JPS63122551A - 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必須
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２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２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５４０２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３図（八）および（Ｂ）は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３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３図（ロ）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
再び戻ってくる場合や吐出口周辺を均一に濡らす場合に
は、吐出口からのインク滴８の吐出方向は第３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３図（８）のような不安
定な吐出状態が生じることになる。このことは良好な記
録状態を保つ上で好ましいことではなく、記録品位低下
の要因ともなる。

〔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、インク液滴の吐出口および吐
出口に連通ずるインク流路を限界する壁状の部材を形成
した第１基板と吐出口およびインク流路の上面を限界す
る第２基板とを接合させてなるインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、第２の基板を、インクに対する濡れ性が第
２基板と同等以上の接着層を介して第１基板に接合させ
たことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明によれば、接着層を濡れやすい材質とすることに
よって、吐出口端面の第２基板上まで拡がったインクと
ノズル吐出口内部のインクとが途切れることなく連続し
て存在できるようになる。

従ってインク滴吐出終了後に湿田して端面を濡らしたイ
ン久あるいはヘッドの移動方向転換時等において外力に
より端面を濡らしたインクが、吐出口内のインクと合流
して速やかに吐出口内に引き戻され、インクが端面に残
留することによる次の吐出時のインク吐出方向の不安定
を除去で各る。

〔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
、第１図における基板４の接着を、インクによって濡れ
やすい材料で成る接着層１５を用いる。

この接着層１５として用いることができるものの１つは
、フィルム状をした感光性樹脂よりなるいわゆるドライ
フィルムである。製造にあたっては、所定の寸法と形状
にノズル壁３　（第１図）をリソグラフィー法を用いる
などして形成した構成物に、基板４とドライフィルム１
５とを積層して基板４の方向より紫外線等の化学的活性
の放射線を照射することにより、基板４を容易に接若す
ることができる。同時にインクに濡れやすい層をインク
吐出口上辺に形成することがで酋る。

接着層１５として用いることのできる他のものは、いわ
ゆる接着剤である。接着剤としては、触媒・硬化剤等に
よって硬化反応を起して硬化する化学反応型接着剤、加
熱又は紫外線等の照射によって硬化する接着剤、加熱溶
融〜冷却固化のメカニズムによるいわゆるホットメルト
型接着剤等を使用することができるが、これらの接着剤
は予め基板４の接着面に薄く塗布しておくか、あるいは
必要に応じてさらにノズル壁３の上面にも塗布した上で
両者を接合することができる。

インクジェット記録用のインクは一般に染料。

顔料等の看色剤と、それを溶解して液状とする溶媒等と
によって構成されているが、乾燥固化によるインクの固
着や目詰りを防ぐこと、庶価に人手可能であること、お
よび使用上の安全性等を考慮して、水溶性ないしは、親
水性染料を用いた水系溶媒を用いたものが多い。

したがってこのようなインクによってよく濡らされる材
料もまた極性が大きく親水性の大きい材料であることが
望ましい。そこで、これらの点を考慮して本実施例に適
用可能なドライフィルムおよび接着剤の選択について述
べる。

まず、ドライフィルムにはネガ型およびポジ型の２　ｆ
ｆｆｉがあるが、いずれも必須成分の１つとしてバイン
ダーポリマーが用いられている。その１つはアクリル基
、メタアクリル基、ビニル基、アリール基等の重合性基
を有するモノマーをＩｆｆｆｉ又は２〜３種重合ないし
は共重合させたポリマーで、分子は線状に重合している
。他の１つはこれら千ツマ−が単に線状に重合しただけ
でなく、いくつかの側鎖を有し、しかもこの側鎖の末端
にアクリル基、ビニル基、アリール基等の光重合性官能
基を有する他に、ざらにエポキシ基、イソシアネート基
、アミノ基等の反応性基を有する三次元架橋性を有する
ものがある。また現像剤にアルカリ水溶液を用いるタイ
プではカルボキシル基等のアルカリ可溶性を付与するた
めの末端基を有するものもある。

これらのバインダーポリマーを構成する千ツマ−の具体
例をあげると、アクリル基を有するものでは、アクリル
酸のメチル、エチル、プロピル等のエステル、アクリル
酸、メタアクリル酸とそのメチルエステル、エチルエス
テル、プロピルエステル、ブチルエステル等、ビニル基
を有するものでは酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリロニ
トリル、スチレン、ビニルアルコール等、アリール基を
有するものでは、アリルアクツレート、アリルグリシシ
ールエーテル、アリルカーボネート等がある。この他に
後にあげる光重合性千ツマ−を含む場合がある。またエ
ポキシ基を末端に有する側鎖を形成するものとしてはグ
リシシールアクリレート、グリシジルメタアクリレート
の他いわゆるエポキシ樹脂とアクリル酸又はメタクリル
酸とのエステル化物等があげられる。また、イソシアネ
ート基を有するものとしては、たとえばトリレンジイノ
シアネートのヒドロキシアクリレートの部分ウレタン化
物等、またアミノ基末端を有するものとしてはたとえば
グリシジルメタアクリレートあるいはグリシシールアク
リレートのジアミンによるハーフアダクト等がある。

次にこれらのバインダーポリマーに混合してドライフィ
ルムを構成する光重合性の千ツマ−又はオリゴマーをあ
げると次の通りである。ジエチレングリコール、トリエ
チレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエ
チレングリコール等のモノ、ジ、トリ、アクリレート又
はメタアクリレート、およびこれらの誘導体、ジシクロ
ペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエ
チルアクリレート、ブタンジオールジアクリレート、ヘ
キサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコー
ルジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリ
レート、ペンタエリスリトールのトリおよびテトラアク
リレート、ジペンタエリスリト・−ルヘキサアクリレー
ト、フェノキシエチルオキシエチルアクリレート、フェ
ノキシポリエチレングリコールアクリレート、およびそ
の誘導体、フェノキシポリプロピレングリコールアクリ
レートおよびその３Ｍｉ体、エポキシアクリレート、ウ
レタンアクリレート等がある。なおこれらのアクリルエ
ステルは同時にメタアクリルエステル仁読み換えたもの
も含まれるものとする。

本実施例に適用可能なトライフィルムの重要な特徴は、
そのバインダーポリマーおよび光重合性モノマー又はオ
リゴマーを構成する千ツマー相当の構成要素を考えたと
き、少なくとも１つのカルボキシル基、水酸基、アミノ
基、シアノ基等より成る親木基を有する前記構成要素が
全構成要素数の２０９６以上を占めることである。同時
にこれらより成るドライフィルムが光硬化後の表面が純
水に対して５０度またはそれ以下の接触角を示すような
親木性を有することが特に望ましい。

このような親木基を１つ以上有する千ツマ−としては次
のようなものがある。すなわち、アクリル酸、メタアク
リル酸、アクリロニトリル、２ヒドロキシ１．３ジメタ
クリロキシプロパン、２ヒドロキシｌ−アクリロキシ、
３−メタクリロキシプロパン、　２ヒドロキシエチルア
クリレート、　２ヒドロキシプロピルアクリレート、　
２ヒドロキシエチルアクリロイルフオスフエート、ペン
タンエリスリトールジアクリレート及びトリアクリレー
ト、エチレングリコールアクリレートサクシネート、エ
チレングリコールアクリレートフタレート、　２ヒドロ
キシフエノキシブロビレングリコールアクリレート、エ
ポキシアクリレート等である。

次に本実施例に適用できる接着剤の１つは、化学反応に
よって硬化するタイプの所謂化学反応型接着剤であり、
具体的にはエポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤が
ある。

エポキシ樹脂にはビスフェノールＡ系、ビスフェノール
Ｆ系、ノボラック系、脂環式系、グリシジルエステル系
、グリシジルアミン系、複素環式系ポリアルコール又は
ポリグリコールのグリシジルエーテル系等の種類がある
が、本例においてはとくにポリアルコールグリシシール
エーテル系、グリシジルアミン系のエポキシ樹脂が適し
ている。しかしながらこれらの樹脂は単独で用いると、
樹脂物性が必ずしも充分とは言えないので、主としてビ
スフェノールＡ系の一般的な物性のすぐれているエポキ
シ樹脂と混合して用いるのが好適である。ポリアルコー
ルグリシシールエーテル系エポキシ樹脂にはアラルダイ
トＣＴ　５０８　（チバガイギー■商晶名）　、　ＤＥ
Ｒ７３２および７３６（ダウ■商品名）グッドディール
ＰＧ−２０２、２０７、ＰＰ−１０１、ｌ０Ｉｓ（いず
れも東部化成■商品名）等がある。またグリシジルアミ
ン系のエポキシ樹脂としては、アラルダイトＭＹ−７２
０（チバガイギー■商品名）、エボトートＹ１１−４３
４，１４０２　（いずれも東部化成■商品名）、エビク
ロン４２１−Ｌ、４３０（いずれも大日本インキ化学■
商品名）　、ＴＥＴｎ八Ｄ−へ、　Ｃ（いずれも三菱ガ
ス化学■商品名）等がある。

これらの樹脂を混合する一般のビスフェノールへ系エポ
キシ樹脂はもっとも一般的なたとえばエピコート８２８
（油化シェルエポキシ■商品名）、アラルダイトＧＹ２
６０　　（チバガイギー■商品名）、エボトートＹＤ−
１１５（東部化成■商品名）等がある。本例に適用する
親木性エポキシ樹脂接着剤とするには、上記のポリアル
コールグリシジールエーテル系エポキシ樹脂又はグリシ
ジルアミン系エポキシ樹脂から選ばれた少くとも一種の
エポキシ樹脂を２０〜５０重量％含有することが望まし
い。

また、エポキシ樹脂の物性は使用する硬化剤によフて大
きく左右されるが、その意味では本発明のエポキシ系接
着剤においては、脂肪族アミン、芳香族アミン、ポリア
ミドアミン等の系統の硬化剤が使われることが望ましい
。

ボリウレクン系接着剤はトルイレンジイソシアネートや
ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等のイソ
シアネート成分とポリエチレングリコール等のポリオー
ル成分とより成るが、ポリオール成分をイソシアネート
との当量比より若干多く配合して親木基のＯＨ基を残留
させることが望ましい。

紫外線硬化型接着剤の１つは、前記したドライフィルム
の成分のうち光重合可能の千ツマ−およびオリゴマー成
分がそのまま使用できる。その組成を設計する考え方は
前記したものと全く同じであり、カルボキシル基、水酸
基、アミノ基、シアノ基等の親木基を有する千ツマー相
当の構成要素が全構成要素数の２帖以上を占めることが
望ましい。

また紫外線硬化型のエポキシ樹脂系接着剤も使用可能で
あるがそのオリゴマー組成は前記エポキシ接着剤に関す
る記述をそのまま適用することができる。

ホットメルト型接着剤は各種材料組成のものがあるが、
本発明の用途にとくに適するものとしてはポリアミド系
ポットメルト接着剤がある。

以下に語例を掲げて、本実施例の具体的構成および効果
を示す。

第１表は接着Ｊｌ１５としてドライフィルムを用いる場
合の組成表を示し、その最下行には吐出状態の良否を示
している。ここで、コーポニールＰＡ−７０丁および４
１９６はいずれもメタアクリル酸エステル共重合樹脂溶
液で日本合成化学工業■の商品名である。Ｎｏ、３のア
ロンＳ−６２３はアクリル酸エステル共重合樹脂で東亜
合成化学工業■の商品名、Ｎｏ、１４とＮｏ、１５　と
はいずれもウレ・タンアクリレート、　Ｎｏ、１［ｉ　
と動、１７とはいずれもエポキシアクリレート、Ｎｌ）
、１８とＮｏ、１９とはいずれもカルボキシル基を含有
するアクリレート千ツマ−で“Ｎにエステル”は新中村
化学工業■の商品名である。

第１表の各組成物には光重合開始剤ダロキュアＮｏ、ｌ
：！７１０　（メルク、ジャパン■商品名）を約３ｆｆ
ｉ量％加えて均一に混合溶解した。これを５０μｍの厚
さのポリエステルフィルム上に３回に分けて塗布乾燥を
行い、厚さ約５０μｍ乾燥塗膜とした。これを第１図の
接着層１５として用いて、紫外線をガラス製の第２基板
４を通して照射して硬化させ、インクジェット記録ヘッ
ドを構成した。なお例８、例１６および例２４は比較例
であるが、これらを除く他の例では、印字を行ってもイ
ンクの吐出口端面９への残留はほとんどみとめられず、
良好な吐出状態を得ることができた。一方、比較例８．
１６および２４ではインク濡れの残留物１０（第４図参
照）がガラス製の第２基板４端面にみとめられた。

次に、第２表に接着剤を用いた場合の組成表を示す。

例２５．２６および２７はエポキシ樹脂の例で、これら
例では、各成分を調合後に充分混合攪拌混合を行う。と
くにアラルダイトＣＴ５０８は固形であるので、約８０
℃に加熱して混合物をよく混合し、充分溶解する。温度
を常温に下げてから硬化剤としてトリエヂレンテトラミ
ンを１３部、樹脂１００に対して配合し、同時にトルエ
ンに約５０９６溶液となるように溶解する。これを接着
すべきガラス製の第２基板４に薄く塗布して、トルエン
を蒸発させてから第１図の各部１，２および３より成る
構成物に接着してインクジェット記録ヘッドを製作した
。

実施例２８では酢酸エチルを用いて３倍に希釈してから
上記と同様にガラス製の第２基板４に薄く塗布し、溶剤
を蒸発させてから接着し、上記と同様にインクジェット
記録ヘッドを製作した。

実施例２９．３０および３１は同じくトルエンにて２倍
に希釈してから上記と同様にして接着した。このとき、
あらかじめ光重合開始剤としてダロキュアＮｏ、１３７
１０を重量比で３９６溶解した。硬化はガラス板側から
紫外線を約３分間照射して行った。

以上のようにして製作したインクジェット記録ヘッドを
用いて実際に吐出を行ったところ、インクの濡れは接着
剤部分で切れが生じずに、吐出終了と同時に吐出口内に
引きもどされ、吐出口端面にはインクの濡れ残りはなか
った。従って続く吐出においてもその状態は安定した。

以上の実施例によれば、以下に述べるような効果が得ら
れる。

（１）　　シリアルタイプのプリンタに適用する場合、
インクジェット記録ヘッドが記録紙の末端まで移動して
引返すとぎの機械的衝撃によりインクが吐出口より湿田
して、吐出口周辺を濡らしても速やかに湿田したインク
が吐出口内に吸引されて戻りノズル端面に残留して、イ
ンク吐出方向を歪曲させることがない。

（２）インク吐出時においてもインク吐出口周辺に湿田
したインクは速やかに吐出口内に引きもどされて吐出口
周辺にインクの濡れ残りを生じない。

（３）ノズル周辺の構成材村の少なくとも上下の部材の
濡れが同等となり、吐出方向が安定する。

以上の効果はいずれも、インクジェット記録法による記
録品位向上にすぐれた効果をもたらすものである。

なお、本発明は記録媒体に対して記録ヘッドを移動させ
る形態のインクジェット記録装置に対してのみならず、
記録媒体の幅方向にその全幅にわたって吐出口を整列さ
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。

また、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、安定した均一の濡れ性を確保でき、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図は本発明インクジェット記録ヘッドの一構成例を
示す正面図、 第２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３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、 第４図は従来のインクジェット記録ヘッドにおけるイン
ク残留状態を説明するための説明図である。 ｌ・・・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、 ｌＯ・・・残留インク。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インク液滴の吐出口および該吐出口に連通するインク流
   路を限界する壁状の部材を形成した第１基板と前記吐出
   口および前記インク流路の上面を限界する第２基板とを
   接合させてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、前
   記第２の基板を、前記インクに対する濡れ性が前記第２
   基板と同等以上の接着層を介して前記第１基板に接合さ
   せたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。