(57)【要約】【課題】ノズル形成部材表面に形成したフッ素系撥水膜のワイピングに対する耐久性を向上させ、またエキシマレーザによるノズルの加工性を確保して異形孔がないノズルプレートを備えるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】複数のノズル４４を有する樹脂部材１２１と、各ノズル４４が連通する複数のインク液室を有し、各ノズル４４に対応するエネルギー発生手段を駆動してインク液室内の容積を変化させ、ノズル４４からインク滴を吐出する。樹脂部材１２１の表面にはＳｉＯ2膜１２２が形成され、ＳｉＯ2膜１２２の上にフッ素系撥水剤層１２８が積層コーティングされる。フッ素系撥水剤層１２８の膜厚は、３０Åを超え１００Å以下であるので、ワイピングに対する耐久性が良く、フッ素系撥水膜を形成する際の処理に長時間を要せず、低コストで製作可能である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出する複数のノズルを有するノズル形成部材と、前記各ノズルが連通する複数のインク液室とを有し、前記各ノズルに対応するエネルギー発生手段を駆動することで前記インク液室内の容積を変化させ、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル形成部材の表面にＳｉＯ2膜が形成され、該ＳｉＯ2膜の上にフッ素系撥水剤層が積層され、該フッ素系撥水剤層の膜厚は３０Åを超えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記フッ素系撥水剤層の膜厚は、１００Å以下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ヘッド。
【請求項３】
前記フッ素系撥水剤層は、変性パーフルオロポリオキセタンからなることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
記録信号に応じて駆動される駆動素子の発生する駆動エネルギーにより、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置において、前記請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドを用い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、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、さらに詳しくは、インクジェットプリンタ、複写装置等の画像形成装置においてノズル形成部材表面に形成した撥水膜のワイピング動作に対する耐久性を向上させ、長期間に亘り撥水性能が劣化することがなく、良好な画像品質が得られるインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを使用したインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置に使用されるインクジェットヘッドにおいては、ノズルからインク滴を吐出させて記録を行うため、ノズルの形状、精度がインク滴の噴射特性に大きな影響を与える。また、ノズルを形成しているノズル形成部材の表面の特性もインク滴の噴射特性に影響を与えることが知られている。例えば、ノズル形成部材表面のノズル周辺部にインクが付着して不均一なインク溜まりが発生すると、インク滴の吐出方向が曲げられたり、インク滴の大きさにバラツキが生じたりして、インク滴の飛翔速度が不安定になる等の不都合が生じることが知られている。
【０００３】
そこで、インクジェットヘッドにおいては、ノズルの吐出側表面に撥水膜を形成して撥水性を持たせ、ノズル形成部材の表面の均一性を高め、インク滴の飛翔特性の安定化を図るようにすることが行われており、従来次のようなものが提案されている。
【０００４】
特許文献１には、支持基体の一方の面に、テトラフルオロエチレンを成分とする共重合体を含む有機樹脂層を撥水層として有するノズルを備えたインクジェット式プリントノズルヘッドが提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ノズル形成部材の表面に含フッ素重合体からなるコーティング層を設け、その背面側からエキシマレーザを照射してノズル孔加工を行うインクジェット記録ヘッドのノズル形成方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献３には、ノズルプレートの一方の面に粘着部材を貼り付け、その反対側面からレーザビームを照射し、プレートの一部が残るように加工した後、粘着部材を剥がして残った一部を除去するノズル形成方法が提案されている。
【０００７】
さらには、ノズル形成部材と撥水層の間に無機酸化物の島状薄層を形成し、薄層の材料、膜厚さを指定して撥水性とエキシマレーザによる加工性を両立させたインクジェットヘッドが提案されているが、ワイピング耐久性はある程度向上したが、十分なレベルにするためには膜厚をある程度厚くする必要があり、エキシマレーザによる加工性との両立が十分でない。
【０００８】
また、有機材料からなる耐摩耗性のある微粉末の材質をエキシマレーザによる加工性の良い材料（ポリイミド）とし、該微粉末を有する微粉末層をノズル形成部材と撥水層との間に設けることで、ワイピング耐性が十分でない問題を解決したインクジェットヘッドが提案されている。
【０００９】
また、ノズル形成部材をポリイミドフィルムとし、その表面にＳｉＯ2膜を形成し、さらにＳｉＯ2膜の表面にフッ素系撥水膜を１Å〜３０Åコートしたものにノズル孔加工をして、インクジェットヘッド用のノズルを形成することが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０５５８２号公報
【特許文献２】特開平６−８７２１６号公報
【特許文献３】特許第２９１４１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記したように、インクジェットヘッドにおいては、ノズルの吐出側表面に撥水膜を形成して撥水性を持たせ、ノズル形成部材の表面の均一性を高め、インク滴の飛翔特性の安定化を図るようにすることが行われているが、樹脂材料をノズル形成部材として使用する場合、撥水膜を樹脂材料の表面に形成することになる。しかしながら、樹脂材料と撥水剤との密着性があまり良くないため、直接塗布することは非常に困難である。
【００１１】
そのため、樹脂材料の表面を粗面化して微細な凹凸を形成し、その上に撥水剤を塗布することで密着力の向上を図ったりしているが、十分な密着力の確保には至っていない。すなわち、塗布後の初期には撥水性は得られているが、ノズルプレート表面やノズル開口部に付着したインク滴やゴミ等の除去のために行われるワイピング動作によって表面が擦られるため、密着性が十分でない分、徐々に撥水層の剥がれが発生し、撥水性が劣化することになる。
【００１２】
また、フッ素系撥水剤を使用する場合等では、ノズル形成部材である樹脂材料等の表面にＳｉＯ2膜を形成し、その上にフッ素系撥水剤を塗布することで密着力を向上することも試みられている。この場合、ＳｉＯ2膜厚をある程度厚くしないと（例えば、２００Å以上）十分な密着力向上効果が得られない。ところが、例えばノズル孔加工をエキシマレーザ加工等で行う場合、ノズル形成部材はポリイミド等で形成すればエキシマレーザ加工性を確保できるが、ＳｉＯ２膜はエキシマレーザ加工性が悪いため、きれいなノズル孔加工ができなくなり、異形ノズル孔が発生してしまうことになる。
また、ノズルプレートはインクに常時触れていることから、アルカリ性であるインクに対する接液耐性が必要とされる。
【００１３】
本発明は、ノズル形成部材表面に形成した撥水膜のワイピング動作に対する耐久性を向上させ撥水性能を長期間維持すること、及びインク接液耐性を有すると同時に、ノズルのエキシマレーザ加工性を確保し異形孔のないノズルプレートを提供することで、画像品質が良好で、且つ経時的劣化のないインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを使用したインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、フッ素系撥水膜の膜厚が薄い場合、ノズル形成部材表面にインクが接液していると、経時的に撥水性能が劣化していくが、本発明は、ノズル形成部材表面にインクが接液した場合にも、経時的に撥水性能が劣化していくことがなく、長期間の使用によって画像の品質が劣化することがないインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、フッ素系撥水膜の膜厚を厚くすることは可能であるが、厚くすればするほど材料使用量が増えるとともに処理時間が長くなり、部品製作コストが高くなってしまうが、本発明は、フッ素系撥水膜の膜厚を最適化することにより、フッ素系撥水膜を形成する際の処理に長時間を要せず、低コストのインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、インクジェット記録に利用されるインクには種々の組成のものがあるが、発色性の良いといわれるインクは従来の撥水膜では十分な撥水性能が得られず使用することができなかったが、本発明は、低コストで撥水性能が高く、且つアルカリ性インクにも劣化せず、また高発色インクに対しても十分な撥水性能を有し、高品質の画像を形成することが可能なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１のインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する複数のノズルを有するノズル形成部材と、前記各ノズルが連通する複数のインク液室とを有し、前記各ノズルに対応するエネルギー発生手段を駆動することで前記インク液室内の容積を変化させ、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル形成部材の表面にＳｉＯ2膜が形成され、該ＳｉＯ2膜の上にフッ素系撥水剤層が積層され、該フッ素系撥水剤層の膜厚は３０Åを超えていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２のインクジェットヘッドは、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記フッ素系撥水剤層の膜厚は、１００Å以下であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３のインクジェットヘッドは、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記フッ素系撥水剤層は、変性パーフルオロポリオキセタンからなることを特徴とする。
【００２０】
請求項４のインクジェット記録装置は、記録信号に応じて駆動される駆動素子の発生する駆動エネルギーにより、ノズルからインク滴を吐出して記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置において、前記請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
（請求項１の作用効果）
ノズル形成部材とフッ素系撥水剤の間にＳｉＯ2膜を介在させることで、フッ素系撥水剤が化学的結合によりＳｉＯ2膜と密着するため、ノズル形成部材との密着力が高くなり、ワイピング等の擦りに対し強い耐性を有する撥水膜が得られる。さらに、長期間インクに接液しても、撥水性能が劣化することのない信頼性の高いインクジェットヘッドが提供できる。
【００２２】
（請求項２の作用効果）
請求項１のインクジェットヘッドの特性を確保するための膜厚として、必要且つ十分な範囲が得られる。すなわち、フッ素系撥水剤の膜厚が３０Åを超えることでインク接液の性能は確保することができる。一方、膜厚が１００Åを超えると機能は向上せずコストがかさむことになる。よって、３０Åを超え１００Å以下である本範囲が膜厚の適切な範囲となる。
【００２３】
（請求項３の作用効果）
変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業製、商品名：オプツールＤＳＸ）をフッ素系撥水剤として使用することで、ワイピング耐久性とエキシマレーザ加工性が両立できるとともに、インク接液信頼性も確保できる。
【００２４】
（請求項４の作用効果）
高い画像品質が長期間に亘って得られ、安定した性能を有する信頼性の高いインクジェット記録装置が低コストで提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、インク滴を吐出する複数のノズルを有するノズル形成部材と、前記各ノズルが連通する複数のインク液室とを有し、前記各ノズルに対応するエネルギー発生手段を駆動することで前記インク液室内の容積を変化させ、前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル形成部材の表面にＳｉＯ2膜が形成され、該ＳｉＯ2膜の上にフッ素系撥水剤層が積層され、該フッ素系撥水剤層の膜厚は３０Åを超え、好ましくは１００Å以下であることを特徴とし、ノズル形成部材とフッ素系撥水剤の間にＳｉＯ2膜を介在させることで、フッ素系撥水剤が化学的結合によりＳｉＯ2膜と密着するため、ノズル形成部材との密着力が高くなり、ワイピング等の擦りに対し強い耐性を有する撥水膜が得られる。さらに、長期間インクに接液しても、撥水性能が劣化することのない信頼性の高いインクジェットヘッドが提供できる。さらに、フッ素系撥水剤の膜厚が３０Åを超えることでインク接液の性能は確保することができ、膜厚が１００Åを超えないことでフッ素系撥水剤層を形成する際の処理時間に長時間を要せず、部品製作コストを低減することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略を示す斜視図、図２は同機構部の側断面図である。
【００２７】
図１に示すインクジェット記録装置は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１３、キャリッジ１３に搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１４、記録ヘッド１４へのインクを供給するインクカートリッジ１５等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カセット４あるいは手差しトレイ５から給送される用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。
【００２８】
印字機構部２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側には記録ヘッド１４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ（インクタンク）１５を交換可能に装着している。
【００２９】
インクカートリッジ１５は上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド１４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド１４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。このインクカートリッジ１５からインクを記録ヘッド１４内に供給する。
【００３０】
ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミングベルト２０をキャリッジ１３に固定しており、主走査モータ１７の正逆回転によりキャリッジ１３が往復駆動される。
【００３１】
また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、記録ヘッド１４としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板とこれに対向する電極とを備え、静電力で振動板を変形変位させてインクを加圧する静電型インクジェットヘッドを用いている。
【００３２】
一方、給紙カセット４にセットした用紙３を記録ヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００３３】
そして、キャリッジ１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部材３５，３６とを配設している。
【００３４】
記録時には、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３を排紙する。
【００３５】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３７を配置している。回復装置３７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ１３は印字待機中にはこの回復装置３７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド１４をキャッピングされ、吐出口部（ノズル）を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する（パージする）ことにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００３６】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド１４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００３７】
次に、このインクジェット記録装置の記録ヘッド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃至図６を参照して説明する。
図３はインクジェットヘッドを分解して示す分解斜視図、図４は同インクジェットヘッドの振動板長手方向に沿って示す断面図、図５は同インクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う要部を拡大して示す拡大断面図、図６は同インクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う要部を示す拡大断面図である。
【００３８】
インクジェットヘッド４０は、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板等のシリコン基板等を用いた第１基板である流路基板４１と、この流路基板４１の下側に設けたシリコン基板、パイレックス（登録商標）ガラス基板、セラミックス基板等を用いた第２基板である電極基板４２と、流路基板４１の上側に設けた第３基板であるノズル板４３とを備え、複数のインク滴を吐出するノズル４４、各ノズル４４が連通するインク流路である加圧室４６、各加圧室４６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部４７を介して連通する共通液室流路４８などを形成している。
【００３９】
流路基板４１には加圧室４６及びこの加圧室４６の壁面である底部をなす第１電極を兼ねた振動板５０を形成する凹部を形成し、ノズル板４３には流体抵抗部４７を形成する溝を形成し、また流路基板４１と電極基板４２には共通液室流路４８を形成する貫通部を形成している。
【００４０】
ここで、流路基板４１は、例えば単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形成し、電極基板４２と接合した後、加圧室４６となる凹部をＫＯＨ水溶液等のエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエッチングストップ層となって振動板５０が高精度に形成される。また、多結晶シリコン基板で振動板５０を形成する場合は、液室基板上に振動板となる多結晶シリコン薄膜を形成する方法、または、予め電極基板４２を犠牲材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜した後、犠牲材料を除去することで形成できる。
【００４１】
なお、振動板５０に別途電極膜を形成してもよいが、上述したように不純物の拡散等によって振動板５０が電極を兼ねるようにしている。また、振動板５０の電極基板４２側の面に絶縁膜を形成することもできる。この絶縁膜としてはＳｉＯ2等の酸化膜系絶縁膜、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化膜系絶縁膜等を用いることができる。
【００４２】
絶縁膜の成膜は、振動板表面を熱酸化して酸化膜を形成したり、成膜手法を用いたりすることができる。さらに、この流路基板４１には共通電極を設けている。この共通電極は、Ａｌ等の金属をスパッタリングしてシンタリング（熱拡散）することにより付設しており、流路基板４１との導通を確保して、半導体基板よりなる流路基板４１とオーミックコンタクトを取っている。
【００４３】
また、電極基板４２には酸化膜層４２ａを形成し、この酸化膜層４２ａの部分に凹部５４を形成して、この凹部５４底面に振動板５０に対向する第２電極である電極５５を設け、振動板５０と電極５５との間に所定のギャップ５６（例えば、ギャップ長０.２μｍ）を形成し、これらの振動板５０と電極５５とによってアクチュエータ部を構成している。なお、電極５５の表面にはＳｉＯ2膜等の酸化膜系絶縁膜、Ｓｉ3Ｎ4膜等の窒化膜系絶縁膜からなる電極保護膜５７を成膜しているが、電極表面５５に電極保護膜５７を形成しないで、振動板５０側に絶縁膜を形成することもできる。
【００４４】
これらの流路基板４１と電極基板４２との接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板４２がシリコンで形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いることができる。この直接接合は、１０００℃程度の高温下で実施する。また、電極基板４２がガラスの場合、陽極接合を行うことができる。電極基板４２をシリコンで形成して、陽極接合を行う場合には、電極基板４２と流路基板４１との間にパイレックス（登録商標）ガラスを成膜し、この膜を介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板４１と電極基板４２にシリコン基板を使用して金等のバインダを接合面に介在させた共晶接合で接合することもできる。
【００４５】
また、電極基板４２の電極５５としては、通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シリコン材料等を用いることができる。電極基板４２をシリコンウエハで形成する場合には、電極基板４２と電極５５との間には絶縁層（上述した酸化膜層４２ａ）を形成する必要がある。電極基板４２にガラス等の絶縁性材料を用いる場合には電極５５との間に絶縁層を形成する必要はない。
【００４６】
また、電極基板４２にシリコン基板を用いる場合、電極５５としては、不純物拡散領域を用いることができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリコンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散領域周辺にｐｎ接合を形成し、電極５５と電極基板４２とを電気的に絶縁する。
【００４７】
ノズル板４３は、多数のノズル４４を二列配置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施している。ここでは、このノズル板４３は、後に詳述するように、樹脂部材と金属部材との複層部材からなる。このノズル板４３は流路基板４１に接着剤にて接合している。
【００４８】
このインクジェットヘッド４０ではノズル４４を二列配置し、この各ノズル４４に対応して加圧室４６、振動板５０、電極５５等も二列配置し、各ノズル列の中央部に共通液室流路４８を配置して、左右の加圧室４６にインクを供給する構成を採用している。これにより、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマルチノズルヘッドを構成することができる。
【００４９】
そして、インクジェットヘッド４０の電極５５は外部に延設して接続部（電極パッド部）５５ａとし、これにヘッド駆動回路であるドライバＩＣ６０を搭載したＦＰＣケーブル６１を異方性導電膜等を介して接続している。このとき、電極基板４２とノズル板４３との間は、図４に示すように、エポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤６２にて気密封止している。
【００５０】
さらに、インクジェットヘッド４０全体をフレーム部材６５上に接着剤で接合している。このフレーム部材６５には、インクジェットヘッド４０の共通液室流路４８に外部からインクを供給するためのインク供給穴６６を形成しており、またＦＰＣケーブル６１等はフレーム部材６５に形成した穴部６７に収納される。
【００５１】
このフレーム部材６５とノズル板４３との間は、図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤６８にて封止し、撥水性を有するノズル板４３表面のインクが電極基板４２やＦＰＣケーブル６１等に回り込むことを防止している。
【００５２】
そして、このインクジェットヘッド１４のフレーム部材６５にはインクカートリッジ１５とのジョイント部材７０が連結されて、フィルタ７１を介してインクカートリッジ１５からインク供給穴６６を通じて共通液室流路４８にインクが供給される。
【００５３】
このインクジェットヘッド４０においては、振動板５０を共通電極とし、電極５５を個別電極として、振動板５０と電極５５との間に駆動電圧を印加することによって、振動板５０と電極５５との間に発生する静電力によって振動板５０が電極５５側に変形変位し、この状態から振動板５０と電極５５間の電荷を放電させることによって振動板５０が復帰変形して、加圧室４６の内容積（体積）／圧力が変化することによって、ノズル４４からインク滴が吐出される。
【００５４】
すなわち、個別電極とする電極５５にパルス電圧を印加すると、共通電極となる振動板５０との間に電位差が生じて、個別電極５５と振動板５０の間に静電力が生じる。この結果、振動板５０は印加した電圧の大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板５０の変位が復元して、その復元力により加圧室４６内の圧力が高くなり、ノズル４４からインク滴が吐出される。
【００５５】
次に、図７〜図１０を用いて、従来例及び本発明の詳細を説明する。
図７はノズル孔を加工するエキシマレーザ加工機の概略の構成を示す図である。
この加工機において、レーザ発振機８１から射出されたエキシマレーザビーム８２はミラー８３，８５，８８によって反射され、加工テーブル９０に導かれる。レーザビーム８２が加工テーブル９０に至るまでの光路には、加工物９１（ノズルプレート）対して最適なビームが届くように、ビームエキスパンダ８４、マスク８６、フィールドレンズ８７、結像光学系８９が所定の位置に設けられている。加工物９１は加工テーブル９０上に載置され、レーザビームを受けることになる。加工テーブル９０は、周知のＸＹＺテーブル等で構成されていて、必要に応じて加工物９１を移動し所望の位置にレーザビームを照射することができるようになっている。
【００５６】
図８は、本出願人の発明に係る従来のノズル板を示す断面図である。
図８に示す従来のノズル板は、ノズル４４がエキシマレーザ加工で形成されたもので、ノズル板４３は樹脂部材１２１と液室構成部材１２５とを熱可塑性接着剤１２６で接合し、樹脂部材１２１の表面をＳｉＯ2薄膜１２２とフッ素系撥水剤層１２３で順次積層形成したものであり、樹脂部材１２１に所要径のノズル４４を形成し、液室構成部材１２５にはノズル４４に連通するノズル連通口１２７を形成している。フッ素系撥水剤層１２３は、変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業製、商品名：オプツールＤＳＸ）を１Å〜３０Å蒸着している。フッ素系撥水剤層１２３の表面には樹脂製のフィルムに粘着剤１２９を塗布した粘着テープ１２４が貼り付けられている。
【００５７】
図９は、本発明のインクジェットヘッドで用いるノズル板の実施例を示す断面図である。
図９に示すノズル板の基本的な構成は図８に示す従来例と同様であり、ノズル板４３は、樹脂部材１２１と液室構成部材１２５とを熱可塑性接着剤１２６で接合し、樹脂部材１２１の表面はＳｉＯ2薄膜１２２とフッ素系撥水剤層１２８を順次積層形成したものである。樹脂部材１２１に所要径のノズル４４を形成し、液室構成部材１２５にはノズルに連通するノズル連通口１２７を形成している。
【００５８】
ここで、フッ素系撥水剤層１２８の厚さは、図８に示す従来例のフッ素系撥水剤層１２３の厚さより厚く形成している。ＳｉＯ2薄膜層１２２の形成には、比較的熱のかからない、すなわち樹脂部材１２１に熱的影響の発生しない範囲の温度で成膜可能な方法で形成する。具体的には、スパッタリング、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ（化学蒸着法）、Ｐ−ＣＶＤ（プラズマ蒸着法）等が適しているといえる。本実施例では、Ｓｉのスパッタリングを行った後、スパッタリング膜にＯ2処理をしてＳｉＯ2膜を生成している。ＳｉＯ2薄膜層１２２の膜厚は、密着力が確保できる範囲で必要最小限の厚さとするのが工程時間、材料費から見て有利である。また、この膜厚があまり厚くなると、エキシマレーザでのノズル孔加工に支障がでてくる場合がある。すなわち、樹脂部材１２１はきれいにノズル４４の形状が加工されていても、ＳｉＯ2薄膜層１２２の一部が十分に加工されず加工残りになることがある。
【００５９】
したがって、具体的には密着力が確保でき、エキシマレーザ加工時にＳｉＯ2薄膜層１２２が残らない範囲として、膜厚１Å〜３００Åの範囲が適しているといえる。さらに、より好適には、１０Å〜１００Åの範囲が適している。なお、実験結果では、ＳｉＯ2膜厚が１０Åでも密着性は十分であり、エキシマレーザ加工性についてはまったく問題がなかった。また、３００Åでは僅かな加工残りが観察されたが使用可能範囲であり、３００Åを超えるとかなり大きな加工残りが発生し、使用不可能なノズル異形の発生が見られた。
【００６０】
フッ素系撥水剤層１２８に使用される、フッ素系撥水材料については、いろいろな材料が知られているが、ここでは変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業製、商品名：オプツールＤＳＸ）を３０Å〜１００Å蒸着することで必要な撥水性を得ている。従来例では、オプツールＤＳＸの厚さは、１Å〜３０Åが良いとしている。これは、オプツールＤＳＸの厚さが１０Åでも、また２０Å、３０Åでも撥水性能及びワイピング耐久性能に差は見られなかった、という実験結果より設定されている。
【００６１】
しかしながら、その後の本発明者の検討によれば、フッ素系撥水層の厚さが薄いとアルカリ性のインクに対しての接液で撥水性能の劣化が起こることがわかってきた。すなわち、ノズル表面の撥水膜が長期間アルカリ性のインクに触れつづけていると、撥水性が徐々に劣化し正常なインク滴噴射ができなくなってしまうことになる。これに対し、フッ素系撥水層の厚さが３０Åを超えたものは、アルカリ性のインクに長期間接液しても撥水性が劣化しないことが確認された。また、より厚さを増やしていく方向に対しては、蒸着処理時間が長くかかってしまうことや、蒸着材料の消費が多くなることから、必要最低限の厚さにしておきたいという要求もある。これらの理由からフッ素系撥水層の厚さ適正値を３０Å〜１００Åとすることが適当である。因みに、本実施例ではフッ素系撥水層の厚さを５０Åの蒸着膜としている。
【００６２】
図１１は、フッ素系撥水層の膜厚を変化させたノズルプレートサンプルのインク接液による撥水性の劣化状態を実験評価した結果を示すグラフである。
フッ素系撥水層の膜厚の薄い１０Å、２０Åのサンプルは、インク接液によって時間経過とともに劣化しているのがわかる。一方、フッ素系撥水層の膜厚が３０Å、５０Åのサンプルは時間経過によっても劣化していない。
この結果から、フッ素系撥水層の厚さは、３０Å以上あればインク接液に対する撥水性の劣化は発生しないことが確認された。フッ素系撥水層（オプツールＤＳＸ）を厚付けすることでインク接液が向上する理由は、厚膜となったフッ素系撥水層（オプツールＤＳＸ）の表層部ではフッ素系撥水膜の分子同志が脱水重縮合し薄層を形成しているものと考えられている。
【００６３】
また、フッ素系撥水剤層１２８の表面には、樹脂製のフィルムに粘着材を塗布した粘着テープ１２４が貼り付けられていて、エキシマレーザ加工時のノズル出口表面の汚染防止をしている。
【００６４】
図１０は、本発明のインクジェットヘッドに用いるノズルプレートの製造工程を模式的に示す図である。
図１０（Ａ）は、ノズル形成部材の基材となる材料を示しており、例えばＤｕｐｏｎｔ製ポリイミドフィルムであるカプトン（登録商標）または宇部興産製ユーピレックス（登録商標）等が適当な材料である。ここでは、樹脂部材１２１として、ユーピレックスフィルムの厚さ２５μｍのものを使用している。
【００６５】
図１０（Ｂ）は、樹脂部材１２１の表面にＳｉＯ2薄膜層１２２を形成する工程を示している。このＳｉＯ2薄層１２２の形成は、真空チャンバー内で行われるスパッタリング工法を使用している。膜厚は数Å〜２００Å程度が適しており、ここでは１０〜５０Åの厚さを使用している。さらに、スパッタリングの方法としては、Ｓｉをスパッタリングした後、Ｓｉ表面にＯ2イオンを当てることでＳｉＯ2膜を形成することが、ＳｉＯ2膜の樹脂フィルムへの密着力が向上するとともに、均質で緻密な膜が得られ、撥水膜のワイピング耐久性向上に、より効果的であることがわかった。
【００６６】
図１０（Ｃ）は、フッ素系撥水剤層１２８を塗布する工程であり、塗布方法としては、スピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータなどの方法が使用可能であるが、本実施例では、真空蒸着で成膜する方法を使用しており、この方法を使用することで撥水膜の密着性が向上し、ワイピング耐久性向上につながることが確認された。さらに、その真空蒸着も、図１０（Ｂ）でのＳｉＯ2薄膜層１２２を形成した後、そのまま真空チャンバー内で実施するのがさらに良い効果が得られることがわかった。すなわち、ＳｉＯ2薄膜層１２２を形成後、一旦真空チャンバーからワークを取り出すと不純物等が表面に付着することにより密着性が損なわれるものと考えられる。
フッ素系撥水材料については、いろいろな材料が知られているが、ここではフッ素非晶質化合物として変性パーフルオロポリオキセタン（ダイキン工業製  オプツールＤＳＸ）を使用することで、インクに対する必要な撥水性を得ることができた。
【００６７】
図１０（Ｄ）は、液室構成部材の接合工程である。液室構成部材１２５の材料はいろいろな材料が適用可能であるが、本実施例ではシリコンを使用した。予め、必要なパターンエッチングが施されている液室構成部材１２５の接合面側に熱可塑性接着剤１２６を薄膜塗布し、その上に図１０（Ｃ）の撥水処理済みノズル形成部材を貼り付ける。１３０は予めエッチング加工されている連通口である。
【００６８】
図１０（Ｅ）は、粘着テープ１２４を貼り付ける工程であり、フッ素系撥水剤層１２８のコートされた面に粘着テープ１２４の粘着剤１２９で貼り付ける。この粘着テープ１２４を貼るときには気泡を巻きこまないように貼り付けることが必要である。気泡があると、気泡のある位置に開けたノズル孔は、加工時の付着物等で品質の良くないものになってしまうことがある。
【００６９】
図１０（Ｆ）は、ノズル加工工程で、液室構成部材側から連通口１３０を通してエキシマレーザを照射してノズル４４を形成する。エキシマレーザ加工の加工深さは、粘着テープ１２４の厚みの中まで加工される深さが良い。ノズル４４の加工後は、粘着テープ１２４を剥がして次工程のヘッド組立に部品供給することになる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略を示す斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の機構部の側断面図である。
【図３】インクジェットヘッドを分解して示す分解斜視図である。
【図４】インクジェットヘッドの振動板長手方向に沿って示す断面図である。
【図５】インクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う要部を拡大して示す拡大断面図である。
【図６】インクジェットヘッドの振動板短手方向に沿う要部を示す拡大断面図である。
【図７】ノズル孔を加工するエキシマレーザ加工機の概略の構成を示す図である。
【図８】従来のノズル板を示す断面図である。
【図９】本発明のインクジェットヘッドで用いるノズル板の実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明のインクジェットヘッドに用いるノズルプレートの製造工程を模式的に示す図である。
【図１１】フッ素系撥水層の膜厚を変化させたノズルプレートサンプルのインク接液による撥水性の劣化状態を実験評価した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７１】
１…記録装置本体、２…印字機構部、３…用紙、４…給紙カセット、５…手差しトレイ、６…排紙トレイ、１１…主ガイドロッド、１２…従ガイドロッド、１３…キャリッジ、１４…記録ヘッド、１５…インクカートリッジ、１７…主走査モータ、１８…駆動プーリ、１９…従動プーリ、２０…タイミングベルト、２１…給紙ローラ、２２…フリクションパッド、２３…ガイド部材、２４…搬送ローラ、２５…搬送コロ、２６…先端コロ、２７…副走査モータ、２９…印写受け部材、３１…搬送コロ、３２…拍車、３３…排紙ローラ、３４…拍車、３５，３６…ガイド部材、３７…回復装置、４０…インクジェットヘッド、４１…流路基板、４２…電極基板、４２ａ…酸化膜層、４３…ノズル板、４４…ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室流路、５０…振動板、５４…凹部、５５…電極、５５ａ…接続部（電極パッド部）、５６…ギャップ、５７…電極保護膜、６０…ドライバＩＣ、６１…ＦＰＣケーブル、６２…ギャップ封止剤、６５…フレーム部材、６６…インク供給穴、６７…穴部、６８…ギャップ封止剤、７０…ジョイント部材、７１…フィルタ、８１…レーザ発振器、８２…エキシマレーザビーム、８３，８５，８８…ミラー、８４…ビームエキスパンダ、８６…マスク、８７…フィールドレンズ、８９…結像光学系、９０…加工テーブル、９１…加工物、１２１…樹脂部材、１２２…ＳｉＯ2薄膜、１２３…フッ素系撥水剤層、１２４…粘着テープ、１２５…液室構成部材、１２６…熱可塑性接着剤、１２７…ノズル連通口、１２８…フッ素系撥水剤層、１２９…粘着剤、１３０…連通口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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