JP2001063043A - インク噴射装置、及び、インク噴射装置のノズルプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルから記録媒体にインクを噴射するイン
ク噴射装置において、１つの基材上に撥水膜，ノズル
孔，導電パターンを一体形成できるようにする。 【解決手段】 ノズルプレート６０は一方の面に基板６
の接続端子２０ａ，２２ａそれぞれに対応する導電パタ
ーン６２，６４を有し、一方の端部側には基板６のイン
ク溝２に対応するノズル孔６６を有する。ノズルプレー
ト６０の導電パターン６２，６４が配置された側とは反
対側の面には、原料ガスとしてトリメチルシラン，トリ
メチルメトキシシラン，フロロアルキルシランのいずれ
かの有機シリコン化合物を用いて高周波プラズマＣＶＤ
法にて形成された撥水膜Ｑが形成されている。ノズルプ
レート６０は、導電パターン６２，６４側が基板６の接
続端子２０ａ，２２ａが配置された側（下面６ｃ）に接
着固定され、ノズル孔６６側の面が折り曲げられて基板
６の前端面６ａに接着固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルから記録媒
体にインクを噴射して記録を行うインク噴射装置に関
し、詳しくは、インクを噴出する噴出口が設けられたノ
ズルプレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェット式プリンタ装
置のインク噴射装置としては、必要な時にだけインクに
対して瞬間的に高い圧力を加え、その圧力に応じてイン
クを記録媒体に向かって飛しょうさせることによりイン
クを付着させるオンデマンド方式の装置が知られてい
る。

【０００３】図４は、この種のインク噴射装置の概略構
成の一例を表し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）はアクチ
ュエータ基板６の下面６ｃを上にした状態の斜視図、
（ｃ）はアクチュエータ基板６と導電層ケーブルとの関
係を示す斜視図である。また、図５はアクチュエータ基
板６の概略構成を表し、（ａ）は図４（ａ）に示した噴
射装置ＨのＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はアクチュエータ基
板６を上面６ｄ側から見た断面図である。

【０００４】このインク噴射装置Ｈは、複数のインク溝
２及びその両側にダミー溝４を有し、インクに圧力を加
えて噴射するためのアクチュエータ基板６と、各溝２，
４の上面を覆うカバー板８と、インク溝２に対応したノ
ズル孔２０２を有するノズルプレート２００と、インク
溝２にインクを分配するマニホールド１０とからなる。

【０００５】アクチュエータ基板６は、チタン酸ジルコ
ン酸鉛系（ＰＺＴ）、チタン酸鉛系（ＰＴ）などの剛性
を有する圧電セラミックス材料製の一対の基材１２，１
４からなり、両基材１２，１４は互いに接着されてい
る。両基材１２，１４は、板厚方向に分極され、しか
も、その分極方向が互いに反対方向となるように積層さ
れている。尚、基材１２，１４のいずれか一方のみを圧
電材料で構成する場合もある。両基材１２，１４には、
インク溝２よびダミー溝４となる平行な多数の溝（チャ
ネル）が、ダイヤモンドブレード等によって両基材１
２，１４の厚さ方向にわたって切削加工されている。こ
れにより、インク溝２およびダミー溝４間を隔てる隔壁
１６は、その高さ方向に分極方向が反対となるように圧
電材料を積層した構成となっている（図５（ａ）参
照）。

【０００６】また、インク溝２はその長手方向（即ち、
インク噴射方向）の前後両端をアクチュエータ基板６の
前後両端に開放して形成され、ダミー溝４は、前端面６
ａに開放するが、後端面６ｂにおいて閉塞するように、
立上部１８を残して形成されている（図５（ｂ）等参
照）。

【０００７】インク溝２内の隔壁１６側面には第１電極
２０が形成され、ダミー溝４内の隔壁１６側面には第２
電極２２が第１電極２０とは絶縁された状態で形成され
ている。全ての第１電極２０は、アクチュエータ基板６
の後端面６ｂの導電層を経て下面６ｃの導電層、即ち第
１接続端子２０ａに接続されている。第２電極２２は、
ダミー溝１４の前端部を経て下面６ｃの複数の第２接続
端子２２ａににそれぞれ接続されている。

【０００８】一方、アクチュエータ基板６の上面６ｄに
は、インク溝２及びダミー溝４の長手方向に沿った開放
面を覆うカバー板８が接着されている。アクチュエータ
基板６の前端面６ａ及びカバー板８の前端面８ａには、
インク溝２と対応するノズル孔２０２が設けられ、合成
樹脂（例えば、ポリイミド，ポリエーテルサルフォン等
の高分子樹脂）からなる板状のノズルプレート２００が
接着固定される。また、アクチュエータ基板６の後端面
６ｂ及びカバー板８の後端面８ｂには、マニホールド１
０が接着固定される。

【０００９】また、ノズルプレート２００のインク噴射
側の面には、インクをはじく性質を有する撥水膜Ｐが形
成され、インク噴射後においてノズル孔２０２にインク
が付着して噴射装置Ｈのインク噴射性能が低下するのを
防止している。一方、図４（ｃ）に示すように、アクチ
ュエータ基板６の下面６ｃには、各第１，第２接続端子
２０ａ，２２ａそれぞれに対応するように導電パターン
３０２，３０４が配置されたシート状のケーブル３００
（通称、ＦＰＣ（フレキシブル配電ケーブル））が接着
されている。

【００１０】ケーブル３００の基材は合成樹脂（例え
ば、ポリイミド，ポリエーテルサルフォン等の高分子樹
脂）からなる。一方、導電パターン３０２，３０４は、
例えば、銅、金等の導電材料からなり、このような導電
材料がメッキ、スクリーン印刷等により基材上にパター
ン形成される。

【００１１】そして、導電パターン３０２，３０４にお
いてアクチュエータ基板６の各接続端子２０ａ，２２ａ
に対応する側と反対側の端部は、噴射装置Ｈを駆動する
制御部（図示略）に接続されている。このように構成さ
れた噴射装置Ｈでは、インク供給源からマニホールド１
０に導入されたインクは、インク溝２に供給されるが、
ダミー溝４は立ち上がり部１８によってマニホールド１
０から遮蔽されているため、インクが供給されないよう
になっている。

【００１２】そして、各インク溝２の第１電極２０とイ
ンクを吐出しようとするインク溝２を挟む両隔壁１６，
１６のダミー溝４側の第２電極２２，２２との間に、各
導電パターン３０２，３０４を介して電圧を印加（例え
ば、第１電極２０をアースに接続、第２電極２２に正電
圧を印加）すると、第１，第２電極２０，２２間に圧電
材料の分極方向Ｆと直交する方向の電界Ｅが発生する
が、圧電材料からなる各基材１２，１４は、互いに反対
方向に分極するように積層されているため、図５（ａ）
に示すように、隔壁１６の上下各部がそれぞれ反対方向
に剪断変形（詳しくは、圧電厚みすべり変形）して、イ
ンク溝２内の容積を拡大する。このとき、ノズル孔２０
２付近を含むインク溝２の圧力が減少し、インク溝２の
容積が拡大した分に応じた量のインクがマニホールド１
０からインク溝２内に供給されるようになる。

【００１３】次に、電圧の印加を停止し、第１電極２０
及び第２電極２２，２２を共にアースに接続すると、変
形した隔壁１６が元の形状に復帰するようになる。この
時、隔壁１６がインク溝２内のインクに圧力を加えるの
で、インク溝２内のインクがノズル孔２０２から噴射さ
れるようになる。尚、ノズルプレート２００のインク噴
射側の面には、撥水膜Ｐが形成されているため、インク
を噴射した際にノズル孔２０２にインクが付着すること
がない。

【００１４】ところで、撥水膜及びノズル孔が形成され
たノズルプレートの形成方法については、特開平７−３
０４１７７号公報，特開平１０−１１４０７５号公報等
に詳細に記載されているが、その一例について以下に概
略の形成方法を説明する。ノズルプレート２００は、図
６に示す各工程（撥水膜形成工程，ノズル形成工程，紫
外線吸収剤蒸発工程）を順に経ることにより形成され
る。図６はインク噴射装置Ｈのノズルプレート２００の
形成工程を表し、（ａ）は撥水膜Ｐが形成された状態の
ノズルプレート２００の断面図、（ｂ）はノズル孔２０
２が形成された状態のノズルプレート２００の断面図を
示す。

【００１５】即ち、撥水膜形成工程では、合成樹脂から
なる板状の基材２００ａの一方の面に、フッ素系ポリマ
ー（例えば、フッ化エチレンプロピレン）を塗布し、更
にこの基材２００ａを２６０〜３００℃の温度にて約１
時間加熱して撥水成分を定着させて、フッ素系高分子樹
脂からなる撥水膜Ｐを形成する。尚、形成される撥水膜
Ｐの厚さは約１μｍである（図６（ａ）参照）。

【００１６】次に、ノズル形成工程では、撥水膜形成工
程にて撥水膜Ｐが形成された基材２００ａにおいて撥水
膜Ｐが形成された面とは反対側の面に対して、紫外線領
域の波長を有するレーザ光を照射することによりノズル
孔２０２を形成する（図６（ｂ）参照）。

【００１７】このようなノズル孔２０２を形成するに
は、図７に示すようなレーザ加工機４０を用いる。レー
ザ加工機４０は、レーザ光（例えば、ＫｒＦ＝２４８ｎ
ｍ或いはＸｅＫｒ＝３０８ｎｍのエキシマレーザ光）発
振器４２、ベンドミラー４４ａ，４４ｂ，４４ｃ、被加
工物載置用のステージ４６、レーザ光径を拡大するため
のビームエキスパンダ４８、形成すべき各ノズル孔のノ
ズル面に対応した領域にレーザ光を照射するためのマス
ク５０、基材にレーザ光を結像させるための結像系５
２、マスク５０を通過した各レーザ光を互いに平行な状
態で結像系に導くためのフィールドレンズ５４から構成
される。

【００１８】尚、マスク５０は、例えば、透明のガラス
板上にレーザ光非透過領域と透過領域とを形成したもの
で、レーザ光非透過領域には金属層（例えば、クロムを
主体とした金属層）が形成され、この金属層によりレー
ザ光の透過を阻止している。一方、レーザ光透過領域
は、複数の円形の透過領域からなり、このレーザ光透過
領域を縮小するとノズルプレート２００上に形成すべき
ノズル孔２０２の形成領域に一致する。

【００１９】レーザ加工機４０においては、レーザ光発
振器４２から出射されたレーザ光Ｌは、ベンドミラー４
４ａにて屈曲してビームエキスパンダ４８に入射する。
ビームエキスパンダ４８にて光径が拡大されたレーザ光
Ｌは、ベンドミラー４４ｂにて屈曲した後、マスク５０
に入射して複数のレーザ光Ｌに分割された後、フィール
ドレンズ５４を通過して複数のレーザ光Ｌの平行光線と
なる。複数のレーザ光Ｌはベンドミラー４４ｃにて屈曲
して結像系５２を通過し、ノズル孔２０２の形成領域に
対応するように基材２００ａ上に結像する。

【００２０】尚、基材２００ａは撥水膜Ｐが形成された
側を下にしてステージ４６に載置されており、レーザ光
Ｌは撥水膜Ｐが形成された側と反対側の面に結像するよ
うになっている。基材２００ａにレーザ光Ｌが照射され
ると、基材２００ａや撥水膜Ｐを構成する高分子樹脂の
分子結合がレーザ光Ｌにより切断され、切断された分子
が更にレーザ光Ｌにより分解して飛散するようになる。
この結果、図６（ｂ）に示すようにレーザ光Ｌが照射さ
れた部分には、例えば、ステージ４６に載置された側ほ
ど径が小さくなるように縮径したノズル孔２０２が形成
される。尚、形成されたノズル孔２０２の最小径は約３
０μｍである。

【００２１】ところで、上記のような高分子樹脂からな
る基材はレーザ光を吸収しやすいため精度よくノズル孔
を加工することができる一方、単にフッ素系ポリマーか
ら形成される撥水膜はレーザ光（エキシマレーザ光）を
吸収しにくいことから、レーザ光にて精度よく孔を加工
することができない。

【００２２】そこで、撥水膜Ｐを形成する際には、レー
ザ光を吸収する性質を有する紫外線吸収剤をフッ素系ポ
リマーに混合した後、この混合剤を基材に塗布するよう
にしている。このような紫外線吸収剤としては、例え
ば、乳濁状に生成したベンゾフェノン系（或いは、ベン
ゾトリアゾール系）高分子を用いることができる。

【００２３】このような紫外線吸収剤が含有された撥水
膜Ｐはレーザ光Ｌを吸収しやすくなって撥水膜Ｐに精度
よく孔が加工されるようになるので、ノズルプレート２
００に精度よくノズル孔２０２を加工することが可能と
なる。ところが、上記のように紫外線吸収剤が含有され
た状態の撥水膜は、単にフッ素系ポリマーからなる撥水
膜に比べて撥水性能が低いため、次の紫外線吸収剤蒸発
工程では、ノズル形成工程にてノズル孔２０２が形成さ
れた基材２００ａを３５０〜３８０℃の温度に加熱して
撥水膜中の紫外線吸収剤を蒸発させることにより、撥水
膜の撥水性能を回復するようにしている。

【００２４】以上の手順にて、ノズル孔２０２が形成さ
れたノズルプレート２００を形成することができる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、高品
質を保持しつつ、安価でかつ製造し易いプリンタ装置の
開発を各プリンタ装置メーカーにて推し進めていること
はいうまでもない。そのようなプリンタ装置を実現する
には、プリンタ装置の各種構成部材個々を安価でかつ製
造し易くする必要がある。従って、インク噴射装置も例
外ではなく、安価でかつ製造し易くすることが望まれて
いた。

【００２６】そこで、そのようなインク噴射装置の１つ
を実現するために、上記した従来のインク噴射装置Ｈで
は、撥水膜Ｐ及びノズル孔２０２が形成されたノズルプ
レート２００と、導電パターン３０２，３０４を有する
ケーブル３００とが互いに別体のものとして形成されて
いるものの、ノズルプレート２００及びケーブル３００
がそれぞれ合成樹脂からなるシート状の基材が用いられ
ている点に着目し、合成樹脂からなる１つのシート状の
基材を用いることにより、この基材上に撥水膜，ノズル
孔，導電パターンを一体形成することが望まれていた。

【００２７】ところが、まず、基材上に撥水膜（また
は、ノズル孔）を形成した後に、導電パターンを形成す
ると、上記のようにメッキやスクリーン印刷にて導電パ
ターンを形成する際に、不用意に撥水膜（または、ノズ
ル孔）を傷つけてしまって、ノズルプレートとして使用
できなくなるおそれがあった。

【００２８】一方、従来の形成方法にて撥水膜を形成す
るには、２６０〜３００℃の温度に基材を加熱する必要
があるため、撥水膜を形成する前に導電パターンが形成
されていると、導電パターンの導電材料と基材との温度
膨張率の違いから、加熱時に導電パターンが基材から剥
がれてしまうおそれがあった。尚、本発明者らが調査し
たところ、基材を約２００℃にまで加熱した時点で導電
パターンが基材から剥がれるのが確認された。

【００２９】このように、従来では、１つの基材上に撥
水膜，ノズル孔，導電パターンを一体形成できなかった
のである。本発明は、このような問題を解決するために
なされたものであり、ノズルから記録媒体にインクを噴
射して記録を行うインク噴射装置において、１つの基材
上に撥水膜，ノズル孔，導電パターンを一体形成できる
ようにすることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、駆動用の電圧を
外部から印加するための電極が設けられると共に、イン
クを収容するチャネルが形成され、該チャネル内のイン
クを該チャネルの出口端から噴出するように駆動するア
クチュエータと、前記電極と電気的に接続する導電パタ
ーンが形成された薄板状のケーブルと、前記チャネルの
出口端側に設けられ、前記出口端と対応する位置にイン
ク噴射用の噴射孔が形成された薄板状のノズルプレート
とを備え、前記導電パターンを介して前記電極に電圧を
印加することによって、前記アクチュエータを駆動し
て、前記噴射孔からインクを噴射するように構成された
インク噴射装置において、前記ノズルプレートに前記導
電パターンを形成することにより、前記ケーブルが該ノ
ズルプレートと一体化され、該ケーブルが一体化された
該ノズルプレートにおいて前記噴射孔からインクが吐出
される側の面の少なくとも該噴射孔の周囲には、有機シ
リコン化合物を原料とした高周波プラズマＣＶＤ法にて
撥水膜が形成されていることを特徴とする。

【００３１】このように、本発明（請求項１）では、ノ
ズルプレートに導電パターンを形成することにより、ケ
ーブルをノズルプレートと一体化した上で、更に、有機
シリコン化合物を原料とした高周波プラズマＣＶＤ法に
てノズルプレートに撥水膜を形成するようにしている。

【００３２】高周波プラズマＣＶＤ法では、大気圧以下
の圧力（例えば、圧力１〜１０⁵Ｐａ）下にて保持され
た状態の空間に陰極，陽極の一対の電極を配置し、各電
極間にガス化した成膜用原料を送り込むと共に、各電極
間に高周波の電圧を印加する。すると、高周波電圧が各
電極間に印加されることによって生じる交番電界によ
り、空間内に存在する電子が各電極間に滞留するように
なるので、電子が原料ガスに衝突する確率が増加する。
そして、電子によって衝突された原料ガスは分子，原
子，イオン，電子に分解するが、原料ガスが分解するこ
とによって生じた電子も原料ガスに衝突するようになる
ので、結果的に次々に原料ガスが分解し、常に分子，原
子，電子，イオンが混在した状態（即ち、プラズマ放電
状態）になる。

【００３３】また、原料ガス中に含まれる分子，原子は
通常ならば熱的に励起されにくいものであるが、上記の
ようにして原料ガスが分解して生じた分子，原子はある
程度活性化しているため、各電極間に膜形成対象物が配
置されていれば、これら分子，原子を反応生成物として
膜形成対象物上に付着させることができる。

【００３４】そして、各電極間の原料ガスの温度が、例
えば、室温（２５℃）〜２００℃程度といった比較的低
温で保持された状態でも、分解して生じた分子，原子は
ある程度活性化しているため、これら分子，原子を反応
生成物として膜形成対象物上に付着させることができ
る。

【００３５】つまり、本発明（請求項１）では、ノズル
プレートに導電パターンを形成することにより、ケーブ
ルがノズルプレートと一体化されていても、導電パター
ンがノズルプレートから剥がれない温度（例えば、室温
（２５℃）〜２００℃）にてガス化した有機シリコン化
合物（即ち、原料ガス）を保持することによって、原料
ガスを活性化した分子，原子に分解できるため、上記し
た従来の撥水膜の形成方法に比べて低温で撥水膜を形成
することが可能となり、導電パターン，噴出孔，撥水膜
を一体形成できるのである。

【００３６】また、本発明（請求項１）のインク噴射装
置のノズルプレートを製造するには、請求項２に記載の
ように、まず、薄板状の樹脂基材に導電パターンを形成
し、次いで、導電パターンが形成された状態の樹脂基材
に紫外線領域の波長を有するレーザ光を照射して噴射孔
を形成し、更に、有機シリコン化合物を原料とした高周
波プラズマＣＶＤ法にて、噴射孔が形成された状態の樹
脂基材のインクが吐出される側の面の少なくとも噴射孔
の周囲に撥水膜を形成する。

【００３７】つまり、噴出孔を先に形成し、次いで導電
パターンを形成すると、導電パターンを形成する際に噴
出孔を傷つけてしまうおそれがあるが、本発明（請求項
２）のように導電パターンを先に形成し、次いで噴出孔
を形成することによって、噴出孔を傷つけるといった問
題が生じるのを回避することができる。また、導電パタ
ーンを形成した状態でも、前述したように、従来に比べ
て低温（例えば、室温（２５℃）〜２００℃）で撥水膜
を形成することができる。

【００３８】従って、本発明（請求項２）では、導電パ
ターン，噴出孔，撥水膜をそれぞれ一体形成した品質の
高いノズルプレートを製造することが可能となる。とこ
ろで、高周波プラズマＣＶＤにて撥水膜を形成する際に
用いる有機シリコン化合物としては、請求項３に記載の
ように、トリメチルシラン，トリメチルメトキシシラ
ン，フロロアルキルシランのいずれかを用いるのが望ま
しい。

【００３９】本発明者等が高周波プラズマＣＶＤにて樹
脂基材上に撥水膜を形成する各種実験を行ったところ、
トリメチルシランやトリメチルメトキシシランを用いて
形成した撥水膜では、撥水膜上に水滴（純水）を載置し
て撥水膜面と水滴の表面とのなす角（即ち、接触角）が
フッ素系ポリマー（例えば、フッ化エチレンプロピレ
ン）を用いて形成した従来の撥水膜とほぼ同じであるこ
とが分かった。つまり、トリメチルシランやトリメチル
メトキシシランを用いて形成した撥水膜はフッ素系ポリ
マーからなる撥水膜と同等の撥水性を有するのである。

【００４０】一方、フロロアルキルシランを用いて形成
した撥水膜では、フッ素系ポリマーからなる撥水膜より
も高い接触角を有していることが分かった。つまり、フ
ロロアルキルシランを用いて形成した撥水膜は、フッ素
系ポリマーからなる撥水膜よりも高い撥水性を有してい
るのである。

【００４１】つまり、請求項１または請求項２に記載の
発明においては、従来の撥水膜の形成方法に比べて低温
で撥水膜を形成できるようしたものであるが、請求項３
に記載の発明においては、更に、従来の形成方法にて形
成された撥水膜と同等以上の撥水性を有する撥水膜を形
成することができるのである。

【００４２】

【発明の実施の形態】

【００４３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施形態を図面
と共に説明する。尚、本実施例のインク噴射装置におい
ては、図４に示した従来のインク噴射装置とは、ノズル
孔を有するノズルプレート及びアクチュエータ基板を駆
動するための導電層ケーブルの構造が異なるだけであ
り、その他の構成部材（例えば、アクチュエータ基板，
カバー板，マニホールド等）の構造は同じである。その
ため、同じ構成部材については符号を等しくしてその詳
細な説明を省略する。

【００４４】図１は、本実施例のノズルプレートの概略
構成を表し、（ａ）はノズルプレートの平面図、（ｂ）
はノズルプレートとアクチュエータ基板との関係を示す
斜視図である。本実施例のノズルプレート６０は、合成
樹脂（例えば、ポリイミド，ポリエーテルサルフォン等
の高分子樹脂）からなる帯状のシート基材６０ａにて形
成されると共に、一方の面にはアクチュエータ基板６の
下面６ｃに配置された第１，第２接続端子２０ａ，２２
ａそれぞれに対応する導電パターン６２，６４が配置さ
れ、一方の端部側にはアクチュエータ基板６のインク溝
２に対応するノズル孔６６が設けられている。各導電パ
ターン６２，６４は噴射装置Ｈを駆動する制御部（図示
略）に接続されている。また更に、ノズルプレート６０
において導電パターン６２，６４が配置された側とは反
対側の面には、後述する撥水膜Ｑが形成されている。

【００４５】そして、本実施例のノズルプレート６０
は、図１（ｂ）に示すように、導電パターン６２，６４
が配置された側の面をアクチュエータ基板６の第１，第
２接続端子２０ａ，２２ａが配置された側の面（即ち、
下面６ｃ）に接着固定されると共に、ノズル孔６６が設
けられた側の端部側を折り曲げるようにしてアクチュエ
ータ基板６の前端面６ａ及びカバー板８の前端面８ａに
接着固定されるものである。

【００４６】つまり、ノズルプレート６０をアクチュエ
ータ基板６に配置した場合には、ノズルプレート６０の
導電パターン６２，６４がアクチュエータ基板６の第
１，第２接続端子２０ａ，２２ａにそれぞれ当接するこ
とによって、導電パターン６２，６４を介して第１，第
２電極２０，２２に対し、駆動用の電圧を印加できるよ
うになると共に、アクチュエータ基板６のインク溝２と
対応する位置にノズル孔６６が設けられることによっ
て、このノズル孔６６からインクを噴射できるようにな
る。しかも、ノズルプレート６０のインク噴射側の面に
は、撥水膜Ｑが形成されているため、インク噴射後にお
いてノズル孔６６にインクが付着して噴射装置のインク
噴射性能が低下することがない。

【００４７】このように構成されたノズルプレート６０
は、図２に示す各工程（導電パターン形成工程，ノズル
形成工程，撥水膜形成工程）を順に経ることにより形成
される。図２はノズルプレート６０の形成工程を表し、
（ａ）は導電パターン６２，６４が形成された状態のノ
ズルプレート６０の断面図、（ｂ）はノズル孔６６が形
成された状態のノズルプレート６０の断面図、（ｃ）は
撥水膜Ｑが形成された状態のノズルプレート６０の断面
図を示す。

【００４８】即ち、導電パターン形成工程では、シート
基材６０ａの一方の端部側に導電パターン６２，６４を
形成しない領域（即ち、後述するノズル孔６６を形成す
る領域）を設けた上で、一方の面に対し、例えば、銅、
金等の導電材料からなる導電パターン６２，６４それぞ
れをメッキ、スクリーン印刷等により形成する（図２
（ａ）参照）。

【００４９】次に、ノズル形成工程では、導電パターン
形成工程にて導電パターン６２，６４が形成されたシー
ト基材２００ａにおいて、導電パターン６２，６４が形
成された側の面で、かつ、導電パターンを形成しない領
域が設けられた端部側に対し、紫外線領域の波長を有す
るレーザ光を照射してノズル孔６６を形成する（図２
（ｂ）参照）。ノズル孔６６を形成するには、先に説明
したレーザ加工機４０（図７参照）を用いる。

【００５０】ところで、図６（ｂ）に示すように、従来
のインク噴射装置Ｈでは、ノズルプレート２００の一方
の面に撥水膜Ｐが形成された状態でノズル孔２０２が形
成されるものであるが、その際単にフッ素系ポリマーか
ら形成される撥水膜はレーザ光を吸収しにくいため、フ
ッ素系ポリマーに紫外線吸収剤を混合して撥水膜を形成
していた。

【００５１】本実施例においては、シート基材６０ａに
ノズル孔６６を形成する際には導電パターン６２，６４
が形成されているものの、ノズル孔６６は導電パターン
６２，６４が形成されていない領域（即ち、シート基材
６０ａの一方の端部側）に形成されるものである。つま
り、ノズル孔６６はシート基材６０ａに直接形成される
が、シート基材６０ａの構成材料である合成樹脂（例え
ば、ポリイミド、ポリエーテルサルフォン等の高分子樹
脂）はレーザ光を吸収しやすいものであるため、精度よ
くノズル孔６６を形成することができるのである。

【００５２】また、シート基材６０ａにレーザ光Ｌが照
射されると、基材６０ａを構成する合成樹脂（高分子樹
脂）の分子結合がレーザ光Ｌにより切断され、切断され
た分子が更にレーザ光Ｌにより分解して飛散するように
なる結果、図２（ｂ）に示すようにレーザ光Ｌが照射さ
れた部分には、例えば、レーザ加工機４０のステージ４
６に載置された側ほど径が小さくなるように縮径したノ
ズル孔６６が形成される。尚、形成されるノズル孔６６
の最小径は約３０μｍである。

【００５３】次に、撥水膜形成工程では、ノズル形成工
程にてノズル孔６６が形成されたシート基材６０ａにお
いて、導電パターンが形成された側とは反対側の面（即
ち、インク噴出面）に撥水膜Ｑを形成する。撥水膜Ｑを
形成するには、図３に示すような高周波プラズマＣＶＤ
装置（以下、単にＣＶＤ装置ともいう）７０を用いる。
ＣＶＤ装置７０は、成膜室（成膜チャンバー）７２、高
周波電源発生装置７４、上部電極７６、下部電極７８、
原料ガス導入パイプ８０、排気パイプ８２から構成さ
れ、各電極７６，７８が平板状をなし、電極面が互いに
平行となるように対向して配置された容量結合型（平行
平板型）の装置である。

【００５４】成膜室７２は形成材料として例えば、石英
ガラス（ＳｉＯ₂）、ステンレス鋼が用いられ、箱状に
形成されたものであり、側壁には原料ガスを成膜室７２
内に導入するための原料ガス導入パイプ８０が接続さ
れ、下面には成膜室７２内を真空にするための排気パイ
プ８２が接続されている。尚、原料ガス導入パイプ８０
には後述する原料ガスが充填されたガスボンベ（図示
略）が接続され、排気パイプ８２には吸気して成膜室内
を真空にするための真空ポンプ（図示略）が接続されて
いる。

【００５５】成膜室７２内において、中央上部，下部側
には上部電極７６，下部電極７８がそれぞれ配置され、
更に各電極７６，７８は高周波電源発生装置７４に接続
されることにより、各電極７６，７８間に高周波電源発
生装置７４から高周波電圧が印加されるようになってい
る。一方、高周波電源発生装置７４は、発信周波数が１
３．５６ＭＨｚの高周波を有する１００Ｗ〜１０ｋＷの
電力を供給することができる。尚、下部電極７８の電極
面上には、導電パターン６２，６４が形成された側の面
を当接するようにして被成膜物であるシート基材６０ａ
全体を載置できるようになっている。

【００５６】ＣＶＤ装置７０においては、下部電極７６
上にシート基材６０ａを載置すると共に、排気パイプ８
２から成膜室７２内の雰囲気を吸引して真空状態（例え
ば、０．１〜０．５ｔｏｒｒ）に保持した上で原料ガス
導入パイプ８０から所定量の原料ガスを成膜室７２内に
導入し、この状態で高周波電源発生装置７４から各電極
７６，７８に高周波電力を出力すると、各電極７６，７
８間に存在する電子が原料ガスに衝突して原料ガスが分
解され、分子，原子，電子，イオンが生じるようにな
る。更に、原料ガスが分解されて生じた電子も原料ガス
に衝突するので、次々に電子が原料ガスに衝突し、常に
分子，原子，電子，イオンが混在した状態であるプラズ
マ放電状態になる。

【００５７】また、このようにして原料ガスが分解して
生じた分子，原子は、ある程度活性化しているため、下
部電極７８上に載置されたシート基材６０ａにおいて上
部電極７６に面した側の面には、これら分子，原子が反
応生成物（即ち、撥水膜Ｑ）として付着するようにな
る。

【００５８】ここで、原料ガスとしては、以下の一般式
（１），（２），（３）としてそれぞれ示すトリメチル
シラン，トリメチルメトキシシラン，フロロアルキルシ
ランのいずれかの有機シリコン化合物を用いることがで
きる。

【００５９】

【化１】

【００６０】

【化２】

【００６１】

【化３】

【００６２】例えば、成膜室７２内の圧力を０．２ｔｏ
ｒｒとし、トリメチルシランを３０ｃｃ／分、アルゴン
ガスを１０ｃｃ／分の各流量で供給すると共に、高周波
出力を１００Ｗ、成膜時間を４５分では、０．６μｍの
膜厚を有する反応生成物が形成された。そして、各原料
ガス（トリメチルシラン，トリメチルメトキシシラン，
フロロアルキルシラン）それぞれを用いてシート基材６
０ａ上に反応生成物を付着させ、この反応生成物上に水
滴を載置して接触角を測定したところ、それぞれ９５
°，９５°，１０５°であった。一方、比較のために単
に導電パターン６２，６４及びノズル孔６６を形成して
いない状態のシート基材６０ａ上に、従来の形成方法に
てフッ素系ポリマーからなる撥水膜を形成して接触角を
測定したところ、９５°であった。

【００６３】つまり、撥水膜形成工程では、図２（ｃ）
に示すように、原料ガスとしてトリメチルシラン，トリ
メチルメトキシシラン，フロロアルキルシランを用いる
ことにより撥水膜Ｑである反応生成物が生じるが、形成
される撥水膜Ｑは従来の形成方法にて形成されたフッ素
系ポリマーからなる撥水膜Ｐと同等以上の撥水性を示す
のである。

【００６４】尚、ＣＶＤ装置７０の下部電極７８に温度
測定用の熱電対を取り付けて、各原料ガスを用いて成膜
した際の温度変化を測定したことろ、下部電極７８の最
高温度は８０℃であった。また、成膜後の導電パターン
６２，６４の状態を調査したところ、導電パターン６
２，６４がシート基材６０ａから剥がれている箇所は全
くなかった。

【００６５】また特に、原料ガスとしてフロロアルキル
シランを用いて成膜された反応生成物（即ち、撥水膜）
について、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）及び
ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）を用いて化学結合状態を調
査したところ、ＦＴＩＲスペクトルにはＳｉ−Ｏ−Ｓｉ
及びＳｉ−ＯＨに起因するピークが確認されると共に、
ＣＦ₃−や−ＣＦ₂−中のＣ−Ｆ結合に起因するピークも
確認された。一方、ＸＰＳでは、撥水膜の表面がＣ
Ｆ₃，ＣＦ₂，ＣＦといった化学成分で覆われていること
が分かった。

【００６６】つまり、原料ガスとしてフロロアルキルシ
ランを用いて形成された撥水膜は、有機−無機の複合膜
であり、ＣＦ₃，ＣＦ₂，ＣＦといった化学成分がフッ素
系ポリマーからなる従来の撥水膜よりも高い撥水性の実
現に寄与していることが分かった。

【００６７】このように、本実施例では、シート基材６
０ａに導電パターン６２，６４を形成しても高周波プラ
ズマＣＶＤ装置７０では、成膜中の最高温度が８０℃に
までにしか上昇しないため、導電パターン６２，６４が
シート基材６０ａから剥がれることがなく、しかも、ト
リメチルシラン，トリメチルメトキシシラン，フロロア
ルキルシランのいずれかの有機シリコン化合物を原料ガ
スとして用いて形成された撥水膜は、従来の撥水膜と同
等以上の撥水性を有しているのである。

【００６８】尚、ＣＶＤ装置７０にて撥水膜Ｑを形成す
る際には、撥水膜Ｑの膜厚が０．６μｍとなるようにし
た。また、撥水膜Ｑを形成する際に生じる反応生成物が
ノズル孔６６に入り込んでその内壁に付着するようにな
るが、その膜厚は０．６μｍよりも遥かに小さく、後述
するようにインク噴射装置の記録品質に何らの影響を与
えるものではなかった。

【００６９】従って、以上説明したように各工程（導電
パターン形成工程，ノズル形成工程，撥水膜形成工程）
を順に経ることにより導電パターン６２，６４、ノズル
孔６６、撥水膜Ｑが一体形成されたノズルプレート６０
を形成することができる。そして、形成されたノズルプ
レート６０を用いてインク噴射装置を形成し、アクチュ
エータ基板を駆動してインクをノズル孔６６から噴出さ
せて記録媒体上にインクを付着させたところ、従来の形
成方法にて形成されたノズルプレート２００を用いた場
合と同等の記録品質を有していることが分かった。

【００７０】以上説明したように各工程（導電パターン
形成工程，ノズル形成工程，撥水膜形成工程）を順に経
ることにより導電パターン６２，６４、ノズル孔６６、
撥水膜Ｑが一体形成されたノズルプレート６０を形成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインク噴射装置の概略構成を示す説
明図である。

【図２】 実施例のノズルプレートの形成過程を示す説
明図である。

【図３】 実施例の撥水膜を形成するのに用いる高周波
プラズマＣＶＤ装置の概略構成を示す説明図である。

【図４】 従来のインク噴射装置の概略構成を示す説明
図である。

【図５】 インク噴射装置のアクチュエータ基板の概略
構成を示す説明図である。

【図６】 従来のノズルプレートの形成過程を示す説明
図である。

【図７】 ノズルプレートにノズル孔を形成するのに用
いるレーザ加工機の概略構成を示す説明図である。

【符号の説明】

２…インク溝（チャネル）、２０，２２…電極、２０
ａ，２２ａ…接続端子、６…アクチュエータ基板、６０
…ノズルプレート、６０ａ…シート基材、６２，６４…
導電パターン、６６…ノズル孔、７０…高周波プラズマ
ＣＶＤ装置、Ｑ…撥水膜。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用の電圧を外部から印加するための
   電極が設けられると共に、インクを収容するチャネルが
   形成され、該チャネル内のインクを該チャネルの出口端
   から噴出するように駆動するアクチュエータと、 前記電極と電気的に接続する導電パターンが形成された
   薄板状のケーブルと、 前記チャネルの出口端側に設けられ、前記出口端と対応
   する位置にインク噴射用の噴射孔が形成された薄板状の
   ノズルプレートとを備え、 前記導電パターンを介して前記電極に電圧を印加するこ
   とによって、前記アクチュエータを駆動して、前記噴射
   孔からインクを噴射するように構成されたインク噴射装
   置において、 前記ノズルプレートに前記導電パターンを形成すること
   により、前記ケーブルが該ノズルプレートと一体化さ
   れ、 該ケーブルが一体化された該ノズルプレートにおいて前
   記噴射孔からインクが吐出される側の面の少なくとも該
   噴射孔の周囲には、有機シリコン化合物を原料とした高
   周波プラズマＣＶＤ法にて撥水膜が形成されていること
   を特徴とするインク噴射装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインク噴射装置にて使
   用される前記ケーブルが一体化された前記ノズルプレー
   トの製造方法であって、 前記アクチュエータの前記電極に電圧を印加するための
   前記導電パターンを薄板状の樹脂基材に形成する導電パ
   ターン形成工程と、 紫外線領域の波長を有するレーザ光を前記樹脂基材に照
   射してインク噴射用の前記噴射孔を形成するノズル形成
   工程と、 前記樹脂基材の前記噴射孔からインクが吐出される側の
   面の少なくとも該噴射孔の周囲に有機シリコン化合物を
   原料とした高周波プラズマＣＶＤ法にて撥水膜を形成す
   る撥水膜形成工程とを有することを特徴とするインク噴
   射装置のノズルプレートの製造方法。
3. 【請求項３】 前記撥水膜形成工程では、前記有機シリ
   コン化合物として、トリメチルシラン，トリメチルメト
   キシシラン，フロロアルキルシランのいずれかを用いる
   ことを特徴とする請求項２に記載のインク噴射装置のノ
   ズルプレートの製造方法。