JPH0671891A

JPH0671891A - インクジェット記録ヘッド、その製造方法、及び記録装置

Info

Publication number: JPH0671891A
Application number: JP23205492A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Murakami; 圭一村上; Hirokazu Komuro; 博和小室; Toshio Suzuki; 敏夫鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】インクジェット記録ヘッドの吐出口形成端面
９を安定性の高い高撥水性にする。【構成】端面９にフッ素化合物イオン等をイオン注入
して、端面９の表面改質を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般にインクと呼ばれ
る記録液を吐出口（オリフィス）から小滴として吐出、
飛翔させ、この小滴の被記録面への付着を以て記録を行
うインクジェット記録ヘッド、特に吐出口形成端面に改
良を加えたインクジェット記録ヘッド、その製造方法、
及び同ヘッドを用いた記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年コンピュータの普及に伴い各種の応
用機種の開発が盛んに行われている。特に複写機、ファ
クシミリ、ワードプロセッサ、その他のいわゆるパーソ
ナルコピュータ等のオフィースオートメーション用の事
務機器の開発及び普及には著しいものがある。

【０００３】これらの事務機器においては、処理された
データあるいは文章等の出力用機器としてのいわゆるプ
リンタは必須の装置である。

【０００４】従来、このようなプリンタとしては、ワイ
ヤードットプリンタ等のインパクト方式のプリンタや、
静電複写方式を用いたレーザービームプリンタ、熱転写
プリンタ等のノンインパクト方式のプリンタが用いられ
ているが、インクジェット記録方式によるプリンタも近
年そのすぐれた特徴が注目されて、各種の方式の開発が
進められている。

【０００５】プリンタによる印字や画像が美しく精細で
あることが望ましいことは言うまでもないことで、これ
らのプリンタ技術の目標とする所もここにある。

【０００６】そのため第１の形態のインクジェット記録
ヘッドとしては、インク吐出ノズルを小さく形成し、イ
ンクを高速度かつ高密度に吐出させるようにしたものが
ある。また、他の形態のインクジェット記録ヘッドとし
ては、インク吐出ノズルを小さくかつ密接して配置する
ことが考えられ、その実現のために、いわゆるマイクロ
リソグラフィの技術を用いた微細加工方式によって多数
の吐出口を密接して製作する方法が知られている。

【０００７】図７はこのような方法により製造された従
来のインクジェット記録ヘッドの構成例を示すものであ
る。同図において、１はたとえばシリコンウエハー等で
形成された第１の基板、２は第１の基板１の表面に、例
えばＳｉＯ₂ 等により形成された表面層である。３はリ
ソグラフィ等の手法で形成されたノズル壁、４はたとえ
ばガラス板で形成した第２の基板、５は第２の基板４を
ノズル壁３の上部に接着するための接着層、６はノズル
のインク吐出口である。このような記録ヘッドは、たと
えばノズル壁３を高さ２５μｍ、幅２０μｍの寸法と
し、吐出口６がノズル３と同じ寸法となるように極めて
精細に加工されている。

【０００８】図８（Ａ）及び（Ｂ）は図７に示すインク
ジェット記録ヘッドのノズル方向に沿った側断面を示す
もので、インク７が吐出されてインク滴８を形成する状
態２例を示している。ここで、図８（Ａ）は吐出口形成
端面９がインクに濡れておらず、インク滴が端面９に対
して垂直方向（図中矢印Ｘ方向）に吐出される状態、図
８（Ｂ）はノズル端面９の一部が吐出前にインクに濡れ
ているために曲がった方向（図中矢印Ｙ方向）にインク
滴が吐出されようとしている状態である。

【０００９】吐出口形成端面９が濡れる原因は、インク
吐出時にインクが濡れ広がる場合の他、キャリッジにイ
ンクジェット記録ヘッドを搭載して記録を行う状態の装
置では、ヘッドが印字を行いながら機械的に移動させら
れる際、またキャリッジが記録媒体の端部に達して復帰
動作を行う時等に起こる機械的振動によって、ノズル内
のインク７がノズル先端の端部９へ溢れ出てそこを濡ら
す場合がある。

【００１０】漏れ出て端面９を濡らしたインクが吐出口
内に再び戻ってくる場合や、吐出口周辺を均一に濡らし
た場合には、インク滴８の吐出方向は図８（Ａ）に示す
ように端面９に対して垂直となり、吐出状態すなわち記
録状態は安定する。

【００１１】しかしながら、従来のインクジェット記録
ヘッドでは、第２の基板４と接着層５との濡れ性の相違
により、ノズル形成端面９が不均一に濡れたり、あるい
は、一旦濡れた後に端面９に不均一なインクの残留状態
が生じると、図８（Ｂ）に示すような不安定な吐出状態
が生じることになる。すなわち、吐出端面の濡れと端面
の表面状態とは強い関係があり、吐出口形成端面の表面
状態が適切でない場合には不安定な吐出状態が生じるこ
とになり、したがって良好な記録状態を維持できずに記
録品位が低下することにもなる。

【００１２】このことは、図７に示したインクジェット
記録ヘッドのみならず上記第１の形態のインクジェット
記録ヘッドにおいても無論生じ得る問題点であるが、図
７に示したインクジェット記録ヘッドのようにインク吐
出口が密接して設けられている場合には、濡れは互いに
隣接した吐出口周辺で起こるので、濡れ部分が隣接する
吐出口同士で連結してしまいその影響はますます大きく
なる。その結果、記録された文字が歪んだり画像に乱れ
が起こるなど、記録品位や画質に一層著しい悪影響を与
えることになるので、これらの悪影響を生じないように
吐出口端面が一層厳格に管理される必要がある。

【００１３】この方法として、吐出口端面に撥水性の表
面処理を施し、インクをはじいて濡れないようにするこ
とが考えられる。

【００１４】従来より、インク吐出口を有する面（吐出
口形成端面）に撥水性の材料を設ける提案が多数なされ
ている。

【００１５】例えば、撥水性のあるフッ素樹脂等を塗布
したり、蒸着法あるいはスパッタリング法などにより撥
水性のある有機高分子等をコーティングする方法などが
ある。しかしながら、前記方法で形成した皮膜は吐出口
の端面に対する密着性が不十分であり、このため皮膜が
吐出口端面から剥離することがあるという耐久性の問題
点があった。

【００１６】更に、最近のインクジェット記録の要求と
して用紙選択性が良いことである。即ち、どんな紙でも
印字ができることである。ところが、ある紙では、紙カ
ス、紙粉が発生しやすく、それがインクジェット記録ヘ
ッドの吐出口面に付着して印字を悪くする。したがっ
て、紙カス、紙粉を取り除く必要がある。そのため、ブ
レードを吐出口形成端面に定期的にあて、紙カス、紙粉
を取ることが提案されている。ところが、前記に示した
従来の撥水材料を設ける方法は密着性が不十分であり、
撥水材の耐摩耗性が低いために、ブレード材料に制約が
あった。したがって、設計の自由度アップ、低価格化の
ため、ブレード材料の制約をなくすることが必要であっ
た。そのため、耐摩耗性に優れた撥水性を吐出口面に設
けることが必要であった。

【００１７】また、上記紙カス、紙粉は吐出口端面が絶
縁性であるとさらに付着しやすかった。それは、吐出口
端面が絶縁性のため帯電しやすく、それによって紙カ
ス、紙粉が引き寄せられると推定される。したがって、
吐出口端面を導電性にする必要があった。

【００１８】ところで、従来のインクジェット記録ヘッ
ドの回復系は、吐出口端面に非接触型のタイプが多かっ
た。それは、吐出口端面に撥水性をもたせたタイプのイ
ンクジェット記録ヘッドではほとんど非接触型である。
それは、前記に示した従来の撥水材料を設ける方法は密
着性が不十分であり、撥水材の耐摩耗性が低いので非接
触型にせざるを得なかった。即ち、接触型の回復系は吐
出口端面の撥水性を損なうからである。しかしながら、
回復系は接触型のほうが確実である。したがって、耐摩
耗性に優れた撥水性を吐出口端面に付与することによっ
て初めて接触型の回復系の採用が可能となる。このよう
に、確実な回復系ができるためには、耐摩耗性に優れた
撥水性を吐出口端面に付与することが必要であった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑み成されたものであって使用の際には常時所定の
方向に実質的に均一な液体量を以て吐出を行え、高速記
録に十分対応でき、しかも耐久性のあるインクジェット
記録ヘッドを提供することを目的とする。

【００２０】また、用紙選択性のなく安定した吐出がで
きるインクジェット記録ヘッドを提供することを目的と
する。

【００２１】そのため、本発明では、吐出口形成端面に
撥水性、導電性を設けるために、また硬度アップのため
インクジェット記録ヘッドの吐出口形成端面をイオン注
入法により表面改質をおこなうものである。

【００２２】

【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、インクの流路を有し、この流路の一端を吐
出口として前記インクの小滴を吐出、飛翔させ、この小
滴の被記録面への付着を以て記録を行うインクジェット
記録ヘッドの製造方法に於いて、前記吐出口形成端面に
イオン注入法でイオンを注入し前記吐出口形成端面を表
面改質するものである。

【００２３】また本発明は、インクの流路を有し、この
流路の一端を吐出口として前記インクの小滴を吐出、飛
翔させ、この小滴の被記録面への付着を以て記録を行う
インクジェット記録ヘッドに於いて、前記吐出口形成端
面にイオン注入法でイオンを注入し前記吐出口形成端面
を表面改質するもので、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。

【００２４】また本発明は、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
記の記録ヘッドと、該記録ヘッドを載置するための部材
とを少なくとも具備する記録装置である。

【００２５】本発明においては、表面改質による撥水性
を吐出口形成端面に付与することにより、下記の点が改
良される。１．印字の耐久性２．紙カス、紙粉をとるブレードに対する耐久性３．接触型の回復系が可能となるさらに表面改質によって硬度を高くすることができ上記
効果がさらに向上する。

【００２６】また吐出口面を導電性にすることによって
下記の点が良くなる１．紙カス、紙粉が吐出口形成端面に付きにくくなる以下、本発明を詳細に説明する。

【００２７】まず、イオン注入法について概要を説明す
る。

【００２８】イオン注入法は、１０−数１００ＫｅＶに
加速されたイオンを固体表面に照射し、固体表面の物性
を制御する技術である。イオン注入法の適用例として
は、半導体素子の不純物ドーピングによる拡散層の形成
やキャリヤ濃度の調整などに実用化されている。また、
金属表面の改質を狙って、（例えば、ドリルの刃などの
硬度の上昇や、摩耗性の向上）検討が進められている。

【００２９】イオン注入装置の代表的な構造例を図６に
示す。イオンは、イオン源１１で作製され引き出され
る。（例えば、ガスを１０^-3Ｔｏｒｒ程度導入しＤＣや
ＲＦ放電によって生じるプラズマ中より引き出す）引き
出されたイオンビームは、原子イオンや分子イオン、残
留ガスからのイオンなど種々の成分を含むため、質量分
析器１２によって必要イオン種のみを取り出す。

【００３０】質量分析器１２は必ずしも必要なものでは
なく、金属表面の表面改質装置の場合はほとんど設置さ
れていない。一方半導体素子用装置の場合には全て取り
付けてある。質量分析器１２により選択された必要なイ
オン種は、次いでビームスリット１３、加速器１４、レ
ンズ１５、中性ビームトラップ、ゲート１６を通過後、
Ｙスキャナ１７、Ｘスキャナ１８によってイオンビーム
はＸ軸，Ｙ軸にスキャニングされウエハなどの基板１９
に均一に走査される。なお、２０はビームトラップであ
る。装置によっては、試料台を回転させて均一注入を行
う場合もある。

【００３１】また、上記のようなイオン注入装置を用い
てイオン注入法により吐出口形成端面を改質するインク
ジェット記録ヘッドの一例を図１に示す。図中１は第１
の基板、２は表面層、３は吐出ノズル壁、４は第２の基
板、５は接着層、６は吐出口である。本発明においては
吐出口形成端面９をイオン注入装置でイオン注入して端
面９を改質するものである。

【００３２】まず、吐出口形成端面の撥水性付与につい
て説明する。

【００３３】イオン源としては、ＣＦ₄ ，Ｃ₂ Ｆ₆ ，Ｃ
ＨＦ₃ など少なくともＣとＦを含む常圧、減圧下でガス
であるものすべて、及びＦ₂ ＋ＣＨ₄ などＦを含むガス
とＣを含むガスとの組み合わせがある。更に、イオン注
入する材料がＣを含むときはＦを含むガスのみでも良
い。

【００３４】イオン種としては、ＣＦ₃ ⁺，Ｃ₂ Ｆ₆ ⁺，Ｃ
₂ Ｆ₃ ⁺イオンなど上記イオン源から発生するＣとＦを含
むイオン種すべて、及びＦ⁺ イオンとＣ⁺ イオンの組み
合わせが好ましい。更にイオン注入する材料がＣを含む
ときはＦ₊ イオンのみでも良い。

【００３５】イオン注入量はドーズ量１×１０¹⁴〜１×
１０¹⁸ｃｍ^-2が好ましく、１×１０ ¹⁵〜１×１０¹⁷ｃｍ
^-2が特に好ましい。ドーズ量が１×１０¹⁴ｃｍ^-2よりも
少ない場合には撥水効果が不充分の場合があり、またド
ーズ量が１×１０¹⁸ｃｍ^-2を越える場合は温度上昇のた
め不都合の場合がある。

【００３６】また、注入の際のイオン加速エネルギーと
しては５〜１００ＫｅＶ，特に１０〜６０ＫｅＶが好ま
しい。１００ＫｅＶを越える場合は基板の温度上昇を生
じ、またイオンが内部深くに注入されるので好ましくな
い場合がある。また、５ＫｅＶ未満の場合にはイオン加
速の安定性が悪い。

【００３７】イオン注入の後、撥水作用を高めるために
熱処理を施しても良い。

【００３８】尚、イオン注入により撥水性を付与できる
材料は、インクジェット記録ヘッドを構成するあらゆる
材料、例えば、半導体（Ｓｉなど）、ガラス、セラミッ
クス、半導体の酸化物、有機高分子や有機樹脂などの有
機化合物、また、無機化合物である。

【００３９】また、イオン注入法は撥水性を保ったま
ま、他の特性（硬度アップ、導電性）をイオン種を変え
ることによって付与できる。

【００４０】硬度アップについては、イオン源として
は、Ｎ₂ ガス、ＳｉＦ₄ ，ＳｉＣｌ₄などＳｉを含む常
圧、減圧下でガスであるものすべて、及びＢＣｌ₃＋Ｎ
Ｈ₃ など窒化物を作る元素を含むガスと窒素ガス等が好
ましい。

【００４１】イオン種としてはＮ⁺ イオン、Ｓｉ⁺ イオ
ン、ＳｉＣｌ₃ ⁺イオンなどＳｉを含むイオンすべて、Ｂ
⁺ イオン、Ｎ⁺ イオンの組み合わせなど窒化物を作る元
素を含むイオンと窒素イオンの組み合わせ等が好まし
い。

【００４２】注入条件は、前記撥水性付与の場合と同様
である。

【００４３】また、吐出口形成端面に導電性を付与する
ためのイオン源としては、（Ｃ₂ Ｈ ₅ ）₃ Ａｌ、ＷＦ₆
など金属化合物で常圧、減圧下でガスであるものすべて
が使用でき、イオン種としてはＡｌ⁺ ，Ｗ⁺ などの金属
を含むイオンが使用できる。注入条件としては前記撥水
性付与の場合と同様である。

【００４４】更に、改質方法としてのイオン注入法は上
記に限られず、例えば直流プラズマＣＶＤ法等が採用で
きる。

【００４５】図９は直流プラズマＣＶＤ装置の構成図の
一例を示すものである。チャンバー３１の中にアノード
３２、カソード３３を有し直流電源３４が接続されてい
る。ここにボンベ３５からマスフロー３６を通してガス
が供給される。

【００４６】排気系はゲートバルブ３７、ターボ分子ポ
ンプ３８、ロータリーポンプ３９から成る。カソード３
３上にはヘッド４０が吐出口を上向きに置かれている。

【００４７】改質を行う条件としては、ガス種として
は、ＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆，ＣＨＦ₃などの少なくともＣとＦを
含み常圧、減圧下でガス状のものはすべて好ましい。操
作条件は、ガス圧０．１〜５Ｔｏｒｒ印加電流０．０５
〜１０ｍＡ／ｃｍ² とすることが好ましい。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】図１０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。

【００６２】図１０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１
１９Ｂ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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】

【実施例】

（実施例１−１）図２の特開昭５５−１２８４７０号に
開示されるような発熱素子を設けたヘッドに対して、そ
の吐出口形成端面９にイオンとしてＣ₂ Ｆ₄ ⁺イオンを加
速エネルギー２０ＫｅＶ、ドーズ量１×１０¹⁶ｃｍ^-2の
条件で吐出口形成端面に対して垂直方向から注入した。

【００６６】第１の基板としてシリコンウエハー１上に
ＳｉＯ₂ を下部層として成膜するその上に発熱素子（吐
出圧発生素子）を形成した。そして、その上に感光性ア
クリル樹脂をフォトリソ技術によってノズル壁３を形成
した。ガラス製の第２の基板４に接着層５としてアクリ
ル樹脂を塗布しノズル壁３上に貼り合せ接着した。最後
に第１の基板１、ノズル壁３、第２の基板４を同時に切
断し、吐出口６を形成した。尚、吐出口面に、シリコ
ン、ＳｉＯ₂ 、アクリル樹脂、ガラスの４種類の材料が
存在し、これらの材料で構成された吐出口形成端面９を
上記条件で改質した。（実施例１−２）実施例１と同様に、ヘッドの吐出口形
成端面にイオンとしてＣ⁺ イオンを加速エネルギー２０
ＫｅＶ、ドーズ量１×１０¹⁶ｃｍ^-2の条件で吐出口形成
端面に対して垂直方向から注入した。次にイオンとして
Ｆ⁺ イオンを加速エネルギー２０ＫｅＶ、ドーズ量２×
１０¹⁶ｃｍ^-2の条件で同様に注入した。（実施例１−３）実施例１と同様に、ヘッドの吐出口形
成端面にイオンとしてＣ₂ Ｆ₄ ⁺イオンを加速エネルギー
２０ＫｅＶ、ドーズ量１×１０¹⁶ｃｍ^-2の条件で吐出口
形成端面に対して垂直方向から注入した。次にイオンと
してＮ⁺ イオンを加速エネルギー２０ＫｅＶ、ドーズ量
２×１０¹⁶ｃｍ^-2の条件で同様に注入した。（実施例１−４）実施例１と同様に、ヘッドの吐出口形
成端面にイオンとしてＣ₂ Ｆ₄ ⁺イオンを加速エネルギー
２０ＫｅＶ、ドーズ量１×１０¹⁶ｃｍ^-2の条件で吐出口
形成端面に対して垂直方向から注入した。次にイオンと
してＡｌ⁺ イオンを加速エネルギー２０ＫｅＶ、ドーズ
量１×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で同様に注入した。（実施例１−５）実施例１と同様に、ヘッドの吐出口形
成端面にイオンとしてＣ₂ Ｆ₄ ⁺イオンを加速エネルギー
２０ＫｅＶ、ドーズ量１×１０¹⁶ｃｍ^-2の条件で吐出口
形成端面に対して垂直方向から注入した。次にイオンと
してＮ⁺ イオンを加速エネルギー２０ＫｅＶ、ドーズ量
１×１０¹⁶ｃｍ^-2の条件で同様に注入した。さらにイオ
ンとしてＡｌ⁺ イオンを加速エネルギー２０ＫｅＶ、ド
ーズ量１×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で同様に注入した。

【００６７】実施例１−１から１−５までは、エッジシ
ュター型のインクジェット記録ヘッドについての本発明
の実施例であったが、サイドシュター型インクジェット
記録ヘッドについても適用できる。

【００６８】以下その実施例について説明する。

【００６９】まず図４に示すように、ポリサルフォンで
できたオリフィスプレート１０にレーザーで吐出口６を
穴明けしたものに、次に示す条件でオリフィスプレート
表面にイオン注入して、その表面（吐出口形成端面
９’）を改質する。（図５）次に、ノズル壁等が形成されたインクジェット記録ヘッ
ド基板に前記オリフィスプレートを接着しインクジェッ
ト記録ヘッドを作製した。（図３）（実施例２−１）オリフィスプレート表面へのイオン注
入を実施例１−１と同一条件で行った。（実施例２−２）オリフィスプレート表面へのイオン注
入を実施例１−２と同一条件で行った。（実施例２−３）オリフィスプレート表面へのイオン注
入を実施例１−３と同一条件で行った。（実施例２−４）オリフィスプレート表面へのイオン注
入を実施例１−４と同一条件で行った。（実施例２−５）オリフィスプレート表面へのイオン注
入を実施例１−５と同一条件で行った。

【００７０】以上作製したヘッドに対して、下記の条件信号パルス条件印加パルス幅１０μｓｅｃパルス周波数３ｋＨｚ印加エネルギー０．０２ｍＪ／パルス（発熱素子一
個あたり）インク組成水７０％ジエチレングリコール２６％ダイレクトブラック４％でインク吐出実験を行ったとき、１０⁹ パルス以上にわ
たり安定した吐出および着弾点精度の高いすぐれた記録
を行うことができた。

【００７１】本実施例の方法により処理された吐出口形
成端面を有するインクジェット記録ヘッドは、インク吐
出口形成端面がインクにより不均一に濡れるとがなく、
インク滴の吐出方向が安定して、したがってすぐれた印
字品質、画質を得ることが可能となった。

【００７２】また本実施例のインクジェット記録ヘッド
をプリンターに搭載させ印字実験をおこなった結果、紙
カス、紙粉の除去のためのブレードの撥水面の強度が向
上し、耐摩耗性が向上したことによって、種々の材料で
も問題なかった。したがって、設計の自由度が向上し、
コストダウンにもなった。また、接触型の回復系の実験
でも撥水性の低下がなく、回復系が吐出口面に接触する
タイプが採用できる。したがって確実に回復できる回復
系が採用できた。

【００７３】また、実施例の１−３から１−５と２−３
から２−５については、吐出口形成端面の撥水性に加え
他の特性も付与したものであり、以下さらに説明を加え
る。

【００７４】実施例１−３，２−３のヘッドにおいて
は、撥水性の付与をＣ₂ Ｆ₄ ⁺イオンで行い、さらにＮ⁺
イオンを注入することにより、樹脂等で形成される吐出
口形成端面のノズル壁や接着層、またオリフィスプレー
トなどの機械的強度が向上する。したがって、実施例１
−１，１−２，２−１，２−２以上の効果があった。

【００７５】実施例１−４，２−４のヘッドにおいて
は、撥水性の付与をＣ₂ Ｆ₄ ⁺イオンで行い、さらにＡｌ
⁺ イオンを注入することにより吐出口面に導電性を付与
させてある。これにより、吐出口面の静電気による帯電
が起きにくく、紙カス、紙粉が付着しにくくなった。こ
れにより、紙カス、紙粉による印字不良が改善された。

【００７６】実施例１−５，２−５のヘッドにおいて
は、実施例１−３と１−４，２−３と２−４の組み合わ
せ効果により更に効果があがった。（実施例３−１）図９に示すＣＶＤ装置を用いて、初期
真空度を７Ｅ−７Ｔｏｒｒとし両電極間距離を６０ｍ
ｍ、電極直径３０ｃｍとし表１の条件で放電した。ヘッ
ドは実施例１−１と同じものであった。この条件で放電
した結果、ヘッドはエッチングされたり帯電されたりす
ることなく表面改質出来、撥水性を示した。

【００７７】このヘッドを用いて信号パルス条件印字パルス：１０μｓｅｃパルス周波数：３ｋＨｚ印字エネルギー：０．０２ｍＪ／パルス（発熱素子１
個当たり）でインク吐出実験を行った結果１０⁹ 回以上にわたり安
定した吐出および着弾点精度の高い優れた記録を行うこ
とが出来た。

【００７８】

【表１】本実施例による方法により処理された吐出口面を有する
インクジェット記録ヘッドではインク吐出口がインクに
より不均一に濡れることなくインク滴の吐出方向が安定
して優れた印字品質、画質を得ることが可能であった。
（実施例３−２）

【００７９】

【表２】表２のようにＣＦ4 とＨ2 2の混合ガスを用いて実施例
３−１と同様に実験した。

【００８０】この条件でも十分な撥水効果を示すととも
に撥水耐久性、印字耐久性とも問題なかった。（実施例３−３）

【００８１】

【表３】表３のようにＣＨＦ₃ を用いて実施例３−１と同様に実
験した。

【００８２】この条件でも十分な撥水効果を示すととも
に撥水耐久性、印字耐久性とも問題なかった。（実施例３−４）

【００８３】

【表４】表４のようにＣＨＦ₃ ガスとＨ₂ ガスの２本のボンベを
用いて実施例３−１と同様に実験した。

【００８４】この条件でも十分な撥水効果を示すととも
に撥水耐久性、印字耐久性とも問題なかった。（比較例１）実施例１−１で作成したヘッドにフッ素樹
脂“ＤＥＦＥＮＳＡ７７１０”（ＤＩＫ製）をゴム状弾
性体による転写法によって吐出口面に形成した。

【００８５】次に上記のようにして製造した各ヘッドに
ついて、以下の評価を行なった。（１）ブレードワイピングテスト実験方法：ウレタンブレードを使用して、ブレードを吐
出口面に複数回ワイピングしてその後印字させ評価し
た。結果を表５に示した。

【００８６】

【表５】実施例Ａ：実施例１−１、１−２、１−４、２−１、２
−２、２−４、３−１、３−２、３−３、３−４実施例Ｂ：実施例１−３、１−５、２−３、２−５レベル１：ワイピング回数２０００回レベル２：ワイピング回数１００００回レベル３：ワイピング回数３００００回評価 ○：印字良好 ×：印字不良（ヨレが目立つ）（２）回復系テスト実験方法：スポンジ（商品名ベルクリン）を押し当てて
コスリ回復を複数回回復後印字をして評価した。結果を
表６に示した。

【００８７】

【表６】実施例Ａ：実施例１−１、１−２、１−４、２−１、２
−２、２−４、３−１、３−２、３−３、３−４実施例Ｂ：実施例１−３、１−５、２−３、２−５レベル１：回復回数１００回レベル２：回復回数５００回レベル３：回復回数１０００回評価 ○：印字良好 ×：印字不良（ヨレが目立つ）（３）導電率の測定イオン注入をして表面改質した部分の導電率を測定し
た。結果を表７に示した。

【００８８】

【表７】

【００８９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明はイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて吐出口面形成端にイオ
ン注入法でイオンを注入し表面を改質するものである
が、このようなイオン注入法によれば、吐出口形成端面
の材料の改質であるために、密着性は良好である。ま
た、注入するイオン種を選択することにより、撥水性の
みならず硬度アップ、導電性付与なども容易にできる。

【００９０】また、表面の改質はいずれの材料でもでき
るので、吐出口形成端面を異種の材料の組合せで形成し
てもいずれの材料も効果的に改質できる。

【００９１】更に、上記方法で製造したヘッドは、使用
の際には常時所定の方向に実質的に均一な流体量を以て
安定した吐出が行え、高速記録に十分適用され得、しか
も耐久性のあるインクジェット記録ヘッドを提供するこ
とができる。

【００９２】また、用紙選択性のなく安定して吐出がで
きるインクジェット記録ヘッドを提供することができ
る。

【００９３】具体的に述べると、表面改質による撥水性
を吐出口形成端面に設けることにより下記の点が良くな
る１．印字の耐久性２．紙カス、紙粉をとるブレードに対する耐久性３．接触型の回復系が可能となるさらに表面改質によって硬度を高くすることができ上記
効果がさらに向上する。

【００９４】また吐出口面を導電性にすることによって
下記の点が良くなる１．紙カス、紙粉が吐出口形成端面に付きにくくなるまた更に、改質にＣＶＤを用いた場合には、安価な装置
で撥水耐久性に優れたヘッドを生産することが可能とな
る。またＲｆＰ−ＣＶＤ装置をヘッドの成膜装置とし
て用いている場合には電源を交換するだけで使用出来
る。さらにカソードの面積に相当する部分を同時処理で
きるため生産性も高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のヘッドを示す概略斜視図で
ある。

【図２】本発明の一実施例のヘッドの製造工程説明図で
ある。

【図３】本発明の他の実施例のヘッドを示す概略斜視図
である。

【図４】本発明の他の実施例のヘッドの製造工程説明図
である。

【図５】本発明の他の実施例のヘッドの製造工程説明図
である。

【図６】本発明の実施に使用するイオン注入装置の一例
を示す概念図である。

【図７】従来のヘッドの一例を示す斜視図である。

【図８】インク滴の吐出状態を示す説明図である。

【図９】本発明の実施に使用する直流プラズマＣＶＤ装
置の一例を示す概略構成図である。

【図１０】本発明の記録装置の一例を示す概略斜視図で
ある。

【符号の説明】

１第１の基板２表面層３吐出ノズル壁４第２の基板５接着層６吐出口７インク８インク滴９吐出口形成端面１０オリフィスプレート３１チャンバー３２アノード３３カソード３４電源３５ボンベ３６マスフロー３７ゲートバルブ３８ターボ分子ポンプ３９ロータリーポンプ４０ヘッド１１６キャリッジ１１７駆動モータ１１８駆動ベルト１１９Ａ，１９Ｂ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キャップ部材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】インクの流路を有し、この流路の一端を
吐出口として前記インクの小滴を吐出、飛翔させ、この
小滴の被記録面への付着を以て記録を行うインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法に於いて、前記吐出口形成端面
にイオン注入法でイオンを注入し前記吐出口形成端面を
表面改質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】インクの流路を有し、この流路の一端を
吐出口として前記インクの小滴を吐出、飛翔させ、この
小滴の被記録面への付着を以て記録を行うインクジェッ
ト記録ヘッドに於いて、前記吐出口形成端面にイオン注
入法でイオンを注入し前記吐出口形成端面を表面改質す
ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】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２記載の液体噴射記録ヘッド。
【請求項４】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２記載の液体噴射記録ヘッ
ド。
【請求項５】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２記載の
記録ヘッドと、該記録ヘッド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。