JP6146200B2 - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置、例えばインクジェット記録装置が知られている。

液体吐出ヘッドにおいて、液体の流路（インク流路）は、流路を形成する部品（以下、「流路形成部材」という。）を接着剤で接合して形成される。この場合、接着界面（接合界面）は、微小領域ではあるが、インクに暴露されているので、インクと接触している接液状態においても、流路形成部材同士が剥がれることなく、接着機能を満足させる必要がある。

また、流路形成部材のようにインクに接触する部材が、例えば、インクによって溶出、膨張すると、滴噴射特性が大きく変化し、画像品質を良好に保てなくなる。

そこで、流路形成部材の表面に密着性を向上させることができる表面処理膜を形成したり、プラズマ照射によって流路形成部材の表面を活性化させたりすることが行われている。

例えば、ポリイミドやポリパラキシレン等の有機膜を表面処理膜として形成するもの（特許文献１）、ＳｉＯ_２膜を表面処理膜として形成するもの（特許文献２）などが知られている。

また、基板（基材）と接合膜とを有し、対向基板（他の被着体）に対して接合可能な部材であって、接合膜は、金属原子と、金属原子と結合する酸素原子とを含み、その表面付近に、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基が導入され、紫外線の照射により、表面付近に存在する脱離基が、金属原子および酸素原子の少なくとも一方から脱離して、接合膜の表面に対向基板との接着性が発現し得る膜としたものが知られている（特許文献３）。

特開２０１２−９１３８１号公報 特開２００４−９８３１０号公報 特開２００９−４６５４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、表面処理膜として有機膜を使用した場合、有機膜では水分の透過を完全には遮断できないため、インクなどに腐食され難い材料を流路形成部材として使用しなければならないという課題がある。

また、表面処理膜としてＳｉＯ_２膜は、強いアルカリ性の液体に対して水酸化物に変化し、イオン化されやすくなって、液体中に溶けだしてしまい、結果として流路形成部材が損傷するという課題がある。

なお、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属やＳＵＳなどの合金材を表面処理膜に利用する場合もあるが、金属膜は酸性の液体に触れると酸化され、イオン化されやすくなることが多く、ＳＵＳのように溶解しづらい材料の場合、接着剤との密着機能が損なわれるという課題がある。

また、流路形成部材を接着剤接合する場合、接着剤が流路内にはみ出すことを抑制する必要がある。接着剤の流路内へのはみ出し量が多くなると、ノズルや流路を塞ぎ、あるいは、流路断面積を変化させるなどして、滴吐出特性にノズル間でばらつきが生じるなどの課題が発生する。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、接着剤との密着性の向上と耐液性の向上との両立を図り、かつ、接着剤の濡れ広がりを制御することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体の流路を形成する第１流路形成部材と第２流路形成部材とを接着剤で接合した液体吐出ヘッドにおいて、
前記第１流路形成部材の接合面には第１表面処理膜が形成され、
前記第２流路形成部材の接合面には第２表面処理膜が形成され、
前記第１表面処理膜及び前記第２表面処理膜は、いずれも、Ｓｉを含む酸化膜であり、
前記酸化膜は、Ｓｉと酸素を介して結合した不動態膜を形成する遷移金属を含み、
前記第１表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率と、前記第２表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率とが異なる
構成とした。

本発明によれば、接着剤との密着性の向上と耐液性の向上との両立を図り、かつ、接着剤の濡れ広がりを制御することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の断面説明図である。 図１のＡ部の一例を示す拡大断面説明図である。 第２表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率が、第１表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも高い場合の説明に供する断面説明図である。 第１表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率が、第２表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも高い場合の説明に供する断面説明図である。 第２表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率が、第１表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも高い場合の説明に供する断面説明図である。 第１表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率が、第２表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも高い場合の説明に供する断面説明図である。 最表面側の繊維金属に対するＳｉの配合比率が膜内部よりも高い表面処理膜を下部材（流路形成部材）方向にデプスプロファイルで元素組成を測定した結果の一例を示す説明図である。 最表面側の繊維金属に対するＯの配合比率が膜内部よりも高い表面処理膜を表面処理膜の最表面から下部材（流路形成部材）方向にデプスプロファイルで元素組成を測定した結果の一例を示す説明図である。 ＡＬＤ法による凹凸がある部材に対する成膜の説明に供する説明図である。 流路パターンをエッチングで形成したＳｉ基板にＡＬＤ法でＳｉＯ_２にＴａを導入した表面処理膜を成膜したサンプルの断面観察写真の一例を示す説明図である。 スパッタ法による凹凸がある部材に対する成膜の説明に供する説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す機構部の側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１を参照して説明する。図１は同ヘッドの断面説明図である。

この液体吐出ヘッド１００は、液滴を吐出するノズル１０１が形成されたノズル板１０２と、ノズル１０１が連通する流路（圧力室）１０３を形成する流路板１０４と、圧力室１０３の壁面の形成する振動板１０５とが積層されている。ここで、ノズル板１０２、流路板１０４、振動板１０５は、接着剤接合されて流路を形成する流路形成部材である。

そして、振動板１０５の圧力室１０３と反対側の面に電気機械変換素子１４０からなる圧電アクチュエータが設けられている。

電気機械変換素子１４０は、振動板１０５上に、密着層としての酸化物電極１４１、第１の電極（下部電極）１４２、電気機械変換膜１４４、第２の電極（上部電極）１４５を順次積層形成したものである。

第１の電極１４２、第２の電極１４５は、例えば、Ｐｔ、Ａｕ等の導電性の高い材料で形成している。電気機械変換膜１４４はＰＺＴで形成している。流路板１０４はシリコンで、ノズル板１０２はＳＵＳ、ニッケル或いはポリイミドなどにより形成している。

次に、この液体吐出ヘッドの接着剤接合部分の詳細について図２を参照して説明する。図２は図１のＡ部の拡大断面説明図である。

第１流路形成部材であるノズル板１０２と、第２流路形成部材である流路板１０４とは接着剤５０によって接合されている。

ここで、ノズル板１０２の接着剤５０による接着面を含めて表面には、第１表面処理膜４０Ａが成膜されている。流路板１０４の接着剤５０による接着面を含めて表面には、第２表面処理膜４０Ｂが成膜されている。

第１表面処理膜４０Ａ、第２表面処理膜４０Ｂ（以下、区別しないときは「表面処理膜４０」ともいう。）は、いずれも、Ｓｉを含む酸化膜であり、酸化膜は、Ｓｉを介して酸素と結合して不動態膜を形成する遷移金属を含んでいる。

ここで、第１表面処理膜４０Ａ、第２表面処理膜４０Ｂは、いずれも、インク耐性の高い、イオン半径が６８以上（＋３価以上）の遷移金属種及び接着剤５０との密着性を向上させるＳｉの複合酸化膜である。

上記遷移金属種は、安定した酸化物を形成することができるので、水溶液中でも安定した状態を保てることで、インクに対して耐性を持つことができる。

また、Ｓｉを含む酸化膜は、接着剤５０中に含まれるアニオン系の硬化剤、シランカップリング剤と相性が良く、第１、第２表面処理膜４０Ａ、４０Ｂと接着剤５０との密着性を向上させる。

このように、流路形成部材の表面には、表面処理膜が形成され、表面処理膜は、Ｓｉを含む酸化膜であり、酸化膜は、Ｓｉと酸素を介して結合して不動態膜を形成する遷移金属を含んでいる構成とすることで、表面処理膜と接着剤との密着性の向上及び耐液性の向上の両立を図ることができる。

つまり、ＳｉＯ_２を含むことで、部材との密着性が高く、かつ接着剤との密着性も、アミン系硬化剤やシランカップリング剤を用いることで耐水性の高い接着力を確保できる。
また、不動態膜を形成することで、表面処理膜４０は、表面に安定した耐腐食性膜が形成されるため、液体に触れても処理膜表面が溶解することなく長期的に安定する。

また、遷移金属は、ｄ軌道ないしｆ軌道などの内殻軌道に空位の軌道を持つことで、複数の酸化数を取ることができる。そのため、表面処理膜に遷移金属種を含むことにより、膜全体の酸化数への対応性が増すことで酸素原子の過不足への許容幅が広くなり、膜中の酸素数の欠損や過剰による溶解性の変化を防止することができる。

遷移金属を含まない場合には、酸素原子の過不足による表面処理膜の欠陥が生じ、欠陥はエネルギー状態が高いため溶解が起こり易くなる。これに対し、遷移金属を含むことで、表面処理膜の欠陥を低減でき、酸化膜の安定度が上昇し、液体への溶解性を低減することができる。

このような遷移金属において、バルブメタルのような不動態膜を形成する金属を用いると、表面処理膜４０の溶解性をさらに低減させることができる。

不動態膜を形成する金属としては、アルミニウム、ビスマス、アンチモン、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステンを挙げることができる。酸化数への対応性が高いことから、遷移金属のタンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステンが好ましい。

また、ハフニウム、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、クロム、ルテニウムは、接触する液体のｐＨが酸性、アルカリ性に関わらず、非常に安定した酸化膜を形成するので、液体の種類によらず安定した状態を保つことができるという利点がある。

言い換えれば、表面処理膜４０は、不動態膜を形成する第４族及び第５族属遷移金属を含んでいることが好ましい。不動態膜を形成する第４族及び第５族遷移金属をＳｉＯ_２膜に導入することで、第４属であるＳｉと似た電子軌道を持っており、Ｓｉと前記金属種とがＯを介して、強く結合することができ、膜の充填性が向上する。

そして、充填性向上に合わせ、Ｓｉ−Ｏ結合の強固な結合を表面処理膜４０中に存在させることで、液体に接触した際の腐食反応を抑制することができる。これにより、液体に耐性をもった酸化膜を形成でき、十分な耐性を確保し、ヘッドの信頼性を向上できる。

この場合、不動態膜を形成する第４族及び第５族属遷移金属としては、Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒのうち、少なくとも１種以上を含んでいることが好ましい。

Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒのうち、少なくとも１種以上をＳｉＯ_２膜に導入することで、遷移金属種は非常に強くＯと結合し、不動態膜を形成する。充填性向上にあわせ、不動態膜の機能を表面処理膜４０中に存在させることで、酸性、アルカリ性両方の液体に接触した際の腐食反応を強く抑制することができる。これにより、酸性やアルカリ性の液体に耐性をもった酸化膜を形成できる。

また、表面処理膜４０は、合金膜が完全に酸化されていることが好ましい。これにより、表面処理膜の結晶構造がアモルファスの状態になり、液体に晒された際に、腐食が発生しやすい結晶の粒界が殆ど存在せず、液体に対して高い耐性を示すことができる。

また、表面処理膜４０において、Ｓｉが膜中に１７ａｔ％以上含まれていることが好ましい。表面処理膜４０中にＳｉが１７ａｔ％以上含まれていることで、表面処理膜を完全な透明膜とすることができる。好ましくは２０％以上である。

これにより、アモルファス状態のばらつきが小さい膜を成膜することができ、部分的に結晶等が存在することによる液体に対して局所的に弱い部分の発生を抑制することができる。膜中のＳｉの含有量が少ない場合、他の金属種が凝集、結晶化し、膜質に偏りが生まれてしまう。偏りがあると、液体に触れた際にＳｉと他の金属種間で電池効果が生まれ、腐食反応が起きる場合がある。

ここで、表面処理膜４０を形成する合金膜が完全に酸化されているかは、膜がアモルファスのため、可視光を透過できるかで判別することができる。例えば、多波長タイプのエリプソメータを用いて、波長４００〜８００ｎｍの範囲で減衰係数（ｋ）が少なくとも０．１以下、好ましくは０．０３以下であるとき完全に酸化されていると判断することができる。

また、表面処理膜４０において、遷移金属は膜中に２ａｔ％以上含まれていることが好ましい。これにより、表面処理膜４０の密度が確実に向上し、液体への耐性が向上する。より好ましくは、３．５ａｔ％以上でかつ１３．５ａｔ％以下である。これにより、表面処理膜４０は欠陥が少なく、かつ充填率の高い構造をとることができ、もって、インクへの耐性を得やすくすることができる。

膜の状態確認の方法としては、エリプソメータを用いて、屈折率が一定値であることで確認することができる。例えば、単膜での屈折率については、ＳｉＯ_２膜で１．４、Ｔａ_２O_５膜では２．１であるので、表面処理膜４０は、完全に酸化されている場合、屈折率は１．４から２．１の間の値になる。ただし、表面処理膜４０中の金属種が完全に酸化されていない場合、透過率と屈折率はともに上昇するので、屈折率と透過率の両方を管理することで所望の膜質を得ることができる。

つまり、表面処理膜を構成する各金属酸化膜の屈折率が異なる場合には、合金の比率を屈折率で管理することが可能になる。これにより、非破壊、かつ、大気下での高速測定が可能になり、実際の量産工程においても、表面処理膜の条件管理が容易になる。

次に、第１表面処理膜４０Ａと第２表面処理膜４０Ｂの遷移金属に対するＳｉの配合比率について説明する。

遷移金属に対するＳｉの配合比率が高くなると、接着剤５０の濡れ性が向上する。したがって、Ｓｉの配合比率が低い場合よりも接着剤５０の流れ出し量が相対的に大きくなる。

そこで、遷移金属に対するＳｉの配合比率を制御することにより、接着剤の流れ出した形状（フィレット）を意図的に作りだすことができる。

例えば、流路板１０４の第２表面処理膜４０Ｂの遷移金属に対するＳｉの配合比率を、ノズル板１０２の第１表面処理膜４０Ａの遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも高くした場合、図３に示すように、流路板１０４の隔壁１０４ａに接着剤５０を流れ出させることが可能となり、逆にノズル板１０２側への接着剤５０の流れ出し量を小さくすることができる。

一方、流路板１０４の第２表面処理膜４０Ｂの遷移金属に対するＳｉの配合比率を、ノズル板１０２の第１表面処理膜４０Ａの遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも低くした場合、図４に示すように、流路板１０４の隔壁１０４ａへの接着剤５０の流れ出し量を小さくし、逆にノズル板１０２側への接着剤５０の流れ出し量を大きくすることができる。

一般的に、ノズル１０１の配列密度の高密度化に伴って個別液室１０３のノズル配列方向の幅は狭くなる。

このとき、図６に示すように、ノズル板１０２側への接着剤５０の流れ出し量を大きくすると、幅の狭い個別液室１０３ではノズル１０１内まで接着剤５０が侵入して、滴吐出特性がノズル間でばらつくおそれが高くなる。

そこで、図５に示すように、流路板１０４の隔壁１０４ａ側への接着剤５０の流れ出し量を大きくし、ノズル板１０２側への接着剤５０の流れ出し量を小さくすることが好ましい。つまり、上述したように、流路板１０４の第２表面処理膜４０Ｂの遷移金属に対するＳｉの配合比率を、ノズル板１０２の第１表面処理膜４０Ａの遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも高くすることが好ましい。

また、表面処理膜４０に関して、接着剤５０の濡れ性は最表面の寄与が大きいので、最表面のみ遷移金属に対するＳｉの配合比率を変化させれば良い。これにより、表面処理膜４０の内部の組成を異なる部品間においても均一にすることができるので、接液耐性の均一化が可能となる。

また、表面処理膜４０の最表面のＳｉ配合比率を高めることは、接着剤５０の密着力の向上にも寄与する。なぜならば、表面処理膜４０の最表面におけるＳｉＯ_２の存在比率を向上することができ、Ｓｉ−Ｏ結合が増えることで、Ｓｉ−ＯＨ基の生成や、接着剤に対するぬれ性が向上する。接着剤、特にシランカップリング剤やアミン系の硬化剤を用いた接着剤との密着性が向上し、かつ、インク耐性を有することができる。

このような構成の表面処理膜４０を成膜し、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）を用いて、表面処理膜４０の最表面から下部材（流路形成部材）方向にデプスプロファイルで元素組成を測定した結果の一例を図７に示している。

このように、ＳｉとＺｒの比率は表面処理膜４０の内部ではほぼ一定だが、最表面付近になるとＳｉとＺｒの比率が逆転していることが分かる。なお、ここでは、Ｚｒのみ一例として示すが、他の金属も同様である。

流路板１０４の第２表面処理膜４０Ｂとしてこのような膜を形成し、ノズル板１０２の第１表面処理膜４０Ａとして最表面付近で比率の変動しない膜を形成することで、接液耐性がほぼ均一であり、かつ図５のような流れ出しの状態の接合が可能となる。

また、同様の作用効果は、表面処理膜４０の最表面のOの比率を高めることによっても得られる。これは、接着剤側の表面処理膜４０の表面のＯＨ基濃度が高くなり、水素結合による密着性の向上が期待できるからである。

このような構成の表面処理膜４０を成膜し、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）を用いて、表面処理膜４０の最表面から下部材（流路形成部材）方向にデプスプロファイルで元素組成を測定した結果の一例を図８に示している。

このように、ＯとＺｒの比率は表面処理膜４０の内部ではほぼ一定だが、最表面付近になるとＯの比率が上昇していることがわかる。なお、ここでは、Ｚｒのみ一例として示すが、他の金属も同様である。

流路板１０４の第２表面処理膜４０Ｂとしてこのような膜を形成し、ノズル板１０２の第１表面処理膜４０Ａとして最表面付近で比率の変動しない膜を形成することで、接液耐性がほぼ均一であり、かつ図５のような流れ出しの状態の接合が可能となる。

次に、表面処理膜を成膜する工法の例について説明する。

表面処理膜４０を成膜する工法としては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法等の薄膜形成が容易な工法を使用できる。特に、流路形成部材が加熱処理で変形するような材料で形成されているときには、スパッタ法や１６０℃以下、好ましくは１２０℃以下でのＡＬＤ法で成膜することが好ましい。いずれもソースとなる材料の金属とＳｉの配合比率を変えることで、容易に形成される膜の組成を変更することができる。

特に、ＡＬＤ法は、原子１層毎に成膜反応を完了させる形式であるので、通常のＣＶＤ法や蒸着法に比べて、非常に緻密で欠陥の少ない膜を作ることができる。また、部材へのガスの吸着が可能な箇所には成膜が可能なため、凹凸があるパターンの隔壁の側壁部分にも均一に成膜することができる。

また、スパッタ（ＰＶＤ）法は、ターゲットの金属種をＡｒイオンでたたき出すので、不純物が少ない膜を作成することができる。また、イオンを真空中でたたき出して成膜するので、基板との密着性も高い膜を成膜できる。更には、反応に熱を利用していないので、部材を冷却することも可能で、室温に近い温度でも成膜することができる。したがって、温度を上げることが困難な材料を流路形成部材に使用するときでも、液体への耐性を得ることができる。

また、流路形成部材は、接合面以外の液体に接する面も表面処理膜４０でコーティングすることが好ましい。このような構成にすることによって、耐接液性の低い部品、密着剤向上材料は溶出しにくくなり、よって信頼性の高い構成を提供することができる。

この場合、表面処理膜４０の膜厚は、最も薄い部分で、少なくとも１０ｎｍ以上、好ましくは２５ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚が薄くなりすぎると、流路形成部材に欠陥があった場合、欠陥部を覆うことが困難になる。

また、流路形成部材としての振動板１０５の表面にも表面処理膜を成膜できる。この場合、振動板１０５の動作特性に影響を与えるような厚い膜であることは好ましくない。したがって、表面処理膜は、少なくとも２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下であることが好ましい。

上述した膜厚の表面処理膜４０を流路形成部材の流路壁面となる表面に成膜する場合、上述したように、１６０℃以下、好ましくは１２０℃以下でのＡＬＤ法で成膜することが好ましい。ＡＬＤ法は、単分子層レベルでの制御が可能で、表面反応のため、図９に示すように凹凸がある部材に対しても非常に均一な膜を成膜することができる。

実際に流路パターンをエッチングで形成したＳｉ基板にＡＬＤ法で、ＳｉＯ２にＴａを導入した表面処理膜を成膜したサンプルの断面観察の一例を図１０に示している。この図１０から分かるように、エッチングされたパターンの側壁部にも均一に成膜されていることが確認された。

また、利用するソースガスの種類によって、反応性は異なる。１６０℃以下での成膜の場合、金属の周りに配位する官能基が、−Ｃ_２Ｈ_５、−Ｃｌ、−（Ｎ（ＣＨ_３）_２）等が挙げられる。低温での反応性は−（Ｎ（ＣＨ_３）_２）等のアミノ系ガスが優れている場合が多い。

また、反応させるガスとしては、一般にO_２プラズマ、H_２Ｏが挙げられる。Ｏ_２プラズマの場合、反応性は高いが、プラズマ中に形成されるＯ_３がソースガスを分解するため、副生成物が発生しやすい。１６０℃以下の低温処理の場合、前記副生成物が装置のチャンバ内や部品基板に再付着しやすく、パーティクルの発生を招き、歩留まりを低下させる要因となりうる。

これに対し、Ｈ_２Ｏは、反応は加水分解のみなので、副生成物の発生を抑制することができる。また、反応時には、表面処理膜の表面にＯＨ基が生成されやすく、次の成膜サイクルでソースガスが導入された際に、基板へのソースガスの付着を促すことができるので、低温成膜には特に有利である。ソースガスにペンタジメチルアミドタンタル（ＰＤＭＡ−Ｔａ）を利用した場合、８０℃でも均一な成膜が可能である。ただし、成膜速度は遅いので、量産時は複数の部品を同時に処理するバッチ処理で実施するのが好ましい。

低温処理を行うことで、接着後の部分でも、接着層にダメージを与えることなく、表面処理膜を成膜することが可能になる。

また、ＡＬＤ法は、原子層レベルでの成膜制御が可能な工法である。良好な条件で成膜する場合は、綺麗な原子層を形成することが可能となるが、条件が不十分（例えばパルス時間、パージ時間等が適正ではない）な場合は、均一な膜を形成することができない。

逆に、これを利用して、密着性向上材料の成膜条件を良好な条件から少しずらすことによって、意図的に不均一な膜を形成することができる。不均一となる成膜条件を材料毎に繰り返すことにより、密着性向上材料を点在化させることが可能となる。

一方、表面処理膜４０を成膜する工法として、スパッタ法を用いた場合、図１１に示すように、凹凸のある部材への成膜では膜厚に偏りが生じる。

また、スパッタ法は、金属ターゲットにＡｒイオンを打ち込み、同時にＯ２ガスを導入することで酸化させている反応性スパッタ法を用いることから、表面処理膜４０中に不純物が取り込まれづらい。したがって、不純物量の少ない純粋な酸化膜を成膜することができる。

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は同装置の機構部の側面説明図、図１３は同機構部の要部平面説明図である。

この画像形成装置はシリアル型画像形成装置である。左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持している。そして、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４を搭載している。記録ヘッド２３４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する。そして、一方の記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、それぞれ吐出する。また、他方の記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。

また、記録ヘッド２３４のヘッドタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニットによって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部を備えている。給紙部は、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備えている。分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備える。それとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャッピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）を備えている。また、維持回復機構２８１は、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置している。この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙される。そして、用紙２４２は、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送される。さらに、用紙２４２は、先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対して交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。この帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味である。被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

４０Ａ 第１表面処理膜
４０Ｂ 第２表面処理膜
５０ 接着剤
１００ 液体吐出ヘッド
１０１ ノズル
１０２ ノズル板（流路形成部材）
１０３ 圧力室
１０４ 流路板（流路形成部材）
１０５ 振動板（流路形成部材）
１４０ 電気機械変換素子
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド

Claims (10)

1. 液体の流路を形成する第１流路形成部材と第２流路形成部材とを接着剤で接合した液体吐出ヘッドにおいて、
   前記第１流路形成部材の接合面には第１表面処理膜が形成され、
   前記第２流路形成部材の接合面には第２表面処理膜が形成され、
   前記第１表面処理膜及び前記第２表面処理膜は、いずれも、Ｓｉを含む酸化膜であり、
   前記酸化膜は、Ｓｉと酸素を介して結合した不動態膜を形成する遷移金属を含み、
   前記第１表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率と、前記第２表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率とが異なる
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記配合比率が異なる部位は、前記接着剤と接する最表面のみであることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１流路形成部材は、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル板であり、
   前記第２流路形成部材は、前記ノズルが通じる個別液室を形成する流路板であり、
   前記流路板に形成された第２表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率は、前記ノズル板に形成された第１表面処理膜における遷移金属に対するＳｉの配合比率よりも高い
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１表面処理膜及び前記第２表面処理膜の少なくともいずれかは、前記遷移金属に対するＳｉの配合比が、表面処理膜の前記接着剤側の表面において、表面処理膜の内部よりも高い
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１表面処理膜及び前記第２表面処理膜の少なくともいずれかは、前記遷移金属に対するＯの配合比が、表面処理膜の前記接着剤側の表面において、表面処理膜の内部よりも高い
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第１表面処理膜及び前記第２表面処理膜は、第４族又は第５族から選ばれる遷移金属を少なくとも一種以上含んでいることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１表面処理膜及び前記第２表面処理膜は、Ｈｆ、Ｔａ、Ｚｒのうち、少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記表面処理膜は、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法で成膜された膜であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記表面処理膜は、スパッタ（Physical Vapor Deposition）法で成膜された膜であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 請求項１ないし９の記載のいずれか液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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