JP2002292878A - 記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【解決手段】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、この一方の
面側の表面が、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、オリフィスプレ
ートの他方の面側の表面は、フッ素系樹脂自体のバルク
材料より親水性を持ち、撥水化処理された一方の面側の
表面のフッ素原子の含有量が、撥水化処理されていない
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
により、前記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF44 AF99 AG07 AP13 AP25 AP32 AP59 AP60 AP61 AQ03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。
2. 【請求項２】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。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】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。
5. 【請求項５】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。
6. 【請求項６】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。