JP2002292878A - Recording head and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素系樹脂製の
オリフィスプレート、または、その基材の表面にフッ素
系樹脂層が形成されたオリフィスプレートを用い、その
表面を超撥水化処理した、すなわち撥水性のあるフッ素
系樹脂のバルク材料より撥水性を持つように撥水化処理
したインクジェットプリンタの記録ヘッドおよびその製
造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an orifice plate made of a fluororesin or an orifice plate having a fluororesin layer formed on the surface of a base material thereof, the surface of which is subjected to a superhydrophobic treatment. That is, the present invention relates to a recording head of an ink jet printer which has been subjected to a water repellent treatment so as to have a water repellency from a bulk material of a water-repellent fluorine-based resin, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、サーマルインクジェットプリン
タの記録ヘッドは、シリコン基板の上に駆動回路および
ヒータ（薄膜抵抗体）を形成し、シリコン基板の裏側面
からインクを供給するためのインク供給孔を開孔し、各
々のヒータの上にインク室となるキャビティを形成した
半導体デバイス（ヘッド本体）を製造した後、半導体デ
バイス（ヘッド本体）の全面にオリフィスプレートを貼
り付けて、各々のヒータに相当する位置にインク吐出口
となるオリフィス（ノズル）を開孔することにより製造
される。2. Description of the Related Art For example, in a recording head of a thermal ink jet printer, a drive circuit and a heater (thin film resistor) are formed on a silicon substrate, and an ink supply hole for supplying ink from the back side of the silicon substrate is opened. After manufacturing a semiconductor device (head main body) in which holes are formed and a cavity serving as an ink chamber is formed on each heater, an orifice plate is attached to the entire surface of the semiconductor device (head main body) to correspond to each heater. It is manufactured by opening an orifice (nozzle) serving as an ink discharge port at a position.
【０００３】ここで、インクジェットプリンタの記録ヘ
ッド（インクジェット記録ヘッド）のオリフィス周辺部
は、一般的に撥水性を与えることにより安定したインク
の吐出特性を得られることが知られている。従って、オ
リフィスプレートの表面に撥水性を与えるために、従来
より、オリフィスプレートの表面にフッ素系樹脂を塗布
したり、フッ素原子を含むイオン分子をイオン注入した
り、オリフィスプレート表面に微小な凹凸を形成するこ
となどが行われている。Here, it is generally known that a stable ink ejection characteristic can be obtained by giving water repellency to an orifice peripheral portion of a recording head (ink jet recording head) of an ink jet printer. Therefore, in order to impart water repellency to the surface of the orifice plate, conventionally, a fluorine-based resin has been applied to the surface of the orifice plate, ion molecules containing fluorine atoms have been ion-implanted, or fine irregularities have been formed on the surface of the orifice plate. And the like.
【０００４】例えば、特開平６−３１６０７９号公報に
は、インク吐出口の極周縁部が無機イオン注入法によ
り、Ｃ2 Ｆ4 + イオンを注入塗布して撥水化処理された
インクジェット記録ヘッドが開示されている。また、特
開平１０−１５１７４４号公報には、オリフィスが形成
されたオリフィスプレートの表面に１０〜１００ｎｍの
大きさの微細な凹凸を形成し、この表面とこの表面から
３μｍ以内の範囲のオリフィスの内面を撥水化処理した
インクジェット記録ヘッドが開示されている。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-316079 discloses an ink jet recording head in which the outer periphery of an ink discharge port is subjected to a water repellent treatment by injecting and coating C 2 F 4 + ions by an inorganic ion implantation method. It has been disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-151744 discloses that an orifice plate on which an orifice is formed has fine irregularities having a size of 10 to 100 nm, and the inner surface of the orifice within a range of 3 μm or less from the surface. Discloses an ink jet recording head having a water repellent treatment.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従って、撥水性の点に
おいて、例えば、フッ素系樹脂製のオリフィスプレート
や、その基材の表面にフッ素系樹脂層が形成されたオリ
フィスプレートを使用するのが好ましい。しかし、フッ
素系樹脂は、元来、撥水性がよく、接着性が非常に悪い
ため、オリフィスプレートを半導体デバイスの上に貼り
付けたり、オリフィスを開孔（穿孔）するために、オリ
フィスプレートの上にフォトレジストやメタルマスク等
のマスク材料を形成するのが非常に困難であった。Therefore, in terms of water repellency, it is preferable to use, for example, an orifice plate made of a fluororesin or an orifice plate having a fluororesin layer formed on the surface of its base material. . However, fluororesins originally have good water repellency and very poor adhesion, so that the orifice plate must be attached to the semiconductor device or the orifice plate must be opened (perforated). It is very difficult to form a mask material such as a photoresist and a metal mask.
【０００６】本発明の目的は、前記従来技術に基づく問
題点を解消し、フッ素系樹脂製のオリフィスプレート
や、表面にフッ素系樹脂層が形成されたオリフィスプレ
ートを使用し、その表面を超撥水化処理した記録ヘッド
およびその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems based on the prior art described above and to use an orifice plate made of a fluororesin or an orifice plate having a fluororesin layer formed on the surface, and the surface thereof is super-repelled. An object of the present invention is to provide a recording head subjected to hydration treatment and a method for manufacturing the recording head.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、インクジェットプリンタの記録ヘッドで
あって、インク吐出手段およびその駆動手段を有するヘ
ッド本体と、このヘッド本体に貼り付けられ、前記イン
ク吐出手段に対応する位置にインク吐出口となるオリフ
ィスが開孔されたオリフィスプレートとを備え、このオ
リフィスプレートは、フッ素系樹脂製部材からなり、前
記オリフィスプレートの、前記ヘッド本体に貼り付けら
れる側の表面が、前記フッ素系樹脂製部材の内層のバル
ク材料より親水性を持つように親水化処理され、その反
対側の表面が、前記バルク材料より撥水性を持つように
撥水化処理されており、前記撥水化処理されたフッ素系
樹脂製部材の表面層のフッ素原子の含有量が、前記撥水
化処理されていない前記内層の前記バルク材料のフッ素
系樹脂本来のフッ素原子の含有量よりも多いことを特徴
とする記録ヘッドを提供するものである。In order to achieve the above object, the present invention relates to a recording head of an ink jet printer, which comprises a head main body having an ink discharging means and a driving means thereof, and a head attached to the head main body. An orifice plate having an orifice serving as an ink discharge port at a position corresponding to the ink discharge means, and the orifice plate is made of a fluororesin member, and is attached to the head body of the orifice plate. The surface on the side to be attached is hydrophilized so as to be more hydrophilic than the bulk material of the inner layer of the fluororesin member, and the surface on the opposite side is made water-repellent so as to be more water repellent than the bulk material. The fluorine atom content of the surface layer of the water-repellent treated fluororesin member is not treated by the water-repellent treatment. There is provided a recording head, characterized in that more than the content of fluorine resin inherent fluorine atoms of the inner layer of the bulk material.
【０００８】また、本発明は、インクジェットプリンタ
の記録ヘッドであって、インク吐出手段およびその駆動
手段を有するヘッド本体と、このヘッド本体に貼り付け
られ、前記インク吐出手段に対応する位置にインク吐出
口となるオリフィスが開孔されたオリフィスプレートと
を備え、このオリフィスプレートは、その基材の、前記
ヘッド本体に貼り付けられる側の反対側の表面にフッ素
系樹脂層が形成され、このフッ素系樹脂層の表面が、前
記フッ素系樹脂層の内層より撥水性を持つように撥水化
処理されており、前記基材は、前記フッ素系樹脂層より
親水性を持ち、前記撥水化処理されたフッ素系樹脂層の
表面層のフッ素原子の含有量が、前記撥水化処理されて
いない前記内層のフッ素系樹脂本来のフッ素原子の含有
量よりも多いことを特徴とする記録ヘッドを提供するも
のである。According to another aspect of the present invention, there is provided a recording head for an ink-jet printer, comprising: a head body having an ink discharging means and a driving means; and an ink discharging means attached to the head body and positioned at a position corresponding to the ink discharging means. An orifice plate having an opening orifice serving as an outlet, wherein the orifice plate has a fluorine-based resin layer formed on the surface of the base material opposite to the side to be attached to the head body, and The surface of the resin layer is subjected to a water-repellent treatment so as to be more water-repellent than the inner layer of the fluorine-based resin layer, and the base material has a hydrophilic property than the fluorine-based resin layer and is subjected to the water-repellent treatment. The content of fluorine atoms in the surface layer of the fluorinated resin layer is larger than the content of fluorine atoms inherent in the fluorinated resin in the inner layer that has not been subjected to the water-repellent treatment. There is provided a recording head is characterized.
【０００９】また、本発明は、インクジェットプリンタ
の記録ヘッドの製造方法であって、フッ素系樹脂製のオ
リフィスプレートの両面を前記フッ素系樹脂よりも親水
性を持つように親水化処理し、インク吐出手段およびそ
の駆動手段を有するヘッド本体に前記オリフィスプレー
トの他方の面を貼り付け、前記オリフィスプレートの一
方の面に、前記オリフィスプレートの前記インク吐出手
段に対応する領域以外の領域をマスクするマスクを形成
し、このマスクを用いて前記オリフィスプレートの前記
インク吐出手段に対応する位置にインク吐出口となるオ
リフィスを開孔し、前記マスクを除去した後、前記オリ
フィスプレートの前記一方の面にイオン注入して、前記
フッ素系樹脂よりも撥水性を持つように撥水化処理する
ことを特徴とする記録ヘッドの製造方法を提供するもの
である。The present invention also relates to a method for manufacturing a recording head of an ink jet printer, wherein both surfaces of an orifice plate made of a fluorine-based resin are subjected to a hydrophilic treatment so as to be more hydrophilic than the fluorine-based resin, and ink is ejected. Means for attaching the other surface of the orifice plate to a head main body having means and a driving means thereof, and a mask for masking an area other than an area of the orifice plate corresponding to the ink discharge means on one surface of the orifice plate. After forming the orifice, an orifice serving as an ink discharge port is opened at a position of the orifice plate corresponding to the ink discharge means using the mask, and after removing the mask, ion implantation is performed on the one surface of the orifice plate. Then, a water repellent treatment is performed so as to have more water repellency than the fluorine-based resin. There is provided a manufacturing method of the recording head.
【００１０】また、本発明は、インクジェットプリンタ
の記録ヘッドの製造方法であって、その基材の一方の表
面にフッ素系樹脂層が形成されたオリフィスプレートの
前記フッ素系樹脂層の表面を親水化処理し、インク吐出
手段およびその駆動手段を有するヘッド本体に前記オリ
フィスプレートの他方の表面を貼り付け、前記オリフィ
スプレートの前記フッ素系樹脂層上に、前記オリフィス
プレートの前記インク吐出手段に対応する領域以外の領
域をマスクするマスクを形成し、このマスクを用いて前
記オリフィスプレートの前記インク吐出手段に対応する
位置にインク吐出口となるオリフィスを開孔し、前記マ
スクを除去した後、前記オリフィスプレートの前記フッ
素系樹脂層の表面にイオン注入して、前記フッ素系樹脂
層の内層よりも撥水性を持つように撥水化処理すること
を特徴とする記録ヘッドの製造方法を提供するものであ
る。The present invention also relates to a method for manufacturing a recording head for an ink jet printer, wherein the surface of the fluorine-based resin layer of an orifice plate having a fluorine-based resin layer formed on one surface of a base material is made hydrophilic. Processing, affixing the other surface of the orifice plate to a head main body having an ink ejection unit and a driving unit thereof, and an area corresponding to the ink ejection unit of the orifice plate on the fluorine-based resin layer of the orifice plate After forming a mask for masking an area other than the above, an orifice serving as an ink discharge port is opened at a position corresponding to the ink discharge means of the orifice plate using the mask, and after removing the mask, the orifice plate is removed. Is ion-implanted into the surface of the fluororesin layer to repel the inner surface of the fluororesin layer. There is provided a method of manufacturing a recording head, characterized in that the water-repellent to have sex.
【００１１】ここで、前記フッ素系樹脂層は、前記基材
へのフッ素系樹脂の塗布、フッ素系樹脂の気相成膜、ま
たは、シート状に形成されたフッ素系樹脂の接着により
形成されるのが好ましい。また、前記イオン注入は、前
記オリフィスが開孔された領域を含む所定範囲の領域以
外の領域をマスクして、前記オリフィスが開孔された領
域を含む所定範囲の領域のみに施されるのが好ましい。Here, the fluorine-based resin layer is formed by applying the fluorine-based resin to the base material, forming a film of the fluorine-based resin in a vapor phase, or bonding the sheet-shaped fluorine-based resin. Is preferred. Further, the ion implantation is preferably performed only on a region in a predetermined range including a region where the orifice is opened, by masking a region other than a region in a predetermined range including the region where the orifice is opened. preferable.
【００１２】なお、本発明は、インクジェットプリンタ
の記録ヘッドであって、インク吐出手段およびその駆動
手段を有するヘッド本体と、その他方の面が前記ヘッド
本体に貼り付けられ、前記インク吐出手段に対応する位
置にインク吐出口となるオリフィスが開孔されたオリフ
ィスプレートと、を備え、このオリフィスプレートは、
少なくとも、その一方の面側がフッ素系樹脂で形成さ
れ、このフッ素系樹脂からなる前記一方の面側の表面
が、前記フッ素系樹脂自体のバルク材料より撥水性を持
つように撥水化処理されており、前記オリフィスプレー
トの他方の面側の表面は、前記フッ素系樹脂自体のバル
ク材料より親水性を持ち、前記撥水化処理されたフッ素
系樹脂からなる前記一方の面側の表面のフッ素原子の含
有量が、前記撥水化処理されていない前記フッ素系樹脂
本来のフッ素原子の含有量よりも多いことを特徴とする
記録ヘッドということもできる。According to the present invention, there is provided a recording head of an ink jet printer, wherein a head main body having an ink discharging means and a driving means thereof, and the other surface are adhered to the head main body to correspond to the ink discharging means. And an orifice plate having an orifice serving as an ink discharge port at a position where the orifice plate is opened.
At least one surface side is formed of a fluororesin, and the surface of the one surface side made of the fluororesin is subjected to a water-repellent treatment so as to be more water-repellent than the bulk material of the fluororesin itself. The surface on the other surface of the orifice plate has a hydrophilic property from the bulk material of the fluororesin itself, and fluorine atoms on the surface on the one surface made of the fluororesin subjected to the water-repellent treatment. Is higher than the original fluorine atom content of the fluorine-based resin that has not been subjected to the water-repellent treatment.
【００１３】また、本発明は、インクジェットプリンタ
の記録ヘッドの製造方法であって、少なくとも、その一
方の面側がフッ素系樹脂で形成されたオリフィスプレー
トの少なくとも、フッ素系樹脂からなる前記一方の面側
の表面を前記フッ素系樹脂自体のバルク材料よりも親水
性を持つように親水化処理し、インク吐出手段およびそ
の駆動手段を有するヘッド本体に前記オリフィスプレー
トの、前記フッ素系樹脂自体のバルク材料より親水性を
持つ他方の面を貼り付け、前記オリフィスプレートの前
記一方の面に、前記オリフィスプレートの前記インク吐
出手段に対応する領域以外の領域をマスクするマスクを
形成し、このマスクを用いて前記オリフィスプレートの
前記インク吐出手段に対応する位置にインク吐出口とな
るオリフィスを開孔し、前記マスクを除去した後、前記
オリフィスプレートのフッ素系樹脂からなる前記一方の
面側の表面にイオン注入して、前記一方の面側の表面が
前記フッ素系樹脂自体のバルク材料よりも撥水性を持つ
ように撥水化処理することを特徴とする記録ヘッドの製
造方法ということもできる。The present invention also relates to a method for manufacturing a recording head of an ink jet printer, wherein at least one surface of the orifice plate formed of a fluorine-based resin is formed of at least one of the fluorine-based resins. Of the orifice plate on the head body having the ink discharge means and its driving means, from the bulk material of the fluororesin itself. Affixing the other surface having hydrophilicity, a mask is formed on the one surface of the orifice plate to mask a region other than a region corresponding to the ink discharge unit of the orifice plate, and the mask is used to form the mask. Open an orifice serving as an ink discharge port at a position corresponding to the ink discharge means on the orifice plate. Then, after removing the mask, ions are implanted into the surface of the orifice plate on the one surface side made of the fluororesin, and the surface on the one surface side is more repelled than the bulk material of the fluororesin itself. It can also be said that a method for manufacturing a recording head, which is characterized by performing a water-repellent treatment so as to have water-based properties.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面に示す好適実
施例に基づいて、本発明の記録ヘッドおよびその製造方
法を詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a recording head and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
【００１５】図１は、本発明に係るサーマルインクジェ
ットプリンタの記録ヘッドの一実施例の断面図である。
同図に示す本発明の記録ヘッド１０は、本発明の記録ヘ
ッドの製造方法を適用し、半導体製造技術を利用して製
作されたものである。この記録ヘッド１０においては、
まず、シリコン基板１２等の半導体基板の図中中央部
に、インク吐出口となるオリフィス（ノズル）にインク
を供給するインク溝１４が、シリコン基板１２の表面を
掘り下げるようにして、同図紙面に対して垂直方向に延
在するように形成されている。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of a recording head of a thermal ink jet printer according to the present invention.
The recording head 10 of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured by applying the method of manufacturing a recording head of the present invention and utilizing semiconductor manufacturing technology. In this recording head 10,
First, an ink groove 14 for supplying ink to an orifice (nozzle) serving as an ink discharge port is formed in a central portion of a semiconductor substrate such as the silicon substrate 12 in the drawing, so that the surface of the silicon substrate 12 is dug down. It is formed so as to extend in the vertical direction.
【００１６】このインク溝１４には、インク溝１４にイ
ンクを供給するために、シリコン基板１２の裏面とイン
ク溝１４とを連通する複数個のインク供給孔（貫通孔）
１６が、インク溝１４の延在方向に所定の間隔で開孔さ
れている。なお、支持フレーム１８は、シリコン基板１
２を配置するための支持部材である。この支持フレーム
１８には、インク供給孔１６を介してシリコン基板１２
の表面側に形成されたインク溝１４にインクタンク（図
示省略）から供給されたインクを供給するインク溝２０
が形成されている。The ink groove 14 has a plurality of ink supply holes (through holes) communicating the back surface of the silicon substrate 12 and the ink groove 14 for supplying ink to the ink groove 14.
16 are opened at predetermined intervals in the extending direction of the ink groove 14. The support frame 18 is provided on the silicon substrate 1.
2 is a support member for arranging 2. The silicon substrate 12 is supported on the support frame 18 through the ink supply holes 16.
An ink groove 20 for supplying ink supplied from an ink tank (not shown) to an ink groove 14 formed on the surface side of
Are formed.
【００１７】また、インク溝１４を挟んで図中左右対称
の位置に、インク溝１４に沿って複数個のオリフィス２
２が等間隔で交互に配置された２列のオリフィス列を備
えている。個々のオリフィス２２は中空円形状（円形貫
通孔）で、シリコン基板１２の上に積層されたオリフィ
スプレート２４を開孔して形成されている。オリフィス
列は、例えば３６０ｎｐｉ（ノズル／インチ）の場合に
は、１列当り約７１μｍのピッチでオリフィス２２が紙
面と垂直方向に配置され、２列で合計７２０ｎｐｉの解
像度を実現可能である。A plurality of orifices 2 are arranged along the ink groove 14 at positions symmetrical in the drawing with respect to the ink groove 14.
2 has two orifice rows alternately arranged at equal intervals. Each orifice 22 has a hollow circular shape (circular through-hole) and is formed by opening an orifice plate 24 laminated on the silicon substrate 12. For example, in the case of 360 npi (nozzle / inch), orifice rows are arranged at a pitch of about 71 μm per row in a direction perpendicular to the paper surface, and two rows can realize a resolution of 720 npi in total.
【００１８】図２にオリフィス２２の周辺部の詳細の一
例を示す。図２に示すように、シリコン基板１２の表面
は、シリコン酸化膜等の絶縁膜３０で覆われている。こ
の絶縁膜３０の上層には発熱抵抗体となる薄膜抵抗体３
２が形成され、薄膜抵抗体３２の上には、個々のオリフ
ィス２２の位置に対応する発熱抵抗体部３３の部分を除
いて、各々の発熱抵抗体部３３に駆動電力を供給する電
極となる薄膜導体３４が形成され、この薄膜導体３４
は、発熱抵抗体部３３とこれを駆動する、以下に述べる
駆動回路２６とを接続している。発熱抵抗体部３３は、
個々のオリフィス２２からのインクの吐出を制御するイ
ンク吐出手段である。FIG. 2 shows an example of the details of the periphery of the orifice 22. As shown in FIG. 2, the surface of the silicon substrate 12 is covered with an insulating film 30 such as a silicon oxide film. On the upper layer of the insulating film 30, a thin film resistor 3 serving as a heating resistor is provided.
2 are formed on the thin film resistor 32, except for the heating resistor portions 33 corresponding to the positions of the individual orifices 22, and serve as electrodes for supplying drive power to each heating resistor portion 33. A thin film conductor 34 is formed, and the thin film conductor 34
Is connected to the heating resistor 33 and a drive circuit 26 for driving the same, which will be described below. The heating resistor 33 is
This is an ink discharge unit that controls the discharge of ink from each orifice 22.
【００１９】また、図１に示すように、インク溝１４を
中心として、オリフィス列よりも外側のシリコン基板１
２の表面には、個々の発熱抵抗体部３３を駆動する駆動
回路（駆動手段）２６が形成され、シリコン基板１２の
表面とオリフィスプレート２４との間には、インク溝１
４から各オリフィス２２にインクを供給するインク流路
を形成する隔壁２８が形成されている。As shown in FIG. 1, the silicon substrate 1 outside the orifice row with the ink groove 14 at the center.
A drive circuit (driving means) 26 for driving the individual heating resistor portions 33 is formed on the surface of the silicon substrate 12, and an ink groove 1 is provided between the surface of the silicon substrate 12 and the orifice plate 24.
A partition 28 is formed to form an ink flow path for supplying ink from 4 to each orifice 22.
【００２０】図示例の記録ヘッド１０が適用されたサー
マルインクジェットプリンタにおいては、インクは、イ
ンクタンクから、支持フレーム１８のインク溝２０を通
り、シリコン基板１２に開孔されたインク供給孔１６を
通って、シリコン基板１２の表面のインク溝１４に供給
され、隔壁２８によって形成されたインク流路を通っ
て、インク溝１４の両側に形成されたオリフィス列に分
配される。そして、駆動回路２６により、画像データに
応じて個々の発熱抵抗体部３３のオンオフが制御され、
これに対応するオリフィス２２から所定量のインクが吐
出される。In a thermal ink jet printer to which the recording head 10 of the illustrated example is applied, ink passes from an ink tank through an ink groove 20 of a support frame 18 and an ink supply hole 16 formed in the silicon substrate 12. Then, the ink is supplied to the ink grooves 14 on the surface of the silicon substrate 12, and is distributed to orifice rows formed on both sides of the ink grooves 14 through the ink flow path formed by the partition walls 28. Then, the on / off of the individual heating resistor sections 33 is controlled by the drive circuit 26 in accordance with the image data,
A predetermined amount of ink is ejected from the corresponding orifice 22.
【００２１】次に、本発明の記録ヘッドの特徴部分につ
いて説明する。図２は、本発明の記録ヘッドのオリフィ
ス周辺の一実施例の断面図である。同図は、図１に示す
記録ヘッド１０のオリフィス２２周辺部の断面を概略的
に示すものである。図２に示す記録ヘッド１０ａにおい
て、オリフィスプレート２４はフッ素系樹脂製部材であ
って、ヘッド本体である半導体デバイス側の面（裏側
面）の反対側の面（表側面）の表面２４ｃが、超撥水化
処理され、フッ素系樹脂本来（バルク材料）のフッ素原
子の含有量よりも多いフッ素原子の含有量となり、フッ
素系樹脂本来の撥水性よりもさらに撥水性を示すように
なっている。Next, the features of the recording head of the present invention will be described. FIG. 2 is a sectional view of an embodiment around the orifice of the recording head according to the present invention. FIG. 3 schematically shows a cross section of a portion around the orifice 22 of the recording head 10 shown in FIG. In the recording head 10a shown in FIG. 2, the orifice plate 24 is a member made of a fluororesin, and the surface 24c of the surface (front surface) opposite to the surface (back surface) of the head main body on the side of the semiconductor device is superfluous. After the water repellency treatment, the content of fluorine atoms is larger than the content of fluorine atoms originally in the fluororesin (bulk material), so that the fluorine resin shows more water repellency than the original water repellency.
【００２２】これに対し、オリフィスプレート２４の裏
側面は、フッ素系樹脂自体のバルク材料よりも親水性を
示すように、親水化処理され、これにより半導体デバイ
ス（ヘッド本体）との接着性が向上されている。オリフ
ィスプレート２４の裏側面の表面は、インク溝１４から
各オリフィス２２にインクを供給するインク流路の天井
を形成する。一般的に、フッ素系樹脂製部材からなるオ
リフィスプレート２４の表面は、撥水性を示すが、オリ
フィスプレート２４の裏側面は、親水化処理しておくの
が好ましい。On the other hand, the back surface of the orifice plate 24 is subjected to a hydrophilic treatment so as to be more hydrophilic than the bulk material of the fluororesin itself, thereby improving the adhesiveness to the semiconductor device (head body). Have been. The surface of the back side surface of the orifice plate 24 forms a ceiling of an ink flow path that supplies ink from the ink groove 14 to each orifice 22. Generally, the surface of the orifice plate 24 made of a fluororesin member shows water repellency, but the back surface of the orifice plate 24 is preferably subjected to a hydrophilic treatment.
【００２３】また、図３に、本発明の記録ヘッドのオリ
フィス周辺の別の実施例の断面図を示す。同図に示す記
録ヘッド１０ｂにおいて、オリフィスプレート２４は、
基材２４ａとこの基材２４ａの表側面（図中上側）の表
面に形成されるフッ素系樹脂層２４ｂとを有し、基材２
４ａの裏側面（図中下側）の表面は、フッ素系樹脂層２
４ｂ（のフッ素系樹脂自体のバルク材料）より親水性を
持ち、フッ素系樹脂層２４ｂの表面２４ｃは、図２に示
す実施例と同様に、超撥水化処理されている。基材２４
ａは、例えば、フッ素系樹脂自体のバルク材料より親水
性である樹脂であれば良く、例えば、アクリル、ポリイ
ミド、アラミド等の従来公知の各種の樹脂フィルムが利
用可能である。なお、基材２４ａの表面は、ヘッド本体
（半導体デバイス、図示例では特に隔壁２８）やフッ素
系樹脂層２４ｂ等との接着性がよければ親水化処理をし
なくてもよい。FIG. 3 is a sectional view of another embodiment around the orifice of the recording head of the present invention. In the recording head 10b shown in FIG.
A base material 24a having a base material 24a and a fluorine-based resin layer 24b formed on the front surface (upper side in the figure) of the base material 24a;
The surface of the back side surface (lower side in the figure) of 4a is a fluororesin layer 2
4b (the bulk material of the fluorine-based resin itself), and the surface 24c of the fluorine-based resin layer 24b has been subjected to a super-water-repellent treatment similarly to the embodiment shown in FIG. Base material 24
a may be any resin that is more hydrophilic than the bulk material of the fluorine-based resin itself. For example, conventionally known various resin films such as acryl, polyimide, and aramid can be used. The surface of the base material 24a need not be subjected to a hydrophilic treatment as long as it has good adhesion to the head body (semiconductor device, in particular, the partition wall 28 in the illustrated example), the fluorine-based resin layer 24b, and the like.
【００２４】すなわち、本発明の記録ヘッド１０におい
て、オリフィスプレート２４は、フッ素系樹脂製部材や
単層のフッ素系樹脂プレート、もしくは、基材２４ａの
最表面にフッ素系樹脂層２４ｂが形成された２層以上の
複数層の構造の部材（プレート）などが利用可能であ
る。That is, in the recording head 10 of the present invention, the orifice plate 24 has a fluorine-based resin member, a single-layer fluorine-based resin plate, or a fluorine-based resin layer 24b formed on the outermost surface of the substrate 24a. A member (plate) having a structure of two or more layers can be used.
【００２５】フッ素系樹脂製部材、またはフッ素系樹脂
層２４ｂの材料としては、主鎖に−ＣＦ2 −を含み、末
端基が−ＣＦ3 のフルオロカーボン樹脂、主鎖に−Ｓｉ
Ｆ2−を含み、末端基が−ＳｉＦ3 のフルオロシリコー
ン樹脂、もしくは、これらフルオロカーボン樹脂および
フルオロシリコーン樹脂のフッ素原子の一部を水素原子
で置換したハイドロフルオロカーボン樹脂、ハイドロフ
ルオロシリコーン樹脂等の従来公知の各種のフッ素系樹
脂が利用可能である。As the material of the fluororesin member or the material of the fluororesin layer 24b, a fluorocarbon resin containing -CF 2-in the main chain and having a terminal group of -CF 3 and -Si in the main chain.
A conventionally known fluorosilicone resin containing F 2 — and having a terminal group of —SiF 3 , or a hydrofluorocarbon resin or a hydrofluorosilicone resin in which a part of a fluorine atom of the fluorocarbon resin and the fluorosilicone resin is substituted with a hydrogen atom Are available.
【００２６】より具体的には、フッ素系樹脂製部材また
はフッ素系樹脂層の材料として、ＰＴＦＥ（ポリテトラ
フルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥ
Ｐ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン
共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン共重合
体）等のフッ素系樹脂を一例として挙げることができ
る。また、この中でも、ＰＴＦＥは特に好ましい例とし
て示すことができる。More specifically, PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), FE
Fluorine-based resins such as P (tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer) and ETFE (tetrafluoroethylene copolymer) can be given as examples. Among them, PTFE can be shown as a particularly preferred example.
【００２７】なお、本発明において、超撥水性とは、一
般に知られているバルク材料の表面の持つ、水に対する
接触角よりも大きい接触角を持つ表面の性質をいう。す
なわち、バルク材料の内、最も大きい接触角を持つ材料
は、ＰＦＡ樹脂であり、その接触角は、約１１５°であ
るので、これよりも大きい接触角を示す表面の性質を超
撥水性という。従って、本発明において、フッ素系樹脂
製部材やフッ素系樹脂層の表面の超撥水化処理とは、フ
ッ素系樹脂本来の撥水性よりも撥水性を持つように、す
なわち、フッ素系樹脂が本来持っている接触角よりも大
きい接触角を持つようにフッ素系樹脂の表面を処理する
ことをいう。従って、本発明では、水に対する接触角
は、１２０°以上が好ましいが、１５０°以上、あるい
は１７０°以上であっても良い。なお、接触角の上限
は、特に制限はない。In the present invention, the term “super water repellency” refers to a property of a surface of a generally known bulk material having a contact angle larger than a contact angle with water. That is, among the bulk materials, the material having the largest contact angle is PFA resin, and its contact angle is about 115 °. Therefore, the property of the surface exhibiting a larger contact angle is called super water repellency. Therefore, in the present invention, the super-water-repellent treatment of the surface of the fluororesin member or the fluororesin layer is performed so that the fluororesin has more water repellency than the original water repellency. This refers to treating the surface of the fluororesin so as to have a contact angle larger than the contact angle it has. Therefore, in the present invention, the contact angle with water is preferably 120 ° or more, but may be 150 ° or more, or 170 ° or more. The upper limit of the contact angle is not particularly limited.
【００２８】ここで、本発明に用いられる、フッ素系樹
脂製部材やフッ素系樹脂層の表面の超撥水化処理に関し
ては、特に、制限的ではなく、フッ素系樹脂の表面に超
撥水性を付与できればどのような処理でも良いが、例え
ば、「表面改質層を有するフッ素樹脂成形体、フッ素樹
脂の表面処理方法、および処理装置（特開２０００−１
７０９１号公報）」や、「フッ素樹脂の超撥水性に及ぼ
すＡｒイオン注入の影響（第１５回イオン注入表層処理
シンポジウム予稿集）」等に詳細に記述されている方法
などを用いれば良い。また、本発明に用いられる親水化
処理に関しては、特に、制限的ではなく、フッ素系樹脂
の表面に親水性を付与できればどのような処理でも良い
が、例えば、「フッ素樹脂に対する表面改質技術の最先
端（日東技報 Vol.34, No.1 <May, 1996>）」等に詳細
に記述されている方法などを用いれば良い。Here, the super-hydrophobic treatment of the surface of the fluororesin member or the fluororesin layer used in the present invention is not particularly limited. Any treatment may be applied as long as it can be applied. For example, for example, “a fluororesin molded article having a surface-modified layer, a fluororesin surface treatment method, and a treatment apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-1)
No. 7091), and "Influence of Ar ion implantation on super water repellency of fluororesin (Preliminary Symposium on 15th Ion Implantation Surface Layer Treatment)" and the like may be used. The hydrophilization treatment used in the present invention is not particularly limited, and any treatment may be used as long as hydrophilicity can be imparted to the surface of the fluororesin. For example, a method described in detail in “Cutting Edge (Nitto Technical Report Vol. 34, No. 1 <May, 1996>)” may be used.
【００２９】すなわち、超撥水化処理されたフッ素系樹
脂製部材またはフッ素系樹脂層は、図４に示すように、
その表面層のフッ素原子の含有量が、超撥水化処理され
る前のフッ素系樹脂製部材またはフッ素系樹脂層の本来
の（内層のバルク材料の）フッ素原子の含有量よりも多
い。なお、図４は、超撥水化処理されたフッ素系樹脂の
表面のフッ素原子の含有量を模式的に示すグラフであ
る。図４の縦軸は、図３に示すオリフィスプレート２４
の基材２４ｂ中の一点を原点に取り、表面側に向けて厚
みの方向を示し、横軸は、フッ素（Ｆ）原子の濃度 (個
／ｖｏｌ）を示す。図４においては、厚さｔ１までは基
材２４ａを示すので、Ｆ原子の濃度は０であり、厚さｔ
１からｔ２までの間は、Ｆ原子の濃度はフッ素系樹脂の
本来の（バルク材料の）Ｆ原子濃度Ｆ０を示し、フッ素
系樹脂の表面の厚さｔ２からｔ３までの表層部は、フッ
素系樹脂の本来のＦ原子濃度Ｆ０より所定の傾きでＦ１
まで増加し、超撥水化された部分であることを示す。こ
こで、フッ素系樹脂の本来のＦ原子濃度Ｆ０は、主とし
て−ＣＦ2 −からなる材料に相当するＦ原子濃度を示
し、Ｆ原子濃度Ｆ１は、主として表層部に存在する末端
基の−ＣＦ3 に相当するＦ原子濃度を示す。また、超撥
水化処理されたフッ素系樹脂の表面には、面粗さを表示
する中心線平均粗さＲａが０．２〜３μｍの凹凸面が形
成され、さらにこの凹凸面には、単位面積当たり２．６
×１０13個／ｍ2 〜１．８×１０10個／ｍ2 の剣山状の
微細な突起が形成されているのが好ましい。こうするこ
とにより、その表面の超撥水性をさらに高める（接触角
をさらに大きくする）ことができる。That is, as shown in FIG. 4, the fluororesin member or the fluororesin layer subjected to the superhydrophobic treatment is
The fluorine atom content of the surface layer is larger than the fluorine atom content (of the bulk material of the inner layer) of the fluorine-based resin member or the fluorine-based resin layer before the superhydrophobic treatment. FIG. 4 is a graph schematically showing the content of fluorine atoms on the surface of the fluororesin subjected to the superhydrophobic treatment. The vertical axis of FIG. 4 indicates the orifice plate 24 shown in FIG.
One point in the base material 24b is taken as the origin, the thickness direction is shown toward the surface side, and the horizontal axis shows the concentration (number / vol) of fluorine (F) atoms. In FIG. 4, since the base material 24a is shown up to the thickness t1, the concentration of F atoms is 0, and the thickness t
From 1 to t2, the F atom concentration indicates the original F atom concentration (of bulk material) F0 of the fluorine-based resin, and the surface layer portion of the fluorine-based resin from the surface thickness t2 to t3 is a fluorine-based resin. F1 at a predetermined gradient from the original F atom concentration F0 of the resin
To indicate that the part is super water repellent. Here, the original F atom concentration F0 of the fluororesin indicates an F atom concentration corresponding to a material mainly composed of —CF 2 —, and the F atom concentration F1 is mainly a terminal group —CF 3 — existing in the surface layer portion. Is shown. On the surface of the fluororesin subjected to the super-water-repellent treatment, an uneven surface having a center line average roughness Ra of 0.2 to 3 μm for indicating surface roughness is formed. 2.6 per area
It is preferable that a sword-shaped fine projection of × 10 13 / m 2 to 1.8 × 10 10 / m 2 is formed. By doing so, the super water repellency of the surface can be further increased (the contact angle can be further increased).
【００３０】続いて、図５に示すフローチャートを参照
しながら、フッ素系樹脂製部材またはフッ素系樹脂層の
材料としてＰＴＦＥを使用した場合を例に挙げて、本発
明の記録ヘッドの製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing a recording head according to the present invention will be described with reference to a flowchart shown in FIG. 5 by taking as an example a case where PTFE is used as a material of a fluorine-based resin member or a fluorine-based resin layer. I do.
【００３１】オリフィスプレート２４として、その材料
がＰＴＦＥであるフッ素系樹脂製部材を使用する場合、
図５のフローチャートに示すように、まず、オリフィス
プレート２４の両面を親水化処理する（Ｓ１）。親水化
処理としては、例えばＰＴＦＥ製部材の表面のプラズマ
放電処理を、好ましい例として挙げることができる。親
水化処理の方法は何ら限定されず、例えば前述の「フッ
素樹脂に対する表面改質技術の最先端（日東技報 Vol.
34, No.1 <May, 1996>）」に記載の方法を含む従来公知
の各種の方法が利用可能である。When a member made of a fluororesin whose material is PTFE is used as the orifice plate 24,
As shown in the flowchart of FIG. 5, first, both surfaces of the orifice plate 24 are subjected to a hydrophilic treatment (S1). As the hydrophilization treatment, for example, a plasma discharge treatment of the surface of the PTFE member can be mentioned as a preferable example. The method of the hydrophilization treatment is not limited at all.
34, No. 1 <May, 1996>) ”.
【００３２】親水化処理することにより、オリフィスプ
レート２４の表面の接着性が向上するため、ヘッド本体
（半導体デバイス、特に隔壁２８）への貼り付けを容易
にすることができるし、オリフィス２２の開孔時にオリ
フィスプレート２４上にマスク材料を用いてマスクを容
易に形成することができる。By performing the hydrophilic treatment, the adhesiveness of the surface of the orifice plate 24 is improved, so that the orifice plate 24 can be easily attached to the head body (semiconductor device, in particular, the partition wall 28). A mask can be easily formed on the orifice plate 24 at the time of hole formation using a mask material.
【００３３】続いて、半導体デバイスの発熱抵抗体部３
３およびその駆動回路２６が形成された面の表面に隔壁
２８を形成し、この隔壁２８にオリフィスプレート２４
を貼り付ける（Ｓ２）。そして、フォトレジスト等のマ
スク材料を用いてマスクパターンを作成し、オリフィス
プレート２４の発熱抵抗体部３３に相当する領域以外の
領域をマスクして、ドライエッチング等により、オリフ
ィスプレート２４の発熱抵抗体部３３に相当する位置に
インク吐出口となるオリフィス２２を開孔する（Ｓ
３）。フォトレジストはオリフィス２２の開孔後に除去
する。Subsequently, the heating resistor portion 3 of the semiconductor device
3 and a driving circuit 26 are formed on the surface of the surface on which the orifice plate 24 is formed.
Is pasted (S2). Then, a mask pattern is formed by using a mask material such as a photoresist, and a region other than the region corresponding to the heating resistor portion 33 of the orifice plate 24 is masked, and the heating resistor of the orifice plate 24 is dry-etched or the like. The orifice 22 serving as an ink ejection port is opened at a position corresponding to the portion 33 (S
3). The photoresist is removed after opening the orifice 22.
【００３４】最後に、オリフィスプレート２４の表面に
イオン注入して超撥水化処理する（Ｓ４）。イオン注入
による超撥水化処理の方法は、例えば、前述の「表面改
質層を有するフッ素樹脂成形体、フッ素樹脂の表面処理
方法、および処理装置（特開２０００−１７０９１号公
報）」や、「フッ素樹脂の超撥水性に及ぼすＡｒイオン
注入の影響（第１５回イオン注入表層処理シンポジウム
予稿集）」等に記載の方法を含む従来公知の各種の方法
が利用可能である。Finally, ions are implanted into the surface of the orifice plate 24 to perform super-hydrophobic treatment (S4). Examples of the method of the super-water-repellent treatment by ion implantation include, for example, the above-mentioned “fluororesin molded article having a surface-modified layer, a method of treating a surface of a fluororesin, and a treatment apparatus (JP-A-2000-17091)”; Conventionally known various methods including the method described in “Effect of Ar ion implantation on super water repellency of fluororesin (15th Symposium on Ion Implantation Surface Layer Treatment)” and the like can be used.
【００３５】ここで、これらに開示されているイオン注
入による超撥水化処理の方法は、通常のフッ素樹脂の表
面、すなわち、未処理のフッ素樹脂の表面を超撥水化処
理する方法である。なお、本発明者らは、親水化処理し
たフッ素樹脂表面に対してもこれらの方法が有効である
ことを初めて見出し、かつ確認し、これをインクジェッ
ト記録ヘッドに適用し、優れた波及効果を実現したので
ある。Here, the super-water-repellent treatment method by ion implantation disclosed therein is a method of super-water-repellent treatment on the surface of an ordinary fluororesin, that is, the surface of an untreated fluororesin. . The present inventors have found and confirmed for the first time that these methods are also effective for a hydrophilized fluororesin surface, and have applied them to an ink jet recording head to realize an excellent ripple effect. It was done.
【００３６】すなわち、フッ素系樹脂製部材であるＰＴ
ＦＥ製のオリフィスプレート２４の表面に、例えば加速
電圧２〜５０ｋＶ、単位面積当たりのイオン注入量１×
１０ 13〜１×１０16ｉｏｎｓ／ｃｍ2 の範囲の条件でＡ
ｒイオンを注入することができる。これにより、オリフ
ィスプレート２４の表面は、超撥水化処理される。な
お、オリフィスプレート２４に注入するイオンはＡｒに
限定されず、例えばＮｅ，Ｈｅ、Ｆ、Ｎ等のイオンがい
ずれも適用可能である。なお、イオン注入（ドーズ）量
は、所定値を超えると、超撥水性能が飽和する傾向とな
るので、上述の範囲が好ましい。That is, a PT made of a fluorine resin member
On the surface of the orifice plate 24 made of FE, for example, acceleration
Voltage 2 to 50 kV, ion implantation amount 1 × per unit area
10 13~ 1 × 1016ions / cmTwoA under the condition of
r ions can be implanted. This allows the orifice
The surface of the disk plate 24 is subjected to a super-hydrophobic treatment. What
The ions injected into the orifice plate 24 are Ar
There is no limitation, for example, ions such as Ne, He, F, N, etc.
Deviation is also applicable. The amount of ion implantation (dose)
Exceeds the predetermined value, the super water repellency tends to saturate.
Therefore, the above range is preferable.
【００３７】オリフィスプレート２４の表面を超撥水化
処理することにより、本実施例の場合であれば、ＰＴＦ
Ｅの表面に対してＡｒイオンを注入することにより、Ｐ
ＴＦＥのチェーン（結合）が切れて表面エネルギーの小
さいＣＦ3 基が生成され、超撥水性が発現する。すなわ
ち、−ＣＦ2 −の末端あるいは表面層に近いチェーンの
一部分が切れ、−ＣＦ2 −ＣＦ3 あるいは−ＣＦ2 −Ｃ
Ｆ＝（ＣＦ3 ）2 や−ＣＦ2 −Ｃ≡（ＣＦ3 ）3 なる末
端基が生成される。By subjecting the surface of the orifice plate 24 to super-hydrophobic treatment, in the case of this embodiment, PTF
By implanting Ar ions into the surface of E,
The chain (bond) of TFE is broken, and a CF 3 group having a small surface energy is generated, thereby exhibiting super water repellency. That, -CF 2 - portion of the chain cutting close to the terminal or the surface layer of, -CF 2 -CF 3 or -CF 2 -C
Terminal groups F = (CF 3 ) 2 and —CF 2 —C≡ (CF 3 ) 3 are generated.
【００３８】超撥水化処理により、オリフィスプレート
２４の表面のインク汚れを防止することができる。ま
た、従来のインクジェットプリンタの記録ヘッドであれ
ば、オリフィスからインクが漏れるのを防止するために
インクタンク内を０．１気圧前後の負圧にしているのに
対し、本発明の記録ヘッドでは、オリフィスプレート表
面を超撥水化しているので、インクタンクを常圧で使用
してもインク漏れは発生しない。従って、本発明によれ
ば、負圧の発生装置を省くことができる。The super-water-repellent treatment can prevent the surface of the orifice plate 24 from being stained with ink. Further, in the case of a recording head of a conventional ink jet printer, the inside of the ink tank is set to a negative pressure of about 0.1 atm in order to prevent ink from leaking from the orifice, whereas in the recording head of the present invention, Since the orifice plate surface is made super water repellent, no ink leakage occurs even when the ink tank is used at normal pressure. Therefore, according to the present invention, the negative pressure generating device can be omitted.
【００３９】一方、基材２４ａの一方の面の表面にフッ
素系樹脂層２４ｂが形成されたオリフィスプレート２４
を使用する場合、まず、オリフィスプレート２４のフッ
素系樹脂層２４ｂが形成された面の表面を親水化処理す
る。その後、半導体デバイスの発熱抵抗体部３３および
その駆動回路２６が形成された面の表面に隔壁２８を形
成し、隔壁２８にオリフィスプレート２４の他方の面、
すなわち、基材２４ａのフッ素系樹脂層２４ｂが形成さ
れていない方の面を貼り付ける。On the other hand, an orifice plate 24 having a fluororesin layer 24b formed on one surface of a substrate 24a
Is used, first, the surface of the orifice plate 24 on which the fluorine-based resin layer 24b is formed is subjected to a hydrophilic treatment. Thereafter, a partition wall 28 is formed on the surface of the surface on which the heating resistor portion 33 of the semiconductor device and the drive circuit 26 thereof are formed, and the other surface of the orifice plate 24 is formed on the partition wall 28.
That is, the surface of the base material 24a on which the fluororesin layer 24b is not formed is attached.
【００４０】この時、基材２４ａ表面の接着性がよけれ
ば、基材２４ａ表面を親水化処理しなくても容易に貼り
付けることができるが、接着性が悪い場合には基材２４
ａ表面を親水化処理してから貼り付けるようにすればよ
い。言い換えると、表面の接着性がよい基材２４ａを使
用することにより、基材２４ａ表面にフッ素系樹脂層２
４ｂを形成する時や、基材２４ａをヘッド本体に（半導
体デバイスの表面に隔壁２８を介して）貼り付ける前
に、基材２４ａ表面を親水化処理する必要がないので好
ましい。At this time, if the adhesiveness of the surface of the substrate 24a is good, the substrate 24a can be easily adhered without hydrophilizing the surface of the substrate 24a.
The surface a may be applied after the surface is made hydrophilic. In other words, by using the base material 24a having good surface adhesiveness, the fluororesin layer 2
This is preferable because it is not necessary to hydrophilize the surface of the substrate 24a when forming the 4b or before attaching the substrate 24a to the head body (via the partition wall 28 on the surface of the semiconductor device).
【００４１】これ以後の処理は、オリフィスプレート２
４としてＰＴＦＥ製部材を使用した場合と同じである。The subsequent processing is performed on the orifice plate 2
4 is the same as when a PTFE member is used.
【００４２】なお、フッ素系樹脂層２４ｂは、基材２４
ａへのフッ素系樹脂の塗布、フッ素系樹脂の気相成膜
（例えばスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等）、また
は、シート状に形成されたフッ素系樹脂の接着等により
形成される。また、フッ素系樹脂製部材からなるオリフ
ィスプレート２４を使用した場合も、フッ素系樹脂層２
４ｂが形成された２層以上の複数層の構造のものを使用
した場合も、超撥水化処理は、オリフィス２２が開孔さ
れた領域を含む所定範囲の領域以外の領域をマスクし
て、オリフィス２２が開孔された領域を含む所定範囲の
領域のみに施すようにしてもよい。It should be noted that the fluorine-based resin layer 24b is
This is formed by applying a fluorine-based resin to a, forming a vapor-phase film of the fluorine-based resin (for example, sputtering, vacuum deposition, CVD, or the like), or bonding a sheet-shaped fluorine-based resin. Also, when the orifice plate 24 made of a fluorine resin member is used, the fluorine resin layer 2
Also in the case of using a structure having a plurality of layers of two or more layers in which the 4b is formed, the super-water-repellent treatment is performed by masking a region other than a region in a predetermined range including a region where the orifice 22 is opened, The orifice 22 may be applied only to a predetermined area including the area where the orifice 22 is opened.
【００４３】また、本発明は、モノクロおよびカラーの
違いを問わず、半導体デバイスの上にオリフィスプレー
ト２４を貼り付けた構造のサーマルインクジェットプリ
ンタ用の記録ヘッドに適用可能である。この場合、トッ
プシュータ型（フェイスインクジェット）、サイドシュ
ータ型（エッジインクジェット）等の従来公知の各種の
記録ヘッド構造はいずれも利用可能である。また、オリ
フィス列は何列としてもよいし、その記録素子数にも何
ら制限はない。Further, the present invention is applicable to a recording head for a thermal ink-jet printer having a structure in which an orifice plate 24 is adhered on a semiconductor device regardless of a difference between monochrome and color. In this case, any conventionally known various recording head structures such as a top shooter type (face inkjet) and a side shooter type (edge inkjet) can be used. Also, the number of orifice rows may be any, and the number of recording elements is not limited at all.
【００４４】また、本発明は、上記実施例のように、加
熱によりインクを吐出するサーマル方式のインクジェッ
トプリンタの記録ヘッドに限定されるのではなく、ピエ
ゾ素子や静電力等を用いてダイアフラム（振動板）を振
動させてインクを吐出する圧力方式等の従来公知の各種
方式のインクジェットプリンタに適用可能である。な
お、本発明では、サーマル方式の発熱抵抗体部や圧力方
式のピエゾ素子等をまとめてインク吐出手段と表現す
る。Further, the present invention is not limited to a recording head of a thermal type ink jet printer which discharges ink by heating as in the above embodiment, but uses a diaphragm (vibration) using a piezo element or electrostatic force. The ink jet printer can be applied to various conventionally known ink jet printers such as a pressure method of ejecting ink by vibrating a plate). In the present invention, a thermal type heating resistor, a pressure type piezo element, and the like are collectively referred to as an ink discharge unit.
【００４５】また、上記実施例では、ヘッド本体とし
て、インク吐出手段である発熱抵抗体部３３およびその
駆動回路が形成された半導体デバイスを実施例に挙げて
説明したが、これも限定されず、ヘッド本体は半導体デ
バイス以外のもので構成してもよい。また、ヘッド本体
は、インク吐出手段およびその駆動回路を備えていれば
よく、上記実施例の半導体デバイスのように一体型に形
成してもよいし、あるいは、ヘッド本体内で個別に形成
され、互いに接続されていてもよい。Further, in the above-described embodiment, as the head main body, the semiconductor device in which the heating resistor portion 33 serving as the ink discharging means and the driving circuit for the heating resistor portion are formed has been described in the embodiment, but the present invention is not limited thereto. The head body may be made of something other than a semiconductor device. Further, the head main body may be provided with an ink discharge unit and a driving circuit thereof, and may be formed integrally as in the semiconductor device of the above embodiment, or may be formed separately in the head main body, They may be connected to each other.
【００４６】本発明は、基本的に以上のようなものであ
る。以上、本発明の記録ヘッドおよびその製造方法につ
いて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
ず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改
良や変更をしてもよいのはもちろんである。The present invention is basically as described above. As described above, the recording head and the method of manufacturing the same according to the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.
【００４７】[0047]
【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明は、フ
ッ素系樹脂製部材からなるオリフィスプレートの両面を
親水化処理する、または、基材の一方の面の表面にフッ
素系樹脂層が形成されたオリフィスプレートのフッ素系
樹脂層の表面を親水化処理した後、ヘッド本体にオリフ
ィスプレートを貼り付け、オリフィスプレートのインク
吐出手段に対応する位置にインク吐出口となるオリフィ
スを開孔し、オリフィスプレートの表面にイオン注入し
て、オリフィスプレートの外側表面を超撥水化するよう
にしたものである。これにより、本発明によれば、オリ
フィスプレートの外側表面のインク汚れを防止すること
ができるのはもちろん、インクタンクを常圧で使用する
ことができるため、記録ヘッドのコストダウンを図るこ
とができるという効果がある。As described above in detail, according to the present invention, both surfaces of an orifice plate made of a fluororesin member are hydrophilized, or a fluororesin layer is formed on one surface of a base material. After hydrophilizing the surface of the formed fluorine resin layer of the orifice plate, an orifice plate is attached to the head body, and an orifice serving as an ink discharge port is opened at a position corresponding to the ink discharge means of the orifice plate. The outer surface of the orifice plate is made super-water repellent by ion implantation into the surface of the orifice plate. Thus, according to the present invention, not only can ink contamination on the outer surface of the orifice plate be prevented, but also the ink tank can be used at normal pressure, so that the cost of the recording head can be reduced. This has the effect.
【図１】 本発明に係るサーマルインクジェットプリン
タの記録ヘッドの一実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of a recording head of a thermal ink jet printer according to the present invention.
【図２】 本発明の記録ヘッドのオリフィス周辺部分の
一実施例の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of a portion around an orifice of the recording head according to the present invention.
【図３】 本発明の記録ヘッドのオリフィス周辺部分の
別の実施例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of another embodiment of a portion around the orifice of the recording head according to the present invention.
【図４】 本発明の記録ヘッドのオリフィスプレートの
超撥水化処理されたフッ素系樹脂の表面のフッ素原子の
含有量を模式的に示すグラフである。FIG. 4 is a graph schematically showing the content of fluorine atoms on the surface of a fluorine-based resin subjected to super-hydrophobic treatment of an orifice plate of a recording head according to the present invention.
【図５】 本発明の記録ヘッドの製造方法の各工程を表
す一実施例のフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of an embodiment showing each step of the method for manufacturing a recording head of the present invention.
１０，１０ａ，１０ｂ 記録ヘッド １２ シリコン基板 １４ インク溝 １６ インク供給孔 １８ 支持フレーム ２０ インク溝 ２２ オリフィス（ノズル） ２４ オリフィスプレート ２４ａ 基材 ２４ｂ フッ素系樹脂層 ２４ｃ （超撥水化処理された）表面 ２６ 駆動回路 ２８ 隔壁 ３０ 絶縁膜 ３２ 薄膜抵抗体 ３３ 発熱抵抗体部 ３４ 薄膜導体 10, 10a, 10b Recording head 12 Silicon substrate 14 Ink groove 16 Ink supply hole 18 Support frame 20 Ink groove 22 Orifice (nozzle) 24 Orifice plate 24a Base material 24b Fluorine-based resin layer 24c (Super-water-repellent) surface 26 Drive circuit 28 Partition wall 30 Insulating film 32 Thin film resistor 33 Heating resistor part 34 Thin film conductor
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Claims (6)
って、 インク吐出手段およびその駆動手段を有するヘッド本体
と、このヘッド本体に貼り付けられ、前記インク吐出手
段に対応する位置にインク吐出口となるオリフィスが開
孔されたオリフィスプレートとを備え、 このオリフィスプレートは、フッ素系樹脂製部材からな
り、前記オリフィスプレートの、前記ヘッド本体に貼り
付けられる側の表面が、前記フッ素系樹脂製部材の内層
のバルク材料より親水性を持つように親水化処理され、
その反対側の表面が、前記バルク材料より撥水性を持つ
ように撥水化処理されており、 前記撥水化処理されたフッ素系樹脂製部材の表面層のフ
ッ素原子の含有量が、前記撥水化処理されていない前記
内層の前記バルク材料のフッ素系樹脂本来のフッ素原子
の含有量よりも多いことを特徴とする記録ヘッド。1. A recording head of an ink jet printer, comprising: a head body having an ink discharge means and a driving means thereof; and an orifice affixed to the head body and serving as an ink discharge port at a position corresponding to the ink discharge means. The orifice plate is made of a fluororesin member, and the surface of the orifice plate on the side adhered to the head body is an inner layer of the fluororesin member. Hydrophilic treatment to be more hydrophilic than the bulk material,
The opposite surface is water-repellent so as to be more water-repellent than the bulk material, and the content of fluorine atoms in the surface layer of the water-repellent fluororesin member is reduced by the repellency. A recording head, wherein the content of fluorine atoms in the bulk material of the inner layer that has not been subjected to hydration treatment is greater than the content of fluorine atoms.
って、 インク吐出手段およびその駆動手段を有するヘッド本体
と、このヘッド本体に貼り付けられ、前記インク吐出手
段に対応する位置にインク吐出口となるオリフィスが開
孔されたオリフィスプレートとを備え、 このオリフィスプレートは、その基材の、前記ヘッド本
体に貼り付けられる側の反対側の表面にフッ素系樹脂層
が形成され、このフッ素系樹脂層の表面が、前記フッ素
系樹脂層の内層より撥水性を持つように撥水化処理され
ており、前記基材は、前記フッ素系樹脂層より親水性を
持ち、 前記撥水化処理されたフッ素系樹脂層の表面層のフッ素
原子の含有量が、前記撥水化処理されていない前記内層
のフッ素系樹脂本来のフッ素原子の含有量よりも多いこ
とを特徴とする記録ヘッド。2. A recording head of an ink jet printer, comprising: a head body having an ink discharge means and a drive means; and an orifice affixed to the head body and serving as an ink discharge port at a position corresponding to the ink discharge means. And an orifice plate having an opening. The orifice plate has a fluorine-based resin layer formed on the surface of the base material opposite to the side to be attached to the head body, and the surface of the fluorine-based resin layer Has been subjected to a water-repellent treatment so as to be more water-repellent than the inner layer of the fluorine-based resin layer, and the base material has a more hydrophilic property than the fluorine-based resin layer, and the water-repellent treated fluorine-based resin The content of fluorine atoms in the surface layer of the layer is larger than the content of fluorine atoms in the inner layer of the fluorine-containing resin which has not been subjected to the water-repellent treatment. Head.
造方法であって、 フッ素系樹脂製のオリフィスプレートの両面を前記フッ
素系樹脂よりも親水性を持つように親水化処理し、 インク吐出手段およびその駆動手段を有するヘッド本体
に前記オリフィスプレートの他方の面を貼り付け、 前記オリフィスプレートの一方の面に、前記オリフィス
プレートの前記インク吐出手段に対応する領域以外の領
域をマスクするマスクを形成し、このマスクを用いて前
記オリフィスプレートの前記インク吐出手段に対応する
位置にインク吐出口となるオリフィスを開孔し、 前記マスクを除去した後、前記オリフィスプレートの前
記一方の面にイオン注入して、前記フッ素系樹脂よりも
撥水性を持つように撥水化処理することを特徴とする記
録ヘッドの製造方法。3. A method for manufacturing a recording head of an ink jet printer, comprising: hydrophilizing both surfaces of an orifice plate made of a fluorine-based resin so as to be more hydrophilic than the fluorine-based resin; Affixing the other surface of the orifice plate to a head body having a means, and forming a mask on one surface of the orifice plate to mask a region other than a region of the orifice plate corresponding to the ink discharge unit. An orifice serving as an ink ejection port is opened at a position of the orifice plate corresponding to the ink ejection means using a mask, and after removing the mask, ions are implanted into the one surface of the orifice plate. Manufacture of a recording head characterized by performing a water-repellent treatment so as to have a more water-repellent property than a fluorine resin. Construction method.
造方法であって、 その基材の一方の表面にフッ素系樹脂層が形成されたオ
リフィスプレートの前記フッ素系樹脂層の表面を親水化
処理し、 インク吐出手段およびその駆動手段を有するヘッド本体
に前記オリフィスプレートの他方の表面を貼り付け、 前記オリフィスプレートの前記フッ素系樹脂層上に、前
記オリフィスプレートの前記インク吐出手段に対応する
領域以外の領域をマスクするマスクを形成し、このマス
クを用いて前記オリフィスプレートの前記インク吐出手
段に対応する位置にインク吐出口となるオリフィスを開
孔し、 前記マスクを除去した後、前記オリフィスプレートの前
記フッ素系樹脂層の表面にイオン注入して、前記フッ素
系樹脂層の内層よりも撥水性を持つように撥水化処理す
ることを特徴とする記録ヘッドの製造方法。4. A method for manufacturing a recording head of an ink jet printer, comprising: a surface of an orifice plate having a fluororesin layer formed on one surface of a base material; Affixing the other surface of the orifice plate to a head main body having a discharging unit and a driving unit thereof, and, on the fluorine-based resin layer of the orifice plate, a region other than a region corresponding to the ink discharging unit of the orifice plate. A mask for masking is formed, and an orifice serving as an ink discharge port is opened at a position of the orifice plate corresponding to the ink discharge means using the mask. After the mask is removed, the fluorine-based material of the orifice plate is removed. Implanted ions into the surface of the resin layer so that it has more water repellency than the inner layer of the fluororesin layer A method for manufacturing a recording head, comprising:
素系樹脂の塗布、フッ素系樹脂の気相成膜、または、シ
ート状に形成されたフッ素系樹脂の接着により形成され
ることを特徴とする請求項４に記載の記録ヘッドの製造
方法。5. The fluororesin layer is formed by applying a fluororesin to the substrate, forming a vapor-phase film of the fluororesin, or bonding a fluororesin formed in a sheet shape. The method for manufacturing a recording head according to claim 4, wherein:
された領域を含む所定範囲の領域以外の領域をマスクし
て、前記オリフィスが開孔された領域を含む所定範囲の
領域のみに施されることを特徴とする請求項３〜５のい
ずれかに記載の記録ヘッドの製造方法。6. The ion implantation is performed only on a predetermined area including the area where the orifice is opened, by masking an area other than a predetermined area including the area where the orifice is opened. The method for manufacturing a recording head according to any one of claims 3 to 5, wherein:
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|---|---|---|---|
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| JP2001-16738 | 2001-01-25 | ||
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| EP2712894A1 (en) | 2012-09-26 | 2014-04-02 | Fujifilm Corporation | Azo compound, aqueous solution, ink composition, ink for inkjet recording, inkjet recording method, ink cartridge for inkjet recording, and inkjet recorded material |
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- 2002-01-18 JP JP2002010031A patent/JP2002292878A/en active Pending
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