JP2020075419A - 液体吐出ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】発泡室内の気泡溜まりが抑制され、安定した液体吐出量と、優れた印字品位とが達成できる液体吐出ヘッドの提供。【解決手段】吐出口を有するオリフィスプレートと、エネルギー発生素子を有する素子基板と、該素子基板と該オリフィスプレートの間に配され、流路を形成するための流路壁部材とを有する液体吐出ヘッドであり、該オリフィスプレートは第一の面と該第一の面に対向しかつ該素子基板側に配される第二の面とを有し、該第一の面は第一のダイヤモンドライクカーボン膜で構成されており、該第一の面及び該第二の面各々の純水に対する接触角θ１及びθ２は明細書中に定義される式１の関係を満たし、該第一のダイヤモンドライクカーボン膜の該第一の面における組成は明細書中に定義される式２〜式５の関係を全て満たす液体吐出ヘッド。【選択図】図２
Description
本発明は、液体吐出ヘッドに関する。
従来の液体吐出ヘッドとして、特許文献１には、以下の液体吐出ヘッドが開示されている。当該液体吐出ヘッドは、第一の面にエネルギー発生素子を有し、該第一の面から第二の面に貫通する液体供給路を備えた素子基板と、第一の面上に、該液体供給路に連通する流路と該流路から外部に液体を吐出する吐出口とを備えた吐出口形成部材とを含む。そして、前記吐出口形成部材は、前記吐出口が形成された板状の第１の部材と、前記流路の壁部を規定する第２の部材とを備え、該第１の部材は、ダイヤモンドライクカーボン（Ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ：ＤＬＣ）を含む無機膜で形成されている。特許文献１では、このように第１の部材をＤＬＣを含む無機膜で構成することにより、吐出口面の強度及び平坦性を確保している。
上述したように、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、吐出口を形成している第１の部材（以降、オリフィスプレートと称する）にＤＬＣを使用している。このため、第一の部材は、流路（特に発泡室）に接する面にも、撥水性を有している可能性があった。撥水性を有する場合、発泡室内に気泡が溜まりやすく、液体吐出量が不安定になり、印字品位が低下する懸念があった。
従って、本発明は、発泡室内の気泡溜まりが抑制され、安定した液体吐出量と、優れた印字品位とが達成できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
従って、本発明は、発泡室内の気泡溜まりが抑制され、安定した液体吐出量と、優れた印字品位とが達成できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち、本発明は、
液体を吐出する吐出口を有するオリフィスプレートと、前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子を有する素子基板と、前記素子基板と前記オリフィスプレートの間に配され、前記吐出口に連通する流路を形成するための流路壁部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記オリフィスプレートは、第一の面と、該第一の面に対向しかつ前記素子基板側に配される第二の面とを有し、該第一の面は、第一のダイヤモンドライクカーボン膜で構成されており、前記第一の面および前記第二の面それぞれの純水に対する接触角θ１およびθ２は、下記式１の関係を満たし、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜の前記第一の面における組成は、下記式２〜式５の関係を全て満たす、ことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
式１： θ２＜θ１＜１００°
式２： ０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式３： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式４： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式５： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式２〜５中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
液体を吐出する吐出口を有するオリフィスプレートと、前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子を有する素子基板と、前記素子基板と前記オリフィスプレートの間に配され、前記吐出口に連通する流路を形成するための流路壁部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記オリフィスプレートは、第一の面と、該第一の面に対向しかつ前記素子基板側に配される第二の面とを有し、該第一の面は、第一のダイヤモンドライクカーボン膜で構成されており、前記第一の面および前記第二の面それぞれの純水に対する接触角θ１およびθ２は、下記式１の関係を満たし、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜の前記第一の面における組成は、下記式２〜式５の関係を全て満たす、ことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
式１： θ２＜θ１＜１００°
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式３： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式４： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式５： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式２〜５中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
本発明によれば、発泡室内の気泡溜まりが抑制され、安定した液体吐出量と、優れた印字品位とが達成できる液体吐出ヘッドを提供することができる。
＜液体吐出ヘッド＞
本発明の液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、更には、各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。以下の説明では、液体吐出ヘッドとしてインクジェット記録ヘッドに着目した記載が成されることがあるが、本発明はこの形態に限定されない。
本発明の液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、更には、各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。以下の説明では、液体吐出ヘッドとしてインクジェット記録ヘッドに着目した記載が成されることがあるが、本発明はこの形態に限定されない。
以下に、本発明の液体吐出ヘッドについて、図１及び図２を用いて詳しく説明する。なお、図１は、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態を一部破断した状態の模式的斜視図である。図２は、本発明の液体吐出ヘッドの複数の実施形態における模式的部分断面図であり、当該断面図は、図１に示す線分Ａ−Ａ’でヘッドを切断した際の一部分の断面図に相当する。
これらの図に示すように、本発明の液体吐出ヘッドは、（液体）吐出口４を規定するオリフィスプレート６と、エネルギー発生素子２を有する素子基板１と、（液体）流路８の壁部を規定する流路壁部材７とを有する。ここで、流路壁部材７は、素子基板１と、オリフィスプレート６との間に配される。なお、以降、オリフィスプレート６と、流路壁部材７とをまとめて、ノズル層５と称することがある。
以下に、液体吐出ヘッドを構成する各部材について詳しく説明する。
以下に、液体吐出ヘッドを構成する各部材について詳しく説明する。
（素子基板）
素子基板１は、図１及び図２に示すように、吐出口４から液体（例えば、インク等の記録液）を吐出するためのエネルギー発生素子２を有する。また、素子基板１は、流路８に連通し液体を供給する液体供給口３を有することができる。
素子基板１は、図１及び図２に示すように、吐出口４から液体（例えば、インク等の記録液）を吐出するためのエネルギー発生素子２を有する。また、素子基板１は、流路８に連通し液体を供給する液体供給口３を有することができる。
素子基板に用いる基板１２としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。以降、素子基板（基板１２）の対向する２つの面のうち、流路壁部材７が配される側の面をおもて面と称し、該おもて面に対向する面を裏面と称することがある。
エネルギー発生素子２は、特に限定されず、例えば、上述した本発明の効果がより得られる、液体を沸騰させる電気熱変換素子（発熱抵抗体素子、ヒータ素子）をエネルギー発生素子として用いることができる。しかしながら、エネルギー発生素子として、体積変化や振動により液体に圧力を与える素子（ピエゾ素子、圧電素子）等を用いてもよい。また、エネルギー発生素子２は、素子基板１のおもて面に接するように設けられていてもよいし、素子基板１のおもて面からその一部が浮いた状態で設けられていてもよい。
エネルギー発生素子の数や配置は、作製する液体吐出ヘッドの構造に応じて適宜選択することができ、例えば、この素子を複数、所定のピッチで並べた素子列を液体供給口３の両側にそれぞれ設けることができる。
エネルギー発生素子２は、特に限定されず、例えば、上述した本発明の効果がより得られる、液体を沸騰させる電気熱変換素子（発熱抵抗体素子、ヒータ素子）をエネルギー発生素子として用いることができる。しかしながら、エネルギー発生素子として、体積変化や振動により液体に圧力を与える素子（ピエゾ素子、圧電素子）等を用いてもよい。また、エネルギー発生素子２は、素子基板１のおもて面に接するように設けられていてもよいし、素子基板１のおもて面からその一部が浮いた状態で設けられていてもよい。
エネルギー発生素子の数や配置は、作製する液体吐出ヘッドの構造に応じて適宜選択することができ、例えば、この素子を複数、所定のピッチで並べた素子列を液体供給口３の両側にそれぞれ設けることができる。
素子基板が有することのできる液体供給口３は、素子基板１を、基板面に対して略垂直な方向に貫通しており、素子基板の対向する２つの面において開口している。液体供給口の形状は特に限定されないが、例えば、素子基板の裏面からおもて面に向かって開口面積が小さくなるテーパー形状とすることができる。
また、図２（ａ）に示すように、基板１２上には、エネルギー発生素子２（具体的には、ヒータ層１４）を液体から保護する耐キャビテーション膜１７や、絶縁保護膜１６や蓄熱層１３、配線層１５、駆動回路（不図示）等を有することができる。
（流路壁部材）
素子基板１と、オリフィスプレート６との間に配される流路壁部材７は、吐出口４に連通する流路８を形成するためのものであり、流路８の形状を画定させるものである。なお、流路８は、発泡室（液室）９を含む。発泡室９において、エネルギー発生素子２（例えばヒータ素子）を瞬時に加熱することで、液体供給口３より流路８に供給された液体内に気泡を発生させ、吐出口から液体を吐出させる。流路壁部材を構成する材料は特に限定されず、流路壁部材が接する素子基板１やオリフィスプレート６を構成する材質に応じて適宜設定することができる。流路壁部材７は、例えば、有機材料または無機材料で構成されてもよいし、感光性材料または非感光性材料で構成されてもよい。また、流路壁部材７は、オリフィスプレート６の一部（例えば、後述する第二の層１１）と同一の材料で構成されていてもよいし、オリフィスプレート６とは異なる材料で構成されていてもよい。
素子基板１と、オリフィスプレート６との間に配される流路壁部材７は、吐出口４に連通する流路８を形成するためのものであり、流路８の形状を画定させるものである。なお、流路８は、発泡室（液室）９を含む。発泡室９において、エネルギー発生素子２（例えばヒータ素子）を瞬時に加熱することで、液体供給口３より流路８に供給された液体内に気泡を発生させ、吐出口から液体を吐出させる。流路壁部材を構成する材料は特に限定されず、流路壁部材が接する素子基板１やオリフィスプレート６を構成する材質に応じて適宜設定することができる。流路壁部材７は、例えば、有機材料または無機材料で構成されてもよいし、感光性材料または非感光性材料で構成されてもよい。また、流路壁部材７は、オリフィスプレート６の一部（例えば、後述する第二の層１１）と同一の材料で構成されていてもよいし、オリフィスプレート６とは異なる材料で構成されていてもよい。
（オリフィスプレート）
オリフィスプレート６が有する吐出口４は、液体を吐出するためのものであり、例えば、図２（ａ）に示すように、エネルギー発生素子２の上方（紙面上方）のオリフィスプレート部分に形成することができ、通常、１つの液体吐出ヘッドに複数形成される。
図２に示すように、オリフィスプレート６は、第一の面６ａと、該第一の面６ａに対向し、かつ、前記素子基板側に配される第二の面６ｂとを有し、この第一の面６ａは、第一のダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）で構成されている。
そして、第一の面６ａ及び第二の面６ｂそれぞれの純水に対する接触角θ１およびθ２は、下記式１の関係を満たし、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜の第一の面６ａにおける組成は、下記式２〜式５の関係を全て満たす。
式１： θ２＜θ１＜１００°
式２： ０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式３： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式４： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式５： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式２〜５中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
オリフィスプレート６が有する吐出口４は、液体を吐出するためのものであり、例えば、図２（ａ）に示すように、エネルギー発生素子２の上方（紙面上方）のオリフィスプレート部分に形成することができ、通常、１つの液体吐出ヘッドに複数形成される。
図２に示すように、オリフィスプレート６は、第一の面６ａと、該第一の面６ａに対向し、かつ、前記素子基板側に配される第二の面６ｂとを有し、この第一の面６ａは、第一のダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）で構成されている。
そして、第一の面６ａ及び第二の面６ｂそれぞれの純水に対する接触角θ１およびθ２は、下記式１の関係を満たし、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜の第一の面６ａにおける組成は、下記式２〜式５の関係を全て満たす。
式１： θ２＜θ１＜１００°
式２： ０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式３： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式４： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式５： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式２〜５中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
なお、上記第一の面及び第二の面それぞれの純水に対する接触角θ１およびθ２は、純水接触角測定方法により特定することができる。また、第一のＤＬＣ膜の第一の面における組成は、ラマン分光法を用いて特定することができる。
上述した要件を満たせば、オリフィスプレート６は、図２（ａ）に示すように複数層（例えば、第一の層１０（第一のＤＬＣ膜）及び第二の層１１）で構成されてもよい。或いは、図２（ｂ）に示すように組成が第一の面６ａと第二の面６ｂとで異なる単層で構成されてもよい。すなわち、上記条件を満たせば、オリフィスプレートを構成する（複数の）層の内部において組成が異なっていてもよい。以下に、オリフィスプレート６が満たすべき各要件について詳しく説明する。なお、図４に、ＤＬＣ膜の概念図として３元相図を示す。この図４において、紙面、上の頂点が、ｓｐ３混成軌道種の割合が１００ａｔ％の場合、紙面左下の頂点が、ｓｐ２混成軌道種の割合が１００ａｔ％の場合、紙面右下の頂点が、水素原子の割合が１００ａｔ％の場合を表す。ここで、上記第一のＤＬＣ膜が満たすべき組成は、図４（ａ）中の符号Ａに示す領域である。
上述したように、オリフィスプレートの第一の面６ａは、第一のＤＬＣ膜で構成されている。ＤＬＣは、化学的に安定であるため、液体吐出ヘッドに使用する液体による変質や固着が少ない。そのため、オリフィスプレートの第一の面６ａにおける表面エネルギーのバラツキを抑制することができる。
ＤＬＣ膜は、ダイヤモンド構造に対応するｓｐ３結合を有する炭素と、グラファイト構造に対応するｓｐ２結合を有する炭素が不規則に混在しており、更に、その水素含有量に応じて、物性が大きく変化することが知られている。
上記第一のＤＬＣ膜中のｓｐ３混成軌道種の含有割合ｘ１は、式２を満たし、０ａｔ％以上、５０ａｔ％以下となる。ｘ１が５０ａｔ％以下であれば、純水に対する接触角が大きくなり、メニスカスが安定しやすい。また、印字中に発生する不要な液滴が、前記第一の面６ａに付着した際に、拭き取り除去がしやすい。その際、上記第一のＤＬＣ膜中のｓｐ２混成軌道種の含有割合ｙ１及び水素原子の含有割合ｚ１は、それぞれ、式３及び式４を満たし、０ａｔ％以上、７０ａｔ％以下である必要がある。これらの割合が７０ａｔ％を超える場合、純水に対する接触角が１００°以上となり、印字中に発生する不要な液滴が、前記第一の面６ａに付着した後、留まることができず、印字物の上に落下することがある。つまり、前記第一の面６ａの純水に対する接触角θ１は、式１を満たし、１００°未満である必要がある。また、第一の面の純水に対する接触角θ１は、メニスカスの観点から、６０°より大きいことが好ましい。
なお、ｘ１、ｙ１及びｚ１の合計は、式５を満たし、１００ａｔ％となる。
なお、ｘ１、ｙ１及びｚ１の合計は、式５を満たし、１００ａｔ％となる。
また、オリフィスプレート６の第二の面６ｂは、前記第一の面６ａより、純水に対する接触角が小さく、上記式１の関係（θ２＜θ１）を満たす。この関係を満たすことにより、液体吐出ヘッドの吐出口面（第一の面）の強度と平坦性、更に撥水性等を確保するとともに、発泡室内への気泡溜まりを抑制することができる。また、同様の観点から、両接触角の差（θ１−θ２）は、大きければ大きいほどよい。
ここで、図２（ａ）に示すように、オリフィスプレート６を複数層で構成する場合、第二の面を、第一の面を構成する第一のＤＬＣ膜（第一の層１０）と異なる膜（第二の層１１）で構成することができる。
この第二の面を構成する膜は、上記式１の関係を満たすものであれば、特に限定されず、様々な材料を用いることができる。例えば、第二の面を、非感光性材料膜で構成してもよいし、感光性材料膜で構成してもよい。また、第二の面を、無機膜で構成してもよいし、有機膜で構成してもよい。
この第二の面を構成する膜は、上記式１の関係を満たすものであれば、特に限定されず、様々な材料を用いることができる。例えば、第二の面を、非感光性材料膜で構成してもよいし、感光性材料膜で構成してもよい。また、第二の面を、無機膜で構成してもよいし、有機膜で構成してもよい。
第二の面を構成する非感光性材料膜としては、例えば、下記の材料を含むことができる。即ち、上記非感光性材料膜は、ダイヤモンドライクカーボン、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、及び、ポリイミドから選ばれる少なくとも１種を含むことができる。
これらの中でも、吐出性能と製造安定性の観点から、第二の面が、第一のＤＬＣ膜と異なる第二のＤＬＣ膜で構成されることが好ましい。また、当該第二のＤＬＣ膜の前記第二の面における組成は、下記式６〜式９の関係を全て満たすことが好ましい。
式６： ５０ａｔ％≦ｘ２≦８０ａｔ％
式７： ０ａｔ％≦ｙ２≦５０ａｔ％
式８： ０ａｔ％≦ｚ２≦５０ａｔ％
式９： ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１００ａｔ％
（上記式６〜９中、ｘ２、ｙ２およびｚ２はそれぞれ、前記第二のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
なお、上記関係を満たす第二のＤＬＣ膜の組成は、図４（ａ）中の符号Ｂに示す領域であり、符号Ａが示す領域と重複していないことが分かる。前記第二のＤＬＣ膜の第二の面における組成は、上述した上記第一のＤＬＣ膜と同様の方法により特定することができる。
これらの中でも、吐出性能と製造安定性の観点から、第二の面が、第一のＤＬＣ膜と異なる第二のＤＬＣ膜で構成されることが好ましい。また、当該第二のＤＬＣ膜の前記第二の面における組成は、下記式６〜式９の関係を全て満たすことが好ましい。
式６： ５０ａｔ％≦ｘ２≦８０ａｔ％
式７： ０ａｔ％≦ｙ２≦５０ａｔ％
式８： ０ａｔ％≦ｚ２≦５０ａｔ％
式９： ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１００ａｔ％
（上記式６〜９中、ｘ２、ｙ２およびｚ２はそれぞれ、前記第二のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
なお、上記関係を満たす第二のＤＬＣ膜の組成は、図４（ａ）中の符号Ｂに示す領域であり、符号Ａが示す領域と重複していないことが分かる。前記第二のＤＬＣ膜の第二の面における組成は、上述した上記第一のＤＬＣ膜と同様の方法により特定することができる。
ここで、上記第二のＤＬＣ膜のｓｐ３混成軌道種の含有割合ｘ２を５０ａｔ％以上とすることにより、第二の面の純水に対する接触角度を、第一の面よりも容易に小さくすることができる。また、ｘ２を８０ａｔ％以下とすることにより、適度な硬度とし易く、オリフィスプレートの剥がれや割れ、基板の反り等が発生することを防止し易い。また、上記ｙ２及びｚ２の割合を５０ａｔ％以下とすることにより、吐出口に安定したメニスカスを容易に形成することができる。なお、ｘ２、ｙ２及びｚ２の合計は、式９を満たし、１００ａｔ％となる。
前記第二の面６ｂを上述したような非感光性材料膜で構成した場合、吐出口４をドライエッチングにて形成することがある。この時、エッチング面には不揮発性生成物（例えば、フォトレジストマスク材料のフッ化物、何らかのポリマー、あるいは残留物）が形成されるため、この不揮発性生成物を、通常、酸素アッシングにて除去する。このとき、水素含有量の多いＤＬＣ膜は、酸素アッシングにより膜減りしやすい。そのため、前記第二の面を非感光性材料膜で構成した場合には、前記第一の面６ａを構成する第一のＤＬＣ膜の前記第一の面における組成は、下記式１０〜式１３の関係を全て満たすことが好ましい。
式１０： ０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式１１： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式１２： ０ａｔ％≦ｚ１≦５０ａｔ％
式１３： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式１０〜１３中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
なお、この関係を満たす第一のＤＬＣ膜の組成は、図４（ｂ）中の符号Ｃに示す領域である。このように、第一のＤＬＣ膜中の水素含有量を５０ａｔ％以下とすることにより、ドライエッチングを用いて吐出口を形成したとしても、酸素アッシングによる膜減りを容易に防ぐことができる。
式１０： ０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式１１： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式１２： ０ａｔ％≦ｚ１≦５０ａｔ％
式１３： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式１０〜１３中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
なお、この関係を満たす第一のＤＬＣ膜の組成は、図４（ｂ）中の符号Ｃに示す領域である。このように、第一のＤＬＣ膜中の水素含有量を５０ａｔ％以下とすることにより、ドライエッチングを用いて吐出口を形成したとしても、酸素アッシングによる膜減りを容易に防ぐことができる。
第二の面を構成する感光性材料膜は、ポジ型レジストまたはネガ型レジストを含むことができる。第一の面を第一のＤＬＣ膜により構成し、第二の面をこれらのレジストにより構成することによって、前記第一の面の純水に対する接触角を大きく保ちながら、発泡室に接する前記第二の面の接触角を小さくし易い。このため、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなる。
なお、感光性材料膜は、通常、有機材料である樹脂を含むため、無機材料と比較して、線膨張係数が大きい傾向がある。そのため、前記第二の面を感光性材料膜で構成した場合、前記第一の面を構成する第一のＤＬＣ膜との線膨張係数の差により、オリフィスプレートの割れや剥離、基板全体の反りが発生することがある。ここで、ＤＬＣ膜は、ｓｐ３混成軌道種の含有割合が少ないほど線膨張係数が大きくなる。
また、ＤＬＣ膜は、ｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種及び水素原子の含有割合を特定の関係とすることによっても線膨張係数を大きくすることができる。従って、前記第二の面を感光性材料膜で構成する場合、前記第一のＤＬＣ膜の前記第一の面における組成は、下記式１４〜式１７または下記式１７〜式２０の関係を満たすことが好ましい。
式１４： ０ａｔ％≦ｘ１≦３０ａｔ％
式１５： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式１６： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式１７： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
式１８： ３０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式１９： ０ａｔ％≦ｙ１≦２０ａｔ％
式２０： ５０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
（上記式中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
なお、式１４〜１７の関係を満たす第一のＤＬＣ膜の組成は、図４（ｃ）中の符号Ｄに示す領域であり、式１７〜２０の関係を満たす第一のＤＬＣ膜の組成は、図４（ｃ）中の符号Ｅに示す領域である。第一のＤＬＣ膜がいずれかの関係を満たすことにより、第一のＤＬＣ膜の線膨張係数を、第二の面を構成する感光性材料膜の線膨張係数へと近づけることができる。従って、上述したオリフィスプレートの割れや剥離、基板全体の反りを容易に防ぐことができる。
また、ＤＬＣ膜は、ｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種及び水素原子の含有割合を特定の関係とすることによっても線膨張係数を大きくすることができる。従って、前記第二の面を感光性材料膜で構成する場合、前記第一のＤＬＣ膜の前記第一の面における組成は、下記式１４〜式１７または下記式１７〜式２０の関係を満たすことが好ましい。
式１４： ０ａｔ％≦ｘ１≦３０ａｔ％
式１５： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式１６： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式１７： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
式１８： ３０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式１９： ０ａｔ％≦ｙ１≦２０ａｔ％
式２０： ５０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
（上記式中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。
なお、式１４〜１７の関係を満たす第一のＤＬＣ膜の組成は、図４（ｃ）中の符号Ｄに示す領域であり、式１７〜２０の関係を満たす第一のＤＬＣ膜の組成は、図４（ｃ）中の符号Ｅに示す領域である。第一のＤＬＣ膜がいずれかの関係を満たすことにより、第一のＤＬＣ膜の線膨張係数を、第二の面を構成する感光性材料膜の線膨張係数へと近づけることができる。従って、上述したオリフィスプレートの割れや剥離、基板全体の反りを容易に防ぐことができる。
また、ＤＬＣ膜の線膨張係数が大きくなるにつれ、純水に対する接触角は大きくなる。
従って、オリフィスプレートの割れや、界面剥離、基板全体の反りを一層抑制するためには、オリフィスプレートを以下の構成とすることが好ましい。即ち、オリフィスプレート６の純水に対する接触角を、第一の面６ａから第二の面６ｂに向かって徐々に小さくすることが好ましい。言い換えると、オリフィスプレートは、前記第一の面から前記第二の面に向かって線膨張係数が徐々に小さくなることで、線膨張係数の差が少なくなる構成とすることが好ましい。例えば、図２（ｂ）に示すように、オリフィスプレートを、第一の面から第二の面に向かって、純水に対する接触角を徐々に小さくした単層（又は複数層）のＤＬＣ膜で構成することが好ましい。
なお、オリフィスプレート内部又はオリフィスプレートの各面における線膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）法により特定することができる。また、オリフィスプレート内部における純水に対する接触角は、液滴法により特定することができる。
従って、オリフィスプレートの割れや、界面剥離、基板全体の反りを一層抑制するためには、オリフィスプレートを以下の構成とすることが好ましい。即ち、オリフィスプレート６の純水に対する接触角を、第一の面６ａから第二の面６ｂに向かって徐々に小さくすることが好ましい。言い換えると、オリフィスプレートは、前記第一の面から前記第二の面に向かって線膨張係数が徐々に小さくなることで、線膨張係数の差が少なくなる構成とすることが好ましい。例えば、図２（ｂ）に示すように、オリフィスプレートを、第一の面から第二の面に向かって、純水に対する接触角を徐々に小さくした単層（又は複数層）のＤＬＣ膜で構成することが好ましい。
なお、オリフィスプレート内部又はオリフィスプレートの各面における線膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）法により特定することができる。また、オリフィスプレート内部における純水に対する接触角は、液滴法により特定することができる。
主滴から分離するサテライト滴を減らす観点からは、オリフィスプレート全体の厚みは薄くすることが好ましい。この場合、前記第二の面を、ダイヤモンドライクカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ等を含む無機膜で構成することが好ましい。この際、オリフィスプレートの厚さは、５μｍ以下とすることが好ましい。なお、機械強度の観点から、オリフィスプレートの厚さは、２μｍ以上とすることが好ましい。
また、吐出量を多くする観点からは、オリフィスプレート全体の厚みは厚くすることが好ましい。この場合、前記第二の面を、Ｓｉ、ＳＯＧ、ポリイミド等を含む有機膜（例えば、感光性材料膜）で構成することが好ましい。この際、オリフィスプレートの厚さは、５μｍ以上とすることが好ましく、１０μｍ以上とすることがより好ましい。なお、剥がれ、基板の反りの観点から、オリフィスプレートの厚さは、２０μｍ以下とすることが好ましい。
また、発泡室内に泡を溜まりにくくする観点から、前記第二の面を構成する膜（例えば、非感光性材料膜や感光性材料膜）は、第二の面から１μｍ以上の厚みを有することが好ましい。
＜液体吐出ヘッドの使用方法＞
この液体吐出ヘッドを用いて、紙等の記録媒体に記録を行う場合、このヘッドの吐出口が形成された面（吐出口面）を記録媒体の記録面に対面するように配置する。そして、液体供給口３から供給された液体が、流路８を通り、発泡室９の内部にあるエネルギー発生素子２からエネルギーを与えられ、吐出口４から吐出され、記録媒体にこの液体が着弾することにより印字（記録）を行うことができる。
この液体吐出ヘッドを用いて、紙等の記録媒体に記録を行う場合、このヘッドの吐出口が形成された面（吐出口面）を記録媒体の記録面に対面するように配置する。そして、液体供給口３から供給された液体が、流路８を通り、発泡室９の内部にあるエネルギー発生素子２からエネルギーを与えられ、吐出口４から吐出され、記録媒体にこの液体が着弾することにより印字（記録）を行うことができる。
＜液体吐出ヘッドの製造方法＞
本発明の液体吐出ヘッドを製造する方法は、例えば、以下の工程を有することができる。
・エネルギー発生素子２を有する素子基板１を用意する工程（素子基板用意工程）。
・前記素子基板上に、ノズル層５を形成する工程（ノズル層形成工程）。
なお、上記素子基板用意工程は、液体供給口を形成する工程を含むことができる。また、上記製造方法では、前記ノズル層形成工程において、支持基板上に、オリフィスプレート６及び流路壁部材７をそれぞれ形成し、それらを前記素子基板上に貼り付けることにより、ノズル層を形成してもよい。あるいは、前記ノズル層形成工程において、素子基板上に、流路壁部材及びオリフィスプレートをそれぞれ形成することにより、ノズル層を形成してもよい。
なお、これらの工程の順序は特に限定されず、順次行われてもよいし、複数の工程（例えば、流路壁部材形成工程及びオリフィスプレート形成工程）が並行して行われてもよい。
上記製造方法の一例を、図３を用いて詳しく説明する。この図３に示す実施形態では、オリフィスプレート６が、第一の層１０（第一のＤＬＣ膜）と、第二の層１１との複数層で構成されている。また、この実施形態では、支持基板上に予めオリフィスプレートと流路壁部材とを形成し、それらを素子基板上に貼り付けることにより液体吐出ヘッドを作製している。
本発明の液体吐出ヘッドを製造する方法は、例えば、以下の工程を有することができる。
・エネルギー発生素子２を有する素子基板１を用意する工程（素子基板用意工程）。
・前記素子基板上に、ノズル層５を形成する工程（ノズル層形成工程）。
なお、上記素子基板用意工程は、液体供給口を形成する工程を含むことができる。また、上記製造方法では、前記ノズル層形成工程において、支持基板上に、オリフィスプレート６及び流路壁部材７をそれぞれ形成し、それらを前記素子基板上に貼り付けることにより、ノズル層を形成してもよい。あるいは、前記ノズル層形成工程において、素子基板上に、流路壁部材及びオリフィスプレートをそれぞれ形成することにより、ノズル層を形成してもよい。
なお、これらの工程の順序は特に限定されず、順次行われてもよいし、複数の工程（例えば、流路壁部材形成工程及びオリフィスプレート形成工程）が並行して行われてもよい。
上記製造方法の一例を、図３を用いて詳しく説明する。この図３に示す実施形態では、オリフィスプレート６が、第一の層１０（第一のＤＬＣ膜）と、第二の層１１との複数層で構成されている。また、この実施形態では、支持基板上に予めオリフィスプレートと流路壁部材とを形成し、それらを素子基板上に貼り付けることにより液体吐出ヘッドを作製している。
図３（ａ）に示すように、まず、支持基板１８を用意する。支持基板１８上には、オリフィスプレートの第一の面６ａを構成する第一のＤＬＣ膜を形成するため、支持基板１８には、当該第一のＤＬＣ膜と分離可能で、平坦な表面を有するものを用いることが好ましい。例えば、支持基板１８としては、シリコン基板や酸化シリコン基板などの表面を鏡面処理した基板を用いることが好ましい。このように鏡面処理された支持基板１８の表面上（鏡面上）に、第一のＤＬＣ膜（第一の層１０）を形成する。第一のＤＬＣ膜の形成方法としては、例えば、プラズマＣＶＤ法や、熱ＣＶＤ法などの化学蒸着法、真空蒸着法やスパッタ法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）を用いることができ、特に限定されない。
次に、支持基板１８上に配された第一のＤＬＣ膜上に、第二の層１１を形成する。上述したように、第二の層は、非感光性材料や感光性材料、有機材料や無機材料を用いて形成することができる。例えば、第二の層１１として、第一のＤＬＣ膜上に、ダイヤモンドライクカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ等の無機膜を、プラズマＣＶＤ法や、熱ＣＶＤ法などの化学蒸着法、真空蒸着法やスパッタ法などの物理蒸着法（ＰＶＤ法）により形成することができる。また、Ｓｉ基板を薄化して、第一のＤＬＣ膜上に貼り合わせて、第二の層１１を形成することができる。さらには、ＳＯＧ、ポリイミドや感光性材料であるポジ型レジスト、ネガ型レジストを、第一のＤＬＣ膜上に、塗布またはフィルム化してテンティングして、第二の層１１を形成することもできる。
次に、図３（ｂ）に示すように、前記第二の層１１上に流路壁部材７を形成する。流路壁部材７を構成する材料は特に限定されず、前記第二の層１１と、同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。第二の層及び流路壁部材を同じ材料で形成する場合には、２つの層分の厚みを有する材料層を第一の層１０上に形成する。そして、その材料層から流路となる部分を、エッチングまたはフォトリソグラフィーによって除去することにより、第二の層１１と流路壁部材７とを同時に形成することもできる。
次に、図３（ｃ）に示すように、感光性樹脂等でフォトマスク１９を形成し、当該マスクを用いて流路壁部材７側から、第二の層１１及び第一の層１０を貫通する吐出口４を形成する。例えば、前記第二の層１１が非感光性材料膜である場合は、フォトマスク１９を用いたドライエッチング（ＲＩＥ）により、これらの層を貫通する吐出口を形成することができる。また、前記第二の層１１が感光性材料膜である場合は、前記第二の層１１をフォトリソグラフィーによりパターニングしてから、前記第一の層１０のみをドライエッチング（ＲＩＥ）することにより吐出口を形成できる。そして、吐出口を形成した後、不揮発性生成物を酸素アッシングにて除去し、フォトマスク１９を除去する。
次に、図３（ｄ）に示すように、素子基板１を用意する。具体的には、基板１２（例えば、シリコン基板）上に、エネルギー発生素子２（例えば、ヒータ素子）及びこの素子を保護する絶縁保護膜や、蓄熱層、駆動回路などを、フォトリソグラフィーを用いた多配線技術により形成する。続いて、これらが配された基板１２を略垂直方向に貫通する液体供給口３を形成する。液体供給口３は、例えば、基板１２にレーザー照射をしたり、異方性エッチングを行ったりすることで形成することができる。基板１２上に絶縁保護膜等が形成されている場合には、液体供給口の開口部分に存在する絶縁保護膜等をＲＩＥ等によって除去することで、基板１２を貫通する液体供給口３を形成する。
次に、図３（ｅ）に示すように、素子基板１のおもて面側に、流路壁部材７を向けた状態で、流路壁部材等が配された支持基板を貼り合わせる。
最後に、図３（ｆ）に示すように、支持基板１８を除去する。例えば、支持基板１８が酸化シリコンで構成される場合は、フッ酸を用いたエッチングにより当該支持基板を除去することができる。また、支持基板１８がシリコンで構成される場合は、例えばグラインダーなどで削ることで、支持基板の厚みを５０μｍ以下とする。そしてその後に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリを含むエッチング液でエッチングして、支持基板を除去してもよい。
以上の工程によって、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態を製造することができる。
以上の工程によって、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態を製造することができる。
本発明の液体吐出ヘッドを、以下の実施例を用いてより詳しく説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
まず、図３（ａ）に示すように、支持基板１８として、酸化シリコン基板を鏡面処理した基板を用意した。当該支持基板１８の鏡面上に、第一の層１０として、第一のＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。その際、電源：１３．５６ＭＨｚ、高周波出力：１０００Ｗ、プロセスガス：トルエン（Ｃ７Ｈ８）とした。当該第一のＤＬＣ膜の第一の面６ａにおける組成は、ｘ１が２０ａｔ％、ｙ１が４０ａｔ％、ｚ１が４０ａｔ％であり、図４（ａ）及び（ｂ）に示す符号Ａ及びＣの領域に含まれていた。また、当該第一のＤＬＣ膜の厚みは１μｍであり、第一の面の純水に対する接触角は７０°であった。
まず、図３（ａ）に示すように、支持基板１８として、酸化シリコン基板を鏡面処理した基板を用意した。当該支持基板１８の鏡面上に、第一の層１０として、第一のＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。その際、電源：１３．５６ＭＨｚ、高周波出力：１０００Ｗ、プロセスガス：トルエン（Ｃ７Ｈ８）とした。当該第一のＤＬＣ膜の第一の面６ａにおける組成は、ｘ１が２０ａｔ％、ｙ１が４０ａｔ％、ｚ１が４０ａｔ％であり、図４（ａ）及び（ｂ）に示す符号Ａ及びＣの領域に含まれていた。また、当該第一のＤＬＣ膜の厚みは１μｍであり、第一の面の純水に対する接触角は７０°であった。
次に、上記第一のＤＬＣ膜上に、第二の層１１及び流路壁部材７となる、第二のＤＬＣ膜をアーク法により形成した。なお、ターゲットから飛散する炭素はフィルターをかけて除去した。なお、当該第二のＤＬＣ膜の厚みは７μｍであった。そして、上記第二のＤＬＣ膜を、感光性樹脂材料で構成されるフォトマスク（不図示）を介したドライエッチング（ＲＩＥ）により、流路となる部分を掘り込むことで、図３（ｂ）に示すように、流路壁部材７及び第二の層１１を形成し、更にマスクを除去した。第二の層１１の厚みは２μｍであり、オリフィスプレートの合計の厚みは３μｍ、流路壁部材の厚み（流路の高さ）は５μｍであった。
当該第二のＤＬＣ膜の第二の面６ｂにおける組成は、ｘ２が６０ａｔ％、ｙ２が４０ａｔ％、ｚ２が０ａｔ％であり、図４（ａ）に示す符号Ｂの領域に含まれていた。なお、上記第二のＤＬＣ膜で構成される第二の面の純水に対する接触角は４０°であった。
当該第二のＤＬＣ膜の第二の面６ｂにおける組成は、ｘ２が６０ａｔ％、ｙ２が４０ａｔ％、ｚ２が０ａｔ％であり、図４（ａ）に示す符号Ｂの領域に含まれていた。なお、上記第二のＤＬＣ膜で構成される第二の面の純水に対する接触角は４０°であった。
次に、図３（ｃ）に示すように、第二の層１１及び流路壁部材７上に、感光性樹脂材料で構成されるフォトマスク１９を形成し、当該マスクを用いて発泡室９側から、前記第二の層１１及び前記第一の層１０を貫く吐出口４を形成した。具体的には、これらの層に対して、当該マスクを用いたドライエッチング（ＲＩＥ）を行うことにより、吐出口を形成した。続いて、不揮発性生成物を酸素アッシングにて除去した。その際、膜厚測定をＸ線反射率法（ＸＲＲ）にて行ったところ、オリフィスプレートの第一の層及び第二の層ともにアッシングによる膜減りはなかった。さらに、前記フォトマスク１９を除去した。
次に、図３（ｄ）に示すように、基板１２上に、エネルギー発生素子２としてＴａＳｉＮからなるヒータ素子、ＳｉＮからなる絶縁保護膜及びＴａからなる耐キャビテーション膜を形成した。続いて、これらが配された基板１２を略垂直方向に貫通する液体供給口３を異方性エッチングにより形成した。その際、基板１２上の液体供給口の開口部分に存在する絶縁保護膜等をＲＩＥによって除去し、基板１２に液体供給口３を貫通させ、素子基板を作製した。
次に、図３（ｅ）に示すように、図３（ｄ）に示す素子基板１と、図３（ｃ）に示す部材とを、素子基板のおもて面に流路壁部材７が接するように、両者を貼り合わせた。
最後に、図３（ｆ）に示すように、支持基板１８を、フッ酸を用いたエッチングにより除去した。
以上の工程によって、図２（ａ）及び図３（ｆ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。得られた液体吐出ヘッドに対して、以下の各評価項目に関して、評価を行った。評価結果を表１に示す。
なお、実施例１では、各評価項目に関して、良好な結果が得られた。実施例１では、オリフィスプレートの最表面（第一の面）の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面（第二の面）の接触角を小さくすることができた。このため、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
なお、実施例１では、各評価項目に関して、良好な結果が得られた。実施例１では、オリフィスプレートの最表面（第一の面）の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面（第二の面）の接触角を小さくすることができた。このため、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
・基板反り
液体吐出ヘッドを製造する全工程において、基板の反りが発生しているか否かを、応力測定器を用いて測定し、以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：全工程において、即ち、液体吐出ヘッドとした段階で、加工できないような基板反りが発生していない。
△：ＤＬＣ膜を成膜した段階では基板反りが発生していないが、他の工程において、即ち、液体吐出ヘッドとした段階で、加工できないような基板反りが発生している。
×：ＤＬＣ膜を成膜した段階で、加工できないような基板反りが発生している。
液体吐出ヘッドを製造する全工程において、基板の反りが発生しているか否かを、応力測定器を用いて測定し、以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：全工程において、即ち、液体吐出ヘッドとした段階で、加工できないような基板反りが発生していない。
△：ＤＬＣ膜を成膜した段階では基板反りが発生していないが、他の工程において、即ち、液体吐出ヘッドとした段階で、加工できないような基板反りが発生している。
×：ＤＬＣ膜を成膜した段階で、加工できないような基板反りが発生している。
・膜減り
（アッシング後）膜厚測定をＸＲＲにて行い、オリフィスプレートを構成する層（特に第一の面及び第二の面）が、アッシングによって膜減りしているか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：オリフィスプレートのアッシングによる膜減りがない。
△：オリフィスプレートのアッシングによる軽度な膜減りがある。
×：オリフィスプレートのアッシングによる中程度または重度な膜減りがある。
（アッシング後）膜厚測定をＸＲＲにて行い、オリフィスプレートを構成する層（特に第一の面及び第二の面）が、アッシングによって膜減りしているか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：オリフィスプレートのアッシングによる膜減りがない。
△：オリフィスプレートのアッシングによる軽度な膜減りがある。
×：オリフィスプレートのアッシングによる中程度または重度な膜減りがある。
・オリプレ割れ、剥がれ
得られた液体吐出ヘッドを自動外観検査装置にて観察し、オリフィスプレートの割れや剥がれが発生しているか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：オリフィスプレートの割れや剥がれが発生していない。
△：オリフィスプレートの軽度な割れや剥がれが発生している。
×：オリフィスプレートの中程度または重度な割れや剥がれが発生している。
得られた液体吐出ヘッドを自動外観検査装置にて観察し、オリフィスプレートの割れや剥がれが発生しているか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：オリフィスプレートの割れや剥がれが発生していない。
△：オリフィスプレートの軽度な割れや剥がれが発生している。
×：オリフィスプレートの中程度または重度な割れや剥がれが発生している。
・メニスカス
得られた液体吐出ヘッドを用いて、記録媒体（キヤノン株式会社製、高品位専用紙）に液体を吐出することで印字物を作成した後、ヘッド表面を顕微鏡観察し、吐出口からの液体あふれがあるか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：印字後の吐出口からの液体あふれがない。
×：印字後の吐出口からの液体あふれがある。
得られた液体吐出ヘッドを用いて、記録媒体（キヤノン株式会社製、高品位専用紙）に液体を吐出することで印字物を作成した後、ヘッド表面を顕微鏡観察し、吐出口からの液体あふれがあるか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：印字後の吐出口からの液体あふれがない。
×：印字後の吐出口からの液体あふれがある。
・ぼた落ち
上記印字物を印字検査装置にて観察し、液体のぼた落ちがみられるか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：印字物中の液体のぼた落ちがみられない。
×：印字物中の液体のぼた落ちがみられる。
上記印字物を印字検査装置にて観察し、液体のぼた落ちがみられるか否かを以下の基準に基づき評価した。
評価基準
○：印字物中の液体のぼた落ちがみられない。
×：印字物中の液体のぼた落ちがみられる。
・泡だまり
上記印字物上の液滴サイズを印字検査装置で観察し、液滴の大きさが均一であるか否かを以下の基準に基づき評価した。
○：液滴の大きさが均一であった。
△：印字画像に影響のない程度に液滴の大きさが不均一であった。
×：印字画像に影響の出るレベルで液滴の大きさが不均一であった。
上記印字物上の液滴サイズを印字検査装置で観察し、液滴の大きさが均一であるか否かを以下の基準に基づき評価した。
○：液滴の大きさが均一であった。
△：印字画像に影響のない程度に液滴の大きさが不均一であった。
×：印字画像に影響の出るレベルで液滴の大きさが不均一であった。
［実施例２］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、支持基板１８の鏡面上に第一のＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する際に、高周波出力を１０００Ｗから１００Ｗへと変更した。これにより、当該第一のＤＬＣ膜の前記第一の面６ａにおける組成は、ｘ１が２０ａｔ％、ｙ１が２０ａｔ％、ｚ１が６０ａｔ％となり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲内であった。そして、前記第一の面６ａの純水に対する接触角は８０°であった。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、支持基板１８の鏡面上に第一のＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する際に、高周波出力を１０００Ｗから１００Ｗへと変更した。これにより、当該第一のＤＬＣ膜の前記第一の面６ａにおける組成は、ｘ１が２０ａｔ％、ｙ１が２０ａｔ％、ｚ１が６０ａｔ％となり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲内であった。そして、前記第一の面６ａの純水に対する接触角は８０°であった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。なお、実施例２では、膜厚測定において、オリフィスプレートの第一の層（第一のＤＬＣ膜）が、アッシングにより数％膜厚が減ってしまっていることが確認された。これは、前記第一の面を構成する第一のＤＬＣ膜の水素含有量が実施例１と比較して多いため、酸素アッシングされやすかったためだと考えられる。しかしながら、実施例２では、第一のＤＬＣ膜の膜減りの程度は、実施例１に比べ劣るものの、オリフィスプレート最表面の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面の接触角は小さくすることができた。従って、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
［実施例３］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、実施例１で第一のＤＬＣ膜上に作製した、第二の層１１及び流路壁部材７となる第二のＤＬＣ膜を、プラズマＣＶＤ法によって形成したＳｉＣＮ（炭窒化ケイ素）膜に変更した。当該ＳｉＣＮ膜の形成には、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガス、ＣＨ４ガス流を使用した。また、ＨＲＦ電力は８００Ｗ、ＬＲＦ電力は４０Ｗ、圧力は１０００Ｐａとした。当該ＳｉＣＮ膜を用いて、第二の層１１及び流路壁部材７を実施例１と同様に作製した。なお、上記ＳｉＣＮ膜で構成される前記第二の面の純水に対する接触角は３０°であった。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、実施例１で第一のＤＬＣ膜上に作製した、第二の層１１及び流路壁部材７となる第二のＤＬＣ膜を、プラズマＣＶＤ法によって形成したＳｉＣＮ（炭窒化ケイ素）膜に変更した。当該ＳｉＣＮ膜の形成には、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガス、ＣＨ４ガス流を使用した。また、ＨＲＦ電力は８００Ｗ、ＬＲＦ電力は４０Ｗ、圧力は１０００Ｐａとした。当該ＳｉＣＮ膜を用いて、第二の層１１及び流路壁部材７を実施例１と同様に作製した。なお、上記ＳｉＣＮ膜で構成される前記第二の面の純水に対する接触角は３０°であった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。実施例３では、各評価項目に関して良好な結果が得られた。実施例３では、オリフィスプレート最表面の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面の接触角を小さくすることができた。このため、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
［実施例４］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、実施例１で第一のＤＬＣ膜上に作製した第二のＤＬＣ膜を、Ｓｉ基板に変更した。即ち、第一のＤＬＣ膜上に、Ｓｉ基板を接合した。接合後、当該Ｓｉ基板を７μｍの厚みまで研磨した。そして、当該Ｓｉ基板に対して、フォトマスク（不図示）を介したドライエッチング（ＲＩＥ）を行い、第二の層１１及び流路壁部材７を形成した。当該Ｓｉ基板により構成される第二の面６ｂの純水に対する接触角は２０°であった。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、実施例１で第一のＤＬＣ膜上に作製した第二のＤＬＣ膜を、Ｓｉ基板に変更した。即ち、第一のＤＬＣ膜上に、Ｓｉ基板を接合した。接合後、当該Ｓｉ基板を７μｍの厚みまで研磨した。そして、当該Ｓｉ基板に対して、フォトマスク（不図示）を介したドライエッチング（ＲＩＥ）を行い、第二の層１１及び流路壁部材７を形成した。当該Ｓｉ基板により構成される第二の面６ｂの純水に対する接触角は２０°であった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。実施例４では、各評価項目に関して良好な結果が得られた。実施例４では、オリフィスプレート最表面の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面の接触角を小さくすることができた。このため、液室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
［実施例５］
次に、以下の点を変更した以外は実施例２と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、実施例２で第一のＤＬＣ膜上に作製した第二のＤＬＣ膜を、スピンコート法により作製した感光性のポジ型レジスト層に変更した。当該レジスト層の厚みは、２０μｍとし、感光性樹脂材料で構成されるフォトマスク（不図示）を介したフォトリソグラフィーにより流路となる部分をパターニングし、流路壁部材７と、第二の層１１を形成した。なお、第二の層１１の厚みは１０μｍであり、オリフィスプレートの合計の厚みは１１μｍであり、流路壁部材の厚みは１０μｍであった。
前記感光性のポジ型レジストには親水性モノマーが含まれているため、当該レジストで構成される第二の面の純水に対する接触角は５０°であった。
次に、以下の点を変更した以外は実施例２と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、実施例２で第一のＤＬＣ膜上に作製した第二のＤＬＣ膜を、スピンコート法により作製した感光性のポジ型レジスト層に変更した。当該レジスト層の厚みは、２０μｍとし、感光性樹脂材料で構成されるフォトマスク（不図示）を介したフォトリソグラフィーにより流路となる部分をパターニングし、流路壁部材７と、第二の層１１を形成した。なお、第二の層１１の厚みは１０μｍであり、オリフィスプレートの合計の厚みは１１μｍであり、流路壁部材の厚みは１０μｍであった。
前記感光性のポジ型レジストには親水性モノマーが含まれているため、当該レジストで構成される第二の面の純水に対する接触角は５０°であった。
また、吐出口４を形成する際、前記第二の層１１はフォトリソグラフィーでパターニングし、続いて、前記第一の層１０のみドライエッチング（ＲＩＥ）で掘り込み、吐出口を形成した。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。実施例５では、他の実施例と比較して、第一の層１０と第二の層１１との線膨張係数の差を小さくすることができているため、オリフィスプレートの剥離等を容易に防ぐことができた。また、アッシング後に膜厚測定をＸＲＲにて行ったところ、オリフィスプレートの第一の層及び第二の層ともにアッシングでの膜減りはなかった。なお、実施例５では、第二の層を感光性材料で構成しているため、ドライエッチングではなくフォトリソグラフィーにより加工を行うことができ、それによりアッシングによる影響を一層抑制することができた。このように、実施例５では、オリフィスプレート最表面の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面の接触角は小さくできた。このため、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
［実施例６］
次に、以下の点を変更した以外は実施例５と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、支持基板１８の鏡面上に第一のＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する際に、高周波出力を１００Ｗから１５００Ｗへと変更した。これにより、当該第一のＤＬＣ膜の前記第一の面６ａにおける組成は、ｘ１が４０ａｔ％、ｙ１が４０ａｔ％、ｚ１が２０ａｔ％となり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲内であった。そして、前記第一の面６ａの純水に対する接触角は６０°であった。
次に、以下の点を変更した以外は実施例５と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、支持基板１８の鏡面上に第一のＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する際に、高周波出力を１００Ｗから１５００Ｗへと変更した。これにより、当該第一のＤＬＣ膜の前記第一の面６ａにおける組成は、ｘ１が４０ａｔ％、ｙ１が４０ａｔ％、ｚ１が２０ａｔ％となり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲内であった。そして、前記第一の面６ａの純水に対する接触角は６０°であった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。実施例６で得られた液体吐出ヘッドでは、実施例５に比べ、第一の層及び第二の層の線膨張係数の差が大きかった。このため、得られた液体吐出ヘッドを顕微鏡で観察したところ、数％の確率で、オリフィスプレートの第一の面に割れや界面剥離が発生していることがあった。しかしながら、製品性能に影響が出ない程度であった。また、実施例６では、基板全体の反り量が他の実施例と比較して大きかったため、基板加工時のステージ吸着力を高くする必要があったが、後加工時の製品性能には影響が出ない程度であった。また、アッシング後、膜厚測定をＸＲＲにて行ったところ、オリフィスプレートの第一の層及び第二の層ともにアッシングでの膜減りはなかった。これは、実施例５と同様、第二の層を感光性材料で構成しているため、ドライエッチングではなくフォトリソグラフィーにより加工を行うことができ、それによりアッシングによる影響を一層抑制することができた。実施例６では、オリフィスプレートの割れや界面剥離、基板全体の反り量の程度は実施例５に比べ劣るものの、オリフィスプレート最表面の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面の接触角を小さくすることができた。このため、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
［実施例７］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ｂ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、図３（ａ）に示す鏡面処理された支持基板１８の鏡面上にオリフィスプレートとなるＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。その際、電源：１３．５６ＭＨｚ、プロセスガス：トルエン（Ｃ７Ｈ８）とした。そして、高周波出力を１０００Ｗから徐々に２０００Ｗまで上げながら成膜を行うことで、第一の面６ａ及び第二の面６ｂを有するＤＬＣ膜を形成した。なお、当該ＤＬＣ膜で構成されるオリフィスプレートの厚さは３μｍであった。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ｂ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、図３（ａ）に示す鏡面処理された支持基板１８の鏡面上にオリフィスプレートとなるＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。その際、電源：１３．５６ＭＨｚ、プロセスガス：トルエン（Ｃ７Ｈ８）とした。そして、高周波出力を１０００Ｗから徐々に２０００Ｗまで上げながら成膜を行うことで、第一の面６ａ及び第二の面６ｂを有するＤＬＣ膜を形成した。なお、当該ＤＬＣ膜で構成されるオリフィスプレートの厚さは３μｍであった。
当該ＤＬＣ膜により構成される前記第一の面における組成は、ｘ１が２０ａｔ％、ｙ１４０ａｔ％、ｚ１が４０ａｔ％であり、図４（ａ）及び（ｂ）に示す領域Ａ及びＣの範囲内であった。また、当該ＤＬＣ膜により構成される前記第二の面における組成は、ｘ２が５０ａｔ％、ｙ２が４０ａｔ％、ｚ２が１０ａｔ％であり、図４（ａ）に示す領域Ｂの範囲内であった。前記第一の面６ａの純水に対する接触角は７０°であり、前記第二の面６ｂの純水に対する接触角は５５°であった。また、当該ＤＬＣ膜は、前記第一の面から前記第二の面に向かって、ｓｐ３混成軌道種の含有割合が徐々に増え、線膨張係数がグラデーションのように徐々に小さくなっていた。
続いて、図３（ｂ）に示すように、上記ＤＬＣ膜の第二の面上に、Ｓｉ基板を用いて流路壁部材７を形成した。具体的には、前記第二の面上にＳｉ基板を接合し、当該Ｓｉ基板を厚みが５μｍになるまで研磨した。そして、当該Ｓｉ基板に対してフォトマスク（不図示）を介したドライエッチング（ＲＩＥ）を行い、流路壁部材７を形成した。なお、流路壁部材の厚さ（流路の高さ）は５μｍであった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。なお、実施例７では、オリフィスプレートの第一の面から第二の面に向かって線膨張係数が徐々に小さくなっているため、オリフィスプレートの割れや界面剥離、基板全体の反りを一層抑制することができた。実施例７では、オリフィスプレート最表面の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面の接触角を小さくすることができ、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
［実施例８］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。具体的には、アーク法により第二のＤＬＣ膜を形成する際、当該第二のＤＬＣ膜で構成される第二の面の組成を、ｘ２が８０ａｔ％、ｙ２が２０ａｔ％、ｚ２が０ａｔ％となるように変更した。当該第二の面の純水に対する接触角は３５°であった。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図２（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造した。具体的には、アーク法により第二のＤＬＣ膜を形成する際、当該第二のＤＬＣ膜で構成される第二の面の組成を、ｘ２が８０ａｔ％、ｙ２が２０ａｔ％、ｚ２が０ａｔ％となるように変更した。当該第二の面の純水に対する接触角は３５°であった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。実施例８で得られた液体吐出ヘッドでは、実施例５や６等に比べて、オリフィスプレートを構成する二つの層の線膨張係数の差が大きかった。このため、顕微鏡観察を行ったところ、１０％程度の確率でオリフィスプレートの前記第一の面の割れや界面剥離が発生していることが確認された。ただし、製品性能に影響が出ない程度であった。また、基板全体の反り量が大きくなったため、基板加工時のステージ吸着力を高くする必要があったが、後加工時の製品性能には影響が出ない程度であった。このように、実施例８では、オリフィスプレートの割れや界面剥離、基板全体の反り量の程度は実施例５、６等に比べ劣るものの、オリフィスプレート最表面の接触角を大きく保ちながらも、発泡室に接する面の接触角は小さくすることができた。このため、発泡室内に液体がなじみやすく、泡が溜まりにくくなったため、液滴の吐出量を安定化することができた。
［比較例１］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図５に示す従来の液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、図３（ａ）に示す鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、厚さ３μｍのオリフィスプレート６となるＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。その際、電源：１３．５６ＭＨｚ、高周波出力：１００Ｗ、プロセスガス：トルエン（Ｃ７Ｈ８）とした。当該ＤＬＣ膜で構成されるオリフィスプレートの第一の面及び第二の面における組成は、ｘ１及びｘ２がいずれも２０ａｔ％、ｙ１及びｙ２がいずれも４０ａｔ％、ｚ１及びｚ２がいずれも４０ａｔ％であった。つまり、オリフィスプレートの第一の面から第二の面まで同一組成で構成されていた。なお、第一の面及び第二の面における純水に対する接触角は７０°であった。また、流路壁部材７は、実施例１と同様に実施例１に示す第二のＤＬＣ膜を用いて厚み５μｍで形成した。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、図５に示す従来の液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、図３（ａ）に示す鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、厚さ３μｍのオリフィスプレート６となるＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。その際、電源：１３．５６ＭＨｚ、高周波出力：１００Ｗ、プロセスガス：トルエン（Ｃ７Ｈ８）とした。当該ＤＬＣ膜で構成されるオリフィスプレートの第一の面及び第二の面における組成は、ｘ１及びｘ２がいずれも２０ａｔ％、ｙ１及びｙ２がいずれも４０ａｔ％、ｚ１及びｚ２がいずれも４０ａｔ％であった。つまり、オリフィスプレートの第一の面から第二の面まで同一組成で構成されていた。なお、第一の面及び第二の面における純水に対する接触角は７０°であった。また、流路壁部材７は、実施例１と同様に実施例１に示す第二のＤＬＣ膜を用いて厚み５μｍで形成した。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。評価において作成した印字物上の液滴サイズを印字検査装置で観察したところ、不吐出や液滴サイズの小さいものが全体の４０％程度の割合で発生しており、印字性能上問題ない範囲を超えていた。これは、オリフィスプレートの発泡室に接する面も撥水性を有しているため、発泡室内に気泡が溜まりやすく、吐出量が減ったためと考えられる。これにより、表１に示すように実施例１〜８に比べ、製品の品質が劣っていた。
［比較例２］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、真空蒸着法により、第一のＤＬＣ膜を形成した。当該第一のＤＬＣ膜の第一の面における組成は、ｘ１が１０ａｔ％、ｙ１が１０ａｔ％、ｚ１が８０ａｔ％であり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲外であった。前記第一のＤＬＣ膜の厚みは１μｍであり、純水に対する接触角は１００°であった。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、真空蒸着法により、第一のＤＬＣ膜を形成した。当該第一のＤＬＣ膜の第一の面における組成は、ｘ１が１０ａｔ％、ｙ１が１０ａｔ％、ｚ１が８０ａｔ％であり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲外であった。前記第一のＤＬＣ膜の厚みは１μｍであり、純水に対する接触角は１００°であった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。比較例２では、膜厚測定の際、第一の層（上記第一のＤＬＣ膜）はアッシングにより８０％以上厚みが減ってしまうことが確認された。これは、前記第一の面の水素含有量が多いため、酸素アッシングされやすかったためだと考えられる。また、比較例２では、評価において作成した印字物を印字検査装置にて観察したところ、液体のぼた落ちが２０％程度発生しており、印字性能上問題ない範囲を超えていた。これは、第一の面の純水に対する接触角が１００°であったため、印字中に発生する不要な液滴が、前記第一の面に付着した際に、拭き取り除去する前に、印字物上に落下したためだと考えられる。これにより、表１に示すように実施例１〜８に比べ、製品の品質が劣っていた。
［比較例３］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、ＤＣスパッタ法により、第一のＤＬＣ膜を形成した。当該第一のＤＬＣ膜の第一の面における組成は、ｘ１が１０ａｔ％、ｙ１が８０ａｔ％、ｚ１が１０ａｔ％であり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲外であった。また、前記第一のＤＬＣ膜の厚みは１μｍであり、純水に対する接触角は１００°であった。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、ＤＣスパッタ法により、第一のＤＬＣ膜を形成した。当該第一のＤＬＣ膜の第一の面における組成は、ｘ１が１０ａｔ％、ｙ１が８０ａｔ％、ｚ１が１０ａｔ％であり、図４（ａ）に示す領域Ａの範囲外であった。また、前記第一のＤＬＣ膜の厚みは１μｍであり、純水に対する接触角は１００°であった。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。比較例３では、評価において作成した印字物を印字検査装置にて観察したところ、液体のぼた落ちが２０％程度発生しており、印字性能上問題ない範囲を超えていた。これは、第一の面の純水に対する接触角が１００°であったため、印字中に発生する不要な液滴が、前記第一の面に付着した際に、拭き取り除去する前に、印字物上に落下したためだと考えられる。これにより、表１に示すように実施例１〜８に比べ、製品の品質が劣っていた。
［比較例４］
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、図３（ａ）に示す鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、厚みが３μｍのオリフィスプレートとなるＤＬＣ膜をアーク法により形成した。当該ＤＬＣ膜で構成される第一の面及び第二の面の組成は、ｘ１及びｘ２がいずれも６０ａｔ％、ｙ１及びｙ２がいずれも４０ａｔ％、ｚ１及びｚ２がいずれも０ａｔ％であった。つまり、オリフィスプレートの第一の面から第二の面まで同一組成で構成されていた。第一の面及び第二の面の純水に対する接触角は４０°であった。また、流路壁部材７は、実施例１と同様に実施例１に示す第二のＤＬＣ膜を用いて厚み５μｍで形成した。
以下の点を変更した以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
具体的には、図３（ａ）に示す鏡面処理された支持基板１８の鏡面上に、厚みが３μｍのオリフィスプレートとなるＤＬＣ膜をアーク法により形成した。当該ＤＬＣ膜で構成される第一の面及び第二の面の組成は、ｘ１及びｘ２がいずれも６０ａｔ％、ｙ１及びｙ２がいずれも４０ａｔ％、ｚ１及びｚ２がいずれも０ａｔ％であった。つまり、オリフィスプレートの第一の面から第二の面まで同一組成で構成されていた。第一の面及び第二の面の純水に対する接触角は４０°であった。また、流路壁部材７は、実施例１と同様に実施例１に示す第二のＤＬＣ膜を用いて厚み５μｍで形成した。
得られた液体吐出ヘッドに対して、上述した各評価項目に関して評価を行った。評価結果を表１に示す。比較例４では、ヘッド表面を顕微鏡観察したところ、吐出口からの液体あふれが確認され、全ノズルの３０％程度で発生していた。この液体あふれにより、後発の液滴がヨレてしまい、印字性能上問題ない範囲を超えていた。これは、第一の面の純水に対する接触角が低いため、メニスカスが安定しなかったためである。これにより、表１に示すように実施例１〜８に比べ、製品の品質が劣っていた。
１ 素子基板
２ エネルギー発生素子
４ （液体）吐出口
６ オリフィスプレート
６ａ 第一の面
６ｂ 第二の面
７ 流路壁部材
８ （液体）流路
９ 発泡室（液室）
１０ 第一の層
１１ 第二の層
１２ 基板
２ エネルギー発生素子
４ （液体）吐出口
６ オリフィスプレート
６ａ 第一の面
６ｂ 第二の面
７ 流路壁部材
８ （液体）流路
９ 発泡室（液室）
１０ 第一の層
１１ 第二の層
１２ 基板
Claims (13)
- 液体を吐出する吐出口を有するオリフィスプレートと、
前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子を有する素子基板と、
前記素子基板と前記オリフィスプレートの間に配され、前記吐出口に連通する流路を形成するための流路壁部材と、
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記オリフィスプレートは、第一の面と、該第一の面に対向しかつ前記素子基板側に配される第二の面とを有し、該第一の面は、第一のダイヤモンドライクカーボン膜で構成されており、
前記第一の面および前記第二の面それぞれの純水に対する接触角θ１およびθ２は、下記式１の関係を満たし、
前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜の前記第一の面における組成は、下記式２〜式５の関係を全て満たす、ことを特徴とする液体吐出ヘッド：
式１： θ２＜θ１＜１００°
式２： ０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式３： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式４： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式５： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式２〜５中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。 - 前記オリフィスプレートの前記第二の面が、非感光性材料膜で構成される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記非感光性材料膜が、ダイヤモンドライクカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、Ｓｉ、ＳＯＧおよびポリイミドから選ばれる少なくとも１種を含む、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記オリフィスプレートの前記第二の面が、第二のダイヤモンドライクカーボン膜で構成されており、
該第二のダイヤモンドライクカーボン膜の前記第二の面における組成が、下記式６〜式９の関係を全て満たす、請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド：
式６： ５０ａｔ％≦ｘ２≦８０ａｔ％
式７： ０ａｔ％≦ｙ２≦５０ａｔ％
式８： ０ａｔ％≦ｚ２≦５０ａｔ％
式９： ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１００ａｔ％
（上記式６〜９中、ｘ２、ｙ２およびｚ２はそれぞれ、前記第二のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。 - 前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜の前記第一の面における組成が、下記式１０〜式１３の関係を全て満たす、請求項２〜４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド：
式１０： ０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式１１： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式１２： ０ａｔ％≦ｚ１≦５０ａｔ％
式１３： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
（上記式１０〜１３中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。 - 前記第二の面が、感光性材料膜で構成される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記感光性材料膜が、ポジ型レジストまたはネガ型レジストを含む、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜の前記第一の面における組成が、下記式１４〜１７または下記式１７〜式２０の関係を満たす、請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッド：
式１４： ０ａｔ％≦ｘ１≦３０ａｔ％
式１５： ０ａｔ％≦ｙ１≦７０ａｔ％
式１６： ０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
式１７： ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１００ａｔ％
式１８： ３０ａｔ％≦ｘ１≦５０ａｔ％
式１９： ０ａｔ％≦ｙ１≦２０ａｔ％
式２０： ５０ａｔ％≦ｚ１≦７０ａｔ％
（上記式中、ｘ１、ｙ１およびｚ１はそれぞれ、前記第一のダイヤモンドライクカーボン膜中のｓｐ３混成軌道種、ｓｐ２混成軌道種および水素原子の含有割合を表す）。 - 前記第二の面を構成する膜が、該第二の面から１μｍ以上の厚みを有する、請求項２〜８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記オリフィスプレートが、ダイヤモンドライクカーボン膜で構成されており、
このダイヤモンドライクカーボン膜の純水に対する接触角が前記第一の面から前記第二の面に向かって徐々に小さくなる、請求項１〜５および９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第二の面が、無機膜で構成されており、
前記オリフィスプレートの厚さが、５μｍ以下である、請求項１〜５、９および１０のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第二の面が、有機膜で構成されており、
前記オリフィスプレートの厚さが、５μｍ以上である、請求項１〜３および６〜９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第一の面の純水に対する接触角θ１が６０°より大きい、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
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