(57)【要約】【課題】  着弾精度、耐久性が良好なインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】  オリフィスプレート表面の撥水膜層をテトラフルオロエチレンとパーフルオロジメチルジオキソールの共重合体樹脂より構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の撥水層がテトラフルオロエチレンとパーフルジメチルジオキソールの共重合体樹脂を含む層からなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレート。
【請求項２】
請求項１記載のオリフィスプレートを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載のオリフィスプレートにおける前記共重合体樹脂の被覆方法として、該樹脂溶液をスピンコート法、あるいはディップコート法あるいは転写法によって、表面の少なくとも一部を被覆した後、３００−３５０℃で加熱することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレートの表面処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の該樹脂溶液中に、あらかじめシランカップリング剤を添加し一定時間撹拌放置した後、被覆することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレートの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置の記録ヘッド用オリフィスプレート及び該オリフィスプレートの表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、記録ヘッドのオリフィス（吐出口）から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知られている。
【０００３】
図1は、インクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図である。
【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１の上に、吐出圧発生素子が多数設置されており、吐出圧発生素子に対応するインク流路部、共通液室部、インク注入口を具備した天板２が接着され、さらにオリフィスプレート３が、インク流路部前面に接着されている。さらにオリフィスプレートの多数のインク流路部に対応した多数の吐出口４が具備されており、その周辺部には撥水膜５がコートされている。
【０００５】
従来より、特開平６−１５５７４８、特開平９−２２１６２０、特開平１０−５３６３９に記載されている様に、撥水膜材料としてはフッ素含有樹脂、たとえば４フッ化エチレン樹脂又はそのオリゴマー、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体樹脂、４フッ化エチレン−フッ化ビニルエーテル共重合体樹脂、主鎖にヘテロ環構造を含むパーフルオロ樹脂（パーフルオロシクロポリマー）、あるいは反応重合型フッ素樹脂組成物（パーフルオロ基含有エポキシ系樹脂組成物、パーフルオロ基含有ビニル系樹脂組成物など）等により、撥水処理を施していた。
【特許文献１】特開平６−１５５７４８号公報
【特許文献２】特開平９−２２１６２０号公報
【特許文献３】特開平１０−５３６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような構成の記録ヘッドにおいて、オリフィス表面の物理的性質、特にインクに対する撥水性が悪いと、オリフィス３からインクを常時安定して吐出させることが出来なかった。
【０００７】
即ち、特開平６−１５５７４８においては、撥水膜の耐摩耗性を重視する為に、撥水膜中に無機微粒子を添加しており、このため膜の撥水性が犠牲となり、撥水性が低下していた。また特開平９−２２１６２０、特開平１０−５３６３９においては、撥水膜の基材への接着性を重視する為に、撥水膜中に硬化性のモノマーを添加しており、このため膜の撥水性が犠牲となり、同様に撥水性が低下していた。
【０００８】
上記により撥水性の低下が原因となり、吐出口周縁部にインクが回り込んで、その一部にインク溜りが生じると、インク流路部からのインクが吐出口４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、そのため安定したインク吐出が行えず良好な記録が行えなくなるという問題があった。特にこの傾向は、インク粘度が高くなるほど顕著であった。
【０００９】
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、撥水膜のわずかな物性の低下が、記録ヘッドの性能上で大きな問題となっていた。
【００１０】
また、従来の様な反応性のない撥水剤を施したインクジェット記録ヘッドではオリフィス材料と撥水樹脂との密着性が十分でなく、オリフィス材料の表面をあらかじめ化学改質したり、シランカップリング剤処理層をオリフィス材料、撥水樹脂間に設けなければならなかった。そのため非常に処理が煩雑であった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、表面の撥水層がテトラフルオロエチレンとパーフルオロジメチルジオキソールの共重合体樹脂を含む層からなり、被覆方法として、該樹脂溶液をスピンコート法、あるいはディップコート法あるいは転写法によって、表面の少なくとも一部を被覆した後、３００−３５０℃で加熱することにより、耐摩耗性が強い撥水膜をもったオリフィスプレート及びそれを用いたインクジェット記録ヘッドを提供する。
【００１２】
さらに上記の樹脂溶液中に、シランカップリング剤を添加し一定時間撹拌放置した後、被覆することにより、簡単な処理方法で接着性が優れたオリフィスプレート及びそれを用いたインクジェット記録ヘッドを提供する。
【００１３】
上記の構成・方法により、インクジェットヘッドのオリフィス面に本発明の共重合体樹脂のパーフルオロジメチルジオキソール成分が、オリフィス材料表面に対して、親和性に富む為、特別な下地処理を施さなくとも充分な接着力が得られる。
【００１４】
さらに被覆後、本発明の共重合体樹脂のガラス転移点以上の高い温度である３００−３５０℃で加熱することにより、残留溶剤や微小気泡等を完全に取り除くことにより、緻密な皮膜が出来る為、耐摩耗性が強い撥水膜を得ることが可能となる。
【００１５】
さらに樹脂溶液中に、シランカップリング剤を添加し一定時間撹拌放置することにより、上記共重合体樹脂の末端基にシランカップリング剤の一部が放置時間中に徐々に反応して行く為、被覆処理後のオリフィス材料表面との結合反応が、シランカップリング剤を介して形成される為、さらに強力な接着力が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、撥水層がテトラフルオロエチレンとパーフルオロジメチルジオキソールの共重合体樹脂を含む層からなることにより、従来に比べて、撥水膜の密着性、接触角、擦り耐久性の性能が格段に向上する為、耐久後でも安定な印字性能を示すと共に、特に高粘度のインクにおいても優れた性能を示すインクジェット記録ヘッドを提供することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を具体的な実施例を挙げて説明する。
【実施例１】
【００１８】
テトラフルオロエチレンとパーフルオロジメチルジオキソールの共重合体樹脂（テフロン（登録商標）ＡＦ、デュポン製）２重量部、フッ素系溶剤（ＦＣ−７５、住友３Ｍ製）９８重量部を混合溶解し、２重量％の透明な樹脂溶液を作成した。あらかじめ超音波洗浄された５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（ユーピレックス（登録商標）Ｓ、宇部興産製）の表面に、上記樹脂溶液をスピンコート法により１ｓｔ・５００ｒｐｍ／５秒、２ｎｄ・１５００ｒｐｍ２０秒の条件で塗布し、３０分自然乾燥後、１６０℃で１５分間加熱し、放置冷却後、本発明のインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレートを作成した。
【実施例２】
【００１９】
上記のオリフィスプレートの裏面から、ＫｒＦエキシマレーザーにより、出口直径φ２５μｍ、ピッチ７６μｍの吐出オリフィス穴加工を行なった。さらに従来技術に準じて製作された基板１と天板２とからなるインクジェットヘッド本体（キヤノン製、６４個ノズル）のインク流路面に、前記穴加工済みフィルムを位置精度良く、接着治具を用いて接着剤により貼り合わせて、本発明のインクジェット記録ヘッドを作成した。
【実施例３】
【００２０】
実施例１とまったく同様の樹脂溶液を作成し、同様なフィルムに同様な条件で塗布した。塗布フィルムをオーブン中に入れ、５℃／分の速度で３３０℃まで昇温し、３３０℃で１５分間加熱し、その後、約８時間かけて徐冷却することにより、本発明のインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレートを作成した。
【実施例４】
【００２１】
テトラフルオロエチレンとパーフルオロジメチルジオキソールの共重合体樹脂（テフロン（登録商標）ＡＦ、デュポン製）２重量部、フッ素系溶剤（ＦＣ−７５、住友３Ｍ製）９８重量部を混合溶解し、２重量％の透明な樹脂溶液を作成した。この溶液に、シランカップリング剤としてγ一アミノプロピルトリエトキシシラン（Ａ−１１０、日本ユニカー製）を１重量部添加し、常温で５時間撹拌を行なった。実施例１と同様なフィルム表面に、上記樹脂溶液を実施例１と同様な条件で塗布し、３０分自然乾燥後、１６０℃で１５分間加熱し、放置冷却後、本発明のインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレートを作成した。
【００２２】
（比較例１）
酸素原子１個からなるパーフルオロシクロ化合物モノマーの重合体として知られている樹脂（５重量％溶液の市販品、ＣＴＸ８０５Ａ、旭硝子製）に、さらにフッ素系溶剤（ＣＴソルブ１８０、旭硝子製）を加えて、２重量％の樹脂溶液を作成した。実施例１と同様のフィルム表面に実施例１と同様の方法で、上記樹脂溶液を塗布後、３０分自然乾燥後、１６０℃で１５分間加熱し、放置冷却後、本発明のインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレートを作成した。
【００２３】
（比較例２）
実施例１と同様のフィルム表面に、あらかじめシランカップリング剤としてγ−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ａ−１１００、日本ユニカー製）を、水／エチルアルコール＝１／２の溶媒に１重量％溶解させ、スピンコート法により塗布し、１日乾燥放置させた。次に実施例１と同様の方法で、比較例１の樹脂溶液を塗布後、３０分自然乾燥後、１６０℃で１５分間加熱し、放置冷却後、本発明のインクジェット記録ヘッド用オリフィスプレートを作成した。
【００２４】
（比較例３）
比較例１のオリフィスプレートの裏面から、ＫｒＦエキシマーレーザーにより、出口直径φ２５μｍ、ピッチ７６μｍの吐出オリフィス穴加工を行なった。さらに従来技術に準じて製作された基板１と天板２とからなるインクジェットヘッド本体（キヤノン製、６４個ノズル）のインク流路面に、前記穴加工済みフィルムを接着剤により貼り合わせて、本発明のインクジェット記録ヘッドを作成した。
【００２５】
（評価内容）
１）基材との密着性
作成したオリフィスプレートをインクジェット・プリンター用の６０℃インク（ＰＨ＝８）中に浸漬し、表面の変化（溶剤クラック、剥がれ等）を観察する。
【００２６】
２）初期接触角
作成したオリフィスプレートの表面の純水に対する接触角を測定する。
【００２７】
３）擦り耐久後の接触角
作成したオリフィスプレートの表面をスポンジ（商品名；ルビセルクリーン）片により、５０００回、１００００回擦った後の、水に対する接触角を測定する。
【００２８】
４）作成したインクジェットヘッドにインクジェット用ブルーインク（（粘度＝２．９ｃｐ）を充填し、同インクを評価用光沢紙に印字し、専用の印字精度評価装置により、ヘッドの中央部の２０個のノズルについて、各ドットの着弾精度を評価する。
【００２９】
上記による評価結果を以下に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１によれば、本発明の方法により作成したオリフィスプレートは良好な密着性を示した。実施例３の様に塗布後、３５０℃に加熱することにより、あるいは実施例４の様にシランカップリング剤を添加した樹脂溶液を用いることにより、さらに密着性の向上を示した。比較例１の樹脂では密着性が悪く、比較例２の様にあらかじめシランカップリング剤を塗布するという、追加工程を導入することで、かろうじて密着性が保たれた。
【００３２】
また本発明のオリフィスプレートの撥水性の指標となる接触角は、比較例と比べて大きく、特に実施例３の様に塗布後、３３０℃に加熱することにより優れた値を示した。さらに擦り耐久後でも、本実施例のものはいづれも、比較例に比べて優位であった。
【００３３】
また図２、図３に示すように、実施例のオリフィスプレートを採用したインクジェットヘッドは、比較例に比べて、撥水性が優れている為、比較的高粘度のインクの吐出性能においても良好な印字精度を示した。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】インクジェット記録ヘッドの例を示す模式図
【図２】ノズル列方向の着弾精度を示す図
【図３】ノズル列垂直方向の着弾精度を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１  基板
２  天板
３  オリフィスプレート
４  吐出口
５  撥水膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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