JP2002144569A - 液体吐出記録ヘッド、および液体吐出ヘッド内面の表面改質方法、液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体吐出ヘッド内にエア溜りが生じることを
防止して、信頼性に優れた液体吐出ヘッドを提供する。 【解決手段】 インクを発泡させるヒータ１ａが形成さ
れたヒータボード１と、下面に液流路２ａや共通液室２
ｂを構成する溝が形成された天板２と、インクを吐出す
る吐出口が開口されているオリフィスプレート１０とが
封止剤３を介して接合されて液体吐出ヘッドが構成され
ている。液体吐出ヘッドの内面には、親水化処理面６が
形成されており、比較的表面エネルギーの低い材質から
なる天板２とオリフィスプレート１０や、特に撥水性を
有する封止剤３部分についても、表面エネルギーが他の
部分と実質的に同等となるようにでき、表面エネルギー
が低い部分にエア溜りが発生することを抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録液体を吐出し
て記録を行う液体吐出ヘッド、および液体吐出ヘッドの
製造方法に関する。特に、記録液体が供給される液体吐
出ヘッド内面が親液化された液体吐出ヘッド、および液
体吐出ヘッド内面の表面改質方法、液体吐出ヘッドの製
造方法に関する。なお、本発明による液体吐出ヘッド
は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システ
ムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプ
ロセッサなどの装置、さらには、各種処理装置と複合的
に組み合わされた産業用記録装置に適用することができ
る。

【０００２】

【従来の技術】液体吐出装置（インクジェット記録装
置）は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置で
あり、高速な記録が可能であり、また様々な記録媒体に
対して記録することが可能であって、記録における騒音
が殆ど生じないと言った特徴を持つ。このようなことか
ら、液体吐出装置は、プリンタ、複写機、ファクシミ
リ、ワードプロセッサなどの記録機構を担う装置とし
て、広く採用されている。

【０００３】このような液体吐出装置に搭載される液体
吐出ヘッドにおける代表的な液体吐出方式としては、ピ
エゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザー
などの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用
で液滴を吐出させるもの、あるいは発熱抵抗体を有する
電気熱変換素子によって液体を加熱し、膜沸騰の作用に
より液滴を吐出させるものなどが知られている。吐出エ
ネルギ発生素子として電気熱変換素子を用いた液体吐出
ヘッドは、電気熱変換素子を液流路内に設け、これに記
録信号となる電気パルスを供給して発熱させることによ
りインクに熱エネルギを与え、そのときの液体の相変化
により生じる液体の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用
して、微小な吐出口から微小な液滴を吐出させて、記録
媒体に対し記録を行うものであり、一般に、液滴を吐出
するための吐出口と、この吐出口にインクを供給する供
給系とを有している。

【０００４】このような液体吐出ヘッドは、一般的に、
複数の部材を接合して形成される。すなわち、例えば、
複数の電気熱変換素子が形成されたヒータボードと、そ
の上に接合され、その接合面に、外部から記録液体が導
入される共通液室や、そこから各電気熱変換素子の上方
を通って吐出口に連通する複数の液流路などを構成する
溝が形成された天板とから構成される。さらに、吐出口
が液流路に対応して複数開口したオリフィスプレートを
別部材として、これがヒータボードと天板とに、液流路
の端部に吐出口が位置するように接合されて構成される
場合もある。

【０００５】このような天板やオリフィスプレートに
は、微細な構造体を良好に形成可能なポリサルフォンや
エポキシなどの樹脂材料が好適に用いられる。また、ヒ
ータボード、天板、オリフィスプレートなどの間の接合
は、液体吐出ヘッド内に記録液体を供給しても記録液体
が漏れ出さないように、通常、シリコン系やエポキシ系
などの封止剤や接着剤を用いて行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように天板やオ
リフィスプレートに用いられるポリサルフォンやエポキ
シなどの材料は、比較的表面エネルギの低い材料であ
り、液体吐出ヘッド内には、ヒータボードと天板やオリ
フィスプレートとの間で表面エネルギに差が生じてく
る。また、前述のように液体吐出ヘッドを構成する複数
の部材は、通常、封止剤や接着剤を用いて接合される。
これらの封止剤や接着剤は、その接合部周囲の領域で記
録液体に対して撥水作用をもたらしてしまう。したがっ
て、ヒータボード係に親水性を有していたとしても、ヒー
タボードの接合部周囲の領域では、疎水性を示すことに
なる。

【０００７】このため、特に長期間に亘って使用した場
合などには、比較的表面エネルギの低い天板やオリフィ
スプレート付近など、特に封止剤が塗布された接合部、
例えば図１６に示すように、封止剤１０３が塗布され
た、ヒータボード１０１と天板１０２との接合部の周り
に、この部分を中心としてエア溜り部１０５が生じる危
惧がある。このようなエア溜り部１０５が生じると、記
録液体の吐出性能が変化したり、記録液体がエアと接触
するために記録液体に含まれる色材などが凝集する原因
になったりするなどの悪影響が生じる危惧がある。

【０００８】このようなエア溜りの発生を抑制する方法
としては、特開平１１−４２７９８号公報に、インクが
ヘッド内に初めて充填される前に、濡れ性の高い液体を
ヘッド内に充填してヘッド内面に形成された疎水性膜を
除去し、また内面を被覆することによってインクを良好
に充填させるようにする方法が開示されている。しかし
この方法では、長期間に亘って被覆を維持することはで
きず、一定の期間が経てば撥水性を有する封止剤部分な
どがヘッド内面に露出して、エア溜りが発生してしまう
危惧がある。

【０００９】そこで本発明の目的は、上述のような課題
を解決し、内部に良好に記録液体を充填することがで
き、それを長期間に亘って持続できる、信頼性に優れた
液体吐出ヘッドを提供すること、および液体吐出ヘッド
内面の表面改質方法、液体吐出ヘッドの製造方法を提供
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、本発明による液体吐出ヘッドは、記録液体を吐出し
て記録を行う液体吐出ヘッドにおいて、内部に満たされ
る記録液体が接する内面の少なくとも一部を構成する部
分表面に、親液化するための親液性基を有する第１の部
分と、親液性基の界面エネルギとは異なり且つ部分表面
の表面エネルギと略同等の界面エネルギの基を有する第
２の部分とを備える高分子が付与されるとともに、第２
の部分は部分表面に向かって配向し、第１の部分は部分
表面とは異なる方向に配向していることを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、液体吐出ヘッドの内面
の表面エネルギを実質的に均一にし、表面エネルギの低
い部分にエア溜りが生じることを防止できる。

【００１２】本発明は、特に、記録液体が満たされる部
分が、複数の部材が接合されて構成されている液体吐出
ヘッドにおいて有効である。すなわち、複数の部材の接
合には、通常、接着剤や封止剤が用いられ、これによっ
て、液体吐出ヘッドの内面に撥液性を有する部分が生じ
るが、本発明によれば、このような部分を親液化して、
その部分にエア溜りが生じることを抑制できる。また、
親液化面を形成することにより、接着剤や封止剤からの
溶出物の発生を抑制できる。本発明によれば、特に、接
着剤または封止剤がシリコン系またはエポキシ系の材料
からなる場合においても、接着剤または封止剤が内面に
露出する部分を含む部分を良好に親液化できる。

【００１３】また、複数の部材の少なくとも一部同士
が、互いに表面エネルギが異なる材料からなる場合に、
本発明を適用することにより、互いに表面エネルギが異
なる材料により構成される内面の表面エネルギを、実質
的に同等にし、表面エネルギが低い部分にエア溜りが生
じることを抑制できる。

【００１４】このような複数の部材が接合されて構成さ
れている液体吐出ヘッドとしては、記録液体を吐出させ
るエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子が形成され
た基板と、基板上に接合されており、その接合面に各吐
出エネルギ発生素子上を通り、液体を吐出する吐出口に
連通する液流路を構成する溝が形成された天板と、吐出
口が開口されており、吐出口が液流路に連通するように
基板と天板とに接合されているオリフィスプレートとか
ら構成された液体吐出ヘッドがあり、本発明はこのよう
な液体吐出ヘッドに好適に適用可能である。

【００１５】また、前述のようなオリフィスプレートが
一体化された天板を有する、すなわち記録液体を吐出さ
せるエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子が形成さ
れた基板と、基板上に接合されており、その接合面に各
吐出エネルギ発生素子上を通り、記録液体を吐出する吐
出口に連通する液流路を構成する溝が形成されており、
液流路に連通する吐出口が開口されている天板とを有す
る液体吐出ヘッドに対しても、本発明は好適に適用可能
である。

【００１６】前述のような天板またはオリフィスプレー
トは、ポリサルフォンまたはエポキシを含む樹脂材料か
ら好適に製造される。このような樹脂材料は、比較的低
い表面エネルギを有しており、このような材料の天板ま
たはオリフィスプレートを有する液体吐出ヘッドに対し
て、本発明は好適に適用可能である。すなわち、このよ
うな天板やオリフィスプレートによって構成される内面
の表面エネルギを、基板と実質的に同等にし、天板やオ
リフィスプレートによって構成される内面にエア溜りが
生じることを抑制できる。

【００１７】本発明による液体吐出ヘッド内面の表面改
質方法は、記録液体を吐出して記録を行う液体吐出ヘッ
ドの、内部に満たされる記録液体が接する内面の少なく
とも一部を構成する部分表面に、親液化を行うための機
能性基を与えることで部分表面の親液化を行う表面改質
方法であって、機能性基を有する第１の部分と機能性基
の界面エネルギとは異なり且つ部分表面の表面エネルギ
と略同等の界面エネルギの基を有する第２の部分とを備
えた機能性基付与用高分子を開裂させて得られた、第１
の部分および第２の部分を有する細分化物を含む液体を
部分表面に付与する第１工程と、部分表面に細分化物の
第２の部分を部分表面側に配向させ、第１の部分を部分
表面とは異なる側に配向させる第２工程と、部分表面上
に配向した細分化物同士を少なくとも一部で縮合させて
高分子化する第３工程と、を有することを特徴とする。

【００１８】また、記録液体を吐出して記録を行う液体
吐出ヘッドの、内部に満たされる記録液体が接する内面
の少なくとも一部を構成する部分表面に、親液化を行う
ための機能性基を与えることで部分表面の親液化を行う
表面改質方法であって、希酸と、揮発性かつ部分表面と
の親和性向上剤と、部分表面の表面エネルギと略同等の
界面エネルギの基を有する第１の部分と該界面エネルギ
とは異なる界面エネルギの基を有する第２の部分とを備
えた高分子を備える処理剤と、が溶解している液体を部
分表面に付与する第１工程と、部分表面に熱を付与する
ことで親和性向上剤を除去する第２工程と、希酸を濃酸
化し、処理剤中の高分子を開裂させる第３工程と、開裂
された高分子を部分表面上で縮合させるとともに、高分
子の第１の部分を部分表面に向けて配向させ、第２の部
分を部分表面とは異なる側に配向させる第４工程と、を
有することを特徴とする。

【００１９】また、記録液体を吐出して記録を行う液体
吐出ヘッドの、内部に満たされる記録液体が接する内面
の少なくとも一部を構成する疎水性を有する部分表面を
親水性に改質するための表面改質方法であって、親水性
基と疎水性基とを備えた高分子化合物の開裂によって生
じる親水性基と疎水性基とを有する細分化物を、疎水性
基が部分表面の側に向き、且つ親水性基を疎水性基とは
異なる方向に向く様に配向させて部分表面に付着させる
工程を有することを特徴とする。

【００２０】また、記録液体を吐出して記録を行う液体
吐出ヘッドの、内部に満たされる記録液体が接する内面
の少なくとも一部を構成する部分表面に、親液化を行う
ための機能性基を与えることで部分表面の親液化を行う
表面改質方法であって、機能性基を有する第１の部分と
機能性基の界面エネルギとは異なり且つ部分表面の表面
エネルギと略同等の界面エネルギの基を有する第２の部
分とを備え、部分表面の構成材料と異なる高分子を含む
液体を部分表面に付与する第１工程と、部分表面に第２
の部分を部分表面側に配向させ、第１の部分を部分表面
とは異なる側に配向させる第２工程と、を有することを
特徴とする。

【００２１】さらに、この第１工程の高分子を含む液体
中に高分子開裂用触媒を付与する第３工程を有し、部分
表面上で、高分子開裂用触媒を利用して高分子を開裂さ
せて細分化高分子とする第４工程を有することを特徴と
する。

【００２２】さらに、部分表面上で細分加工分子を結合
させる工程をさらに含むことを特徴とする。

【００２３】本発明における表面改質方法では、処理用
の液体を表面改質を行う内面に付与する際に、撥水性被
膜を形成したオリフィス面に処理用の液体が付着し、撥
水性被膜上に親水化膜が形成されたとしても、撥水性被
膜に化学変化が生じることはなく、レーザーを照射した
り、ブレードクリーニングを行って親水化膜を削り落と
して撥水性被膜を露出させることで、オリフィス面には
撥水性を有するようにすることが容易にできる。

【００２４】本発明による液体吐出ヘッドは、特に、内
部に満たされる記録液体が接する内面の少なくとも一部
を構成する部分表面に疎水性表面を有し、疎水性表面が
親水性表面に改質された、記録液体を吐出して記録を行
う液体吐出ヘッドであって、親水性基と疎水性基とを備
えた高分子化合物の開裂によって生じた親水性基と疎水
性基とを有する細分化物が、疎水性基が疎水性表面の側
に向き、親水性基が疎水性基とは異なる方向に向くよう
に配向して、疎水性表面に付着していることを特徴とす
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。なお、本発明では、収容され
る液体に対する濡れ性に優れる性質を「親液性」と称し
ており、以下に示す実施形態ではインクとして水性のイ
ンクを例に挙げて説明し、親液性のなかでも特に親水性
を付与する場合について説明している。ただし、本発明
においてはインクの種類は水性に限定されるものではな
く、油性のものであってもよい。その場合は、表面に付
与する性質は親油性である。

【００２６】（第１の実施形態）図１に第１の実施形態
の液体吐出ヘッドの模式図を示す。図１（ａ）はこの液
体吐出ヘッドを一部破断して示す斜視図、図１（ｂ）は
液流路に沿った断面図である。

【００２７】この液体吐出ヘッドは、支持体４上に固定
されている、複数のヒータ（電気熱変換素子）１ａが形
成されたヒータボード（基板）１と、その上に接合され
た天板２と、これらの前面に接合された、吐出口１０ａ
がヒータ１ａに対応して複数開口されたオリフィスプレ
ート１０とを有している。天板２には、外部から液体が
供給される液体供給口２ｃが形成されている。そして、
天板２の、ヒータボード１との接合面には所定のパター
ンで溝が形成されており、この溝によって、液体供給口
２ｃに連通する共通液室２ｂと、そこから各ヒータ１ａ
の上方を通って吐出口１０ａに連通する液流路２ａとが
形成されている。

【００２８】この液体吐出ヘッドでは、天板２やオリフ
ィスプレート１０には、ポリサルフォンやエポキシなど
の樹脂材料が好適に用いられる。また、ヒータボード１
と、天板２と、オリフィスプレート１０との間の接合
は、液体吐出ヘッド内にインクを供給しても液体が漏れ
出さないように、シリコン系やエポキシ系などの封止剤
や接着剤を用いて行われている。

【００２９】この液体吐出ヘッドによる記録動作は、液
体供給口２ｃを介して共通液室２ｂと液流路２ａとにイ
ンクを充填した状態で、ヒータ１ａに選択的に電力を供
給して加熱させ、対応する液流路２ａ内の液体を発泡さ
せることで、吐出口１０ａから選択的にインクを吐出さ
せて行われる。

【００３０】本実施形態の液体吐出ヘッドは、内面に親
水化処理面６が形成されていることに特徴がある。この
ような親水化処理面６を形成する表面改質方法として、
本発明者らは特願平１１−３４５６２８号の出願で画期
的な方法を提案している。この表面処理方法は、液流路
２ａや共通液室２ｂなどの比較的複雑な構造を有し、ま
たポリサルフォンやエポキシなどの樹脂材料から形成さ
れた天板２やオリフィスプレート１０が面する液体吐出
ヘッド内面に親水化処理を施すこと可能な好適な方法で
あり、本発明では、親水化処理方法としてこの方法を用
いている。その具体的な原理および方法については後述
する。

【００３１】この親水化方法によれば、液体吐出ヘッド
の内面に親水性基７を配向して持たせ、均一かつ継続的
に親水化を行うことができ、すなわちこの処理を行わな
ければ不均一となる液体吐出ヘッド内面の表面エネルギ
を均一化することができる。

【００３２】ここで、上記方法によって親水化される範
囲は、図１（ｂ）で示されるようにヘッド内で液体が接
触する部分全て、すなわちオリフィスプレート内面、天
板、ヒータボード及びそれらの接合部としての封止剤や
接着剤の塗布された部分であってもよく、ヒータボード
の親水性によっては、図２の模式的拡大図に示すように、
天板及び封止剤などの接合部はすべて親水化し、ヒータ
ボード表面は接合部の封止剤などが回り込んでいる部分
としての接合部近傍のみを親水化してもよい。

【００３３】いずれの場合でも、図２に模式的に示すよ
うに、撥水性を有する封止剤３部分でも、親水性基７を
内面側に配向するように付与することができ、他の部分
と同等の親水性を有するようにできる。これにより、従
来例で示したような、液体吐出ヘッド内面の表面エネル
ギの不均一性、特に天板２と、ヒータボード１と、オリ
フィスプレート１０の各部材間の接合部及びその周囲で
の撥水性を除去し、エア溜りが発生することを抑制でき
る。なお、上記模式図では２部材の境界面に封止剤があ
る例で説明したが、接着剤で２つの部材が接合されてい
るような個所にも、本発明は有効であることは言うまで
もない。

【００３４】また、この親水化方法により形成された親
水化処理面６は、特性の安定性と耐久性に優れており、
液体吐出ヘッドを長期間に亘って使用しても、その内面
の親水性を維持できる。また、親水化処理面６は、溶出
物の発生を防止する効果も兼ね備えており、封止剤３か
ら場合によっては発生する危惧がある、インクへの溶出
物の発生を防止することができる。また、この親水化方
法では、分子レベルの薄膜高分子によって親液化処理面
を形成でき、液体吐出ヘッド内の構造、大きさを実質的
に変化させることなく親水化を行うことができる。な
お、ヒータボード全体に親水化処理面を設けるか、接合
部の周囲のみに設けるかの選択は、上述したヒータボー
ドの親水性のほかに、親水化処理方法により形成される
親水化処理面６が、ヒータの繰り返しの発熱でヒータボ
ードのヒータ上の皮膜が破壊される恐れがある場合に
は、接合部の周囲のみに設ける方が望ましい。

【００３５】以上のように、本実施形態によれば、内部
に良好に液体を充填することができ、それを長期間に亘
って持続できる、信頼性に優れた液体吐出ヘッドを提供
できる。

【００３６】（第２の実施形態）図３に第２の実施形態
の液体吐出ヘッドの模式図を示す。図３（ａ）はこの液
体吐出ヘッドの分解斜視図、図３（ｂ）は液流路に沿っ
た断面図を示している。同図において、実施形態１と同
様の部分については、同一の符号を付し説明を省略す
る。

【００３７】本実施形態の液体吐出ヘッドは、外部から
インクが供給される液体供給口１２ｃと、それに連通す
る共通液室１２ｂと、そこから各ヒータ１ａの上方を通
ってインクを導く液流路１２ａと、それに連通する、液
体を吐出する吐出口１２ｄとが形成された天板１２を有
している。この天板１２の材料としては、ポリサルフォ
ンやエポキシなどの樹脂材料が好適に用いられる。ま
た、天板１２とヒータボード１との接合は、接合部から
インクが漏れ出さないように封止剤１３を用いて行われ
ている。

【００３８】本実施形態の液体吐出ヘッドの内面は、図
３（ｂ）に模式的に示すように、第１の実施形態と同様
に親水化処理されて、親水化処理面１６が形成されてい
る。これによって、親水化処理がなされていない場合に
は天板１２とヒータボード１との間で差が生じる液体吐
出ヘッド内面の表面エネルギを実質的に均一にすること
ができる。さらに、親水化処理がなされていない場合に
は撥水性を示す封止剤１３部分及びその周囲についても
親水化することができ、また、場合によっては生じる危
惧のある封止剤１３からの溶出物の発生を抑制できる。

【００３９】以上のように、本実施形態によれば、内部
に良好に液体を充填することができ、それを長期間に亘
って持続できる、信頼性に優れた液体吐出ヘッドを提供
できる。

【００４０】（第３の実施形態）図４に第３の実施形態
の液体吐出ヘッドの模式図を示す。図４（ａ）はこの液
体吐出ヘッドを一部破断して示す斜視図、図１（ｂ）は
液流路に沿った断面図を示している。

【００４１】この液体吐出ヘッドは、ヒータ２１ａが２
列並んで形成されているヒータボード２１を有してい
る。ヒータボード２１には、ヒータ２１ａの２つの列の
間に、外部から液体が供給される液体供給口２１ｂが開
口している。ヒータボード２１上には、各ヒータ２１ａ
の直上に、インクを吐出する吐出口２２ｄが開口してい
る天板２２が接合されている。天板２２の、ヒータボー
ド２１との接合面には、液体供給口２１ｂの直上に位置
する共通液室２２ｂと、そこからヒータ２１ａ上を通っ
て吐出口２２ｄに連通する液流路２２ａとを構成する溝
が形成されている。

【００４２】本実施形態の液体吐出ヘッドにおいて、天
板２２の材料としては、ポリサルフォンやエポキシなど
の樹脂材料が好適に用いられる。また、天板２２ｃとヒ
ータボード１との接合は、接合部からインクが漏れ出さ
ないように封止剤２３を用いて行われている。

【００４３】本実施形態の液体吐出ヘッドの内面は、図
４（ｂ）に模式的に示すように、第１の実施形態と同様
に親水化処理されて、親水化処理面２６が形成されてい
る。これによって、親水化処理がなされていない場合に
は天板２２とヒータボード２１との間で差が生じる液体
吐出ヘッド内面の表面エネルギを実質的に均一にするこ
とができる。さらに、親水化処理がなされていない場合
には撥水性を示す封止剤２３部分についても親水化する
ことができ、また、場合によっては生じる危惧のある封
止剤２３からの溶出物の発生を抑制できる。

【００４４】以上のように、本実施形態によれば、内部
に良好に液体を充填することができ、それを長期間に亘
って持続できる、信頼性に優れた液体吐出ヘッドを提供
できる。

【００４５】（液体吐出記録装置）次に、図５を参照
し、上記の各実施形態に係る液体吐出ヘッドを搭載して
記録を行う一例の液体吐出記録装置について説明する。
図５はこの液体吐出記録装置ＩＪＲＡの概略斜視図であ
る。

【００４６】図５において、液体吐出ヘッドは、キャリ
ッジＨＣに予め設けられていてもよいし、液体収納容器
１０００と共にキャリッジＨＣの不図示の位置決め手段
によって固定支持されていてもよい。

【００４７】駆動モータ５１３０の正逆回転は駆動伝達
ギア５１１０、５１００、５０９０を介してリードスク
リュー５０４０に伝達され、これを回転させ、またキャ
リッジＨＣはリードスクリュー５０４０の螺旋溝５０５
０に係合されていることでガイドシャフト５０３０に沿
って往復移動可能となっている。また、搬送ローラ５０
００は、回転駆動可能であり、記録紙ＰをキャリッジＨ
Ｃの往復移動経路の下方を通して搬送するようになって
いる。

【００４８】この液体吐出記録装置ＩＪＲＡによる記録
は、記録紙Ｐを搬送ローラ５０００によってキャリッジ
ＨＣの往復移動経路の下方の記録位置に導き、キャリッ
ジＨＣを移動させつつ、それに搭載された液体吐出ヘッ
ドからインクを吐出させて記録紙Ｐに付着させて行われ
る。

【００４９】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギを利用して飛翔的液滴を形成し、記録
を行うインクジェット方式において、優れた効果をもた
らすものである。

【００５０】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ
て、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（イ
ンク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡
の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）
を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆
動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収
縮が行なわれるので、特に応答性に優れた液体（イン
ク）の吐出が達成でき、より好ましい。

【００５１】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、更に優れた記録を行なうことができる。

【００５２】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）
の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成
を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特
許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含
まれるものである。

【００５３】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの
圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示
する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成と
しても本発明は有効である。

【００５４】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。

【００５５】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。

【００５６】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる
予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００５７】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。

【００５８】前述した本発明の実施形態においては、イ
ンクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固
化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式で
はインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調
整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温
度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与
時にインクが液状をなすものであれば良い。

【００５９】加えて、積極的に熱エネルギによる昇温を
インクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギ
として使用せしめることで防止するか、またはインクの
蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを用い
るかして、いずれにしても熱エネルギの記録信号に応じ
た付与によってインクが液化し、液状インクとして吐出
するものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始
めるもの等のような、熱エネルギによって初めて液化す
る性質のインクの使用も本発明には適用可能である。本
発明においては、上述した各インクに対して最も有効な
ものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００６０】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダと組み合せた複写装置、さらには
送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るもの
であってもよい。

【００６１】なお、記録ヘッドとしては、上述の方式の
ほか、ピエゾ素子を用いたものであってもよい。

【００６２】（表面改質方法）以上説明した液体吐出ヘ
ッド内面を親水化させる方法について更に詳しく説明す
る。

【００６３】まず、液体吐出ヘッド内面の親水化に適用
可能である物品の表面改質原理について、より具体的に
説明する。

【００６４】以下に説明する表面改質方法は、物品が有
する表面を構成する物質に含まれる分子が有する官能基
などを利用して、高分子（あるいは高分子の細分化物）
を特定の配向を採らせて表面上に付着させ、該高分子
（あるいは高分子の細分化物）が有する基に付随する性
質を表面に与えることで、目的とする表面改質を図るこ
とを可能とする方法である。

【００６５】ここで「物品」とは、種々の材料から形成
され、一定の外形を保持するものを意味する。従って、
この外形に付随して、外部に露出している外表面を有し
ている。加えて、その内部に、外部と連通する部分を含
む空隙部や空洞部、あるいは中空部が存在したものでも
よく、これらの部分を区画する内表面（内壁面）も表面
改質処理対象とすることができる。中空部には、これを
画する内表面を有し、外部とは完全に隔絶された空間で
あるものも含まれるが、改質処理前においては中空部内
への表面処理液の付与が可能であり、改質処理後に外部
と隔離された中空部となるものであれば、処理対象とな
り得る。

【００６６】このように、本発明に適用される表面改質
方法は、各種物品が有する全ての表面のうち、物品の形
状を損なうことなく、外部から液状の表面処理用溶液を
接触させることが可能な表面を対象とするものである。
従って、物品の外表面と、それと連結される内部表面を
対象とする。そして、その対象とする表面から選択する
部分表面の性質を変更するものである。選択によって
は、物品の外表面とそれと連結される内部表面を選択す
る態様も、所望の部分表面領域の改質に含まれるもので
ある。但し、最終的には、物品は中空構造とされ、その
中空部分を画する内表面とされるものであっても、少な
くともこの表面改質方法を実施する際、外部から液状の
表面処理用溶液を接触させることが可能な表面であり、
未だ中空部分を画する内表面とはなってない場合には、
当然にこの表面改質方法を適用することができる。

【００６７】この表面改質方法においては、物品の有す
る表面の少なくとも一部を構成する改質すべき部分（部
分表面）が処理される。すなわち、所望に応じて選択さ
れた物品の表面から一部あるいは物品の表面全体であ
る。

【００６８】物品の形状としては、例えば、シート、糸
状体、繊維状体、球状体、粒子、管状体、その他の異形
状体など、種々な形状をとるものであってよい。その利
用分野も種々であるが、この表面改質方法は、それぞれ
個別の目的に従って、適用されるものである。通常、物
品は、その利用目的に応じて、種々の材料を利用して形
成される。例えば、物品に利用される材料には、プラス
チック、樹脂、金属、ガラス類、あるいは、天然の素材
を活用した、紙、皮革、その類似材料の人工皮革など、
様々なものがある。これらの種々材料からなる物品の表
面に対して、この表面改質方法は、原則的に適用するこ
とができる。

【００６９】また、本明細書において「物品が有する表
面」は、上記物品そのものが有する表面または物品表面
に何らかの加工がされた表面のいずれも含む。

【００７０】また、本明細書において「高分子の細分
化」とは、高分子の一部が切れたものから、単量体まで
のいずれかでよく、実施例的には高分子が酸により開裂
したものすべてを含むものとする。また、「高分子膜
化」とは、実質的な膜が形成されるもの、あるいは２次
元的な面に対して各部が異なる配向したものを含む。

【００７１】以下、その原理の説明を容易とするため、
単一の物質から構成される表面を改質する事例を用い
て、表面改質がなされる原理について、より具体的に説
明する。

【００７２】「表面改質がなされる原理」本発明に適用
可能な物品の表面改質は、表面改質剤に用いる高分子と
して、物品の表面（基材表面）の表面（界面）エネルギ
と略同等の界面エネルギを有する主骨格と、物品表面の
表面（界面）エネルギと異なる界面エネルギを有する基
が結合してなる高分子を利用し、この表面改質剤中の物
品表面の界面エネルギと略同等の界面エネルギを有する
主骨格部を用いて物品表面上に高分子を付着させ、物品
表面の界面エネルギと異なる界面エネルギを有する基が
物品表面に対して外側に配向する高分子化膜（高分子被
覆）を形成させることにより達成される。

【００７３】上述の表面改質剤に用いる高分子を異なる
観点から換言すれば、表面改質前の物品の表面に露出し
ている基と本質的に親和性が異なる第２の基と、この物
品の表面に露出している基と実質的に類似する親和性を
示し、その主骨格に含まれる繰り返し単位中に含まれる
第１の基と、を備えたもの、と捉えることもできる。

【００７４】このような配向形態の代表例を模式的に示
したのが図６である。図６（ａ）は主鎖５１−３に対し
て第１の基５１−１と第２の基５１−２が側鎖として結
合している高分子を用いた場合を示し、図６（ｂ）は第
２の基５１−２が主鎖５１−３自体を構成し、第１の基
５１−１が側鎖を構成している場合を示すものである。

【００７５】図６に示される配向をとると、物品の表面
改質すべき表面を構成する基材５６の最表面（外側）は
基材５６の表面（界面）エネルギとは異なる界面エネル
ギを有する基５１−１が表面に配向した状態になるた
め、基材５６の表面（界面）エネルギと異なる界面エネ
ルギを有する基５１−１に付随する性質が利用されて表
面が改質される。ここで、基材５６の表面（界面）エネ
ルギは、表面を構成している物質・分子が、表面上に露
出している基５５に由来して決定されている。すなわ
ち、図６に示す例では、第１の基５１−１が表面改質用
の機能性基として作用し、基材５６の表面が疎水性であ
って、第１の基５１−１が親水性であれば、基材５６の
表面に親水性が付与される。なお、第１の基５１−１が
親水性であり、基材５６側の基５５が疎水性である場合
には、例えば後述するポリシロキサンを利用した場合な
どには、図１５に示すような状態が基材５６の表面に存
在していると考えられる。この状態において、改質後の
基材５６の表面における親水性基と疎水性基とのバラン
スを調整することで、改質処理後の基材表面に水や水を
主体とする水性液体を通過させる場合の通過状態や通過
時の流速を調整することも可能である。そして、このよ
うな表面状態を繊維外壁面に有する例えばポリオレフィ
ン系樹脂からなる繊維体をインクジェット記録ヘッドに
一体化された、あるいは別部品として設けられるインク
タンク中に用いることで、インクタンク中へのインクの
充填やインクタンクからのヘッドへのインクの供給を極
めて効果的に行うとともに、インクタンク内での適度な
負圧の確保によって、インク吐出直後の記録ヘッドの吐
出口付近でのインク界面（メニスカス）位置の良好な確
保が可能となると考えられる。

【００７６】ここで、図６に示す改質表面を有する物品
を製造するための具体的な方法として、表面改質に用い
る高分子の良溶媒でかつ基材に対して処理剤の濡れ性を
向上させる向上剤を用いる方法について以下に説明す
る。この方法は、表面改質剤の高分子均一等に溶解する
処理液（表面改質溶液）を基材の表面上に塗布した後、
処理液に含まれる溶媒を除去しつつ、この処理液中に含
まれる表面改質剤の高分子を上述のように配向させるも
のである。

【００７７】より具体的には、表面改質剤に対する良溶
媒であり、かつ基材表面に対し十分に濡れる溶剤中に、
所定量の表面改質剤と酸とを混合した液体（表面処理
液）を作製し、表面処理液を基材表面に塗布した後、表
面処理液中の溶媒を除去するため、例えば、６０℃オー
ブン中で蒸発乾燥させた。

【００７８】ここで、本発明において、基材の表面に対
して十分に濡れ性を示し、また表面改質剤としての高分
子をも溶解する有機溶媒を溶媒に含むことは、表面改質
に用いる高分子の均一な塗布を容易にするという観点か
ら、本発明にとってより望ましいものである。さらに、
表面改質剤の高分子が溶媒の蒸発に伴い、濃度が高くな
る際にも、塗布された液層中に均一に分散して、十分に
溶解している状態を保持する作用を持つことも、その効
果として挙げることができる。加えて、表面処理液が基
材に対して、十分に濡れることにより表面改質剤の高分
子を基材表面に対し均一に塗り広げることができる結
果、複雑な形状を有する表面に対しても、高分子被覆を
均一に行うことを可能とする。

【００７９】また、表面処理液には、基材表面に対する
濡れ性がなく、かつ、表面改質剤の高分子の良溶媒であ
る揮発性溶媒を更に含有させることもできる。

【００８０】このような溶媒の組合せとしては、改質す
べき表面がポリオレフィン系樹脂からなる場合に、後述
する水とイソプロピルアルコールとの組み合わせを挙げ
ることができる。

【００８１】ここで、表面処理液中に酸を加えることに
よる効果は、以下のようなものが考えられる。例えば、
表面処理液の蒸発乾燥過程において用材の蒸発に伴う酸
成分の濃度上昇がなされる際に、高濃度の酸加熱を伴う
高濃度の酸により、表面改質に用いる高分子の部分的な
分解（開裂）及び再結合による表面改質剤高分子のポリ
マー化を介して、高分子化膜（高分子被覆）の形成を促
進する効果が期待できる。

【００８２】また、表面処理液の蒸発乾燥過程において
溶剤の蒸発に伴う酸成分の濃度上昇がなされる際に、こ
の高濃度の酸が基材表面及び表面近傍の不純物質を除去
することにより、清浄な基材表面が形成される効果も期
待される。こうした清浄な表面では、基材物質・分子と
表面改質剤の高分子の物理的な付着力の向上なども期待
される。

【００８３】さらに、加熱を伴う高濃度の酸により基材
表面が分解され、基材表面に活性点が出現し、この活性
点と、上述の高分子の開裂による細分化物とが結合する
副次的な化学反応が起こる場合が想定される。場合によ
っては、このような副次的な表面改質剤と基材との化学
吸着による、基材上での表面改質剤の付着安定化の向上
も一部では存在すると考えられる。

【００８４】次に、表面改質剤（親水処理液含む）の基
材の表面エネルギと略同等の表面エネルギを有する主骨
格の解離と基材表面上での解離物の縮合による高分子膜
化工程について、機能性基が親水性基であり、疎水性基
材表面に親水性を付与する場合を例とし、図７〜図１３
参照して説明する。なお、親水性基とは、基全体として
親水性を付与できる構造を有するもので、親水基そのも
のや、疎水性の鎖や疎水基を有するものでも親水基など
を置換配置したことで親水性を付与できる基としての機
能を有するものであれば親水性基として利用できる。

【００８５】図７に、親水処理液塗布後の拡大図を示
す。この時点では、親水処理液５８中の親水化剤である
高分子５１〜５４と酸５７とは、基材５６表面上の親水
処理液中で均一に溶解している。図８に、親水処理液塗
布後乾燥工程の拡大図を示す。親水処理液塗布後乾燥工
程における加熱を伴う乾燥において、溶剤の蒸発に伴う
酸成分の濃度上昇により基材６の表面及び表面近傍の不
純物質の除去が行われるといった基材５６の表面の洗浄
作用により純粋な基材５６の表面が形成されることによ
る基材５６と表面改質剤としての高分子５１〜５４の物
理吸着力の向上が考えられる。また、親水処理液塗布後
乾燥工程における加熱を伴う乾燥において、溶剤の蒸発
に伴う酸成分の濃度上昇により親水化剤の高分子５１〜
５４の一部が開離分解される部分も存在すると考えられ
る。

【００８６】濃酸による高分子５１の分解の模式図を図
９に示す。このようにして分解された親水化剤の基材に
対する吸着の様子を図１０に示す。さらに溶剤の蒸発が
進むにつれて、溶解飽和に達した親水化剤を構成する高
分子からの細分化物５１ａ〜５４ｂの基材の表面エネル
ギと略同等の表面エネルギを有する主骨格部が、洗浄に
より形成された純粋な基材５６の表面に対し選択的に吸
着する。その結果、表面改質剤中の基材５６の表面エネ
ルギと異なる表面エネルギを有する基５１−１が基材５
６に対し外側に配向するものと考えられる。

【００８７】従って、基材５６の表面には、この表面の
表面（界面）エネルギと略同等の界面エネルギを有する
主骨格部分が配向し、基材５６の表面エネルギと異なる
表面エネルギを有する基５１−１が基材５６の表面とは
反対側の外側に配向した状態になるために、基５１−１
が親水性基である場合には、基材５６の表面に親水性が
付与されて、表面が改質される。親水処理液塗布乾燥後
の親水化剤と基材表面の吸着状態の模式図を図１１に示
す。

【００８８】なお、高分子として、例えばポリシロキサ
ンのように開裂によって生成した細分化物が縮合などに
よって細分化物の少なくとも一部で結合可能なものを用
いることで、基材５６表面に吸着した細分化物間に結合
を生じさせて高分子化し、親水性化剤の皮膜をより強固
なものとすることもできる。ポリシロキサンの場合に
は、基材表面への吸着後に、高濃度の酸により解離した
シロキサン部が空気中の水分と縮合により再結合するこ
とで親水化剤がより安定に吸着するといった現象もあり
得る。図１２に、このような空気中の水との縮合反応に
よる再結合の模式図を示す。なお、ポリシロキサンを用
いた場合の開裂による細分化物の形成とその縮合による
高分子化のメカニズムは以下のとおりと考えられる。

【００８９】すなわち、被処理表面における表面処理液
の制御された乾燥に伴い、この表面処理液中に含まれる
希酸の濃度が上昇して濃酸化し、その濃酸（例えばＨ₂
ＳＯ₄）がポリシロキサンのシロキサン結合を開裂さ
せ、その結果、ポリシロキサンの細分化物およびシリル
硫酸が生成する（スキーム１）。そして被処理表面に存
在する処理液がさらに乾燥していくにつれて、表面処理
液中に存在する細分化物の濃度も高まっていき、細分化
物同士の接触確率が向上する。その結果、スキーム２に
示すように、細分化物同士が縮合し、シロキサン結合が
再生される。また、副生成物としてのシリル硫酸も、被
処理表面が疎水性である場合には、シリル硫酸のメチル
基が被処理表面に向かって配向し、スルホン基が被処理
表面とは異なる方向に配向し、被処理表面の親水化に何
らかの寄与を果たすものと考えられる。

【００９０】

【化１】

【００９１】なお、表面処理液として溶媒中に水が存在
する組成を有するものを利用した場合についての表面処
置液の状態の一例を図１３に模式的に示す。処理液の溶
媒中に水が存在する場合は、加熱を伴う親水化のための
処理液からの溶媒の蒸発において、水及び揮発性有機溶
剤が蒸発する（水の気体分子を６１、有機性有機溶剤の
気体分子を６０で示す）。その際、揮発性有機溶剤の蒸
発速度が水よりも速いため処理液中の水の濃度が高まっ
ていき、処理液の表面張力が上昇していく。その結果、
基材５６の被処理面と処理液との界面に表面エネルギの
差が生じ、基材５６の被処理面と、蒸発により水の濃度
が高まった処理液（含水層６２）との界面において、親
水化剤としての高分子からの細分化物５１ａ〜５４ｂに
おける基材５６の被処理面と略同等の表面エネルギを有
する部分が基材５６の被処理面側に配向する。その一方
で、親水化剤としての高分子からの細分化物の親水性基
を有する部分は、有機溶媒の蒸発により水の濃度が高ま
った含水層６２側へ配向する。その結果、高分子細分化
物の所定の配向性がより向上すると考えられる。

【００９２】ここで機能性基が極性基である場合、この
極性基に対して反応して吸着する色材や蛍光剤を与えれ
ば、色材による発色や発光性が得られる。

【００９３】このように、本発明は、これらの所望特性
の範囲を格段に向上することができ、その応用に限界が
ない。

【００９４】また、機能性基が所望特性には無関係の基
で、目的は高分子の薄い均一配置にある場合、機能性基
は、高分子の表面に吸着する側の基の界面エネルギと異
なることのみが必要な条件となり、これにより、界面エ
ネルギと表面エネルギとが略同様の部分に対する基の配
向性が向上されるからである。この際、高分子が少なく
とも部分的に開裂して、さらなる表面変化に対応できる
ようにすることは好ましい形態である。そして、その密
着性を向上させるために、開裂後の細分化構造（単量
体、２重体、３重体、或いは中間分子量の高分子）が、
縮合や架橋によって、分子量の多い高分子に復帰するこ
とが更に好ましい。

【００９５】加えて、この特性を物品の表面全周または
全表面に与えたものは、その構造表面自体が強固な膜化
状態を形成でき、より好ましい耐久性を与えることがで
きる。

【００９６】このように本発明の他への応用は、上記発
明のメカニズムを用いて達成できるものすべてが可能で
あり、本発明に含まれるものである。

【００９７】特に、処理剤として、物品表面への濡れ性
と高分子の媒液を達成できる濡れ性を向上できる濡れ性
向上剤（例えば、イソプロピルアルコール：ＩＰＡ）と
高分子開裂を生じせしめる媒体と、前述のいずれかの機
能性基とこの基とは異なる界面エネルギであって、物品
表面の部分表面エネルギと略同等の基（または基群）を
有する高分子を有するものを用いた場合における、開裂
後の縮合による表面改質は、特に優れた効果を発揮し、
従来からは得られない均一性や特性を確実に与えること
ができる。

【００９８】これらの各種物品の製造における工程図の
一例を図１４に示す。製造開始時において物品と処理液
が提供され、物品の改質すべき表面（被改質面）への処
理液付与工程、被改質面からの余剰物除去工程、被改質
面上での高分子の開裂及び細分化物の配向のための処理
液濃縮工程、細分化物間の結合による高分子化のための
処理液蒸発工程などを経て、改質された表面を有する物
品を得ることができる。

【００９９】処理液濃縮工程及び処理液蒸発工程は、好
ましくは室温よりも高い温度（例えば６０℃）での連続
した加熱乾燥工程によって行うことができ、ポリオレフ
ィン系樹脂からなる表面を改質するためにポリシロキサ
ンを、水、酸及び有機溶媒（例えばイソプロピルアルコ
ール）ともに用いた場合で、例えば、４５分〜２時間程
度とすることができ、４０重量％のイソプロピルアルコ
ールの使用においては例えば１時間前後である。

【０１００】なお、図１４の例では、高分子の開裂によ
る細分化物の形成が物品の被改質面上で行なわれている
が、細分化物を既に含む処理液を物品の被改質面上に供
給して、配向させてもよい。

【０１０１】処理液の組成としては、先に述べたよう
に、例えば、被改質面に対する処理液のぬれ性を向上さ
せるための被改質面に対するぬれ性を有し、表面改質剤
の有効成分である高分子の良溶媒であるぬれ性向上剤、
溶媒、高分子開裂触媒、被改質面への改質効果を付与す
るための機能性基と被改質面への付着機能を得るための
基を有する高分子とを含んで構成されるものが利用でき
る。

【０１０２】次に、液体吐出ヘッドに対して、その内面
に親水性を付与する表面改質の具体例について説明す
る。

【０１０３】先ず、下記表１に示す組成の親水処理溶液
を調製した。

【０１０４】

【表１】

【０１０５】高分子化合物である（ポリオキシアルキレ
ン）・ポリ（ジメチルシロキサン）の溶解性に富む有機
溶媒アルコールとして、イソプロピルアルコールを用い
て、溶液を調製した。溶液は、先ず、イソプロピルアル
コールに、無機酸である硫酸を最終溶液中における濃硫
酸の添加率が０．５重量％となる量加えて、均一に混合
した。ついで、（ポリオキシアルキレン）・ポリ（ジメ
チルシロキサン）を最終溶液中における添加率が４．０
重量％となる量加えて、均一に溶解混合して、上記親水
処理液調整した。なお、用いた（ポリオキシアルキレ
ン）・ポリ（ジメチルシロキサン）は、具体的には、下
記一般式（Ｉ）：

【０１０６】

【化２】

【０１０７】（式中、ｍ、ｎは正の整数であり、ａ、ｂ
も正の整数であり、Ｒは、アルキル基または水素を表
す）で示され、ポリ（ジメチルシロキサン）の主繰り返
し単位に、そのメチル基の一つが、（ポリオキシアルキ
レン）基に置き換わった構造を有するものであり、市販
品（日本ユニカー株式会社製、商品名：シルウェット
Ｌ−７００２）を利用した。なお、上記親水処理液に
は、濃硫酸に付随して、硫酸分子に加えて、少量の水分
子も溶解している。

【０１０８】次いで、上記の親水処理液を用いて、液体
吐出ヘッドの内面の親水化処理を試みた。調整した親水
処理液を、液体吐出ヘッド内に少量入れ、液体吐出ヘッ
ド内面を親水処理液にて濡らした。一様な濡れ面が得ら
れた後、液体吐出ヘッドを振ることで、余分な親水処理
液を容器外に取り出した。この内面が一様に親水処理液
の皮膜で濡れたものを、６０℃オーブンにて、1時間乾
燥させた。この乾燥により、内面が親水化処理された液
体吐出ヘッドが作製された。

【０１０９】なお、この親水化方法においては、液体吐
出ヘッドの吐出口が開口しているオリフィス面にも親水
処理液が付着し、親水化膜が形成される危惧がある。オ
リフィス面には、吐出したインクの一部が液体吐出装置
内で霧状となったものが付着する危惧がある。オリフィ
ス面にインクが付着すると、付着したインクによって吐
出するインクが引き寄せられ、インク吐出方向に影響が
生じるなどの悪影響が生じる危惧がある。そこで通常、
オリフィス面には、撥水性の被膜を形成するなどの方法
により撥水処理がなされている。

【０１１０】本親水化方法においては、この撥水性の被
膜の上に、上述のように親水化膜が形成された場合で
も、この撥水性被膜が化学変化を受けることはない。そ
こで、撥水性被膜の上に形成された親水化膜を、レーザ
ーを照射したり、ブレードクリーニングを行って削り落
とすことで撥水性被膜を露出させ、オリフィス面の撥水
性を容易に回復することができる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体吐出ヘッドの、共通液室や液流路などの液体が満た
される部分の内面を親水化処理することにより、内面の
表面エネルギを均一化し、良好に液体を充填できるよう
にでき、信頼性に優れた液体吐出ヘッドを提供できる。

【０１１２】より具体的には、複数の部材が接合されて
構成されている液体吐出ヘッドにおいて、複数の部材の
表面エネルギの差を均等化し、特に、複数の部材の接合
に用いられる接着剤や封止剤によってもたらされる撥液
性を解消して、液体吐出ヘッド内面にエア溜り部が発生
することを抑制できる。

【０１１３】さらに、本発明に適用される液体吐出ヘッ
ドの親液化方法によれば、接着剤や封止剤から、場合に
よっては液体吐出ヘッド内に生じる危惧のある溶出物の
発生を抑制できる。また、本発明に適用される液体吐出
ヘッドの親液化方法では、液体吐出ヘッドの内面に、分
子レベルの薄膜高分子による親液化面を形成でき、液体
吐出ヘッドの内部構造および大きさを実質的に変化させ
ることなく親液化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを示
す模式図である。

【図２】図１の液体吐出ヘッドの、天板とヒータボード
との接合部付近の模式的断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドを示
す模式図である。

【図４】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドを示
す模式図である。

【図５】本発明の液体吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出
記録装置の一例を示す概略斜視図である。

【図６】本発明に適用される表面改質方法における、物
品（基材）の被改質表面上に形成される表面改質剤の高
分子と物品表面との付着形態を模式的に示す図であり、
（ａ）は機能性基としての第１の基と物品表面への付着
のための第２の基の両方が高分子の側鎖にある場合につ
いて説明する図であり、（ｂ）は第２の基が主鎖中に含
まれている場合を説明する図である。

【図７】本発明に適用される表面改質方法において、表
面改質剤の高分子を含む処理溶液を塗布し、基材上に塗
布層を形成した状態を模式的に示す図である。

【図８】本発明に適用される表面改質方法において、基
材上に形成した表面改質剤の高分子を含む塗布層中の溶
媒を一部除去する工程を示す概念図である。

【図９】表面改質剤の高分子を含む塗布層中の溶媒を一
部除去する工程に付随し、処理溶液中に添加する酸によ
り誘起される、表面改質剤の高分子の部分的な解離過程
を示す概念図である。

【図１０】表面改質剤の高分子を含む塗布層中の溶媒を
さらに除去する工程に付随し、表面改質剤の高分子ある
いはその解離細分化物が配向形成する過程を示す概念図
である。

【図１１】塗布層中の溶媒を乾燥除去して、表面改質剤
の高分子あるいはその解離細分化物が配向して、表面上
に付着固定される過程を示す概念図である。

【図１２】表面上に付着固定される表面改質剤の高分子
由来の解離細分化物相互が、縮合反応により再結合する
過程を示す概念図である。

【図１３】本発明に適用される表面改質方法を、撥水性
表面の親水化処理に適用する事例を示し、処理溶液中に
水を添加する効果を示す概念図である。

【図１４】本発明にかかる改質表面を有する物品の製造
工程の一例を示す工程図である。

【図１５】本発明にかかる表面改質処理された表面にお
ける親水性基と疎水性基の推定される分布の一例を模式
的に示す図である。

【図１６】従来の液体吐出ヘッドの、天板とヒータボー
ドとの接合部付近の模式的断面図である。

【符号の説明】

１，２１ ヒータボード １ａ，２１ａ ヒータ ２，１２，２２ 天板 ２ａ，１２ａ，２２ａ 液流路 ２ｂ，１２ｂ，２２ｂ 共通液室 ２ｃ，１２ｃ，２１ｂ 液体供給口 ３，１３，２３ 封止剤 ４ 支持体 ６ 親水化処理面 ７ 親水基 １０ オリフィスプレート １０ａ，１２ｄ，２２ｄ 吐出口 ５１〜５４ 高分子 ５１ａ〜５１ｄ 細分化物 ５１−１ 第１の基 ５１−２ 第２の基 ５１−３ 主鎖 ５５ 基材表面に露出している基 ５６ 基材 ５７ 酸 ５８ 処理液 ５９ 大気 ６０ 揮発性有機溶剤 ６１ 水 ６２ 含水層 １０００ 液体収納容器 ５０００ 搬送ローラ ５０３０ ガイドシャフト ５０４０ リードスクリュー ５０５０ 螺旋溝 ５０９０，５１００，５１１０ 駆動伝達ギア ５１３０ 駆動モータ ＩＪＲＡ 液体吐出記録装置 Ｐ 記録紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須釜 定之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF77 AF93 AG12 AP02 AP25 AP59 AQ03 BA03 BA13 4F006 AA11 AA31 AB32 AB39 AB52 BA00 CA01 EA01

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録液体を吐出して記録を行う液体吐出
   ヘッドにおいて、内部に満たされる前記記録液体が接す
   る内面の少なくとも一部を構成する部分表面に、親液化
   するための親液性基を有する第１の部分と、前記親液性
   基の界面エネルギとは異なり且つ前記部分表面の表面エ
   ネルギと略同等の界面エネルギの基を有する第２の部分
   とを備える高分子が付与されるとともに、前記第２の部
   分は前記部分表面に向かって配向し、前記第１の部分は
   前記部分表面とは異なる方向に配向していることを特徴
   とする液体吐出ヘッド。
2. 【請求項２】 前記記録液体が満たされる部分が、複数
   の部材が接合されて構成されている、請求項１に記載の
   液体吐出ヘッド。
3. 【請求項３】 前記接合が接着剤や封止剤を用いて行わ
   れている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 【請求項４】 前記接着剤または前記封止剤がシリコン
   系またはエポキシ系の材料からなる、請求項３に記載の
   液体吐出ヘッド。
5. 【請求項５】 前記複数の部材の少なくとも一部同士
   が、互いに表面エネルギが異なる材料からなる、請求項
   ２から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 【請求項６】 前記複数の部材が、前記記録液体を吐出
   させるエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子が形成
   された基板と、該基板上に接合されており、その接合面
   に各前記吐出エネルギ発生素子上を通り、前記記録液体
   を吐出する吐出口に連通する液流路を構成する溝が形成
   された天板と、前記吐出口が開口されており、該吐出口
   が前記液流路に連通するように前記基板と前記天板とに
   接合されているオリフィスプレートとである、請求項２
   から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 【請求項７】 前記複数の部材が、前記記録液体を吐出
   させるエネルギを発生する吐出エネルギ発生素子が形成
   された基板と、該基板上に接合されており、その接合面
   に各前記吐出エネルギ発生素子上を通り、前記記録液体
   を吐出する吐出口に連通する液流路を構成する溝が形成
   されており、該液流路に連通する吐出口が開口されてい
   る天板とである、請求項２から５のいずれか１項に記載
   の液体吐出ヘッド。
8. 【請求項８】 前記天板または前記オリフィスプレート
   がポリサルフォンまたはエポキシを含む樹脂材料からな
   る、請求項６または７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 【請求項９】 記録液体を吐出して記録を行う液体吐出
   ヘッドの、内部に満たされる前記記録液体が接する内面
   の少なくとも一部を構成する部分表面に、親液化を行う
   ための機能性基を与えることで該部分表面の親液化を行
   う表面改質方法であって、前記機能性基を有する第１の
   部分と前記機能性基の界面エネルギとは異なり且つ前記
   部分表面の表面エネルギと略同等の界面エネルギの基を
   有する第２の部分とを備えた機能性基付与用高分子を開
   裂させて得られた、前記第１の部分および前記第２の部
   分を有する細分化物を含む液体を前記部分表面に付与す
   る第１工程と、前記部分表面に前記細分化物の第２の部
   分を前記部分表面側に配向させ、前記第１の部分を前記
   部分表面とは異なる側に配向させる第２工程と、前記部
   分表面上に配向した細分化物同士を少なくとも一部で縮
   合させて高分子化する第３工程と、を有することを特徴
   とする表面改質方法。
10. 【請求項１０】 記録液体を吐出して記録を行う液体吐
    出ヘッドの、内部に満たされる前記記録液体が接する内
    面の少なくとも一部を構成する部分表面に、親液化を行
    うための機能性基を与えることで該部分表面の親液化を
    行う表面改質方法であって、希酸と、揮発性かつ前記部
    分表面との親和性向上剤と、前記部分表面の表面エネル
    ギと略同等の界面エネルギの基を有する第１の部分と該
    界面エネルギとは異なる界面エネルギの基を有する第２
    の部分とを備えた高分子を備える処理剤と、が溶解して
    いる液体を前記部分表面に付与する第１工程と、前記部
    分表面に熱を付与することで前記親和性向上剤を除去す
    る第２工程と、前記希酸を濃酸化し、前記処理剤中の高
    分子を開裂させる第３工程と、前記開裂された高分子を
    前記部分表面上で縮合させるとともに、前記高分子の第
    １の部分を前記部分表面に向けて配向させ、前記第２の
    部分を前記部分表面とは異なる側に配向させる第４工程
    と、を有することを特徴とする表面改質方法。
11. 【請求項１１】 記録液体を吐出して記録を行う液体吐
    出ヘッドの、内部に満たされる前記記録液体が接する内
    面の少なくとも一部を構成する疎水性を有する部分表面
    を親水性に改質するための表面改質方法であって、親水
    性基と疎水性基とを備えた高分子化合物の開裂によって
    生じる該親水性基と該疎水性基とを有する細分化物を、
    前記疎水性基が前記部分表面の側に向き、且つ前記親水
    性基を前記疎水性基とは異なる方向に向く様に配向させ
    て前記部分表面に付着させる工程を有することを特徴と
    する表面改質方法。
12. 【請求項１２】 記録液体を吐出して記録を行う液体吐
    出ヘッドの、内部に満たされる前記記録液体が接する内
    面の少なくとも一部を構成する部分表面に、親液化を行
    うための機能性基を与えることで該部分表面の親液化を
    行う表面改質方法であって、前記機能性基を有する第１
    の部分と前記機能性基の界面エネルギとは異なり且つ前
    記部分表面の表面エネルギと略同等の界面エネルギの基
    を有する第２の部分とを備え、前記部分表面の構成材料
    と異なる高分子を含む液体を前記部分表面に付与する第
    １工程と、前記部分表面に前記第２の部分を前記部分表
    面側に配向させ、前記第１の部分を前記部分表面とは異
    なる側に配向させる第２工程と、を有することを特徴と
    する表面改質方法。
13. 【請求項１３】 前記第１工程の高分子を含む液体中に
    高分子開裂用触媒を付与する第３工程を有し、前記部分
    表面上で、該高分子開裂用触媒を利用して前記高分子を
    開裂させて細分化高分子とする第４工程を有することを
    特徴とする請求項１２に記載の表面改質方法。
14. 【請求項１４】 前記部分表面上で前記細分加工分子を
    結合させる工程をさらに含む請求項１３に記載の表面改
    質方法。
15. 【請求項１５】 内部に満たされる記録液体が接する内
    面の少なくとも一部を構成する部分表面に疎水性表面を
    有し、該疎水性表面が親水性表面に改質された、前記記
    録液体を吐出して記録を行う液体吐出ヘッドであって、
    親水性基と疎水性基とを備えた高分子化合物の開裂によ
    って生じた前記親水性基と前記疎水性基とを有する細分
    化物が、前記疎水性基が前記疎水性表面の側に向き、前
    記親水性基が前記疎水性基とは異なる方向に向くように
    配向して、前記疎水性表面に付着していることを特徴と
    する、表面が改質されている液体吐出ヘッド。