JP4565590B2

JP4565590B2 - 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

Info

Publication number: JP4565590B2
Application number: JP2000340641A
Authority: JP
Inventors: 幹雄真田; 弘毅林; 定之須釜
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: US6623102B2; JP2002144569A; US20020122095A1

Description

【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５０５０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５０００は、回転駆動可能であり、記録紙ＰをキャリッジＨＣ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４７４０７９６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５６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Ｈ₂ＳＯ₄）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

Claims

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樹脂材料で形成された内面の少なくとも一部を構成する部分表面に、主鎖がシロキサン結合により形成され、ポリオキシアルキレン基を有する第１の部分と疎水性基を有する第２の部分とのそれぞれを側鎖として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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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前記樹脂材料から形成された、請求項６または７に記載の液体吐出ヘッド。
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樹脂材料で形成された内面の少なくとも一部を構成する部分表面の親液化を行う表面改質方法であって、
主鎖がシロキサン結合により形成され、ポリオキシアルキレン基を有する第１の部分と疎水性基を有する第２の部分とのそれぞれを側鎖として備えた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。
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樹脂材料で形成された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、主鎖がシロキサン結合により形成され、ポリオキシアルキレン基を有する第１の部分と疎水性基を有する第２の部分とのそれぞれを側鎖として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。
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樹脂材料で形成された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、主鎖がシロキサン結合により形成され、ポリオキシアルキレン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ポリオキシアルキレン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、且つ前記ポリオキシアルキレン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。
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樹脂材料で形成された部分表面の親液化を行う表面改質方法であって、
主鎖がシロキサン結合により形成され、ポリオキシアルキレン基を有する第１の部分と疎水性基を有する第２の部分とのそれぞれを側鎖として備えた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。
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。
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。
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樹脂材料で形成された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、
主鎖がシロキサン結合により形成され、ポリオキシアルキレン基とアルキル基とを備えた高分子化合物の開裂によって生じた前記ポリオキシアルキレン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、前記ポリオキシアルキレン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。
前記疎水性基がメチル基である請求項１又は１５に記載の液体吐出ヘッド。
前記疎水性基がメチル基である請求項１０乃至１２のいずれかに記載の表面改質方法。