JPH08244235A - インクジェット記録ヘッドの表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撥液性，耐摩耗性，基材との密着性に優れた
オリフィス部分を形成する。 【構成】 オリフィス１４の周縁部及びその外周部にフ
ッ素系高分子を分散した複合共析メッキを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般にインクと呼ばれ
る記録液を吐出口から小滴として吐出、飛翔させ、この
小滴の被記録面への付着によって記録を行うインクジェ
ット記録装置のインクジェット記録ヘッドの表面処理方
法に関し、特にインク吐出口が設けられているインク吐
出口及びその周辺部の表面処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、記録ヘッドのオリフィス（吐
出口）から記録液（インク）を吐出することにより情報
記録を行うインクジェット記録装置が、低騒音，高速記
録等の点で優れた記録装置として知られている。

【０００３】図２は、通常のインクジェット記録ヘッド
の構成を示す展開斜視図である。

【０００４】この記録ヘッドにおいてはガラスやセラミ
ックス等で形成された基板１１の上に、吐出圧発生素子
１２が設置され、感光性樹脂硬化膜１３をフォトリソグ
ラフィー法でパターニングすることにより吐出圧発生素
子１２に対応する液流路１５及びオリフィス１４、さら
には液室１６が形成されている。

【０００５】感光性樹脂硬化膜１３の上には、例えばガ
ラス，セラミックス，金属層で形成された天板１７が、
接着剤１９により積層固着されている。また、その天板
１７には記録液供給口１８が形成されている。

【０００６】このような構成の記録ヘッドにおいて、オ
リフィス１４を囲む基板１１，感光性樹脂硬化膜１３及
び天板１７の表面の物理的性質（物理特性）は、オリフ
ィス１４から記録液を常時安定して吐出させる上で、極
めて重要である。即ち、オリフィス１４の外回り表面部
（オリフィス周縁部）に記録液が回り込んで、その一部
にでも液溜りが生じると、流路１５の記録液がオリフィ
ス１４から吐出される際に、その飛翔方向が正規の所定
方向から離脱するようになり、さらには、液溜り状態の
不安定さから、吐出されるごとにその飛翔方向が乱れる
という不都合が生じ、そのため安定した液吐出が行えず
良好な記録が行えなくなる。

【０００７】また更に、オリフィス１４の外回り表面全
体が記録液の膜で覆われると、いわゆるスプラッシュ現
象が生じて記録液の散乱が起こり、安定した記録が行え
なくなる。また、オリフィスの外回り表面部を覆う液溜
りが大きくなると、記録ヘッドの液吐出が不能状態に陥
ることすらある。

【０００８】また、図２に示したような通常の記録ヘッ
ドでは、シリコン（基板１）、ガラス（天板１７）、樹
脂（感光性樹脂硬化膜１３）のように異なる材料が使用
されることが多い。そして記録液はオリフィス周縁部に
おいて、それら三種の中で最も漏れやすい材質の部分か
ら漏れる。通常のインク（記録液）に対しては、上記の
三種の材料のうちガラスが一番インクとの界面張力が低
いので、その部分からインクは漏れる。そのガラス部分
は、ヘッドの製造上や性能が好ましいので通常使用され
る材料であり、インク漏れを防ぐ目的で別の材料を使用
することは製造上，性能上，コスト上望ましくない。

【０００９】以上説明したように、従来の記録ヘッドに
おいては、オリフィスの周縁部に記録液の液溜りが生じ
ると、安定な吐出が行えなくなる。しかも、この傾向は
ノズル密度を上げて、高精細な記録を行う場合や、高周
波数で駆動する、すなわち高速記録をねらう場合に、非
常に顕著に現れるので、記録ヘッドの性能を向上させる
上で大きな問題となっている。

【００１０】そこで、図１に示すように、少なくともオ
リフィス１４の周縁部にいわゆる撥液処理を施すことに
より、インクをはじく撥液処理層２０を形成し、上記の
問題を解決せんとする提案が、従来より数多く公開され
ている。

【００１１】これらの問題を解決する方法の１つとし
て、従来から吐出口を囲む外表面をシリコーンオイル，
アラビヤゴム等で処理して撥水または撥油性（撥液性）
にする方法が実公昭４８−３６１８８号公報等に記載さ
れている。

【００１２】しかし、これらの方法は記録ヘッドを形成
するガラス，金属，樹脂等の基材との密着性が悪いため
に耐久性がなく、硬化は不十分なものに過ぎなかった。
また撥液性を十分ではなく、例えばシリコーン系の物質
では水系のインクに対して撥液性を示しても、アルコー
ル系，ケトン系，エステル系等の有機溶剤系インクに対
しては、ほとんど撥液性を示さなかった。

【００１３】さらにフルオロアルキルアルコキシシラン
等でインクジェット記録ヘッドの吐出口周縁部を処理し
て撥液性にした例（特開昭５６−８９５６６９号公報）
もあるが、処理を完全にするには高温（１５０℃以上）
で長時間加熱するか、高ｐｈの溶液（例えばアミノ溶
液）中で加熱する等、吐出口を形成する材料を破壊する
恐れのある処理が必要であった。また、従来から知られ
ている撥液処理を施したインクジェット記録ヘッドでは
吐出口の周縁部に付着するゴミ，残存インクなどをふき
払うために行う、例えばゴムなどを用いた拭き取り操作
等の摩擦に対して耐久性が不十分である場合があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】インクジェット記録ヘ
ッドに形成する撥液処理層２０は、単に撥水性のみが良
好であるだけでなく、通常のインクジェット記録装置と
記録を行う際における撥液処理層の耐久性の点について
も十分でなければ実用的ではない。以下、その耐久性に
ついて述べる。

【００１５】インクジェット記録法を実施する場合に
は、たとえオリフィス周縁部に撥液処理が施されていて
も、オリフィス周縁部は常に記録液と接しているので、
ポリウレタンフォーム等の吸収体でオリフィス面を拭
き、付着したインクを吸い取るという回復操作がなされ
るのが通常である。したがって、撥液処理層は、吸収体
によりこすられても剥離しない程度の密着性や層が破壊
しない程度の耐摩耗性が必要とされる。これらの耐久性
が不十分であると、初期はともかく、ヘッドを使用して
いるうちに撥液処理層が徐々に剥離したり、抜け落ちた
りして撥液効果を示さなくなり、安定な吐出印字ができ
なくなってしまう。

【００１６】このようなインクジェット記録ヘッドに必
要とされる耐久性において、従来の撥液処理剤にて形成
した撥液処理層では十分ではない場合があった。

【００１７】さらには、図２に示したインクジェット記
録ヘッドのように、オリフィスを取り囲む部材が複数の
異なる材質からなっている場合には、そのどの材質とも
密着性が良い撥液処理剤にて形成した撥液処理層を形成
しなければならない。従来の撥液処理剤にて形成した撥
水処理層は、特に、この点について不十分な場合があっ
た。

【００１８】本出願人は、そのような課題を解決する撥
液処理剤を先に出願した。その出願明細書には、非晶性
熱可塑性フッ素樹脂撥液処理層を樹脂上にシランカップ
リング剤あるいは有機チタネート化合物を介して被覆し
たインクジェット記録ヘッドが記載されている。

【００１９】例えば前記ヘッド（基板１１がシリコン、
天板１７がガラス、樹脂硬化膜１３）の撥液処理層、上
記の組成物により形成すれば、従来の撥液水処理剤を用
いたよりも撥液持続性及び耐摩耗性が向上した撥液処理
層が得られる。

【００２０】しかしながら、上記の組成物は、撥液持続
性、ブレード拭きに対する耐久性は十分ながら、紙詰ま
り時の紙による擦りに対しては撥液性が低下してしまう
場合もあった。

【００２１】そこでオリフィス面に複合メッキを行った
インクジェット記録ヘッドを形成したが吐出口周縁部の
みのメッキはときにメッキ外端に剥れや割れまたはメッ
キむらを生じたりした。

【００２２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、撥液性及び耐摩耗
性、基材との密着性に優れた撥液処理層を形成するイン
クジェット記録ヘッドの表面処理方法を提供することに
ある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
インクジェット記録ヘッドの表面処理方法は、インクジ
ェット記録ヘッドの少なくともインク吐出口周縁部及び
その外周部にメッキするインクジェット記録ヘッドの表
面処理方法であって、前記メッキがフッ素系高分子を分
散した複合共析メッキであることを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッドの表面処理方法によって、前記目的を
達成しようとするのである。

【００２４】また、前記メッキは、インク吐出口のオリ
フィス面とそれを囲む面の少なくとも一部をオリフィス
エッジから所定の幅だけ複合共析メッキするとともにオ
リフィス面端部に面取りを施したことを特徴とするイン
クジェット記録ヘッドの表面処理方法によって、前記目
的を達成しようとするものである。

【００２５】

【作用】以上の構成により、フッ素系高分子を金属マト
リックス中に分散させ、これをインクジェット記録ヘッ
ドの少なくともオリフィス面とそれを囲む面でオリフィ
スのエッジから所定の幅を複合共析メッキすることを特
徴とするインクジェット記録ヘッドの表面処理方法であ
り、そのメッキ法は電解，無電解メッキ単独または双方
を用いることにより、無機，有機双方からなるインクジ
ェット記録ヘッド材料に対して密着性が得られた。また
オリフィス端部に面取りを施し欠け，割れを改善でき
る。

【００２６】

【実施例】本発明実施例は、少なくとも吐出オリフィス
付近の問題の解決が特徴であるから、以降においては記
録ヘッドの吐出オリフィスを含む部分のみを抽出して詳
述するが、本発明の趣旨に添うものであれば、例えば図
１に示した如き記録ヘッドに限定されることはなく、い
かなるタイプの記録ヘッドでも、吐出オリフィスより液
体を吐出させるものであれば本発明実施例に適用される
ものである。

【００２７】次に、本実施例の表面処理を施したインク
ジェット記録ヘッドの作用について説明する。本表面処
理はフッ素系高分子微粒子を均一に分散共析させた複合
メッキなので表面に析出したフッ素系高分子微粒子によ
って優れた撥液性を示すと共に、マトリックスが金属で
あるため樹脂に比較してはるかに傷つきにくく、剥れた
りしない。またオリフィス端部に面取りを施しかつオリ
フィスを囲む面にまでメッキを施しているため耐摩耗性
等に強くほとんど割れ、欠け、メッキむらがない。

【００２８】（実施例１）図２に示すようなインクジェ
ット記録ヘッドのノズル内にポジ型液体レジストＯＦＰ
Ｒ８００（東京応化株式会社製品）を注入して１２０℃
で２時間硬化させた。続いてメカニカルマスクにて吐出
口とそれを囲む面すべてに幅１mmのみを残し、マスク
し、無電解メッキ液ニボジュールＨＸＳ（上村工業株式
会社製品）を用い操作温度９０℃で膜厚０．２〜１．０
μｍとなるようにメッキ時間を調節しメッキを施した。
さらにフッ化黒鉛を分散させたメッキ液メタフロン（上
村工業株式会社製品）ＣＷで操作温度４０〜５０℃でメ
ッキ処理を施した。なお、膜厚はメッキ時間と電流密度
を調整することにより１．０〜５．０μｍとした。最後
にアセトンにてノズル内に注入したポジ型レジストを溶
解除去しインクジェット記録ヘッドを形成した。なお、
図３（Ａ）はオリフィス部分の断面図である。

【００２９】（実施例２）図２に示すようなインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、まず、ヘッドのノズル内にポ
ジ型レジストＯＦＰＲ８００（東京応化株式会社製品）
を注入して１２０℃で２時間硬化させた。オリフィスを
囲む面から所定の幅（実装時に影響のない最大で１mm程
度まで）までメッキできるようにメッキ液ニボジュール
ＨＸＳ（上村工業株式会社製品）中に静かに浸漬しニボ
ジュールＨＸＳ（上村工業株式会社製品）を用い操作温
度９０℃で膜厚０．２〜１．０μｍとなるようにメッキ
時間を調節しメッキを施した。さらにメッキ液メタフロ
ン（上村工業株式会社製品）ＣＷでメッキを施した。な
お、膜厚は１．５〜５．０μｍとなるようにメッキ時間
を調整した。

【００３０】実施例２については図３（Ｂ）に示すよう
な面取りを行っている。

【００３１】このようにして完成したヘッドを前記の発
熱体などを有する基板に密着しインクジェット記録ヘッ
ドを形成した。

【００３２】実施例１，２とも従来のオリフィス面のみ
のメッキと比較して遥かに基材との密着性，耐摩耗性等
が向上した。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面処理
方法によって、常時所定の方向に実質的に均一液体量を
持って安定した吐出が行え、高速記録に十分使用し得る
ヘッドを容易な処理で提供できる。またその表面処理層
の密着性と耐摩耗性は、オリフィス面のみのメッキでオ
リフィス端部が鋭角であった時よりも遥かに優れたもの
となる。またこのメッキ方法は有機及び無機双方の材料
に被覆することが可能であり、それ故に有機及び無機の
複数種の材料を使用する通常の記録ヘッドに用いるのに
特に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インクジェット記録ヘッドの外観を例示する
斜視図である。

【図２】 インクジェット記録ヘッドの構成を例示する
展開斜視図である。

【図３】 実施例１及び実施例２のヘッド断面図であ
る。

【符号の説明】

１ インクジェット記録ヘッド（溝天樹脂型） １１ 基板 １２ 吐出圧発生素子 １３ 感光性樹脂硬化膜 １４ オリフィス １５ 流路 １６ 液室 １７ 天板 １８ 記録液供給口 １９ 接着剤 ２０ 撥液処理層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録ヘッドの少なくとも
   インク吐出口周縁部及びその外周部にメッキするインク
   ジェット記録ヘッドの表面処理方法であって、前記メッ
   キがフッ素系高分子を分散した複合共析メッキであるこ
   とを特徴とするインクジェット記録ヘッドの表面処理方
   法。
2. 【請求項２】 前記メッキは、インク吐出口のオリフィ
   ス面とそれを囲む面の少なくとも一部をオリフィスエッ
   ジから所定の幅だけ複合共析メッキするとともにオリフ
   ィス面端部に面取りを施したことを特徴とするインクジ
   ェット記録ヘッドの表面処理方法。