JP2004284121A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】撥水性、耐摩耗性、密着性及び耐インク性に優れたインクジェット記録ヘッドが得られることを課題とする。
【解決手段】ダイヤモンドライクカーボン膜２３を先にノズルプレート２２の表面に形成することで、後から形成するフッ素系樹脂膜２５の密着性が向上する。また、フッ素系樹脂膜２５は、耐摩耗性、耐インク性に優れており、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面にフッ素系樹脂膜２５を形成することによって、密着性、耐摩耗性及び耐インク性に優れた撥水層６０が形成される。この構成によって、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の高密着性がインクの浸透による接着剤２９の密着性の破壊を防止するため、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４の密着性が高くなる。
【選択図】 図４
【解決手段】ダイヤモンドライクカーボン膜２３を先にノズルプレート２２の表面に形成することで、後から形成するフッ素系樹脂膜２５の密着性が向上する。また、フッ素系樹脂膜２５は、耐摩耗性、耐インク性に優れており、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面にフッ素系樹脂膜２５を形成することによって、密着性、耐摩耗性及び耐インク性に優れた撥水層６０が形成される。この構成によって、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の高密着性がインクの浸透による接着剤２９の密着性の破壊を防止するため、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４の密着性が高くなる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被印字面にインク滴を吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノズル、スリットあるいは多孔質フィルム等から液体あるいは溶融固体インクを吐出し、紙、布、フィルム等の被印刷物に記録を行う、いわゆるインクジェット方式の記録装置は、小型で安価、静寂性等種々の利点がある。これらの理由から、最近ではレポート用紙、コピー用紙等に記録するインクジェット記録装置が数多く市販されており、記録装置の分野で大きな位置を占めるようになった。
【０００３】
中でも、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインクを膨張させインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。
【０００４】
これらのインクジェット方式の記録装置において、インクジェット記録ヘッドでは、ノズルからインク滴を吐出した際、インク滴がノズル周囲に付着したり、また、ノズルからインクが盛り上がるオーバーシュート現象によるインク漏れが生じる。このため、インク吐出方向が傾いたり、インク滴径および速度がばらつくことがあり、これによって、インクジェット記録ヘッドの印字性能が著しく低下する場合がある。そこで、インク滴がノズル周囲に付着するのを防ぐため、ノズル表面に撥水膜を施すことが行われている。
【０００５】
ここで、ノズルプレートの表面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、その上からフッ素化ダイヤモンドライクカーボン膜を形成する構成が開示されている（特許文献１）。しかし、フッ素化ダイヤモンドライクカーボン膜は耐摩耗性に弱いため、ノズルの目詰まりを防止する目的で、吐出口周辺をブレードでワイピングすることもしばしば行われ、このときフッ素化ダイヤモンドライクカーボン膜が剥離あるいは摩耗する等の問題が発生している。
【０００６】
また、ノズルプレートに積載する金属プレートとの接合に接着剤が使用されているが、ノズルプレートに高分子樹脂のポリイミド等を用いた場合、接着剤だけでは耐インク性が低く、インクが接着剤に浸透して接着剤の密着力が弱くなってしまう。これによって、ノズルヘッド全体の密着性に影響を及ぼしてしまうことがある。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９８３６７９号（第２−５項、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、撥水性、耐摩耗性、密着性及び耐インク性に優れたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの表面に形成された撥水膜と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記撥水膜は、前記ノズルプレートの表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成されたフッ素系樹脂膜と、で構成されたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルプレートの表面にはダイヤモンドライクカーボン膜が形成されており、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面にはフッ素系樹脂膜が形成されている。
【００１１】
ダイヤモンドライクカーボン膜は密着性に優れており、このダイヤモンドライクカーボン膜を先にノズルプレートの表面に形成することで、後から形成するフッ素系樹脂膜の密着性が向上する。
【００１２】
また、フッ素系樹脂膜は、耐摩耗性、耐インク性に優れており、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面にフッ素系樹脂膜を形成することによって、密着性、耐摩耗性及び耐インク性に優れた撥水膜が形成される。
【００１３】
請求項２に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するノズルが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積層され、前記インクを貯留するインク室が形成された連通孔プレートと、前記ノズルプレートと前記連通孔プレートとを接着する接着剤と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記ノズルプレートにダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、前記ダイヤモンドライクカーボン膜と前記連通孔プレートを接着剤で接着したことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、ノズルプレートの裏面には連通孔プレートが積層されており、ノズルプレートと連通孔プレートとは接着剤で接着されている。このとき、ノズルプレートと接着剤との間にはダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている。
【００１５】
この構成によって、ダイヤモンドライクカーボン膜の高密着性がインクの浸透による接着剤の密着性の破壊を防止するため、ノズルプレートと連通孔プレートの密着性が高くなる。
【００１６】
請求項３に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの両面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成されたフッ素系樹脂膜と、前記ノズルプレートの裏面に積層され、前記インクを貯留するインク室が形成された連通孔プレートと、前記ノズルプレートと前記連通孔プレートとを接着する接着剤と、を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ノズルプレートの両面にはダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、ノズルプレートの表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜の表面にはフッ素系樹脂膜が形成されている。また、ノズルプレートの裏面には連通孔プレートが積層されており、ノズルプレートの裏面のダイヤモンドライクカーボン膜と連通孔プレートは接着剤で接着固定されている。
【００１８】
ノズルプレートの両面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することによって、ダイヤモンドライクカーボン膜形成時の応力による反りが打ち消され、インクジェット記録ヘッドの作成工程上、効率が良い。
【００１９】
請求項４に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記ノズルプレートは、ポリイミド樹脂で形成されたことを特徴としている。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、ノズルプレートは、耐熱性に優れたポリイミド樹脂で形成されることによって、ノズルプレートの表面及び裏面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成する際のプラズマＣＶＤ法による熱処理時においても、溶融して変形または変質することがない。また、機械的強度及び耐薬品性にも優れており、エッチング等の過酷な環境や長期の使用にも安定した特性を示す。
【００２１】
さらに、ノズルプレートにポリイミド樹脂を用いることで、被印刷物がノズルヘッドに当接した場合の緩衝材としても効果がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド１２が搭載されたインクジェットプリンタ１０が示されている。
【００２３】
インクジェット記録ヘッド１２は、ノズル３６（図２参照）が形成されたノズルプレート２２が、記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１４上に搭載されている。このキャリッジ１４は、主走査機構１６によって主走査方向（矢印Ａで示す）に移動される。これにより、インクジェット記録ヘッド１２は、副走査機構１８によって副走査方向（矢印Ｂで示す）へ搬送される記録用紙Ｐへ、画像情報に応じてインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐの全面に画像の記録を行う。
（インクジェット記録ヘッドの概略説明）
図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１２は、ノズルプレート２２、連通孔プレート２４、２６、供給路プレート２８、３０、圧力発生室プレート３２、および振動板３４の合計７枚のプレートを位置合わせして積層し、接着剤等の接合手段によって接合することにより形成されている。
【００２４】
ノズルプレート２２には、インクを吐出するノズル３６が設けられており、連通孔プレート２４、２６には、連通孔３８、４０がそれぞれ形成されている。また、供給路プレート２８、３０には供給孔４２、４４が形成されている。これらのノズル３６、連通孔３８、４０、供給孔４２、４４は連通孔プレート２４、２６、供給路プレート２８、３０が積層された状態で連通し、圧力発生室プレート３２に形成された圧力発生室４８に繋がっている。
【００２５】
一方、連通孔プレート２４、２６には、それぞれインクプール５１、５２が形成され、図示しないインク供給孔から供給されたインクが貯留されている。また、供給路プレート２８には、このインクプール５２と連結するように供給孔５４が形成されている。さらに、供給路プレート３０には供給溝５６が形成されて、連通孔プレート２４、２６、供給路プレート２８、３０が積層された状態で、インクプール５１、５２と圧力発生室４８とを連通させている。
【００２６】
圧力発生室プレート３２上には振動板３４が積層され、振動板３４の上には圧力発生手段としての単板型の圧電素子５８が取り付けられている。圧電素子５８は、圧力発生室４８に相当する領域に接着されており、はんだ６８を介してフレキシブル配線基板７０と接続されている。この構成により、駆動電圧波形が圧電素子５８に印加されると、圧電素子５８と共に振動板３４がたわみ変形して圧力発生室４８のインクを加圧し、ノズル３６からインク滴を吐出させる。
【００２７】
また、ノズルプレート２２のインクが吐出される側の面（表面）には撥水層６０が形成されており、この撥水層６０によってノズル３６周囲のインク漏れ等が防止でき、ノズル３６から吐出するインク滴が常にノズルプレート２２に対して垂直に吐出されるようになる。
（インクジェット記録ヘッドの製造方法）
以上が、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１２の構成であり、次に、このインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。
【００２８】
ノズルプレート２２の一方の面（表面）及び他方の面（裏面）のそれぞれにプラズマ処理を施す。ノズルプレート２２には、機械的強度、耐薬品性、薄膜化に優れた合成樹脂である熱硬化性のポリイミド等が使用される。
【００２９】
本実施例で使用されるポリイミド製のノズルプレート２２の場合、ノズルプレート２２の表面をプラズマガスに曝すことによる前処理を行うことによって、この後に形成するダイヤモンドライクカーボン膜２３の密着強度が強化される。
【００３０】
プラズマ処理に使用されるガスとしては、例えば、フッ素（Ｆ）含有ガス、水素ガス（Ｈ２）および酸素ガス（Ｏ２）等が挙げられる。フッ素（Ｆ）含有ガスおよび水素ガス（Ｈ２）を用いると、ノズルプレート２２の表面はフッ素終端または水素終端され、この後に形成するダイヤモンドライクカーボン中の炭素との結合が安定する。また、酸素ガス（Ｏ２）を用いてプラズマ処理を行うと、ノズルプレート２２の表面の有機物等の汚れが効率よく除去できるので、後から形成するダイヤモンドライクカーボン膜２３がノズルプレート２２の表面に付着しやすくなる。
【００３１】
なお、プラズマ処理は同種類または異なる種類のプラズマを用いて複数回行っても構わない。例えば、最初にノズルプレート２２の表面を酸素ガスプラズマに曝してノズルプレートの表面の汚れを除去した後、フッ素含有ガスプラズマまたは水素ガスプラズマに曝すことによって、ノズルプレートの表面に形成するダイヤモンドライクカーボン膜２３の密着性が高まる。
【００３２】
次に、図３（Ａ）に示すように、ノズルプレート２２の両面にダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成する。ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７は、天然ダイヤモンドと同じ炭素のＳＰ３結合とグラファイトと同じ炭素のＳＰ２結合、それに水素との結合を含むアモルファス構造となっており、高硬度で摩擦係数が小さく、撥水性、耐摩耗性、化学的安定性に優れている等の特徴を有する。また、比較的低温で容易に形成できるプラズマＣＶＤ法等によって形成可能であることから、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成する際にノズルプレート２２に熱的損傷を与えることがない。ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７の厚さは、０．０５〜１μｍの範囲とされ、０．１〜０．５μｍで形成することが好ましい。０．０５μｍより膜の厚さが薄いときには密着性が弱くなり、１μｍよりも大きいときには、ノズルヘッド全体が厚くなってしまい、インクの吐出に影響を及ぼしてしまう。
【００３３】
ここで、プラズマＣＶＤ法によってダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成する工程を説明する。
【００３４】
図５に示すように、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７は、プラズマＣＶＤ装置８０を用いてノズルプレート２２に形成される。
【００３５】
プラズマＣＶＤ装置８０は成膜室８２を有しており、成膜室８２内には電極８４と、この電極８４に対向するようにして電極８６が設けられている。電極８６は接地されており、電極８４にはマッチングボックス９１を介して高周波電源９２が接続されている。また、電極８４には、電極８４上に設置された被成膜物を加熱するためのヒーター８５が付設されている。
【００３６】
まず、電極８４に、被成膜物であるノズルプレート２２を、被成膜面２２Ａを電極８６側に向けて設置する。成膜室８２には、圧力調整弁８７を介して排気ポンプ８８が接続されており、この排気ポンプ８８を運転させて成膜室８２の内部を所定の圧力（成膜圧力）まで減圧する。
【００３７】
一方、成膜室８２の外にはガス供給部９０が設置されており、ガス供給部９０を介して成膜室８２内に原料ガスが導入されるようになっている。ガス供給部９０は、成膜室８２にガスを送る供給パイプ１０１から分岐して設けられた弁９３、マスフローコントローラ９５及び成膜用のガスボンベ９７（例えば、メタン（ＣＨ４））とで構成されている。
【００３８】
マッチングボックス９１を介して高周波電源９２から電極８４に高周波電力が導入されると、マスフローコントローラ９５で投入量が調整されたメタン（ＣＨ４）が成膜室８２へ導入され、メタンガスのプラズマ化が行われる。これによって、ノズルプレート２２の被成膜面２２Ａにダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７が形成される。
【００３９】
なお、先に説明したノズルプレート２２の表面にフッ素含有ガスプラズマまたは水素ガスプラズマを曝す、前処理の工程においても、ガスボンベ９７をフッ素含有ガスまたは水素ガスのガスボンベと交換して、同様にして成膜室８２にフッ素含有ガスまたは水素ガスを導入すればよい。
【００４０】
原料ガスには、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成するものとして、炭化水素化合物等のガスが挙げられる。
【００４１】
炭化水素化合物としては、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）等のアルカン、シクロプロパン（Ｃ３Ｈ８）、シクロブタン（Ｃ４Ｈ８）等のシクロアルカン、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、プロペン（Ｃ３Ｈ６）、ブテン（Ｃ４Ｈ８）等のアルケン、アセチレン（Ｃ２Ｈ４）等のアルキン等が挙げられる。
【００４２】
これらの炭化水素化合物は単独で使用してもよく、二種類以上を混合して使用しても良い。
【００４３】
さらに、上記ガスの他に、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスや不活性ガスのヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）またはクリプトン（Ｋｒ）等のガスが使用されることもある。
【００４４】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７の形成方法として、プラズマＣＶＤ法以外にスパッタリング法、イオンプレーティング法等を用いることも可能である。
【００４５】
次に、図３（Ｂ）に示すように、ノズルプレート２２の表面に形成したダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に、スピンコート法を用いてフッ素系樹脂膜２５を形成する。フッ素系樹脂膜２５として、４フッ化エチレン−６フッ化プロプレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）を用いることが好ましい。
【００４６】
このフッ素系樹脂膜２５は、０．５〜２μｍの厚みで形成される。好ましくは１μｍの厚みで形成される。フッ素系樹脂膜２５の厚みが０．５μｍよりも薄いときには、耐摩耗性、耐擦過性が弱くなってしまう。また、２μｍよりも厚くした場合には、ノズルヘッド全体が厚くなってしまい、インクの吐出に影響を及ぼす恐れがある。
【００４７】
次に、図４（Ａ）に示すように、連通孔プレート２４にスピンコート法を用いて接着剤２９を塗布し、図４（Ｂ）に示すように、連通孔３８に付着した接着剤２９を取り除く。
【００４８】
接着剤２９としては、熱可塑性高分子樹脂及び熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性高分子樹脂としては、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂等が挙げられる。本実施形態においては、熱可塑性樹脂のポリイミドが使用される。さらに、接着剤２９の塗布厚は、密着性を考慮すると５μｍが適当とされる。
【００４９】
次に、図４（Ｃ）に示すように、ノズルプレート２２の裏面に連通孔プレート２４を接合し、図６（Ａ）に示すように、エキシマレーザＬでノズルプレート２２にノズル３６を穿設する。また、ノズルプレート２２に接合された連通孔プレート２４に、連通孔プレート２６、供給路プレート２８、供給路プレート３０、圧力発生室プレート３２を接合し、図６（Ｂ）に示すように、圧力発生室プレート３２の開口を覆うようにして振動板３４を接合する。
【００５０】
次に、図６（Ｃ）に示すように、マトリックス状に圧電素子５８がサンドブレスト加工された固定基板７８を上にして、圧電素子５８を振動板３４に接着する。固定基板７８と圧電素子５８は、所定の温度で加熱したとき、発泡して接着力が大幅に低下する性質を有する熱発泡性接着フィルムを用いて接着されている。また、圧電素子５８の両面には電極層がスパッタリングなどで予め形成されており、共通電極として兼用する振動板３４と導電性接着剤で接着することで、圧電素子５８と振動板３４とは電気的に接続される。
【００５１】
次に、図６（Ｄ）に示すように、固定基板７８を加熱して熱発泡性接着フィルムの接着力を低減させて固定基板７８を剥離し、図６（Ｅ）に示すように、各圧電素子５８毎にはんだ６８を介してフレキシブル配線基板７０を接合する。
【００５２】
最後に、図示しないインク供給装置等を取付けることにより、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２が完成する。
【００５３】
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００５４】
図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１２には、インクプール５０から圧力発生室４８、供給孔４４、４２、連通孔４０、３８およびノズル３６へと連続するインクの通路が形成されており、インク供給装置（図示省略）から送られてきたインクは、振動板３４に形成されたインク供給孔（図示省略）を介してインクプール５１、５２に貯留され、インク供給孔５４及び供給溝５６を経て、圧力発生室４８内に充填される。
【００５５】
ここで、画像情報に応じた駆動電圧波形が圧電素子５８に印加されると、圧電素子５８は振動板３４と共に変形して圧力発生室４８を膨張または圧縮させる。これによって、圧力発生室４８に体積変化が生じ、圧力発生室４８内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってインクが運動し、インクがノズル３６から外部へ吐出される。
【００５６】
図４（Ｃ）に示すように、ノズルプレート２２の表面にはダイヤモンドライクカーボン膜２３が形成されており、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面にはフッ素系樹脂膜２５が形成されている。
【００５７】
ダイヤモンドライクカーボン膜２３は密着性に優れており、このダイヤモンドライクカーボン膜２３を先にノズルプレート２２の表面に形成することで、後から形成するフッ素系樹脂膜２５の密着性が向上する。
【００５８】
また、フッ素系樹脂膜２５は、耐摩耗性、耐インク性に優れており、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面にフッ素系樹脂膜２５を形成することによって、密着性、耐摩耗性及び耐インク性に優れた撥水層６０が形成される。
【００５９】
一方、ノズルプレート２２の裏面には連通孔プレート２４が積層されており、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４とは接着剤２９で接着されている。このとき、ノズルプレート２２と接着剤２９との間にはダイヤモンドライクカーボン膜２７が形成されている。
【００６０】
この構成によって、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の高密着性がインクの浸透による接着剤２９の密着性の破壊を防止するため、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４の密着性が高くなる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、ノズルプレート２２の材質として熱硬化性のポリイミド樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂としてはポリイミド樹脂の他にもポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン等が使用される。また、熱硬化性樹脂に限らず、シリコンウエハー、ステンレス板、合成樹脂等を使用してもよい。
【００６２】
ここで、実施例として、図４（Ｃ）に示すように、インクジェット記録ヘッド１２のノズルプレート２２に撥水層６０を形成し、この撥水層６０の評価を行った。
＜実施例１＞
ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜条件（プラズマＣＶＤ法）
高周波電力 １３．５６ＭＨｚ １００Ｗ
成膜用ガス メタン（ＣＨ４） ２００ｓｃｃｍ
成膜圧力 ０．１Ｔｏｒｒ
ノズルプレート２２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜２３を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に撥水膜として４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
＜実施例２＞
ノズルプレート２２の裏面にダイヤモンドライクカーボン膜２７を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の表面に接着剤としてエポキシ樹脂をスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
【００６３】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の成膜条件は実施例１と同様とした。
＜実施例３＞
ノズルプレート２２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜２３を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に撥水膜として４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
【００６４】
また、ノズルプレート２２の裏面にダイヤモンドライクカーボン膜２７を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の表面に接着剤としてポリイミドをスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
【００６５】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７の成膜条件は実施例１と同様とした。
＜比較例１＞
ノズルプレート２２の表面に撥水膜として４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
＜比較例２＞
ノズルプレート２２の裏面に接着剤としてエポキシ樹脂をスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
＜比較例３＞
ノズルプレート２２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜２３を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に撥水膜としてシリコン樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
【００６６】
また、ノズルプレート２２の裏面に接着剤としてポリイミドをスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
【００６７】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の成膜条件は実施例１と同様とした。
【００６８】
実施例１〜３および比較例１〜３の成膜状態を下記表１に示す。
【００６９】
【表１】
評価方法
上記各実施例および比較例のノズルプレート２２を用いて、実施例１、３及び比較例１、３では撥水性、密着性、耐摩耗性および耐インク性の評価、実施例２、３および比較例２、３では密着性および耐インク性の評価を行った。また、各評価には下記インクＡを用いて測定を行った。評価は一般環境下（温度２３±０．５℃、湿度５５±５％Ｒ．Ｈ）にて行った。
【００７０】
このインクにおける表面張力は３０ｍＮ／ｍであった。
【００７１】
撥水性の評価
撥水層のインクに対する接触角を同膜上の５箇所で測定し、その平均値で評価を行った。評価基準は以下の通りである。
【００７２】
○： ６０°以上
△： ５０°以上６０°未満
× ： ５０°未満
密着性の評価
膜密着性は、テープ剥離試験（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０）の基盤目法を用いて評価した。評価基準は以下の通りである。
【００７３】
◎： ９〜１０点
○： ７〜８点
△： ５〜６点
× ： ５点以下
耐摩耗性の評価
撥水層を１００００回ワイピングし、その後のインクに対する接触角を測定し、評価を行った。ワイピングは撥水層をインクに浸漬しながらポリウレタンブレードで擦ることにより行った。評価基準は以下の通りである。
【００７４】
◎： ６５°以上
○： ６０°以上６５°未満
△： ５０°以上６０°未満
× ： ５０°未満
耐インク性の評価
ノズルプレート２２を７０℃の環境下でインクに浸漬し、３００時間後の撥水層および接着層６１の状態および撥水層６０のインクに対する接触角を測定することにより評価を行った。評価基準は以下の通りである。
【００７５】
◎： 剥離なしおよび接触角が６５°以上
○： 剥離なしおよび接触角が６０°以上６５°未満
△： 若干剥離あり
× ： 完全に剥離
評価結果を表に示す。
【００７６】
【表２】
この評価結果から分かるように、ノズルプレート２２の表面の撥水層６０として、ダイヤモンドライクカーボン膜２３を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面にフッ素系樹脂２５を形成することによって、撥水性、密着性、耐摩耗性ともに優れた撥水層６０を得ることができる。
【００７７】
また、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４とを接着する接着剤２９と、ノズルプレート２２との間にダイヤモンドライクカーボン膜２７を形成することによって、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４との間に、密着性および耐インク性に優れた接着層６１が得られる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は上記構成にしたので、撥水性、耐摩耗性、密着性及び耐インク性に優れたインクジェット記録ヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す側面の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す側面の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す側面の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る撥水膜を形成するプラズマＣＶＤ装置を示すである。
【図６】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す側面の断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェットプリンタ
１２ インクジェット記録ヘッド
２２ ノズルプレート
２３ ダイヤモンドライクカーボン膜 （撥水膜）
２４ 連通孔プレート
２５ フッ素系樹脂膜（撥水膜）
２７ ダイヤモンドライクカーボン膜
２９ 接着剤
３６ ノズル（吐出口）
３８ 連通孔（インク室）
６０ 撥水層
６１ 接着層
【発明の属する技術分野】
本発明は、被印字面にインク滴を吐出して印字を行うインクジェット記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノズル、スリットあるいは多孔質フィルム等から液体あるいは溶融固体インクを吐出し、紙、布、フィルム等の被印刷物に記録を行う、いわゆるインクジェット方式の記録装置は、小型で安価、静寂性等種々の利点がある。これらの理由から、最近ではレポート用紙、コピー用紙等に記録するインクジェット記録装置が数多く市販されており、記録装置の分野で大きな位置を占めるようになった。
【０００３】
中でも、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインクを膨張させインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。
【０００４】
これらのインクジェット方式の記録装置において、インクジェット記録ヘッドでは、ノズルからインク滴を吐出した際、インク滴がノズル周囲に付着したり、また、ノズルからインクが盛り上がるオーバーシュート現象によるインク漏れが生じる。このため、インク吐出方向が傾いたり、インク滴径および速度がばらつくことがあり、これによって、インクジェット記録ヘッドの印字性能が著しく低下する場合がある。そこで、インク滴がノズル周囲に付着するのを防ぐため、ノズル表面に撥水膜を施すことが行われている。
【０００５】
ここで、ノズルプレートの表面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、その上からフッ素化ダイヤモンドライクカーボン膜を形成する構成が開示されている（特許文献１）。しかし、フッ素化ダイヤモンドライクカーボン膜は耐摩耗性に弱いため、ノズルの目詰まりを防止する目的で、吐出口周辺をブレードでワイピングすることもしばしば行われ、このときフッ素化ダイヤモンドライクカーボン膜が剥離あるいは摩耗する等の問題が発生している。
【０００６】
また、ノズルプレートに積載する金属プレートとの接合に接着剤が使用されているが、ノズルプレートに高分子樹脂のポリイミド等を用いた場合、接着剤だけでは耐インク性が低く、インクが接着剤に浸透して接着剤の密着力が弱くなってしまう。これによって、ノズルヘッド全体の密着性に影響を及ぼしてしまうことがある。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９８３６７９号（第２−５項、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、撥水性、耐摩耗性、密着性及び耐インク性に優れたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの表面に形成された撥水膜と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記撥水膜は、前記ノズルプレートの表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成されたフッ素系樹脂膜と、で構成されたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルプレートの表面にはダイヤモンドライクカーボン膜が形成されており、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面にはフッ素系樹脂膜が形成されている。
【００１１】
ダイヤモンドライクカーボン膜は密着性に優れており、このダイヤモンドライクカーボン膜を先にノズルプレートの表面に形成することで、後から形成するフッ素系樹脂膜の密着性が向上する。
【００１２】
また、フッ素系樹脂膜は、耐摩耗性、耐インク性に優れており、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面にフッ素系樹脂膜を形成することによって、密着性、耐摩耗性及び耐インク性に優れた撥水膜が形成される。
【００１３】
請求項２に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するノズルが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積層され、前記インクを貯留するインク室が形成された連通孔プレートと、前記ノズルプレートと前記連通孔プレートとを接着する接着剤と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記ノズルプレートにダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、前記ダイヤモンドライクカーボン膜と前記連通孔プレートを接着剤で接着したことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、ノズルプレートの裏面には連通孔プレートが積層されており、ノズルプレートと連通孔プレートとは接着剤で接着されている。このとき、ノズルプレートと接着剤との間にはダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている。
【００１５】
この構成によって、ダイヤモンドライクカーボン膜の高密着性がインクの浸透による接着剤の密着性の破壊を防止するため、ノズルプレートと連通孔プレートの密着性が高くなる。
【００１６】
請求項３に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの両面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成されたフッ素系樹脂膜と、前記ノズルプレートの裏面に積層され、前記インクを貯留するインク室が形成された連通孔プレートと、前記ノズルプレートと前記連通孔プレートとを接着する接着剤と、を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ノズルプレートの両面にはダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、ノズルプレートの表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜の表面にはフッ素系樹脂膜が形成されている。また、ノズルプレートの裏面には連通孔プレートが積層されており、ノズルプレートの裏面のダイヤモンドライクカーボン膜と連通孔プレートは接着剤で接着固定されている。
【００１８】
ノズルプレートの両面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成することによって、ダイヤモンドライクカーボン膜形成時の応力による反りが打ち消され、インクジェット記録ヘッドの作成工程上、効率が良い。
【００１９】
請求項４に記載の本発明のインクジェット記録ヘッドは、前記ノズルプレートは、ポリイミド樹脂で形成されたことを特徴としている。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、ノズルプレートは、耐熱性に優れたポリイミド樹脂で形成されることによって、ノズルプレートの表面及び裏面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成する際のプラズマＣＶＤ法による熱処理時においても、溶融して変形または変質することがない。また、機械的強度及び耐薬品性にも優れており、エッチング等の過酷な環境や長期の使用にも安定した特性を示す。
【００２１】
さらに、ノズルプレートにポリイミド樹脂を用いることで、被印刷物がノズルヘッドに当接した場合の緩衝材としても効果がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド１２が搭載されたインクジェットプリンタ１０が示されている。
【００２３】
インクジェット記録ヘッド１２は、ノズル３６（図２参照）が形成されたノズルプレート２２が、記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１４上に搭載されている。このキャリッジ１４は、主走査機構１６によって主走査方向（矢印Ａで示す）に移動される。これにより、インクジェット記録ヘッド１２は、副走査機構１８によって副走査方向（矢印Ｂで示す）へ搬送される記録用紙Ｐへ、画像情報に応じてインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐの全面に画像の記録を行う。
（インクジェット記録ヘッドの概略説明）
図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１２は、ノズルプレート２２、連通孔プレート２４、２６、供給路プレート２８、３０、圧力発生室プレート３２、および振動板３４の合計７枚のプレートを位置合わせして積層し、接着剤等の接合手段によって接合することにより形成されている。
【００２４】
ノズルプレート２２には、インクを吐出するノズル３６が設けられており、連通孔プレート２４、２６には、連通孔３８、４０がそれぞれ形成されている。また、供給路プレート２８、３０には供給孔４２、４４が形成されている。これらのノズル３６、連通孔３８、４０、供給孔４２、４４は連通孔プレート２４、２６、供給路プレート２８、３０が積層された状態で連通し、圧力発生室プレート３２に形成された圧力発生室４８に繋がっている。
【００２５】
一方、連通孔プレート２４、２６には、それぞれインクプール５１、５２が形成され、図示しないインク供給孔から供給されたインクが貯留されている。また、供給路プレート２８には、このインクプール５２と連結するように供給孔５４が形成されている。さらに、供給路プレート３０には供給溝５６が形成されて、連通孔プレート２４、２６、供給路プレート２８、３０が積層された状態で、インクプール５１、５２と圧力発生室４８とを連通させている。
【００２６】
圧力発生室プレート３２上には振動板３４が積層され、振動板３４の上には圧力発生手段としての単板型の圧電素子５８が取り付けられている。圧電素子５８は、圧力発生室４８に相当する領域に接着されており、はんだ６８を介してフレキシブル配線基板７０と接続されている。この構成により、駆動電圧波形が圧電素子５８に印加されると、圧電素子５８と共に振動板３４がたわみ変形して圧力発生室４８のインクを加圧し、ノズル３６からインク滴を吐出させる。
【００２７】
また、ノズルプレート２２のインクが吐出される側の面（表面）には撥水層６０が形成されており、この撥水層６０によってノズル３６周囲のインク漏れ等が防止でき、ノズル３６から吐出するインク滴が常にノズルプレート２２に対して垂直に吐出されるようになる。
（インクジェット記録ヘッドの製造方法）
以上が、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１２の構成であり、次に、このインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。
【００２８】
ノズルプレート２２の一方の面（表面）及び他方の面（裏面）のそれぞれにプラズマ処理を施す。ノズルプレート２２には、機械的強度、耐薬品性、薄膜化に優れた合成樹脂である熱硬化性のポリイミド等が使用される。
【００２９】
本実施例で使用されるポリイミド製のノズルプレート２２の場合、ノズルプレート２２の表面をプラズマガスに曝すことによる前処理を行うことによって、この後に形成するダイヤモンドライクカーボン膜２３の密着強度が強化される。
【００３０】
プラズマ処理に使用されるガスとしては、例えば、フッ素（Ｆ）含有ガス、水素ガス（Ｈ２）および酸素ガス（Ｏ２）等が挙げられる。フッ素（Ｆ）含有ガスおよび水素ガス（Ｈ２）を用いると、ノズルプレート２２の表面はフッ素終端または水素終端され、この後に形成するダイヤモンドライクカーボン中の炭素との結合が安定する。また、酸素ガス（Ｏ２）を用いてプラズマ処理を行うと、ノズルプレート２２の表面の有機物等の汚れが効率よく除去できるので、後から形成するダイヤモンドライクカーボン膜２３がノズルプレート２２の表面に付着しやすくなる。
【００３１】
なお、プラズマ処理は同種類または異なる種類のプラズマを用いて複数回行っても構わない。例えば、最初にノズルプレート２２の表面を酸素ガスプラズマに曝してノズルプレートの表面の汚れを除去した後、フッ素含有ガスプラズマまたは水素ガスプラズマに曝すことによって、ノズルプレートの表面に形成するダイヤモンドライクカーボン膜２３の密着性が高まる。
【００３２】
次に、図３（Ａ）に示すように、ノズルプレート２２の両面にダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成する。ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７は、天然ダイヤモンドと同じ炭素のＳＰ３結合とグラファイトと同じ炭素のＳＰ２結合、それに水素との結合を含むアモルファス構造となっており、高硬度で摩擦係数が小さく、撥水性、耐摩耗性、化学的安定性に優れている等の特徴を有する。また、比較的低温で容易に形成できるプラズマＣＶＤ法等によって形成可能であることから、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成する際にノズルプレート２２に熱的損傷を与えることがない。ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７の厚さは、０．０５〜１μｍの範囲とされ、０．１〜０．５μｍで形成することが好ましい。０．０５μｍより膜の厚さが薄いときには密着性が弱くなり、１μｍよりも大きいときには、ノズルヘッド全体が厚くなってしまい、インクの吐出に影響を及ぼしてしまう。
【００３３】
ここで、プラズマＣＶＤ法によってダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成する工程を説明する。
【００３４】
図５に示すように、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７は、プラズマＣＶＤ装置８０を用いてノズルプレート２２に形成される。
【００３５】
プラズマＣＶＤ装置８０は成膜室８２を有しており、成膜室８２内には電極８４と、この電極８４に対向するようにして電極８６が設けられている。電極８６は接地されており、電極８４にはマッチングボックス９１を介して高周波電源９２が接続されている。また、電極８４には、電極８４上に設置された被成膜物を加熱するためのヒーター８５が付設されている。
【００３６】
まず、電極８４に、被成膜物であるノズルプレート２２を、被成膜面２２Ａを電極８６側に向けて設置する。成膜室８２には、圧力調整弁８７を介して排気ポンプ８８が接続されており、この排気ポンプ８８を運転させて成膜室８２の内部を所定の圧力（成膜圧力）まで減圧する。
【００３７】
一方、成膜室８２の外にはガス供給部９０が設置されており、ガス供給部９０を介して成膜室８２内に原料ガスが導入されるようになっている。ガス供給部９０は、成膜室８２にガスを送る供給パイプ１０１から分岐して設けられた弁９３、マスフローコントローラ９５及び成膜用のガスボンベ９７（例えば、メタン（ＣＨ４））とで構成されている。
【００３８】
マッチングボックス９１を介して高周波電源９２から電極８４に高周波電力が導入されると、マスフローコントローラ９５で投入量が調整されたメタン（ＣＨ４）が成膜室８２へ導入され、メタンガスのプラズマ化が行われる。これによって、ノズルプレート２２の被成膜面２２Ａにダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７が形成される。
【００３９】
なお、先に説明したノズルプレート２２の表面にフッ素含有ガスプラズマまたは水素ガスプラズマを曝す、前処理の工程においても、ガスボンベ９７をフッ素含有ガスまたは水素ガスのガスボンベと交換して、同様にして成膜室８２にフッ素含有ガスまたは水素ガスを導入すればよい。
【００４０】
原料ガスには、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７を形成するものとして、炭化水素化合物等のガスが挙げられる。
【００４１】
炭化水素化合物としては、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）等のアルカン、シクロプロパン（Ｃ３Ｈ８）、シクロブタン（Ｃ４Ｈ８）等のシクロアルカン、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、プロペン（Ｃ３Ｈ６）、ブテン（Ｃ４Ｈ８）等のアルケン、アセチレン（Ｃ２Ｈ４）等のアルキン等が挙げられる。
【００４２】
これらの炭化水素化合物は単独で使用してもよく、二種類以上を混合して使用しても良い。
【００４３】
さらに、上記ガスの他に、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスや不活性ガスのヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）またはクリプトン（Ｋｒ）等のガスが使用されることもある。
【００４４】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７の形成方法として、プラズマＣＶＤ法以外にスパッタリング法、イオンプレーティング法等を用いることも可能である。
【００４５】
次に、図３（Ｂ）に示すように、ノズルプレート２２の表面に形成したダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に、スピンコート法を用いてフッ素系樹脂膜２５を形成する。フッ素系樹脂膜２５として、４フッ化エチレン−６フッ化プロプレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）を用いることが好ましい。
【００４６】
このフッ素系樹脂膜２５は、０．５〜２μｍの厚みで形成される。好ましくは１μｍの厚みで形成される。フッ素系樹脂膜２５の厚みが０．５μｍよりも薄いときには、耐摩耗性、耐擦過性が弱くなってしまう。また、２μｍよりも厚くした場合には、ノズルヘッド全体が厚くなってしまい、インクの吐出に影響を及ぼす恐れがある。
【００４７】
次に、図４（Ａ）に示すように、連通孔プレート２４にスピンコート法を用いて接着剤２９を塗布し、図４（Ｂ）に示すように、連通孔３８に付着した接着剤２９を取り除く。
【００４８】
接着剤２９としては、熱可塑性高分子樹脂及び熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性高分子樹脂としては、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂等が挙げられる。本実施形態においては、熱可塑性樹脂のポリイミドが使用される。さらに、接着剤２９の塗布厚は、密着性を考慮すると５μｍが適当とされる。
【００４９】
次に、図４（Ｃ）に示すように、ノズルプレート２２の裏面に連通孔プレート２４を接合し、図６（Ａ）に示すように、エキシマレーザＬでノズルプレート２２にノズル３６を穿設する。また、ノズルプレート２２に接合された連通孔プレート２４に、連通孔プレート２６、供給路プレート２８、供給路プレート３０、圧力発生室プレート３２を接合し、図６（Ｂ）に示すように、圧力発生室プレート３２の開口を覆うようにして振動板３４を接合する。
【００５０】
次に、図６（Ｃ）に示すように、マトリックス状に圧電素子５８がサンドブレスト加工された固定基板７８を上にして、圧電素子５８を振動板３４に接着する。固定基板７８と圧電素子５８は、所定の温度で加熱したとき、発泡して接着力が大幅に低下する性質を有する熱発泡性接着フィルムを用いて接着されている。また、圧電素子５８の両面には電極層がスパッタリングなどで予め形成されており、共通電極として兼用する振動板３４と導電性接着剤で接着することで、圧電素子５８と振動板３４とは電気的に接続される。
【００５１】
次に、図６（Ｄ）に示すように、固定基板７８を加熱して熱発泡性接着フィルムの接着力を低減させて固定基板７８を剥離し、図６（Ｅ）に示すように、各圧電素子５８毎にはんだ６８を介してフレキシブル配線基板７０を接合する。
【００５２】
最後に、図示しないインク供給装置等を取付けることにより、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２が完成する。
【００５３】
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００５４】
図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１２には、インクプール５０から圧力発生室４８、供給孔４４、４２、連通孔４０、３８およびノズル３６へと連続するインクの通路が形成されており、インク供給装置（図示省略）から送られてきたインクは、振動板３４に形成されたインク供給孔（図示省略）を介してインクプール５１、５２に貯留され、インク供給孔５４及び供給溝５６を経て、圧力発生室４８内に充填される。
【００５５】
ここで、画像情報に応じた駆動電圧波形が圧電素子５８に印加されると、圧電素子５８は振動板３４と共に変形して圧力発生室４８を膨張または圧縮させる。これによって、圧力発生室４８に体積変化が生じ、圧力発生室４８内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってインクが運動し、インクがノズル３６から外部へ吐出される。
【００５６】
図４（Ｃ）に示すように、ノズルプレート２２の表面にはダイヤモンドライクカーボン膜２３が形成されており、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面にはフッ素系樹脂膜２５が形成されている。
【００５７】
ダイヤモンドライクカーボン膜２３は密着性に優れており、このダイヤモンドライクカーボン膜２３を先にノズルプレート２２の表面に形成することで、後から形成するフッ素系樹脂膜２５の密着性が向上する。
【００５８】
また、フッ素系樹脂膜２５は、耐摩耗性、耐インク性に優れており、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面にフッ素系樹脂膜２５を形成することによって、密着性、耐摩耗性及び耐インク性に優れた撥水層６０が形成される。
【００５９】
一方、ノズルプレート２２の裏面には連通孔プレート２４が積層されており、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４とは接着剤２９で接着されている。このとき、ノズルプレート２２と接着剤２９との間にはダイヤモンドライクカーボン膜２７が形成されている。
【００６０】
この構成によって、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の高密着性がインクの浸透による接着剤２９の密着性の破壊を防止するため、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４の密着性が高くなる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、ノズルプレート２２の材質として熱硬化性のポリイミド樹脂を用いたが、熱硬化性樹脂としてはポリイミド樹脂の他にもポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン等が使用される。また、熱硬化性樹脂に限らず、シリコンウエハー、ステンレス板、合成樹脂等を使用してもよい。
【００６２】
ここで、実施例として、図４（Ｃ）に示すように、インクジェット記録ヘッド１２のノズルプレート２２に撥水層６０を形成し、この撥水層６０の評価を行った。
＜実施例１＞
ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜条件（プラズマＣＶＤ法）
高周波電力 １３．５６ＭＨｚ １００Ｗ
成膜用ガス メタン（ＣＨ４） ２００ｓｃｃｍ
成膜圧力 ０．１Ｔｏｒｒ
ノズルプレート２２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜２３を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に撥水膜として４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
＜実施例２＞
ノズルプレート２２の裏面にダイヤモンドライクカーボン膜２７を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の表面に接着剤としてエポキシ樹脂をスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
【００６３】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の成膜条件は実施例１と同様とした。
＜実施例３＞
ノズルプレート２２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜２３を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に撥水膜として４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
【００６４】
また、ノズルプレート２２の裏面にダイヤモンドライクカーボン膜２７を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２７の表面に接着剤としてポリイミドをスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
【００６５】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２３、２７の成膜条件は実施例１と同様とした。
＜比較例１＞
ノズルプレート２２の表面に撥水膜として４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
＜比較例２＞
ノズルプレート２２の裏面に接着剤としてエポキシ樹脂をスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
＜比較例３＞
ノズルプレート２２の表面にダイヤモンドライクカーボン膜２３を形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の表面に撥水膜としてシリコン樹脂をスピンコート法により膜厚１μｍで塗布した。
【００６６】
また、ノズルプレート２２の裏面に接着剤としてポリイミドをスピンコート法により膜厚５μｍで塗布した。
【００６７】
なお、ダイヤモンドライクカーボン膜２３の成膜条件は実施例１と同様とした。
【００６８】
実施例１〜３および比較例１〜３の成膜状態を下記表１に示す。
【００６９】
【表１】
上記各実施例および比較例のノズルプレート２２を用いて、実施例１、３及び比較例１、３では撥水性、密着性、耐摩耗性および耐インク性の評価、実施例２、３および比較例２、３では密着性および耐インク性の評価を行った。また、各評価には下記インクＡを用いて測定を行った。評価は一般環境下（温度２３±０．５℃、湿度５５±５％Ｒ．Ｈ）にて行った。
【００７０】
【００７１】
撥水性の評価
撥水層のインクに対する接触角を同膜上の５箇所で測定し、その平均値で評価を行った。評価基準は以下の通りである。
【００７２】
○： ６０°以上
△： ５０°以上６０°未満
× ： ５０°未満
密着性の評価
膜密着性は、テープ剥離試験（ＪＩＳ Ｋ５４００−１９９０）の基盤目法を用いて評価した。評価基準は以下の通りである。
【００７３】
◎： ９〜１０点
○： ７〜８点
△： ５〜６点
× ： ５点以下
耐摩耗性の評価
撥水層を１００００回ワイピングし、その後のインクに対する接触角を測定し、評価を行った。ワイピングは撥水層をインクに浸漬しながらポリウレタンブレードで擦ることにより行った。評価基準は以下の通りである。
【００７４】
◎： ６５°以上
○： ６０°以上６５°未満
△： ５０°以上６０°未満
× ： ５０°未満
耐インク性の評価
ノズルプレート２２を７０℃の環境下でインクに浸漬し、３００時間後の撥水層および接着層６１の状態および撥水層６０のインクに対する接触角を測定することにより評価を行った。評価基準は以下の通りである。
【００７５】
◎： 剥離なしおよび接触角が６５°以上
○： 剥離なしおよび接触角が６０°以上６５°未満
△： 若干剥離あり
× ： 完全に剥離
評価結果を表に示す。
【００７６】
【表２】
【００７７】
また、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４とを接着する接着剤２９と、ノズルプレート２２との間にダイヤモンドライクカーボン膜２７を形成することによって、ノズルプレート２２と連通孔プレート２４との間に、密着性および耐インク性に優れた接着層６１が得られる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は上記構成にしたので、撥水性、耐摩耗性、密着性及び耐インク性に優れたインクジェット記録ヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す側面の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す側面の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す側面の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る撥水膜を形成するプラズマＣＶＤ装置を示すである。
【図６】本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す側面の断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェットプリンタ
１２ インクジェット記録ヘッド
２２ ノズルプレート
２３ ダイヤモンドライクカーボン膜 （撥水膜）
２４ 連通孔プレート
２５ フッ素系樹脂膜（撥水膜）
２７ ダイヤモンドライクカーボン膜
２９ 接着剤
３６ ノズル（吐出口）
３８ 連通孔（インク室）
６０ 撥水層
６１ 接着層
Claims (4)
- インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの表面に形成された撥水膜と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記撥水膜は、前記ノズルプレートの表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と、
前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成されたフッ素系樹脂膜と、
で構成されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - インクを吐出するノズルが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積層され、前記インクを貯留するインク室が形成された連通孔プレートと、前記ノズルプレートと前記連通孔プレートとを接着する接着剤と、を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記ノズルプレートにダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、前記ダイヤモンドライクカーボン膜と前記連通孔プレートを接着剤で接着したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの両面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜と、
前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成されたフッ素系樹脂膜と、
前記ノズルプレートの裏面に積層され、前記インクを貯留するインク室が形成された連通孔プレートと、
前記ノズルプレートと前記連通孔プレートとを接着する接着剤と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 前記ノズルプレートは、ポリイミド樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003077156A JP2004284121A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | インクジェット記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003077156A JP2004284121A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004284121A true JP2004284121A (ja) | 2004-10-14 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003077156A Withdrawn JP2004284121A (ja) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237397A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Kyocera Kinseki Corp | ノズル |
| US7918534B2 (en) | 2006-04-10 | 2011-04-05 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Droplet ejection head having a liquid ejection energy driving device, method of producing the same and droplet ejection apparatus |
| JP2012023042A (ja) * | 2008-11-28 | 2012-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | シール構造および該シール構造を備えた燃料電池 |
| JP2016089686A (ja) * | 2014-11-04 | 2016-05-23 | 日本ピラー工業株式会社 | 磁気浮上型ポンプ |
| US11241889B2 (en) | 2008-10-24 | 2022-02-08 | Dürr Systems GmbH | Coating device and associated coating method |
-
2003
- 2003-03-20 JP JP2003077156A patent/JP2004284121A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237397A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Kyocera Kinseki Corp | ノズル |
| JP4499584B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2010-07-07 | 京セラキンセキ株式会社 | ノズル |
| US7918534B2 (en) | 2006-04-10 | 2011-04-05 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Droplet ejection head having a liquid ejection energy driving device, method of producing the same and droplet ejection apparatus |
| US11241889B2 (en) | 2008-10-24 | 2022-02-08 | Dürr Systems GmbH | Coating device and associated coating method |
| JP2012023042A (ja) * | 2008-11-28 | 2012-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | シール構造および該シール構造を備えた燃料電池 |
| US9350027B2 (en) | 2008-11-28 | 2016-05-24 | Nissan Motor Co., Ltd. | Sealing structure and fuel cell having the sealing structure |
| JP2016089686A (ja) * | 2014-11-04 | 2016-05-23 | 日本ピラー工業株式会社 | 磁気浮上型ポンプ |
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