JP5187486B2

JP5187486B2 - 液体噴射ヘッドユニットの製造方法

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Publication number: JP5187486B2
Application number: JP2007192550A
Authority: JP
Inventors: 寛成大脇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-24
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2027-07-24
Also published as: JP2009028918A

Description

本発明は、液体を噴射するノズル開口が形成された液体噴射ヘッドと、液体噴射ヘッドの液体噴射面に接合される保持部材とを具備する液体噴射ヘッドユニットの製造方法に関する。

例えば、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットとも言う）としては、インクを吐出するノズル開口が開口する液体噴射面を有するインクジェット式記録ヘッドと、インクジェット式記録ヘッドの液体噴射面に接着剤を介して接着される固定板等の保持部材とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなヘッドユニットでは、液体噴射面に撥液膜が設けられていると液体噴射面と保持部材との接着強度が低下してしまうため、液体噴射面の保持部材との接着領域に撥液膜を除去した非撥液領域を形成している。

特開２００５−０９６４１９号公報（第７〜１２頁、第１〜３図）

しかしながら、インクジェット式記録ヘッドの非撥液領域と保持部材とを接着剤を介して接着しただけでは、接合強度が不十分であり、インクジェット式記録ヘッドと保持部材との接合が不十分であると、インクジェット式記録ヘッドからインクを吐出させた際の振動によりノズルプレートが共振してしまい、印刷に濃淡ムラが生じるなどの印字不良が生じてしまうという問題がある。

このため、非撥液領域にプライマ液を塗布するプライマ処理を行って、非撥液領域と保持部材とを強固に接合することも考えられるが、撥液領域にまでプライマ液が塗布されると、撥液膜の撥液特性の劣化や撥液膜まで接着剤が流出してしまうなどの問題が発生するため、非撥液領域のみにプライマ液を塗布する必要があるが、非撥液領域のみにプライマ液を塗布するのは困難であると共に煩雑であるという問題がある。

なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットの製造方法に限定されず、インク以外の他の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットの製造方法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、液体噴射面と保持部材とを容易に且つ強固に接合することができると共に液体噴射特性を向上した液体噴射ヘッドユニットの製造方法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、液体を噴射するノズル開口が開口する液体噴射面を有すると共に、該液体噴射面に撥液膜が設けられた撥液領域と非撥液領域とを具備する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの前記液体噴射面の前記非撥液領域に接着剤を介して接着される保持部材とを具備する液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、前記撥液領域が、前記液体噴射面の中央部に設けられていると共に、前記非撥液領域が、前記撥液領域の周囲に亘って当該撥液領域を囲むように設けられており、前記液体噴射面の前記非撥液領域となる領域に前記撥液領域を囲むように連続して段差を形成することにより、１８０度よりも小さい角部を形成する工程と、前記角部に前記液体噴射面と前記接着剤との密着性を向上させるプライマ液を伝わらせて前記非撥液領域に当該プライマ液を塗布するプライマ処理工程と、前記非撥液領域と前記保持部材とを前記接着剤を介して接着する工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法にある。
かかる態様では、角部にプライマ液を伝わらせて非撥液領域にプライマ液を塗布するため、作業効率を向上することができる。また、プライマ処理を行う際に撥液膜を保護しなくても、非撥液領域のみにプライマ液を塗布することができる。さらに、プライマ処理を行うことによって、液体噴射ヘッドと保持部材との接合強度を向上することができ、印刷品質を向上することができる。
また、角部にプライマ液を伝わらせて非撥液領域にプライマ液を容易に且つ確実に塗布することができる。

また、前記角部を形成する工程では、前記非撥液領域に亘って溝部を形成することにより、当該溝部の内側に前記角部を形成することが好ましい。これによれば、非撥液領域に溝部を設けることによって、余分なプライマ液が溝部内に充填されるため、余分なプライマ液が撥液領域に流出するのを防止することができる。また、溝部を設けることで、非撥液領域の接着面積を広げることができると共に、アンカー効果によって液体噴射ヘッドと保持部材との接合強度をさらに向上することができる。さらに、非撥液領域に溝部を設けることで、余分な接着剤が溝部に充填されるため、余分な接着剤が撥液領域に流出するのを防止することができる。

また、前記溝部が、前記撥液領域と非撥液領域の境界に開口するように設けられていることが好ましい。これによれば、非撥液領域にプライマ液を塗布した際に、溝部によってプライマ液が撥液領域側に流出するのを防止することができ、撥液領域に接着剤が流出するのを防止できる。

また、前記角部を形成する工程では、前記非撥液領域に２つ以上並設することが好ましい。これによれば、プライマ液を非撥液領域の広い範囲に容易に塗布することができ、さらに作業効率を向上することができる。

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ユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットを示す分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図である。

図示するように、本発明の液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニット１（以下、ヘッドユニットとも言う）を構成するカートリッジケース２１０は、図示しないインク供給手段であるインクカートリッジがそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有する。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。なお、カートリッジケース２１０の底面には、図示しないが、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数のインク連通路が設けられている。また、カートリッジ装着部２１１のインク連通路の開口部分には、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が、インク内の気泡や異物を除去するためにインク連通路に形成されたフィルタ（図示なし）を介して固定されている。

また、このようなカートリッジケース２１０の底面側には、複数のインクジェット式記録ヘッド２が固定されている。

インクジェット式記録ヘッド２は、インクカートリッジ（図示なし）のインク色毎に対応して複数設けられている。本実施形態では、１つのインクジェット式記録ヘッドユニット１に４つのインクジェット式記録ヘッド２が設けられている。

ここで、本実施形態の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２について詳細に説明する。図３は、インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図４はインクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図５は、ノズルプレートの平面図及び断面図である。図３及び図４に示すように、インクジェット式記録ヘッド２は、ヘッド本体２２０と、ヘッド本体２２０の液体噴射面Ａとは反対側に設けられたヘッドケース２３０とを具備する。

ヘッド本体２２０を構成する流路形成基板１０は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、その他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圧力発生室１２が、幅方向に並設された列が２列形成されている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板３０に設けられるリザーバ部３１と連通し、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成する連通部１３が形成されている。また、連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１０に形成された液体流路として、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４が設けられている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、ノズル開口２１が形成されたノズルプレート２０が接着剤４００を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０のノズル開口２１は、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通する位置に穿設されている。本実施形態では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたため、１つのヘッド本体２２０にノズル開口２１の並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。そして、本実施形態では、このノズルプレート２０のノズル開口２１が開口する面が液体噴射面Ａとなっている。このようなノズルプレート２０としては、例えば、シリコン単結晶基板やステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属基板などが挙げられる。

また、図５に示すように、ノズルプレート２０のノズル開口２１が開口する液体噴射面Ａには、撥液膜２２が設けられている。撥液膜２２は、インクに対して撥水性を有するものであれば特に限定されず、例えば、フッ素系高分子を含む金属膜や、撥液性を有する金属アルコキシドの分子膜などを用いることができる。

なお、フッ素系高分子を含む金属膜からなる撥液膜２２は、例えば、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａに直接、共析メッキを施すことにより形成することができる。

また、撥液膜２２として金属アルコキシドの分子膜を用いる場合には、例えば、ノズルプレート２０側にプラズマ重合膜からなる下地膜を設けることで、分子膜からなる撥液膜とノズルプレート２０との密着性を向上することができる。なお、プラズマ重合膜からなる下地膜は、例えば、シリコーンをアルゴンプラズマガスにより重合させて形成することができる。また、金属アルコキシドの分子膜からなる撥液膜２２は、例えば、アルコキシラン等のシランカップリング剤をシンナー等の溶媒と混合して金属アルコキシド溶液を形成し、この金属アルコキシド溶液にノズルプレート２０を浸漬することで、金属アルコキシドの重合した分子膜を形成することができる。ちなみに、撥液膜２２として、金属アルコキシドの分子膜を用いた場合には、下地層を設けたとしても、共析メッキにより形成したフッ素系高分子を含む金属膜からなる撥液膜よりも薄く形成できると共に、ヘッド面をクリーニングする際にワイピングによって液体噴射面Ａが拭かれることによっても撥液性が劣化しない「耐擦性」、及び撥液性を向上できるという利点を有する。勿論、「耐擦性」、「撥液性」は劣るが、フッ素系高分子を含む金属膜からなる撥液膜を用いることもできる。

このような撥液膜２２は、本実施形態では、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａの中央部のみに形成されている。すなわち、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａのノズル開口２１が開口する領域を含む中央部は、撥液膜２２が設けられた撥液領域２５となっている。また、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａには、液体噴射面Ａの四方の外周に沿って撥液膜２２が設けられていない非撥液領域２６が設けられている。なお、撥液膜２２として、金属アルコキシドの分子膜を用いる場合には、プラズマ重合膜からなる下地膜は、撥液膜に比べて撥液性が劣り接合強度に影響を与えないため、下地膜を非撥液領域に設けてもよく、また、設けなくてもよい。

さらに、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａの非撥液領域２６には、段差を形成することによって、１８０度よりも小さい角度の角部２３が形成されている。本実施形態では、非撥液領域２６に亘って断面が凹形状の溝部２４を形成することによって段差を形成し、この溝部２４の底面に角部２３を２つ形成するようにした。なお、本実施形態では、非撥液領域２６が、ノズルプレート２０の中央部に設けられた撥液領域２５の四方を囲む周囲に亘って設けられているため、角部２３はノズルプレート２０の周方向に亘って連続して設けられている。

このような角部２３は、詳しくは後述するインクジェット式記録ヘッドユニット１の製造方法で、非撥液領域２６にプライマ液を塗布するプライマ処理工程を行う際に、角部２３にプライマ液を伝わらせることで、プライマ液を非撥液領域２６の周方向に亘って塗布するためのものである。したがって、角部２３は凹状、すなわち、１８０度より小さい角度で形成されていることが好ましく、９０度以下の鋭角で形成されているのが好適である。このように角部２３を鋭角に形成することによって、プライマ液を角部２３に容易に且つ確実に伝わらせて、非撥液領域２６にプライマ液を容易に塗布することができる。

そして、このようなノズルプレート２０の液体噴射面Ａの非撥液領域２６には、インクジェット式記録ヘッド２を保持する保持部材である固定板２５０が接着剤４０１を介して接合されている。

具体的には、固定板２５０は、図１及び図４に示すように、平板からなり、ノズル開口２１を露出する露出開口部２５１と、露出開口部２５１を画成すると共にヘッド本体２２０の液体噴射面Ａのノズル列２１Ａの両端部側に接合される接合部２５２とを具備する。

接合部２５２は、本実施形態では、複数のインクジェット式記録ヘッド２に亘って液体噴射面Ａの外周に沿って設けられた固定用枠部２５３と、隣接するインクジェット式記録ヘッド２の間に延設されて露出開口部２５１を分割する固定用梁部２５４とで構成され、固定用枠部２５３及び固定用梁部２５４からなる接合部２５２が複数のインクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａに同時に接合されている。

また、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａには、溝部２４が設けられているため、溝部２４内にも接着剤４０１が充填されて溝部２４の内面と固定板２５０とが接着剤４０１を介して接合されている。すなわち、非撥液領域２６に溝部２４を設けることによって、非撥液領域２６の固定板２５０に接着される表面積を広げることができると共に、アンカー効果によりノズルプレート２０と固定板２５０との接合強度を向上することができる。

また、非撥液領域２６に溝部２４を形成することで、非撥液領域２６と固定板２５０とを接着する際に、これらを互いに押圧させたときの余分な接着剤４０１が溝部２４内に入り込むため、接着剤４０１が撥液領域２５にはみ出るのを防止することができる。ちなみに、撥液領域２５に接着剤４０１がはみ出ると、インクジェット式記録ヘッドユニット１のノズル開口２１のクリーニングやヘッド内部へのインクの充填を行うために、液体噴射面Ａをキャップ部材で覆った際に、キャップ部材が撥液領域２５にはみ出た接着剤４０１に当接することによってインクが残留し、残留したインクの粘度が増大する。また、キャップ部材が撥液領域２５にはみ出た接着剤４０１を挟み込み、キャップ空間を封止することができなくなって吸引不良となる可能性がある。そして、液体噴射面Ａをクリーニングするためにブレード等でワイピングすると、液体噴射面Ａの増粘したインクがノズル開口２１に付着して、インク吐出特性（液体噴射特性）が劣化してしまう。本実施形態では、非撥液領域２６に溝部２４を形成することによって、接着剤４０１が撥液領域２５にはみ出るのを防止することができるため、キャップ部材の吸引不良やインク吐出特性の劣化を防止することができる。

なお、詳しくは後述するインクジェット式記録ヘッドユニット１の製造方法において、溝部２４によってプライマ液が撥液領域２５にはみ出るのを防止することができるため、撥液領域２５にプライマ液が存在しないことから、ノズルプレート２０と固定板２５０とを接着した際に接着剤４０１が撥液領域２５にはみ出るのを防止することができる。

ちなみに、詳しくは後述するインクジェット式記録ヘッドユニット１の製造方法において、角部２３及びその周囲にのみプライマ液を塗布した場合には、非撥液領域２６のプライマ液が塗布された領域と、非撥液領域２６のプライマ液が塗布されていない領域とで接着剤４０１の組成は異なる。すなわち、プライマ液が塗布された領域には、プライマが接着剤４０１と反応して非撥液領域２６と接着剤４０１との界面にプライマ残留層が形成される場合などがあり、接着剤４０１を非撥液領域２６に直接接着した領域とは組成が異なる。

また、本実施形態では、ノズルプレート２０と流路形成基板１０とは接着剤４００を介して接着されている。このため、ノズルプレート２０の流路形成基板１０との接着領域も同様に非撥液領域２７となっている。本実施形態では、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａとは反対側の面の全面を非撥液領域２７とした。

このようにノズルプレート２０の非撥液領域２６、２７と、流路形成基板１０及び固定板２５０とを接着剤４００、４０１を介して接着することにより、それぞれの接着強度を向上して剥離等の破壊が発生するのを防止することができる。そして、本実施形態では、詳しくは後述するが、ノズルプレート２０の非撥液領域２６と、固定板２５０との互いに接着される領域にプライマ液を塗布するプライマ処理を行ってから接着するようにした。これにより、ノズルプレート２０と固定板２５０との接着強度を向上させて、インクジェット式記録ヘッド２からインクが吐出された際に、ノズルプレート２０が共振するのを防止して、ノズルプレート２０の共振による印刷の濃淡ムラなどが生じるなどの印字不良を確実に防止している。

一方、図４に示すように、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、弾性膜５０上に、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３００が形成されている。このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。

また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。

さらに、リザーバ形成基板３０上には、各圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。

また、このようなリザーバ形成基板３０上には、コンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、リザーバ１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、リザーバ１００内にコンプライアンスを与えている。

また、各ヘッド本体２２０の液体噴射面Ａとは反対側の面、すなわち、コンプライアンス基板４０上には、ヘッドケース２３０が固定されている。

ヘッドケース２３０は、インク導入口４４に連通すると共にカートリッジケース２１０のインク連通路に連通して、カートリッジケース２１０からのインクをインク導入口４４に供給するインク供給連通路２３１が設けられている。このヘッドケース２３０には、コンプライアンス基板４０の可撓部４３に対向する領域に溝部２３２が形成され、可撓部４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、リザーバ形成基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド２は、インクカートリッジからのインクをインク連通路及びインク供給連通路２３１を介してインク導入口４４から取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、弾性膜５０及び圧電素子３００をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。

なお、上述したヘッド本体２２０は、１枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、図３に示すような１つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによってヘッド本体２２０となる。

このようなインクジェット式記録ヘッド２は、カートリッジケース２１０の底面に４つ固定されている。本実施形態では、４つのインクジェット式記録ヘッド２は、ノズル列２１Ａの並び方向に所定の間隔となるように配置されている。すなわち、本実施形態の１つのインクジェット式記録ヘッド２には、ノズル列２１Ａが８列設けられていることになる。このように複数のインクジェット式記録ヘッド２を用いて並設されたノズル開口２１からなるノズル列２１Ａの多列化を図ることで、１つのインクジェット式記録ヘッド２にノズル列２１Ａを多列形成するのに比べて歩留まりの低下を防止することができる。また、ノズル列２１Ａの多列化を図るために複数のインクジェット式記録ヘッド２を用いることで、１枚のシリコンウェハから形成できるヘッド本体２２０（インクジェット式記録ヘッド２）の取り数を増大させることができ、シリコンウェハの無駄な領域を減少させて製造コストを低減することができる。

また、このような４つのインクジェット式記録ヘッド２は、上述したように、複数のインクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａの非撥液領域２６に接着剤４０１を介して接着された保持部材である固定板２５０によって位置決めされて保持されている。

さらに、インクジェット式記録ヘッドユニット１には、図１及び図２に示すように、固定板２５０のインクジェット式記録ヘッド２とは反対側に、複数のインクジェット式記録ヘッド２を覆うような箱形状を有するカバーヘッド２４０が設けられている。このカバーヘッド２４０は、固定板２５０の露出開口部２５１に対応して開口部２４１が設けられた固定部２４２と、ヘッド本体２２０のインク滴吐出面の側面側に、固定板２５０の外周に亘って屈曲するように設けられた側壁部２４５とを具備する。

固定部２４２は、本実施形態では、固定板２５０の固定用枠部２５３に対応して設けられた枠部２４３と、固定板２５０の固定用梁部２５４に対応して設けられて開口部２４１を分割する梁部２４４とで構成されている。また、このような枠部２４３及び梁部２４４からなる固定部２４２は、固定板２５０の接合部２５２に接合されている。

なお、カバーヘッド２４０の固定部２４２には、図２に示すように、カバーヘッド２４０をカートリッジケース２１０に位置決め固定するための固定孔２４７が設けられた支持部２４６が設けられている。この支持部２４６は、側壁部２４５から液滴吐出面の面方向と同一方向に突出するように屈曲して設けられている。そして、本実施形態では、カバーヘッド２４０は、カートリッジケース２１０に固定されている。すなわち、カートリッジケース２１０には、液体噴射面Ａ側に突出して、カバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入される突起部２１５が設けられており、この突起部２１５をカバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入すると共に、突起部２１５の先端部を加熱してかしめることで、カートリッジケース２１０にカバーヘッド２４０が固定されている。

このように、インクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａとカバーヘッド２４０との間が固定板２５０を介して隙間なく接合されているため、この隙間に記録媒体が入り込むのを防止してカバーヘッド２４０の変形及び紙ジャムを防止することができる。また、カバーヘッド２４０の側壁部２４５が、複数のインクジェット式記録ヘッド２の外周縁部を覆うことで、インクジェット式記録ヘッド２の側面へのインクの回り込みを確実に防止することができる。

なお、上述した例では、カバーヘッド２４０を固定板２５０のヘッド本体２２０とは反対側の面に接合するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、カバーヘッド２４０を固定板２５０に接合せずに、所定の間隔となるように設けるようにしてもよく、当接するように設けるようにしてもよい。

ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドユニット１の製造方法、特にノズルプレート２０の製造方法について説明する。なお、図６及び図７は、本発明の実施形態１に係るノズルプレートの製造方法を示す断面図である。

まず、図６（ａ）に示すように、ノズルプレート２０にノズル開口２１及び溝部２４を形成する。具体的には、ノズルプレート２０の撥液領域２５となる領域にノズル開口２１を形成する。また、溝部２４は、非撥液領域２６となる領域に亘って形成する。本実施形態では、非撥液領域２６が、ノズルプレート２０の撥液領域２５となる領域の四方を囲む周囲に設けられるため、溝部２４をノズルプレート２０の周方向に亘って連続して設けるようにした。このように、ノズルプレート２０に溝部２４を形成することで、溝部２４の底面側には２つの角部２３が形成される。そして、この角部２３は、非撥液領域２６となる領域に亘って形成されている。

次に、図６（ｂ）に示すように、ノズルプレート２０の所望の領域に撥液膜２２を形成することにより撥液領域２５と非撥液領域２６とを形成する。

撥液膜２２として、例えば、フッ素系高分子を含む金属膜を用いる場合には、ノズルプレート２０の全面に亘って共析メッキにより金属膜を形成した後、金属膜をパターニングすることにより所望の領域のみに撥液膜２２を形成することができる。もちろん、非撥液領域２６となる領域を保護膜等で保護した後、所望の領域（撥液領域２５）のみに選択的に撥液膜２２を形成するようにしてもよい。

また、撥液膜２２として、例えば、金属アルコキシドの分子膜を用いる場合には、まず、非撥液領域２６となる領域を保護膜等で保護した後、撥液領域２５となる領域に選択的にプラズマ重合膜からなる下地膜を形成する。そして、ノズルプレート２０の全面に亘って金属アルコキシドの分子膜を形成した後、余分な領域（非撥液領域２６、２７）の分子膜を選択的に除去することで、撥液領域２５のみに撥液膜２２を形成することができる。なお、非撥液領域２６、２７を保護膜等で保護した後、撥液領域２５となる領域のみに撥液膜２２を選択的に形成するようにしてもよい。また、下地膜は、撥液膜２２に比べて撥液性が劣り、接着強度に影響を与えないため、下地膜が非撥液領域２６、２７等に形成されていてもよい。このように、下地膜を非撥液領域２６、２７等に設ける場合には、下地膜を撥液領域２５となる領域に選択的に形成する工程が不要となり作業効率を向上することができる。また、下地膜を非撥液領域２６、２７に設ける場合には、下地膜によって非撥液領域２６の溝部２４が埋められてしまわないように、下地膜の厚さや溝部２４の幅及び深さなどを適宜決定すればよい。すなわち、下地膜を非撥液領域２６に設ける場合であっても、溝部２４の角部２３が下地膜によって消失しないようにする必要がある。ちなみに、金属アルコキシドの分子膜の余分な領域（非撥液領域２６、２７）における除去方法は、特に限定されず、例えば、プラズマ処理が挙げられる。

次に、図７に示すように、ノズルプレート２０の非撥液領域２６にプライマ液４１０を塗布する（プライマ処理工程）。具体的には、非撥液領域２６の周方向の一部で、角部２３にプライマ液４１０を塗布することで、プライマ液４１０を角部２３に伝わらせて非撥液領域２６の周方向に亘って塗布することができる。すなわち、プライマ液４１０を角部２３に接触させることで、その表面張力により角部２３を伝って非撥液領域２６のノズルプレート２０の周方向に亘って塗布することができる。

このようにプライマ液４１０を角部２３に伝わらせることで、ノズルプレート２０の周方向に亘って設けられた非撥液領域２６にプライマ液４１０を容易に塗布することができるため、プライマ処理工程で撥液領域２５を保護する必要がなくなり、作業効率を向上することができる。

また、角部２３が設けられていない非撥液領域２６に亘ってプライマ液を塗布するには、多量のプライマ液４１０が必要になるため、撥液領域２５にプライマ液４１０が塗布されてしまう可能性が高いが、非撥液領域２６に角部２３を設け、この角部２３にプライマ液４１０を伝わらせて非撥液領域２６にプライマ液４１０を塗布することができるため、余分なプライマ液４１０が不要となり、必要最小限のプライマ液４１０のみを使用して塗布することができ、プライマ液４１０が撥液領域２５に塗布されるのを低減することができる。

さらに、本実施形態では、角部２３を形成するために断面が凹形状となる溝部２４を設けるようにしたため、余分なプライマ液４１０が溝部２４内に溜まり、プライマ液４１０が撥液領域２５に塗布されるのを低減することができる。

なお、プライマ液４１０の非撥液領域２６への塗布は、例えば、非撥液領域２６の角部２３に対して管状のノズルからプライマ液４１０を流出させることで行うことができる。このようなプライマ液４１０の非撥液領域２６への塗布は、非撥液領域２６の周方向の複数箇所で行うことで、プライマ液４１０を非撥液領域２６に亘って塗布するための時間を短縮でき、作業効率を向上することができる。

また、プライマ液４１０を非撥液領域２６に塗布する際に、プライマ液４１０を非撥液領域２６に供給する量を調整することによって、非撥液領域２６の全面に亘ってプライマ液４１０を塗布することも、角部２３及びその周辺のみにプライマ液４１０を塗布することもできる。本実施形態では、プライマ液４１０を非撥液領域２６の全面に亘って塗布するようにした。

このようなプライマ液４１０としては、ノズルプレート２０と接着剤４０１との密着性を向上させることができるものであれば特に限定されず、例えば、東レ・ダウンコーニング社製SH6020〔主成分：γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシラン〕などを用いることができる。

なお、本実施形態では、ノズルプレート２０は流路形成基板１０と接着剤４００を介して接着されるため、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａとは反対側の面（非撥液領域２７）にもプライマ液４１０を塗布するプライマ処理工程を行っている。

このようにノズルプレート２０を形成した後は、上述したように、ノズルプレート２０の非撥液領域２７を流路形成基板１０に接着剤４００を介して接着してヘッド本体２２０を形成すると共に、ヘッド本体２２０のノズルプレート２０とは反対側の面にヘッドケース２３０を接着してインクジェット式記録ヘッド２を形成する。そして、このインクジェット式記録ヘッド２のノズルプレート２０の液体噴射面Ａに設けられた非撥液領域２６に固定板２５０を接着剤４０１を介して接着することで図１に示すようなインクジェット式記録ヘッドユニット１となる。

このとき、ノズルプレート２０の非撥液領域２６は、上述のようにプライマ処理されているため、ノズルプレート２０と固定板２５０との接着強度を向上することができる。したがって、ノズルプレート２０が固定板２５０に強固に保持されて、ヘッドユニット１からインクを吐出させた際に、ノズルプレート２０が共振するのを防止して、ノズルプレート２０の共振による印刷の濃淡ムラが生じるなどの印字不良を防止することができる。

また、ノズルプレート２０の非撥液領域２６には、溝部２４が設けられているため、溝部２４内にも接着剤４０１が充填されて溝部２４の内面と固定板２５０とが接着剤４０１を介して接合されている。すなわち、非撥液領域２６に溝部２４を設けることによって、非撥液領域２６の固定板２５０に接着される表面積を広げることができると共に、アンカー効果によりノズルプレート２０と固定板２５０との接合強度を向上することができる。

また、非撥液領域２６に溝部２４を形成することで、非撥液領域２６と固定板２５０とを接着する際に、これらを互いに押圧させたときの余分な接着剤４０１が溝部２４内に入り込むため、接着剤４０１が撥液領域２５にはみ出るのを防止することができる。

なお、本実施形態では、ノズルプレート２０に接着される流路形成基板１０及び固定板２５０の接着領域も予め上述したものと同じプライマ液４１０によるプライマ処理を施した後、これらにノズルプレート２０を接着している。このように、ノズルプレート２０の非撥液領域２６、２７だけでなく、流路形成基板１０及び固定板２５０の接着領域にもプライマ処理を行うことで、接着剤４００、４０１と各部材との界面の接着強度にばらつきが生じるのを防止して、接着強度が他に比べて低い領域が剥離するのを確実に防止することができる。

（実施形態２）
図８は、本発明の実施形態２に係るノズルプレートの平面図及び断面図であり、図９は、本発明の実施形態２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断面図である。

図示するように、本実施形態では、ノズルプレート２０の非撥液領域２６に亘って、断面が凹形状となる溝部２４Ａを形成することによって、段差を形成し、この溝部２４の底面に２つの角部２３を設けるようにした。この溝部２４Ａは、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａの撥液領域２５と非撥液領域２６との境界部分に開口するように設けられている。

このように、溝部２４Ａをノズルプレート２０の液体噴射面Ａの撥液領域２５と非撥液領域２６との境界部分に開口するように設けることで、非撥液領域２６の溝部２４Ａ以外の領域、すなわち、本実施形態では、周縁部側にプライマ液を塗布した際に、プライマ液が、溝部２４Ａ内に充填されることで、プライマ液が撥液領域２５に流出するのを防止することができる。もちろん、溝部２４Ａ内にプライマ液が充填されることによって、溝部２４Ａ内に設けられた角部２３にプライマ液を伝わらせて、プライマ液をノズルプレート２０の非撥液領域２６に亘って塗布することができる。

したがって、撥液領域２５の撥液性が、プライマ液によって阻害されることがなく、所望の領域の撥液性を保つことができる。

また、撥液領域２５にプライマ液が流出されることがないため、非撥液領域２６と固定板２５０とを接着する際に、これらを互いに押圧させたときの余分な接着剤４０１が撥液領域２５に流出するのを防止することができる。すなわち、撥液領域２５にプライマ液が塗布されていると、余分な接着剤４０１が撥液領域２５のプライマ液を伝って撥液領域２５まで流出することがあるが、溝部２４Ａによって撥液領域２５にプライマ液が塗布されるのを防止することができるため、接着剤４０１が撥液領域２５に流出するのを防止することができる。

もちろん、非撥液領域２６と固定板２５０とを接着する際に、これらを互いに押圧させたときの余分な接着剤４０１が溝部２４Ａ内に入り込むという理由からも、接着剤４０１が撥液領域２５にはみ出るのを防止することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的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１及び２では、ノズルプレート２０の非撥液領域に溝部２４、２４Ａからなる段差を形成することによって、角部２３を形成するようにしたが、溝部２４、２４Ａの数は特に限定されず、例えば、溝部２４、２４Ａを２つ以上並設するようにしてもよい。これにより、プライマ液４１０を非撥液領域２６に回り込ませる領域を増大させて、確実にプライマ液４１０を非撥液領域２６に塗布することができると共に、作業効率を向上することができる。また、上述した実施形態１では、非撥液領域２６に溝部２４を形成することで、１８０度以下の角部２３を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、断面が凸形状の突起部を形成することで角部を形成してもよい。すなわち、突起部の両側に１８０度より小さい角度の角部が画成されることになる。さらに、上述した実施形態１では、非撥液領域２６に断面が凹形状の溝部２４を形成したが、断面がＶ字形状やＷ字形状の溝部や突起部であってもよい。

また、上述した実施形態１及び２では、インクジェット式記録ヘッド２として、ノズル開口２１が設けられたノズルプレート２０を具備する構成を例示したが、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として、流路形成基板にノズル開口が形成された構成、すなわち、流路形成基板とノズルプレートとが一体的に形成されたものであっても本発明は適用できる。

さらに、上述した実施形態１及び２では、複数のインクジェット式記録ヘッド２を固定板２５０に接着剤４０１を介して接着するようにしたが、固定板２５０を設けずに、複数のインクジェット式記録ヘッド２をカバーヘッド２４０に接着するようにしてもよい。すなわち、カバーヘッド２４０がインクジェット式記録ヘッド２の液体噴射面Ａを保持する保持部材としてもよい。勿論、本実施形態では、固定板２５０やカバーヘッド２４０などの保持部材に４つのインクジェット式記録ヘッド２を接合するようにしたが、保持部材に接合されるインクジェット式記録ヘッド２の数は特にこれに限定されず、保持部材に１つのインクジェット式記録ヘッド２を接合する、すなわち、インクジェット式記録ヘッドユニット１が１つのインクジェット式記録ヘッド２を具備するようにしてもよい。

そして、上述した実施形態１及び２では、固定板２５０やカバーヘッド２４０などの保持部材が、ノズルプレート２０の非撥液領域２６と接着された構成を例示したが、この際に当該保持部材がノズルプレート２０の撥液領域２５にかかるように形成されていてもよい。これは、例えば、保持部材とノズルプレート２０との接着ずれなどによって、ノズルプレート２０の非撥液領域２６が保持部材に形成された露出開口部から露出されるのを防ぐためである。

また、上述した実施形態１及び２では、撓み振動型の圧電素子３００を有するインクジェット式記録ヘッド２を例示したが、これに限定されず、例えば、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インクジェット式記録ヘッドや発熱素子等の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。

なお、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを具備する液体噴射ヘッドユニットの製造方法を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）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を挙げることができる。

本発明の実施形態１に係るヘッドユニットの分解斜視図である。本発明の実施形態１に係るヘッドユニットの組立斜視図である。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断面図である。本発明の実施形態１に係るノズルプレートの平面図及び断面図である。本発明の実施形態１に係るノズルプレートの製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態１に係るノズルプレートの製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態２に係るノズルプレートの平面図及び断面図である。本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。

符号の説明

Ａ液体噴射面、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）、２インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、１０流路形成基板、１２圧力発生室、２０ノズルプレート（ノズル形成部材）、２１ノズル開口、２２撥液膜、２３角部、２４、２４Ａ溝部、１００リザーバ、２１０カートリッジケース、２２０ヘッド本体、２３０ヘッドケース、２４０カバーヘッド、２５０固定板（保持部材）、３００圧電素子、４００、４０１接着剤、４１０プライマ液

Claims

液体を噴射するノズル開口が開口する液体噴射面を有すると共に、該液体噴射面に撥液膜が設けられた撥液領域と非撥液領域とを具備する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドの前記液体噴射面の前記非撥液領域に接着剤を介して接着される保持部材とを具備する液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、
前記撥液領域が、前記液体噴射面の中央部に設けられていると共に、前記非撥液領域が、前記撥液領域の周囲に亘って当該撥液領域を囲むように設けられており、前記液体噴射面の前記非撥液領域となる領域に前記撥液領域を囲むように連続して段差を形成することにより、１８０度よりも小さい角部を形成する工程と、前記角部に前記液体噴射面と前記接着剤との密着性を向上させるプライマ液を伝わらせて前記非撥液領域に当該プライマ液を塗布するプライマ処理工程と、前記非撥液領域と前記保持部材とを前記接着剤を介して接着する工程とを具備することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
前記角部を形成する工程では、前記非撥液領域に亘って溝部を形成することにより、当該溝部の内側に前記角部を形成することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
前記溝部が、前記撥液領域と非撥液領域の境界に開口するように設けられていることを特徴とする請求項２記載の液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
前記角部を形成する工程では、前記非撥液領域に２つ以上並設す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ユニットの製造方法。