JP7088188B2 - インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。

従来、ノズルからインクを吐出させて画像などを形成するインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、複数のノズル穴があけられ、射出面側に撥液膜が形成されたノズル基板を有する。

上記ノズル基板として、ノズル穴の内壁及び複数層の耐インク保護膜を形成したノズル基板が知られている（特許文献１参照）。このノズル基板は、第１に被膜性の高いシリコン酸化膜を形成し、次いで、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相蒸着）法で内壁、射出面（表面）及び流路側の面（裏面）に耐インク性を有する金属酸化物の保護膜を形成し、その後射出面側に撥水膜（撥液膜）を形成する構造となっている。この構造は、インクがノズル基板に接液している状態に対する耐久性向上を主眼に置いたものである。

また、流路側の面にシリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を形成し、当該シリコン酸化膜を研削屑とともに除去したノズル基板が知られている（特許文献２参照）。

特開２００９－１８４１７６号公報 特開２００８－２８４８２５号公報

一方で、ノズル基板の射出面側に形成される撥液膜に求められる特性として、耐摩耗性が挙げられるが、特許文献１のノズル基板のように、金属酸化物又はシリコン酸化膜ではメンテナンス時の拭き取りにより摩耗して撥液性が低下しやすい。特に色材を含むインクで射出面が濡れた状態でふき取りを行うと撥液性の低下と同時に、撥液膜下地層の金属酸化物又はシリコン酸化膜が膜減りする。

また、特許文献２のノズル基板でも、射出面側に保護膜がなく、摩耗により撥液性が低下する。

本発明の課題は、ノズル基板の射出面側の撥液性の低下を防ぐことである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明のインクジェットヘッドは、
インクを射出するノズルが形成された基板部と、
前記基板部の射出面側に形成され、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層と、
前記撥液膜下地層の射出面側に形成された撥液膜と、を有するノズル基板を備え、
前記撥液膜下地層は、前記基板部側のシリコン窒化膜と前記射出面側のシリコン酸窒化膜とを有する。
請求項２に記載の発明のインクジェットヘッドは、
インクを射出するノズルが形成された基板部と、
前記基板部の射出面側に形成され、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層と、
前記撥液膜下地層の射出面側に形成された撥液膜と、を有するノズル基板を備え、
前記撥液膜下地層は、前記基板部側のシリコン酸化膜と前記射出面側のシリコン酸窒化膜とを有する。
請求項３に記載の発明のインクジェットヘッドは、
インクを射出するノズルが形成された基板部と、
前記基板部の射出面側に形成され、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層と、
前記撥液膜下地層の射出面側に形成された撥液膜と、を有するノズル基板を備え、
前記撥液膜下地層は、前記基板部側のシリコン酸化膜と前記射出面側のシリコン酸窒化膜との間の窒素及び酸素の濃度勾配が調整されている。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記インクは、顔料分子を含む。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記インクは、アルカリ性である。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記撥液膜下地層は、前記基板部の射出面側及び前記ノズルの流路内に形成されている。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記基板部の前記ノズルの流路内に形成された流路保護膜を有する。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記基板部は、ケイ素、金属材料又は樹脂材料からなる。

請求項９に記載の発明のインクジェット記録装置は、
請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
前記撥液膜の射出面側のインクを拭き取るクリーニング部と、を備える。

請求項１０に記載の発明のインクジェットヘッドの製造方法は、
インクを射出するノズルを有する基板部を生成する基板部生成工程と、
前記基板部の射出面側に、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層を形成する撥液膜下地層形成工程と、
前記撥液膜下地層の射出面側に、撥液膜を形成してノズル基板を生成する撥液膜形成工程と、
前記ノズル基板を備えるインクジェットヘッドを生成するインクジェットヘッド生成工程と、を含み、
前記撥液膜下地層形成工程において、前記基板部の射出面側に、シリコン窒化膜を形成し、当該シリコン窒化膜の表面に追酸化処理を行い前記撥液膜下地層を形成する。

請求項１１に記載の発明のインクジェットヘッドの製造方法は、
インクを射出するノズルを有する基板部を生成する基板部生成工程と、
前記基板部の射出面側に、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層を形成する撥液膜下地層形成工程と、
前記撥液膜下地層の射出面側に、撥液膜を形成してノズル基板を生成する撥液膜形成工程と、
前記ノズル基板を備えるインクジェットヘッドを生成するインクジェットヘッド生成工程と、を含み、
前記撥液膜下地層形成工程において、前記基板部の射出面側に、シリコン酸化膜を形成し、当該シリコン酸化膜の表面に追窒化処理を行い前記撥液膜下地層を形成する。

請求項１２に記載の発明のインクジェットヘッドの製造方法は、
インクを射出するノズルを有する基板部を生成する基板部生成工程と、
前記基板部の射出面側に、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層を形成する撥液膜下地層形成工程と、
前記撥液膜下地層の射出面側に、撥液膜を形成してノズル基板を生成する撥液膜形成工程と、
前記ノズル基板を備えるインクジェットヘッドを生成するインクジェットヘッド生成工程と、を含み、
前記撥液膜下地層形成工程において、窒素及び酸素の濃度勾配を制御して前記基板部側のシリコン酸化膜から前記射出面側のシリコン酸窒化膜まで変化する前記撥液膜下地層を形成する。

請求項１３に記載の発明は、請求項１０から１２のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記撥液膜下地層形成工程において、前記基板部の射出面側及び前記ノズルの流路内に、前記撥液膜下地層を形成する。

請求項１４に記載の発明は、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズルの流路内に、流路保護膜を形成する流路保護膜形成工程を含む。

本発明によれば、ノズル基板の射出面側の撥液性の低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態のインクジェット記録装置の構成を正面から見た模式図である。 ヘッドユニットを画像形成ドラムの搬送面上方で記録媒体の搬送方向上流側から見た場合の概略構成図である。 ヘッドユニットを画像形成ドラムの搬送面側から見た底面図である。 画像形成ドラムを斜視した図である。 図１と同一の正面側から画像形成ドラムを透過して後ろ側を見た場合の図である。 インクジェットヘッドの断面形状を模式的に示す図である。 実施の形態の第１のノズル基板の模式的な断面図である。 第１のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 ノズル穴加工がされた基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜下地層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜保護層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜除去処理が施された基板部を模式的に示す断面図である。 実施の形態の第１のノズル基板の膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。 第２のノズル基板の模式的な断面図である。 第２のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 ノズル穴加工がされた基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜下地層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜保護層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜除去処理が施された基板部を模式的に示す断面図である。 第３のノズル基板の模式的な断面図である。 第３のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 ノズル穴加工がされた基板部を模式的に示す断面図である。 流路保護膜が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜下地層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜保護層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜除去処理が施された基板部を模式的に示す断面図である。 第４のノズル基板の模式的な断面図である。 第４のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 ノズル穴加工がされた基板部を模式的に示す断面図である。 流路保護膜が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜下地層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜保護層が形成された基板部を模式的に示す断面図である。 撥液膜除去処理が施された基板部を模式的に示す断面図である。 第５のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 第４の変形例の第１のノズル基板の膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。 第６のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 第５の変形例の第１のノズル基板の膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。 第７のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 第６の変形例の第１のノズル基板の膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。 第８のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。 第７の変形例の第１のノズル基板の膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。

添付図面を参照して本発明に係る実施の形態及び第１～第７の変形例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

（実施の形態）
図１～図８を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図１～図３Ｂを参照して、本実施の形態のインクジェット記録装置１の装置構成を説明する。図１は、本実施の形態のインクジェット記録装置１の構成を正面から見た模式図である。

インクジェット記録装置１は、媒体供給部１０、画像形成部２０、媒体排出部３０、制御部（図示略）などを備えている。インクジェット記録装置１では、制御部による制御動作に基づいて、媒体供給部１０に格納された記録媒体Ｒが画像形成部２０に搬送され、画像が形成された後に媒体排出部３０に排出される。

媒体供給部１０は、媒体供給トレー１１、搬送部１２などを有する。媒体供給トレー１１は、記録媒体Ｒを一又は複数載置可能に設けられた板状部材である。媒体供給トレー１１は、載置された記録媒体Ｒの量に応じて上下動し、記録媒体Ｒのうち一番上のものが搬送部１２による搬送開始位置に保持される。記録媒体Ｒとしては、種々の厚さの印刷用紙、セル、フィルムや布帛など、画像形成ドラム２１の外周面上に湾曲して担持され得る種々のものが用いられる。

搬送部１２は、複数（例えば、２本）のローラー１２１、１２２と、内側面でローラー１２１、１２２により支持された輪状のベルト１２３と、媒体供給トレー１１上に載置された記録媒体Ｒのうち一番上のものをベルト１２３に受け渡す供給部（図示略）と、を有する。搬送部１２は、ローラー１２１、１２２の回転によるベルト１２３の周回移動に従って供給部によりベルト１２３上に受け渡された記録媒体Ｒを搬送して画像形成部２０へ送る。

画像形成部２０は、画像形成ドラム２１、受け渡しユニット２２、温度計測部２３、ヘッドユニット２４、加熱部２５、デリバリー部２６、クリーニング部２７（図３Ａ、図３Ｂ参照）などを備える。

画像形成ドラム２１は、円筒状の外周形状を有し、当該外周面（搬送面）上に記録媒体Ｒを担持して、その回転動作に応じた搬送経路で記録媒体Ｒを搬送する。この画像形成ドラム２１の内面側には、ヒーターが設けられ、搬送面上に載置された記録媒体Ｒが所定の設定温度になるように搬送面を加熱し得る。

受け渡しユニット２２は、搬送部１２から受け渡された記録媒体Ｒを画像形成ドラム２１に受け渡す。受け渡しユニット２２は、媒体供給部１０の搬送部１２と画像形成ドラム２１との間の位置に設けられている。受け渡しユニット２２は、搬送部１２により送られてきた記録媒体Ｒの一端を把持する爪部２２１、爪部２２１に把持された記録媒体Ｒを誘導する円筒状の受け渡しドラム２２２などを有する。爪部２２１により搬送部１２から取得された記録媒体Ｒは、受け渡しドラム２２２に送られると回転する受け渡しドラム２２２の外周面に沿って移動し、そのまま画像形成ドラム２１の外周面に誘導されて受け渡される。

温度計測部２３は、記録媒体Ｒが画像形成ドラム２１の搬送面上に載置されてから最初のヘッドユニット２４のインク射出面（吐出面）と対向する位置に搬送されるまでの間の位置に設けられて、搬送される記録媒体Ｒの表面温度（搬送面に接する面とは反対面の温度）を計測する。この温度計測部２３の温度センサーとしては、例えば、放射温度計が用いられ、赤外線の強度分布を計測することで温度計測部２３（放射温度計）と接しない記録媒体Ｒの表面温度を計測する。温度計測部２３には、画像形成部２０において記録媒体Ｒが搬送される経路に沿った方向（搬送方向）に直交する幅方向（図１の面に垂直な方向）に沿って複数点の温度が計測可能に複数のセンサーが配列されており、計測データは、予め設定された適切なタイミングで各々制御部に出力されて制御される。

ヘッドユニット２４は、記録媒体Ｒが担持された画像形成ドラム２１の回転に応じ、記録媒体Ｒと対向するインク射出面に設けられた複数のノズル開口部（ノズル穴）から記録媒体Ｒの各所にインクの液滴を射出（吐出）していくことで画像を形成する。本実施形態のインクジェット記録装置１では、ヘッドユニット２４は、画像形成ドラム２１の外周面から予め設定された距離だけ離隔されて、所定の間隔で４つ配置されている。４つのヘッドユニット２４は、Ｃ（シアン）Ｍ（マゼンタ）Ｙ（イエロー）Ｋ（ブラック）４色のインクをそれぞれ出力する。ここでは、記録媒体Ｒの搬送方向について上流側から順番にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色インクがそれぞれ射出される。インクとしては、任意のものが用いられ得るが、ここでは、通常の液体インクが用いられ、加熱部２５の動作により水分が蒸発、乾燥されることでインクが記録媒体Ｒに定着する。ヘッドユニット２４の各々は、ここでは、画像形成ドラム２１の回転との組み合わせにより記録媒体Ｒ上の画像形成幅に亘って画像を形成可能なラインヘッドである。

加熱部２５は、搬送される記録媒体Ｒの表面を加熱する。加熱部２５は、例えば、電熱線などを有して通電に応じて発熱して空気を加熱し、また赤外線を照射することで記録媒体Ｒを加熱する。加熱部２５は、画像形成ドラム２１の外周面の近傍であって、画像形成ドラム２１の回転により搬送される記録媒体Ｒ上にヘッドユニット２４からインクの射出がなされた後、記録媒体Ｒが画像形成ドラム２１からデリバリー部２６に渡る前で記録媒体Ｒを加熱可能に配置されている。加熱部２５の動作により、ヘッドユニット２４のノズルから射出されたインクを乾燥させてインクを記録媒体Ｒに定着させる。

デリバリー部２６は、インクが射出、定着された記録媒体Ｒを画像形成ドラム２１から媒体排出部３０に搬送する。デリバリー部２６は、複数（例えば、２本）のローラー２６１、２６２、内側面でローラー２６１、２６２に支持された輪状のベルト２６３、円筒状の受け渡しローラー２６４などを有する。デリバリー部２６は、受け渡しローラー２６４により画像形成ドラム２１上の記録媒体Ｒをベルト２６３上に誘導し、受け渡された記録媒体Ｒをローラー２６１、２６２の回転に伴い周回移動するベルト２６３と共に移動させることで搬送して媒体排出部３０に送り出す。

クリーニング部２７は、ヘッドユニット２４のインク射出面のクリーニング動作を行う。クリーニング部２７は、画像形成ドラム２１に対して幅方向について隣り合って配置されている。ヘッドユニット２４が幅方向に移動されることで、ヘッドユニット２４のインク射出面がクリーニング部２７によるクリーニング位置にセットされる。

媒体排出部３０は、画像形成部２０から送り出された画像形成後の記録媒体Ｒをユーザーにより取り出されるまで格納する。媒体排出部３０は、デリバリー部２６により搬送された記録媒体Ｒが載置される板状の媒体排出トレー３１などを有する。

図２Ａ、図２Ｂは、ヘッドユニット２４の構成を示す図である。図２Ａは、ヘッドユニット２４を画像形成ドラム２１の搬送面上方で記録媒体Ｒの搬送方向上流側から見た場合の概略構成図である。図２Ｂは、ヘッドユニット２４を画像形成ドラム２１の搬送面側から見た底面図である。

ヘッドユニット２４は、複数のインクジェットヘッド２４１を有する。ここでは、一つのヘッドユニット２４に１６個のインクジェットヘッド２４１が設けられているが、これに限られない。１６個のインクジェットヘッド２４１は、それぞれ２個ずつ一組で８個のインクジェットモジュール２４２に含まれる。インクジェットモジュール２４２は、固定部材２４５によりここでは千鳥格子状に適切な相対位置で調整、固定されている。

固定部材２４５は、キャリッジ２４６により支持されて保持されている。キャリッジ２４６には、第１サブタンク２４３及び第２サブタンク２４４が併せて保持されており、これらの第１サブタンク２４３及び第２サブタンク２４４から各インクジェットヘッド２４１に対してインクが供給される。キャリッジ２４６は、４つのヘッドユニット２４について、各々別個に画像形成ドラム２１上で幅方向に移動可能とされている。

図２Ｂに示すように、インクジェットヘッド２４１は、それぞれ複数のノズル２４１１を有する。インクジェットヘッド２４１は、各々の底面（ノズル開口面２４１ａ）に設けられた複数のノズル２４１１の開口部（ノズル穴）からインク（液滴）を射出し、画像形成ドラム２１の搬送面上に担持された記録媒体Ｒに対してインク液滴を着弾させる。ここでは、インクジェットヘッド２４１として、それぞれ搬送方向について２列に開口部が配列された二次元配列パターンを有するものが示されているが、これに限られない。適宜な一次元又は二次元配列パターンで開口部が配列されていて良い。これら開口部の配列範囲は、１６個のインクジェットヘッド２４１全体で、幅方向について搬送面に担持される記録媒体Ｒの記録可能幅をカバーし、ヘッドユニット２４を固定したままワンパス方式での画像形成が可能とされる。１６個のインクジェットヘッド２４１のノズル開口面２４１ａは、撥液膜（撥インク膜）４３（図４参照）により被覆されている。

図３Ａ、図３Ｂは、クリーニング部２７の構成について説明する図である。図３Ａは、画像形成ドラム２１を斜視した図である。図３Ｂは、図１と同一の正面側から画像形成ドラム２１を透過して後ろ側を見た場合の図である。

クリーニング部２７は、画像形成に係るインク射出後やメンテナンス後にインクジェットヘッド２４１のノズル開口面２４１ａに付着しているインクやその他の夾雑物（まとめて異物）を払拭、除去する。図３Ａに示すように、クリーニング部２７は、画像形成ドラム２１に対して幅方向に配列され、ヘッドユニット２４が当該幅方向に移動した場合にインク射出面がクリーニング可能なように配置されている。

図３Ｂに示すように、クリーニング部２７は、払拭部材２７１、弾性部材２７２、巻き出しローラー２７３、巻き取りローラー２７４などを備える。これらの構成は、複数のヘッドユニット２４に対して各々別個に設けられているが、クリーニング部２７を搬送方向に移動可能として複数のヘッドユニット２４に対して共通に設けられていてもよい。

払拭部材２７１は、長尺状の布状シート部材であって、その幅方向の長さ（幅）は、インク射出面（少なくとも複数のノズル開口面２４１ａの全体）をカバー可能とされている。払拭部材２７１としては、インクの水分を吸収しやすくかつ少なくともインク射出面の材質よりも硬度が低いものであり、また、撥液膜を傷つけにくいものが好ましい。このような部材としては、例えば、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ポリウレタンなどが挙げられる。これらの部材は、織布又は不織布を形成し得る。特に、水分の吸収性の高いものであって当接時の押圧力が低くても液体が吸収されやすいものの方がより好ましい。あるいは、払拭部材２７１は、ブレード状の構造を有していてもよい。

弾性部材２７２は、払拭部材２７１を挟んでインク射出面と対向し、インク射出面と対向する面（押圧面）のサイズは、当該インク射出面全体をカバー可能に形成されている。弾性部材２７２は、インク射出面に対して略垂直に移動可能となっている。弾性部材２７２の材質としては、例えばスポンジ（発泡樹脂）やゴムなど、ノズル開口面２４１ａに押し付けられてもノズルを破損させないものが用いられる。この弾性部材２７２をノズル開口面２４１ａ（インク射出面）に対して近づける方向に移動させることで、払拭部材２７１を全体としてノズル開口面２４１ａに対して略平行な状態で当接させる。

払拭部材２７１をノズル開口面２４１ａに当接させている場合の弾性部材２７２とインク射出面との相対位置（距離）は、ここでは固定され、これに応じて払拭部材２７１のインク射出面に対する押圧力は、ノズル開口面２４１ａの表面の撥液膜の剥離の影響の範囲内で毎回一定とされる。このときの押圧力がインク射出面におけるインクの払拭に適切な大きさとなるように相対位置が定められる。あるいは、この押圧力は、可変とされても良く、この場合には、後述するように、ノズル開口面２４１ａの表面形状と払拭部材２７１との関係に応じて最大値が定められる。

払拭部材２７１は、巻き取りローラー２７４により巻き取り動作が行われることで、巻き出しローラー２７３から巻き出されて巻き取りローラー２７４により巻き取られる。この間に、弾性部材２７２が払拭部材２７１をインク射出面に略均等に押し付けることで、当該インク射出面に当接した新たな（インクが付着していない）払拭部材２７１がノズル開口面２４１ａ（インク射出面）に付着したインクなどを払拭する。巻き出しローラー２７３から全ての払拭部材２７１が巻き出された場合には、払拭部材２７１は、容易に交換可能となっている。

次に、本実施形態のヘッドユニット２４のインク射出面に設けられたノズル基板４０Ａについて詳しく説明する。図４は、インクジェットヘッド２４１の断面形状を模式的に示す図である。

各インクジェットヘッド２４１は、特には限られないが、図４に示すように、複数のプレート（基板）が積層されて形成されているベンドモード式のインクジェットヘッドとする。具体的には、各インクジェットヘッド２４１は、ノズル開口面２４１ａ（インク射出面、下方）側から上方へ順に、ノズル基板４０Ａ、圧力室基板５０、振動板６０、スペーサー基板７０、配線基板８０が積層されている。

第１サブタンク２４３及び第２サブタンク２４４から供給されたインクは、配線基板８０、スペーサー基板７０、振動板６０に連通されたインク流路を介して圧力室基板５０の圧力室５１に流入される。圧力室５１は、振動板６０を介してスペーサー基板７０の圧電素子部７１に当接され、またノズル２４１１に導通されている。インクジェット記録装置１の制御部からの制御信号が配線基板８０の配線を介して圧電素子部７１に入力され、圧電素子部７１が物理的に振動することにより、配線基板８０などのインク流路から圧力室５１内へのインクの流入と、圧力室５１内からノズル基板４０Ａのノズル２４１１へのインクの流出と、がなされる。そして、ノズル２４１１内のインクが、ノズル開口面２４１ａ（射出面）側の開口部（ノズル穴）からインクの液滴として射出され、当該インクの液滴が記録媒体Ｒ上に着弾される。

なお、ノズル基板４０Ａと圧力室基板５０との間に、圧力室５１からノズル２４１１へ導通する流路を有する中間基板（中間層）を設ける構成としてもよい。

次いで、図５を参照して、ノズル基板４０Ａの構成を説明する。図５は、ノズル基板４０Ａの模式的な断面図である。図５のノズル基板４０Ａにおいて、図の下方を（インク）射出面側（ヘッド外部側）とし、同じく上方を流路側（ヘッド内部側、圧力室側）と表現し、他のノズル基板及びその製造工程の断面図でも同様とする。

図５に示すように、ノズル基板４０Ａは、基板部４１と、撥液膜下地層４２Ａと、撥液膜４３と、を有する。基板部４１は、ケイ素（シリコン）製の基板部である。ノズル２４１１は、基板部４１に形成されたインクのノズルであり、インクの流路と射出面側のノズル穴とを含む。撥液膜下地層４２Ａは、基板部４１の射出面側に設けられ、撥液膜４３の流路（基板部４１）側の下地層である。本実施の形態では、撥液膜下地層４２Ａは、窒化ケイ素（シリコン窒化膜）ＳｉＮであるものとする。撥液膜４３は、撥液膜下地層４２Ａの射出面側に設けられ、例えば、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）の表面にフッ素鎖が形成された構成を有し、撥液性（撥インク性）を有する。

撥液膜下地層４２Ａが、シリコン窒化膜からなるので、クリーニング部２７のふき取りによる膜減りに対する耐久性と、撥液膜４３との結合性（シロキサン結合が形成可能）と、を両立できている。この膜減りは、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）によるものだと推測される。

近年、テキスタイル分野にインクジェットプリントを用いることが進んでいる。旧来の捺染法と比較して、インクジェットプリントでは版を作る必要が無く、少数ロットの対応が可能であり、インク廃液の量も少ないというメリットがある。記録媒体Ｒとして、ポリエステルや合成繊維を用いる場合、分散染料インクや昇華性インクなどの水系インクが用いられるが、分散剤などの添加剤がアルカリ性を示す。顔料分子を含むインクでは、インクのｐＨによって顔料分子の分散が制御されている。アルカリ性環境では、撥液膜の加水分解が促進されるため、従来のシランカップリングにより形成した撥液膜は信頼性が低かった。また、捺染用インクそのものが中性や弱アルカリ性であっても、発色性改善のアルカリ性前処理剤を塗布した生地を用いることがあり、捺染用インクジェットプリンタでは、起毛処理などにより布地表面のアルカリ性前処理剤が後続のインクジェットヘッド表面の撥液性の信頼性に影響を与えることがある。

これに対し、シリコン窒化膜は、化学安定性が高い。このため、インクや前処理剤がアルカリ性の領域において、窒化ケイ素の撥液膜下地層４２Ａでは、ふきとりに対する膜減りの耐久性が高い。特にｐＨ＝９より大きいアルカリの領域において、従来技術のシリコン酸化膜の溶解が顕著になるが、シリコン窒化膜の撥液膜下地層４２Ａでは、ＳｉＯ_２よりも格段に耐久性の向上が期待できる。特に、カーボンブラックなどの顔料分子を含むインクでは、顔料分子が一種の砂粒（研磨粒子）のような役割を有するので、撥液膜下地層４２Ａの耐久性の効果も高い。

次いで、図６～図８を参照して、本実施の形態のノズル基板４０Ａの製造方法を説明する。図６は、第１のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図７Ａは、ノズル穴加工がされた基板部４１を模式的に示す断面図である。図７Ｂは、撥液膜下地層４２Ａが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図７Ｃは、撥液膜４３ａが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図７Ｄは、撥液膜保護層４５が形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図７Ｅは、撥液膜除去処理が施された基板部４１を模式的に示す断面図である。図８は、本実施の形態のノズル基板４０Ａの膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。

図６を参照して、ノズル基板４０Ａを製造する第１のノズル基板製造処理を説明する。先ず、図７Ａに示すように、製造者は、ベース部材となるシリコンの基板の流路側の表面に対し、インク流路を含むノズル２４１１が形成される位置に応じたマスクを用いてレジストパターンを設け、エッチングによりノズル穴及びノズル流路を加工してノズル２４１１を形成した基板部４１を形成する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１のエッチングの方法としては、例えば、深掘りの容易なボッシュ法による反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が用いられる。あるいは、インク流路やノズルの形成には、レーザー穿孔やブラスト加工などが用いられ（併用され）てもよい。

そして、図７Ｂに示すように、製造者は、ＣＶＤ、スパッタ法などにより、基板部４１の射出面側に窒化ケイ素（シリコン窒化膜）の撥液膜下地層４２Ａを形成する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の後に、基板部４１が洗浄され異物が除去されるのが好ましい。ここでは、基板部４１がシリコンベースであるので、ＲＣＡ洗浄が好適に用いられるが、基板部４１の材質に応じて他の洗浄方法が用いられてもよい。

そして、図７Ｃに示すように、製造者は、ディップ処理などにより、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に撥液膜４３ａを形成する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、より詳細には、まず、基板部４１の表面の濡れ性を向上させる処理が行われる。例えば、酸素ガス中でプラズマ処理を行うことで、ＳｉＯ_２膜の表面にＯＨ基を形成させることにより濡れ性を向上させる。そして、濡れ性が向上した基材２４１０に撥液剤が塗布される。ここでは、基板部４１を撥液剤中に浸す（ディップコーティング）ことで、全面に撥液剤が塗布される。撥液剤としては、ここでは、例えば、所定のパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をフッ素系溶媒で希釈した液を用いる。この撥液剤には、更に、溶媒として水を含み、また、界面活性剤などが含有されていてもよい。塗布の方法としては、他に、ＣＶＤ、スプレーコーティング、スピンコーティング、ワイヤーバーコーティング（シロキサングラフト型ポリマーが用いられる場合など）などを用いることができる。

そして、ＰＦＰＥが付着した基板部４１が適宜な条件（温度湿度）で静置され撥液膜４３ａが形成される。ＰＦＰＥと基板部４１（撥液膜下地層４２Ａの窒化ケイ素）との間には、上述のプラズマ処理とシランカップリング剤を用いた加水分解とに基づいて化学結合（シロキサン結合）が生じて、基板部４１の表面にフッ素鎖の撥液膜４３ａが形成される。適宜な条件は、撥液剤の種別などに応じて定められ、常温又は必要に応じて高温状態（例えば、３００～４００℃）とされて、熱処理が行われる。そして、基板部４１の表面全体に撥液膜４３ａが形成された後、撥液膜４３ａが形成された基板部４１のフッ素系溶媒（ハイドロフルオロエーテルなど）による洗浄（リンス）が行われる。このとき、超音波洗浄を行うことで、化学結合を生じていない残りのＰＦＰＥが除去される。超音波の周波数としては、ＭＨｚ帯が好ましく用いられる。これにより、基板部４１の表面に化学結合により形成された撥液膜４３ａは、基板部４１の形状に沿って形成される単分子膜となる。

そして、図７Ｄに示すように、製造者は、基板部４１の射出面側に、マスキングテープやレジストなどの撥液膜保護層４５を形成する（ステップＳ１４）。そして、図７Ｅに示すように、製造者は、酸素プラズマ処理などにより、撥液膜保護層４５が形成されていない基板部４１の流路内の撥液膜４３ａを除去し、撥液膜４３を残す（ステップＳ１５）。そして、製造者は、撥液膜保護層４５を除去して、ノズル基板４０Ａを形成し（ステップＳ１６）、第１のノズル基板製造処理を終了する。

そして、製造者により第１のノズル基板製造処理により形成されたノズル基板４０Ａが、圧力室基板５０（又は中間基板）に接着されて、ノズル基板４０Ａ、圧力室基板５０、振動板６０、スペーサー基板７０、配線基板８０が積層された基板が生成され、また、当該基板に駆動回路及びインクの供給路などが接続されて、インクジェットヘッド２４１が生成され、インクジェット記録装置１の一部として利用される。

図８に、形成されたノズル基板４０Ａの膜深さ方向（射出面側→流路側）の座標に応じたケイ素Ｓｉ、酸素Ｏ、窒素Ｎの組成比［％］を示す。なお、撥液膜４３については省略されている。撥液膜下地層４２Ａは、窒化ケイ素ＳｉＮで構成されている。基板部４１は、ケイ素Ｓｉで構成されている。

以上、本実施の形態によれば、インクジェットヘッド２４１は、インクを射出するノズル２４１１が形成された基板部４１と、基板部４１の射出面側に形成され、少なくとも表面にシリコン窒化膜を有する撥液膜下地層４２Ａと、撥液膜下地層４２Ａの射出面側に形成された撥液膜４３と、を有するノズル基板４０Ａを備える。撥液膜下地層４２Ａは、シリコン窒化膜からなる。また、基板部４１は、ケイ素からなる。このため、撥液膜下地層４２Ａにより、インク拭き取り時の撥液膜４３の膜減りを防ぐので、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下を防ぐことができる。

また、インクは、カーボンブラックなどの顔料分子を含む。このため、顔料分子が研磨粒子のように振る舞うインク拭き取り時の大きな化学機械研磨の効果を抑制でき、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下をより防ぐことができる。

また、インクは、アルカリ性である。特に、インクのｐＨ＞９の場合の領域では、シリコン酸化膜ＳｉＯ_２が溶解する。このため、従来のシリコン酸化膜ＳｉＯ_２を撥液膜下地層に用いる構成に比べて、撥液膜下地層４２Ａの表面のシリコン窒化膜が溶解することなく、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下をより防ぐことができる。

また、撥液膜４３は、シロキサン結合により撥液膜下地層４２Ａに担持されている。このため、撥液膜４３と撥液膜下地層４２Ａの結合を強くし、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下をより防ぐことができる。

また、インクジェット記録装置１は、インクジェットヘッド２４１と、撥液膜４３の射出面側のインクを拭き取るクリーニング部２７と、を備える。このため、クリーニング部２７のインク拭き取りによる化学機械研磨の効果を抑制でき、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下を防ぐインクジェット記録装置１を実現できる。

また、インクジェットヘッド２４１の製造において、インクを射出するノズル２４１１を有する基板部４１を生成し、基板部４１の射出面側に、少なくとも表面にシリコン窒化膜を有する撥液膜下地層４２Ａを形成し、撥液膜下地層４２Ａの射出面側に、撥液膜４３を形成してノズル基板４０Ａを生成し、ノズル基板４０Ａを備えるインクジェットヘッド２４１を生成する。このため、撥液膜下地層４２Ａにより、インク拭き取り時の撥液膜４３の膜減りを防ぐので、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下を防ぐことができる。

また、基板部４１の射出面側に、シリコン窒化膜の撥液膜下地層４２Ａを形成する。このため、追加処理などを行うことなく、容易に撥液膜下地層を形成できる。

また、基板部４１は、シリコン（ケイ素）からなる。このため、ノズル２４１１の加工に半導体プロセスを用いることができる。この半導体プロセスを用いることで、高精度なノズル２４１１の加工が可能となり、射出角バラツキが非常に少なく、良好な描画品質を有するインクジェットヘッド２４１を作製することができる。

（第１の変形例）
図９～図１１Ｅを参照して、上記実施の形態の第１の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、上記実施の形態のインクジェット記録装置１と同様であるが、ノズル基板４０Ａをノズル基板４０Ｂに代えた構成とする。このため、上記実施の形態と同様の部分については説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

図９を参照して、ノズル基板４０Ｂの構成を説明する。図９は、ノズル基板４０Ｂの模式的な断面図である。図９に示すように、ノズル基板４０Ｂは、基板部４１と、撥液膜下地層４２Ｂと、撥液膜４３と、を有する。撥液膜下地層４２Ｂは、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に設けられ、一部が撥液膜４３の基板部４１側の下地層となる層である。本変形例では、撥液膜下地層４２Ｂは、窒化ケイ素ＳｉＮからなるシリコン窒化膜であるものとする。

次いで、図１０～図１１Ｅを参照して、ノズル基板４０Ｂの製造方法を説明する。図１０は、第２のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図１１Ａは、ノズル穴加工がされた基板部４１を模式的に示す断面図である。図１１Ｂは、撥液膜下地層４２Ｂが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１１Ｃは、撥液膜４３ａが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１１Ｄは、撥液膜保護層４５が形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１１Ｅは、撥液膜除去処理が施された基板部４１を模式的に示す断面図である。

図１０を参照して、ノズル基板４０Ｂを製造する第２のノズル基板製造処理を説明する。先ず、図１１Ａに対応するステップＳ２１は、図６の第１のノズル基板製造処理のステップＳ１１と同様である。そして、図１１Ｂに示すように、図６のステップＳ１２と同様に、製造者は、ＣＶＤ、スパッタ法などにより、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に窒化ケイ素（シリコン窒化膜）の撥液膜下地層４２Ｂを形成する（ステップＳ２２）。そして、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅにそれぞれ対応するステップＳ２３～Ｓ２５とステップＳ２６とは、図６のステップＳ１３～Ｓ１６と同様である。

以上、本変形例によれば、撥液膜下地層４２Ｂは、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に形成されている。また、インクジェットヘッド２４１の製造において、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に、撥液膜下地層４２Ｂを形成する。このため、基板部４１の射出面側のみに撥液膜下地層４２Ａを形成する構成に比べて、撥液膜下地層４２Ｂを容易に形成できる。また、撥液膜下地層４２Ｂによりノズル２４１１の流路内のインクによる基板部４１の劣化を防ぐことができる。

（第２の変形例）
図１２～図１４Ｆを参照して、上記実施の形態の第２の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、上記実施の形態のインクジェット記録装置１と同様であるが、ノズル基板４０Ａをノズル基板４０Ｃに代えた構成とする。このため、上記実施の形態と同様の部分については説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

図１２を参照して、ノズル基板４０Ｃの構成を説明する。図１２は、ノズル基板４０Ｃの模式的な断面図である。図１２に示すように、ノズル基板４０Ｃは、基板部４１と、流路保護膜４４と、撥液膜下地層４２Ａと、撥液膜４３と、を有する。流路保護膜４４は、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に設けられ、一部が撥液膜下地層４２Ａの基板部４１側の下地層となる膜である。流路保護膜４４は、耐インク性を有する保護膜である。流路保護膜４４の材料は、チタン、ジルコニウム、クロム、ハフニウム、ニッケル、タンタル、シリコンなどの酸化物などとする。当該酸化物の構成としては、これらのうち１つの元素のみを含む場合と、耐久性および流路内濡れ性改善を目的として２つ以上の材料を含んでもよい。一例としては、ハフニア及びシリコンを含んだハフニウムシリケートや、タンタル及びシリコンを含んだタンタルシリケートがある。

次いで、図１３～図１４Ｆを参照して、ノズル基板４０Ｃの製造方法を説明する。図１３は、第３のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図１４Ａは、ノズル穴加工がされた基板部４１を模式的に示す断面図である。図１４Ｂは、流路保護膜４４が形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１４Ｃは、撥液膜下地層４２Ａが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１４Ｄは、撥液膜４３ａが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１４Ｅは、撥液膜保護層４５が形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１４Ｆは、撥液膜除去処理が施された基板部４１を模式的に示す断面図である。

図１３を参照して、ノズル基板４０Ｃを製造する第３のノズル基板製造処理を説明する。先ず、図１４Ａに対応するステップＳ３１は、図６の第１のノズル基板製造処理のステップＳ１１と同様である。そして、図１４Ｂに示すように、製造者は、ＣＶＤ、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition：原子層堆積）などにより、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に流路保護膜４４を形成する（ステップＳ３２）。そして、図１４Ｃ、図１４Ｄ、図１４Ｅ、図１４Ｆにそれぞれ対応するステップＳ３３～Ｓ３６とステップＳ３７とは、図６のステップＳ１２～Ｓ１６と同様である。

以上、本変形例によれば、インクジェットヘッド２４１は、基板部４１の射出面側及び基板部４１のノズル２４１１の流路内に形成された流路保護膜４４を有する。また、インクジェットヘッド２４１の製造において、基板部４１の射出面側及びノズル２４１１の流路内に、流路保護膜４４を形成する。このため、流路保護膜４４によりノズル２４１１の流路内のインクによる基板部４１の劣化を防ぐことができる。

（第３の変形例）
図１５～図１７Ｆを参照して、上記実施の形態の第３の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、上記実施の形態のインクジェット記録装置１と同様であるが、ノズル基板４０Ａをノズル基板４０Ｄに代えた構成とする。このため、上記実施の形態と同様の部分については説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

図１５を参照して、ノズル基板４０Ｄの構成を説明する。図１５は、ノズル基板４０Ｄの模式的な断面図である。図１５に示すように、ノズル基板４０Ｄは、基板部４１と、流路保護膜４４と、撥液膜下地層４２Ｂと、撥液膜４３と、を有する。

次いで、図１６～図１７Ｆを参照して、ノズル基板４０Ｄの製造方法を説明する。図１６は、第４のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図１７Ａは、ノズル穴加工がされた基板部４１を模式的に示す断面図である。図１７Ｂは、流路保護膜４４が形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１７Ｃは、撥液膜下地層４２Ｂが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１７Ｄは、撥液膜４３ａが形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１７Ｅは、撥液膜保護層４５が形成された基板部４１を模式的に示す断面図である。図１７Ｆは、撥液膜除去処理が施された基板部４１を模式的に示す断面図である。

図１６を参照して、ノズル基板４０Ｄを製造する第４のノズル基板製造処理を説明する。先ず、図１７Ａに対応するステップＳ４１は、図６の第１のノズル基板製造処理のステップＳ１１と同様である。そして、図１７Ｂに対応するステップＳ４２は、図１３の第３のノズル基板製造処理のステップＳ３２と同様である。そして、図１７Ｃ、図１７Ｄ、図１７Ｅ、図１７Ｆにそれぞれ対応するステップＳ４３～Ｓ４６とステップＳ４７とは、図１０のステップＳ２２～Ｓ２６と同様である。

以上、本変形例によれば、ノズル基板４０Ｄにより、第１の変形例及び第２の変形例と同様の効果が得られる。

（第４の変形例）
図１８及び図１９を参照して、上記実施の形態の第４の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、上記実施の形態のインクジェット記録装置１と同様であるが、ノズル基板４０Ａの窒化ケイ素（シリコン窒化膜）ＳｉＮの撥液膜下地層４２Ａを、窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）ＳｉＯＮの撥液膜下地層４２Ａに代えた構成とする。このため、上記実施の形態と同様の部分については説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

図１８及び図１９を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａの製造方法を説明する。図１８は、第５のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図１９は、本変形例のノズル基板４０Ａの膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。

図１８を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａを製造する第５のノズル基板製造処理を説明する。先ず、ステップＳ５１は、図６の第１のノズル基板製造処理のステップＳ１１と同様である。そして、図７Ｂに示すように、製造者は、ＣＶＤ、スパッタ法などにより、基板部４１の射出面側に窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）ＳｉＯＮの撥液膜下地層４２Ａを形成する（ステップＳ５２）。ステップＳ５２では、例えば、ＣＶＤにおいて、窒化ケイ素の材料となるガスに酸素Ｏ_２が添加され、撥液膜下地層４２Ａが製膜される。ステップＳ５３～Ｓ５６は、図６のステップＳ１３～Ｓ１６と同様である。

撥液膜下地層４２Ａをシリコン酸窒化膜にすることで化学機械研磨耐久性に対する耐久性を維持しつつ、かつシリコン窒化膜よりも表面のシロキサン結合サイトを増加させることで、表面の撥液膜４３をより高密度に形成できる効果がある。さらに、シリコン窒化膜は膜応力が大きいためシリコンチップとしての基板部４１（ノズル基板４０Ａ）の反りが大きくなるが、撥液膜下地層４２Ａをシリコン酸窒化膜とすることで応力が緩和されて反りも抑制される。

図１９に、形成されたノズル基板４０Ａの膜深さ方向（射出面側→流路側）の座標に応じたケイ素Ｓｉ、酸素Ｏ、窒素Ｎの組成比［％］を示す。なお、撥液膜４３については省略されている。撥液膜下地層４２Ａは、シリコン酸窒化膜ＳｉＯＮで構成されている。基板部４１は、シリコンＳｉで構成されている。

以上、本変形例によれば、撥液膜下地層４２Ａは、シリコン酸窒化膜からなる。また、インクジェットヘッド２４１の製造において、基板部４１の射出面側に、シリコン酸窒化膜の撥液膜下地層４２Ａを形成する。このため、撥液膜下地層４２Ａにより、インク拭き取り時の撥液膜４３の膜減りを防ぐので、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下を防ぐことができ、また表面の撥液膜４３の密着性向上及び高密度形成を実現できるとともに、窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）ＳｉＯＮとすることで応力が緩和されてノズル基板４０Ａの反りも抑制できる。さらに、追加処理を行うことなく、撥液膜下地層４２Ａを容易に形成できる。

（第５の変形例）
図２０及び図２１を参照して、上記実施の形態の第５の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、上記実施の形態のインクジェット記録装置１と同様であるが、ノズル基板４０Ａの窒化ケイ素（シリコン窒化膜）ＳｉＮの撥液膜下地層４２Ａを、表面が窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）ＳｉＯＮであるシリコン窒化膜の撥液膜下地層４２Ａに代えた構成とする。このため、上記実施の形態と同様の部分については説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

図２０及び図２１を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａの製造方法を説明する。図２０は、第６のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図２１は、本変形例のノズル基板４０Ａの膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。

図２０を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａを製造する第６のノズル基板製造処理を説明する。先ず、ステップＳ６１は、図６の第１のノズル基板製造処理のステップＳ１１と同様である。そして、製造者は、ＣＶＤ、スパッタ法などにより、基板部４１の射出面側に窒化ケイ素（シリコン窒化膜）ＳｉＮの撥液膜下地層４２Ａを形成する（ステップＳ６２）。

そして、製造者は、酸素プラズマ処理などにより、ステップＳ６２で形成されたシリコン窒化膜の撥液膜下地層４２Ａに追酸化処理を行い、表面を窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）ＳｉＯＮとしたシリコン窒化膜の撥液膜下地層４２Ａを形成する（ステップＳ６３）。ステップＳ６４～Ｓ６７は、図６のステップＳ１３～Ｓ１６と同様である。

化学機械研磨耐性を上げるためのシリコン酸窒化膜は少なくとも表層付近に形成されていればよい。このため、本変形例では、シリコン酸窒化膜形成後に、酸素プラズマなどで追加酸化することによって撥液膜下地層４２Ａを形成している。

図２１に、形成されたノズル基板４０Ａの膜深さ方向（射出面側→流路側）の座標に応じたケイ素Ｓｉ、酸素Ｏ、窒素Ｎの組成比［％］を示す。なお、撥液膜４３については省略されている。撥液膜下地層４２Ａは、表面がシリコン酸窒化膜ＳｉＯＮで構成され、表面以外がシリコン窒化膜ＳｉＮで構成されている。基板部４１は、シリコンＳｉで構成されている。

以上、本変形例によれば、撥液膜下地層４２Ａは、基板部４１側のシリコン窒化膜と射出面側のシリコン酸窒化膜とを有する。また、インクジェットヘッド２４１の製造において、基板部４１の射出面側に、シリコン窒化膜を形成し、当該シリコン窒化膜の表面に追酸化処理を行い撥液膜下地層４２Ａを形成する。このため、撥液膜下地層４２Ａにより、インク拭き取り時の撥液膜４３の膜減りを防ぐので、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下を防ぐことができ、撥液膜下地層４２Ａのシリコン酸窒化膜により、表面の撥液膜４３の密着性向上及び高密度形成をできるとともに、応力が緩和されてノズル基板４０Ａの反りも抑制できる。

（第６の変形例）
図２２及び図２３を参照して、上記実施の形態の第６の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、上記実施の形態のインクジェット記録装置１と同様であるが、ノズル基板４０Ａの窒化ケイ素ＳｉＮの撥液膜下地層４２Ａを、表面が窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）ＳｉＯＮである二酸化ケイ素（シリコン酸化膜）ＳｉＯ_２の撥液膜下地層４２Ａに代えた構成とする。このため、上記実施の形態と同様の部分については説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

図２２及び図２３を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａの製造方法を説明する。図２２は、第７のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図２３は、本変形例のノズル基板４０Ａの膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。

図２２を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａを製造する第７のノズル基板製造処理を説明する。先ず、ステップＳ７１は、図６の第１のノズル基板製造処理のステップＳ１１と同様である。そして、製造者は、ＣＶＤ、スパッタ法、熱酸化処理などにより、基板部４１の射出面側に二酸化ケイ素（シリコン酸化膜）ＳｉＯ_２の撥液膜下地層４２Ａを形成する（ステップＳ７３）。

そして、製造者は、プラズマ窒化、ガス窒化などにより、ステップＳ６２で形成されたシリコン酸化膜の撥液膜下地層４２Ａに追窒化処理を行い、表面が窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）となったシリコン酸化膜の撥液膜下地層４２Ａを形成する（ステップＳ７３）。プラズマ窒化は、窒素Ｎ_２＋酸素Ｏ_２又はアンモニアＮＨ_３を真空中でプラズマ状態として対象物の表面を窒化する方法である。ガス窒化は、アンモニアＮＨ_３をチャンバー中に投入して加熱処理することで対象物の表面を窒化する方法である。ステップＳ７４～Ｓ７７は、図６のステップＳ１３～Ｓ１６と同様である。

化学機械研磨耐性を上げるためのシリコン酸窒化膜は少なくとも表層付近に形成されていればよい。このため、本変形例では、シリコン酸化膜形成後に追加で窒化処理を行って表面をＳｉＯＮ化している。撥液膜下地層４２Ａをシリコン酸化膜ベースとすることで、膜応力の緩和によるシリコンの基板部４１の反り抑制と、シリコン窒化膜の撥液膜下地層４２Ａよりも基板部４１との密着性向上と、の効果が得られる。

図２３に、形成されたノズル基板４０Ａの膜深さ方向（射出面側→流路側）の座標に応じたケイ素Ｓｉ、酸素Ｏ、窒素Ｎの組成比［％］を示す。なお、撥液膜４３については省略されている。撥液膜下地層４２Ａは、表面がシリコン酸窒化膜ＳｉＯＮで構成され、表面以外がシリコン酸化膜ＳｉＯ_２で構成されている。基板部４１は、シリコンＳｉで構成されている。

以上、本変形例によれば、撥液膜下地層４２Ａは、基板部４１側のシリコン酸化膜と射出面側のシリコン酸窒化膜とを有する。また、インクジェットヘッド２４１の製造において、基板部４１の射出面側に、シリコン酸化膜を形成し、当該シリコン酸化膜の表面に追窒化処理を行い撥液膜下地層４２Ａを形成する。このため、撥液膜下地層４２Ａのシリコン酸窒化膜により、インク拭き取り時の撥液膜４３の膜減りを防ぐので、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下を防ぐことができ、また表面の撥液膜４３の密着性向上及び高密度形成を実現できるとともに、応力が緩和されてノズル基板４０Ａの反りも抑制でき、撥液膜下地層４２Ａのシリコン酸化膜により、基板部４１との密着性を向上できる。

（第７の変形例）
図２４及び図２５を参照して、上記実施の形態の第７の変形例を説明する。本変形例の装置構成は、上記実施の形態のインクジェット記録装置１と同様であるが、ノズル基板４０Ａの窒化ケイ素（シリコン窒化膜）ＳｉＮの撥液膜下地層４２Ａを、表面が窒化酸シリコン（シリコン酸窒化膜）ＳｉＯＮであり基板部４１側に徐々に二酸化ケイ素（シリコン酸化膜）ＳｉＯ_２となる撥液膜下地層４２Ａに代えた構成とする。このため、上記実施の形態と同様の部分については説明を省略し、主として異なる部分を説明する。

図２４及び図２５を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａの製造方法を説明する。図２４は、第８のノズル基板製造処理を示すフローチャートである。図２５は、本変形例のノズル基板４０Ａの膜深さ方向の座標に対するケイ素、酸素及び窒素の組成比を示す図である。

図２４を参照して、本変形例のノズル基板４０Ａを製造する第８のノズル基板製造処理を説明する。先ず、ステップＳ８１は、図６の第１のノズル基板製造処理のステップＳ１１と同様である。そして、製造者は、ＣＶＤ、スパッタ法、熱酸化処理などにより、基板部４１の射出面側にシリコン酸化膜中の窒素及び酸素の濃度勾配を調整した撥液膜下地層４２Ａを形成する（ステップＳ８３）。ステップＳ８３では、例えば、シリコン酸化膜生成用のガスを用いて、ＣＶＤによりシリコン酸化膜の撥液膜下地層が形成開始され、当該シリコン酸化膜生成用のガス中の、窒素ソースガス（窒素又はアンモニア）及び酸素ソースガスの濃度を制御し、時間経過とともに窒素濃度を高め、酸素濃度を低くして撥液膜下地層４２Ａを成膜していく。すると、ステップＳ８３で形成された撥液膜下地層４２Ａは、表面がシリコン酸窒化膜として機能し、基板部４１側がシリコン酸化膜として機能する。ステップＳ８３～Ｓ８６は、図６のステップＳ１３～Ｓ１６と同様である。

図２５に、形成されたノズル基板４０Ａの膜深さ方向（射出面側→流路側）の座標に応じたケイ素Ｓｉ、酸素Ｏ、窒素Ｎの組成比［％］を示す。なお、撥液膜４３については省略されている。撥液膜下地層４２Ａは、膜深さ方向に沿って、表面がシリコン酸窒化膜ＳｉＯＮで構成され、表面以外が基板部４１側にシリコン酸化膜に変化するように構成されている。基板部４１は、シリコンＳｉで構成されている。

このように、成膜プロセスにおいて窒素ソースガス及び酸素ソースガスの添加量（比率）を制御して、表面（撥液膜４３形成表面）の窒素濃度を高く、膜中に行くにつれて低い組成とすることで、追加処理すること無く応力の低いシリコン酸窒化膜を形成することが可能となる。

以上、本変形例によれば、撥液膜下地層４２Ａは、基板部４１側のシリコン酸化膜と射出面側のシリコン酸窒化膜との間の窒素及び酸素の濃度勾配が調整されている。インクジェットヘッドの製造において、窒素及び酸素の濃度勾配を制御して基板部４１側のシリコン酸化膜から射出面側のシリコン酸窒化膜まで変化する撥液膜下地層４２Ａを形成する。このため、撥液膜下地層４２Ａのシリコン酸窒化膜により、インク拭き取り時の撥液膜４３の膜減りを防ぐので、ノズル基板４０Ａの射出面側の撥液性の低下を防ぐことができ、また表面の撥液膜４３の密着性向上及び高密度形成を実現できるとともに、応力が緩和されてノズル基板４０Ａの反りも抑制でき、基板部４１側のシリコン酸化膜により、基板部４１との密着性を向上できる。さらに、追加処理を行うことなく、撥液膜下地層４２Ａを容易に形成できる。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る好適なインクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法の一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態及び変形例の少なくとも２つを適宜組み合わせる構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例においては、基板部４１の材料が、ケイ素であるとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基板部４１の材料を、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）、ニッケルなどの金属材料や、ポリイミドなどの樹脂材料としてもよい。基板部４１を樹脂材料としてのポリイミドにすることにより、耐熱性を高めることができ、撥液膜下地層形成後又は撥液膜形成後にアニール処理を高温で行うことができる。あるいは、基板部４１を樹脂材料としてのＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide：ポリフェニレンサルファイド）にすることにより、寸法安定性を高めることができ、ノズル長バラツキを低減できる。また、基板部４１を金属材料としてのＳＵＳにすることにより、ＳＵＳフィルムへのポンチ加工、レーザー加工、あるいは電鋳により、ノズル２４１１を容易に形成できる。

また、上記実施の形態及び変形例においては、複数の基板を積層したベンドモードのインクジェットヘッドのノズル基板を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態及び変形例のノズル基板を、圧電素子の分極方向に直交する方向に電界を加えることにより屈曲変形を与え、チャネル内インクを加圧するシェアモードのインクジェットヘッドのノズル基板に適用する構成としてもよい。

また、以上の実施の形態及び変形例におけるインクジェット記録装置１を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

以上のように、本発明のインクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法は、インクを用いた記録に適用できる。

１ インクジェット記録装置
１０ 媒体供給部
１１ 媒体供給トレー
１２ 搬送部
１２１，１２２ ローラー
１２３ ベルト
２０ 画像形成部
２１ 画像形成ドラム
２２１ 爪部
２２２ ドラム
２２ 受け渡しユニット
２３ 温度計測部
２４ ヘッドユニット
２４１ インクジェットヘッド
２４１ａ ノズル開口面
２４１１ ノズル
２４２ インクジェットモジュール
２４３ 第１サブタンク
２４４ 第２サブタンク
２４５ 固定部材
２４６ キャリッジ
２５ 加熱部
２６ デリバリー部
２６１，２６２，２６４ ローラー
２６３ ベルト
２７ クリーニング部
２７１ 払拭部材
２７２ 弾性部材
２７３ 巻き出しローラー
２７４ 巻き取りローラー
３０ 媒体排出部
３１ 媒体排出トレー
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ ノズル基板
４１ 基板部
４２Ａ，４２Ｂ 撥液膜下地層
４３，４３ａ 撥液膜
４４ 流路保護膜
４５ 撥液膜保護層
５０ 圧力室基板
５１ 圧力室
６０ 振動板
７０ スペーサー基板
７１ 圧電素子部
８０ 配線基板
Ｒ 記録媒体

Claims (14)

1. インクを射出するノズルが形成された基板部と、
   前記基板部の射出面側に形成され、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層と、
   前記撥液膜下地層の射出面側に形成された撥液膜と、を有するノズル基板を備え、
   前記撥液膜下地層は、前記基板部側のシリコン窒化膜と前記射出面側のシリコン酸窒化膜とを有するインクジェットヘッド。
2. インクを射出するノズルが形成された基板部と、
   前記基板部の射出面側に形成され、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層と、
   前記撥液膜下地層の射出面側に形成された撥液膜と、を有するノズル基板を備え、
   前記撥液膜下地層は、前記基板部側のシリコン酸化膜と前記射出面側のシリコン酸窒化膜とを有するインクジェットヘッド。
3. インクを射出するノズルが形成された基板部と、
   前記基板部の射出面側に形成され、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層と、
   前記撥液膜下地層の射出面側に形成された撥液膜と、を有するノズル基板を備え、
   前記撥液膜下地層は、前記基板部側のシリコン酸化膜と前記射出面側のシリコン酸窒化膜との間の窒素及び酸素の濃度勾配が調整されているインクジェットヘッド。
4. 前記インクは、顔料分子を含む請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記インクは、アルカリ性である請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記撥液膜下地層は、前記基板部の射出面側及び前記ノズルの流路内に形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記基板部の前記ノズルの流路内に形成された流路保護膜を有する請求項１から６のい
   ずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記基板部は、ケイ素、金属材料又は樹脂材料からなる請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドと、
   前記撥液膜の射出面側のインクを拭き取るクリーニング部と、を備えるインクジェット記録装置。
10. インクを射出するノズルを有する基板部を生成する基板部生成工程と、
    前記基板部の射出面側に、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層を形成する撥液膜下地層形成工程と、
    前記撥液膜下地層の射出面側に、撥液膜を形成してノズル基板を生成する撥液膜形成工程と、
    前記ノズル基板を備えるインクジェットヘッドを生成するインクジェットヘッド生成工程と、を含み、
    前記撥液膜下地層形成工程において、前記基板部の射出面側に、シリコン窒化膜を形成し、当該シリコン窒化膜の表面に追酸化処理を行い前記撥液膜下地層を形成するインクジェットヘッドの製造方法。
11. インクを射出するノズルを有する基板部を生成する基板部生成工程と、
    前記基板部の射出面側に、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層を形成する撥液膜下地層形成工程と、
    前記撥液膜下地層の射出面側に、撥液膜を形成してノズル基板を生成する撥液膜形成工程と、
    前記ノズル基板を備えるインクジェットヘッドを生成するインクジェットヘッド生成工程と、を含み、
    前記撥液膜下地層形成工程において、前記基板部の射出面側に、シリコン酸化膜を形成し、当該シリコン酸化膜の表面に追窒化処理を行い前記撥液膜下地層を形成するインクジェットヘッドの製造方法。
12. インクを射出するノズルを有する基板部を生成する基板部生成工程と、
    前記基板部の射出面側に、少なくとも表面にシリコン窒化膜又はシリコン酸窒化膜を有する撥液膜下地層を形成する撥液膜下地層形成工程と、
    前記撥液膜下地層の射出面側に、撥液膜を形成してノズル基板を生成する撥液膜形成工程と、
    前記ノズル基板を備えるインクジェットヘッドを生成するインクジェットヘッド生成工程と、を含み、
    前記撥液膜下地層形成工程において、窒素及び酸素の濃度勾配を制御して前記基板部側のシリコン酸化膜から前記射出面側のシリコン酸窒化膜まで変化する前記撥液膜下地層を形成するインクジェットヘッドの製造方法。
13. 前記撥液膜下地層形成工程において、前記基板部の射出面側及び前記ノズルの流路内に、前記撥液膜下地層を形成する請求項１０から１２のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
14. 前記ノズルの流路内に、流路保護膜を形成する流路保護膜形成工程を含む請求項１０から１３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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