JPS63122550A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インクジェット記録ヘッドに関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年コンピュータの普及に伴い各種の応用機器の開発が
盛んに行われている。とくに複写機、ファクシミリ、ワ
ードプロセッサその他いわゆるパーソナルコンピュータ
等のオフィスオートメーション用の事務機器の開発およ
び普及には著しいものがある。

これらの事務機器においては、処理されたデータあるい
は文章等の出力用機器としてのいわゆるプリンタが心頭
の装置である。

従来、このようなプリンタとしては、ワイヤドツトプリ
ンタ等のインパクト方式のプリンタや静電複写方式を用
いたレーザービームプリンタ、熱転写プリンタ等のノン
インパクト方式のプリンタが用いられているが、インク
ジェット記録方式によるプリンタも近年そのすぐれた特
徴が注目されて各種の方式の開発が進められている。

プリンタによる印字や画像が美しく精細であることが望
ましいことは言うまでもないことで、これらのプリンタ
技術の目標とする所もここにあるが、そのための１つの
手段としてはインク吐出ノズルを小さくかつ密接して配
置することが考えられる。そのためにいわゆるマイクロ
リソグラフィの技術を用いた微細加工方式を用いて多数
の吐出口を密接して製作する方法が知られている。

第３図はこのような方法により製造された従来のインク
ジェット記録ヘッドの構成例を示す、第３図において、
ｌはたとえばシリコンウェハ等で形成された第１の基板
、２はたとえば５ｉ０２等により第１の基板１表面に形
成された層である。３はリソグラフィ等の手法で形成さ
れたノズル壁、４はたとえばガラス板で形成した第２の
基板、５は第２の基板４をノズル壁３の上部に接着する
ための接着層、６はノズルのインク吐出口である。

このような記録ヘッドは、たとえばノズル壁３を高さ２
５μｍ１幅２０μｍの寸法とし、吐出口６がノズル壁３
と同じ寸法となるようにきわめて精細に加工されている
。

［発明が解決しようとする問題点］ 第４図（Ａ）および（Ｂ）は第３図示のインクジェット
記録ヘッドの側断面を示し、インク７が吐出されてイン
ク滴８を形成する状態の２例を示している。ここで、第
４図（Ａ）はノズル端面９がインクに濡れることなくイ
ンク滴が真直に吐出される状態、第４図（Ｂ）はノズル
端面９の一部が吐出前にインクに濡らされているために
曲った方向にインク滴が吐出されようとしている状態で
ある。

吐出口端面９は、インク吐出時にインクが濡れ拡がる場
合の他、キャリッジにインクジェット記録ヘッドを搭載
して記録を行う形態の装置では、ヘッドが印字を行いな
がら機械的に移動させられる際、またはキャリッジが記
録媒体の端部に達して復帰動作を行うとき等に起こる機
械的振動等によって、ノズル内のインク７がノズル先端
から外部に、すなわちノズル先端の端面９へ溢れ出てそ
こを濡らす場合がある。

このように溢れ出て端面９を濡らすインクが吐出口内に
再び戻りでくる場合や吐出口周辺を均一に濡らす場合に
は、吐出口インク滴８の吐出方向は第４図（Ａ）に示す
ように真直となり、吐出状態すなわち記録状態は安定す
る。

しかしながら、従来のインクジェット記録ヘッドでは、
第２の基板４と接着層５との濡れ性の相違により、ノズ
ル端面９が不均一に濡らされたり、あるいは第４図に示
すように、−足温れた後にインク端面９に不均一なイン
クの残留状態が生じ、従って第４図（Ｂ）のような不安
定な吐出状態が生じることになる。

すなわち、吐出口端面の濡れと端面の表面状態とは強い
関係があり、吐出口端面の表面状態が適切でない場合に
は不安定な吐出状態が生じることになり、従って良好な
記録状態を維持できずに記録品位が低下することにもな
る。

このことは、第３図示の構成のインクジェット記録ヘッ
ドのみならず、一般にインク吐出ノズルを小さく形成し
高速度かつ高密度にインク吐出を行うようにしたインク
ジェット記録ヘッドにおいても無輪生じ得る問題点であ
るが、特に第３図示のインクジェット記録ヘッドの如く
インク吐出口が密接して設けられている場合には、濡れ
は互に隣接した吐出口周辺で起こるので、濡れが隣接す
る吐出口同志で連結してしまい、その影響はますます大
きくなる。その結果、記録された文字が歪んだり画像に
乱れが起こるなど、記録品位や画質に一層著しい悪影響
を与えることになるので、吐出口端面は一層厳格に管理
される必要がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、かかる問題点を解決し、ノズル端面において
安定した均一な濡れ性を確保することにより、インク滴
吐出方向の安定したインクジェット記録ヘッドを提供す
ることを目的とする。

また、本発明の他の目的は、インク滴吐出方向を安定さ
せることにより、安定したインクの吐出状態が持続され
、すぐれた印字品質のプリンタを製造することのできる
インクジェット記録ヘッドを提供することにある。

そのために、本発明では、インク吐出口を含む端面に対
して、撥インク性の物質を含有する樹脂材料から成る被
覆層を配置したことを特徴とする。

［作　用］ すなわち、本発明によれば、吐出口を含む端面は撥イン
ク性物質を含む被覆層で覆われるので、端面上のインク
の濡れ残りの防止ないしは濡れ性の制御が可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明インクジェット記録
ヘッドの一構成例を示し、ここで、従来（第３図、第４
図（八））と同様に構成できる部分については対応箇所
に同一符号を付しである。

本実施例においては、インク吐出口端面９に、インクを
はじいて濡れない撥インク性を有する被覆層１０を設け
ることにより、インク吐出口端面９のインクによる濡れ
を防ぐようにしている。

この撥インク性の被Ｎ　ＰＩ　１０は、ノズル吐出口形
成後にその端面９に被着して形成するもので、これによ
り第２図（Ａ）に示すように吐出口形成後の端面９が加
工時の粗い表面のままであったり、あるいは同図（Ｄ）
に示すように加工時の精度不良によって、吐出口の中心
線に対して端面９が傾いて形成されたようなものであっ
ても、その後に被覆する撥液層１０によってこの不揃い
の端面形状を修正して、平滑な面に、あるいは吐出口中
心線に対して垂直な面に補正をすることが可能となる。

さらに、第２図（Ｃ）　に示すように、吐出口端面９が
平滑に仕上げられた状態であっても、これを被覆する際
にその表面を任意な粗面状態に仕上げることも可能であ
る。すなわち、第１図（Ａ）　、　（Ｂ）のような構成
によれば、撥インク而を形成すると共に吐出口端面の表
面形状をも任意に加工することができる。

また、第１図または第３図に示すようにインク吐出口６
を形成する周囲の材料がガラス、有機物、シリコンウェ
ハ等の異質の材料、すなわちインクの濡れ性が互いに異
る材料であっても、第１図のような構成によればすべて
一種類の均一な撥インク性の被覆層によって覆うことが
できる。

第１図のような構成において、撥インク性を付与するた
めにインク吐出口端面９に形成する層１０の材料は適当
なバインダー中に撥液性材料を混合するもので、この混
合比率を調節することで、その溌インク性の程度を調節
することができる。

またバインダー成分を選ぶことによって下地となる吐出
口端面の構成材料に応じて接着性を制御することも可能
である。同時に下地となる吐出口構成材料もインクによ
る濡れ性の制約から離れてその選択の自由度を広げるこ
とができる。

バインダー成分としては、塗料、接着剤等に用いられる
いわゆるポリマーが使用されるが、必要に応じてこれを
溶解して塗布可能な液状とするための溶剤も用いること
が可能である。

使用できる材料としては、アクリル酸エステル系樹脂、
メタアクリル酸素樹脂、スチレン系共重合樹脂、塩化ビ
ニル系共重合樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミ
ド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン
樹脂等がある。

上記の樹脂成分に溶解または混合して用いられる撥イン
ク性を付与するための材料としては、まず固体粉末とし
て、ポリテトラフルオロエチレンとその共重合話導体で
ある弗素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のいわ
ゆるポリオレフィン樹脂、天然系および合成系のワック
ス類、フッ化炭素等がある。次に、液状の材料としては
いわゆるシリコーンオイルと称するシロキチン誘導体オ
リゴマー、液状ポリブテン、含フツ素オリゴマー等があ
る。

バインダー成分に対する撥インク性付与材料の配合比は
目標とする撥インク性の程度によって異らせることがで
きるが、バインダー成分の量に対して概ね重量比で２０
％以下とするのが望ましい。

撥インク性付与材料は、その性質上バインダー成分に対
して相溶性に乏しいものが多く、混合されたものはバイ
ンダー中に完全に相溶しない場合もあるが、このような
場合混合攪拌によって、微細な粒状にバインダー中に分
散した状態で用いてよい。

バインダー成分は吐出口端面に塗布後に硬化させて機械
的に丈夫な塗膜とすることができるが、そのときの硬化
の手段としては、バインダー樹脂の性質に応じて触媒や
硬化剤による硬化、加熱または紫外線照射による効果、
あるいは溶剤の蒸発による乾燥固化等いずれの手段も用
いることができる。

撥インク性の樹脂層ｌＯをインク吐出口端面に形成する
には、あらかじめ基板に形成した塗膜面にインク吐出口
端面を押し当てて転写する方法、インク吐出口をあらか
じめ何らかの方法で閉じた上で撥インク性材料の溶液ま
たは分散液をスプレー等の方法で塗布乾燥した後にイン
ク吐出口を間ける方法等、種々の方法を利用することが
できる。

以下に語例を掲げて本実施例の具体的構成および効果を
説明する。

第１表〜第３表は実施例における撥インク材料の組成を
示す。”Ｎｏ、”を付した各材料は以下に示す材料の商
品名等を示している。

Ｎｏ、　ｌは油化シェルエポキシ（株）の商品名でエポ
キシ樹脂である。　Ｎｏ、２は旭電化工業（株）のエポ
キシ樹脂の商品名、Ｎｏ、３は同じくエポキシ樹脂で東
部化成（株）の商品名である。　Ｎｏ、４はアクリル酸
エステル系樹脂の有機溶媒系溶液で東亜合成化学工業（
株）の商品名、Ｎ０１５はメタアクリル酸系樹脂光重合
型接着剤で三菱レイヨン（株）商品名、Ｎｏ、６は塩化
ビニール系樹脂溶液で電気化学工業（株）の商品名、Ｎ
ｏ、７は日本合成化学工業（株）の商品名でメタアクリ
ル酸共重合樹脂溶液の商品名、Ｎｏ、８は不飽和ポリエ
ステル樹脂で昭和高分子（株）の商品名、Ｎｏ、９は日
本ポリウレタン工業（株）のポリイソシアネート、Ｎｏ
、１０は同じく日本ポリウレタン工業（株）のポリエス
テルポリオールのそれぞれ商品名、Ｎｏ、１１はシリコ
ン樹脂で東芝シリコーン（株）の商品名、Ｎｏ、１２は
東しく株）のポリイミド樹脂の商品名をそれぞれ示して
いる。

Ｎｏ、１７は日本カーボン（株）製品、Ｎｏ、１２は東
芝シリコーン（株）商品名、Ｎｏ、１９は日本石油化学
工業（株）商品名、Ｎｏ、２０はフッ素油、Ｎｏ、２１
はフッ素系撥水撥油剤でいずれもダイキン工業（株）の
商品名、Ｎｏ、２２はフッ素系オリゴマーで旭硝子（株
）商品名である。

実施例２１，２２．２７および２８を除いた他の実施例
では表示した組成物をボールミルに入れ約１２時間攪拌
分散を行った。実施例２１，２２，２７．２８ではコロ
ネートＥＨ全量に対して、酢酸ブチル、トルエンの１＝
１混合溶剤を２０加えたものにニラボラン８００以外の
成分を加えてボールミルに入れ、約１２時間攪拌混合し
たものを作成し、適用時にニラボラン８００を加えた。

実施例１〜４では硬化剤としてトリエチレンテトラミン
を全配合物に対して１２の比率で、また実施例５〜ｌＯ
では同じくトリエチレンテトラミンを全配合物に対して
２３の比率で混合して用いた。実施例１９および２０で
は硬化触媒としてメチルエチルケトンパーオキサイドお
よびナフテン酸コバルトをそれぞれ０．５加えた。実施
例２３および２４では専用硬化触媒をｌＯ量配合て用い
た。

これらの実施例ではマイラーフィルムの厚さ約８０μｍ
のシート上に撥インク剤を含んだ上記の硬化剤等を配合
した後の樹脂をあらかじめ約１０μｍの厚さに塗布した
。次いで、この上からインク吐出ヘッドの端面部を静か
に接触させて、端面に樹脂を転写した。このとき、イン
ク吐出口３が樹脂によって閉じられるのを防止するため
、後方よりインク吐出口３を通して空気を吹き出させた
。次いで室温で約３時開放ｌしたのち、実施例１−１０
では６０℃で３時間、実施例２１および２２では８０℃
で４時間、実施例２３およびｚ４では８０℃で３時間、
実施例２５および２６では１５０℃で３０分ののちさら
に２００℃で３０分の硬化をそれぞれ行フた。

このようにして、吐出口端面に各実施例１〜２８の成分
の層ｌＯを設けた第１図示の如き構成のインク記録ヘッ
ドで実際の印字試験を行フたところ、いずれもインクの
濡れ残りは発生せず、吐出方向も真直となって安定し、
すぐれた印字品質１画質を得ることができた。

なお、本例では同一基板上に多数の吐出口を密接して配
置した形態のインクジェット記録ヘッドについて述べた
が、本発明は上側にのみ限られるものではなく、種々の
形態のものにも極めて有効かつ容易に適用できるのは勿
論である。

また、第１図のような構成のものについても、これをシ
リアルタイプの装置にも、あるいは記録媒体の幅方向に
その全幅にわたりて吐出口を整列させた所謂フルマルチ
タイプのインクジェット記録装置にも適用できるのは言
うまでもない。

さらに、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、電
気・機械変換によるもの、電気・熱変換によるもの等、
インク吐出方式の種類によらずすべてのインクジェット
記録方式に極めて有効かつ容易に適用できるのは勿論で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、吐出口端面にお
いて、濡れ残りの防止ないしは安定した均一の濡れ性の
確保が達成でき、従ってインク滴吐出方向の安定したイ
ンクジェット記録ヘッドを実現できるとともに、ひいて
は吐出状態が良好となることにより高品位の画像記録を
行うことのできるインクジェット記録装置を実現するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（八）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明インク
ジェット記録ヘッドの一構成例を示す斜視図および断面
図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明を適用したインクジェ
ット記録ヘッドの３例を示す断面図、第３図は従来のイ
ンクジェット記録ヘッドの構成例を示す正面図、 第４図（＾）および（Ｂ）はインクジェット記録ヘッド
のインク滴吐出状態を説明するための側断面図である。 １・・・第１の基板、 ２・・・表面層、 ３・・・吐出ノズル壁、 ４・・・第２基板、 ５．１５・・・接着層、 ７・・・インク、 ８・・・インク滴、 ９・・・吐出口端面、 １Ｇ・・・吐出口端面被覆層。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク吐出口を含む端面に対して、撥インク性の物
   質を含有する樹脂材料から成る被覆層を配置したことを
   特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ２）特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録ヘ
   ッドにおいて、前記インク吐出口は異種材料の構成部材
   の組合せによって形成され、前記端面に露出した前記異
   種材料の構成部材を覆って前記被覆層を配置したことを
   特徴とするインクジェット記録ヘッド。