JP2002029058A

JP2002029058A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP2002029058A
Application number: JP2000213420A
Authority: JP
Inventors: Koichi Otaka; 剛一大高
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2002-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズル表面を撥インク性の物質として、十分
な撥水特性とワイピングにより膜減りが少なく、かつ、
ノズル表面から容易に剥離しない物質で被覆したインク
ジェットヘッドを提供する。【解決手段】ノズル表面を撥水機能を有するトリアジ
ンチオール誘導体で被覆する。特に、フッ素含有アルキ
ル基で置換したトリアジンチオール誘導体が好適であ
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、インクジェットヘ
ッドに関し、更に詳しくは、インク滴を選択的に記録媒
体に付着させるインクジェットヘッドのノズルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェットプリンタは、高速
印字、低騒音、高印字品位等の利点から、コンピュー
タ、ネットワークの発達にあわせて、急速に発展してい
る。これに用いられるインクジェットヘッドは当然のこ
とながら、より高性能のものが要求されている。高印字
品位を確保する上では、インクジェットヘッドのノズル
面の状態が非常に重要である。即ち、ノズル面にイン
ク、紙粉等が付着すると、ノズルからインク滴を吐出さ
せる際に、インク滴がこれらに引かれて、本来の吐出方
向でない方向に吐出される。甚だしくなると、インク滴
が形成されないということが判明してきた。更にこれら
の除去は困難である。そこで、ノズル面に撥インク性を
付与することにより、インク、紙粉等の付着を少なくさ
せ、付着しても容易に除去できる技術が開発された。こ
の撥インク性を付与する技術として、例えば、特開平５
−１２４１９９、特開平７−８９０７７号公報等に示さ
れるように、ノズル面にフッ素系の化合物の膜を形成す
る方法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のフッ素系化合物による形成法ではいくつかの問題があ
った。即ち、フッ素原子は原子間の結合力が弱く、緻密
な膜になり難い。そのため十分な撥インク特性を得るこ
とが困難であった。また、膜の機械的強度が低いため、
ノズル面に付着したインク、紙粉等を拭き取るプリンタ
の動作（以下ワイピング）により、膜減りが大きいとい
う問題があった。更に、フッ素原子を含んだ膜は通常の
製法では膜の密着力が弱く、ワイピングによりノズル面
から容易に剥がれるという問題があった。従って、本発
明の目的は、ノズル表面を撥インク性の物質として、十
分な撥水特性とワイピングによる膜減りが少なく、か
つ、ノズル表面から容易に剥離しない物で被覆したイン
クジェットヘッドを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
に関して検討したところ、ノズル表面に撥水撥油性の機
能を有するトリアジンチオール誘導体を付与することに
より優れた特性が得られることを知り、本発明に至っ
た。即ち、請求項１の発明では、インクにエネルギーを
与え該インクをノズルより吐出させて記録媒体に付着さ
せるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル表面が
撥水機能を有するトリアジンチオール誘導体で被覆され
ていることを特徴とするインクジェットヘッドを提供す
るものである。請求項２の発明では、上記請求項１に記
載したインクジェットヘッドにおいて、上記トリアジン
チオール誘導体がフッ素含有アルキル基で置換されたト
リアジンチオールであることを特徴とするインクジェッ
トヘッドを提供するものである。請求項３の発明では、
上記請求項２に記載したインクジェットヘッドにおい
て、上記フッ素含有アルキル基で置換されたトリアジン
チオールがパーフルオロ基含有トリアジンチオールであ
ることを特徴とするインクジェットヘッドを提供するも
のである。請求項４の発明では、上記請求項１〜請求項
３のいずれか１項に記載したインクジェットヘッドにお
いて、上記トリアジンチオール誘導体がノズル表面に電
界重合法により被覆されていることを特徴とするインク
ジェットヘッドを提供するものである。請求項５の発明
では、上記請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載し
たインクジェットヘッドにおいて、上記トリアジンチオ
ール誘導体がノズル表面に真空成膜法により被覆されて
いることを特徴とするインクジェットヘッドを提供する
ものである。請求項６の発明では、上記請求項１〜請求
項５のいずれか１項に記載したインクジェットヘッドに
おいて、上記ノズルがシリコンで形成されていることを
特徴とするインクジェットヘッドを提供するものであ
る。

【０００５】請求項７の発明では、上記請求項１〜請求
項５のいずれか１項に記載したインクジェットヘッドに
おいて、上記ノズルがガラスで形成されていることを特
徴とするインクジェットヘッドを提供するものである。
請求項８の発明では、上記請求項１〜請求項３のいずれ
か１項に記載したインクジェットヘッドにおいて、上記
ノズルがシリコンで形成され、該シリコン表面に酸化膜
を生成させ、該酸化膜表面に上記トリアジンチオール誘
導体を電界重合法により被覆することを特徴とするイン
クジェットヘッドを提供するものである。請求項９の発
明では、上記請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載
したインクジェットヘッドにおいて、上記ノズルがシリ
コンで形成され、該シリコン表面に酸化膜を生成させ、
該酸化膜表面に上記トリアジンチオール誘導体を真空成
膜法により被覆することを特徴とするインクジェットヘ
ッドを提供するものである。請求項１０の発明では、上
記請求項９に記載したインクジェットヘッドにおいて、
上記トリアジンチオール誘導体を被覆する際、被覆面に
ブラズマエネルギーを与えることを特徴とするインクジ
ェットヘッドを提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明
の実施の形態による静電型インクジェットヘッドの構成
例である。このヘッドを定義的に述べると、インクを吐
出するノズルを有するインク流路と該インク流路の一部
を構成し、かつ、振動板として作用する第１の電極と、
該第１の電極に対して非平行なギャップを介して対向配
置された第２の電極とを有し、上記第１の電極と第２の
電極の間に電圧を印加して、上記振動部材を変位させ、
上記インクに移動エネルギーを与えて該インクを上記ノ
ズルより吐出させ記録媒体に付着させる構成を有する。
図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。図
中、１０１はシリコンで形成された液室基板、１０２は
基板電極を形成する電極基板、１０３は静電力を発生す
るためのギャップ、１０４はそのギャップの中に形成さ
れた振動板１１０を変位させるための基板電極である。
シリコン振動板１１０は単結晶材料であるほうが耐久性
等の観点から望ましいが、長期の耐久性を必要としない
ような目的であれば多結晶シリコンで形成されてもよ
い。１０６、１０７、１０９はインク流路で、それぞれ
１０６は加圧液室、１０７は流体抵抗流路、１０９は共
通液室である。加圧液室１０６は液室壁により個別化さ
れており、一つの加圧液室に対応して一組のノズル流路
と液体抵抗流路が連通されている。ノズル流路１１１は
天板１１２で蓋をされている。天板１１２にはノズル流
路１１１と外部からのインクの流入口１０８が形成され
ている。インク流路部材としてはシリコン、ガラス、樹
脂等が用いられる。インク流路は振動板と独立に形成さ
れたり、同じ部材から形成される場合もある。

【０００７】シリコン振動板１１０の厚さはアクチュエ
ータの使用目的、変位範囲、駆動する電圧等により最適
に選択されるが、通常は１．０μｍから２０μｍの範囲
で設定されることが多い。シリコン振動板１１０の形成
方法としては、シリコンウエハーを材料として形成され
ることが多い。具体的には、シリコンウエハーを電極基
板１０２と接合し、その後に所望の振動板厚さまでシリ
コンウエハーを研磨やエッチングにより薄くする方法、
または振動板を形成するシリコンウエハーに予め不純物
を拡散しておき、接合後に不純物領域でのエッチング速
度の差を利用してエッチング停止し、所望の振動板厚さ
を得る方法、また同様に不純物を拡散して電気化学的に
所望の厚さでエッチングを停止させる方法がある。ある
いは、いわゆるＳＯＩウエハーと呼ばれる予め所定の厚
さのシリコン薄膜が形成されているウエハーを用いて、
振動板を形成させることもできる。多結晶シリコンで振
動板を形成する場合には、予めギャップ１０３、基板電
極１０４を形成した電極基板１０２のギャップ部をＡｌ
等のいわゆる犠牲材料で平坦化し、その上に単結晶シリ
コン薄膜１０１を成膜し、その後に前記犠牲材料を除去
することで形成することができる。この振動板では振動
板電極（図示せず）を別途形成してもよいが、通常の場
合、不純物の拡散によりシリコン振動板を低抵抗とし
て、振動板と振動板電極を兼ねることが多い。このシリ
コン振動板は基板電極を向いている側に絶縁膜が形成さ
れていてもよい。その場合、絶縁膜としてはＳｉＯ₂等
酸化膜系の絶縁膜、Ｓｉ₃Ｎ₄等窒化膜系の絶縁膜を使用
することができる。絶縁膜の形成方法としては成膜手法
によることが多いが、振動板の表面を熱酸化して表面に
酸化膜の絶縁膜を形成してもよい。上記は振動板を独立
して形成する方法について述べたが、振動板と流路を同
じ部材から形成する場合にもこれらの方法を適宜組み合
わせて形成する。電極基板１０２としては、単結晶シリ
コン、ガラス、セラミック等種々の材料を選択すること
ができる。単結晶シリコンで電極基板を形成する場合に
は通常のシリコンウエハーを用いることができる。その
厚さはシリコンウエハーの直径で異なるが、直径４イン
チのシリコンウエハーであれば厚さが５００μｍ程度、
直径６インチのシリコンウエハーであれば厚さは６００
μｍ程度であることが多い。シリコンウエハー以外の材
料を選択する場合には、振動板シリコンと熱膨張係数の
差が小さい方が振動板と接合する場合に信頼性の点で有
利である。例えば、ガラス材料であればコーニング社製
＃７７４０、岩城硝子社製ＳＷＳ、ホーヤ社製ＳＤ２等
を用いることができる。

【０００８】電極基板１０２と液室基板１０１との接合
は、接着剤による接合でもよいが、より信頼性の高い物
理的な接合、例えば、電極基板１０２がシリコンで形成
される場合、酸化膜を介した直接接合方法を用いること
ができ、また、電極基板１０２がガラスの場合、陽極接
合が使用できる。電極基板１０２はシリコンで形成され
ていて、陽極接合を用いる場合には電極基盤１０２と液
室基板１０１との間にはパイレックス（登録商標）ガラ
スを成膜して、この膜を介して陽極接合を行ってもよ
い。ギャップ１０３の短辺方向、長辺方向の長さ、ギャ
ップ深さ等の寸法はアクチュエータの使用目的、変位範
囲、駆動する電圧等により選択されるが、一般的には短
辺長さは５０〜５００μｍ、長辺長さは２００〜４００
０μｍ、ギャップ深さとしては０．１〜５．０μｍの範
囲で設定されることが多い。基板電極１０４としては、
通常半導体素子の形成プロセス等で一般的に用いられて
いるＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料が多く用いられる。
電極基板１０２がシリコンウエハーなど導電性を有する
材料で形成される場合には、電極基板１０２と基板電極
１０４との間には絶縁層を形成する必要がある。この場
合、絶縁層としてはＳｉＯ₂が用いられるのが一般的で
ある。電極基板１０２にガラス等の絶縁性材料を用いる
場合には、基板電極１０４との間に絶縁層を形成する必
要はない。また、電極基板１０２がシリコンの場合に
は、基板電極として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、基板電極１０４
と電極基板１０２とを電気的に絶縁する。種々の方法で
形成した基板電極は振動板との短絡を避けるために絶縁
膜で覆う場合がある。その絶縁膜としてはＳｉＯ₂等酸
化膜系の絶縁膜、Ｓｉ₃Ｎ₄等窒化膜系の絶縁膜を使用す
ることができる。絶縁膜の形成方法としては成膜手法に
よることが多い。ノズル１１１の吐出面には、表面に撥
水性を付与するために撥水機能を有するトリアジンチオ
ール誘導体の層１２０が形成されている。

【０００９】図２は、本発明のインクジェットヘッドノ
ズルの構成例である。図中、２０１はノズル部を形成す
るシリコン部材、２０２はノズルとなる開口、２０３は
ノズル表面に撥インク機能を付与するトリアジンチオー
ル誘電体が形成されている層である。シリコン部材２０
１は、通常、単結晶シリコンを具体的には半導体産業で
使用されているシリコンウエハーを用いることが多い。
シリコンウエハーの配向面としては（１００）面配向の
ウエハーが使用されることが多いが、（１１０）配向、
あるいは（１１１）配向ウエハーが用いられる場合もあ
る。シリコンウエハーの種類はインクジェットヘッド全
体を設計する上で最適に選択される。また、シリコンウ
エハーの直径、厚さは半導体産業で用いられるものを一
般的に使用するが、必要に応じて研磨等により厚さを最
適にする。シリコン部材に開口するノズルとなる開口部
は、シリコンの加工手段により開口する。開口の大きさ
はノズルが用いられるインクジェットヘッドの性能によ
り設定されるが、おおよそは直径で４０μｍ〜１０μｍ
の範囲で設定されることが多い。開口手段としては、エ
ッチングによる開口が一般的である。開口の直径が上記
４０μｍ〜１０μｍであるのに対して、開口の深さはウ
エハーの厚さに相当するので、例えば、４インチウエハ
ーを用いた場合、その厚さはおおよそ５００μｍであ
り、シリコンウエハーの直径が大きくなるとその厚さは
増加する。そのためエッチングによる開口は異方性の強
いエッチング手段が用いられる。例えば、ドライエッチ
ング法による開口ではＲＩＥエッチング法を用いること
が多いが、その場合も異方性の強いエッチング条件が選
択される。他の異方性ドライエッチング法としてはＥＣ
Ｒ−ＲＩＥエッチング法も使用できる。ウエットエッチ
ング法では、開口する部分にレーザ光を照射し、局所的
にエッチング速度を速めることで、異方性エッチングを
行うことができる。また、水酸化カリウム等のシリコン
に対する異方性エッチング液を用いるとシリコンの面方
位を選択して、上記のようなノズル開口部を形成するこ
とが可能である。図３にそのような方法で形成したイン
クジェットノズルの概略を示した。図中、３０１はノズ
ル部を形成するシリコンウエハーで面配向は（１００）
ウエハーである。厚さは４インチウエハーの場合として
５２５μｍである。

【００１０】シリコンの結晶面に対する水酸化カリウム
のエッチング速度は（１１１）面のエッチング速度が他
の面に対して極めて遅く、実質的にエッチングされない
面になっている。そのためシリコンを水酸化カリウムで
エッチングするとエッチングの形状は（１１１）面で囲
まれるようにエッチングが進行する。即ち、図３中でエ
ッチングされた面３０５は（１１１）面で構成されてい
る。シリコンの結晶において（１１１）面と（１００）
面がなす角度は、５４、７４度であるので、厚さ５２５
μｍのシリコンウエハーを水酸化カリウム溶液で開口エ
ッチングしたときにはその開口部は５２５／ｔａｎ（５
４°、７４°）だけ後退する。この関係を用いて図３に
示すようなノズル開口を形成することができる。上記図
２、図３ではシリコンウエハーを貫通してノズル開口を
形成しているが、ウエハーを２枚貼り合わせてノズル開
口を形成することも可能である。図４にその概要を示
す。図中、４０１、４０４は貼り合わせて使用する２枚
のシリコンウエハーである。図４のノズル構造も水酸化
カリウム等の異方性エッチングの手法を用いて形成する
ので、４０１は面配向（１００）のシリコンウエハーを
用いる。４０４のシリコンウエハーについては面配向に
特別な制限はない。４０２は水酸化カリウムの異方性エ
ッチングにより形成したノズル開口である。形成法につ
いては図３で説明したものと同様で開口部はシリコンの
（１１１）４０５で囲まれて形成される。このノズル開
口はシリコンウエハー中に形成された液室４０６に連通
されていてインクの流路を形成する。図２中における２
０３はノズル表面に撥インク機能を付与するトリアジン
チオール誘導体が形成されている層である（以下図３中
の３０３、図４中の４０３も同様である）。トリアジン
チオールは構造式（I）で示すような構造を有する化合
物である。

【化１】このトリアジンチオールの撥水機能はトリアジンチオー
ルをフッ素含有のアルキル基で置換することで得られ
る。フッ素含有のアルキル基としては、例えば、（Ｈ
_2n+1Ｃ_n−Ｎ−ＲＣ_nＦ_2n+1）のようなパーフロロアニリ
ロ基がある。構造式（IIａ）でパーフロロアニリロ基含
有のトリアジンチオールを示した。アルキル基中に含ま
れるフッ素原子によりノズル面の撥水性が付与される。

【００１１】

【化２】このフッ素基含有アルキル基は、不飽和基を含んだ方が
より望ましい。何故なら、ノズル表面にトリアジンチオ
ールの層を形成したときに置換基の中に含まれる不飽和
基によりトリアジンチオールの構造が３次元的に形成さ
れ、より強固な層が形成される。すなわち、構造式（II
ａ）中、Ｒ_１はアルキン（−ＣＨ＝ＣＨ−）、アルケン
（−Ｃ≡Ｃ−）のような不飽和基を含む置換基、Ｒ₂は
−ＣＦ₂−、−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−
ＣＨ₂−ＣＨ₂−、−ＣＨ₂−（ＣＨ）₄−ＣＨ₂−等の−
Ｃ_mＨ_2m−、−ＣＨ₂ＣＨ＝ＣＨ−等の−Ｃ_mＨ_2mＣＨ＝
ＣＨ−、−ＣＨ₂ＣＨ（−ＯＨ）−ＣＨ₂−のうちのいず
れか１つであり、ｎ、ｍは１〜１８までの整数を意味
し、Ｍは通常ＨもしくはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ等のアル
カリで示されるようなトリアジンチオールであることが
より望ましい。これらのトリアジンチオール中のイオウ
原子は構造式（IIｂ）に示すように、その全部または一
部がノズルを形成しているシリコンウエハー中のシリコ
ン原子と酸素原子を介して結合している。Ｓｉ−Ｏ結合
及びＳ−Ｏ結合は安定で強固な結合であり、この結合の
組み合わせによりシリコン表面上のトリアジンチオール
は耐摩耗性にも優れて機械的に強固に存在でき、撥水効
果を長時間持続できる。

【化３】トリアジンチオール膜を形成するシリコン表面には酸素
原子層が形成されている。この酸化膜中の酸素原子がＳ
ｉ−Ｏ結合及びＳ−Ｏ結合形成に寄与する。酸素原子層
の形成方法としては、シリコン表面を過酸化水素水（Ｈ
₂Ｏ₂）を含む溶液（例えば、Ｈ₂Ｏ₂−Ｈ₂ＳＯ₄溶液ある
いはＨ₂Ｏ₂−ＨＣｌ溶液）で処理し表面を覆う方法、シ
リコン表面を酸素雰囲気中で熱処理し熱酸化膜を形成す
る方法、ＣＶＤ法などにより酸化膜を形成する方法等が
ある。

【００１２】この撥水機能を有するトリアジンチオール
誘導体の層は、電界重合法により形成することができ
る。電界重合法のよるとチオール基を介しての重合反応
により整列度の高い、緻密な膜が形成される。また、ス
パッタ法、真空蒸着法等の真空成膜法によっても形成す
ることができる。また、真空成膜法で形成する場合に形
成過程を通じて形成される表面にブラズマ処理を行うこ
とにより一層機械的強度の高い膜を形成することができ
る。下記構造式（III）は重合反応により形成されたト
リアジンチオールの層を示す。

【化４】撥水機能を有するトリアジンチオール誘導体の層は、ノ
ズルが形成されている面の全面に形成されていてもよい
し、ノズル部の周辺で撥水性が必要な領域に選択的に形
成されていてもよい。図１においては、説明のために、
静電ヘッドを一つだけ示したが、同一基板上に本発明の
静電ヘッドを複数等しい間隔で配置し、静電ヘッドアレ
ーとして形成することも可能である。また、図２〜図４
においてはノズルを一つだけ示したが、同一基板上にノ
ズルを複数等しい間隔で配置し、ノズルアレーとして形
成することも可能である。

【００１３】次に、実施例によって本発明をさらに詳細
に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限
定されるものではない。〔実施例１〕図５は、本発明の静電型インクジェットヘ
ッドの例である。図５（ａ）は正面縦断面図、図５
（ｂ）は側部断面図である。図中、５０１は静電アクチ
ュエータの振動板を兼ねた液吐出用の液室形成部材であ
り、シリコンの（１１０）ウエハーを基板として異方性
エッチングの手法により形成した。液室の高さは１００
μｍである。５０２は電極基板部材であり、シリコンの
（１００）ウエハーを用いて形成されている。５０５は
ギャップを形成するためのシリコンの酸化膜層で、その
厚さは２μｍである。５０３は基板内に形成されたギャ
ップで、その深さは０．７μｍである。５０４はギャッ
プ内に形成された基板電極で、厚さ０．２μｍの低抵抗
の多結晶シリコン薄膜で形成されている。この基板電極
５０４は熱ＣＶＤの手法で形成した厚さ０．２５μｍの
ＳｉＯ₂膜で保護されている（図示せず）。振動板と電
極基板との接合は酸化膜を介したシリコンの直接合法で
行った。５０６はインク吐出のための加圧液室で短辺長
は１３０μｍ、長辺長は３５００μｍである。５０７は
流体抵抗用流路でその断面積は１２００μｍ²、長さは
２００μｍである。５０８は共通流路の開口されたイン
ク供給用開口部で直径０．５ｍｍである。５０９は加圧
液室に連通する共通液室で長さ１５００μｍである。こ
の共通液室は複数の加圧液室に連通することもできる。
５１０は単結晶シリコンの振動板で厚さは２μｍであ
る。この振動板は液室形成部材５０１の一部であり、加
圧液室５０６、共通液室５０９を形成する過程で形成さ
れる。その方法は、振動板となる部分にボロン元素
（Ｂ）を高濃度に拡散させ、液室を形成する異方性エッ
チングを振動板領域で停止させることで形成した。５１
１はインク吐出のためのノズルでその直径は２５μｍで
ある。５１２はノズル部を含むノズルプレートで、Ｎｉ
の電鋳法により形成され、その表面はトリアジンチオー
ルの不飽和基を含んだパーフロロアニリロ基含有のトリ
アジンチオールの電界重合法により撥水処理がなされて
いる。本インクジェットヘッドでは、静電力によりシリ
コン振動板を振動させて加圧液室内部の圧力を上昇さ
せ、その上昇圧力によりインク滴をノズル部より吐出さ
せる。吐出後新たなインクは外部に連通する共通液室か
ら流体抵抗流路を介して加圧液室に補充される。吐出さ
れるインク量は振動板の変位により制御できる。図５に
おいては、説明のために、インクジェットヘッドを一つ
だけ示したが、同一基板上に本インクジェットヘッドを
複数等しい間隔で配置し、インクジェットヘッドアレー
として形成することも可能である。

【００１４】〔実施例２〕図６は、本発明の静電型のイ
ンクジェットヘッドのもう一つの例である。図６（ａ）
は正面縦断面図、図６（ｂ）は側部断面図である。図
中、６０１は静電アクチュエータの振動板を兼ねた液吐
出用の液室形成部材であり、シリコンの（１１０）ウエ
ハーを基板として異方性エッチングの手法により形成し
た。６０２は電極基板部材であり、パイレックスガラス
を用いて形成されている。６０３は基板内に形成された
ギャップで、その深さは０．７μｍである。６０４はギ
ャップ内に形成された基板電極で厚さ０．２μｍのＴｉ
Ｎ薄膜で形成されている。この基板電極６０４はプラズ
マＣＶＤの手法で形成した厚さ０．２５μｍのＳｉＯ₂
膜で保護されている（図示せず）。振動板と電極基板と
の接合は陽極接合で行った。６０６はインク吐出のため
の加圧液室で短辺長は１３０μｍ、長辺長は３５００μ
ｍである。６０７は流体抵抗用流路で、その断面積は１
２００μｍ²、長さは２００μｍである。６０８は共通
流路の開口されたインク供給用開口部で直径１．５ｍｍ
である。６０９は加圧液室に連通する共通液室で長さ１
５００μｍである。この共通液室は複数の加圧液室に連
通することもできる。６１０は単結晶シリコンの振動板
で厚さは２μｍである。この振動板は液室形成部材６０
１の一部であり、加圧液室、共通液室を形成する過程で
形成される。その方法は振動板となる部分にボロン元素
（Ｂ）を高濃度に拡散させ、液室を形成する異方性エッ
チングを振動板領域で停止させることで形成した。６１
２は液室の一部を形成する天板でシリコンの（１００）
ウエハーを用いて形成されている。６１１はインク吐出
のためのノズルでシリコンの異方性により形成されてい
て、その開口部の径は２０μｍである。ノズル部周辺は
メタルマスクを用いたスパッタリング法で形成されたパ
ーフロロ基含有のトリアジンチオールの成膜層により撥
水処理がなされている。本インクジェットヘッドでは、
静電力によりシリコン振動板を振動させて加圧液室内部
の圧力を上昇させ、その上昇圧力によりインク滴をノズ
ル部より吐出させる。吐出後新たなインクは外部に連通
する共通液室から液体抵抗流路を介して加圧液室に補充
される。吐出されるインク量は振動板の変位により制御
できる。図６においては、説明のために、インクジェッ
トヘッドを一つだけ示したが、同一基板上に本インクジ
ェットヘッドを複数等しい間隔で配置し、インクジェッ
トヘッドアレーとして形成することも可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のインクジ
ェットヘッドによれば、以下の効果を奏することができ
る。即ち、請求項１の発明は、ノズル表面を撥水機能を
有するトリアジンチオール誘導体で被覆したインクジェ
ットヘッドであり、これによればトリアジンチオールに
よる強固な膜がノズル表面に形成することができ、ワイ
ピングによる膜減りが少ないだけでなく、膜の密着力に
も優れ、ワイピングによりノズル表面から剥離すること
がないインクジェットヘッドを得ることができる。請求
項２の発明は、上記トリアジンチオール誘導体としてフ
ッ素含有アルキル基で置換されたトリアジンチオールを
用いるものであり、ノズル表面に、より強力な撥水性を
付与することができる。請求項３の発明は、上記フッ素
含有アルキル基で置換されたトリアジンチオールとして
パーフルオロ基含有のトリアジンチオールを用いるもの
であり、アルキル基中に含まれるフッ素原子によりノズ
ル表面に強い撥水性が付与される。請求項４の発明は、
上記トリアジンチオール誘導体を電界重合法によりノズ
ル表面に被覆するもので、電界重合法によるとチオール
基を介しての重合反応により、整列度の高い、緻密な膜
を形成することができる。請求項５の発明は、上記トリ
アジンチオール誘導体を真空成膜法によりノズル表面に
被覆するもので、真空成膜法によっても緻密な膜を形成
することができる。請求項６の発明は、上記ノズルをシ
リコンで形成するもので、トリアジンチオール中のイオ
ウ原子は構造式（IIａ）に示すようにその全部または一
部がノズルのシリコン原子と酸素原子を介してＳｉ−Ｏ
及びＳ−Ｏの強固な結合を形成し、耐摩耗性の優れたノ
ズル面を形成する。また、撥水効果を長時間持続するこ
とができる。請求項７の発明は、上記ノズルをガラスで
形成するもので、ガラスによっても上記シリコンのノズ
ルに準ずる耐摩耗性の良好な膜を形成することができ
る。請求項８の発明は、ノズルを形成するシリコンの表
面に酸化膜を生成して、該酸化膜表面に上記トリアジン
チオール誘導体を電界重合法により被覆するもので、上
記Ｓｉ−Ｏ及びＳ−Ｏの強固な結合を形成するために、
シリコン表面に過酸化水素水などにより酸化膜を形成
し、その表面に電界重合法によりトリアジンチオールの
層を形成することにより強固な撥水膜を得ることができ
る。請求項９の発明は、上記請求項８と同様シリコンの
表面に酸化膜を生成して、その酸化膜表面に上記トリア
ジンチオール誘導体を真空成膜法により被覆するもの
で、この場合もノズル表面に強固な撥水膜を形成するこ
とができる。請求項１０の発明は、上記酸化膜表面に真
空成膜法によりトリアジン誘導体を被覆する際、被覆面
にブラズマエネルギーを与えるもので、これによれば一
層機械的強度の強い膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットヘッドの構成例を示す図であ
り、（ａ）は正面図、（ｂ）は側部断面図である。

【図２】インクジェットヘッドのノズルの構成例を示す
概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図であ
る。

【図３】インクジェットヘッドのノズル開口の例を示す
概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図であ
る。

【図４】インクジェットヘッドのノズル開口の別の例を
示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図
である。

【図５】実施例によるインクジェットヘッドの構成図で
あり、（ａ）は正面縦断面図、（ｂ）は側部断面図であ
る。

【図６】別の実施例によるインクジェットヘッドの構成
図であり、（ａ）は正面縦断面図、（ｂ）は側部縦断面
図である。

【符号の説明】

１０１液室基板、１０２電極基板、１０３ギャッ
プ、１０４基板電極、１０６加圧液室、１０７流
体抵抗用流路、１０８インクの流入口、１０９共通液
室、１１０シリコン振動板、１１１ノズル流路、１
１２天板、１２０トリアジンチオール誘電体の層、
２０１ノズル部を形成するシリコン部材、２０２ノ
ズルとなる開口、２０３トリアジン誘電体が形成され
ている層、３０１ノズル部を形成するシリコンウエハ
ー、３０２ノズル開口、３０３トリアジン誘電体が形
成されている層、３０５エッチングされた面、４０１
シリコンウエハー、４０２ノズル開口、４０３トリ
アジン誘電体が形成されている層、４０４シリコンウ
エハー、４０５開口部、４０６シリコンウエハー中
に形成された液室、５０１、６０１静電アクチュエー
タの振動板を兼ねた液吐出用液室形成部材、５０２、６
０２電極基板部材、５０３、６０３基板内に形成され
たギャップ、５０４、６０４ギャップ内に形成された
基板電極、５０５、ギャップを形成するためのシリコ
ンの酸化膜層、５０６、６０６インク吐出のための加圧
液室、５０７、６０７流体抵抗用流路、５０８、６０
８インク供給用開口部、５０９、６０９共通液室、
５１０、６１０単結晶シリコンの振動板、５１１、６
１１ノズル、５１２、６１２ノズル部を含む天板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクにエネルギーを与え該インクをノ
ズルより吐出させて記録媒体に付着させるインクジェッ
トヘッドにおいて、前記ノズル表面が撥水機能を有する
トリアジンチオール誘導体で被覆されていることを特徴
とするインクジェットヘッド。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記トリアジンチオール誘導体がフッ素含有
アルキル基で置換されたトリアジンチオールであること
を特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】請求項２に記載のインクジェットヘッド
において、前記フッ素含有アルキル基で置換されたトリ
アジンチオールがパーフルオロ基含有トリアジンチオー
ルであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記トリアジンチオール
誘導体が電界重合法によりノズル表面に被覆されている
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】請求項１〜３のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記トリアジンチオール
誘導体が真空成膜法によりノズル表面に被覆されている
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ノズルがシリコンで
形成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
【請求項７】請求項１〜５のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ノズルがガラスで形
成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】請求項１〜３のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ノズルがシリコンで
形成され、該シリコン表面に酸化膜を生成させ、該酸化
膜表面に前記トリアジンチオール誘導体を電界重合法に
より被覆することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】請求項１〜３のいずれか１項に記載のイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ノズルがシリコンで
形成され、該シリコン表面に酸化膜を生成させ、該酸化
膜表面に前記トリアジンチオール誘導体を真空成膜法に
より被覆することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】請求項９に記載のインクジェットヘッ
ドにおいて、前記トリアジンチオール誘導体を被覆する
際、被覆面にブラズマエネルギーを与えることを特徴と
するインクジェットヘッド。