(57)【要約】【課題】インクミストの吐出口近傍への付着・合体を抑制し、２次色プリントを形成した場合でも吐出不良を生じさせにくいインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】本発明のインクジェット記録ヘッドは、複数の吐出口列Ｈ１１０８が形成された吐出口形成面Ａに、吐出口列Ｈ１１０８を備えた領域を囲む撥水領域Ｂを吐出口列Ｈ１１０８ごとに個別に有するとともに、撥水領域Ｂに隣接して配置され吐出口列方向に延在して個別に設けられた複数の第１の親水領域Ｃ１と、撥水領域Ｂと互いに隣接して吐出口列に対して直交方向に延在する第２の親水領域Ｃ２とを有し、第１の親水領域Ｃ１および第２の親水領域Ｃ２とが繋がっている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数の吐出口で構成された複数の吐出口列を吐出口形成面が配置されたインクジェットヘッドにおいて、
前記吐出口形成面が、前記吐出口列を備えた領域を囲む撥水領域を吐出口列ごとに個別に有するとともに、前記撥水領域に隣接して配置され前記吐出口列方向に延在して個別に設けられた複数の第１の親水領域と、前記撥水領域と互いに隣接して前記吐出口列に対して直交方向に延在する第２の親水領域とを有し、前記第１の親水領域および前記第２の親水領域とが繋がっていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記吐出口列間の前記第１の親水領域が帯状に配置されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記帯状に配置された前記各第１の親水領域は幅が等しい領域を有する、請求項２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記第１の親水領域は、前記吐出口列の端部方向に向かってテーパ状に広がっている領域を有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記第１の親水領域には複数の微小な撥水領域が点在して設けられている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記吐出口形成面がクリーニングブレードによって前記第１の親水領域の延在する方向に払拭され、前記クリーニングブレードによる払拭開始側の前記第２の親水領域の面積が、払拭終了側の前記第２の親水領域の面積よりも小さい、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記吐出口形成面がクリーニングブレードによって並列して形成された複数の前記第１の親水領域の配列方向に払拭され、前記クリーニングブレードによる払拭開始側の前記第１の親水領域の面積が、払拭終了側の前記第１の親水領域の面積よりも小さい、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記クリーニングブレードによる払拭開始側の親水領域の幅が、払拭終了側の親水領域の幅よりも狭い、請求項６または７に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記クリーニングブレードによる払拭開始側の親水領域には複数の微小な撥水領域が点在して設けられている、請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
請求項１ないし９に記載のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドと、前記吐出口形成面と相対的に動作することにより前記吐出口形成面をクリーニングするクリーニング手段と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出するための吐出口を有するインクジェット記録ヘッドおよびこれを用いたインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットやデジタルカメラの普及などにより、高階調のカラー印刷に対する需要も高まってきており、これに伴ってインクジェットプリンタの高性能化も進められつつある。高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得る手段として、以下のなどの方法が知られている。
（１）インクを吐出するための吐出口の配列間隔を狭め、解像度の向上を図る。
（２）特定の色インクに対し、これに含まれる色剤の割合、つまり色剤の濃度が異なる複数（最低２つ）の色インクをそれぞれ吐出する複数のインクジェット記録ヘッドを用意し、必要に応じて濃インクと淡インクとを選択的に重ね打ちすることにより階調性の向上を図る。
（３）吐出口から吐出されるインク滴の大きさ、すなわちインク量を可変にすることにより階調性の向上を図る。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギとして熱エネルギを用い、インク中に気泡を発生させてその際の発泡圧力を利用する、いわゆるインクジェット方式のプリンタにおいては、上述した（３）の方法が比較的困難であるので、（１）や（２）の方法が特に有効であると考えられる。
【０００４】
しかしながら、（２）の方法を実現しようとすると、特定の色インクに対して２つ以上のインクジェット記録ヘッドが必要となり、コスト高になってしまう。従って、インクジェット方式のプリンタにおいては、（１）のように吐出口の配列間隔を狭め、各吐出口から吐出される個々のインク滴の大きさを小さく（例えば１０ピコリットル以下）して解像度の向上を図る手法が、製造コストの上昇をほとんど伴わないことから最も望ましい簡便な方法といえよう。
【０００５】
このような小さなインク滴を吐出口から吐出させる場合、インクの加熱に伴って膜沸騰により成長する気泡を吐出口を介して大気に連通させる方式のものが、特許文献１〜３に開示されている。
【０００６】
膜沸騰により成長する気泡を大気に連通させずにインク滴を吐出する旧来のインクジェット方式によるインクジェット記録ヘッドにおいては、吐出口から吐出されるインク滴の大きさを小さくするに連れて吐出口に連通するインク流路の通路断面積を小さくしなければならず、吐出効率が低下して吐出口から吐出されるインク滴の吐出速度が低下してしまう不具合が生ずる。インク滴の吐出速度が低下すると、その吐出方向が不安定になるうえ、インクジェット記録ヘッドの休止時に水分の蒸発に伴ってインクの増粘化が起こり、吐出状態がさらに不安定となって初期吐出不良などが発生し、信頼性の低下を来すおそれがある。
【０００７】
この点、気泡が大気に連通する吐出方式のインクジェット記録ヘッドは、インク滴の大きさを吐出口の幾何学的形状のみで決定できるため、小インク滴を吐出するのに適しており、温度などの影響を受けにくく、インク滴の吐出量が旧来のインクジェット方式のインクジェット記録ヘッドと比較して非常に安定しているという利点があるため、高精細かつ高階調の高品位プリント画像を比較的容易に得ることが可能である。
【０００８】
高精細かつ高階調の高品位プリント画像を得るには、１つの吐出口から極めて少量のインク滴を吐出させてプリントを行うことが好ましい。この場合、プリント速度の高速化のためには吐出口からインク滴を短周期で吐出させる必要がある。しかも、インクジェット記録ヘッドを搭載するキャリッジをプリント媒体に対してインクジェット記録ヘッドの駆動周波数に同期して高速で走査移動させなければならない。このような観点から、インクジェットプリンタにおいては特に気泡が大気に連通する吐出方式のものが適しているといえる。
【０００９】
ところが、実際に記録を実行した場合、記録信号に応答して吐出される主たるインク滴に付随して、該主たるインク滴に遅れて吐出口から飛翔する微小インクが発生する場合がある。また、主たるインク滴が記録紙に着弾した場合、着弾の際にインクが跳返る現象が生じ極めて微細なインクの滴が記録領域中に発生する場合もある。こうした微小インク（以下、インク滴と称呼ことがある。）が発生するとインクジェット記録ヘッドの吐出口面に付着し、インクの液溜りが生じることがしばしばある。こうした液溜りの発生は、吐出口からのインク滴の吐出を不安定にしたり、インクの不吐出を引き起こす等の問題の発生につながることが知られている。
【００１０】
こうした問題を解決するために、図１７に示す吐出口４（複数の吐出口４からなる吐出口列を吐出口Ｈ１１０８と称呼する場合もある。）が設けられた吐出口面６に撥水処理を施すことが行われていた。従来、撥水膜は吐出口形成面のほぼ全面に形成されていた。
【００１１】
このように吐出口形成面のほぼ全面に撥水膜を形成した場合、吐出口の周辺部分におけるインクの滞留が少なくなり、前述したインクの不安定吐出等の問題はある程度改善される。しかし、複数の色を同時に駆動させて、連続した長期間の、高周波駆動で、高印字スピードで、高デューティで、記録を実行する場合には、発生するインクミストの量が多く、吐出口面にインクの滴が次第に滞留するようになる。
【００１２】
以下に、吐出口面に付着したインクミストがどのようにしてインク吐出状態の変化をもたらすかを簡略に説明する。
【００１３】
このようなインクジェット方式の記録ヘッドをキャリッジと共にプリント媒体に沿って高速で走査移動させつつ半分の吐出口からインク滴を連続的に吐出させ、複数チップを同時に吐出させる２次色プリントをプリント媒体に対して行う場合、この時のインク滴の吐出状態を図１８に示す。図１９（ａ）〜（ｄ）は、気泡が大気に連通する吐出方式のインク滴１０の吐出状態の経時変化を示す。時間が経過するにつれ、主滴１１と、複数の微小なサテライト郡１２に別れる。記録ヘッドの走査移動方向は、図１８の紙面に対して矢印で示すような方向であり、吐出口Ｈ１１０８は図１８で示された方向に配列した状態となっている。画像データがハイデューティの場合には、２次色を形成する各チップの、各吐出口に対応する吐出エネルギ発生部（図示せず）が高い駆動周波数で駆動される。このため、吐出口からプリント媒体３に向けて吐出するインク滴１０の運動に伴い、その周囲に存在する粘性を持った空気もインク滴１０の運動に引きずられて移動する。この結果、記録ヘッドＨ１００１の吐出口が開口する吐出口面近傍がプリント媒体３の周囲よりも減圧傾向となり、周囲の空気が減圧領域へ気流となって流れ、その流れの影響によって、特にプリント媒体３近傍のインク滴１０に付随して吐出されるサテライト（図示せず）や、インク滴１０がプリント媒体３に着弾して生じる跳ね返りミストの主滴よりも小さな液滴郡が、記録ヘッドＨ１００１側に引き寄せられることが判明した。
【００１４】
このような現象の下で、ハイデューティプリントを複数回のキャリッジの走査移動によって行った場合、この時の記録ヘッドＨ１００１のフェイス表面にミストが付着して形成された様子を図２０（ａ）、（ｂ）に模式的に示す。
【００１５】
図２０（ａ）が１次色のみの場合、図２０（ｂ）が２次色の場合のミスト付着図である。図２０（ａ）に示す１次色のみの場合における吐出口面に付着したインク滴のサイズ（図中ａで示すインク滴）に比べ、図２０（ｂ）が２次色の場合、インク滴のサイズ（図中ｂで示すインク滴）はかなり大きなものが付着する。２次色の場合は、チップ間の領域において両側に、インク滴が高周波数で吐出されているので、１次色の場合に比べてさらに減圧傾向になり、サテライトや、跳ね返りミストが記録ヘッドＨ１００１に到達しやすく、インク滴のサイズが大きいだけでなく付着するインク滴の量も多い。
【００１６】
また、ノズル形成面のほぼ全面に撥水処理を行った構成では、インクミストは吐出口から離れた領域に次第に多く付着する傾向にあることが発明者等の検討の結果わかった。例えば、吐出口から約５００μｍから１ｍｍ程度離れた領域では直径が３００μｍから５００μｍ程度に大型に成長したインクミスト集合体が多数存在する。撥水領域では水（インク）に対する接触角が大きいために流動性が大きく（水に対する接触角が８０度を越えると一層顕著なものとなる。）、このように大型に成長したインクミストは、特に、記録ヘッド自体を記録がなされる領域を往復走査させる装置構成の場合、往復動から生ずる慣性力をきっかけとしてあるいは自重によって容易に移動しはじめ、ついに吐出口に到達することになり、このように成長したインクミストは部分的に対応する１〜数ノズルの吐出口に引き込まれ不吐出を発生させる現象を生じた。
【００１７】
さらに、ノズル形成面にインクミストが付着してこれらが吐出口側に移動し、吐出口に引き込まれ不吐出が発生するのを防止するために、吐出口列近傍に一部親水部分を設け、インクミストを一時的に保持し、吐出の安定化を図る手段が実用化されている。特許文献４には図２１に示すような、ノズル形成面の各チップ内に撥水処理６を施し、各チップ間には親水処理５を施した構成が開示されている。上記のノズル形成面の一部に親水処理を行った構成では、チップ間の親水領域にインクミストを移動・保持させ、各チップ間に付着したインクミストの成長を抑制し、成長したインクミストは部分的に対応する１〜数ノズルの吐出口に引き込まれ不吐出を発生させる現象は生じない。
【特許文献１】特開平４−１０９４０号公報
【特許文献２】特開平４−１０９４１号公報
【特許文献３】特開平４−１０７４２号公報
【特許文献４】特開平６−１２２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、最近のカラーインクジェット記録ヘッドは、高密度、小型化のため各チップ間の距離を近づけた場合、充分な親水領域幅Ｗが確保しにくくなる。そのため、複数チップを同時に吐出させる２次色プリントをプリント媒体に対して行う場合、チップ間の領域において両側に、インクミストが高周波数で吐出されているので、１次色の場合に比べてさらに減圧傾向になり、サテライトや、跳ね返りミストから成るインクミストが親水領域により顕著に集まりやすくなる。このため、親水領域に多量にインクミストが付着して、チップ間の親水領域からインクがオーバーフローするという問題がある。このような要因によるオーバーフローによって、インクミストが吐出口側の撥水領域に侵入してしまい、合体・成長したインクミストは部分的に対応する１〜数ノズルの吐出口に引き込まれ不吐出となる場合がある。
【００１９】
このため、各チップ間の親水領域幅Ｗはある程度の間隔を設けて配置しなければならず、記録ヘッドの高密度化、小型化に限界があるという問題点があった。
【００２０】
これらの問題を解決する方法として、吐出口形成面のクリーニングの頻度を上げる、例えば１ページ単位から１行単位で行う方法が考えられる。しかしながら、クリーニング回数を上げると印字スピードの低下を引き起こしてしまうという問題がある。
【００２１】
このような不具合は、吐出口の配列間隔を狭く設定し、１回の駆動操作によって１０ピコリットル以下の少量のインク滴を高周期で吐出できる気泡が大気に連通する吐出方式のインクジェットプリンタにおいて特に顕著に現れる。
【００２２】
本発明の目的は、１回の駆動操作によって１０ピコリットル以下の少量のインク滴を高周期で吐出できる気泡が大気に連通する吐出方式のインクジェットプリンタであっても、吐出口から吐出されるサテライトインク滴・跳ね返りミストのインクジェット記録ヘッドでの吐出口近傍への付着・合体を抑制し、２次色プリントを形成した場合でも吐出不良を生じさせにくいインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために本発明は、インクを吐出する複数の吐出口で構成された複数の吐出口列を吐出口形成面に配置したインクジェットヘッドにおいて、吐出口形成面が、吐出口列を備えた領域を囲む撥水領域を吐出口列ごとに個別に有するとともに、撥水領域に隣接して配置され吐出口列方向に延在して個別に設けられた複数の第１の親水領域と、撥水領域と互いに隣接して吐出口列に対して直交方向に延在する第２の親水領域とを有し、第１の親水領域および第２の親水領域とが繋がっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、２次色プリントの際、第１の親水領域に多量のインクが集まって移動・合体していくが第１の親水領域と第２の親水領域とが繋がっているので第１の親水領域をオーバーフローしたインクミストは第２の親水領域へと流れていき第２の親水領域でインクミストを捕獲することが可能である。よって、インクミストが吐出口側の撥水領域に侵入することなく、合体・成長したインクミストは部分的に対応する１〜数ノズルの吐出口に引き込まれ不吐出を発生することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施例１）
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１〜７は、本発明が実施もしくは適用される好適なヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インクタングのぞれぞれの構成およびそれぞれの関係を説明する図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素の説明を行う。
【００２７】
本発明の記録ヘッドＨ１００１は、図１の斜視図でわかるように、記録ヘッドカートリッジＨ１０００を構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、図６に示すような、記録ヘッドＨ１００１と記録ヘッドＨ１００１に着脱自在に設けられたインクタンクＨ１９００（Ｈ１９０１，Ｈ１９０２）とで構成されている。この記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ１６（図４）の位置決め手段及び電気的接点によって固定支持されるとともに、該キャリッジ１６に対して着脱可能となっている。インクタンクＨ１９０１はブラックのインク用、インクタンクＨ１９０２はシアン、マゼンタ、イエローのインク用である。この様にインクタンクＨ１９０１，Ｈ１９０２のそれぞれが記録ヘッドＨ１００１に対して着脱自在となっている。
【００２８】
次に記録ヘッドＨ１００１に関してさらに詳しく記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素毎に順を追って説明する。
（１）記録ヘッド
記録ヘッドＨ１００１は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うインクジェット方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドである。
【００２９】
記録ヘッドＨ１００１は、図１の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、電気配線テープＨ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、第２のプレートＨ１４００で構成されており、また、インク供給ユニットは、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材（不図示）、ジョイントシール部材Ｈ２３００、フィルター（不図示）、シールゴム（不図示）から構成されている。
（１−１）記録素子ユニット
図２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第１の記録素子基板Ｈ１１００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０にインク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０２がＳｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成され、インク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列され、電気熱変換素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は成膜技術により形成されている。さらに、電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されており、電極部Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。そして、Ｓｉ基板上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８を形成している。したがって、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して吐出口が設けられているため、インク流路Ｈ１１０２から供給されたインクは電気熱変換素子Ｈ１１０３により発生した気泡により吐出される。
【００３０】
また図３は第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は３色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されており、それぞれのインク供給口を挟んだ両側に電気熱変換素子とインク吐出口が形成されている。もちろん第１の記録素子基板Ｈ１１００と同じようにＳｉ基板にインク供給口や電気熱変換素子、電気配線、電極部などが形成されておりその上に樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりインク流路やインク吐出口が形成されている。
【００３１】
そして第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に電気配線に電力を供給するための電極部Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている。
【００３２】
次に第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）材料で形成されている。なお、第１のプレートの素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板Ｈ１１００の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板Ｈ１１００材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。第１のプレートＨ１２００の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。第１のプレートＨ１２００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１と第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されており、記録素子基板のインク供給口１１０２が第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１にそれぞれ対応し、かつ、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１はそれぞれ第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定される。接着に用いられる第１の接着剤Ｈ１２０２は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、硬化後比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第１の接着剤Ｈ１２０２は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００３３】
電気配線テープＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、それぞれの記録素子基板を組み込むための複数の開口部と、それぞれの記録素子基板の電極部Ｈ１１０４に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この配線テープ端部に位置し本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有した電気コンタクト基板Ｈ２２００と電気的接続を行うための電極端子部Ｈ１３０３を有しており電極端子Ｈ１３０２と電極端子１３０３は連続した銅箔の配線パターンでつながっている。
【００３４】
電気配線テープＨ１３００と第１の記録素子基板１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板の電極部１１０４と電気配線テープＨ１３００の電極端子Ｈ１３０２が熱超音波圧着法により電気接合されている。
【００３５】
第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されている。
【００３６】
そして、第１のプレートＨ１２００に接着固定された第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状となっている。また、第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００を平面的に電気接続できるように第１のプレートＨ１２００に第２の接着剤Ｈ１２０３により接着されており、電気配線テープＨ１３００の裏面が第３の接着剤Ｈ１３０６により接着固定される。
【００３７】
第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００の電気接続部分は、第１の封止剤（不図示）及び第２の封止剤（不図示）により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープの電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板の電極部Ｈ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤は、接続部の表側を封止している。
【００３８】
さらに電気配線テープの端部に本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有した電気コンタクト基板Ｈ２２００を異方性導電フィルム等を用いて熱圧着して電気的に接続する
そして電気配線テープＨ１３００は、第１のプレートＨ１２００の一側面で折り曲げられ、第１のプレートＨ１２００の側面に第３の接着剤（不図示）で接着される。第３の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１０〜１００μｍの熱硬化接着剤が使用される。
（１−２）インク供給ユニット
インク供給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。
【００３９】
図５に示すように、インク供給部材Ｈ１５００は、インクタンクＨ１９００から記録素子ユニットＨ１００２にインクを導くためのインク供給ユニットＨ１００３の一構成部品であり、流路形成部材（不図示）を超音波溶着することによりインク流路（不図示）を形成している。また、インクタンクＨ１９００と係合するジョイントには、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルター（不図示）が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴム（不図示）が装着されている。
（２）インクジェット記録装置
本実施例におけるインクジェットプリンタの機構部分の外観を図４に示し、このインクジェットプリンタに用いられるヘッドカートリッジの外観を図５に示し、そのインクジェット記録ヘッドの外観を図６に示す。すなわち、本実施例におけるインクジェットプリンタのシャシー１３は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成され、このインクジェットプリンタの骨格をなす。シャシー１３には、図示しないシート状のプリント媒体をインクジェットプリンタの内部へと自動的に給送する媒体給送部１４と、この媒体給送部１４から１枚ずつ給送されるプリント媒体を所望のプリント位置へ導くととともにこのプリント位置から媒体排出部１５へとプリント媒体を導く媒体搬送部１６と、プリント位置に搬送されたプリント媒体に所定のプリント動作を行うプリント部と、このプリント部に対する回復処理を行うヘッド回復部１７とが組み付けられている。
【００４０】
プリント部は、キャリッジ軸１８に沿って走査移動可能に支持されたキャリッジ１９と、このキャリッジ１９にヘッドセットレバー２０を介して着脱可能に搭載される記録ヘッドカートリッジＨ１０００とからなる。
【００４１】
記録ヘッドカートリッジＨ１０００が搭載されるキャリッジ１９には、この記録ヘッドカートリッジＨ１０００の記録ヘッドＨ１００１をキャリッジ１９上の所定の装着位置に位置決めするためのキャリッジカバー２１と、記録ヘッドＨ１００１を所定の装着位置に位置決めするように押圧する前述のヘッドセットレバー２０とが設けられている。本発明の着脱手段としてのヘッドセットレバー２０は、キャリッジ１９の上部に図示しないヘッドセットレバー軸に対して回動可能に設けられ、また記録ヘッドＨ１００１との係合部には、ばね付勢される図示しないヘッドセットプレートが設けられ、このヘッドセットプレートのばね力によって記録ヘッドＨ１００１を押圧しながらキャリッジ１９に装着するようになっている。
【００４２】
記録ヘッドＨ１００１に対するキャリッジ１９の別の係合部には、コンタクトフレキシブルプリントケーブル（以下、コンタクトＦＰＣと称す）２２の一端部が連結され、このコンタクトＦＰＣ２２の一端部に形成された図示しないコンタクト部と、記録ヘッド２Ｈ１００１に設けられた外部信号入力端子であるコンタクト部２３とが電気的に接触し、プリントのための各種情報の授受や記録ヘッドＨ１００１への電力の供給などを行い得るようになっている。
【００４３】
コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部とキャリッジ１９との間には、図示しないゴムなどの弾性部材が設けられ、この弾性部材の弾性力とヘッドセットプレートによる押圧力とによって、コンタクトＦＰＣ２２のコンタクト部と記録ヘッドＨ１００１のコンタクト部２３との確実な接触を可能とするようになっている。コンタクトＦＰＣ２２の他端部は、キャリッジ１９の背面に搭載された図示しないキャリッジ基板に接続されている。
【００４４】
また、本実施例の記録ヘッドは図６の概観図に示されるように４色ヘッド構成であり、色順と吐出体積はＢｋ（図６の２０）：３０ｐｌ，Ｃ（図６の２１）：５ｐｌ、Ｙ（図６の２２）：５ｐｌ、Ｍ（図６の２３）：５ｐｌとなっている。４色の吐出部の数はＢｋが３０４、Ｃ，Ｙ，Ｍは５ｐｌの各色２５６である。
【００４５】
なお、本発明の記録ヘッドは、１回の駆動操作によって１０ピコリットル以下の少量のインク滴を高周期で吐出できる、気泡が大気に連通する吐出方式であってもよい。
【００４６】
次に本発明の特徴である、吐出口面における撥水状態の第１実施例を説明する。図７は、本実施例における記録素子基板Ｈ１１０１を吐出口面からみた概略的に見た図である。
【００４７】
図７に示すように、記録素子基板Ｈ１１０１は、吐出口面（カラー吐出口形成面）Ａに吐出口群Ｈ１１０８が一定の配列密度６００ＤＰＩで複数配列されたノズル群を一列に３つ配列してある。各吐出口群の周辺近傍には撥水処理が施された撥水領域Ｂが形成されている。
【００４８】
また、吐出口列Ｈ１１０８から離間距離Ｈだけ離間して撥水領域Ｂに隣接し、かつ吐出口列に沿って、第１の親水領域Ｃ１が吐出口列Ｈ１１０８に平行、かつ分離して帯状に形成されている。吐出口列Ｈ１１０８間に形成された第１の親水領域Ｃ１は幅Ｗで形成されている。
【００４９】
さらに、撥水領域Ｂと隣接し吐出口列Ｈ１１０８に対して直交する方向に第２の親水領域Ｃ２が形成されている。そして、これら第１の親水領域Ｃ１と第２の親水領域Ｃ２は互いに繋がっている。これにより撥水領域Ｂは第１の親水領域Ｃ１と第２の親水領域Ｃ２とによって囲まれていることとなる。
【００５０】
なお、本実施例においては上記第１の親水領域Ｃ１は、吐出口から離間距離Ｈを約３５〜２５０μｍ、幅Ｗを１００〜８００μｍとして形成されている。
【００５１】
本実施例において、２次色プリントをプリント媒体に行った場合、図８に示すように、上記第１の親水領域Ｃ１に多量のインクが集まって移動・合体していく。しかし、第２の親水領域Ｃ２が、第１の親水領域Ｃ１と繋がっているので、第１の親水領域Ｃ１内にて合体・成長したインクミストが第１の親水領域Ｃ１からオーバーフローしたとしても、このインクミストは第２の親水領域Ｃ２のほうにインクミストが流れていき、吐出口から離れた第２の親水領域Ｃ２にて捕獲される。このように、インクミストが吐出口側の撥水領域Ｂに侵入することがないため、合体・成長したインクミストが部分的に対応する１〜数ノズルの吐出口に引き込まれることによる不吐出を防止することができる。
【００５２】
次に上記構成を作る製造方法について説明する。
【００５３】
図９（ａ）〜図９（ｆ）は、本発明によるインクジェット記録ヘッドの基本的な製造工程を示すための模式的断面図である。
【００５４】
図９（ａ）に示される基板５２上に発熱抵抗体（電気熱変換素子）等のインク吐出エネルギ発生素子５１を所望の個数配置する。次いでインク吐出エネルギ発生素子５１を含む基板５２上に、溶解可能な樹脂層５３を形成する。溶解可能な樹脂層は、例えばドライフィルムのラミネート、レジストのスピンコート等による塗布の後、例えば紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光による露光・現像などによりパターン形成すればよい。
【００５５】
具体的な例としては、ポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）社製ＯＤＵＲ−１０１０）をスピンコートにより塗布、乾燥した後、マスクパターンを用いてＤｅｅｐ−ＵＶ光により露光、現像することによりパターン形成する（図９（ｂ））。
【００５６】
次に溶解可能な樹脂層５３および基板５２上に、図９（ｃ）に示すように、感光性被覆樹脂層５４をスピンコート等により形成する。さらにこの感光性被覆樹脂層５４にインク吐出口下地開口部５６を形成する（図９（ｄ）参照）。
【００５７】
次に、撥水性かつ感光性表面処理剤５５を、感光性被覆樹脂層５４上にスプレー塗布あるいは、ＰＥＴ上に塗布、乾燥しドライフィルムとしたものをラミネートにより転写する等の方法で被覆した。次に、マスク５８を介してパターン露光を行った。
【００５８】
図９（ｄ）に示すように、この感光性表面処理剤５５および感光性被覆樹脂層５４のインク吐出口下地開口部５６の端部を露光する。次に図９（ｅ）に示すように現像を行い、インク吐出口Ｈ１１０７、撥水領域Ｂ、第１の親水領域Ｃ１、第２の親水領域Ｃ２を形成する。
【００５９】
上記パターンは、例えば紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光などの露光により、形成可能である。より具体的には、ネガ型レジストをスピンコートにより塗布、乾燥後、紫外線によりパターン露光、現像することで形成する。
【００６０】
次に基板５２にインク供給口５７を形成する。このインク供給口５７は、基板５２を化学的にエッチングすることにより形成する。例えば、基板５２としてＳｉ基板を用い、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨなどの強アルカリ溶液による異方性エッチングにより形成する。より具体的な例としては、結晶方位が＜１１０＞のＳｉ基板上に形成した熱酸化膜をパターニングし、このＳｉ基板を８０℃に加熱温調したＴＭＡＨ２２％溶液で十数時間エッチングすることにより、インク供給口５７を形成する。インク供給口５７の形成方法は、異方性エッチングに限らず、例えば、溶解可能な樹脂層５３を基板５２に塗布する前に、基板５２上にブラストマスクを設置し、サンドブラスト加工により形成することも可能である。
【００６１】
続いて図９（ｆ）に示すように、溶解可能な樹脂層５３を、インク吐出口Ｈ１１０７から溶出させることにより、インク流路および発泡室が形成される。溶解可能な樹脂層５３の除去の方法は、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光による全面露光を行った後、現像、乾燥を行えばよく、必要があれば現像の際、超音波浸漬すれば十分である。今回上記構成を作るための製造方法を記載したが、製造方法また、材料については特に限定されるものではない。
【００６２】
上述したようにしてパターン形成された第１の親水領域Ｃ１と第２の親水領域Ｃ２に捕獲されたインクミストは、感光性被覆樹脂５４の底面部分と端壁の一部にインクが良好に付着することで吐出口面上を移動し難い状態となる。この吐出口面に形成される、撥水膜の厚みは０．５〜１．５μｍ程度である。なお、第１の親水領域Ｃ１と第２の親水領域Ｃ２に捕獲されたインクミストは、後述する吐出口面のクリーニングによっては容易に取り除くことができる。
【００６３】
次に、クリーニングブレード７のエッジ８による吐出口面Ａをクリーニングする場合の様子を図１０を用いて説明する。
【００６４】
クリーニングブレード７は、吐出口面Ａに形成された親水領域Ｃ（第１の親水領域Ｃ１および第２の親水領域Ｃ２）、および吐出口Ｈ１１０７の周囲の撥水領域Ｂに存在するインク滴やインクミストを、吐出口面Ａを矢印方向に相対的に摺擦移動することによって吐出口面Ａから取り除くものである。
【００６５】
つまり、クリーニングブレード７は、インクジェットヘッドが走査移動されることで吐出口面Ａを図１１に示す矢印方向に相対的に摺擦移動するが、このとき親水領域５内に保持されているインク滴をエッジ８によってかき集め取り去る。取り去られたインク滴は撥水領域５に存在するインクミストを合体しながらより大きなインク滴９となって移動する。
【００６６】
このようにクリーニングブレード７によってインクが次々合体されて吐出口面Ａ上を移動することで吐出口面Ａ上に存在するインク滴を良好に拭い去ることができる。なお、拭い去られるインクは非常に大きな塊として吐出口面Ａを移動するため、吐出口Ｈ１１０７の部分をインクの塊がブレードとともに通過してもインクの表面張力の方が極めて大きい状態であることから吐出口内にインクが侵入することはない。
（実施例２）
図１１に本実施例における記録素子基板を吐出口面からみた概略平面図を示す。
【００６７】
実施例１で説明した記録ヘッドは、第２の親水領域Ｃ２が撥水領域Ｂを取り囲むように形成されていたのに対し、本実施例の記録ヘッドにおける第２の親水領域Ｃ２は撥水領域Ｂ間に形成された第１の親水領域Ｃ１と繋がる部分のみに形成されているとともに、その部分の面積も実施例１に示したものよりも狭くしている。これにより、記録ヘッドを小型化することができる。一方、インクミストが第１の親水領域Ｃ１の吐出口列の真中部分に集まりやすい傾向にあるため、第１の親水領域Ｃ１と第２の親水領域Ｃ２とを繋ぐ領域にテーパ形状の第３の親水領域Ｃ３を形成している。これにより、全体としては小型化されているが、充分な親水領域を確保することができる。また、本実施例の場合、吐出口形成面の親水効果をより高めるため、各親水領域Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に親水化処理を施している。
【００６８】
次に、本実施例の記録ヘッドを作成するための各工程を図１２を用いて説明する。
【００６９】
まず、液体吐出エネルギ発生素子としての電気熱変換素子５１を形成したシリコン基板５２上にブラストマスクを設置し、サンドブラスト加工によりインク供給のための貫通口５７を形成した（図１２（ａ））。
【００７０】
次いで、該基板５２上に、溶解可能な樹脂層５３としてポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）社製ＯＤＵＲ−１０１０）をＰＥＴ上に塗布、乾燥しドライフィルムとしたものをラミネートにより転写した。
【００７１】
次いで、１２０℃で２０分プリベークし、マスクアライナーＰＬＡ５２０（キヤノン（株））をマスク５８としてインク流路のパターン露光を行った（図１２（ｂ））。露光は１．５分、現像は１％苛性ソーダにてスプレー現像で行った。該溶解可能な樹脂５３で形成されたインク流路パターンはインク供給口５７と電気熱変換素子５１とのインク流路を確保するためのものである（図１２（ｃ））。
【００７２】
なお、現像後のレジスト膜厚は１４μｍであった。このようにして、インク流路形成のための所定の加工を行った後、次いで、吐出口が配される部材である被覆樹脂層を形成するために感光性樹脂組成物をメチルイソブチルケトン／ジグライム混合溶媒に溶解し、スピンコートにて、図１２（ｄ）に示すように感光性被覆樹脂層５４を形成した。このとき、溶解可能な樹脂層上における感光性被覆樹脂層５４の膜厚は１１μｍであった。なお、ここで用いた被覆樹脂層形成用の感光性樹脂組成物は、以下の通りである。
【００７３】
エポキシ樹脂    ＥＨＰＥ−３１５０（商品名：ダイセル化学社製）
ジオール    １，４−ＨＦＡＢ（商品名：セントラル硝子（株）製）
シランカップリング剤    Ａ−１８７（商品名：日本ユニカー社製）
光重合開始剤    アデカオプトマーＳＰ−１７０（商品名：旭電化工業（株）製）
次いで、ＰＬＡ５２０を用いて図１２（ｅ）に示すように、マスク５８を介してインク吐出口形成のためのパターン露光を行い、露光部分を非溶解性とし、露光されない部分を溶解可能な状態のまま残した。なお、露光は１００秒とし、ポストベークは６０℃、３０分とした。
【００７４】
次いで、メチルイソブチルケトンで感光性被覆樹脂層５４の現像を行い、インク吐出口５７を形成した。なお、本実施例では直径２６μｍの吐出口パターンを形成した（図１２（ｆ））。
【００７５】
この状態では、まだインク流路パターン（樹脂層）５３は残存しているので、再びＰＬＡ５２０を用いて２分間露光し、超音波を印加しながら乳酸メチル中に浸漬して、図１２（ｇ）に示すように残存しているインク流路パターン（樹脂層）５３を溶かし出した。
【００７６】
次いで、ヘッドを、１５０℃１時間加熱し感光性被覆材料層５４を完全に硬化させた。
【００７７】
次に、マイクロスプレーを用いて撥水剤の塗布を行った。吐出口内に撥水剤が侵入しないように吐出口からは窒素ガスをゆるやかに噴出させた。撥水剤はＣＴＸ−ＣＺ５Ａ（旭硝子（株））を用いた。次に、１５０℃で５時間加熱した（図１２（ｈ））。ガラス板上に同様に処理したダミーサンプルで膜厚を測定したところ、０．２μｍであった。
【００７８】
次に親水化促進物質として３％ホウ酸水溶液を吐出口形成面の撥水層に滴下した。処理の必要ない部分にスペーサとして２０μｍ厚のポリイミドフィルム片を置いてその上に１ｍｍ厚の石英ガラスを重ねた。ホウ酸水溶液は膜状にするため、石英ガラスと吐出口形成面との隙間から充填させた。石英ガラスの親水化促進物質と接する側は親水部に対応する部分以外は遮光処理を施しておいた。
【００７９】
次に、発光中心波長が１７２ｎｍの誘電体バリア放電エキシマランプＥＲ２００−１７２（ウシオ電機（株）製）を石英ガラスの直上に設置して５分間照射して親水部を形成した。被照射部の照度は概略７ｍＷ／ｃｍ2であった。
【００８０】
本実施例の吐出口形成面は、撥水部（Ｂ領域）と親水部（第１〜第３の親水領域Ｃ１〜Ｃ３）との境界に段差を生じることなく連続的に形成できる。このため、ブレードによる吐出口面のクリーニングの際にブレードを吐出口面に押し付けるクリーニング圧力が小さくて済む。
【００８１】
本実施例において、２次色プリントをプリント媒体に行った場合、上記第１の親水領域Ｃ１に多量のインクが集まって移動・合体していく。しかし、第２の親水領域Ｃ２が、第３の親水領域Ｃ３を介して第１の親水領域Ｃ１と繋がっているので、インクミストが第１の親水領域Ｃ１をオーバーフローしそうになった場合でも第２の親水領域Ｃ２へと流れていき、第２の親水領域Ｃ２でインクミストを捕獲することが可能である。よって、インクミストが吐出口側の撥水領域Ｂに浸入することなく、合体・成長したインクミストは部分的に対応する１〜数ノズルの吐出口に引き込まれ不吐出を発生することはない。
（実施例３）
図１３に本実施例における記録素子基板を吐出口面からみた概略平面図を示す。
【００８２】
本実施例は撥水領域Ｂ間に形成された第１の親水領域Ｃ１内に複数の小さな円形状の撥水パターンＢ１を点在させている。すなわち、第１の親水領域Ｃ１は微小な親水領域と微小な撥水領域とが点在して形成された領域としている。
【００８３】
本実施例の場合、微小な撥水部分によるインク排除効果と微小な親水部分によるインク分離効果とによって、第１の親水領域Ｃ１に集まるインクミストが集合化してしまうのを防止することができる。また、大きなインク滴を点在させた親水部分によって分割できる。しかも点在した親水部分で捕獲したインク滴は、第２の親水領域Ｃ２に移動するため、撥水領域Ｂを越えて直接吐出口Ｈ１１０８に向かうインク滴の移動を抑制することができる。これにより、インクミストが合体・増大して、吐出口Ｈ１１０８を塞いで不吐出となることを防止できる。
【００８４】
なお、撥水パターンＢ１の形状は円形状に限定されることなく、正方形、長方形、三角形等をスリット上に形成しても同様の効果が得られる。
（実施例４）
図１４に本実施例における記録素子基板を吐出口面からみた概略平面図を示す。
【００８５】
図１４に示される親水領域のパターンは、ブレード払拭の開始側における第２の親水領域Ｃ２のパターン幅Ｗ１と、ブレード払拭の終了側における第２の親水領域Ｃ２のパターン幅Ｗ２とがＷ１＜Ｗ２の関係にある。パターン幅Ｗ１を１００〜４００μｍ、パターン幅Ｗ２を４００〜８００μｍ程度にした場合、２次色印字後の、ブレードの払拭性並びにインクミストの結合により生ずる液溜りの補足性等の良好な結果が得られた。
【００８６】
また、図１５には、第１の親水領域Ｃ１のブレード払拭の開始側の領域内に複数の小さな円形状の撥水パターンＢ１を点在させた例を示す。図１５に示すように、ブレード払拭開始側における第１の親水領域Ｃ１での点在する撥水パターンＢ１を除いた親水部の面積Ｓ１と、ブレード払拭終了側の端部親水領域の面積Ｓ２との関係を、Ｓ１＜Ｓ２とすることで同様の効果が得られる。以上の例は、ワイパー方向が、ノズル列並び方向と平行な、横拭きワイピング例である。
【００８７】
また、図１６はブレードによるワイピングの方向が、ノズル列並び方向と垂直な縦拭きワイピングの実施例である。この場合もブレード払拭開始側における第１の親水領域Ｃ１での点在する撥水パターンＢ１を除いた親水部の面積Ｓ１と、ブレード払拭終了側の端部親水領域の面積Ｓ２との関係を、Ｓ１＜Ｓ２とすることで同様の効果が得られる。
【００８８】
なお、上述した各実施例はどのように組み合わせるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】ブラックのインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを一部破断した斜視図である。
【図３】カラーのインクを吐出するインクジェット記録ヘッドを一部破断した斜視図である。
【図４】インクジェットプリンタの機構部分の外観図である。
【図５】インクジェットプリンタに用いられるヘッドカートリッジの外観図である。
【図６】インクジェットプリンタに用いられるヘッドカートリッジを電極側からみた外観図である。
【図７】本発明の実施例１における記録素子基板を吐出口面からみた概略的に見た図である。
【図８】インクが親水領域で移動・合体していく様子を模式的に示した図である。
【図９】本発明の実施例１によるインクジェット記録ヘッドの基本的な製造工程を示す模式的断面図である。
【図１０】ブレードによる吐出口面のクリーニング状況を説明する図である。
【図１１】本発明の実施例２における記録素子基板を吐出口面からみた概略的に見た図である。
【図１２】本発明の実施例２によるインクジェット記録ヘッドの基本的な製造工程を示す模式的断面図である。
【図１３】本発明の実施例３における記録素子基板を吐出口面からみた概略的に見た図である。
【図１４】本発明の実施例４における記録素子基板の一例を吐出口面からみた概略的に見た図である。
【図１５】本発明の実施例４における記録素子基板の他の例を吐出口面からみた概略的に見た図である。
【図１６】本発明の実施例４における記録素子基板のさらに他の例を吐出口面からみた概略的に見た図である。
【図１７】従来のインクジェット記録ヘッドの吐出口形成面を示す模式図である。
【図１８】吐出されたインク滴の挙動を説明する図である。
【図１９】気泡が大気に連通する吐出方式のインク滴の吐出状態の経時変化を示す図である。
【図２０】吐出口形成面に付着したインク滴のサイズおよび付着量を示す図である。
【図２１】吐出口形成面に撥水面を有する従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
Ａ    吐出口形成面
Ｂ    撥水領域
Ｃ１    第１の親水領域
Ｃ２    第２の親水領域
Ｈ１１０８    吐出口列
【図１】
2007030453.tif 000003
【図２】
2007030453.tif 000004
【図３】
2007030453.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007030453.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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