JP5251187B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関し、特に、積層構成膜の密着性を確保しつつ、液に接することに対する耐久性・信頼性を確保し、かつ、吐出性能や液充填性などの液体吐出ヘッドとしての性能を満足する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。

例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置は、液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧室、インク流路等とも言う）と、この液室内の液体を加圧するためのエネルギーを発生するアクチュエータ手段とを備えた液滴吐出ヘッドを搭載したものが一般的である。

この液滴吐出ヘッドでは、ノズルから液滴を吐出するために、ノズルの形状および精度は、滴体積や滴速度など滴吐出特性に大きな影響を与える。また、ノズルが形成されるノズル形成部材の表面特性が、滴吐出特性に大きな影響を与えることも知られており、例えば、ノズル形成部材表面のノズル孔周辺部に液体（インク）が付着すると、滴吐出方向が曲げられたり、滴の大きさにバラツキが生じ、あるいは滴吐出速度が不安定になるなどの不都合が生じる。
この不都合解決のために、ノズルの吐出側表面に撥水膜（撥インク膜）を形成することにより、ノズルの吐出側表面の均一性を高めることで、滴吐出特性の安定化を図っている。

ここに、ノズル形成部材として樹脂材料を用いる場合、樹脂材料と撥水剤との密着性が高くないので、撥水剤を樹脂材料からなるノズル形成部材表面に直接塗布して形成することは極めて困難である。
かかる問題点の解決手段としては、撥水層の密着性確保のための下地層として、シリコン酸化膜、あるいはチタン（あるいはチタン酸化膜）／シリコン酸化膜積層を設けることが有効である。

この観点からの従来技術として、例えば特許文献１〜３がある。
特許文献１に開示された技術は、ノズル板にシリコン酸化膜を設け、シリコン酸化膜表面に撥インク層を設けている。
特許文献２は、ノズル板の吐出側の面に、チタン膜を形成し、チタン膜の表面にチタン酸化膜を形成し、チタン酸化膜表面に撥水撥油物質を形成している。
特許文献３は、金属部材からなるノズル形勢部材の吐出面側に、ポリイミド樹脂またはポリアミド樹脂層、ポリイミド樹脂またはポリアミド樹脂層上にシリコン酸化膜層、シリコン酸化膜層上にフッ素系撥水層を順次積層形成している。

特開２００６−４４２２６号公報 特開平１０−３２３９７９号公報 特開２００５−８８３５７号公報

しかしながら、特許文献１は、チタン（チタン酸化膜）と、酸化ケイ素基材あるいはシリコン酸化膜の界面は、密着性はよいが、液に対して弱く、界面に液が触れると剥離が生じるという問題点がある。
また、特許文献２の場合は、撥水層をノズル内壁にまで回りこませて、界面を保護しているが、ノズル板液室側の一部やノズル内壁に撥水層が存在するため、吐出性能の低下、液充填性の低下の問題点がある。

本発明は上記の問題を解決すべくなされたものであり、積層構成膜の密着性を確保しつつ、液に接することに対する耐久性・信頼性を確保し、かつ、吐出性能や液充填性などの液体吐出ヘッドとしての性能を満足する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置の提供を目的とする。

この目的を達成するために請求項1記載の発明は、液滴を吐出させるノズル孔が形成されたノズル板を有し、前記ノズル孔が連通する液室内の液体を加圧して前記ノズル孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板表面上の吐出側（図３の１６）に、
チタン（チタン層１１）あるいはチタン酸化膜が形成され、該チタンあるいはチタン酸化膜上にシリコン酸化膜（シリコン酸化膜層１２）が形成され、該シリコン酸化膜上に撥水層（撥インク層１３）が形成され、
前記ノズル板表面上の前記液室側（１７）とノズル孔内壁に、
シリコン酸化膜（シリコン酸化膜層１２）が形成され、
前記チタンあるいはチタン酸化膜は、前記シリコン酸化膜で覆われ、前記シリコン酸化膜とチタンあるいはチタン酸化膜の界面が接液面に露出していないことを特徴とする液体吐出ヘッドである。

また、請求項２記載の発明は、前記チタンあるいはチタン酸化膜を覆ったシリコン酸化膜の端部（１５）が、ノズル孔内壁内にあることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッドである。
また、請求項３記載の発明は、前記ノズル孔内壁が、シリコン酸化膜（図４のシリコン酸化膜層１２、１８）で覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出ヘッドである。
また、請求項４記載の発明は、前記チタンあるいはチタン酸化膜の端部（図４の１９）が、ノズル孔内壁内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドである。

また、請求項５記載の発明は、前記チタンあるいはチタン酸化膜の端部（図４の１９）は、前記ノズル板表面上に吐出側に形成したシリコン酸化膜と、前記ノズル板表面上の前記液室側とノズル孔内壁に形成したシリコン酸化膜とが一体化したシリコン酸化膜で覆われていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドである。
また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液体吐出装置である。

請求項１記載の発明によれば、シリコン酸化膜とチタンあるいはチタン酸化膜の界面が接液面に露出してないので、界面に液が触れることがないため、界面の剥離の問題がなくなる。
請求項２記載の発明によれば、吐出面をブレードでワイピングを行い吐出面に負荷を加わった時、膜構成において、膜の端部をワイパーブレードでワイピングすると端部から剥がれが発生しやすい。シリコン酸化膜の端部はノズル孔内壁内にあるので、端部がワイピングブレードに接触することがない。そのため、ワイピングによる端部からの剥がれを防止することができ、耐久性の高い膜構成が実現できる。

請求項３記載の発明によれば、ノズル孔内壁がシリコン酸化膜で覆われているため、ノズル孔内壁表面はすべてシリコン酸化膜となるので、ノズル内壁の液の濡れ性が均一となり、液吐出時のメニスカスの安定化が図れる。
請求項４記載の発明によれば、チタン層あるいはチタン酸化膜層の端部はノズル孔内壁内にあるので、端部がワイピングブレードに接触することがない。そのため、ワイピングによる端部からの剥がれを防止することができ、耐久性の高い膜構成が実現できる。

請求項５記載の発明によれば、チタンあるいはチタン酸化膜の端部は、ノズル板表面上に吐出側に形成したシリコン酸化膜と、前記ノズル板表面上の前記液室側とノズル孔内壁に形成したシリコン酸化膜とが一体化している。そのため、チタン層の端部は完全にシリコン酸化膜で覆われており、より確実にチタンあるいはチタン酸化膜の端部が保護され、非常に信頼性の高いノズル板を実現することができる。
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５記載の耐久性の高い液体吐出ヘッドを搭載したので、長期間にわたり高画質の印字が可能な液体吐出装置が実現可能であり、メンテナンス回数などを低減することができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基いて説明する。
本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して「記録」を行うプリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明である。
なお、「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、全面あるいはパターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味し、画像形成、印写、印字、印刷も同義語で使用する。

図１は、以下に説明する各実施例の液体吐出ヘッドを構成するノズル板１の斜視図である。
図１に示すように、ノズル板１は、ノズル孔２が穿設された基板表面３に設けられた、図示省略の下地膜と、該下地膜上に設けられた撥水膜（図示省略）とからなる。

＜第１の実施例＞
次に、第１の実施例のノズル板の製造方法を説明する。
図２(a)〜(f)、図３（g）〜(j)は、第１の実施例のノズル板１Ａの製造工程を示す図である。
図２(a)：シリコン基板５に導電層となるチタン膜７を成膜する。
図２(b)：厚さ１μｍのレジストパターン８を、フォトリソ技術により形成する。
図２(c)：チタン膜７を導電層として、電鋳によりニッケル９を３０μｍの厚さで成長させる。このとき、レジストパターン８よりもニッケル９の厚さに相当する分だけ、内側にニッケル９が入りこむ。その結果として、ニッケル９が開口された部分がノズル孔２となる。レジストパターン８は、最終的なノズル径とニッケルの入り込み量を加味して大きさを設計する。

図２(d)：シリコン基板５からニッケル９を剥離してノズル板１ａが形成される。ノズル孔２の周辺部には、レジストパターン８が転写された凹部１０が形成される。
図２(e)：ノズル板１ａの吐出側１６に、撥水層の下地層となるチタン層１１を１０ｎｍスパッタにより成膜する。
図２(f)：続いて、下地層の２層目となるシリコン酸化膜層１２を１００ｎｍスパッタにより成膜する。

図３(g)：その後、撥インク層１３を真空蒸着により成膜する。蒸着法を用いても、撥インク膜１３はノズル孔２や外周から裏側への回りこみが起こる。ここではフッ素系撥インク材料を用いた。フッ素系（フルオロアルキルアルコキシシラン系）撥水材料については、いろいろな材料が知られているが、ここでは変性パーフルオロポリオキセタン、変形パーフルオロポリオキセタン又は双方の混合物（ダイキン工業製、商品名：オプツールＤＳＸ）を５ｎｍ〜２０ｎｍ蒸着することで必要な撥水性を得ている。撥水膜蒸着後、蒸着チャンバーより取り出すと、フッ素系撥水剤とＳｉＯ_２膜とが、空気中の水分により加水分解がなされ、ＳｉＯ_２と化学的結合をし、フッ素系撥水層が形成される。
なお、上記のダイキン工業社製「オプツールＤＳＸ」は、「アルコキシシラン末端変性パーフルオロポリエーテル」と称されることもある。

図３(h)：撥インク層１３を成膜した側（吐出側１６）に、保護材１４ａを貼り付ける。ここではDFR（ドライ・フィルム・レジスト）をラミネートにより貼り付けた。
図３(i)：DFRを貼り付けていない側（液室側１７）にＯ_２プラズマを照射し、裏側に回りこんだ撥インク層１３を除去する。
図３(j)：保護材１４ａを剥がしてノズル板１Ａが完成する。

従来のノズル板では、その裏側に撥インク層があると、この後の組み立てで使用する接着剤による不良が起ったり、液体吐出ヘッドとした時のインク充填性が悪くなるといった問題が生じていた。
これに対し本実施例では、撥水層の下地層となるチタン層１１は、基材であるニッケル９とシリコン酸化膜層１２との中間層となり、ニッケル９とシリコン酸化膜層１２の密着層として機能する。また撥インク層は、シリコン酸化膜と強固な結合を得ることができ、基材／チタン層／シリコン酸化膜層／撥水層という積層構造とすることにより、強固な密着性を確保できる。
本実施例では、ニッケル９上にチタン層を設けたが、チタン酸化膜層を用いても同様にニッケルとシリコン酸化膜層の密着層として用いることができる。

前述の［発明が解決しようとする課題］で説明したように、従来技術の特許文献１には、
チタン層と基材界面、あるいはチタン層とシリコン酸化膜界面の密着性はよいが、液に対しては弱く、界面に液が触れると剥離が生じるという問題点があった。
これに対して、本実施例によれば、チタンあるいはチタン酸化膜を撥水層と密着性の高いシリコン酸化膜で覆って、シリコン酸化膜とチタン（あるいはチタン酸化膜）界面の露出をなくし、界面に液が触れることがないため、界面の剥離の問題がなくなる。

また、前述のようにノズル板の液室側や内壁の撥水層を除去し、吐出面のみに撥水層を形成している。積層構成膜の密着性を確保しつつ、液に接することに対する耐久性・信頼性を確保し、かつ、吐出性能や液充填性などの液体吐出ヘッドとしての性能を満足できる。
前記工法（第１の実施例）で作製したノズル板では、保護材１４がノズル孔内に入り込むため、撥水層１３はノズル孔内にも入り込んだ構成となる。実際には５〜１０μｍ程度入り込むが、液室側の面やノズル孔の液室側には撥水層は除去されているので、吐出性能や液充填性には影響しない。
また、凹部は、ノズル孔周辺部へのワイピングブレードの当たりによるダメージを緩和させ、あるいは、紙ジャムなどで、紙が直接ノズル面に接触した場合に、ノズル孔周辺に当たりづらくするという効果も合わせもつ。

フッ素系撥水剤の塗布方法としては、ディッピング、スピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータなどの方法が使用可能であるが、真空蒸着で成膜する方法が撥インク膜の耐久性を向上させることにつながるので、より効果的である。
また、その真空蒸着は、図２(e)でのチタン膜１１および図２(f)でのＳｉＯ_２膜（シリコン酸化層）１２の成膜から、一連の成膜をそのまま真空チャンバー内で実施することで、更によい効果が得られる。チタン膜１１あるいはＳｉＯ_２膜１２を形成後、一旦真空チャンバーからワークを取り出した場合は、不純物などが表面に付着することにより密着性が損なわれるものと考えられる。

また、前記チタン膜１１を覆ったシリコン酸化膜１２の端部１５はノズル孔内壁内にある（図３(j)参照）。吐出面１６をブレードでワイピングを行う。この時のワイピングにより、吐出面に負荷が加わる。膜構成において、膜の端部をワイパーブレードでワイピングすると端部から剥がれが発生しやすい。
しかし、本実施例では、シリコン酸化膜１２の端部１５はノズル孔内壁内にあるので、端部１５がワイピングブレードに接触することがない。そのため、ワイピングによる端部からの剥がれを防止することができ、耐久性の高い膜構成が実現できる。

＜第２の実施例＞
次に、第２の実施例のノズル板の製造方法を説明する。
図４(a)〜(e)は、第２の実施例のノズル板１Ｂの製造工程の後半を示す図である。
本実施例では、吐出側のチタン層１１とシリコン酸化膜層１２を形成するところまでは、前記第１の実施例の図２（ａ）〜（ｆ）と同じである。
続いての工程を、図４(a)〜(e)を参照しつつ説明する。

図４（ａ）：液室側にシリコン酸化膜層１８を１００ｎｍの厚さスパッタで成膜する。
図４（ｂ）：その後、前記第１の実施例と同様に、吐出側１６に撥インク層１３を真空蒸着により成膜する。
図４（ｃ）：撥インク層１３を成膜した側（吐出側１６）に、保護材１４ｂを貼り付ける。ここでは保護材１４ｂとして、耐熱性のダイシングテープを用いた。
図４（ｄ）：保護材１４ｂを貼り付けていない側（液室側１７）にＯ_２プラズマを照射し、裏側に回りこんだ撥インク層１３を除去する。
図４（ｅ）：保護材１４ｂを剥がして、ノズル板１Ｂが完成する。

本実施例では、ノズル孔内壁がシリコン酸化膜１２、１８で覆われている（図４（ｅ）参照）。そのため、ノズル孔内壁表面はすべてシリコン酸化膜となり、ノズル内壁の液の濡れ性が均一となり、液吐出時のメニスカスの安定化が図れる。
また、本実施例では、液室側１７の面にもシリコン酸化膜層１８が形成されている。ノズル板１は、別に作製した液室と接着接合するが、シリコン酸化膜表面は接着剤と強固な結合が可能であり、接合強度の確保、接合耐久信頼性が高くなる。

本実施例では、チタン層１１の端部１９がノズル孔内壁内にある。
前述したように吐出面１６をブレードでワイピングを行う。この時のワイピングにより、吐出面に負荷が加わる。膜構成において、膜の端部をワイパーブレードでワイピングすると端部から剥がれが発生しやすい。
本実施例では、チタン層１１あるいはチタン酸化膜層の端部１９はノズル孔内壁内にあるので、端部１９がワイピングブレードに接触することがない。そのため、ワイピングによる端部からの剥がれを防止することができ、耐久性の高い膜構成が実現できる。

図４(e)に示すように、チタンあるいはチタン酸化膜の端部は、ノズル板表面上に吐出側に形成したシリコン酸化膜と、前記ノズル板表面上の前記液室側とノズル孔内壁に形成したシリコン酸化膜とが一体化したシリコン酸化膜で覆われている。
そのため、チタン層の端部１９は完全にシリコン酸化膜で覆われており、より確実にチタンあるいはチタン酸化膜の端部が保護され、非常に信頼性の高いノズル板を実現することができる。
なお、撥インク膜としては、前記フッ素系撥水材（商品名：オプツールＤＳＸ）以外に、シリコーン系撥水材など別の撥水剤も用いることができる。

＜第３の実施例＞
次に、第３の実施例のノズル板の製造方法を説明する。
図５(a)〜(f)、図６（g）〜(j)は、第３の実施例のノズル板１Ｃの製造工程を示す図である。
図５(a)：厚さ５０μｍのＳＵＳ材２０を用意する。本実施例ではステンレス（SUS316）を用いた。
図５(b)：図のようにテーパー部２３とストレート部２４を持つパンチ２１によりプレス加工する。
図５(c)：プレス加工で生じた凸部分２５を研磨することにより開口して、ノズル板１ｃが形成される。
図５(d)：ノズル板１ｃの吐出側に、撥水層の下地層となるチタン層１１を１０ｎｍスパッタにより成膜する。
図５(e)：続いて、下地層の２層目となるシリコン酸化膜層１２を１００ｎｍスパッタにより成膜する
図５(f)：液室側にシリコン酸化膜層１８を１００ｎｍの厚さスパッタで成膜する。

図６(g)：次に、偏性パーフルオロポリオキシセタンをフッ素系溶剤に０．０２ｗｔ％混合した溶液に、１時間浸漬した。その後、１３０℃／１０分の熱処理を加え、更にその後、フッ素系溶剤により洗浄を行い、表面に結合していない余剰分を落とし、フッ素系撥水層１３が形成される。
図６(h)：前記同様に、吐出側１６に、保護材１４ｃを貼り付ける。
図６(i)：保護材１４ｃを貼り付けていない側（液室側１７）にＯ_２プラズマを照射し、裏側に回りこんだ撥水層１３を除去する。
図６(j)：保護材１４ｃを剥がしてノズル板１Ｃが完成する。

＜ノズル孔内壁形状の変形例＞
図７(a)〜(c)は、各種のノズル孔内壁形状の変形例を示すノズル板の断面図である。
前記第１〜第３の実施例では、ノズル孔内壁形状がラウンド形状のもの（第１と第２の実施例）、ストレート部とテーパー部を持つもの（第３の実施例）を例としたが、他の形状においても本発明は適用可能である。
図７（ａ）は、ストレート形状（１Ｄ1）、図７（ｂ）はテーパー形状（１Ｄ2）、図７（ｃ）は段差形状（１Ｄ3）の例である。ノズル内壁形状は、ここに示したものに限らず他種のものに適用可能である。

＜液体吐出ヘッドの説明＞
次に、本発明のノズル板を用いた液体吐出ヘッドを図８に基づいて説明する。
図８に示すように、液体吐出ヘッドＬＨは、流路ユニット３１とアクチュエータユニット３２を、フレーム３３を介して一体に固定して構成されている。流路ユニット３１は、ノズル板１、チャンバープレート３５、および振動板３６を積層し、アクチュエータユニット３２の圧力発生手段である個々の圧電振動子３７の伸縮により、圧力室３８を縮小、膨張させてインク滴を吐出するように構成されている。

ノズル板１には圧力室３８に連通するノズル孔２が穿設されており、またチャンバープレート３５には圧力室３８、流体抵抗３４が形成されている。
振動板３６は、圧電振動子３７の先端に当接する凸部４２と、弾性変形可能なダイヤフラム部４３と各圧力室３８に、対向するように設けられている。また、フレーム３３に設けられた共通液室４１からの液供給口４５が形成されている。また、共通液室４１に面する領域にも、上述のダイヤフラム部４３と同様のダイヤフラム部４４が構成されている。

流路ユニット３１は、ステンレス（SUS）で形成したチャンバープレート３５と前述のノズル板１と振動板３６を接合したものである。
振動板３６は、圧延製金属板４８に、圧電振動子３７の変位により弾性変形が可能で、インクに対する耐蝕性を備えた、例えばポリイミド(ＰＩ)やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高分子フィルム４９を積層して構成されている。要所に貫通孔からなる位置決め孔を穿設されており、ダイヤフラム部４３、４４を形成すべき領域をエッチングして圧延製金属板４８により凸部４２を形成されている。

ノズル孔２は圧力室３８に対応して直径１０〜３０μｍの大きさで形成する。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、液体との撥水性を確保するため、前記撥水膜を形成している。
そして、振動板３６の面外側（圧力室３８と反対面側）に各圧力室３８に対応して圧力発生手段としての圧電振動子３７を接合している。これらの振動板３６と圧力振動子３７によって、振動板３６の可動部分であるダイヤフラム部４３を変形させる圧電型アクチュエータを構成している。
この液体吐出ヘッドＬＨでは、圧電振動子３７を溝加工（スリット加工）によって分断することなく形成する。また、圧電振動子３７の一端面には各圧電振動子（後述の複数の圧電振動子）に駆動波形を与えるためのＦＰＣケーブル５０を接続している。

なお、圧電振動子３７の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて圧力室３８内の液体を加圧する構成とすることも、圧電振動子の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて圧力室内の液体を加圧する構成とすることもできる。本実施例ではｄ３３方向の変位を用いた構成をとっている。

ベース部材５１は金属材料で形成することが好ましい。ベース部材５１の材質（材料）が金属であれば、圧電振動子３７の自己発熱による蓄熱を防止することができる。圧電振動子３７とベース部材５１は接着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増えると、圧電振動子３７の自己発熱により１００℃近くまで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することになる。また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生し、液体温度が上昇するが、液体の温度が上昇すると、液体粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与える。従って、ベース部材５１を金属材料で形成して圧電振動子３７の自己発熱による蓄熱を防止することで、これらの接合強度の低下、液体粘度の低下による噴射特性の劣化を防止することができる。

また、ＦＰＣケーブル５０には、各チャンネル（各圧力室３８に対応する）を駆動する駆動波形（電気信号）を印加するためのドライバＩＣ５２を複数搭載している。
さらに、振動板３６の周囲にはフレーム３３を接着剤で接合している。そして、このフレーム３３には、ドライバＩＣ５２と少なくともベース部材５１を挟んで反対側に配置されるように、圧力室３８に外部から液体を供給するための共通液室４１を形成している。この共通液室４１は、振動板３６の液体供給口４５を介して流体抵抗部３４および圧力室３８に連通している。
共通液室４１には、ダイヤフラム部４４によってダンパー室５３が形成され、液体吐出によって共通液室４１内に発生する圧力波を減衰させ、液体吐出を安定させる。

圧電振動子３７は、圧電層（圧電材料層）５４と内部電極５５Ａおよび内部電極５５Ｂとを交互に積層し、両端面に共通側外部電極５６と個別側外部電極５７とを設けた状態で、スリット加工（溝加工）を施して溝を入れることにより、複数の圧電振動子を形成している。
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、圧電振動子３７の駆動部に対して選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された駆動部が積層方向に伸びてダイヤフラム部４３をノズル方向に変形させ、圧力室３８の容積／体積変化によって圧力室３８内の液体が加圧され、ノズル孔２から液滴が吐出（噴射）される。

＜インクジェット記録装置の説明＞
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例について図９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図９（ａ）はインクジェット記録装置の外観斜視図、図９（ｂ）はインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
図９（ａ），（ｂ）に示すように、このインクジェット記録装置ＩＪは、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。

印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図１０で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ９３にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。

インクカートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により、インクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとして、ここでは各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。

ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。

一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１およびフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５および搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は、副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３および拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。

また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９３は、印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、ノズル部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全てのノズルのインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４のノズルを密封し、チューブを通して吸引手段でノズルからインクとともに気泡等を吸い出し、ノズル面に付着したインクやゴミ等はワイピング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

本発明の各実施例の液体吐出ヘッドを構成するノズル板の斜視図である。 (a)〜(f)は、本発明の第１の実施例の製造工程前半を示す図である。 （g）〜(j)は、同製造工程後半を示す図である。 (a)〜(e)は、同第２の実施例の製造工程の後半を示す図である。 (a)〜(f)は、同第３の実施例の製造工程前半を示す図である。 （g）〜(j)は、同製造工程後半を示す図である。 (a)〜(c)は、ノズル孔内壁形状の変形例を示す各種のズル板の断面図である。 本発明に係るノズル板を用いた液体吐出ヘッドの側断面図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例を示す図であって、（ａ）は、同記録装置の外観斜視図、（ｂ）は、同記録装置の機構部の側面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…ノズル板
２…ノズル孔
３…表面基板
５…シリコン基板
７…チタン膜
８…レジストパターン
９…ニッケル
１０…凹部
１１…チタン層
１２，１８…シリコン酸化膜層
１３…撥インク層
１４ａ，１４b…保護材
１６…吐出側
１７…液室側
１５，１９…端部
ＬＨ…液体吐出ヘッド
ＩＪ…インクジェット記録装置

Claims (6)

1. 液滴を吐出させるノズル孔が形成されたノズル板を有し、前記ノズル孔が連通する液室内の液体を加圧して前記ノズル孔から液体を吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、
   前記ノズル板表面上の吐出側に、
   チタンあるいはチタン酸化膜が形成され、該チタンあるいはチタン酸化膜上にシリコン酸化膜が形成され、該シリコン酸化膜上に撥水層が形成され、
   前記ノズル板表面上の前記液室側とノズル孔内壁に、
   シリコン酸化膜が形成され、
   前記チタンあるいはチタン酸化膜は、前記シリコン酸化膜で覆われ、前記シリコン酸化膜とチタンあるいはチタン酸化膜の界面が接液面に露出していないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記チタンあるいはチタン酸化膜を覆ったシリコン酸化膜の端部が、ノズル孔内壁内にあることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記ノズル孔内壁が、シリコン酸化膜で覆われていることを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記チタンあるいはチタン酸化膜の端部が、ノズル孔内壁内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記チタンあるいはチタン酸化膜の端部は、前記ノズル板表面上に吐出側に形成したシリコン酸化膜と、前記ノズル板表面上の前記液室側とノズル孔内壁に形成したシリコン酸化膜とが一体化したシリコン酸化膜で覆われていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッド。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の液体吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液体吐出装置。

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