JP2007168393A - 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】密着性および吐出方向性に優れた撥水膜を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】ノズル２ａを有するとともに表面に撥水膜１０が形成されたノズルプレート２と、プールプレート３とを備えた液滴吐出ヘッド１において、撥水膜１０を、ノズルプレート２の表面上に形成され、ノズルプレート２の表面との間の密着性を向上させる下地層１０ａと、下地層１０ａ上に形成された撥水層１０ｂとから構成するとともに、下地層１０ａを、ノズルプレート２の表面に対する密着性が撥水層１０ｂよりも大である第１下地層１０ａ_１と、撥水層１０ｂに対する密着性が第１下地層１０ａ_１よりも大である第２下地層１０ａ_２とから構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法に関し、さらに詳しくは、密着性（耐剥離性）および吐出方向性に優れた撥水膜を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。

液滴吐出ヘッドは、従来より、ノズルを有するノズルプレートの吐出側表面に、撥水性を付与すべく撥水膜を形成して、液滴の付着を防止し、ノズルプレートの表面の均一性を高めることにより、液滴の吐出方向性の安定化を図ることが行われている（例えば、特許文献１、２参照。）。

具体的には、特許文献１に記載された液滴吐出ヘッドは、ノズル形成部材（ノズルプレート）の表面にＳｉＯ_２膜がスパッタリングで形成され、そのＳｉＯ_２膜上にフッ素系撥水剤がコーティングされている。

特許文献２に記載された液滴吐出ヘッドは、吐出口プレート（ノズルプレート）の表面にＳｉＯ_２膜が蒸着され、そのＳｉＯ_２膜上にシランカップリング剤等の撥水性有機材料が蒸着によって形成されている。
特開２００３―３４１０７０号公報（請求項６、８） 特開平１１―９１１０９号公報（段落[００２５]、[００２６]）

しかしながら、特許文献１に記載された発明によると、下地層としてスパッタリングによって形成されたＳｉＯ_２膜は、ノズルプレートとしてポリイミド樹脂を用いた場合、ノズルプレートとの密着性（耐剥離性）は良好だが、スパッタリングによって形成したＳｉＯ_２膜上にフッ素系撥水膜を形成すると、撥水膜表面に微小な凹凸が発生し、液滴の吐出方向性の面において必ずしも十分に満足し得るものではないという問題がある。

また、特許文献２に記載された発明によると、下地層として蒸着によって形成されたＳｉＯ_２膜は、ノズルプレートとしてポリイミド樹脂を用いた場合、ノズルプレートとの密着性（耐剥離性）が不十分であるという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、密着性（耐剥離性）および吐出方向性に優れた撥水膜を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、以下の液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。

［１］液滴を吐出するノズルを有するとともに、表面上に撥水膜として下地層および撥水層がこの順序で形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合され、前記ノズルに連通する連通孔を有するプールプレートとを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記下地層は、前記ノズルプレートの前記表面上に形成され、前記ノズルプレートの前記表面に対する密着性が前記撥水層よりも大である第１下地層と、前記第１下地層の表面上に形成され、前記撥水層に対する密着性が前記第１下地層よりも大である第２下地層とから構成されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。

このように構成することによって、密着性および吐出方向性に優れた撥水膜を備えた液滴吐出ヘッドとすることができる。密着性は、耐剥離性と同義である。

［２］前記ノズルプレートは、その表面の前記ノズル周辺に凸部を有し、
前記撥水膜は、前記ノズルプレートの前記ノズル周辺の表面、および前記凸部の側面および表面に形成されてなることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

この構成によれば、ノズル周辺に凸部を設けることにより、ノズル周辺の撥水膜をワイピング等の機械的な摩耗から保護することができる。

［３］前記撥水層は、フッ素系化合物からなることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の液滴吐出ヘッド。

これにより、撥水性および密着性を向上させることができる。

［４］前記第１下地層は、ＳｉＯ_２からなり、前記第２下地層は、ＳｉＯ_ｘからなることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の液滴吐出ヘッド。

第１下地層および第２下地層として、シリコン酸化膜同士を組み合わせることにより、第１下地層と第２下地層との密着性が向上する。

[５]前記ＳｉＯ_２は、３０〜１００ｎｍの膜厚を有し、前記ＳｉＯ_ｘは、３０〜１００ｎｍの膜厚を有することを特徴とする前記[４]に記載の液滴吐出ヘッド。

［６］前記第１下地層は、Ｓｉ_２Ｎ_３からなり、前記第２下地層は、ＳｉＮ_ｘからなることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の液滴吐出ヘッド。

第１下地層および第２下地層として、シリコン窒化膜同士を組み合わせることにより、第１下地層と第２下地層との密着性が向上する。

［７］［１］〜［６］のいずれか１つに記載の液滴吐出ヘッドと、画像信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドを制御して前記液滴吐出ヘッドから液滴を吐出させ、記録媒体上に画像を記録する制御部とを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。

このように構成することによって、耐久性に優れるとともに、高精細な画像情報の記録を可能とする液滴吐出装置とすることができる。

[８]液滴を吐出するノズルを有するとともに、表面上に撥水膜として下地層および撥水層がこの順序で形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合され、前記ノズルに連通する連通孔を有するプールプレートとを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルプレートの前記表面上に形成され、前記ノズルプレートの前記表面に対する密着性が前記撥水層よりも大である第１下地層を形成し、前記第１下地層の表面上に形成され、前記撥水層に対する密着性が前記第１下地層よりも大である第２下地層を形成し、前記第２下地層上に前記撥水層を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

このように構成することによって、密着性および吐出方向性に優れた撥水膜を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法とすることができる。

[９]前記第１下地層は、スパッタリングにより形成されてなり、前記第２下地層は、蒸着により形成されてなることを特徴とする前記[８]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

この構成によれば、スパッタリングによりノズルプレートと第１下地層との密着性がさらに向上し、蒸着によって撥水膜の平坦性が良くなる。

本発明によれば、密着性および吐出方向性に優れた撥水膜を備えた液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

［第１の実施の形態］
（液滴吐出ヘッドの構成）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示し、図１は平面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部詳細図である。

この液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、略平行四辺形の振動板７と、振動板７上に配置された複数の圧電素子８と、複数の圧電素子８に対向する位置に形成された複数のノズル２ａとを有し、圧電素子８を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル２ａから液滴として吐出するように構成されている。なお、７ａは、振動板７に設けられ、図示しない液体タンクから液体がヘッド１内部に供給される供給孔である。

また、液滴吐出ヘッド１は、図２（ａ）に示すように、ノズル２ａが形成されたノズルプレート２を有し、このノズルプレート２の吐出側と反対側の面（裏面）に、連通孔３ａおよび液プール３ｂを有するプールプレート３と、連通孔４ａおよび供給孔４ｂを有する供給孔プレート４と、連通孔５ａおよび供給路５ｂを有する供給路プレート５と、圧力発生室６ａを有する圧力発生室プレート６と、上記振動板７と、上記圧電素子８とを順次積層して構成されている。また、液プール３ｂからは、供給孔４ｂおよび供給路５ｂを介して圧力発生室６ａに連通し、圧力発生室６ａからは連通孔５ａ，４ａ，３ａを介してノズル２ａに連通している。

さらに、液滴吐出ヘッド１は、図２（ｂ）に示すように、ノズルプレート２の吐出側の面（表面）に、ノズル２ａ周辺に凸部９ａが形成されるように凸部プレート９が接合されており、ノズルプレート２のノズル２ａ周辺の表面、および凸部９ａの側面および表面に第１下地層１０ａ_１、第２下地層１０ａ_２および撥水層１０ｂからなる撥水膜１０を形成している。ノズル２ａの周辺に撥水膜１０を形成することにより、ノズル２ａから吐出する液滴がノズル２ａに対して垂直方向に吐出されるようになる。また、ノズル２ａの周辺に凸部９ａを設けることにより、ノズル２ａ周辺の撥水膜１０をワイピング等による機械的な摩耗から保護することができる。

ノズル２ａが形成されたノズルプレート２、連通孔３ａおよび液プール３ｂを有するプールプレート３、凸部９ａが形成された凸部プレート９、および撥水膜１０が積層された構成を、以下、第１の積層体Ｓ１という。また、連通孔４ａおよび供給孔４ｂを有する供給孔プレート４、連通孔５ａおよび供給路５ｂを有する供給路プレート５、圧力発生室６ａを有する圧力発生室プレート６、および圧電素子８を備えた振動板７が積層された構成を、以下、第２の積層体Ｓ２という。

図１、図２では、１つの液滴吐出ヘッド１を示すが、複数の液滴吐出ヘッド１を組み合わせて液滴吐出ヘッドユニットとして、また、複数の液滴吐出ヘッドユニットを配列して液滴吐出ヘッドアレイとして用いることができる。

次に、液滴吐出ヘッド１の各部の詳細を説明する。

（ノズルプレート）
ノズルプレート２としては、ノズル２ａの形成が容易である点から合成樹脂から構成されたものが好ましく、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等を挙げることができる。中でも、自己融着型のポリイミド樹脂が好ましい。ノズルプレート２の厚さは、１５〜１００μｍであることが好ましい。

（プールプレート）
プールプレート３としては、材質が、腐食性等の点からＳＵＳ等の金属から構成されたものを好適例として挙げることができる。

（圧電素子）
圧電素子８は、上面と下面に電極がスパッタリング等により形成されており、下面の電極は、導電性接着剤により振動板７に電気的に接続され、振動板７を介して接地されている。圧電素子８の上面の電極は、ハンダにより図示しないフレキシブルプリント基板の導電パターンに接続されている。また、圧電素子８は、圧力発生室６ａに対応する振動板７の部分に接合されている。

（凸部プレート）
凸部プレート９は、ＳＵＳ等の金属、ポリイミド樹脂等の樹脂から構成されている。凸部９ａの高さは、５〜３０μｍが好ましく、１０〜２０μｍがより好ましい。

（撥水膜）
撥水膜１０の第１下地層１０ａ_１は、ノズルプレート２の表面上に形成され、ノズルプレート２の表面に対する密着性（耐剥離性）が撥水層１０ｂよりも大であり、第２下地層１０ａ_２は、第１下地層１０ａ_１の表面上に形成され、撥水層１０ｂに対する密着性（耐剥離性）が第１下地層１０ａ_１よりも大となっている。

第１下地層１０ａ_１としては、ノズルプレート２の表面に対する密着性が撥水層１０ｂよりも大であれば特に制限はないが、例えば、厚さが３０〜１００ｎｍの、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘ等のシリコン酸化膜又はＳｉ_２Ｎ_３、ＳｉＮ_ｘ等のシリコン窒化膜を挙げることができる。中でも、耐インク性に優れるとともに、ノズルプレート２として用いるポリイミドのような樹脂およびフッ素系撥水材料との密着性（耐剥離性）にも優れていることから、ＳｉＯ_２およびＳｉ_２Ｎ_３からなるものが好ましい。

第２下地層１０ａ_２としては、撥水層１０ｂに対する密着性が第１下地層１０ａ_１よりも大であれば特に制限はないが、例えば、厚さが３０〜１００ｎｍの、第１下地層１０ａ_１がＳｉＯ_２、からなる場合は、ＳｉＯ_ｘからなるものが好ましく、第１下地層１０ａ_１がＳｉ_２Ｎ_３からなる場合は、ＳｉＮ_ｘからなるものが好ましい。これにより、第１下地層１０ａ_１と第２下地層１０ａ_２との密着性が良くなる。

撥水層１０ｂとしては、例えば、フッ素系化合物からなるフッ素系撥水膜、シリコーン系撥水膜、プラズマ重合保護膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ニッケル共析めっき等を挙げることができる。中でも、フッ素系化合物からなるフッ素系撥水膜が、撥水性および密着性に優れていることから好ましい。撥水層１０ｂの厚さは、１０〜５０ｎｍであることが好ましい。

（液滴吐出ヘッドの製造方法）
図３（ａ）〜（ｇ）は、本液滴吐出ヘッド１の製造工程を示す。

（１）第１の積層体Ｓ１の作製
まず、図３（ａ）に示すように、凸部９ａを形成するため、例えば、自己融着型のポリイミドフィルムからなるノズルプレート２上に、例えば、ＳＵＳからなる凸部プレート９を加熱加圧（例えば、３００℃、３００ｋｇｆ）により接合する。なお、ノズルプレート２として自己融着型のポリイミドフィルムを用いない場合は、接合に接着剤等を用いてもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、凸部プレート９上にフォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようにレジスト１１をパターニングする。

次に、図３（ｃ）に示すように、このレジスト１１をマスクとして凸部プレート９をエッチングし、ノズルプレート２の表面上のノズル２ａが形成されることになる部分以外の領域に凸部９ａを形成する。

次に、図３（ｄ）に示すように、例えば、自己融着型のポリイミドフィルムからなるノズルプレート２の裏面に、連通孔３ａおよび液プール３ｂを有する、例えば、ＳＵＳからなるプールプレート３を加熱加圧（例えば、３００℃、３００ｋｇｆ）によって接合する。なお、図３では、連通孔３ａの周辺のみを図示する。

ノズルプレート２として自己融着型のポリイミドフィルムを用いない場合は、接着剤等を用いてもよい。

上記ノズルプレート２と凸部プレート９、およびノズルプレート２とプールプレート３とを接着剤により接合する場合は、接着剤として、ポリイミド，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。

次に、図３（ｅ）に示すように、ノズルプレート２のノズル２ａ周辺の表面、および凸部９ａの側面および表面に、第１下地層１０ａ_１として、例えば、ＳｉＯ_２膜をスパッタリングによって形成する。第１下地層１０ａ_１としてＳｉＯ_２膜を用いることにより、ノズルプレート２および凸部９ａとの密着性を向上させることができる。これは、一般に、蒸着によって形成した膜よりも、スパッタリングによって形成した膜の方が密着性が良いことによるものである。

次に、第１下地層１０ａ_１上に、第２下地層１０ａ_２として、例えば、ＳｉＯ_ｘ膜を蒸着によって形成する。第２下地層１０ａ_２としてＳｉＯ_ｘ膜を用いることにより、撥水層１０ｂとの密着性および平坦性を向上させることができる。これは、ＳｉＯ_ｘ膜にはミクロな隙間があり、そこに撥水層１０ｂの分子が入り込み密着性が向上することによるものである。

次に、第２下地層１０ａ_２上に厚さ１０〜５０ｎｍのフッ素系撥水膜からなる撥水層１０ｂを蒸着により形成した後、加熱（例えば５０℃、１時間）によりフッ素系撥水膜を重合処理する。ＳｉＯ_２膜およびＳｉＯ_ｘ膜と撥水層１０ｂとの相性に関しては、第２下地膜１０ａ_２がＳｉＯ_２膜の場合は、撥水層１０ｂの厚さが３０ｎｍより大となると撥水層１０ｂに凹凸が発生するのに対し、第２下地膜１０ａ_２がＳｉＯ_ｘ膜の場合は、撥水層１０ｂの厚さが５０ｎｍより大となると撥水層１０ｂに凹凸が発生することが実験によって確認されている。このことから、吐出方向性およびノズル加工性、さらに、耐摩耗性を考慮した場合、撥水層１０ｂの厚さが厚い方が利点も大となるので、第２下地膜１０ａ_２としてはＳｉＯ_ｘ膜の方が好ましいことになる。

次に、図３（ｆ）に示すように、プールプレート３側からレーザーを照射することによってノズル２ａを形成し、第１の積層体Ｓ１を得る。レーザーを用いることにより、微細な加工が可能となる。レーザーとしては、ガスレーザーでも固体レーザーでもよい。ガスレーザーとしては、エキシマレーザーを挙げることができ、固体レーザーとしてはＹＡＧレーザーを挙げることができる。中でも、エキシマレーザーを用いることが好ましい。

なお、ノズルプレート２にノズル２ａを形成してから、ノズルプレート２とプールプレート３とを接合してもよい。

また、ノズル２ａを形成する前に、撥水膜１０の上にシート状の粘着テープ類、熱可塑性樹脂類等から構成された保護層を予め形成し、ノズル２ａを形成した後、保護層を剥離してもよい。
（２）第２の積層体Ｓ２の作製
一方、図２（ａ）に示すように、供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６、振動板７および圧電素子８を接合して第２の積層体Ｓ２を形成する。

供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６、および振動板７を接合して第２の積層体Ｓ２を形成する方法としては、例えば、ポリイミド，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の接着剤を用いることができる。

（３）第１の積層体Ｓ１と第２の積層体Ｓ２との接合
次に、図３（ｇ）に示すように、第１の積層体Ｓ１のプールプレート３と第２の積層体Ｓ２の供給孔プレート４を接合して、液滴吐出ヘッド１を得る。

第１の積層体Ｓ１と第２の積層体Ｓ２とを接合する方法としては、例えば、ポリイミド，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の接着剤を用いて、撥水膜１０の耐熱温度以下の温度で接合する方法を挙げることができる。

（第１の実施の形態）
上述した第１の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）ノズルプレート２の表面上に、第１下地層１０ａ_１として、ＳｉＯ_２膜をスパッタリングにより形成し、第１下地層１０ａ_１の表面上に、第２下地層１０ａ_２として、ＳｉＯ_ｘ膜を蒸着により形成しているので、ノズルプレート２と第１下地層１０ａ_１、第１下地層１０ａ_１と第２下地層１０ａ_２、第２下地層１０ａ_２と撥水層１０ｂとの密着性が向上する。従って、ノズルプレート２と撥水膜１０との密着性が向上する。
（ロ）スパッタリングにより形成した第１下地層１０ａ_１上に第２下地層１０ａ_２を蒸着しているので、その上に形成する撥水層１０ｂの平坦性が向上し、吐出方向性が向上する。

[第２の実施の形態］
（カラープリンタの構成）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタを模式的に示す構成図である。このカラープリンタ１００は、略箱型状の筐体１０１を有し、筐体１０１内の下部に、用紙Ｐを収容する給紙トレイ２０、筐体１０１内の上部に、記録済みの用紙Ｐが排出される排紙トレイ２１を各々配設し、給紙トレイ２０から記録位置１０２を経由して排紙トレイ２１に至る主搬送路３１ａ〜３１ｅ、および排紙トレイ２１側から記録位置１０２側に至る反転搬送路３２に沿って用紙Ｐを搬送する搬送機構３０を有している。

記録位置１０２には、図４（ｂ）に示すように、図１に示す液滴吐出ヘッド１の複数個を並列させて記録ヘッドユニットを構成し、４個の記録ヘッドユニットをそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋとして用紙Ｐの搬送方向に配列して記録ヘッドアレイを構成している。

また、カラープリンタ１００は、用紙Ｐを吸着する吸着手段としての帯電ロール４３と、無端ベルト３５を介して記録ヘッドユニット２０に対向して配置されたプラテン４４と、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの近傍に配置されたメンテナンスユニット４５と、本カラープリンタ１００の各部を制御するとともに、画像信号に基づいて記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋを構成する液滴吐出ヘッド１の圧電素子８に駆動電圧を印加し、ノズル２ａからインク滴を吐出させ、用紙Ｐ上のカラー画像を記録する図示しない制御部とを備える。

記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、用紙Ｐの幅以上の有効印字領域を有する。なお、液滴を吐出させる方法として、圧電方式を用いたが、特に制限はなく、例えば、サーマル方式等の汎用されている方式を適宜用いることができる。

記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの上部には、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋに対応する色のインクを収容するインクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋを配設している。各インクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋからは、インクが各液滴吐出ヘッド１に図示しない配管を経由して供給されるように構成されている。

インクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋに収容されるインクとしては特に制限はなく、例えば、水性、油性、溶剤系等の汎用されているインクを適宜用いることができる。

搬送機構３０は、給紙トレイ２０から用紙Ｐを１枚ずつ取り出して主搬送路３１ａに供給するピックアップロール３３と、主搬送路３１ａ、３１ｂ、３１ｄ、３１ｅ、および反転搬送路３２の各部に配置され、用紙Ｐを搬送する複数の搬送ロール３４と、記録位置１０２に設けられ、用紙Ｐを排紙トレイ２１方向に搬送する無端ベルト３５と、無端ベルト３５が張架された駆動ロール３６および従動ロール３７と、搬送ロール３４および駆動ロール３６を駆動する図示しない駆動モータとを備える。

（カラープリンタの動作）
次に、カラープリンタ１００の動作を説明する。搬送機構３０は、制御部の制御の下に、ピックアップロール３３および搬送ロール３４を駆動し、給紙トレイ２０から用紙Ｐを取り出して主搬送路３１ａ，３１ｂに沿って搬送する。用紙Ｐが無端ベルト３５の近傍に差し掛かると、帯電ロール４３の静電吸着力によって用紙Ｐに電荷が付与され、用紙Ｐは無端ベルト３５に吸着する。

無端ベルト３５は、駆動ロール３６の駆動によって回転移動し、用紙Ｐが記録位置１０２に搬送されると、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋによってカラー画像が記録される。

すなわち、図２に示す液滴吐出ヘッド１の液プール３ｂは、インクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋから供給されたインクで満たされており、液プール３ｂからインクが供給孔４ｂおよび供給路５ｂを介して圧力発生室６ａに供給され、圧力発生室６ａにインクが貯留している。制御部が、画像信号に基づいて複数の圧電素子８に駆動電圧を選択的に印加すると、振動板１３は圧電素子８の変形に伴ってたわみ、これにより、圧力発生室６ａ内の容積が変化し、圧力発生室６ａに貯留しているインクが連通孔５ａ，４ａ，３ａを介してノズル２ａからインク滴として用紙Ｐ上に吐出し、用紙Ｐに画像を記録する。用紙Ｐは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像が順次上書きされ、カラー画像が記録される。

カラー画像が記録された用紙Ｐは、搬送機構３０によって主搬送路３１ｄを経由して排紙トレイ２１に排出される。

なお、両面記録モードが設定されている場合は、排紙トレイ２１に一旦排出された用紙Ｐは、再び主搬送路３１ｅに戻り、反転搬送路３２を経由して再び主搬送路３１ｂを経由して記録位置１０２に搬送され、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋによって前回記録された用紙Ｐの面と反対の面にカラー画像が記録される。

（第２の実施の形態の効果）
上述した第２の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
（イ）ノズルプレート２と撥水膜１０との密着性が高い記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋを用いているので、信頼性の高いカラープリンタを提供することができる。
（ロ）吐出方向性の高い記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋを用いているので、高精細、高画質のカラー画像を提供することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。

表１は、実施例１、比較例１、２、３、４について、第１下地層１０ａ_１としてＳｉＯ_２膜を用い、第２下地層１０ａ_２としてＳｉＯ_ｘ膜を用い、ＳｉＯ_２膜およびＳｉＯ_ｘ膜の膜厚を変化させた場合の密着性、ノズル加工性、吐出方向性、撥水膜の平坦性（凹凸）について行った評価結果を示す。

実施例１は、第１下地層１０ａ_１として膜厚３５ｎｍのＳｉＯ_２膜、第２下地層１０ａ_２として膜厚１００ｎｍのＳｉＯ_ｘ膜、撥水層１０ｂとして膜厚１０ｎｍのフッ素樹脂膜を用いた。その結果、密着性、ノズル加工性、吐出方向性、撥水膜の平坦性は、いずれも良好な結果（○印）が得られた。

これに対し、比較例１は、実施例１に対し、第１下地層１０ａ_１を使用せず、撥水層１０ｂの膜厚を３５ｎｍと厚くした。その結果、密着性は不良（×印）であったが、ノズル加工性、吐出方向性、撥水膜の平坦性は、いずれも良好な結果（○印）が得られた。

比較例２は、実施例１に対し、第１下地層１０ａ_１を使用せず、撥水層１０ｂの膜厚を５５ｎｍと比較例１よりも厚くした。その結果、密着性は不良（×印）、ノズル加工性は良好（○印）、吐出方向性はやや良好（△印）、撥水膜の平坦性は不良（×印）であった。

比較例３は、実施例１に対し、第１下地層１０ａ_１のＳｉＯ_２膜の膜厚を１２０ｎｍと厚くした。その結果、密着性は不良（×印）であったが、ノズル加工性、吐出方向性および撥水膜の平坦性は、いずれも不良（×印）であった。

比較例４は、実施例１に対し、第２下地層１０ａ_２を使用せず、撥水層１０ｂの膜厚を３５ｎｍと厚くした。その結果、密着性およびノズル加工性は良好（○印）であったが、吐出方向性はやや良好（△印）であり、撥水膜の平坦性は、不良（×印）であった。

なお、本発明は、上記実施の形態および上記実施例に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

例えば、上記実施の形態および上記実施例では、ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成し、それらの表面に三層構造の撥水層１０を形成したが、ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成せずにノズルプレート２の表面に三層構造の撥水層１０を形成してもよい。

また、ノズルプレートに放電加工、フォトエッチング、ポンチによるプレス加工、レーザ加工等の加工を施してノズルの周囲に凸部を形成してもよい。これにより、ノズルプレートと凸部を一体的に形成することができるので、接合工程等を省略することができる。

本発明の液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、および液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターンを形成することが要請される各種産業分野、例えば、高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、半田ペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等で有効に利用される。

本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部詳細図である。 （ａ）〜(ｇ)は、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタを模式的に示す構成図である。

符号の説明

１ 液滴吐出ヘッド
２ ノズルプレート
２ａ ノズル
３ プールプレート
３ａ 連通孔
３ｂ 液プール
４ 供給孔プレート
４ａ 連通孔
４ｂ 供給孔
５ 供給路プレート
５ａ 連通孔
５ｂ 供給路
６ 圧力発生室プレート
６ａ 圧力発生室
７ 振動板
７ａ 供給孔
８ 圧電素子
９ 凸部プレート
９ａ 凸部
１０ 撥水膜
１０ａ_１ 第１下地層
１０ａ_２ 第２下地層
１０ｂ 撥水層
１１ レジスト
２０ 給紙トレイ
２１ 排紙トレイ
３０ 搬送機構
３１ａ〜３１ｅ 主搬送路
３２ 反転搬送路
３３ ピックアップロール
３４ 搬送ロール
３５ 無端ベルト
３６ 駆動ロール
３７ 従動ロール
４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ 記録ヘッドユニット
４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋ インクタンク
４３ 帯電ロール
４４ プレテン
４５ メンテナンスユニット
１００ カラープリンタ
１０１ 筐体
１０２ 記録位置
Ｐ 用紙
Ｓ１ 積層体
Ｓ２ 積層体

Claims (9)

1. 液滴を吐出するノズルを有するとともに、表面上に撥水膜として下地層および撥水層がこの順序で形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合され、前記ノズルに連通する連通孔を有するプールプレートとを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記下地層は、前記ノズルプレートの前記表面上に形成され、前記ノズルプレートの前記表面に対する密着性が前記撥水層よりも大である第１下地層と、前記第１下地層の表面上に形成され、前記撥水層に対する密着性が前記第１下地層よりも大である第２下地層とから構成されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記ノズルプレートは、その表面の前記ノズル周辺に凸部を有し、
   前記撥水膜は、前記ノズルプレートの前記ノズル周辺の表面、および前記凸部の側面および表面に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記撥水層は、フッ素系化合物からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記第１下地層は、ＳｉＯ_２からなり、
   前記第２下地層は、ＳｉＯ_ｘからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記ＳｉＯ_２は、３０〜１００ｎｍの膜厚を有し、
   前記ＳｉＯ_ｘは、３０〜１００ｎｍの膜厚を有することを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記第１下地層は、Ｓｉ_２Ｎ_３からなり、
   前記第２下地層は、ＳｉＮ_ｘからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、
   画像信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドを制御して前記液滴吐出ヘッドから液滴を吐出させ、記録媒体上に画像を記録する制御部とを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
8. 液滴を吐出するノズルを有するとともに、表面上に撥水膜として下地層および撥水層がこの順序で形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合され、前記ノズルに連通する連通孔を有するプールプレートとを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
   前記ノズルプレートの前記表面上に形成され、前記ノズルプレートの前記表面に対する密着性が前記撥水層よりも大である第１下地層を形成し、
   前記第１下地層の表面上に形成され、前記撥水層に対する密着性が前記第１下地層よりも大である第２下地層を形成し、
   前記第２下地層上に前記撥水層を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記第１下地層は、スパッタリングにより形成されてなり、
   前記第２下地層は、蒸着により形成されてなることを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

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