JPH10235877A - 記録ヘッドおよび記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より確実に記録ヘッド内のインクによる気泡
の抱込みを阻止する記録ヘッドおよび記憶ヘッドの製造
方法を提供する。 【解決手段】 層形成部材７０は、管７１を備え、管７
１の一方は流入路２６ａ，２８ａに、他方は親水性のコ
ーティング材料（たとえばアクリル酸）を収容する図示
せぬ容器に接続されている。ノズル４６ａ，４６ｂから
吸引を行なうと、流入路２６ａ，２８ａ、インク供給室
４２、インクインレット４４、インクキャビティ４０お
よびノズル４６の内壁に全体的にコーティング材料が付
着する。吸引を停止し、記録ヘッド３を加熱すると、記
録ヘッド３内のインクとの全ての接触部である流入路２
６ａ，２８ａ、インク供給室４２、インクインレット４
４、インクキャビティ４０およびノズル４６の内壁に親
水性のコーティング層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録ヘッドおよび
記録ヘッドの製造方法に関し、特に、インクを吐出する
ことによって画像を形成する記録ヘッドおよび記録ヘッ
ドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の記録ヘッドは、主にイン
クジェットプリンタのような画像形成装置に用いられ、
基板と、基板上に形成された加圧部と、インクを収容し
加圧部によって加圧されることによる収容部とから主に
構成される。また、上述の基板，加圧部，収容部はそれ
ぞれ機能が異なるため通常異なる部材からなり、接着剤
を用いて互いに接続される。

【０００３】このような記録ヘッドの構成部材に疎水性
の部材が含まれていると、その部材のインクによるぬれ
が悪くあまりぬれないため、記録ヘッドのインク流路内
を流通するインクが気泡を抱込んでしまう。そこで、イ
ンクの気泡抱込みを阻止すべく、インクの収容部を構成
する筐体の一壁面を親水性の樹脂を成形したもので構成
した記録ヘッドがあったが、インクの気泡抱込みの原因
は、構成部材が疎水性であることのみではなかったた
め、このような記録ヘッドでは、インクの気泡抱込みを
阻止することはできなかった。

【０００４】気泡抱込みの他の原因としては、次のこと
が挙げられる。記録ヘッドのインク流路が複数の部材に
わたるよう構成されていると、各部材の表面に前述の親
水性樹脂がコートされてあっても、インク流路には部材
同士の接続部分等の凹凸が存在することになる。たとえ
ば部材寸法の微小な違いによる部材間の隙間や、接着剤
の厚さの不均一さに起因する隙間である。たとえ構成部
材に親水性のコーティングを施されていたとしても、こ
のインク流路の凹凸には施されていない。つまり、この
凹凸にコーティングが施されていないことが、記録ヘッ
ドの収容するインクの気泡抱込みの他の原因であった。

【０００５】そこで、使用前の記録ヘッドのインク流路
の壁面にインクを付着させた後乾燥させて、インク流路
の壁面に溶媒の除去されたインク層を形成した記録ヘッ
ドがあった。

【０００６】しかし、インク流路の壁面に上述のインク
層を形成しても、そのインク層は、単に乾燥により付着
していることから、たとえば通常の使用においてインク
を流通させた後記録ヘッドの吐出口の詰まりを防止する
ために吐出口の吸引を行なった場合に剥がれたり、流通
するインクに溶解してしまう可能性が高く、このような
記録ヘッドではインクの気泡抱込みを継続して阻止する
ことは困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のような気泡の抱
込みがあると、記録ヘッドの収容部のインクに加えられ
るべき加圧部からの圧力が、抱込まれた気泡がクッショ
ンとなってしまいインクに十分に伝えられなかったり、
抱込まれた気泡がインクの代わりに記録ヘッドから吐出
されてしまうことによる「インク抜け」が生じたりする
という、インクの吐出不良を生じてしまう。

【０００８】また、インク流路の全部分にインク流路の
凹凸部をカバーできるようなコーティングを施しておく
ことも考えられるが、各部材ごとにコートする工程が発
生するだけでなく、部材同士の接着性にも影響する。こ
の場合、特に、加圧部として圧電素子が使用され、その
圧電素子が凹凸部にあると、その凹凸部からインクが圧
電素子に浸透してしまい、さらに吐出性能を低下させて
しまう。

【０００９】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、より確実に記録ヘッド
内のインクによる気泡の抱込みを阻止する記録ヘッドお
よび記録ヘッドの製造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、インクを吐出して画像を形成する記録ヘッドであっ
て、前記記録ヘッド内のインクとの全ての接触部に対し
て形成された親水性のコーティング層を含むことを特徴
としている。

【００１１】請求項１に記載の発明によると、記録ヘッ
ドのインク流路の本来形成されることを意図していない
隙間等も含めてインクの接する全表面上に親水性のコー
ティング層が形成されていることから、記録ヘッド内の
インクに接触する面とインクとの接触角を小さくでき
る。つまり、インクに接触する面をインクによってぬれ
やすくすることができる。

【００１２】これにより、記録ヘッド内を流れるインク
による気泡の抱込みを確実に阻止することができ、記録
ヘッドにおいて、インク抜け等のインクの吐出不良を防
止することができ、また、構成部材へのインクの浸透も
防止できる。

【００１３】請求項２に記載の本発明は、インクを吐出
して画像を形成する記録ヘッドの製造方法であって、前
記記録ヘッド内のインク流路の形成の最終段階におい
て、前記記録ヘッド内のインク流路の表面上に親水性の
コーティング層を形成することを特徴としている。

【００１４】請求項２に記載の発明によると、インク流
路の形成の最終段階においてインク流路のインクに接触
する面上に親水性のコーティング層が形成されるため、
インク流路に存在する凹凸がコーティング層により覆わ
れてこれにより、インク抜け等のインクの吐出不良を発
生しにくい記録ヘッドを製造することができる。

【００１５】請求項３に記載の本発明は、請求項２に記
載の発明の構成に加えて、前記インク流路の表面上に親
水性のコーティング材料を付着させた後、前記付着させ
た親水性のコーティング材料に層形成のためのエネルギ
を与えることにより、前記親水性のコーティング層を形
成することを特徴としている。

【００１６】請求項３に記載の発明によると、インク流
路の表面上に親水性のコーティング材料を付着させ、そ
の付着させたコーティング材料に、そのコーティング材
料をコーティング層とするための、層形成のためのエネ
ルギを与えられる。

【００１７】これにより、容易にインク流路全体にコー
ティング層を形成することができる。

【００１８】請求項４に記載の本発明は、請求項３に記
載の発明の構成に加えて、前記層形成のためのエネルギ
は、熱エネルギであることを特徴としている。

【００１９】請求項４に記載の発明によると、コーティ
ング層を形成するためのエネルギとして、インク流路の
インクと接触する面に付着されているコーティング材料
に熱エネルギが与えられる。

【００２０】これにより、より容易にコーティング層を
形成することができる。請求項５に記載の本発明は、請
求項３に記載の発明の構成に加えて、前記層形成のため
のエネルギは、光エネルギであることを特徴としてい
る。

【００２１】請求項５に記載の発明によると、コーティ
ング層を形成するためのエネルギとして、インク流路の
インクと接触する面に付着されているコーティング材料
に光エネルギが与えられる。

【００２２】これにより、より容易にコーティング層を
形成することができる。請求項６に記載の本発明は、請
求項３〜請求項６のいずれか１項に記載の発明の構成に
加えて、前記親水性のコーティング材料は、酸素原子ま
たは窒素原子のいずれか一方を含む化合物を含有するこ
とを特徴としている。

【００２３】請求項６に記載の発明によると、コーティ
ング材料が、酸素原子または窒素原子のいずれか一方を
含む化合物を含有するように構成される。

【００２４】これにより、親水性のコーティング層を形
成するための親水性のコーティング材料を、より容易に
構成することができる。

【００２５】請求項７に記載の本発明は、請求項３〜請
求項５のいずれか１項に記載の発明の構成に加えて、前
記親水性のコーティング材料は、金属原子を含む化合物
を含有する、ことを特徴としている。

【００２６】請求項７に記載の発明によると、コーティ
ング材料が、金属原子を含む化合物を含有するように構
成される。

【００２７】これにより、親水性のコーティング層を形
成するための親水性のコーティング材料が、より容易に
構成することができ、また、コーティング材料が金属原
子を含むため、記録ヘッドにおけるインク流路のインク
と接触する面に金属からなる部分がある場合には、コー
ティング層を、インク流路の該金属からなる部分に対し
てより確実に形成することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の一例
を、図を参照しつつ説明する。

【００２９】図１は、記録ヘッドを含むインクジェット
記録装置１の概略構成を示す斜視図である。

【００３０】インクジェット記録装置１は、用紙やＯＨ
Ｐシートなどの記録媒体である記録シート２と、インク
ジェット方式の記録ヘッド３と、記録ヘッド３をその底
面に保持するキャリッジ４と、キャリッジ４を記録シー
ト２の記録面に平行に往復移動させるための揺動軸５，
６と、キャリッジ４を揺動軸５，６に沿って往復駆動さ
せる駆動モータ７と、駆動モータ７の回転をキャリッジ
の往復運動に変えるためのタイミングベルト９、アイド
ルプーリ８とを含んでいる。

【００３１】また、インクジェット記録装置１は、記録
シート２を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねる
プラテン１０と、プラテン１０との間の記録シート２を
押さえ浮きを防止する紙押さえ板１１と、記録シート２
を排出するための排出ローラ１２、拍車ローラ１３と、
記録ヘッド３のインク吐出不良時に良好な状態の回復さ
せる回復系１４と、記録シート２を手動で搬送するため
の紙送りノブ１５とを含んでいる。

【００３２】記録シート２は、手差しあるいはカットシ
ートフィーダ等の給紙装置によって記録ヘッド３とプラ
テン１０とが対向する記録部へ送り込まれる。この際、
図示しない紙送りローラの回転量が制御され、記録部へ
の搬送が制御される。

【００３３】記録ヘッド３には、圧電素子が用いられ
る。圧電素子には電圧が印加され、歪みが生じる。この
歪みは、インクで満たされたチャンネルの容積を変化さ
せる。この容積の変化により、チャンネルに設けられた
ノズルからインクが吐出され、記録シート２への記録が
行なわれる。

【００３４】キャリッジ４は、駆動モータ７、アイドル
プーリ８、タイミングベルト９により、記録シート２の
桁方向（記録シートを横切る方向）に主走査し、キャリ
ッジ４の底面に取付けられた記録ヘッド３は１ライン分
の画像を記録する。１ラインの記録が終わるごとに、記
録シート２の縦方向に送られ副走査され、次のラインが
記録される。

【００３５】図２、図３および図４は、記録ヘッドの構
成を説明するための図である。図２は、記録ヘッド３の
部分的な下面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ
線に沿う矢視断面図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ
線に沿う矢視断面図である。なお、図２、図３および図
４では、ベースプレート３６、振動板３４、隔壁３２に
形成されている流入路２６ａ，２８ａ（図９参照）は、
図示を省略している。

【００３６】記録ヘッド３は、大径ヘッド部２６と小径
ヘッド部２８を含む。これら大径ヘッド部２６と小径ヘ
ッド部２８とは、チャンネルプレート３０、隔壁３２、
振動板３４、ベースプレート３６とを一体に重ねた構造
となっている。また、チャンネルプレート３０の隔壁３
２との対向面と反対側の表面上には、撥水コート層９９
が形成されている。

【００３７】チャンネルプレート３０は、金属セラミッ
ク，ガラスまたは合成樹脂などからなる。隔壁３２との
対向面は電鋳またはフォトリソグラフィ等により微細加
工され、大径ヘッド部２６と小径ヘッド部２８とにはそ
れぞれにインク４１を収容する複数のインクキャビティ
４０と、各インクキャビティ４０をインク供給室４２に
連結するインクインレット４４が形成されている。ま
た、大径用ノズル４６ａは、小径用ノズル４６ｂよりも
径が大きい。なお、ここでは、大径用，小径用ノズルを
有する記録ヘッドを例示しているが、本発明は、これに
限定されるものではなく、単一径のノズルを有する記録
ヘッドでもよい。

【００３８】図２に示すように、大径ヘッド部２６と小
径ヘッド部２８とのインクキャビティ４０は、大径ヘッ
ド部２６と小径ヘッド部２８とが対向する方向に向かっ
て伸びる長溝状にかつ平行に形成されている。また、イ
ンク供給室４２とインクキャビティ４０とは、中央線３
８を挟んで対称に形成されており、図示しないインクタ
ンクに接続されている。

【００３９】隔壁３２としては、導電材料からなる薄肉
フィルムが使用されており、チャンネルプレート３０と
振動板３４との間に固定されている。なお、隔壁３２
は、所定の張力が加わった状態で固定されている。

【００４０】振動板３４は、ＰＺＴ振動子等の圧電素子
４８を含む。その上面と下面には、それぞれ共通電極、
個別電極として利用される導電性金属層が設けられてい
る。また、振動板３４は、まずベースプレート３６に導
電性接着剤で固定され、その後ダイシング加工により縦
方向溝６５（図４参照）と横方向溝６４（図３参照）と
が形成され、分断される。この分断によって、各インク
キャビティ４０に対応する圧電素子４８と、隣接する圧
電素子４８の間に位置する仕切り壁５１と、これらを囲
む壁５０とが分離される。

【００４１】また、上述のダイシング加工により圧電素
子４８の上下に設けられた導電性金属層もそれぞれ前述
の縦方向溝６５と横方向溝６４とにより分離され、隔壁
３２に対向する金属層が共通電極４８ａ、ベースプレー
ト３６に対向する金属層が個別電極４８ｂとされる。

【００４２】ベースプレート３６は、セラミック、金
属、ガラスまたは合成樹脂等からなる。振動板３４との
対向面には、大径ヘッド部２６、小径ヘッド部２８の圧
電素子４８に対応して導電リード部がスパッタリングま
たは蒸着等の周知の技術により形成されている。そして
上述のように形成された個別電極４８ｂは、対応する導
電リード部に導電性接着剤を介して電気的に導通する。

【００４３】また、これら共通電極４８ａと個別電極４
８ｂとが対向する領域においては、各圧電素子４８は、
それぞれ高温下で分極処理されて活性化されている。

【００４４】そして、共通電極４８ａと個別電極４８ｂ
との間に所定の電圧が印加されると、圧電素子４８は変
形する。この圧電素子４８の変形は、隔壁３２に伝えら
れ、これにより、インクキャビティ４０内のインク４１
が加圧され、大径用ノズル４６ａおよび／または小径用
ノズル４６ｂを介してインク滴を記録シートに向かって
吐出する。

【００４５】撥水コート層９９は、インクに対してぬれ
性の低い（接触角が大きい）材料を含有させ、必要に応
じて、適当な樹脂に公知の防カビ剤または抗菌剤を含有
させ、それとチャネルプレート３０上のノズル４６の吐
出口を除いた場所に塗布して形成されるものである。な
お、上記の樹脂の一例としては、ルミフロン（旭硝子社
製ＦＥＶＥ系塗料用フッ素樹脂の商品名）が挙げられ
る。

【００４６】以上のような構成の記録ヘッド３では、キ
ャリッジ４内の記録ヘッド３の上部に配置されるインク
カートリッジ内に接続された図示しないインクタンクか
らインク供給室４２にインク４１が供給される。インク
供給室４２のインク４１は、インクインレット４４を介
して各インクキャビティ４０に分配される。

【００４７】インクジェット記録装置１では、圧電素子
４８の両端に設けられた共通電極４８ａと個別電極４８
ｂとの間に印字信号である所定の電圧が印加され、応じ
て、圧電素子４８は隔壁３２を押す方向に変形する。圧
電素子４８の変形は、隔壁３２に伝えられ、これにより
インクキャビティ４０内のインク４１が加圧され、ノズ
ル４６を介してインク滴を記録シート２に向かって吐出
する。

【００４８】次に、インクジェット記録装置１の回復系
１４（図１参照）の一例を図を参照して説明する。図５
は、回復系１４の一例である吸引キャップ１６の動作の
概略を説明するための斜視図である。

【００４９】記録ヘッド３のクリーニング時には、記録
ヘッド３は、揺動軸５，６に沿って矢印ａ方向に移動す
ることにより、吸引キャップ１６の前方に達し、（図７
に示す）メンテナンス位置にある状態となる。

【００５０】キャップ吸引とは、記録ヘッド３がメンテ
ナンス位置にある状態で、記録ヘッド３のノズル４６を
有する面を吸引キャップ１６に密着させ、モータ１８に
よって駆動されるピストンポンプ１７によって矢印ｂの
方向にエアを吸引しつつ、インクの吐出を行なうことで
ある。このキャップ吸引により、ノズル周縁に混入し
た、印字に影響を与える気泡やごみ等を除去し、記録ヘ
ッド３のノズル周縁を正常な状態へと回復させることが
できる。

【００５１】なお、自己パージとは、記録ヘッド３の圧
電素子４８に、印字とは関係なく電圧を印加して、イン
クキャビティ４０内のインク４１を加圧し、ノズル４６
から強制的にインク滴等を吐出させることである。この
自己パージを前述のキャップ吸引の前に行なうことによ
り、記録ヘッド３のノズル周縁を、より効果的に正常な
状態へと回復させることができる。

【００５２】図６は、回復系１４の一例の吸引キャップ
１６の構成を概略的に説明する斜視図であり、図７は、
図６の吸引キャップ１６の動作を説明するための吸引キ
ャップ１６および記録ヘッド３の部分的な模式的断面図
である。

【００５３】吸引キャップ１６は、キャップ筐体５２
と、キャップ取付け部材５４と、ゴムキャップ５６と、
スポンジ６２と、吸引穴５８とを含んでいる。

【００５４】記録ヘッド３は、矢印Ｃ（図７参照）をノ
ズル４６のインク吐出方向としているが、記録ヘッド３
がメンテナンス位置にある状態では、スポンジ６２、ゴ
ムキャップ５６および撥水コート層９９により囲まれた
部分が気密性を保つように、撥水コート層９９はゴムキ
ャップ５６に密着する。

【００５５】キャップ吸引時においては、記録ヘッド３
から吐出されるインクは、スポンジ６２に吸収される。

【００５６】なお、回復系１４は、前述の吸引キャップ
１６とともに、記録ヘッド３の撥水コート層９９の表面
を摺擦して記録ヘッド３のノズルを有する撥水コート層
９９に付着しているインクを除去する図示せぬワイピン
グ装置を、吸引キャップの隣に備えていてもよい。

【００５７】図８は、キャリッジ４に記録ヘッド３およ
びインクカートリッジ８０を装着する様子を示す、キャ
リッジ４の一部分、記録ヘッド３およびキャリッジ４上
に装着された記録ヘッド３の斜視図である。なお、図８
における矢印ｐは、図１における記録ヘッド３の記録シ
ート２に向けたインクの吐出方向を示している。また、
図８におけるキャリッジ４には、図１において示した揺
動軸５，６を通していた穴は省略されている。

【００５８】記録ヘッド３は、キャリッジ４の底面に装
着されており、キャリッジ４は、インクカートリッジ８
０を出し入れする際に開閉される蓋４ａを有している。
そして、インクカートリッジ８０は、記録ヘッド３のイ
ンクキャビティ４０にインクを供給するためのインク供
給口（図示せず）を底面に有し、インクカートリッジ８
０と記録ヘッド３は、供給管３１で接続されている。

【００５９】なお、本実施の形態では、インクカートリ
ッジ８０は、キャリッジ４に着脱可能に内蔵されている
が、記録ヘッド３と一体的に形成され外部からインクの
補給を行なうような形態のものであってもよい。

【００６０】本実施の形態における記録ヘッド３では、
前述のインクカートリッジ８０から供給されるインク
は、ベースプレート３６、振動板３４、隔壁３２におい
て適宜形成された流入路（後述する流入路２６ａ，２８
ａ）を経て、大径ヘッド部２６と小径ヘッド部２８のそ
れぞれのインク供給室４２に供給される。つまり、本実
施の形態における記録ヘッド３においては、ベースプレ
ート３６、振動板３４、隔壁３２においてそれぞれ形成
された流入路（後述する流入路２６ａ，２８ａ）、なら
びに、インク供給室４２、インクインレット４４、イン
クキャビティ４０およびノズル４６により、インクカー
トリッジ８０から供給されノズル４６から吐出されるイ
ンクの流路が構成されていることになる。これらにより
構成される、インクカートリッジ８０から供給されノズ
ル４６から吐出される記録ヘッド３内のインクの流路
を、以下「インク流路」と呼ぶことにする。

【００６１】そして、本実施の形態における記録ヘッド
３では、上述のインク流路に親水性のコーティング層が
形成されている。

【００６２】そこで、次に、記録ヘッド３のインク流路
における親水性のコーティング層の形成について説明す
る。

【００６３】図９は、図３の記録ヘッド３に、コーティ
ング層形成用の層形成部材７０を接続させた状態を示す
図である。

【００６４】層形成部材７０は、内部に管７１を備えて
いる。そして、層形成部材７０は、記録ヘッド３のベー
スプレート３６に接続されている。管７１のベースプレ
ート３６に接続されている方の一端は、二手に分かれて
おり、それぞれは、ベースプレート３６、振動板３４お
よび隔壁３２の内部に形成されているインク通過用の流
入路２６ａ，２８ａのベースプレート３６側の一端にそ
れぞれ接続されている。なお、流入路２６ａ，２８ａの
それぞれの他端は、大径ヘッド部２６と小径ヘッド部２
８のそれぞれのインク供給室４２に接続されている。

【００６５】一方、管７１の他端（流入路２６ａ，２８
ａと接続されていない方の一端）は、コーティングする
材料を収容する図示せぬ容器に接続されている。

【００６６】なお、インク供給室４２の流入路２６ａ，
２８ａとの接続部分にはインクを流入させる等のための
穴が形成されている。

【００６７】ここで、コーティング層の形成の具体的な
一例として、アクリロニトリルをコーティング材料とし
て使用する例を説明する。まず、インク供給室４２、イ
ンクキャビティ４０、インクインレット４４およびノズ
ル４６、隔壁３２、振動板３４、圧電素子４８およびベ
ースプレート３６の各部品を、適当な加工を施し、上述
の流入路２６ａ，２８ａを形成する。

【００６８】そして、流入路２６ａ，２８ａの形成が完
了した後に、コーティング材料であるアクリロニトリル
を収容する容器が接続されている層形成部材７０を、図
９のように記録ヘッド３に接続する。

【００６９】そして、図７に示した吸引キャップ１６の
ような吸引装置を記録ヘッド３の撥水コート層９９を有
する面側に接続し、吸引装置に層形成部材７０の一端に
接続されている容器内のアクリロニトリルを吸引させ
る。このようにして、コーティング材料であるアクリロ
ニトリルを、上述のインク流路の各壁面に付着させるこ
とができる。

【００７０】そして、インク流路の内壁に、一様に、コ
ーティング材料であるアクリロニトリル付着したところ
で吸引装置による吸引を停止する。そして、記録ヘッド
３から吸引装置および層形成部材７０を離間し、記録ヘ
ッド３を１５０℃で３０分間加熱する。これにより、イ
ンク流路の内壁に付着したアクリロニトリルは、重合等
により層を形成する。

【００７１】このようにして形成した層をコーティング
層Ａとする。なお、上述のコーティング層形成に用いる
コーティング材料としては、加熱により重合を開始する
ものに限定されるわけではない。つまり、たとえばアジ
ポニトリルをコーティング材料として用い、加熱によっ
て乾燥させて生じる膜をコーティング層とすることもで
きる。この場合、インク流路の壁面は、インクが通過す
る部分であって、特に機械的応力を受けるような領域で
はないので、コーティング層の形成が表面処理程度でも
構わないのである。

【００７２】上述の加熱は、たとえば、記録ヘッド３を
別途設けられるオーブン等の加熱装置の上に配置して行
なうことができる。

【００７３】上述のようなコーティング層は、インク流
路の壁面が通常使用される水性のインクによりぬれやす
くするために形成される。したがって、コーティング層
を形成することにより、形成しない場合と比較して、イ
ンク流路の壁面とインクの接触角が小さくなることが期
待される。

【００７４】ここで、インク流路の一部であるインクキ
ャビティ４０の内壁は、たとえばニッケル電鋳処理がさ
れていることがあるが、ニッケル電鋳処理された表面と
一般の水溶性のインクの接触角は、６０°〜７０°程度
であり、インク流路の他の部分と一般の水溶性のインク
の接触角もほぼこの程度であると考えられる。

【００７５】したがって、コーティング層を構成するコ
ーティング材料は、コーティング層を形成したことによ
り、インク流路の壁面と通常使用される水溶性インクと
の接触角は、５５°以下、好ましくは、１０°〜５０°
となるよう構成されるべきであると考えられる。

【００７６】そこで、本実施の形態では、コーティング
層を形成するコーティング材料としては、親水性の化合
物を含有させている。

【００７７】上述の親水性の化合物としては、構成要素
として、酸素原子または窒素原子の少なくとも一方を含
む親水性の化合物が好ましい。

【００７８】また、上述の親水性の化合物としては、構
成要素として、金属原子を含んでいる化合物が好まし
い。記録ヘッドにおいて、インク流路に金属からなる部
分を含んでいるものが多く、コーティング材料として、
金属原子を含む化合物を含んでいることにより、該金属
からなる部分に対してコーティング層がより安定して形
成されることが考えられるからである。

【００７９】また、上述の親水性の化合物としては、構
成要素として、熱または光により重合を開始するモノマ
ーが好ましい。重合反応は連鎖的に起こるものであるの
で、より確実にコーティング層を形成することができる
と考えられるからである。

【００８０】ここで、加熱によりコーティング層を形成
する別の例を示すと、たとえばコーティング材料とし
て、アクリロニトリルのかわりにエチレングリコールと
メタクリル酸エステルを重量比で１：１に混合したもの
を用い、１３０℃で６０分加熱することによりコーティ
ング層（コーティング層Ｂとする）を形成することもで
きる。

【００８１】また、コーティング材料は、常温で液体の
物質に限定されるものではない。コーティング材料とし
て気体の物質を用いることもできる。ここで、コーティ
ング材料として、液体の物質と気体の物質を用い、２段
階でコーティング層を構成する方法について説明する。
この場合は、まず、第１のコーティング材料として、フ
ェニルクロロシランをインク供給室４２、インクキャビ
ティ４０、インクインレット４４およびノズル４６の内
壁に付着させ、２５０℃で３０分の加熱を行なった後、
第２のコーティング材料としてビニルクロロシランの気
体をインク供給室４２、インクキャビティ４０、インク
インレット４４およびノズル４６の内部に充填し、１８
０℃で３０分の加熱を行うことにより、コーティング層
（コーティング層Ｃとする）を形成することもできる。

【００８２】また、表１に、本実施の形態のコーティン
グ層を形成することのできるコーティング材料（化合
物）の例を挙げる。

【００８３】

【表１】

【００８４】なお、表１に挙げた化合物の中で、アジポ
ニトリル、フタロニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ−
カルボキシアミノ酸無水物、２−ピロリジノン、エチレ
ングリコール、ｏ−クレゾール、ジメチルアミンおよび
フェニルクロロシランについては、重合能はないと思わ
れるが、前述のとおり、これらをコーティング材料とし
て用いて、インク流路の表面処理ができればよいのであ
る。

【００８５】なお、表１に挙げた化合物の中で、特に、
ケトンまたはアルコールは、コーティング層の形成に用
いるのに好ましい化合物である。爆発性などの危険がな
く、コーティング層形成の作業が行ないやすいからであ
る。

【００８６】ここで、上述のような各方法によるコーテ
ィング層の形成の効果について説明する。

【００８７】記録ヘッド３のインクキャビティの内壁の
材料の一例であるニッケル電鋳を行なった板の表面に上
述の各方法により形成されたコーティング層Ａ〜Ｃの３
つのコーティング層をそれぞれ形成した板とインク（表
３に示す組成のインク）との接触角を測定した。また、
ニッケル電鋳を行なった板そのもの（コーティング層が
形成がなく前述の板と同一形状）とインク（表３に示す
組成のインク）との接触角を測定した。表２に測定結果
を示す。

【００８８】

【表２】

【００８９】表２から、上述のコーティング層Ａ〜Ｃが
形成されているインクキャビティの内壁は、コーティン
グ層が形成されていない場合と比較して、インクとの接
触角が格段に小さくなっている。

【００９０】したがって、上述のコーティング層Ａ〜Ｃ
を形成すると、形成しない場合と比較して、板の表面が
インクにぬれやすくなることがわかった。

【００９１】また、上述のコーティング層Ａ〜Ｃがイン
ク流路の壁面に形成されている記録ヘッドと、コーティ
ング層が形成されていない記録ヘッドをそれぞれ用い、
本実施の形態において説明したインクジェット記録装置
１において、周波数５ｋＨｚのパルスを圧電素子に印加
して印字を行なった。このとき印加したパルスの波形を
図１０に示す。

【００９２】ここで、コーティング層が形成されていな
い記録ヘッドを用いた場合には、１０００回のドット印
字を行なった場合、１５回の、内部に発生した気泡が原
因と見られる「インク抜け」が見られた。

【００９３】一方、上述のコーティング層Ａ〜Ｃがイン
ク流路の壁面に形成されている記録ヘッドを用いた場合
には、いずれも、１０００回のドット印字を行なっても
「インク抜け」は見られなかった。

【００９４】つまり、コーティング層が形成されたイン
ク流路の壁面は、コーティング層が形成されていない壁
面と比較して、インクによってぬれやすいため、インク
カートリッジから供給されノズルから吐出されるインク
が気泡を抱込みにくくなるのである。

【００９５】以上説明した本実施の形態においては、コ
ーティング層は、インク流路の壁面に付着させたコーテ
ィング材料を加熱によりコーティング層としたが、本発
明におけるコーティング層の形成方法は、これに限定さ
れるものではない。内壁に付着させたコーティング材料
を光照射によりコーティング層とすることも考えられ
る。

【００９６】図１１は、記録ヘッド３のインク流路の壁
面に付着させたコーティング材料を光照射によってコー
ティング層とする層形成部材１７０を記録ヘッド３に装
着させた場合の記録ヘッド３および層形成部材の断面図
である。

【００９７】図１１を用いて、光照射によるコーティン
グ層の形成について説明する。層形成部材１７０は、記
録ヘッド３のベースプレート３６の一面に、図９を用い
て説明した層形成部材７０と同様に接続されている。ま
た、管１７１の一端は、二手に分かれており、それぞれ
は、管７１（図９参照）と同様に、記録ヘッド３のベー
スプレート３６等に形成されている流入路２６ａ，２８
ａに接続されている。

【００９８】また、管１７１は、光ファイバ１７２を内
包している。この層形成部材１７０を用いたコーティン
グ層の形成は、まず、図９を用いて説明したように、記
録ヘッド３のインク流路の壁面に適当なコーティング材
料を付着させた後、そのコーティング材料に、光ファイ
バ１７２により所望の波長の光を照射することにより行
う。

【００９９】上述のような光ファイバ１７２を用いた光
照射によりコーティング層を形成する例としては、たと
えばコーティング材料としてメタクリル酸エステルを用
い、適当な波長の光を光ファイバ１７２から照射して、
メタクリル酸エステルを光開始重合によりコーティング
層とする例がある。

【０１００】なお、上述のような光開始重合によりコー
ティング層を形成するためのコーティング材料は、メタ
クリル酸エステルに限定されるものではなく、記録ヘッ
ド３のインク流路の壁面に付着させることができるもの
であればよい。

【０１０１】また、この場合に用いられるコーティング
材料は、光照射により光開始重合を行なうものに限定さ
れるものではない。光照射により昇華して膜を形成する
ような物質であってもよい。

【０１０２】このように、コーティング層の形成のため
のエネルギとして光を用いることにより、記録ヘッド３
の構成要素として熱を加えたくない材料が用いられてい
る場合でも、コーティング層を形成することができる。

【０１０３】また、以上説明したコーティング層の形成
においては、インク流路の壁面にコーティング材料を付
着させるために、層形成部材を接続させた記録ヘッド３
の撥水コート層９９のある面を吸引装置に密着させ、イ
ンク流路を吸引することにより行なったが、インク流路
へのコーティング材料の付着は、この方法に限定される
ものではない。インク流路へのコーティング材料の付着
の別の方法の一例を、以下に、説明する。

【０１０４】図１２は、ベルジャー１００と真空ポンプ
（図示省略）を用いて、記録ヘッド３のインク流路の壁
面にコーティング材料を付着させる様子を示す図であ
る。

【０１０５】図１２を参照して、ベルジャー１００内の
台１０６上にはビーカ１０７が載置され、ビーカ１０７
の中には支え台１０８が載置されている。記録ヘッド３
はベルジャー１００内で支え台１０８により支持されて
おり、記録ヘッド３の撥水コート層９９の裏側には、管
２７１を内包する層形成部材２７０が接続されている。
なお、層形成部材２７０および管２７１は、記録ヘッド
３に対して、（図９を用いて説明した）層形成部材７０
および管７１と同様の位置関係にあることから、これら
の構成については説明を省略する。なお、管２７１の一
端は、ベルジャー１００の外にあるコック１０２を備え
る容器１０１に接続されている。

【０１０６】ベルジャー１００は、蓋体１１０と本体１
１１とからなり、蓋体１１０と本体１１１との間にはパ
ッキン１００ａ，１００ｂが挟まれており、ベルジャー
１００内が密閉できるようになっている。なお、蓋体１
１０には、大気リーク弁として用いられるバルブ１０３
を含む管が挿入されている。バルブ１０３を含む管と蓋
体１１０との間には、パッキン１０３ａ，１０３ｂが挟
まれている。また、容器１０１と蓋体１１０との間に
は、パッキン１０１ａ，１０１ｂが挟まれている。

【０１０７】また、ベルジャー１００は、図示せぬ真空
ポンプに接続されており、その真空ポンプとの間には、
バルブ１０４がある。なお、真空ポンプは図中の矢印ｖ
の方向に吸引するように構成されている。また、バルブ
１０４と真空ポンプとを接続する管は途中で分岐してお
り、その分岐した管には大気リーク弁として用いられる
バルブ１０５がある。また、バルブ１０４と真空ポンプ
との間のバルブ１０５につながる分岐点より真空ポンプ
側には、液体窒素等による図示せぬコールドトラップが
設けられている。

【０１０８】図１２に示す装置を用いて、記録ヘッド３
のインク流路の壁面に、コーティング材料の一例として
アクリル酸を付着させる例について説明する。

【０１０９】まず、コック１０２、バルブ１０３、バル
ブ１０４およびバルブ１０５を閉じて真空ポンプの運転
を始める。そして、バルブ１０４を開き、ベルジャー１
００内を適度に真空にした後、バルブ１０４を閉じ、コ
ック１０２を徐々に開き、容器１０１内にあるアクリル
酸をベルジャー１００内に移す。アクリル酸が、管２７
１を介して記録ヘッド３のインク流路を経てノズル４６
から適度に零れ落ち、インク流路の壁面にアクリル酸が
付着したと判断したら、コック１０２を閉じる。そし
て、バルブ１０３を開いてリークし、ベルジャー１００
内の記録ヘッド３を取出す。

【０１１０】このようなコーティング材料の付着方法に
よると、コーティング材料を、記録ヘッド３のインク流
路の壁面に、気泡を含まないように付着させることがで
きる。したがって、この付着方法により付着させたコー
ティング材料を用いて層形成させた場合、形成する層内
に気泡が含まれにくくなり、よりインク流路の壁面に密
着したコーティング層を形成することができる。

【０１１１】以上説明した本実施の形態でのコーティン
グ材料のインク流路への付着方法では、インク流路の壁
面に全体的にコーティング材料を付着させることができ
る。したがって、インク流路全体に、コーティング層を
形成させることができる。

【０１１２】また、以上説明した本実施の形態において
は、インクジェット記録装置１の記録ヘッド３のインク
流路のコーティング層は、記録ヘッド３のインク流路の
形成の最終段階で形成されている。

【０１１３】ここで、コーティング層を、インク流路の
形成の最終段階で形成したことの効果について説明す
る。

【０１１４】この効果を説明するための比較例として、
以下のようにして作製した記録ヘッドを用意した。

【０１１５】まず、前述のコーティング層Ａ（アクリロ
ニトリルをコーティング材料とし、加熱により形成した
層）を記録ヘッド３のベースプレート３６、振動板３
４、隔壁３２においてそれぞれ形成された流路、ならび
に、インク供給室４２、インクインレット４４、インク
キャビティ４０およびノズル４６の各部材のインク流路
を構成する部分に形成した。なお、この場合、各部材の
インク流路を構成する部分とは、たとえばインク供給室
やインクキャビティではインクと接触する内壁であり、
ベースプレートや振動板ではそれぞれに通る流入路２６
ａ，２８ａのインクと接触する内壁である。

【０１１６】そして、コーティング層Ａを形成した上記
の各部品を組み立てて接着することにより、比較例の記
録ヘッドを作製した。つまり、この比較例として作製さ
れた記録ヘッドは、本実施の形態において説明したコー
ティング層Ａがインク流路に形成されているのではある
が、そのコーティング層Ａは、記録ヘッドのインク流路
の構成要素の組み立ておよび接着の前に形成されている
ことになる。つまり、コーティング層はインク流路の最
終段階で形成されたのではない。

【０１１７】ここで、本実施の形態において、コーティ
ング層Ａをインク流路に形成されている記録ヘッドを記
録ヘッドＰとし、比較例として作製されたインク流路の
構成要素の組み立ておよび接着前にコーティング層Ａを
形成された記録ヘッドを記録ヘッドＱとする。これら２
つの記録ヘッド（記録ヘッドＰおよび記録ヘッドＱ）を
それぞれ図８に示すようにキャリッジに装着し、表３に
示す組成のインクを用い、インクジェット記録装置１に
おいて実際に次のような実験１および実験２を行なっ
た。なお、表３中の多価アルコールとしてはたとえばジ
エチレングリコールがあり、多価アルコールエーテルと
しては、トリエチレングリコールモノブチルエーテルが
ある。また、実験１および実験２の結果を表４に示す。

【０１１８】

【表３】

【０１１９】実験１ 記録ヘッドのノズルから連続して１００回インクを吐出
させた。

【０１２０】実験２ 上記の実験１を行なった後、インクカートリッジ内のイ
ンクタンク（インクが充填されている部材）をインクカ
ートリッジから一度抜き出し（この状態では、インクカ
ートリッジにはインクが入っていない状態である）、吸
引キャップ１６により記録ヘッドの吸引（図７参照）を
行なった後、再度インクタンクをインクカートリッジに
装着し、ノズルから連続して１００回インクを吐出させ
た（記録ヘッドの吸引は、公知の液送ポンプ（０．６ｃ
ｃ／ｍｉｎ．）で１分間吸引することによりを行なっ
た）。

【０１２１】

【表４】

【０１２２】表４から、記録ヘッドＱでは、実験１およ
び実験２においてインクの吐出されるべき時にインクが
吐出されない「ドット印字欠落」が生じている（１００
回のインク吐出のうち、実験１では３ドット欠落、実験
２では５ドット欠落）が、記録ヘッドＰでは、実験１お
よび実験２のいずれにおいても「ドット印字欠落」は生
じていない。これは、両記録ヘッドにおいてコーティン
グ層を形成する段階が異なることが原因となっていると
考えられる。

【０１２３】つまり、記録ヘッドＰではインク流路を構
成する各要素の接続部分等の微少な凹凸をインク流路形
成の最終段階で形成されたコーティング層により覆うこ
とができるが、記録ヘッドＱでは各要素をコーティング
後に接続しているため前述の凹凸をコーティングで覆う
ことができない。このため、記録ヘッドＱでは、記録ヘ
ッドＰよりもインク流路がインクにぬれにくくなり、イ
ンクに抱込まれた気泡がインクの代わりに吐出されてし
まうことによる「インク抜け」が記録ヘッドＰよりも起
こりやすくなっていると考えられる。一方、記録ヘッド
Ｐでは、上記の２つの実験においてドット印字の欠落が
なかったことから、この程度では、「インク抜け」は起
こらない、と考えられる。

【０１２４】また、記録ヘッドＰでは、前述の凹凸をコ
ーティング層により覆われるため、記録ヘッドＱと比較
して、インクの圧電素子４８への浸透がかなり起こり難
いことも、上述のインク吐出性能の違いの要因となって
いると考えられる。

【０１２５】このように、上記記録ヘッドＰの構成によ
り、より確実に記録ヘッド内のインクによる気泡の抱込
みを阻止する記録ヘッドが提供された。

【０１２６】なお、以上説明した実施の形態において、
記録ヘッド３により、インクを吐出して画像を形成する
記録ヘッドが構成され、記録ヘッド３のインク流路に形
成されたコーティング層により、記録ヘッド内のインク
との全ての接触部に対して形成された親水性のコーティ
ング層が構成されている。

【０１２７】なお、上記の親水性コーティング層は、表
４の結果から、記録ヘッド内のインク流路の形成の最終
段階において形成されることが好ましい。

【０１２８】なお、今回開示された実施の形態は、全て
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく前
掲の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれること
が意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の記録ヘッドを含むインク
ジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】図１の記録ヘッドの部分的な下面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う矢視断面図であ
る。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う矢視断面図である。

【図５】図１の回復系の一例である吸引キャップの動作
の概略を説明するための斜視図である。

【図６】図５の吸引キャップの構成を概略的に説明する
斜視図である。

【図７】図５の吸引キャップおよび記録ヘッドの部分的
な模式的断面図である。

【図８】キャリッジに記録ヘッドおよびインクカートリ
ッジを装着する様子を示す斜視図である。

【図９】図３の記録ヘッドに、コーティング層形成用の
層形成部材を接続させた状態を示す図である。

【図１０】本実施形態のインクジェット記録装置におい
て、印加したパルスの波形を示す図である。

【図１１】記録ヘッドのインク流路の壁面に付着させた
コーティング材料を光照射によってコーティング層とす
る層形成部材を記録ヘッドに装着させた場合の記録ヘッ
ドおよび層形成部材の断面図である。

【図１２】ベルジャーと真空ポンプを用いて、記録ヘッ
ドのインク流路の壁面にコーティング材料を付着させる
様子を示す図である。

【符号の説明】

３ 記録ヘッド ２６ａ，２８ａ 流入路 ３４ 振動板 ３６ ベースプレート ４０ インクキャビティ ４２ インク供給室 ４８ 圧電素子 ５０，５１ 壁 ７０ 層形成部材 ７１ 管 ９９ 撥水コート層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出して画像を形成する記録ヘ
   ッドであって、 前記記録ヘッド内のインクとの全ての接触部に対して形
   成された親水性のコーティング層を含む、記録ヘッド。
2. 【請求項２】 インクを吐出して画像を形成する記録ヘ
   ッドの製造方法であって、 前記記録ヘッド内のインク流路の形成の最終段階におい
   て、前記記録ヘッド内のインク流路の表面上に親水性の
   コーティング層を形成する、記録ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記インク流路の表面上に親水性のコー
   ティング材料を付着させた後、前記付着させた親水性の
   コーティング材料に層形成のためのエネルギを与えるこ
   とにより、前記親水性のコーティング層を形成する、請
   求項２に記載の記録ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記層形成のためのエネルギは、熱エネ
   ルギである、請求項３に記載の記録ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 前記層形成のためのエネルギは、光エネ
   ルギである、請求項３に記載の記録ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 前記親水性のコーティング材料は、酸素
   原子または窒素原子のいずれか一方を含む化合物を含有
   する、請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の記録
   ヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 前記親水性のコーティング材料は、金属
   原子を含む化合物を含有する、請求項３〜請求項６のい
   ずれか１項に記載の記録ヘッドの製造方法。