JPH08336977A - インクジェット記録ヘッドのはっ水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オゾンによる親水処理に際し、はっ水膜の強度
低下がなく、ノズル端面のはっ水性を安定して保持でき
るインクジェット記録ヘッドのはっ水処理方法を提供す
る。 【構成】インク溜まり７を介して互いに連通した凹溝と
して形成され，端末に開口したインクノズル２を有する
複数のインク流路１を持つ基板１１と、この基板の表面
に気密に接着されて複数のインク流路を画成する振動板
１２とを備えたインクジェット記録ヘッドにおける、イ
ンクノズルの開口端面２Ｆのはっ水処理方法であって、
シランカップリング剤と酸化防止剤の混合液からなる結
合強化剤をノズル端面に塗布した後加熱乾燥して結合膜
３１を形成する下地処理工程と、この下地処理工程で形
成された結合膜上にはっ水剤溶液を塗布した後加熱乾燥
してはっ水膜３２を形成するはっ水処理工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インクジェットプリ
ンターなどに用いられるプラスチック製インクジェット
記録ヘッドの製造過程において、インク流路内壁面の親
水処理に先立って行う、ノズル端面をはっ水性にする処
理に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のインクジェット記録ヘッド
のインク流路を模式化して示す平面図、図４は従来のイ
ンクジェット記録ヘッドのインク流路に沿った方向の模
式化した断面図である。図において、プラスチック成形
品からなる基板１１は、互いに連通する凹溝として形成
されたインクノズル２，ノズル流路３，インク加圧室
４，インク供給路５，および逆流防止用のフィルタ流路
６からなる複数のインク流路１と、この複数のインク流
路１に対して共通に設けられたインク溜まり７とを備
え、そのシール面８に基板１１と同じ材質の振動板１２
を気密に接合または接着することにより、シール面８に
より画成され，フィルタ流路６によりインクの流通方向
が規制された複数のインク流路１を有するインク噴射容
器１０が形成される。また、インク噴射容器１０の複数
のインク加圧室４に対向する振動板１２の表面には複数
のインク加圧室４に跨がって共通電極１３が蒸着膜また
は塗膜として形成され、かつ共通電極１３の個々のイン
ク加圧室４に対向する部分には、電気−機械変換素子と
しての圧電素子１４の一方の電極１５Ａが共通電極１３
に導電接触するよう極めて薄い接着剤層１６によって固
定され、所謂オン・デマンド型のインクジェット記録ヘ
ッドが形成される。

【０００３】このように構成されたインクジェット記録
ヘッドは、圧電素子１４の他方の電極１５Ｂと共通電極
１３との間に駆動電圧を印加すると圧電素子１４が電界
誘起歪みを起こし、振動板１２が基板１側に偏位してイ
ンク加圧室４の容積が急減することにより、容積の減少
分に相当するインクがインクノズル２の噴射口２Ａから
噴射され、インク滴となって記録紙面に点着することに
なり、駆動電圧の大きさに比例した量のインク濃度で印
字が行われる。

【０００４】ところで、従来のインク噴射容器の製造方
法としては、基板１１および振動板１２にプラスチック
を用いたインク噴射容器では、成形加工によってインク
流路やインク溜まりを有する基板をプラスチック成形品
として製作し、振動板との積層面に接着剤を塗布，乾燥
後、積層面に荷重を加えた状態で所定温度に加熱して接
着樹脂を熱融着させる方法、あるいは薄膜状の接着剤を
積層面に挟んだ状態で接着樹脂を熱融着させる方法など
が知られており、前者の方法ではインク流路やインク溜
まりの内壁面が接着樹脂薄膜９で覆われた形となる。

【０００５】一方、高速で変位する圧電素子の変位量に
対応した量のインクを噴射させるためには、インク流路
内が親水性でインク切れを生ずることなくインクを通流
するとともに、インクノズルの噴射口２Ａの周縁部分を
含むノズル（開口）端面２Ｆがはっ水性でインク切れが
よく、この部分にインクが付着して乾燥，個化すること
により噴射口を閉塞しないことが求められる。ところ
が、上述の製造方法で製作されたプラスチック製インク
噴射容器１０は、そのインク流路の内壁面の親水性が乏
しく、使用中にインク切れを生ずるという問題があるた
め、インク噴射容器はその加工を終了した時点で親水処
理が行われる。インク流路の親水処理方法としては、例
えばインク流路にオゾンを通流する方法が本願出願人等
によって既に提案されている。

【０００６】また、ノズル端面２Ｆのはっ水処理方法と
しては、インクノズルの噴射口２Ａから窒素ガスなどの
気体を噴射した状態でノズル端面２Ｆに結合強化剤とし
てのシランカップリング剤を塗布，乾燥して結合膜２１
を形成した後、はっ水剤溶液を塗布し、加熱硬化処理を
行うことによりはっ水膜２２を形成する方法が知られて
おり、さらに、ノズル端面２Ｆに付着したインクを拭き
取るワイピング機構を設けたインクジェット記録ヘッド
も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シランカッ
プリング剤およびはっ水剤の硬化処理には１５０°Ｃ前
後の加熱温度が必要である。その反面、オゾンにより活
性化したインク流路内壁面の親水性はその後加熱するこ
とによりその親水性が低下してしまうという性質があ
る。このため、インクジェット記録ヘッドの表面処理
は、先ずはっ水処理を行った後、オゾンによるインク流
路の親水処理が行われる。

【０００８】ところが、このようにはっ水処理，親水処
理したインクジェット記録ヘッドのノズル端面をワイピ
ング機構により繰り返し摩擦するワイピング試験を行っ
たところ、供試ノズル数の７２．２％にはっ水膜の剥離
が認められ、オゾン処理に際してノズル端面とはっ水膜
との結合力を高めるために設けたシランカップリング剤
からなる結合膜が酸化劣化して結合力が低下し、これが
原因ではっ水膜の耐磨耗性が低下することが判明した。

【０００９】この発明の目的は、オゾンによる親水処理
に際してはっ水膜の強度低下がなく、安定した親水性，
はっ水性が得られるインクジェット記録ヘッドのはっ水
処理方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、インク溜まりを介して
互いに連通した凹溝として形成され，端末に開口したイ
ンクノズルを有する複数のインク流路を持つ基板と、こ
の基板の表面に気密に接着されて前記複数のインク流路
を画成する振動板とを備えたインクジェット記録ヘッド
における、前記インクノズルの開口端面のはっ水処理方
法であって、シランカップリング剤と酸化防止剤の混合
液からなる結合強化剤を前記ノズル端面に塗布した後加
熱乾燥して結合膜を形成する下地処理工程と、この下地
処理工程で形成された結合膜上にはっ水剤溶液を塗布し
た後加熱乾燥してはっ水膜を形成するはっ水処理工程と
を含む。

【００１１】ここで、請求項２に記載の発明は、結合強
化剤がシランカップリング剤の０．５％エタノール溶液
に，その乾燥重量の０．２wt％に相当するトリス−
（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）
−イソシアヌレイトからなる酸化防止剤を溶解したもの
を用いると良い。また、請求項３に記載の発明は、下地
処理工程およびはっ水処理工程が、インクノズルから気
体を噴射した状態で、結合強化剤またははっ水剤溶液の
塗布，および溶剤の蒸発を行うようにすると良い。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明では、結合強化剤である
シランカップリング剤に酸化防止剤を添加したことによ
り、下地処理工程で得られる結合膜の活性酸素に対する
分解作用が抑制される。したがって、はっ水処理終了後
オゾンを用いて行われるインク流路内壁面の親水処理に
際してはっ水膜との結合強度の低下が少なく、はっ水膜
の剥離を防ぎ、ノズル端面のはっ水性が安定して保持さ
れる。

【００１３】ここで、請求項２に記載の発明では、酸化
防止剤としてトリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−
ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレイトを用いたこと
により、結合膜の酸化劣化の原因となるラジカルの再生
を防ぎ、活性酸素による分解作用が抑制される。また、
請求項３に記載の発明では、インクノズルから窒素，空
気などの気体を噴射した状態で、結合強化剤またははっ
水剤溶液の塗布，および溶剤の蒸発を行ったことによ
り、結合強化剤またははっ水剤溶液がインクノズルに浸
入した状態で硬化し、インクノズルの噴射口を閉塞する
という事態が回避されるとともに、耐酸化劣化性のよい
結合強化剤がインクノズルの内壁面に付着し、その後に
行われるオゾンによる浸水処理の効果を阻害する事態が
回避される。

【００１４】

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
なお、従来例と同じ参照符号を付けた部材は従来例のそ
れと同じ機能をもつので、その説明を省略する。図１は
この発明のインクジェット記録ヘッドのはっ水処理方法
の一実施例を示す基盤部分の平面図、図２はこの発明の
実施例におけるインク噴射容器部分の流路に沿った断面
図である。図において、互いに連通する凹溝として形成
されたインクノズル２，ノズル流路３，インク加圧室
４，インク供給路５，および逆流防止用のフィルタ流路
６からなる複数のインク流路１と、この複数のインク流
路１に対して共通に設けられたインク溜まり７とを備え
た基板１１はプラスチック成形品として形成され、その
シール面８に基板１１と同じ材質の振動板１２を接着樹
脂薄膜９を介して気密に接着することにより図２に示す
インク噴射容器１０が形成される。

【００１５】実施例におけるノズル端面２Ｆのはっ水処
理は、シランカップリング剤と酸化防止剤の混合液から
なる結合強化剤をノズル端面に塗布した後、加熱乾燥し
て結合膜３１を形成する下地処理工程と、この下地処理
工程で形成された結合膜上３１上にはっ水剤溶液を塗布
した後、加熱乾燥してはっ水膜３２を形成するはっ水処
理工程とで構成した。

【００１６】下地処理工程では、結合強化剤としてシラ
ンカップリング剤の０．５％エタノール溶液に，その乾
燥重量の０．２wt％に相当する量のトリス−（３，５−
ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシア
ヌレイトからなる酸化防止剤を溶解したものを用い、イ
ンクノズル２の噴射口２ＡからＮ₂ ガスを噴射した状態
でノズル端面２Ｆに前記結合強化剤を塗布し、この状態
で塗膜中の溶剤を蒸発させた後、全体を恒温槽に収容し
て１５０°Ｃに保った雰囲気中で１０分間加熱し、結合
膜３１を硬化させた。また、はっ水処理工程では、フッ
素系溶剤にフッ素樹脂を溶解したはっ水剤溶液を用い、
インクノズル２の噴射口２ＡからＮ₂ ガスを噴射した状
態で結合膜３１の表面に前記はっ水剤溶液を塗布し、こ
の状態で塗膜中の溶剤を蒸発させた後、全体を恒温層に
収容して１５０°Ｃに保った雰囲気中で１時間加熱し、
はっ水膜３２を硬化させた。

【００１７】得られたインク噴射容器１０のインクノズ
ル２には、結合強化剤やはっ水剤溶液の浸入は認められ
ず、噴射口２Ａの閉塞も認められないことが目視点検に
よって確認された。そこで、このようにはっ水処理した
インク噴射容器１０のインク流路１にオゾンを通流して
流路内壁面を親水性にする親水処理を行った。親水処理
を終了したインク噴射容器１０に圧電素子を接着して得
られるインクジェット記録ヘッドについて、ノズル端面
の水性インクに対する接触角を測定した結果９０°前後
であり、噴射口周辺へのインクの付着もなく、良好なイ
ンク滴の吐出特性を有することが確認された。

【００１８】次いで、得られたインクジェット記録ヘッ
ドのノズル端面２Ｆをワイピング機構により繰り返し摩
擦するワイピング試験を従来技術と同じ条件で行ったと
ころ、従来技術で供試ノズル数の７２．２％に認められ
たはっ水膜の剥離が、１０．２％にまで低減されるとい
う結果が得られ、結合強化剤に酸化防止剤を添加したこ
とにより、結合膜，はっ水膜のオゾン劣化に起因する耐
剥離性および耐磨耗性の低下を防止できることが実証さ
れた。

【００１９】

【発明の効果】この発明のインクジェット記録ヘッドの
はっ水処理方法は前述のように、ノズル端面とはっ水膜
との接合を強化するために下地処理工程で使用するシラ
ンカップリング剤に一定量の酸化防止剤を添加するよう
構成した。その結果、はっ水処理後にインク流路にオゾ
ンを流して行う親水処理に際して、活性酸素の分解作用
によって結合膜の結合強度が低下し、これが原因で浸水
膜が剥がれ易くなるという従来技術の弱点が排除され、
オゾンによる親水処理に際してはっ水膜の強度低下がな
く、安定した親水性，はっ水性を保持できるインクジェ
ット記録ヘッドのはっ水処理方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のインクジェット記録ヘッドのはっ水
処理方法の一実施例を示す基盤部分の平面図

【図２】この発明の実施例におけるインク噴射容器部分
の流路に沿った断面図

【図３】従来のインクジェット記録ヘッドのインク流路
を模式化して示す平面図

【図４】従来のインクジェット記録ヘッドのインク流路
に沿った方向の模式化した断面図

【符号の説明】

１ インク流路 ２ インクノズル ２Ａ 噴射口 ２Ｆ ノズル端面 ３ ノズル流路 ４ インク加圧室 ５ インク供給路 ６ フィルタ流路 ７ インク溜まり ８ シール面（接着面） ９ 接着樹脂薄膜 １０ インク噴射容器 １１ 基板 １２ 振動板 １４ 圧電素子 ２１ 結合膜 ２２ はっ水膜 ２５ はっ水剤塗布器 ３１ 結合膜 ３２ はっ水膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク溜まりを介して互いに連通した凹溝
   として形成され，端末に開口したインクノズルを有する
   複数のインク流路を持つ基板と、この基板の表面に気密
   に接着されて前記複数のインク流路を画成する振動板と
   を備えたインクジェット記録ヘッドにおける、前記イン
   クノズルの開口端面のはっ水処理方法であって、シラン
   カップリング剤と酸化防止剤の混合液からなる結合強化
   剤を前記ノズル端面に塗布した後加熱乾燥して結合膜を
   形成する下地処理工程と、この下地処理工程で形成され
   た結合膜上にはっ水剤溶液を塗布した後加熱乾燥しては
   っ水膜を形成するはっ水処理工程とを含むことを特徴と
   するインクジェット記録ヘッドのはっ水処理方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のインクジェット記録ヘッド
   のはっ水処理方法において、結合強化剤がシランカップ
   リング剤の０．５％エタノール溶液に，その乾燥重量の
   ０．２wt％に相当するトリス−（３，５−ジ−ｔ−ブチ
   ル−４−ヒドロキシベンジル）−イソシアヌレイトから
   なる酸化防止剤を溶解したものであることを特徴とする
   インクジェット記録ヘッドのはっ水処理方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２記載のインクジェ
   ット記録ヘッドのはっ水処理方法において、下地処理工
   程およびはっ水処理工程が、インクノズルから気体を噴
   射した状態で、結合強化剤またははっ水剤溶液の塗布，
   および溶剤の蒸発を行うことを特徴とするインクジェッ
   ト記録ヘッドのはっ水処理方法。