JPH05124207A

JPH05124207A - インクジエツト記録ヘツド、その製造方法、インクジエツト記録カートリツジ、及び記録装置

Info

Publication number: JPH05124207A
Application number: JP28665591A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamamoto; 肇山本; Keiichi Murai; 啓一村井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェット記録ヘッドの吐出口の周囲を
撥水性処理をおこなう場合、オリフィスないに撥水性材
料が侵入したり、密着性が悪くはがれたり、あるいはバ
リ状になったりして、インク滴がヨレたり、不吐出した
りする問題点が解決する。【構成】インク液路８を形成する樹脂材料１５に、高
い撥水性（撥インク性）を示すフッ素ポリマー３１を分
散した後、インク液路８、および吐出口７を形成するこ
とにより、撥水性の必要な吐出面１１を一体に形成する
（図１（Ａ））。また、吐出口周縁面にエキシマレーザ
ーを照射することで、フッ素ポリマー３１を表層に出
し、より安定で、高い撥水性を示す吐出面１１を形成す
る（図１（Ｂ））。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させて
記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録ヘッ
ド、その製造方法、インクジェット記録カートリッジ、
及び記録装置に関するものである。

【０００２】インクジェット記録ヘッドの吐出性能安全
維持、あるいは性能向上手段として、吐出口周縁面、特
に吐出口（オリフィス）周辺に、撥水性（撥インク性）
に優れた層をもうけることはすでに知られており、信越
化学工業（株）製のＫＰ−８０１といったフッ素系ポリ
マーの溶媒分散液の塗布による方法や、アモルファス合
金薄膜の蒸着による方法などがその例である。また、吐
出面が樹脂の場合には、フッ素ガスによる表面改質も、
その一手段である。

【０００３】

【従来の技術】しかしながら、吐出口周辺の撥水化処理
方法は、吐出口形成方法と密接な関係をもっており、か
つまた、吐出口形成工程前におこなうか、工程後におこ
なうかも、重要なポイントであり、これらがうまくマッ
チしないと、インクジェット記録ヘッドとして必要な吐
出口精度、吐出口周縁面の撥水性が得られない。すなわ
ち、上記従来例では、次のような問題を生ずる場合があ
った。以下に、インク液路形成後に吐出口周辺面の撥水
化処理をおこなう場合の問題点、および、液路形成前に
撥水化処理をおこなう場合の問題点を、述べる。

【０００４】まず、液路形成後に、撥水化処理をおこな
う場合には、その材料がドライシート状のもの、液状の
ものであっても、塗布、あるいは印刷といった方法によ
るものであって、フッ素ポリマー、あるいは金属材料の
蒸着であっても、フッ素系ガスによる表面改質であって
も、液路内も同時に撥水化されてしまうため、記録ヘッ
ド使用時に印字ヨレを生じてしまう。

【０００５】すなわち、従来例として、吐出エネルギー
発生素子としての発熱素子、配線等が設けられた基板上
に、感光性のドライフィルムを貼りつけ、フォトリソグ
ラフィー技術によりパターニングし、インク液路壁を形
成し、その後天板を接合する方法では、最後に基板面に
対し垂直に切断をおこない吐出口を形成するが、その切
断面が吐出面となる。この方法では、切断により、吐出
面の形成と同時に、吐出口そのものの形成がおこなわれ
るため、その後撥水性材料を塗布する場合には、いかに
液路内に撥水性材料を侵入せずに、かつ、いかに吐出口
近傍まで塗布するかが重要な課題となる。そのために撥
水性材料の選定、粘度調整、塗布方法などの開発・改善
をおこなうこととなる。例えば、３００ｄｐｉ（８４．
７μｍピッチ）の解像度をもつモノクロヘッド（オリフ
ィス径、例えばφ５０μｍ）と、４００ｄｐｉ（６３．
５μｍピッチ）の解像度をもつフルカラー用ヘッド（オ
リフィス径、例えばφ２０μｍ）の場合のように、吐出
口径とピッチが異なるヘッドごとに、最適な材料、方法
を模索するしか方法がなく、かつそこで得られた解が、
要求品質レベルを１００％満足するものとは限らず、製
造上の歩留りが向上しないことも問題となっていた。図
４は、この様子を示す図であり、各吐出口７ａ〜７ｃ内
に入り込んだ撥水性材料１３と、吐出口近傍の周縁面に
は撥水性材料がぬられていない部位１４が存在している
ことを示すものである。即ち、７ａは撥水性材料が侵入
した吐出口、７ｂは正常な吐出口、７ｃは吐出口周縁面
に撥水性材料層がない状態を示すものである。なお、図
中２は基板、４はインク液路壁、５は緩衝層、６はガラ
ス天板である。

【０００６】上記７ａ，７ｃの吐出口からインク滴を吐
出させた場合を図５，図６に示している。図５におい
て、吐出口７ａ内の上部には撥水性材料１３が付着して
いるため、この状態で吐出させたインク滴３４は液路８
の軸方向（本図では水平方向）よりも下方向に吐出す
る。なお、図中９はインク液室、１０はインク供給口、
１１は吐出口周縁面、１２は撥水性材料層、３は吐出エ
ネルギー発生素子、２３はコネクションパッドである。

【０００７】また、図６に示すように吐出口周縁面１１
の上部の撥水性材料層１２が欠落していると、この部分
にインク３２が付着し、このためこの吐出口からインク
を吐出するとインク滴３４はインク３２にひっぱられ、
液路８の軸方向よりも上方向に吐出する。

【０００８】一方、吐出口形成前に撥水化処理を行う製
造方法による場合には、撥水性材料層を形成する材料が
ドライシート状のもの、液状のものであっても、あるい
は印刷といった方法によるものであっても、フッ素ポリ
マー、あるいは金属材料の蒸着でも、フッ素系ガスによ
る表面改質でも、撥水性材料層が形成された後、吐出口
を形成するため、撥水性材料層の吐出面における精度が
悪く、撥水性材料層のはがれやバリを生じ、不吐出や印
字ヨレをおこしてしまう。

【０００９】すなわち、図７（Ａ）に示すように従来例
２として、吐出エネルギー発生素子、配線等が設けられ
た基板２上に、フォトリソグラフィー技術により感光性
樹脂をパターニングしてのちにインク液路となる感光性
樹脂部１９を形成し、次いでそれらを包み込むように樹
脂で覆う方法による場合がある。この方法でも、吐出口
を形成する際に基板面に対し垂直に切断をおこない、そ
の切断面が吐出面となるが、吐出口そのものの形成は、
まだおこなわれていないため、容易に、撥水性材料を塗
布したり、表面改質したりできる。しかしながら、その
のち、インク液路に相当する感光性樹脂部１９を溶剤等
で除去する際に、吐出口周縁部に相当する部位の撥水性
材料層をも、吐出口のエッジに対応して、高精度で除去
せねばならない。図７（Ｂ）は、この様子を示す図であ
る。アセトン等の溶剤と超音波洗浄機を用いて、インク
液路部の感光性樹脂部１９を除去する際、吐出口周縁面
の撥水性材料層が破れたようなはがれ１７をおこした
り、バリ１８となったりして、吐出口のぬれヨレや、ね
れ不吐出をおこしてしまう。天板樹脂と撥水性材料との
密着が悪い場合には、こうした記録ヘッドで印字を重ね
ていくと、プリンターにもうけられている吐出面のブレ
ードワイピング機構により、吐出口程度の大きさのはが
れを生じてしまうこともある。なお、２０は例えばエポ
キシ樹脂により一体に形成した天板である。

【００１０】また別の従来例３として、射出成形により
インク液室９、インク液路８、吐出口プレート１６が予
め一体に成形された天板１５に、撥水性材料層１２を形
成し、次いで、同層表面に液路パターンに対応したエキ
シマレーザー光を照射し、吐出口７ｄを形成する方法で
は、切断によらず、成形時に吐出口が完成している方法
である。この方法では、エキシマレーザーによる液路形
成前に、吐出口形成面に撥水性材料を塗布することがで
き、液路内への撥水性材料の侵入等が防止できる点で優
れているが、液路形成にエキシマレーザーのアブレーシ
ョン現象を利用しているため、上記従来例２同様図８
（Ｂ）に示すように、吐出口のエッジ部の撥水性材料層
１２がはがれてはがれ部１７を形成したり、逆に、バリ
１８状に残る場合もあり、撥水性材料塗布の工程自身
は、問題がなくなったものの、オリフィス形成工程と合
わせて考えてみると、問題は依然解決されたとは言い難
い。こうした天板１５を、基板２に重ね、記録ヘッドと
して組立後、インク滴を吐出すると、図８（Ａ）に示す
ように、バリ１８により、インク滴３４は、液路８の軸
方向よりも下方向に吐出する。なお、７ｄは撥水性材料
がバリ状に突き出た吐出口、７ｅは正常な吐出口、７ｆ
は周囲の撥水性材料層がはがれた吐出口を示す。

【００１１】従来の他の方法も、基本的に上記３例と同
様の問題をかかえており、かつ別の重要な問題をもかか
えている。すなわち、フッ素系のガスによる表面改質の
場合は、別の問題として、ガスの扱いが危険を伴うこ
と、改質されるのが表層のみのため摺擦に弱いこと、改
質を完全におこなおうとするとポリマー構造が崩れ、物
性もかわったものに変化してしまう危険が多い、などが
あげられる。ヘテロ基を含まないポリエチレンやポリプ
ロピレンといったポリマーは、表面改質がしやすいもの
の、耐熱性やインク液路成形性といった面で、不適当で
ある。また、蒸着、スパッタリングの類は、おおがかり
な真空装置となってしまい、かつマスキングといった前
処理も必要となってしまう。

【００１２】以上のように、撥水性材料が吐出口の内部
に侵入したり、バリ状に残った場合には、インクのメニ
スカス形状が不均一となり、また、その位置は、部分的
に液路の奥へ後退し、かつ不安定となり、また、一種の
付着物として、吐出方向の曲がりをひきおこし、印字品
位やヨレ等の問題をおこす。あるいはまた、撥水性材料
層が吐出口の周囲にまできちんと形成されていない場合
には、その部分が他の部分に比べて、インクにぬれやす
くなり、印字を続けていくに従い、インク滴のぬれ不吐
出、ぬれヨレといった印字品位に係わる問題をおこして
しまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、その目的とする所は、低コストで安
定、かつ高精度な撥水性を有する吐出口を備えたインク
ジェット記録ヘッドを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、インク吐出エネルギー発生素子をその表面
に配設した基板上に少なくとも液路、吐出口及びインク
液室形成用天板を積層して形成するインクジェット記録
ヘッドの製造方法において、前記天板をフッ素系オリゴ
マー、フッ素系ポリマー、又はフッ素化グラファイトか
らなる撥水性粒子を分散させた高分子樹脂で形成するも
ので、天板が射出成形により形成されたものであるこ
と、天板がスピンコートにより形成されたものであるこ
と、天板がトランスファー成形、ＲＩＭ成形（反応性イ
ンジェクションモールド）のいずれかにより形成された
ものであること、天板が光硬化成形法により形成された
ものであること、少なくとも吐出口周縁面をエキシマレ
ーザー照射することにより、少なくとも前記吐出口周縁
面に前記撥水性粒子を露出させること、エキシマレーザ
ー光は、エキシマレーザー本体から直接得られたもので
あり、吐出口周縁面とエキシマレーザー光とは、相対的
にスキャンニングしながら、エキシマレーザー光を吐出
口周縁面に照射すること、射出成形材料がポリサルフォ
ン、又はポリエーテルサルフォンに撥水性粒子を添加し
たものであること、天板材料がポリウレタン樹脂、ある
いはエポキシ樹脂を主成分とし、これに撥水性粒子を添
加分散したものであること、天板材料が金属フィラー、
又はセラミックスフィラーを５〜７０重量％含んでいる
こと、撥水性粒子、及びフィラーが高分子樹脂材料に対
するぬれ性向上処理があらかじめなされていることを含
む。

【００１５】また本発明は上記方法で製造されたインク
ジェット記録ヘッドであり、インク吐出エネルギー発生
素子が電気エネルギーを与えることによって発熱し、イ
ンクに状態変化を生ぜしめて吐出を行わせるための電気
熱変換体であること、記録媒体の記録領域の全幅にわた
って吐出口が複数設けられているフルラインタイプのも
のであることを含む。

【００１６】更に、本発明は、上記インクジェット記録
ヘッドと、インクタンクが一体となったインクジェット
記録カートリッジである。

【００１７】また更に本発明は、記録媒体の被記録面に
対向してインクを吐出するインク吐出口が設けられてい
る上記記録ヘッド又はカートリッジと、それらを載置す
るための部材とを少なくとも具備した記録装置である。

【００１８】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１９】本発明製造方法においては、前述のように
インク吐出エネルギー発生素子を表面に配設した基板上
に少なくとも吐出口、インク液路、インク液室形成用天
板を積層するものである。

【００２０】基板としては、ガラス、石英、セラミック
等公知の材料を用いることができる。また、上記基板上
に配設するインク吐出エネルギー発生素子は例えば電気
熱変換体のように公知のものを適宜、用いることができ
る。

【００２１】本発明の製造方法においては、上記の素子
を配設した基板上に天板を積層するものであるが、天板
の材料は、撥水性粒子を分散させた高分子樹脂からな
る。

【００２２】撥水性粒子としてはポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）、あるいは、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（Ｐ
ＦＡ）、あるいは、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（ＦＥＰ）等のフッ素系ポリ
マー、低分子量ポリテトラフルオロエチレン（低分子量
ＰＴＦＥ）等のフッ素系オリゴマ−、ｐｏｌｙ（ｃａｒ
ｂｏｎｍｏｎｏｆｌｕｏｒｉｄｅ）、即ち（ＣＦ）
_n 、あるいは、ｐｏｌｙ（ｄｉｃａｒｂｏｎｍｏｎｏ
ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、即ち（Ｃ₂ Ｆ）_n 等のフッ素化グ
ラファイトが好ましい。

【００２３】これらの撥水性粒子の体積平均粒径は０．
１〜５μｍのものが好ましい。粒子は２次凝集したもの
でも液路の径の１／１０以下のものが好ましく、この粒
子としては例えばダイキン工業（株）製のルブロンＬ−
５や、三井デュポンフロロケミカル（株）製のＴＬＰ−
１０シリーズ、ヘキスト社製のホスタフロンＴＦ−９２
０２などを使用できる。これらは、界面活性剤による分
散性向上もはかられている。なお、圧縮成形などが可能
なフッ素樹脂が最近開発されているが、樹脂単位が高い
こと、インクジェット記録ヘッドのインク液路溝を形成
できる成形精度をもたないこと、撥水化されては困るイ
ンク液路内壁が高い撥水性をもってしまう、などで上記
形成材料としては使用できない。

【００２４】また、上記粒子は予めぬれ性向上処理を施
しておくことが好ましい。処理方法としてはグロー放電
を用いる酸素プラズマ処理、コロナ放電を用いる窒素プ
ラズマ処理等が好ましい。

【００２５】撥水性粒子の高分子樹脂に対する分散量と
しては、通常全重量に対して５〜６０％配合することが
好ましい。

【００２６】高分子樹脂としては、広く一般の成形樹脂
材料等が、使用できるが、特にポリサルフォン、ポリエ
ーテルサルフォン、ポリウレタン樹脂、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂が好ましい。

【００２７】また、前記撥水性粒子の他にフィラーを添
加することもできる。フィラーとしては、シリカ、アル
ミナ等が好ましい。フィラーの体積平均粒径は０．０５
〜２μｍが好ましく、また添加量は高分子樹脂に対して
５〜８０重量％とすることが望ましい。

【００２８】上記のように基板上に天板を積層した後、
少なくともインク吐出口の周縁面をエキシマレーザーで
照射するものである。あるいは、また、天板単体に、エ
キシマレーザーを照射した後、基板上に積層することも
可能な形態もある。この照射により、インク吐出口周縁
面の高分子樹脂は所定のアブレーションにより除去され
るが、撥水性粒子は紫外線の吸収がほとんどないものを
用いているため、アブレーションされることなく吐出口
周縁面に残存し、結果的にインク吐出口周縁面には撥水
性粒子が突出した状態で露出し、これにより吐出口周縁
面の撥水性は確実に高まる。一方、液路壁はレーザー光
と平行であるのでアブレーションされることなく、従っ
て撥水性は高まらない。

【００２９】レーザー光の照射エネルギーとしては、１
００〜３００ｍＪ／cm² 程度のエネルギー密度とするこ
とが望ましい。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。＜実施例１＞図１，２は、本発明の請求項１，２，６，
８，１１の特徴を最もよく表わす実施例の構成図であ
り、以下、この図をもとに説明する。２軸押し出し機、
およびホットカッターを用いて、フィード口より、ポリ
サルフォンペレットを、第１ベント口より、ぬれ性向上
処理をおこなったセントラル硝子（株）製低分子量ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）パウダー（商品名
セフラルルーブＩ）を供給し、１０ｋｇ／Ｈｒの処理速
度で、低分子量ＰＴＦＥ分散ペレット（５０部含有）を
作った。このペレットを用い、吐出成形機にて、金型温
度１５０℃、保圧時間２０秒、の条件で、インク供給口
１０、インク液室９、インク液路８、吐出口プレート１
６が一体になった天板１５を射出成形した。ＰＴＦＥパ
ウダーは、上記成形温度でも熱分解することなく安定で
あり、かつポリサルフォンとは反応しないため、一種の
フィラー状に均一に分散成形された。これは、型内への
射出時における分離をおさえるためにおこなった前処
理、すなわちぬれ性向上処理としてのＯ₂ プラズマ処理
によるところも大きい。

【００３１】続いて、天板の吐出口プレート１６（厚さ
１５μｍ）に、吐出口パターンに対応したＫｒＦエキシ
マレーザー光２８（波長２４８ｎｍ）を照射し、インク
液路８と連通するように吐出口７を形成した。図１
（Ａ）は吐出口形成後が示されている。このとき、吐出
口プレート面でのレーザーパルスエネルギー密度は、１
０００ｍＪ／cm² 、照射パルス数は、１５０パルス程度
であった。このレーザー照射前の天板では、撥水性に寄
与すべきＰＴＦＥ粒子３１が、成形品の表層に顔を出す
ことなく、埋もれているため、基本的にポリサルフォン
単体程度の撥水性しか示さない。このため、後でヘッド
として組立てた際にはインクを導くべきインク供給口１
０の内壁、インク液室９の内壁、そして一番重要なイン
ク液路８の内壁は、いずれも親水化といった後処理する
ことなしに、インクが流動し、メニスカスの形成も健全
におこなわれた。

【００３２】こうして得られた天板の吐出口プレート１
６の全面に、エキシマレーザーを照射した。このとき、
パワーは２００ｍＪ／cm² 、パルス数は、５００パルス
程度であった。吐出口面は、エキシマレーザーの紫外光
を受けるが、ＰＴＦＥは、紫外光の吸収がほとんどない
ため、アブレーションされず、ＰＴＦＥ粒子を囲むポリ
サルフォン樹脂のみが、アブレーションにより掘られて
いく。このため、得られた吐出面は、図１（Ｂ）に示す
ようにＰＴＦＥが点在して表層に現れた凹凸面となり、
ＰＴＦＥのもつ高い撥水性（撥インク性）、接液性（接
インク性）を構造部材の天板と一体に得られ、かつ、微
小な凹凸面がいわゆる蓮の葉効果をも生み、従来例での
問題点がすべて解決された。なお、２９はアブレーショ
ンにより除去された部分を示す。

【００３３】なお、吐出口プレート１６へのレーザー照
射は、図２（Ａ）に示したように、吐出口プレート１６
全面にわたってでも、あるいは、図２（Ｂ）に示したよ
うに吐出口周縁面１１のみであってもよい。吐出口周縁
面のみの場合には、アブレーションにより炭化等をおこ
したポリサルフォンの微粒子が、非照射域に付着し、ぬ
れ性を示すようになるが、インクジェット記録ヘッドで
は、吐出口周囲の高い撥水性が得られればよいことか
ら、大きな問題とはならない。また、プリンターに設け
られた吐出口クリーニング機構による１回目の摺擦によ
っても、付着した微粒子の除去は大部分なされてしま
う。しかし、完壁を期する場合には、全面照射、部分照
射、いずれの場合でも、アシストガスとして、レーザー
照射時に、吐出口周縁面に向けて、Ｈｅガスを吹きつけ
るとよい。

【００３４】また、ここで用いたＰＴＦＥパウダーは、
体積平均粒径が３μｍ程度のもので、凝集しにくく、そ
れを含んだ吐出口プレートは、吐出口周囲のもっとも薄
い部分で１５μｍであった。注意としては、高いエネル
ギー密度でエキシマレーザーを照射してしまうと、激し
いアプレーションによりＰＴＦＥ粒子も飛散してしまう
ため、弱いエネルギー密度、低繰り返し周波数で、照射
するのが望ましい。また、ＰＴＦＥ粒子を照射したエキ
シマレーザー光は、大部分が飛散してしまうが、やはり
高いエネルギー密度で照射すると、ＰＴＦＥ粒子は飛散
しないものの、ポリサルフォンとの密着面が、ダメージ
を受けるため、摺擦に対して弱くなる。なお、成形ペレ
ット作成前におこなったＰＴＦＥパウダーのＯ₂ プラズ
マ処理は、表層のみ処理されるため、記録装置のクリー
ニングブレードによるたった１回の摺擦で削られ、ＰＴ
ＦＥ本来の高い撥水性には、影響を及ぼさない。このこ
とは下表のデータにより明らかにされた。

【００３５】

【表１】＜実施例２＞図３は、本発明の請求項１，４，６，７，
９の特徴を最もよく表わす実施例の構成図であり、２は
吐出手段としての発熱素子３および配線を設けたＳｉ基
板、１９は発熱素子上に、ポジ型フォトレジストを用い
てパターニング形成した、インク供給口１０と連結する
インク液路溝に相当する感光性樹脂部１９（高さ３０
μ）である。また、１０はインク液路を形成した後、基
板２に対して設けたインク供給口であり、形成手段とし
ては超音波砥粒加工、サンドブラスト加工等が量産性、
精度の点で良かった。

【００３６】さて、上記樹脂部１９を積層した基板２に
シランカップリング剤を塗布した後、型内にセットし、
いわゆるトランスファー成形法により、ＰＴＦＥパウダ
ーを添加混合したエポキシ樹脂を流し込み、上記樹脂部
１９を覆うように、１２５℃の型温度で天板２０を硬化
形成した（図３（Ａ））。このとき用いたベース樹脂
は、日東電工（株）製のエポキシ樹脂タブレットＮＴ−
８５０６であり、これを粉砕したものに対し、５０部の
ＰＴＦＥパウダー（体積平均粒径１μｍ）を混合し、改
めて打錠したタブレットを成形材料とした。この場合、
実施例１と同様にＰＴＦＥ粒子は吐出口面より埋もれて
おり、高い撥水性を示さなかったが、また同時に基板２
との接合面においてもＰＴＦＥ粒子は埋もれているため
ＰＴＦＥ特有の高い離型性を示すことなく、強固に密着
される。そののち、Ｓｉ基板２のアライメントマークを
基準に、液路パターンに対応したエキシマレーザー光を
照射して、所定の位置に液路８を形成し、さらに、吐出
口周縁面１１に、低エネルギー密度のエキシマレーザー
光を照射し、実施例２と同様、ＰＴＦＥ粒子の表面出し
をおこなった（図３（Ｂ））。

【００３７】この吐出口周縁面１１に照射したエキシマ
レーザー光は、基板２をのせた移動ステージ２５による
スキャンニングにより、均一に照射する。以上により、
エキシマレーザーを用いた高精度な吐出口７が完全に形
成され、かつ、撥水性の高い吐出口周縁面１１ができあ
がり、その後ポジ型フォトレジストからなる樹脂部１９
を溶剤除去し、インク供給口１０から吐出口７にいたる
バスを形成した。

【００３８】このスキャンニングをしながらエキシマレ
ーザー光を照射する手法は、大面積、たとえば８インチ
径のＳｉウエハーを基板としたものでも、一貫して加工
でき、かつ、スキャンニングすることで、エキシマレー
ザー本体から出射されるエネルギー密度分布のバラツキ
を打ち消しながら、ＰＴＦＥ粒子の表面出しができ、上
記スキャンニングは、エネルギー密度分布を補正する高
価な光学系が不要となり、設備コスト、ランニングコス
トといった面でも、従来の課題を解決している。

【００３９】ここでの実施例２は、発熱素子による吐出
手段を備えた基板２に対し、垂直方向にインク滴を飛翔
させるいわゆるサイドシュート型であるが、吐出手段と
しては、ピエゾ素子でもよく、また実施例１のように、
基板２に対し、水平方向に飛翔するいわゆるエッジシュ
ート型であってもよい。また、耐インク性の面で、エポ
キシ系樹脂を選定したが、これに限るものではなく、ポ
リウレタン樹脂でもよい。

【００４０】なお、ＰＴＦＥのみでなく、シリカ等のフ
ィラーを添加した場合には、上記特徴に加えて、基板切
断時の快削性が得られ、切断面が吐出口となるような形
態においては、有効である。

【００４１】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置において、優れた効果をもたらすものである。

【００４２】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おり、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
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。

【００４３】この記録方式を簡単に説明すると、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液体
（インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるよ
うな急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆
動信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。こ
のように液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆
動信号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオ
ンデマンド型の記録法には有効である。この気泡の成
長、収縮により吐出孔を介して液体（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。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４３
４５２６２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、さらに優れた記録を行うことができ
る。

【００４４】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路または直角液流
路）の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国
特許第４４５９６００号明細書に開示されているよう
に、熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つも
のも本発明に含まれる。

【００４５】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孔とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ー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年第１３８４６１号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。

【００４６】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００４７】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。

【００４８】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
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
ドを行う手段を付加することも安定した記録を行うため
に有効である。

【００４９】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせ
て構成したものかのいずれでも良いが、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。

【００５０】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を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。

【００５１】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
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こともできる。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化してインク液状として吐出するものや記録媒
体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００５２】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部または貫通孔に液
状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体
に対して対向するような形態としても良い。

【００５３】本発明において、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。

【００５４】図９は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装
着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示
す外観斜視図である。

【００５５】図９において、１２０はプラテン１２４上
に送紙されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出
を行うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリ
ッジ（ＩＪＣ）である。１１６はＩＪＣ１２０を保持す
るキャリッジＨＣであり、駆動モータ１１７の駆動力を
伝達する駆動ベルト１１８の一部と連結し、互いに平行
に配設された２本のガイドシャフト１１９Ａおよび１１
９Ｂと摺動可能とすることにより、ＩＪＣ１２０の記録
紙の全幅にわたる往復移動が可能となる。

【００５６】１２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ１
２０の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向
する位置に配設される。伝動機構１２３を介したモータ
１２２の駆動力によって、ヘッド回復装置１２６を動作
せしめ、ＩＪＣ１２０のキャッピングを行う。このヘッ
ド回復装置１２６のキャップ部１２６ＡによるＩＪＣ１
２０へのキャッピングに関連させて、ヘッド回復装置１
２６内に設けた適宜の吸引手段によるインク吸引もしく
はＩＪＣ１２０へのインク供給経路に設けた適宜の加圧
手段によるインク圧送を行い、インクを吐出口より強制
的に排出させることによりノズル内の増粘インクを除去
する等の吐出回復処理を行う。また、記録終了時等にキ
ャッピングを施すことによりＩＪＣが保護される。

【００５７】１３０はヘッド回復装置１２６の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード１３０はブレード保持部
材１３０Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置１２６と同様、モータ１２２および伝動機構１２３
によって動作し、ＩＪＣ１２０の吐出面との係合が可能
となる。これにより、ＩＪＣ１２０の記録動作における
適切なタイミングで、あるいはヘッド回復装置１２６を
用いた吐出回復処理後に、ブレード１３０をＩＪＣ１２
０の移動経路中に突出させ、ＩＪＣ１２０の移動動作に
伴ってＩＪＣ１２０の吐出面における結露、濡れあるい
は塵埃等をふきとるものである。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンク液路を形成する樹脂材料に、表面エネルギーが小さ
いため高い撥水性（撥インク性）を示すフッ素系の撥水
性粒子を添加した後、インク液路、および吐出口（オリ
フィス）を形成することにより、撥水性の必要な吐出口
周縁面が一体に形成されるため、従来のような、吐出口
内への撥水性材料の侵入や、吐出口形成時の吐出口周縁
の撥水性材料層のはがれ、バリの発生といった問題を解
決できる。また、吐出面にエキシマレーザーを照射する
ことで、フッ素粒子を表層に出し、より安定で、高い撥
水性を示す吐出面を形成することができ、しかも、高い
光学レンズ系を使用しないですむ方法によるため、エキ
シマレーザー光の照射コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を説明するための構成図であ
る。

【図２】実施例１において、レーザー光照射を行なう状
態を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例２を説明するための構成図であ
る。

【図４】従来の吐出口形成、及び撥水化処理を説明する
ための吐出口の説明図である。

【図５】従来の吐出口の撥水化処理とインク液の飛翔方
向の関係を示す説明図である。

【図６】従来の吐出口の撥水化処理とインク液の飛翔方
向の関係を示す説明図である。

【図７】従来の吐出口形成および撥水化処理の説明図で
ある。

【図８】従来の吐出口形成および撥水化処理とインク液
の飛翔方向の関係を示す説明図である。

【図９】本発明に係るインクジェット記録ヘッドを備え
た記録装置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

２吐出手段、配線等がもうけられた基板３吐出エネルギー発生素子４感光性樹脂によるインク液路壁５感光性樹脂による天板との緩衝層６ガラス製天板７吐出口８インク液路９インク液室１０インク供給口１１吐出口周縁面１２撥水性材料層１３液路内に侵入した撥水性材料１４撥水性材料層が形成されていない部分１５インク液路、吐出口プレート等が一体に成形さ
れた天板１６吐出口プレート１７吐出口周縁面より撥水性材料層のはがれ部１８吐出口内に突き出た撥水性材料のバリ１９インク液路溝に相当する感光性樹脂部２０エポキシ樹脂により一体に成形された天板２３基板上のコネクションパッド２５ワーク移動ステージ２８エキシマレーザー光２９アプレーションにより除去された部分３１低分子量ＰＴＦＥパウダー３２撥水性材料層がない周縁面に付着したインク３４吐出されたインク滴１１６キャリッジ１１７駆動モータ１１８駆動ベルト１１９Ａ，１１９Ｂガイドシャフト１２０インクジェットヘッドカートリッジ１２２クリーニング用モータ１２３伝動機構１２４プラテン１２６ヘッド回復装置１２６Ａキャップ部１３０ブレード１３０Ａブレード保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク吐出エネルギー発生素子をその表
面に配設した基板上に少なくとも液路、吐出口及びイン
ク液室形成用天板を積層して形成するインクジェット記
録ヘッドの製造方法において、前記天板をフッ素系オリ
ゴマー、フッ素系ポリマー、又はフッ素化グラファイト
からなる撥水性粒子を分散させた高分子樹脂で形成する
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
【請求項２】天板が射出成形により形成されたもので
あることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】天板がスピンコートにより形成されたも
のであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】天板がトランスファー成形、ＲＩＭ成形
（反応性インジェクションモールド）のいずれかにより
形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載
のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】天板が光硬化成形法により形成されたも
のであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】少なくとも吐出口周縁面をエキシマレー
ザー照射することにより、少なくとも前記吐出口周縁面
に撥水性粒子を露出させることを特徴とする請求項１に
記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】エキシマレーザー光は、エキシマレーザ
ー本体に設けられた光学共振器から直接得られたもので
あり、吐出口周縁面とエキシマレーザー光とは、相対的
にスキャンニングしながら、エキシマレーザー光を吐出
口周縁面に照射することを特徴とする請求項６に記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】射出成形材料がポリサルフォン、又はポ
リエーテルサルフォンに撥水性粒子を添加したものであ
ることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記
録ヘッドの製造方法。
【請求項９】天板材料がポリウレタン樹脂、あるいは
エポキシ樹脂を主成分とし、これに撥水性粒子を添加分
散したものである特徴とする請求項３又は４に記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】天板材料が金属フィラー、又はセラミ
ックスフィラーを５〜７０重量％含んでいることを特徴
とする請求項１乃至９のいずれか記載のインクジェット
記録ヘッドの製造方法。
【請求項１１】撥水性粒子及びフィラーが高分子樹脂
材料に対するぬれ性向上処理があらかじめなされている
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか記載のイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１２】請求項１〜１１に記載された製造方法
で製造されたインクジェット記録ヘッド。
【請求項１３】インク吐出エネルギー発生素子が電気
エネルギーを与えることによって発熱し、インクに状態
変化を生ぜしめて吐出を行わせるための電気熱変換体で
ある請求項１２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１４】記録媒体の記録領域の全幅にわたって
吐出口が複数設けられているフルラインタイプのもので
あることを特徴とする請求項１２記載の液体噴射記録ヘ
ッド。
【請求項１５】請求項１２に記載されたインクジェッ
ト記録ヘッドと、インクタンクが一体となったインクジ
ェット記録カートリッジ。
【請求項１６】記録媒体の被記録面に対向してインク
を吐出するインク吐出口が設けられている請求項１２記
載の記録ヘッド又は請求項１５記載のカートリッジと、
該記録ヘッド又はカートリッジを載置するための部材と
を少なくとも具備することを特徴とする記録装置。