JP2016068539A - 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐液体性が高く、流路内を確実に親水化することができ、気泡排出性を向上して、液体の噴射不良を抑制した液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供する。【解決手段】第１流路１８が設けられた第１流路部材１５と、前記第１流路部材１５に接着剤２０５によって接着された第２流路部材４５と、を具備する液体噴射ヘッドであって、少なくとも前記第１流路部材１５と前記第２流路部材４５との接着部分において露出された前記接着剤２０５の表面に、前記第１流路１８に供給される液体の前記接着剤２０５に対する接触角よりも小さい接触角となる親水性樹脂及び界面活性剤を含む表面処理膜２１０を設ける。【選択図】 図４

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを噴射するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する流路と、流路内のインクに圧力変化を生じさせる圧力発生手段とを具備し、圧力発生手段によって流路内のインクに圧力変化を生じさせることで、ノズル開口からインクをインク滴として噴射する。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、流路を形成する流路部材同士を接着剤によって接合しており、流路内の内壁の一部、例えば、流路部材同士を接着する接着剤が流路内に露出した表面が撥水性（撥液性）を有する場合、撥水性を有する領域にインク内の気泡が付着し、インクの充填不良によるインク噴射不良が発生するという問題がある。

また、流路内のインクを排出させるクリーニング動作を行っても、流路の撥水性を有する領域に付着した気泡を排出するのは困難であり、クリーニング動作による無駄なインクの消費が増大してしまう。また、流路内に付着した気泡が成長して大型化して初めて液体と共に排出されるため、排出されるタイミングを制御するのが困難であるという問題がある。

このため、接着剤の表面を含む流路内に親水膜を設けるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−５６７５２号公報

しかしながら、接着剤はインクに対して耐性が高いものを用いる必要があるものの、耐インク性が高い接着剤は親水膜を形成する処理液に対する撥水性も高くなる傾向があり、接着剤の表面に親水膜を良好に形成するのが困難であるという問題がある。

また、接着剤の流路内への流出量（表面積）は、流路が微細化及び高密度化してもほとんど変わらないため、流路が微細化及び高密度化するほど、流路に対する流出した接着剤の表面積の割合が大きくなり、接着剤の表面に付着した気泡による影響が大きくなる。そして、微細化及び高密度化した流路に、粘度の高い処理液を供給して親水膜を形成する場合、流路に供給する処理液の詰まりが発生して、処理液を十分に充填することができず、親水膜の形成が困難になるという問題がある。

なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、他のマイクロデバイスにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、耐液体性が高く、流路内を確実に親水化することができ、気泡排出性を向上して、液体の噴射不良を抑制した液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、第１流路が設けられた第１流路部材と、前記第１流路部材に接着剤によって接着された第２流路部材と、を具備する液体噴射ヘッドであって、少なくとも前記第１流路部材と前記第２流路部材との接着部分において露出された前記接着剤の表面には、前記第１流路に供給される液体の前記接着剤に対する接触角よりも小さい接触角となる親水性樹脂及び界面活性剤を含む表面処理膜が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、界面活性剤によって撥水性を有する接着剤の表面に親水性を有する表面処理膜を形成することができる。また、接着剤として耐液体性が高く、高い撥水性を有する接着剤を用いることができるため、接着剤の液体によるダメージを抑制することができる。

ここで、前記親水性樹脂が、水溶性樹脂を含むことが好ましい。これによれば、接着剤の表面に水溶性樹脂を含む親水性樹脂を有する表面処理膜を形成することができる。また、水溶性樹脂を含む親水性樹脂を用いることで、微細化及び高密度化された流路内にも水溶性樹脂を供給して、表面処理膜を形成することができる。

また、前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコールであることが好ましい。これによれば、ポリビニルアルコールからなる水溶性樹脂を含む親水性樹脂を用いることで、確実に親水化することができる。また、水溶性樹脂を含む親水性樹脂を用いることで、微細化及び高密度化された流路内にも水溶性樹脂を供給して、表面処理膜を形成することができる。

また、前記表面処理膜が、前記接着剤の表面から前記第１流路の内面に亘って連続して設けられていることが好ましい。これによれば、第１流路部材の材料に拘わらず、第１流路の内面を親水化することができる。

また、前記接着剤がノニオン系材料であり、前記界面活性剤がノニオン系活性剤であることが好ましい。これによれば、所定の材料の接着剤の表面に表面処理膜を確実に形成することができる。

また、前記接着剤がイオン化材料であり、前記界面活性剤が、アニオン系活性剤又はカチオン系活性剤であることが好ましい。これによれば、所定の材料の接着剤の表面に表面処理膜を確実に形成することができる。

また、前記接着剤がノニオン系材料の場合、当該接着剤がシリコーン系接着剤であり、前記親水性樹脂がポリビニルアルコールであり、前記界面活性剤がジメチルシリコーンエステル型のノニオン系活性剤であることが好ましい。これによれば、所定の材料の接着剤の表面に親水性を有する表面処理膜を確実に形成することができる。

また、前記接着剤が、イオン化材料の場合、当該接着剤がエポキシ系接着剤であり、前記親水性樹脂がポリビニルアルコールであり、前記界面活性剤がカルボン酸型及びスルホン酸型の少なくとも一方のアニオン系活性剤、又は、アミン型のカチオン系活性剤であることが好ましい。これによれば、所定の材料の接着剤の表面に親水性を有する表面処理膜を確実に形成することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、耐液体性に優れ、気泡排出性を向上して、液体の噴射不良を抑制した液体噴射装置を実現できる。

また、本発明の他の態様は、第１流路が設けられた第１流路部材と、前記第１流路部材に接着剤によって接着された第２流路部材と、を具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記第１流路に供給される液体の前記接着剤に対する接触角よりも小さい接触角となる親水性樹脂及び界面活性剤を含む処理液を前記第１流路内に供給して、少なくとも前記第１流路部材と前記第２流路部材との接着部分において露出された前記接着剤の表面に表面処理膜を設けることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、界面活性剤を含む処理液を供給するだけで、撥水性を有する接着剤の表面に親水性を有する表面処理膜を容易に且つ確実に形成することができる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る記録装置の概略図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図であり、図４は図３の要部を拡大した断面図である。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩＩは、ヘッド本体１１、ヘッド本体１１の一方面側に固定されたケース部材４０、ヘッド本体１１の他方面側に固定されたカバーヘッド１３０等の複数の部材を備える。本実施形態では、ヘッド本体１１は、流路形成基板１０と、連通板１５と、ノズルプレート２０と、保護基板３０と、コンプライアンス基板４５と、を具備する。

ヘッド本体１１を構成する流路形成基板１０は、ステンレス鋼やＮｉなどの金属、ＺｒＯ_２あるいはＡｌ_２Ｏ_３を代表とするセラミック材料、ガラスセラミック材料、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ_３のような酸化物などを用いることができる。本実施形態では、流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、一方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された本実施形態の凹部である圧力発生室１２がインクを吐出する複数のノズル開口２１が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１２の並設方向、又は第１の方向Ｘと称する。また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２が第１の方向Ｘに並設された列が複数列、本実施形態では、２列設けられている。この圧力発生室１２が第１の方向Ｘに沿って形成された圧力発生室１２の列が複数列設された列設方向を、以降、第２の方向Ｙと称する。さらに、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙの両方に直交する方向を第３の方向Ｚと称する。なお、第１の方向Ｘ、第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚは、互いのそれぞれ直交する方向としたが、特にこれに限定されず、直交以外の角度で交差する方向であってもよい。

また、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部側に、当該圧力発生室１２よりも開口面積が狭く、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を付与する供給路等が設けられていてもよい。

また、流路形成基板１０の一方面側には、連通板１５と、ノズルプレート２０とが順次積層されている。すなわち、流路形成基板１０の一方面に第１接着剤２０１によって接合された連通板１５と、連通板１５の流路形成基板１０とは反対面側に第２接着剤２０２によって接合されたノズル開口２１を有するノズルプレート２０と、を具備する。

連通板１５には、圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６が設けられている。連通板１５は、流路形成基板１０よりも大きな面積を有し、ノズルプレート２０は流路形成基板１０よりも小さい面積を有する。このように連通板１５を設けることによってノズルプレート２０のノズル開口２１と圧力発生室１２とを離せるため、圧力発生室１２の中にあるインクは、ノズル開口２１付近のインクで生じるインク中の水分の蒸発による増粘の影響を受け難くなる。また、ノズルプレート２０は圧力発生室１２とノズル開口２１とを連通するノズル連通路１６の開口を覆うだけで良いので、ノズルプレート２０の面積を比較的小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口されて、インク滴が吐出される面を液体噴射面２０ａと称する。

また、連通板１５には、マニホールド１００の一部を構成する第１マニホールド部１７と、第２マニホールド部１８とが設けられている。

第１マニホールド部１７は、連通板１５を厚さ方向（連通板１５と流路形成基板１０との積層方向）に貫通して設けられている。

また、第２マニホールド部１８は、連通板１５を厚さ方向に貫通することなく、連通板１５のノズルプレート２０側に開口して設けられている。

さらに、連通板１５には、圧力発生室１２の第２の方向Ｙの一端部に連通する供給連通路１９が、圧力発生室１２の各々に対して独立して設けられている。この供給連通路１９は、第２マニホールド部１８と圧力発生室１２とを連通する。

このような連通板１５としては、ステンレスやニッケルなどの金属、またはジルコニウムなどのセラミックなどを用いることができる。なお、連通板１５は、流路形成基板１０と線膨張係数が同等の材料が好ましい。すなわち、連通板１５として流路形成基板１０と線膨張係数が大きく異なる材料を用いた場合、加熱や冷却されることで、流路形成基板１０と連通板１５との線膨張係数の違いにより反りが生じてしまう。本実施形態では、連通板１５として流路形成基板１０と同じ材料、すなわち、シリコン単結晶基板を用いることで、熱による反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。

ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２とノズル連通路１６を介して連通するノズル開口２１が形成されている。すなわち、ノズル開口２１は、同じ種類の液体（インク）を噴射するものが第１の方向Ｘに並設され、この第１の方向Ｘに並設されたノズル開口２１の列が第２の方向Ｙに２列形成されている。

このようなノズルプレート２０としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリイミド樹脂のような有機物、又はシリコン単結晶基板等を用いることができる。なお、ノズルプレート２０としてシリコン単結晶基板を用いることで、ノズルプレート２０と連通板１５との線膨張係数を同等として、加熱や冷却されることによる反りや熱によるクラック、剥離等の発生を抑制することができる。本実施形態では、ノズルプレート２０として、連通板１５と同じシリコン単結晶基板を用いた。

ここで、流路形成基板１０と連通板１５とを接着する第１接着剤２０１及び連通板１５とノズルプレート２０とを接着する第２接着剤２０２としては、例えば、ノニオン（非イオン性）系材料や、イオン化材料などを用いることができる。ノニオン系材料としては、例えば、シリコーン系接着剤やポリエチレン等の熱可塑性接着剤が挙げられる。また、イオン化材料としては、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤が挙げられる。ちなみに、インクの種類にもよるが、耐インク性が比較的高い接着剤は、シリコーン系接着剤であるが、シリコーン系接着剤に代表されるノニオン系接着剤は、特に撥水性が高くなる。すなわち、耐インク性が高い接着剤は、インクに対する撥水性も高くなる傾向があり、接着剤の露出した表面に気泡が付着し易くなってしまうものの、耐インク性が高いことから、接合領域からのインクの漏出や接着強度の低下が発生し難い。

一方、流路形成基板１０の連通板１５とは反対面側には、振動板５０が形成されている。本実施形態では、振動板５０として、流路形成基板１０側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜５１と、弾性膜５１上に設けられた酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜５２と、を設けるようにした。なお、圧力発生室１２等の液体流路は、流路形成基板１０を一方面側（ノズルプレート２０が接合された面側）から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力発生室１２等の液体流路の他方面は、弾性膜５１によって画成されている。

また、流路形成基板１０の振動板５０上には、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とを有する圧電アクチュエーター３００が設けられている。本実施形態では、圧電アクチュエーター３００が流路内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段であって、詳しくは後述する半導体素子である駆動回路１２０によって駆動される駆動素子となっている。ここで、圧電アクチュエーター３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電アクチュエーター３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極を圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極６０を複数の圧電アクチュエーター３００に亘って連続して設けることで共通電極とし、第２電極８０を圧電アクチュエーター３００毎に独立して設けることで個別電極としている。もちろん、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。すなわち、第１電極６０を複数の圧電アクチュエーター３００に亘って連続して設けることで共通電極とし、第２電極を圧電アクチュエーター３００毎に独立して設けることで個別電極としてもよい。なお、上述した例では、振動板５０が弾性膜５１及び絶縁体膜５２で構成されたものを例示したが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、振動板５０として弾性膜５１及び絶縁体膜５２の何れか一方を設けたものであってもよく、また、振動板５０として弾性膜５１及び絶縁体膜５２を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電アクチュエーター３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される分極構造を有する酸化物の圧電材料からなり、例えば、一般式ＡＢＯ_３で示されるペロブスカイト型酸化物からなることができ、鉛を含む鉛系圧電材料や鉛を含まない非鉛系圧電材料などを用いることができる。

また、圧電アクチュエーター３００の第２電極８０からは、引き出し配線であるリード電極９０の一端がそれぞれ接続されている。リード電極９０の他端部は、振動板５０上であって、第２の方向Ｙで隣り合う圧電アクチュエーター３００の列の間に引き出されている。

また、流路形成基板１０の圧電アクチュエーター３００側の面には、流路形成基板１０と略同じ大きさを有する保護基板３０が接合されている。保護基板３０は、圧電アクチュエーター３００を保護するための空間である保持部３１を有する。保持部３１は、第１の方向Ｘに並設された圧電アクチュエーター３００の列の間に第２の方向Ｙに２つ並んで形成されている。また、保護基板３０には、第２の方向Ｙで並設された２つの保持部３１の間に第３の方向Ｚに貫通する貫通孔３２が設けられている。圧電アクチュエーター３００の電極から引き出されたリード電極９０の端部は、この貫通孔３２内に露出するように延設され、リード電極９０と駆動ＩＣ等の駆動回路１２０を実装した配線基板１２１とが、３２内で電気的に接続されている。なお、流路形成基板１０と保護基板３０とは、例えば、第３接着剤２０３によって接合することができる。なお、第３接着剤２０３は、流路内に露出されていないため、耐インク性が低い材料を用いてもよいが、漏出したインクに接触する虞があるため、耐インク性が高い材料を用いるのが好ましい。

また、このような構成のヘッド本体１１には、複数の圧力発生室１２に連通するマニホールド１００をヘッド本体１１と共に画成するケース部材４０が固定されている。ケース部材４０は、平面視において上述した連通板１５と略同一形状を有し、保護基板３０に接合されると共に、上述した連通板１５にも接合されている。具体的には、ケース部材４０は、保護基板３０側に流路形成基板１０及び保護基板３０が収容される深さの凹部４１を有する。この凹部４１は、保護基板３０の流路形成基板１０に接合された面よりも広い開口面積を有する。そして、凹部４１に流路形成基板１０等が収容された状態で凹部４１のノズルプレート２０側の開口面が連通板１５によって封止されている。これにより、流路形成基板１０の外周部には、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって第３マニホールド部４２が画成されている。そして、連通板１５に設けられた第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８と、ケース部材４０とヘッド本体１１とによって画成された第３マニホールド部４２と、によって本実施形態のマニホールド１００が構成されている。

なお、ケース部材４０の材料としては、例えば、樹脂や金属等を用いることができる。ちなみに、ケース部材４０として、樹脂材料を成形することにより、低コストで量産することができる。また、ケース部材４０と連通板１５とは、第４接着剤２０４によって接合されている。この第４接着剤２０４についても、上述した第１接着剤２０１及び第２接着剤２０２と同様に、ノニオン系材料、イオン化材料を用いることができるが、流路内に一部が露出される第１接着剤２０１、第２接着剤２０２及び第４接着剤２０４は、耐インク性が高い材料を用いるのが好ましい。また、流路内に露出される第１接着剤２０１、第２接着剤２０２及び第４接着剤２０４は、同じ材料を用いるのが好ましい。これにより、詳しくは後述する表面処理膜２１０が、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２及び第４接着剤２０４の流路内に露出した表面に良好に形成することができる。もちろん、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２及び第４接着剤２０４は、異なる材料を用いてもよい。

また、連通板１５の第１マニホールド部１７及び第２マニホールド部１８が開口する面には、コンプライアンス基板４５が設けられている。このコンプライアンス基板４５が、第１マニホールド部１７と第２マニホールド部１８の液体噴射面２０ａ側の開口を封止している。このようなコンプライアンス基板４５は、本実施形態では、封止膜４６と、固定基板４７と、を具備する。封止膜４６は、可撓性を有する薄膜（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）等により形成された厚さが２０μｍ以下の薄膜）からなり、固定基板４７は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属等の硬質の材料で形成される。この固定基板４７のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４８となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４６のみで封止された可撓部であるコンプライアンス部４９となっている。このようなコンプライアンス基板４５は、連通板１５に第５接着剤２０５を介して接合されている。この第５接着剤２０５は、上述した第１接着剤２０１等と同様に、ノニオン系材料、イオン化材料を用いることができる。また、第５接着剤２０５は、第１接着剤２０１等と同様に、流路内に一部が露出されるため、耐インク性が高い接着剤を用いるのが好ましい。また、上述した第４接着剤２０４と同様に、第５接着剤２０５として、第１接着剤２０１等と同じ材料を用いることで、第５接着剤２０５の表面に表面処理膜２１０を良好に形成することができる。

なお、ケース部材４０には、マニホールド１００に連通して各マニホールド１００にインクを供給するための導入路４４が設けられている。また、ケース部材４０には、保護基板３０の貫通孔３２に連通して配線基板１２１が挿通される接続口４３が設けられている。

また、インクジェット式記録ヘッドＩＩの少なくとも流路内に露出する接着剤、本実施形態では、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面には、表面処理膜２１０が設けられている。本実施形態では、流路の内面及び流路内に露出する第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面に亘って連続して表面処理膜２１０を設けるようにした。ここで、流路とは、ケース部材４０の導入路４４からノズル開口２１に至るまでのことであり、導入路４４、マニホールド１００、供給連通路１９、圧力発生室１２、ノズル連通路１６及びノズル開口２１を含むものである。また、流路の内面、特にシリコン単結晶基板で形成された流路形成基板１０、連通板１５及びノズルプレート２０には、特に図示していないが、耐インク性を有する保護膜が形成されている。保護膜としては、例えば、窒化膜、酸化膜、金属膜等が挙げられる。

このような表面処理膜２１０としては、親水性樹脂と、界面活性剤とを含むものを用いることができる。親水性樹脂は、表面処理膜２１０を形成する接着剤、本実施形態では、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４、第５接着剤２０５に対する液体の接触角に対して、小さな接触角となる樹脂、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）に代表される水溶性樹脂を用いるのが好ましい。特に、親水性樹脂として水溶性樹脂を用いることで、表面処理膜２１０を形成する際の水溶液として比較的粘度の低い水溶液を形成し易く、低粘度の水溶液によって微細化及び高密度化されたな流路内への水溶液の供給を容易に行って、表面処理膜２１０を確実に形成することができる。また、親水性樹脂のその他の例としては、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリシラザン、親水性シランカップリング剤の主成分、ポリアクリル酸共重合体（ＰＭＡ）、ポリメタクリル酸共重合体等が挙げられる。また、界面活性剤は、両親媒性を有するものであり、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５がノニオン系材料の場合、例えば、（ポリエーテル変性）ジメチルシロキサンエステル型のノニオン系活性剤を用いるのが好ましい。すなわち、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５がノニオン系材料の場合、例えば、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５はシリコーン系接着剤、親水性樹脂はポリビニルアルコール、界面活性剤はジメチルシリコーンエステル型のノニオン系活性剤を用いるのが好ましい。これによれば、所定の材料の接着剤の表面に親水性を有する表面処理膜２１０を確実に形成することができる。もちろん、親水性樹脂は、水溶性樹脂を含むものであればよく、水溶性樹脂に加えて非水溶性樹脂を含むものを用いてもよい。また、親水性樹脂は、非水溶性樹脂のみで構成されていてもよい。なお、非水溶性樹脂とは、難水溶性樹脂、非水溶性樹脂の両方を含むものである。

また、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５がイオン化材料の場合には、カルボン酸型、スルホン酸型のアニオン系活性剤、又は、アミン型等のカチオン系活性剤を用いるのが好ましい。すなわち、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５がイオン化材料の場合、例えば、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５はエポキシ系接着剤、親水性樹脂がポリビニルアルコール、界面活性剤はカルボン酸型及びスルホン酸型の少なくとも一方のアニオン系活性剤、又は、アミン型のカチオン系活性剤を用いるのが好ましい。これによれば、所定の材料の接着剤の表面に親水性を有する表面処理膜２１０を確実に形成することができる。

このように表面処理膜２１０を形成する接着剤の材料に合わせて、界面活性剤を適宜選択し、界面活性剤と親水性樹脂とによって表面処理膜２１０を成膜することで、流路の内壁面上と流路内に露出する第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面上とに亘って表面処理膜を連続して形成することができる。つまり、界面活性剤は、接着剤の材料と、表面処理膜２１０となる親水性樹脂とによって規定されるものである。

したがって、本実施形態では、流路の内壁面を連続して表面処理膜２１０で覆うことができ、流路内に気泡が捕捉される領域を低減させて、気泡排出性を向上して、流路内へのインクの充填不良を抑制することができる。特に、比較的高い撥水性を有する接着剤の表面を親水性を有する表面処理膜２１０で覆うことで、接着剤の表面での気泡の捕捉を抑制することができる。また、気泡排出性を向上することで、ノズル開口２１からインクと共に気泡を吸引してクリーニング動作を行わせる時間を短縮することができ、インクの無駄な消費を抑制することができる。

また、本実施形態では、第３の方向Ｚにおいて、上側（鉛直方向上）からマニホールド１００にインクが供給され、マニホールド１００から圧力発生室１２に下側（鉛直方向下）から上側に向かってインクが供給されるため、第２マニホールド部１８と供給連通路１９との接続する部分における角部（ノズル開口２１側）に気泡が滞留し易い。しかしながら、本実施形態では、コンプライアンス基板４５と連通板１５とを接着する第５接着剤２０５の表面に表面処理膜２１０を設けることで、特に気泡が滞留し易い領域である第２マニホールド部１８の角部に気泡が捕捉されるのを抑制して、気泡排出性を向上することができる。

ちなみに、本実施形態では、流路を形成する流路部材である流路形成基板１０、連通板１５、ノズルプレート２０、ケース部材４０及びコンプライアンス基板４５を接着する第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の流路内に露出する全ての接着剤の表面に表面処理膜２１０を形成するようにした。したがって、例えば、特許請求の範囲に記載の第１流路部材を連通板１５とすれば、連通板１５に接着剤を介して接着された部材、すなわち、流路形成基板１０、ノズルプレート２０、ケース部材４０及びコンプライアンス基板４５から選択される少なくとも一つが第２流路部材に相当する。そして、本実施形態では、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５を同じ材料で形成して、流路内に露出した各接着剤の表面に表面処理膜２１０を設けるようにしたが、接着剤として、比較的耐インク性が低くても良い場所については、比較的耐インク性が低く、且つ比較的親水性が高い接着剤を用いれば、表面に表面処理膜２１０が設けられていなくてもよい。

なお、このような表面処理膜２１０の形成方法について、図５を参照して説明する。なお、図５は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

まず、図５に示すように、インクジェット式記録ヘッドＩＩの流路内に処理液２２０を通水又は充填保持する。処理液２２０としては、本実施形態では、界面活性剤が添加されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液を用いた。このように、処理液としてＰＶＡ水溶液を用いることで、処理液２２０の粘度を低下させて、流路内に処理液２２０が詰まるのを抑制して、全ての流路内に亘って確実に処理液２２０を通水及び充填することができる。すなわち、処理液２２０として原液（高濃度）のＰＶＡを用いた場合には、処理液２２０の粘度が高くなり、処理液２２０が詰まって全ての流路に処理液２２０を通水及び充填することができなくなってしまう。ちなみに、処理液２２０の詰まりは、マニホールド１００から個別流路、すなわち、供給連通路１９、圧力発生室１２、ノズル連通路１６への接続部分などの流路抵抗が高くなる部分において発生し易い。したがって、特に個別流路が微細化及び高密度化された構成の場合、処理液２２０の詰まりが発生し易い。本実施形態では、処理液２２０として、水溶性樹脂の水溶液、すなわち、ＰＶＡ水溶液を用いることで、処理液２２０の粘度を低下させて、微細化及び高密度化された流路内に確実に処理液２２０を充填することができる。

また、処理液２２０に界面活性剤を用いることで、比較的高い撥水性を有する第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面に表面処理膜２１０を確実に形成することができる。すなわち、処理液２２０に界面活性剤が添加されていないと、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面は撥水性を有することからＰＶＡ水溶液を撥水し、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面に表面処理膜２１０を形成できなくなってしまうからである。

このように界面活性剤は、第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面に親水性を有する表面処理膜２１０を形成するために添加するものであり、上述したように接着剤の材料及び親水性樹脂の材料に合わせて、その材料は適宜選択できるものである。

なお、ＰＶＡは、濃度が低すぎると表面処理膜が薄くなり、濃度が高すぎると粘度が高くなってしまう。したがって、ＰＶＡの濃度は１．０〜５．０ｗｔ％が好ましく、１．０〜３．０ｗｔ％が好適である。ちなみに、ＰＶＡの粘度は、分子量によって規定されるものであり、分子量が小さいと濡れ性が向上されるものの、流路内にインクを通水した際にインクに直ぐに溶けてしまい、表面処理膜２１０の表面処理膜としての機能が維持されない。したがって、ＰＶＡとしては、分子量がある程度大きなものを用いた方が、表面処理膜２１０の表面処理膜としての機能を長時間に亘って維持することができ、気泡排出性を向上することができる。

また、界面活性剤は、少なすぎると接着剤の表面に形成される表面処理膜２１０が比較的薄く形成されることや形成されない領域が発生するため、０．１ｗｔ％以上が好ましい。また、界面活性剤は、多すぎると表面処理膜２１０が厚くなり、表面処理膜２１０の自己応力で剥離してしまう虞があるため、１．０ｗｔ％以下とするのが好ましい。

したがって、本実施形態では、処理液２２０として、例えば、平均分子量が９００〜１０００、完全けん化型のＰＶＡが１．０〜５．０ｗｔ％となるＰＶＡ水溶液に、ポリエーテル変性ジエチルシロキサンからなる界面活性剤を０．１〜１．０ｗｔ％添加したものを用いた。

なお、処理液２２０の通水又は充填は、ノズル開口２１側から処理液２２０を吸引してもよく、また、導入路４４側から処理液２２０を圧送するようにしてもよい。

そして、流路内に処理液２２０を通水又は充填保持した後は、流路から処理液２２０を排出し、乾燥させることで、図４に示すように、流路の内面及び第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面に亘って連続した表面処理膜２１０が形成される。なお、乾燥は、常温放置による自然乾燥であっても、加熱乾燥であっても、流路内にエアーを送風したエアー乾燥であってもよい。

このような構成のインクジェット式記録ヘッドＩＩでは、インクを噴射する際に、インクカートリッジ２から導入路４４を介してインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで流路内部をインクで満たす。このとき、流路内及び第１接着剤２０１、第２接着剤２０２、第４接着剤２０４及び第５接着剤２０５の表面には、親水性を有する表面処理膜２１０が設けられているため、インクに含まれる気泡は、流路の途中で捕捉され難く、ノズル開口２１から排出され易い。その後、駆動回路１２０からの信号に従い、圧力発生室１２に対応する各圧電アクチュエーター３００に電圧を印加することにより、圧電アクチュエーター３００と共に振動板５０をたわみ変形させる。これにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり所定のノズル開口２１からインク滴が噴射される。

なお、流路内にインクを通すことで、ＰＶＡを含む表面処理膜２１０は、インクに溶解して除去される。すなわち、表面処理膜２１０は、インクの初期充填時に形成されていればよい。ちなみに、インクジェット式記録ヘッドＩＩに試験的にインクや試験液を通水した後、インクや試験液を除去して出荷する場合には、出荷前に再度、表面処理膜２１０を設けるようにすればよい。すなわち、インクの噴射を行わせるための最初の初期充填時に表面処理膜２１０が設けられていれば、初期充填時にインク充填不良が発生し難く、インクの噴射不良が発生し難い。このように、本実施形態では、表面処理膜２１０は、インクジェット式記録ヘッドＩＩの組み立て後に流路内に処理液２２０を通水又は充填保持することで容易に形成することができるため、組み立て途中で形成する場合に比べて容易に且つ何度でも表面処理膜２１０を形成することができる。また、表面処理膜２１０を形成する度にインクジェット式記録ヘッドＩＩを分解する必要がない。

また、ヘッド本体１１の液体噴射面２０ａ側には、本実施形態の保護板であるカバーヘッド１３０が設けられている。カバーヘッド１３０は、コンプライアンス基板４５の連通板１５とは反対面側に接合されており、コンプライアンス部４９の流路（マニホールド１００）とは反対側の空間を封止する。なお、カバーヘッド１３０には、ノズル開口２１を露出する露出開口部１３１が設けられている。本実施形態では、露出開口部１３１は、ノズルプレート２０を露出する大きさ、つまり、コンプライアンス基板４５と同じ開口を有する。

また、カバーヘッド１３０は、本実施形態では、ヘッド本体１１の側面（液体噴射面２０ａとは交差する面）を覆うように、液体噴射面２０ａ側から端部が屈曲して設けられている。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、流路内及び流路に露出された接着剤の表面に亘って表面処理膜が設けられているが、特にこれに限定されず、例えば、流路を形成する材料によっては表面処理膜が形成されていなくてもよい。すなわち、少なくとも流路内に露出する接着剤の表面に表面処理膜が設けられていてもよい。なお、表面処理膜は、流路内に露出された接着剤の表面の全面に亘って形成されているものに限定されず、例えば、接着剤の表面に一様に形成されていればよい。

さらに、上述した実施形態では、流路形成基板１０とノズルプレート２０とが連通板１５を介して接合された構成を例示したが、特にこれに限定されず、流路形成基板１０とノズルプレート２０とが直接接合されていてもよい。

また、上述した実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電アクチュエーター３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩＩは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備するインクジェット式記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図６は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。

図６に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッドＩＩを有するインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニット１とも言う）は、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１は、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４には搬送手段としての搬送ローラー８が設けられており、紙等の記録媒体である記録シートＳが搬送ローラー８により搬送されるようになっている。なお、記録シートＳを搬送する搬送手段は、搬送ローラーに限られずベルトやドラム等であってもよい。

なお、上述したインクジェット式記録装置Ｉでは、インクジェット式記録ヘッドＩＩ（ヘッドユニット１）がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッドＩＩが固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

また、上述した例では、インクジェット式記録装置Ｉは、液体貯留手段であるインクカートリッジ２がキャリッジ３に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体４に固定して、貯留手段とインクジェット式記録ヘッドＩＩとをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。

さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。

Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 ＩＩ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １ インクジェット式記録ヘッドユニット（液体噴射ヘッドユニット）、 １０ 流路形成基板（第１流路部材）、 １１ ヘッド本体、 １２ 圧力発生室、 １５ 連通板（第２流路部材）、 １６ ノズル連通路（第１流路）、 １７ 第１マニホールド部（第１流路）、 １８ 第２マニホールド部（第１流路）、 １９ 供給連通路（第１流路）、 ２０ ノズルプレート（第２流路部材）、 ２０ａ 液体噴射面、 ２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ４０ ケース部材（第２流路部材）、 ４５ コンプライアンス基板（第２流路部材）、 ５０ 振動板、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 １００ マニホールド、 １２０ 駆動回路、 １３０ カバーヘッド、 ２０１ 第１接着剤、 ２０２ 第２接着剤、 ２０３ 第３接着剤、 ２０４ 第４接着剤、 ２０５ 第５接着剤、 ２１０ 表面処理膜、 ２２０ 処理液

Claims (10)

1. 第１流路が設けられた第１流路部材と、
   前記第１流路部材に接着剤によって接着された第２流路部材と、を具備する液体噴射ヘッドであって、
   少なくとも前記第１流路部材と前記第２流路部材との接着部分において露出された前記接着剤の表面には、前記第１流路に供給される液体の前記接着剤に対する接触角よりも小さい接触角となる親水性樹脂及び界面活性剤を含む表面処理膜が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記親水性樹脂が、水溶性樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記水溶性樹脂が、ポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記表面処理膜が、前記接着剤の表面から前記第１流路の内面に亘って連続して設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記接着剤がノニオン系材料であり、
   前記界面活性剤がノニオン系活性剤であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記接着剤がイオン化材料であり、
   前記界面活性剤が、アニオン系活性剤又はカチオン系活性剤であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記接着剤がノニオン系材料の場合、当該接着剤がシリコーン系接着剤であり、前記親水性樹脂がポリビニルアルコールであり、前記界面活性剤がジメチルシリコーンエステル型のノニオン系活性剤であることを特徴とする請求項５記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記接着剤が、イオン化材料の場合、当該接着剤がエポキシ系接着剤であり、前記親水性樹脂がポリビニルアルコールであり、前記界面活性剤がカルボン酸型及びスルホン酸型の少なくとも一方のアニオン系活性剤、又は、アミン型のカチオン系活性剤であることを特徴とする請求項６記載の液体噴射ヘッド。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
10. 第１流路が設けられた第１流路部材と、前記第１流路部材に接着剤によって接着された第２流路部材と、を具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
    前記第１流路に供給される液体の前記接着剤に対する接触角よりも小さい接触角となる親水性樹脂及び界面活性剤を含む処理液を前記第１流路内に供給して、少なくとも前記第１流路部材と前記第２流路部材との接着部分において露出された前記接着剤の表面に表面処理膜を設けることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

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