インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器
【課題】ノズル孔外周部に段差を有し、かつ、撥液性を有するインクジェットヘッドを簡単かつ低コストに製造する方法、当該製造方法により製造されたインクジェットヘッドおよび当該インクジェットヘッドを備える電子機器を提供すること。
【解決手段】インクジェットヘッドの製造方法は、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する工程と、第１のプラズマ重合膜１７１のノズル孔１１１の外周部に対応する部位１７３ａにマスク１８を設置し、当該マスク１８以外の第１のプラズマ重合膜１７１に第２のプラズマ重合膜１７２を形成する工程と、マスク１８を除去して当該マスク１８の設置部位に段差を形成する工程と、少なくとも段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有する。
【解決手段】インクジェットヘッドの製造方法は、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する工程と、第１のプラズマ重合膜１７１のノズル孔１１１の外周部に対応する部位１７３ａにマスク１８を設置し、当該マスク１８以外の第１のプラズマ重合膜１７１に第２のプラズマ重合膜１７２を形成する工程と、マスク１８を除去して当該マスク１８の設置部位に段差を形成する工程と、少なくとも段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノズルプレート表面にインクが付着することを防止するために、ノズルプレートに撥液処理が施されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、印刷装置に紙ジャムが生じた場合、吐出口近傍に紙が滞留した状態でヘッドが走行すると、撥液処理を施した表面が擦過されるため、撥液性がなくなるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、インクジェットヘッドのインクの吐出口近傍を吐出口周辺部に比べて１段低くし、インクの吐出口近傍の撥水性を維持するよう段差を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このようなインクジェットヘッドは、段差を形成するために、紫外線硬化樹脂のラミネート、紫外線による当該樹脂の硬化、めっき処理、洗浄など多くの工程を必要としている。そのうえ、撥液処理を施すのための工程を必要とする。そのため、インク吐出口近傍に段差を有する撥液処理が施されたインクジェットヘッドの製造は、手間と時間を要し、さらにはコストの面でも問題を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５１９２３号公報
【特許文献２】特開平５−１９３１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ノズル孔外周部に段差を有し、かつ、撥液性を有するインクジェットヘッドを簡単かつ低コストに製造する方法、当該製造方法により製造されたインクジェットヘッドおよび当該インクジェットヘッドを備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記第１のプラズマ重合膜の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記第１のプラズマ重合膜に第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、 前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、ノズルプレートに撥液処理を施す過程において、マスクを用いて第１のプラズマ重合膜のノズル孔の外周部に対応する部位に第２のプラズマ重合膜を形成しているため、ノズル孔外周部に段差を有し、かつ、撥液性を有するインクジェットヘッドを簡単に、効率よく製造することができる。
【０００７】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
前記段差を覆うように第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、ノズルプレートに撥液処理を施す過程において、マスクを用いてノズルプレートのノズル孔の外周部に対応する部位に第１のプラズマ重合膜を形成しているため、ノズル孔外周部に段差を有し、かつ、撥液性を有するインクジェットヘッドを簡単に、効率よく製造することができる。
【０００８】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記撥液膜を形成する工程の前に、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜に酸化処理を施す工程を有することが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜の表面が活性化されるので、プラズマ重合膜の全面に確実かつ効率的に撥液膜を形成することができる。
【０００９】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記酸化処理は、エネルギー線を照射することが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜の所望の位置に簡単にエネルギー線を照射することができるので、効率的に酸化処理をすることができる。
【００１０】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記エネルギー線は、紫外線またはプラズマであることが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜に対してより最適な酸化処理を施すことができるので、より効率的に酸化処理をすることができる。
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記マスクは、プラズマに耐性のある材料で構成されていることが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜または第２のプラズマ重合膜の形成時において、マスクが損傷することを防止できるので、品質のよいインクジェットヘッドを得ることができる。
【００１１】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記第１のプラズマ重合膜および前記第２のプラズマ重合膜は、オルガノポリシロキサンで構成されるものであることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜がシロキサン結合を骨格としたポリマーで構成されるので、ノズルプレートと強固に結合するとともに、酸化処理によってプラズマ重合膜の膜厚が減少し易い。
【００１２】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記撥液膜は、金属アルコキシドで構成されるものであることが好ましい。
これにより、アルコキシル基においてプラズマ重合膜と確実に反応するので、撥液性の高い撥液膜を容易に形成することができる。
本発明のインクジェットヘッドは、本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造された。
これにより、信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
本発明の電子機器は、本発明のインクジェットヘッドを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明により製造されるインクジェットヘッドおよび電子機器の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明のインクジェットの製造方法により製造されたインクジェットヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１に示すインクジェットヘッドの主要部の構成を示す縦断面図、図３は、図１に示すインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略斜視図である。
なお、図１は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。また、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１５】
（１）インクジェットプリンタ
図１に示すインクジェットヘッド１（以下、単に「ヘッド１」と言う。）は、図３に示すようなインクジェットプリンタ（本発明の電子機器）９に搭載されている。
図３に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。
【００１６】
操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。
【００１７】
制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
【００１８】
印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。
ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１１を備えるヘッド１と、ヘッド１にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
【００１９】
往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４３と、キャリッジガイド軸９４３と平行に延在するタイミングベルト９４４とを有している。
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４４の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４３に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００２０】
給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
【００２１】
制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）１４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
【００２２】
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子１４、印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
【００２３】
（２）インクジェットヘッド
次に、ヘッド１について、図１および図２を参照しつつ詳述する。
ヘッド１は、ノズルプレート１１と、インク室基板１２と、振動板１３と、振動板１３に接合された圧電素子（振動源）１４とを備え、これらが基体１６に収納されている。なお、このヘッド１は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
【００２４】
ノズルプレート１１は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。
このノズルプレート１１には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔１１１が形成されている。これらのノズル孔１１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
【００２５】
ノズルプレート１１には、インク室基板１２が固着（固定）されている。
このインク室基板１２は、ノズルプレート１１、側壁（隔壁）１２２および後述する振動板１３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）１２１と、インクカートリッジ９３１から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ室１２３と、リザーバ室１２３から各インク室１２１に、それぞれインクを供給する供給口１２４とが区画形成されている。
【００２６】
各インク室１２１には、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔１１１に対応して配設されている。各インク室１２１は、後述する振動板１３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
インク室基板１２を得るための材料（母材２０）としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド１の製造コストを低減することができる。
インク室基板１２の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。
また、インク室１２１の容積も、特に限定されないが、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。
【００２７】
一方、インク室基板１２のノズルプレート１１と反対側には、振動板１３が接合され、さらに振動板１３のインク室基板１２と反対側には、複数の圧電素子１４が設けられている。
また、振動板１３の所定位置には、振動板１３の厚さ方向に貫通して連通孔１３１が形成されている。この連通孔１３１を介して、前述したインクカートリッジ９３１からリザーバ室１２３に、インクが供給可能となっている。
【００２８】
各圧電素子１４は、それぞれ、下部電極１４２と上部電極１４１との間に圧電体層１４３を介挿してなり、各インク室１２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子１４は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
各圧電素子１４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板１３は、圧電素子１４の振動により振動し、インク室１２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
【００２９】
基体１６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体１６にインク室基板１２が固定、支持されている。
このようなヘッド１は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層１４３に変形が生じない。このため、振動板１３にも変形が生じず、インク室１２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔１１１からインク滴は吐出されない。
【００３０】
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層１４３に変形が生じる。これにより、振動板１３が大きくたわみ、インク室１２１の容積変化が生じる。このとき、インク室１２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される。
【００３１】
１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極１４２と上部電極１４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子１４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室１２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ９３１からノズル孔１１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔１１１からインク室１２１へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ９３１（リザーバ室１２３）からインク室１２１へ供給される。
【００３２】
このようにして、ヘッド１において、印刷させたい位置の圧電素子１４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
このようなヘッド１は、例えば、次のようにして製造することができる。以下、ヘッド１の製造方法の一例について説明する。
【００３３】
（３）インクジェットヘッドの製造方法
図４、図５は、それぞれ、図１および図２に示すインクジェッヘッドの製造工程を説明するための図（縦断面図）である。
なお、以下の説明では、図４、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
［１］ まず、図４（ａ）に示すように、インク室基板１２となる母材２０と、振動板１３とを貼り合わせ（接合して）、これらを一体化させる。
【００３４】
この接合には、例えば、母材２０と振動板１３とを圧着させた状態で熱処理する方法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ確実に、母材２０と振動板１３とを一体化させることができる。
この熱処理条件は、特に限定されないが、１００〜６００℃×１〜２４時間程度とするのが好ましく、３００〜６００℃×６〜１２時間程度とするのがより好ましい。
なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着方法等を用いてもよい。
【００３５】
［２］ 次に、図４（ｂ）に示すように、振動板１３上に、複数の圧電素子１４を形成する。
圧電素子１４は、下部電極１４２を形成するための導電性材料層と、圧電体層１４３を形成するための圧電材料層と、上部電極１４１を形成するための導電性材料層とを順次積層し、その後、圧電素子１４の形状となるようにエッチングすることにより形成することができる。
【００３６】
前記各材料層は、それぞれ、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法等により形成することができる。
また、前記材料層のエッチングには、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
［３］ 次に、図４（ｂ）に示される圧電素子１４を有する母材２０を上下に反転させ、インク室基板１２となる母材２０の圧電素子１４に対応した位置に、それぞれインク室１２１となる凹部２２を形成する。また、母材２０の所定位置にリザーバ室１２３および供給口１２４となる凹部（図示せず）を形成する。
まず、図４（ｃ）に示すように、母材２０上に、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成する領域に対応した開口部を有するレジスト層（マスク）２１を形成する。
【００３８】
レジスト層２１は、例えば、フォトリソグラフィー法等により得る（パターニングする）ことができる。
具体的には、母材２０上に、レジスト材料を塗布（供給）した後、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４の形状に対応したフォトマスクを介してこのレジスト材料を、ｉ線、紫外線および電子線等により露光・現像することにより得ることができる。
【００３９】
ここで、レジスト材料は、ネジ型およびポジ型のレジスト材料が挙げられる。
また、レジスト材料を塗布する方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、レジスト層２１は、レジスト材料を主材料として構成される場合について説明したが、このような場合に限定されず、例えば、レジスト層２１は、レジスト層２１の下層として金属層を備える積層体であってもよい。
これにより、当該レジスト層２１をマスクとして用いて、ドライエッチング法によりインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成する際に、母材２０をエッチング（加工）するのにしたがって、このレジスト層もエッチングされるのをより好適に防止または抑制して、より寸法精度の優れたインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成することができる。
【００４１】
このような金属層としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒのうちの少なくとも１種を主材料とするものが挙げられる。
なお、金属層は、母材２０に酸化膜を形成し、その酸化膜上のほぼ全面に金属膜を形成し、さらにこの金属膜上に前述したような方法でレジスト層２１を形成した後、レジスト層２１をマスクとして用いて、ウェットエッチング法により、この金属膜をレジスト層２１と同様の形状にエッチングすることにより得ることができる。
【００４２】
なお、ウェットエッチング法に用いるエッチング液としては、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨのようなアルカリ金属水酸化物の水溶液、Ｍｇ（ＯＨ）２のようなアルカリ土類金属水酸化物の水溶液、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの水溶液、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系有機溶媒等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。
【００４３】
次に、母材２０の上側、すなわち圧電素子１４が形成されていない面側から、エッチング法を用いて、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を構成する凹部２２を形成する。
エッチングは、ドライエッチング法またはウェットエッチング法のいずれを用いてもよいが、ドライエッチング法が好ましい。これにより、化学物質を用いることなく、プラズマによりエッチングを行えるため、簡便かつ確実に母材２０をエッチングすることができる。
【００４４】
ドライエッチング法は、チャンバと、チャンバ内にプラズマ発生用ガスを導入するための第１の導入バルブと、母材２０を冷却する冷却媒体ガスを導入するための第２の導入バルブと、チャンバ内に対向するように設けられた一対の電極と、一方の電極側に設置された母材２０を冷却媒体ガスが通過可能な連通孔を通じて冷却する冷却板と、母材２０を固定するための設置台とを備えたドライエッチング装置を用いて行うことができる。
【００４５】
すなわち、ドライエッチング法は、一方の電極と圧電素子１４とが対向するように母材２０を、この電極側に設けられた設置台にセットし、チャンバ内を減圧する。そして、第２の導入バルブから導入した冷却媒体ガスを母材２０の下側に吹き付けて前記冷却板および冷却媒体ガスの温度を伝えて冷却し、かつ、第１の導入バルブから導入したプラズマ発生用ガスを一対の電極間に供給した状態で、この電極間に高周波電圧を印加するものである。これにより、電極間の間でプラズマが発生し、これにより生じたイオンや電子がレジスト層２１を備える母材２０の上面に衝突することによりインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を構成する凹部２２を形成する。
【００４６】
このようなドライエッチングは、垂直異方性のドライエッチングであることが好ましい。これにより、プラズマ中の活性ガスであるプラズマイオンが垂直に入射するため、異方性のエッチングが効率良く行われる。
プラズマ発生用ガスとしては、例えば、フッ素系ガス、塩素および臭素のうちの少なくとも１種を含有するハロゲン系ガス等が挙げられるが、本実施形態のように母材２０がシリコン単結晶で構成される場合には、ＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＢｒＦ３、ＣＦ４／Ｏ２、Ｃｌ２、ＳＦ６／Ｎ２／Ａｒ、ＢＣｌ２／Ｃｌ２／Ａｒガスを用いるのが好ましく、特に、ＳＦ６およびＣ４Ｆ８ガスのうちのいずれかを単独で、またはこれらの混合ガスを用いるのが好ましい。これにより、母材２０のエッチングを効率よく行うことができる。
【００４７】
冷却媒体ガスとしては、冷却効率に優れ、プラズマの発生に影響を与えないようなものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素のような不活性ガス等が挙げられ、これらの中でも、ヘリウムを主成分とするのが好ましい。ヘリウムは、特に冷却効果に優れるものであることから冷却媒体ガスとして好適に用いられる。
【００４８】
また、前記冷却板の温度すなわち冷却媒体ガスの温度は、−２０〜６０℃程度であるのが好ましく、−１０〜１０℃程度であるのがより好ましい。これにより、母材２０を冷却して適切な温度を維持することができるようになる。
以上のようなレジスト層２１をマスクとした母材２０のエッチングにより、図４（ｄ）に示すように、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４などの側壁１２２に隣接して凹部２２が形成される。
【００４９】
［４］ 次に、図５（ｅ）に示すように、側壁１２２に対応する母材２０上に形成されたレジスト層２１を除去する。
除去の方法としては、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒すこと、または、これらのものを溶解し得るアセトン、アルキルベンゼンスルホン酸のようなレジスト剥離液に浸漬することにより、レジスト層２１の全てまたはその一部を液状化することにより行うことができる。
【００５０】
［５］ 次に、図５（ｆ）に示すように、複数のノズル孔１１１が形成され、撥液処理されたノズルプレート１１を、各ノズル孔１１１が各インク室１２１となる凹部２２に対応するように位置合わせして接合する。
これにより、複数のインク室１２１、リザーバ室１２３および複数の供給口１２４が画成される。この接合には、例えば、接着剤による接着等の各種接着方法、各種融着方法等を用いることができる。
なお、ノズル孔１１１の内径は、５〜５０μｍであることが好ましい。本実施形態では、２０μｍのノズル孔１１１が用いられる。
また、本実施形態では、ノズル孔１１１の横断面形状は、円形状をなしている。
【００５１】
［６］ 最後に、図１に示すように、インク室基板１２を、例えば接着剤による接着等により基体１６に取り付ける（固定する）。
以上のような工程を経て、ヘッド１が製造される。
さて、以上のような工程により製造されたヘッド１のノズルプレート１１は、例えば、次のような工程により製造することができる。以下、ノズルプレート１１の製造方法の一例について説明する。
【００５２】
（４）ノズルプレートの製造方法
図６〜８は、それぞれ、図１および図２に示すインクジェッヘッドのノズルプレートの製造工程を説明するための図である。図６、７は、縦断面図、図８は、上面図である。また、図６（ａ）、（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｅ）、（ｆ）は図８（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、以下の説明では、図６、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００５３】
本実施形態のインクジェットヘッド１に用いられるノズルプレート１１の製造方法は、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する第１のプラズマ重合膜１７１形成工程［１］と、第１のプラズマ重合膜１７１のノズル孔１１１の外周部に対応する部位（以下、単に「外周部位」と言う。）１７３ａにマスク１８を設置し、当該マスク１８以外の第１のプラズマ重合膜１７１に第２のプラズマ重合膜１７２を形成した後、マスク１８を除去して当該マスク１８の設置部位に、段差２３を形成する段差２３形成工程［２］と、少なくとも段差２３を有する部分を覆うように撥液膜１９を形成する撥液膜１９形成工程［３］とを有する。
【００５４】
以下、ノズルプレート１１の製造方法の各工程について説明する。
［１］第１のプラズマ重合膜１７１形成工程
図６（ａ）に示すように、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する。
第１のプラズマ重合膜１７１の構成材料としては、アルキルポリシロキサン、アリールポリシロキサンなどのオルガノポリシロキサン、アルコキシシランなどのシラン化合物などが挙げられる。このうち、オルガノポリシロキサンが好ましい。これにより、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を骨格とした構造を有するので、ノズルプレート１１の構成材料（シリコンなど）と結合し易く、容易に第１のプラズマ重合膜１７１を形成することができる。
【００５５】
アルキルポリシロキサンとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサン、シクロアルキルポリシロキサン等が挙げられる。
アリールポリシロキサンとしては、例えば、フェニルポリシロキサン等が挙げられる。
アルコキシシランとしては、例えば、メトキシシラン、エトキシシラン、ブトキシシランなどが挙げられる。
【００５６】
これらの化合物は、１種または２種以上を用いることができる。
これらの化合物の中でも、アルキルポリシロキサンを用いることが好ましい。アルキルポリシロキサンは高分子化合物であるため、ノズルプレート１１上に高分子膜を形成することができる。また、高分子中にアルキル基を有するため、高分子構造に立体障害が少なく、分子が規則正しく配列した膜を形成することができる。
【００５７】
また、アルキルポリシロキサンの中でも、特にジメチルポリシロキサンが好ましい。ジメチルポリシロキサンは、製造が容易なため、容易に入手することができる。
このような構成材料を用いて第１のプラズマ重合膜１７１を形成する方法としては、プラズマ重合法、蒸着法、シランカップリング剤による処理、ポリオルガノシロキサンを含有する液状材料による処理等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、プラズマ重合法を用いるのが好適である。
【００５８】
プラズマ重合法は、例えば、チャンバ内にノズルプレート１１を設置し、チャンバ内に電界を発生させるとともに、オルガノシロキサンをガス状でキャリアガスとともに供給し、発生したプラズマをプラズマ重合により液滴吐出側面１１２に成膜する方法である。
このようなプラズマ重合法を用いることにより、オルガノポリシロキサンのプラズマが発生するため、均質かつ均一な膜厚の第１のプラズマ重合膜１７１を形成することができる。
【００５９】
なお、前記キャリアガス（添加ガス）としては、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素等を用いることができる。
また、プラズマ重合法により第１のプラズマ重合膜１７１を形成する場合、その形成条件（成膜条件）は、例えば、次のようにすることができる。
高周波の出力は、１００〜１０００Ｗ程度であるのが好ましい。
【００６０】
成膜時のチャンバ内の圧力は、１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましい。
原料ガス流量は、1〜１００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましい。一方、キャリアガス流量は、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましい。
処理時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、４〜７分程度であるのがより好ましい。
【００６１】
このような条件を適宜設定することにより、所望の平均厚さの第１のプラズマ重合膜１７１を形成することができる。
この第１のプラズマ重合膜１７１の平均膜厚Ｔ１は、前述した形成条件の処理時間によって適宜変更することができるが、５〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、２５〜２５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。このような厚さであれば、第１のプラズマ重合膜１７１に後述する第２のプラズマ重合膜１７２を形成してもプラズマ重合膜１７が適度な厚さとなるので、寸法精度のよいヘッド１を得ることができる。
【００６２】
［２］段差２３形成工程
一般に、マスクを用いて成膜を行った場合、マスクを形成した部分とマスクを形成していない部分とで膜厚が異なる成膜が可能となる。そこで、本発明者らは、ノズルプレート１１の製造方法について鋭意検討した結果、撥液膜１９形成過程においてこの技術を利用すれば、ノズルプレート１１の撥液処理と段差２３形成とを一挙に行うことができることを見出した。
【００６３】
以下、マスク１８を用いて、段差２３を形成する方法を詳細に説明する。
［２-１］マスク１８形成工程
図６（ｂ）、図８（ａ）に示すように、第１のプラズマ重合膜１７１の外周部位１７３ａ上に板状のマスク１８を形成する。
マスク１８は、外周部位１７３ａを包含するような所定の位置およびパターン形状に形成されている。すなわち、本実施形態では、マスク１８は、図８（ａ）に示すように、各ノズル孔１１１を１つのマスクで覆うように帯状に形成されている。
【００６４】
マスク１８の厚さは、０．０５〜２５μｍ程度であるのが好ましく、０．２５〜２０μｍ程度であるのがより好ましい。
マスク１８の厚さが前記下限値よりも小さすぎると、第２のプラズマ重合膜を成膜しても段差２３がほとんど形成されないおそれがある。その結果、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合に外周部位１７３ａと紙が接触し、外周部位１７３ａの表面が損傷し易い。
【００６５】
一方、マスク１８の厚さが前記上限値よりも大きすぎると、マスク１８の大きさが大きくなり、取扱いが困難となるおそれがある。
マスク１８を構成する材料は、第２のプラズマ重合膜１７２の形成時に発生するプラズマに対する耐性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、アルミニウムなどの金属やガラス、各種セラミックス、シリコンなどの材料を挙げることができる。このような材料を用いることにより、マスクが損傷することを防止できるので、寸法精度よく、確実に段差を得ることができる。
【００６６】
さらに、マスク１８の構成材料は、第２のプラズマ重合膜１７２が成膜されないような材料であることが好ましい。換言すれば、マスク１８の外周面に第２のプラズマ重合膜１７２が付着しないまたは付着し難いような材料であることが好ましい。これにより、常にマスク１８を視認することができるため、マスク１８を簡易、迅速かつ確実に除去することができる。また、第２のプラズマ重合膜１７２が覆われないので、マスク１８を除去し易く、マスク１８を除去した後の段差２３部分が滑らかな形状となる。その結果、後述する撥液処理、インクの吐出に影響を与えない、段差２３を得ることができる。
【００６７】
このようなマスク１８を形成する方法としては、特に限定されないが、図８（ａ）に示すように、例えば、予め所定の形状に形成されたマスク１８を外周部位１７３ａに載置することにより行うことができる。具体的には、外周部位１７３ａを覆うように、外周部位１７３ａとマスク１８とを位置決めして、第１のプラズマ重合膜１７１上に載置（または固定）することにより行うことができる。
【００６８】
また、マスク１８を形成する他の方法としては、例えば、蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより行うこともできる。
以上のように、外周部位１７３ａとマスク１８とが位置決めされて、マスク１８が第１のプラズマ重合膜１７１上に載置されることにより、マスク１８が設置された第１のプラズマ重合膜１７１以外の部位（以下、単に「部位」という。）１７４ａ上に選択的に第２のプラズマ重合膜１７２を形成することができる。
【００６９】
なお、本発明は、１つのノズル孔１１１に対して１つのマスク１８を用いてもよい。その場合のマスク１８の形状は、ノズル孔１１１の外径よりも大きく、かつ、ノズル孔１１１と同様に平面形状が円形であってもよい。
［２-２］第２のプラズマ重合膜１７２形成工程
次に、図６（ｃ）に示すように、マスク１８を用いて、第１のプラズマ重合膜１７１（部位１７４ａ）上にさらに第２のプラズマ重合膜１７２を形成する。
【００７０】
このとき、前述したマスク１８の機能により、外周部位１７３ａには第２のプラズマ重合膜１７２は形成されず、図６（ｄ）に示すように、部位１７４ａとマスク上面１８１のみに選択的に第２のプラズマ重合膜１７２が形成される。
なお、マスク１８に第２のプラズマ重合膜１７２が成膜されないまたは成膜され難いような材料を用いた場合、マスク上面１８１には成膜されない。
【００７１】
第２のプラズマ重合膜１７２の構成材料、形成方法、膜厚などは、前記［１］第１のプラズマ重合膜１７１形成工程で説明したものと同様である。
また、第２のプラズマ重合膜１７２が形成された後のプラズマ重合膜１７（第１のプラズマ重合膜１７１と第２のプラズマ重合膜１７２）の平均膜厚をＴ２としたとき、その平均膜厚Ｔ２は、１０〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましい。このような厚さであれば、プラズマ重合膜１７が適度な厚さとなるので、寸法精度のよいヘッド１を得ることができる。
【００７２】
［２-３］マスク１８除去工程
第２のプラズマ重合膜１７２が形成された後は、図７（ｅ）、図８（ｂ）に示すように、第１のプラズマ重合膜１７１上に載置されたマスク１８を除去する。
マスク１８を除去する方法は、マスク１８の種類（形成方法）によって異なる。板状のマスク１８を用いる場合、例えば、マスク１８を第１のプラズマ重合膜１７１から離反することにより除去することができる。また、マスク１８を蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより形成した場合、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒す方法、マスク１８の溶解液または剥離液に浸漬する方法などにより行うことができる。
【００７３】
第２のプラズマ重合膜１７２の形成により形成された段差２３のギャップ長（第２のプラズマ重合膜の膜厚）ｃは、ノズル孔１１１の内径ａに対して０．０１〜０．５倍であることが好ましく、０．０５〜０．３５倍であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、段差のギャップ長が最適な長さとなり、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合でも外周部位１７３ａの表面を適切に保護することができる。
ギャップ長ｃが当該範囲の下限値よりも小さすぎると、段差２３が小さくなるため、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合に外周部位１７３ａと紙が接触し、外周部位１７３ａの表面が損傷し易い。
【００７４】
一方、ギャップ長ｃが当該範囲の上限値よりも大きすぎると、外周部位１７３ａと第２のプラズマ重合膜１７２の上面との差が大きくなるため、均一な撥液膜１９を形成し難い。
また、段差２３の内側に形成された空間２４の幅ｂは、ノズル孔１１１の内径ａに対して２〜１０倍であることが好ましく、３〜６倍であることより好ましい。このような範囲とすることにより、空間２４の幅ｂが最適な長さとなり、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合でもノズル近傍の表面を適切に保護することができる。
空間２４の幅ｂが当該範囲の下限値よりも小さすぎると、外周部位１７３ａの面積が小さくなるため、撥液膜１９を形成し難い。
【００７５】
一方、空間２４の幅ｂが当該範囲の上限値よりも大きすぎると、外周部位１７３ａの面積が大きくなるため、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合に当該部位１７３ａと紙が接触し、外周部位１７３ａが損傷し易い。
以上のように、図７（ｅ）、図８（ｂ）に示すように、段差２３形成のためにマスク１８を用いて第２のプラズマ重合膜１７２を形成することにより、外周部位１７３ａに簡単かつ効率的に段差２３を形成することができる。
【００７６】
［３］撥液膜１９形成工程
ノズルプレート１１表面にインクが付着することを防止するため、図７（ｇ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に、段差２３を覆うように金属アルコキシドを反応させて撥液膜１９を形成する。
プラズマ重合膜１７の表面は、アルキル基で終端している。そのため、そのままプラズマ重合膜１７と金属アルコキシドとを反応させても均一な撥液膜１９を形成することは困難である。そこで、プラズマ重合膜１７と金属アルコキシドとを反応し易くするために、撥液膜１９形成に先立って、プラズマ重合膜１７の撥液処理を施したい部分に酸化処理が施される。
以下、プラズマ重合膜１７の酸化処理を説明した後、撥液膜１９の形成について説明する。なお、以下の説明では、プラズマ重合膜１７、すなわち、第１のプラズマ重合膜１７１、第２のプラズマ重合膜１７２に、例えば、オルガノポリシロキサンを用いた場合を代表して説明する。
【００７７】
［３−１］酸化処理工程
前述したような目的で、図７（ｆ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとに酸化処理を施して、その表面を水酸基で終端させる。
ここで、酸化処理は、次のような機構で進行している。すなわち、エネルギー線等の照射により、プラズマ重合膜１７の表面に終端しているアルキル基がプラズマ重合膜１７の構成材料のＳｉ原子から切断される。それと同時に、そのＳｉ原子に酸素原子が導入される（ＳｉＯ２化処理）。そして、ＳｉＯ２化されたプラズマ重合膜１７を大気に晒すことで、Ｓｉ原子に導入された酸素原子に水素原子を結合させて、水酸基とすることができる。
【００７８】
このような処理により、プラズマ重合膜１７の表面が水酸基で終端するため、後述する金属アルコキシドが十分に結合することができる。
このような酸化処理は、例えば、エネルギー線を照射する方法により行われる。これにより、エネルギー線が照射される領域にのみ酸化処理を施すことができるので、ＳｉＯ２化を効率的に行うことができる。
【００７９】
エネルギー線としては、例えば、紫外線、プラズマなどが挙げられる。このうち、紫外線が好ましい。紫外線を用いることで、大型な装置を必要とすることがないため、簡易に所望の酸化処理を行うことができる。また、プラズマ照射とは異なり、紫外線を照射するだけで酸化処理を行えるので、プラズマによる反応生成物などの発生もなく、純度よく酸化処理を行うことができる。
このような酸化処理を、例えば、紫外線照射、プラズマ照射で行う場合、その処理条件は次に示すように設定することができる。
【００８０】
［Ａ］ＳｉＯ２化処理として紫外線照射を用いる場合
紫外線の波長は、特に限定されないが、４００ｎｍ以下であればよく、１００〜３５０ｎｍ程度であるのが好ましい。
紫外線の強度は、１０００〜３０００ｍＪ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、１４００〜２６００ｍＪ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【００８１】
なお、紫外線照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、アルキル基とＳｉとが切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子から酸素原子が効率よく導入されるため、オルガノポリシロキサンをより迅速にＳｉＯ２に変化させることができる。
また、紫外線の照射時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、３〜７分程度であるのがより好ましい。
【００８２】
［Ｂ］ＳｉＯ２化処理としてプラズマ照射を用いる場合
プラズマを発生させるガス種としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガス等）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
高周波の出力は、１００〜７００Ｗ程度であるのが好ましく、３００〜５００Ｗ程度であるのがより好ましい。
【００８３】
ガスの流量は、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１００〜３００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
なお、プラズマ照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、アルキル基とＳｉとの結合が切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子から酸素原子が効率よく導入されるため、ポリオルガノシロキサンをより迅速にＳｉＯ２に変化させることができる。
【００８４】
特に、プラズマ照射には、プラズマを発生するガス種として、酸素ガスを含むガスを用いる酸素プラズマ照射を用いるのが好適である。酸素プラズマ照射によれば、酸素プラズマがアルキル基とＳｉとの結合を切断するとともに、Ｓｉと酸素原子との結合に利用されるため、オルガノポリシロキサンをより確実にＳｉＯ２に変化させることができる。
以上のような酸化処理により、ＳｉＯ２化されたプラズマ重合膜１７を大気に晒すことで、Ｓｉ原子に導入された酸素原子に水素原子を結合させて、水酸基とすることができる。その結果、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面は水酸基で終端するため、後述する金属アルコキシドが十分に結合することができる。
【００８５】
［３−２］撥液膜形成工程
酸化処理が施された後は、図７（ｇ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に金属アルコキシドを反応させて撥液膜１９を形成する。
ここで、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面と、金属アルコキシドとは、次のような機構で反応している。すなわち、プラズマ重合膜１７は、前述したように、その表面は酸化処理によりＳｉＯ２化され、水酸基で終端している。このプラズマ重合膜の表面（水酸基）に金属アルコキシドを接触させると、当該水酸基と金属アルコキシドのアルコキシル基が反応し、金属アルコキシドのシラノール基（Ｓｉ−Ｏ−）とプラズマ重合膜１７の表面が結合（シロキサン結合）する。これにより、金属アルコキシドで構成される撥液膜１９が形成される。
【００８６】
ここで、撥液膜形成に用いられる金属アルコキシドは、下記一般式（１）
ＸｎＭ（ＯＲ）４−ｎ ・・・（１）
（但し、Ｘは撥液性を示す官能基、Ｍは金属、Ｒはアルキル基、ｎは１〜３の整数である。）
で表される化合物である。
【００８７】
一般式（１）中のＸは、例えば、フルオロアルキル基、アルキル基、ビニル基等の撥液性を示す官能基が挙げられる。中でも、フルオロアルキル基が好ましい。これにより、表面自由エネルギーが小さくなるため、撥液膜１９の撥液性を向上させることができるとともに、耐薬品性、耐候性、耐摩擦性などの特性も向上させることができる。
なお、Ｘの重量平均分子量は、２００〜４０００程度であるのが好ましく、１０００〜２０００程度であるのがより好ましい。
【００８８】
一般式（１）中のＭは、例えば、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｔ、Ｂａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔａ等の金属が挙げられる。これらの中でも、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等がより好ましい。
一般式（１）中のＲは、炭素数１〜２０のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、プロピル基、ペンチル基などが挙げられる。
【００８９】
このような一般式（１）で表される金属アルコキシドは、Ｘがフルオロアルキル基で、ＭがＳｉであること（シラン系カップリング剤）が特に好ましい。このような化合物であることにより、Ｘがフルオロアルキル基であるため、前述したように撥液性に優れるとともに、ＭがＳｉでるため、安価に入手することができる。
なお、フロオロアルキル基のアルキル基は、前述したＲと同様なものが挙げられるが、炭素数が長い基であることが好ましい。これにより、より脂溶性が高くなるので、撥液性を持続、向上させることができる。
【００９０】
このような一般式（１）で表される金属アルコキシドの具体例としては、例えば、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００９１】
なお、一般式（１）で表される金属アルコキシドにおいて、ｎが１または２のものを用いた場合には、該化合物中で隣接するシラノール基同士の間でもシロキサン結合を形成することができるため、形成される撥液膜１９の密着性を向上させることができる。
このような金属アルコキシドを第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に反応させて撥液膜１９を形成する方法は、液相プロセスや気相プロセスのような各種プロセスを用いて行うことができる。中でも、液相プロセスを用いて行うのが好ましい。液相プロセスを用いれば、金属アルコキシド溶液を調製する工程と、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に金属アルコキシド溶液を供給する工程という比較的簡単な工程により、撥液膜１９を形成することができる。
【００９２】
液相プロセスとして具体的には、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９３】
撥液膜１９を液相プロセス（塗布法）を用いて形成する場合は、例えば、次のようにして撥液膜１９を形成することができる。
まず、金属アルコキシド溶液を調製する。
金属アルコキシドを溶解する溶媒としては、各種のものが用いられるが、例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンのような芳香族炭化水素系溶媒を用いることができる。
【００９４】
また、金属アルコキシドの濃度は、０．０１〜０．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．１〜０．３ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
次に、上述した塗布法により、金属アルコキシド溶液を第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に供給する。
この場合、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面と金属アルコキシドとの反応性を上げるために加熱を行ってもよい。加熱を行う場合、その温度は、５０〜２００℃程度であるのが好ましく、８０〜１５０℃程度であるのがより好ましい。
【００９５】
また、加熱時間は、１〜５０分程度であるのが好ましく、５〜２０分程度であるのがより好ましい。
このような方法により、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面のほぼ全面に、金属アルコキシドが結合し、金属アルコキシドがノズルプレート１１の液滴吐出側で露出する撥液膜１９が形成される。
以上により、段差２３と撥液膜１９とが形成されたノズルプレート１１を得ることができる。
【００９６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法の第２実施形態について説明する。
図９、１０は、それぞれ図１および図２に示すインクジェッヘッドのノズルプレートの製造工程の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【００９７】
なお、以下の説明では、図９、１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、ノズルプレート１１の製造工程の第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態の製造工程との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９、１０に示すノズルプレート１１の製造方法は、マスク１８を載置する順番が異なること以外は、第１実施形態のノズルプレート１１の製造方法と同様である。
【００９８】
すなわち、本実施形態のノズルプレート１１の製造方法は、ノズルプレート１１の液滴吐出側の面のノズル孔１１１の外周部に対応する部位（以下、単に「外周部位」という。）１７３ｂにマスク１８を設置し、マスク１８以外のノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成した後、マスク１８を除去して当該マスク１８の設置部位に段差２３を形成する段差２３形成工程［１］と、段差２３を覆うように第２のプラズマ重合膜１７２を形成する第２のプラズマ重合膜１７２形成工程と、少なくとも段差２３を覆うように撥液膜１９を形成する撥液膜１９形成工程［３］とを有する。
【００９９】
以下、ノズルプレート１１の製造方法の各工程について説明する。
［１］段差２３形成工程
［１-１］マスク１８形成工程
図９（ａ）に示すように、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２上に、外周部位１７３ｂを包含するようにマスク１８を載置する。
なお、マスク１８の形成方法、形状、厚さ、材料などは、前記第１実施形態と同様である。
【０１００】
［１-２］第１のプラズマ重合膜１７１形成工程
次に、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、液滴吐出側面１１２のマスク１８が載置されている外周部位１７３ｂ以外の部位１７４ｂとマスク上面１８１に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する。
なお、第１のプラズマ重合膜１７１の材料、形成方法、膜厚などは、前記第１実施形態と同様である。
【０１０１】
［１-３］マスク１８除去工程
第１のプラズマ重合膜１７１が形成された後は、図９（ｄ）に示すように、外周部位１７３ｂ上に載置されたマスク１８を除去する。
以上のような工程により、図９（ｄ）に示すように、外周部位１７３ｂに段差２３が形成される。
なお、マスク１８の除去方法、段差２３の寸法などは前記第１実施形態と同様である。
【０１０２】
［２］第２のプラズマ重合膜１７２形成工程
次に、図１０（ｅ）に示すように、第１のプラズマ重合膜１７１上と外周部位１７３ｂ上とに段差２３を覆うように第２のプラズマ重合膜１７２を形成する。このとき、プラズマ重合膜１７の膜厚Ｔ２が所望の厚さとなるように、第２のプラズマ重合膜１７２を成膜する。
なお、液滴吐出側面１１２には段差２３が形成されているので、第２のプラズマ重合膜１７２を成膜しても、段差２３は維持されている。
【０１０３】
［３］撥液膜１９形成工程
［３−１］酸化処理工程
次に、図１０（ｆ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２に酸化処理を施して、その表面を水酸基で終端させる。
［３−２］撥液膜１９形成工程
酸化処理が施された後は、図１０（ｇ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の表面に金属アルコキシドを反応させて撥液膜１９を形成する。
【０１０４】
以上のような方法により、段差２３と撥液膜１９とが形成されたノズルプレート１１を簡易、迅速かつ低コストに得ることができる。
以上、本発明のインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、酸化処理には、紫外線照射とプラズマ照射を組み合わせて用いてもよい。
【０１０５】
また、撥液膜は、プラズマ重合膜の全面に形成しなくとも、少なくとも段差を有する部分に形成すればよい。
なお、プラズマ重合膜は、ノズル孔の内壁面にも形成されることがある。そのため、当該面やプラズマ重合膜のノズル孔の内壁面に連続する面においても酸化処理が施されることがある。その結果、それらの面においても撥液膜が形成されることがある。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】インクジェットヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの主要部の構成を示す縦断面図である。
【図３】インクジェットプリンタの実施形態を示す概略斜視図である。
【図４】インクジェットヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図５】インクジェットヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１……インクジェットヘッド １１……ノズルプレート １１１……ノズル孔 １１２……液滴吐出側面 １２……インク室基板 １２１……インク室 １２２……側壁 １２３……リザーバ室 １２４……供給口 １３……振動板 １３１……連通孔 １４……圧電素子 １４１……上部電極 １４２……下部電極 １４３……圧電体層 １６……基体 １７……プラズマ重合膜 １７１……第１のプラズマ重合膜 １７２……第２のプラズマ重合膜 １７３ａ、ｂ……外周部位 １７４ａ、ｂ……部位 １７５……上面 １８……マスク １８１……マスク上面 １９……撥液膜 ２０……母材 ２１……レジスト層 ２２……凹部 ２３……段差 ２４……空間 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……キャリッジガイド軸 ９４４……タイミングベルト ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノズルプレート表面にインクが付着することを防止するために、ノズルプレートに撥液処理が施されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、印刷装置に紙ジャムが生じた場合、吐出口近傍に紙が滞留した状態でヘッドが走行すると、撥液処理を施した表面が擦過されるため、撥液性がなくなるという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、インクジェットヘッドのインクの吐出口近傍を吐出口周辺部に比べて１段低くし、インクの吐出口近傍の撥水性を維持するよう段差を形成することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このようなインクジェットヘッドは、段差を形成するために、紫外線硬化樹脂のラミネート、紫外線による当該樹脂の硬化、めっき処理、洗浄など多くの工程を必要としている。そのうえ、撥液処理を施すのための工程を必要とする。そのため、インク吐出口近傍に段差を有する撥液処理が施されたインクジェットヘッドの製造は、手間と時間を要し、さらにはコストの面でも問題を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５１９２３号公報
【特許文献２】特開平５−１９３１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ノズル孔外周部に段差を有し、かつ、撥液性を有するインクジェットヘッドを簡単かつ低コストに製造する方法、当該製造方法により製造されたインクジェットヘッドおよび当該インクジェットヘッドを備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記第１のプラズマ重合膜の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記第１のプラズマ重合膜に第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、 前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、ノズルプレートに撥液処理を施す過程において、マスクを用いて第１のプラズマ重合膜のノズル孔の外周部に対応する部位に第２のプラズマ重合膜を形成しているため、ノズル孔外周部に段差を有し、かつ、撥液性を有するインクジェットヘッドを簡単に、効率よく製造することができる。
【０００７】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
前記段差を覆うように第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、ノズルプレートに撥液処理を施す過程において、マスクを用いてノズルプレートのノズル孔の外周部に対応する部位に第１のプラズマ重合膜を形成しているため、ノズル孔外周部に段差を有し、かつ、撥液性を有するインクジェットヘッドを簡単に、効率よく製造することができる。
【０００８】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記撥液膜を形成する工程の前に、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜に酸化処理を施す工程を有することが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜の表面が活性化されるので、プラズマ重合膜の全面に確実かつ効率的に撥液膜を形成することができる。
【０００９】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記酸化処理は、エネルギー線を照射することが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜の所望の位置に簡単にエネルギー線を照射することができるので、効率的に酸化処理をすることができる。
【００１０】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記エネルギー線は、紫外線またはプラズマであることが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜に対してより最適な酸化処理を施すことができるので、より効率的に酸化処理をすることができる。
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記マスクは、プラズマに耐性のある材料で構成されていることが好ましい。
これにより、第１のプラズマ重合膜または第２のプラズマ重合膜の形成時において、マスクが損傷することを防止できるので、品質のよいインクジェットヘッドを得ることができる。
【００１１】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記第１のプラズマ重合膜および前記第２のプラズマ重合膜は、オルガノポリシロキサンで構成されるものであることが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜がシロキサン結合を骨格としたポリマーで構成されるので、ノズルプレートと強固に結合するとともに、酸化処理によってプラズマ重合膜の膜厚が減少し易い。
【００１２】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記撥液膜は、金属アルコキシドで構成されるものであることが好ましい。
これにより、アルコキシル基においてプラズマ重合膜と確実に反応するので、撥液性の高い撥液膜を容易に形成することができる。
本発明のインクジェットヘッドは、本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造された。
これにより、信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
本発明の電子機器は、本発明のインクジェットヘッドを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明により製造されるインクジェットヘッドおよび電子機器の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明のインクジェットの製造方法により製造されたインクジェットヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１に示すインクジェットヘッドの主要部の構成を示す縦断面図、図３は、図１に示すインクジェットヘッドを備えるインクジェットプリンタの実施形態を示す概略斜視図である。
なお、図１は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。また、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１５】
（１）インクジェットプリンタ
図１に示すインクジェットヘッド１（以下、単に「ヘッド１」と言う。）は、図３に示すようなインクジェットプリンタ（本発明の電子機器）９に搭載されている。
図３に示すインクジェットプリンタ９は、装置本体９２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ９２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排紙口９２２と、上部面に操作パネル９７とが設けられている。
【００１６】
操作パネル９７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
また、装置本体９２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット９３を備える印刷装置（印刷手段）９４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置９４に送り込む給紙装置（給紙手段）９５と、印刷装置９４および給紙装置９５を制御する制御部（制御手段）９６とを有している。
【００１７】
制御部９６の制御により、給紙装置９５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット９３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット９３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット９３の往復動と記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
【００１８】
印刷装置９４は、ヘッドユニット９３と、ヘッドユニット９３の駆動源となるキャリッジモータ９４１と、キャリッジモータ９４１の回転を受けて、ヘッドユニット９３を往復動させる往復動機構９４２とを備えている。
ヘッドユニット９３は、その下部に、多数のノズル孔１１１を備えるヘッド１と、ヘッド１にインクを供給するインクカートリッジ９３１と、ヘッド１およびインクカートリッジ９３１を搭載したキャリッジ９３２とを有している。
なお、インクカートリッジ９３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。
【００１９】
往復動機構９４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸９４３と、キャリッジガイド軸９４３と平行に延在するタイミングベルト９４４とを有している。
キャリッジ９３２は、キャリッジガイド軸９４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト９４４の一部に固定されている。
キャリッジモータ９４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト９４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸９４３に案内されて、ヘッドユニット９３が往復動する。そして、この往復動の際に、ヘッド１から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００２０】
給紙装置９５は、その駆動源となる給紙モータ９５１と、給紙モータ９５１の作動により回転する給紙ローラ９５２とを有している。
給紙ローラ９５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ９５２ａと駆動ローラ９５２ｂとで構成され、駆動ローラ９５２ｂは給紙モータ９５１に連結されている。これにより、給紙ローラ９５２は、トレイ９２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置９４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ９２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
【００２１】
制御部９６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置９４や給紙装置９５等を制御することにより印刷を行うものである。
制御部９６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）１４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置９４（キャリッジモータ９４１）を駆動する駆動回路、給紙装置９５（給紙モータ９５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
【００２２】
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ９３１のインク残量、ヘッドユニット９３の位置等を検出可能な各種センサ等が、それぞれ電気的に接続されている。
制御部９６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子１４、印刷装置９４および給紙装置９５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
【００２３】
（２）インクジェットヘッド
次に、ヘッド１について、図１および図２を参照しつつ詳述する。
ヘッド１は、ノズルプレート１１と、インク室基板１２と、振動板１３と、振動板１３に接合された圧電素子（振動源）１４とを備え、これらが基体１６に収納されている。なお、このヘッド１は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
【００２４】
ノズルプレート１１は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、石英ガラスのようなシリコン系材料、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属系材料、アルミナ、酸化鉄のような酸化物系材料、カーボンブラック、グラファイトのような炭素系材料等で構成されている。
このノズルプレート１１には、インク滴を吐出するための多数のノズル孔１１１が形成されている。これらのノズル孔１１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
【００２５】
ノズルプレート１１には、インク室基板１２が固着（固定）されている。
このインク室基板１２は、ノズルプレート１１、側壁（隔壁）１２２および後述する振動板１３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）１２１と、インクカートリッジ９３１から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ室１２３と、リザーバ室１２３から各インク室１２１に、それぞれインクを供給する供給口１２４とが区画形成されている。
【００２６】
各インク室１２１には、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル孔１１１に対応して配設されている。各インク室１２１は、後述する振動板１３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
インク室基板１２を得るための材料（母材２０）としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド１の製造コストを低減することができる。
インク室基板１２の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。
また、インク室１２１の容積も、特に限定されないが、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。
【００２７】
一方、インク室基板１２のノズルプレート１１と反対側には、振動板１３が接合され、さらに振動板１３のインク室基板１２と反対側には、複数の圧電素子１４が設けられている。
また、振動板１３の所定位置には、振動板１３の厚さ方向に貫通して連通孔１３１が形成されている。この連通孔１３１を介して、前述したインクカートリッジ９３１からリザーバ室１２３に、インクが供給可能となっている。
【００２８】
各圧電素子１４は、それぞれ、下部電極１４２と上部電極１４１との間に圧電体層１４３を介挿してなり、各インク室１２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子１４は、圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
各圧電素子１４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板１３は、圧電素子１４の振動により振動し、インク室１２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
【００２９】
基体１６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体１６にインク室基板１２が固定、支持されている。
このようなヘッド１は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体層１４３に変形が生じない。このため、振動板１３にも変形が生じず、インク室１２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル孔１１１からインク滴は吐出されない。
【００３０】
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子１４の下部電極１４２と上部電極１４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体層１４３に変形が生じる。これにより、振動板１３が大きくたわみ、インク室１２１の容積変化が生じる。このとき、インク室１２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル孔１１１からインク滴が吐出される。
【００３１】
１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極１４２と上部電極１４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子１４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室１２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ９３１からノズル孔１１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル孔１１１からインク室１２１へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ９３１（リザーバ室１２３）からインク室１２１へ供給される。
【００３２】
このようにして、ヘッド１において、印刷させたい位置の圧電素子１４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
このようなヘッド１は、例えば、次のようにして製造することができる。以下、ヘッド１の製造方法の一例について説明する。
【００３３】
（３）インクジェットヘッドの製造方法
図４、図５は、それぞれ、図１および図２に示すインクジェッヘッドの製造工程を説明するための図（縦断面図）である。
なお、以下の説明では、図４、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
［１］ まず、図４（ａ）に示すように、インク室基板１２となる母材２０と、振動板１３とを貼り合わせ（接合して）、これらを一体化させる。
【００３４】
この接合には、例えば、母材２０と振動板１３とを圧着させた状態で熱処理する方法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ確実に、母材２０と振動板１３とを一体化させることができる。
この熱処理条件は、特に限定されないが、１００〜６００℃×１〜２４時間程度とするのが好ましく、３００〜６００℃×６〜１２時間程度とするのがより好ましい。
なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着方法等を用いてもよい。
【００３５】
［２］ 次に、図４（ｂ）に示すように、振動板１３上に、複数の圧電素子１４を形成する。
圧電素子１４は、下部電極１４２を形成するための導電性材料層と、圧電体層１４３を形成するための圧電材料層と、上部電極１４１を形成するための導電性材料層とを順次積層し、その後、圧電素子１４の形状となるようにエッチングすることにより形成することができる。
【００３６】
前記各材料層は、それぞれ、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法等により形成することができる。
また、前記材料層のエッチングには、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
［３］ 次に、図４（ｂ）に示される圧電素子１４を有する母材２０を上下に反転させ、インク室基板１２となる母材２０の圧電素子１４に対応した位置に、それぞれインク室１２１となる凹部２２を形成する。また、母材２０の所定位置にリザーバ室１２３および供給口１２４となる凹部（図示せず）を形成する。
まず、図４（ｃ）に示すように、母材２０上に、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成する領域に対応した開口部を有するレジスト層（マスク）２１を形成する。
【００３８】
レジスト層２１は、例えば、フォトリソグラフィー法等により得る（パターニングする）ことができる。
具体的には、母材２０上に、レジスト材料を塗布（供給）した後、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４の形状に対応したフォトマスクを介してこのレジスト材料を、ｉ線、紫外線および電子線等により露光・現像することにより得ることができる。
【００３９】
ここで、レジスト材料は、ネジ型およびポジ型のレジスト材料が挙げられる。
また、レジスト材料を塗布する方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、レジスト層２１は、レジスト材料を主材料として構成される場合について説明したが、このような場合に限定されず、例えば、レジスト層２１は、レジスト層２１の下層として金属層を備える積層体であってもよい。
これにより、当該レジスト層２１をマスクとして用いて、ドライエッチング法によりインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成する際に、母材２０をエッチング（加工）するのにしたがって、このレジスト層もエッチングされるのをより好適に防止または抑制して、より寸法精度の優れたインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を形成することができる。
【００４１】
このような金属層としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒのうちの少なくとも１種を主材料とするものが挙げられる。
なお、金属層は、母材２０に酸化膜を形成し、その酸化膜上のほぼ全面に金属膜を形成し、さらにこの金属膜上に前述したような方法でレジスト層２１を形成した後、レジスト層２１をマスクとして用いて、ウェットエッチング法により、この金属膜をレジスト層２１と同様の形状にエッチングすることにより得ることができる。
【００４２】
なお、ウェットエッチング法に用いるエッチング液としては、例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨのようなアルカリ金属水酸化物の水溶液、Ｍｇ（ＯＨ）２のようなアルカリ土類金属水酸化物の水溶液、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの水溶液、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系有機溶媒等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。
【００４３】
次に、母材２０の上側、すなわち圧電素子１４が形成されていない面側から、エッチング法を用いて、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を構成する凹部２２を形成する。
エッチングは、ドライエッチング法またはウェットエッチング法のいずれを用いてもよいが、ドライエッチング法が好ましい。これにより、化学物質を用いることなく、プラズマによりエッチングを行えるため、簡便かつ確実に母材２０をエッチングすることができる。
【００４４】
ドライエッチング法は、チャンバと、チャンバ内にプラズマ発生用ガスを導入するための第１の導入バルブと、母材２０を冷却する冷却媒体ガスを導入するための第２の導入バルブと、チャンバ内に対向するように設けられた一対の電極と、一方の電極側に設置された母材２０を冷却媒体ガスが通過可能な連通孔を通じて冷却する冷却板と、母材２０を固定するための設置台とを備えたドライエッチング装置を用いて行うことができる。
【００４５】
すなわち、ドライエッチング法は、一方の電極と圧電素子１４とが対向するように母材２０を、この電極側に設けられた設置台にセットし、チャンバ内を減圧する。そして、第２の導入バルブから導入した冷却媒体ガスを母材２０の下側に吹き付けて前記冷却板および冷却媒体ガスの温度を伝えて冷却し、かつ、第１の導入バルブから導入したプラズマ発生用ガスを一対の電極間に供給した状態で、この電極間に高周波電圧を印加するものである。これにより、電極間の間でプラズマが発生し、これにより生じたイオンや電子がレジスト層２１を備える母材２０の上面に衝突することによりインク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４を構成する凹部２２を形成する。
【００４６】
このようなドライエッチングは、垂直異方性のドライエッチングであることが好ましい。これにより、プラズマ中の活性ガスであるプラズマイオンが垂直に入射するため、異方性のエッチングが効率良く行われる。
プラズマ発生用ガスとしては、例えば、フッ素系ガス、塩素および臭素のうちの少なくとも１種を含有するハロゲン系ガス等が挙げられるが、本実施形態のように母材２０がシリコン単結晶で構成される場合には、ＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＢｒＦ３、ＣＦ４／Ｏ２、Ｃｌ２、ＳＦ６／Ｎ２／Ａｒ、ＢＣｌ２／Ｃｌ２／Ａｒガスを用いるのが好ましく、特に、ＳＦ６およびＣ４Ｆ８ガスのうちのいずれかを単独で、またはこれらの混合ガスを用いるのが好ましい。これにより、母材２０のエッチングを効率よく行うことができる。
【００４７】
冷却媒体ガスとしては、冷却効率に優れ、プラズマの発生に影響を与えないようなものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素のような不活性ガス等が挙げられ、これらの中でも、ヘリウムを主成分とするのが好ましい。ヘリウムは、特に冷却効果に優れるものであることから冷却媒体ガスとして好適に用いられる。
【００４８】
また、前記冷却板の温度すなわち冷却媒体ガスの温度は、−２０〜６０℃程度であるのが好ましく、−１０〜１０℃程度であるのがより好ましい。これにより、母材２０を冷却して適切な温度を維持することができるようになる。
以上のようなレジスト層２１をマスクとした母材２０のエッチングにより、図４（ｄ）に示すように、インク室１２１、リザーバ室１２３および供給口１２４などの側壁１２２に隣接して凹部２２が形成される。
【００４９】
［４］ 次に、図５（ｅ）に示すように、側壁１２２に対応する母材２０上に形成されたレジスト層２１を除去する。
除去の方法としては、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒すこと、または、これらのものを溶解し得るアセトン、アルキルベンゼンスルホン酸のようなレジスト剥離液に浸漬することにより、レジスト層２１の全てまたはその一部を液状化することにより行うことができる。
【００５０】
［５］ 次に、図５（ｆ）に示すように、複数のノズル孔１１１が形成され、撥液処理されたノズルプレート１１を、各ノズル孔１１１が各インク室１２１となる凹部２２に対応するように位置合わせして接合する。
これにより、複数のインク室１２１、リザーバ室１２３および複数の供給口１２４が画成される。この接合には、例えば、接着剤による接着等の各種接着方法、各種融着方法等を用いることができる。
なお、ノズル孔１１１の内径は、５〜５０μｍであることが好ましい。本実施形態では、２０μｍのノズル孔１１１が用いられる。
また、本実施形態では、ノズル孔１１１の横断面形状は、円形状をなしている。
【００５１】
［６］ 最後に、図１に示すように、インク室基板１２を、例えば接着剤による接着等により基体１６に取り付ける（固定する）。
以上のような工程を経て、ヘッド１が製造される。
さて、以上のような工程により製造されたヘッド１のノズルプレート１１は、例えば、次のような工程により製造することができる。以下、ノズルプレート１１の製造方法の一例について説明する。
【００５２】
（４）ノズルプレートの製造方法
図６〜８は、それぞれ、図１および図２に示すインクジェッヘッドのノズルプレートの製造工程を説明するための図である。図６、７は、縦断面図、図８は、上面図である。また、図６（ａ）、（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｅ）、（ｆ）は図８（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、以下の説明では、図６、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００５３】
本実施形態のインクジェットヘッド１に用いられるノズルプレート１１の製造方法は、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する第１のプラズマ重合膜１７１形成工程［１］と、第１のプラズマ重合膜１７１のノズル孔１１１の外周部に対応する部位（以下、単に「外周部位」と言う。）１７３ａにマスク１８を設置し、当該マスク１８以外の第１のプラズマ重合膜１７１に第２のプラズマ重合膜１７２を形成した後、マスク１８を除去して当該マスク１８の設置部位に、段差２３を形成する段差２３形成工程［２］と、少なくとも段差２３を有する部分を覆うように撥液膜１９を形成する撥液膜１９形成工程［３］とを有する。
【００５４】
以下、ノズルプレート１１の製造方法の各工程について説明する。
［１］第１のプラズマ重合膜１７１形成工程
図６（ａ）に示すように、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する。
第１のプラズマ重合膜１７１の構成材料としては、アルキルポリシロキサン、アリールポリシロキサンなどのオルガノポリシロキサン、アルコキシシランなどのシラン化合物などが挙げられる。このうち、オルガノポリシロキサンが好ましい。これにより、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を骨格とした構造を有するので、ノズルプレート１１の構成材料（シリコンなど）と結合し易く、容易に第１のプラズマ重合膜１７１を形成することができる。
【００５５】
アルキルポリシロキサンとしては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジエチルポリシロキサン、シクロアルキルポリシロキサン等が挙げられる。
アリールポリシロキサンとしては、例えば、フェニルポリシロキサン等が挙げられる。
アルコキシシランとしては、例えば、メトキシシラン、エトキシシラン、ブトキシシランなどが挙げられる。
【００５６】
これらの化合物は、１種または２種以上を用いることができる。
これらの化合物の中でも、アルキルポリシロキサンを用いることが好ましい。アルキルポリシロキサンは高分子化合物であるため、ノズルプレート１１上に高分子膜を形成することができる。また、高分子中にアルキル基を有するため、高分子構造に立体障害が少なく、分子が規則正しく配列した膜を形成することができる。
【００５７】
また、アルキルポリシロキサンの中でも、特にジメチルポリシロキサンが好ましい。ジメチルポリシロキサンは、製造が容易なため、容易に入手することができる。
このような構成材料を用いて第１のプラズマ重合膜１７１を形成する方法としては、プラズマ重合法、蒸着法、シランカップリング剤による処理、ポリオルガノシロキサンを含有する液状材料による処理等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、プラズマ重合法を用いるのが好適である。
【００５８】
プラズマ重合法は、例えば、チャンバ内にノズルプレート１１を設置し、チャンバ内に電界を発生させるとともに、オルガノシロキサンをガス状でキャリアガスとともに供給し、発生したプラズマをプラズマ重合により液滴吐出側面１１２に成膜する方法である。
このようなプラズマ重合法を用いることにより、オルガノポリシロキサンのプラズマが発生するため、均質かつ均一な膜厚の第１のプラズマ重合膜１７１を形成することができる。
【００５９】
なお、前記キャリアガス（添加ガス）としては、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素等を用いることができる。
また、プラズマ重合法により第１のプラズマ重合膜１７１を形成する場合、その形成条件（成膜条件）は、例えば、次のようにすることができる。
高周波の出力は、１００〜１０００Ｗ程度であるのが好ましい。
【００６０】
成膜時のチャンバ内の圧力は、１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましい。
原料ガス流量は、1〜１００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましい。一方、キャリアガス流量は、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましい。
処理時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、４〜７分程度であるのがより好ましい。
【００６１】
このような条件を適宜設定することにより、所望の平均厚さの第１のプラズマ重合膜１７１を形成することができる。
この第１のプラズマ重合膜１７１の平均膜厚Ｔ１は、前述した形成条件の処理時間によって適宜変更することができるが、５〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、２５〜２５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。このような厚さであれば、第１のプラズマ重合膜１７１に後述する第２のプラズマ重合膜１７２を形成してもプラズマ重合膜１７が適度な厚さとなるので、寸法精度のよいヘッド１を得ることができる。
【００６２】
［２］段差２３形成工程
一般に、マスクを用いて成膜を行った場合、マスクを形成した部分とマスクを形成していない部分とで膜厚が異なる成膜が可能となる。そこで、本発明者らは、ノズルプレート１１の製造方法について鋭意検討した結果、撥液膜１９形成過程においてこの技術を利用すれば、ノズルプレート１１の撥液処理と段差２３形成とを一挙に行うことができることを見出した。
【００６３】
以下、マスク１８を用いて、段差２３を形成する方法を詳細に説明する。
［２-１］マスク１８形成工程
図６（ｂ）、図８（ａ）に示すように、第１のプラズマ重合膜１７１の外周部位１７３ａ上に板状のマスク１８を形成する。
マスク１８は、外周部位１７３ａを包含するような所定の位置およびパターン形状に形成されている。すなわち、本実施形態では、マスク１８は、図８（ａ）に示すように、各ノズル孔１１１を１つのマスクで覆うように帯状に形成されている。
【００６４】
マスク１８の厚さは、０．０５〜２５μｍ程度であるのが好ましく、０．２５〜２０μｍ程度であるのがより好ましい。
マスク１８の厚さが前記下限値よりも小さすぎると、第２のプラズマ重合膜を成膜しても段差２３がほとんど形成されないおそれがある。その結果、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合に外周部位１７３ａと紙が接触し、外周部位１７３ａの表面が損傷し易い。
【００６５】
一方、マスク１８の厚さが前記上限値よりも大きすぎると、マスク１８の大きさが大きくなり、取扱いが困難となるおそれがある。
マスク１８を構成する材料は、第２のプラズマ重合膜１７２の形成時に発生するプラズマに対する耐性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、アルミニウムなどの金属やガラス、各種セラミックス、シリコンなどの材料を挙げることができる。このような材料を用いることにより、マスクが損傷することを防止できるので、寸法精度よく、確実に段差を得ることができる。
【００６６】
さらに、マスク１８の構成材料は、第２のプラズマ重合膜１７２が成膜されないような材料であることが好ましい。換言すれば、マスク１８の外周面に第２のプラズマ重合膜１７２が付着しないまたは付着し難いような材料であることが好ましい。これにより、常にマスク１８を視認することができるため、マスク１８を簡易、迅速かつ確実に除去することができる。また、第２のプラズマ重合膜１７２が覆われないので、マスク１８を除去し易く、マスク１８を除去した後の段差２３部分が滑らかな形状となる。その結果、後述する撥液処理、インクの吐出に影響を与えない、段差２３を得ることができる。
【００６７】
このようなマスク１８を形成する方法としては、特に限定されないが、図８（ａ）に示すように、例えば、予め所定の形状に形成されたマスク１８を外周部位１７３ａに載置することにより行うことができる。具体的には、外周部位１７３ａを覆うように、外周部位１７３ａとマスク１８とを位置決めして、第１のプラズマ重合膜１７１上に載置（または固定）することにより行うことができる。
【００６８】
また、マスク１８を形成する他の方法としては、例えば、蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより行うこともできる。
以上のように、外周部位１７３ａとマスク１８とが位置決めされて、マスク１８が第１のプラズマ重合膜１７１上に載置されることにより、マスク１８が設置された第１のプラズマ重合膜１７１以外の部位（以下、単に「部位」という。）１７４ａ上に選択的に第２のプラズマ重合膜１７２を形成することができる。
【００６９】
なお、本発明は、１つのノズル孔１１１に対して１つのマスク１８を用いてもよい。その場合のマスク１８の形状は、ノズル孔１１１の外径よりも大きく、かつ、ノズル孔１１１と同様に平面形状が円形であってもよい。
［２-２］第２のプラズマ重合膜１７２形成工程
次に、図６（ｃ）に示すように、マスク１８を用いて、第１のプラズマ重合膜１７１（部位１７４ａ）上にさらに第２のプラズマ重合膜１７２を形成する。
【００７０】
このとき、前述したマスク１８の機能により、外周部位１７３ａには第２のプラズマ重合膜１７２は形成されず、図６（ｄ）に示すように、部位１７４ａとマスク上面１８１のみに選択的に第２のプラズマ重合膜１７２が形成される。
なお、マスク１８に第２のプラズマ重合膜１７２が成膜されないまたは成膜され難いような材料を用いた場合、マスク上面１８１には成膜されない。
【００７１】
第２のプラズマ重合膜１７２の構成材料、形成方法、膜厚などは、前記［１］第１のプラズマ重合膜１７１形成工程で説明したものと同様である。
また、第２のプラズマ重合膜１７２が形成された後のプラズマ重合膜１７（第１のプラズマ重合膜１７１と第２のプラズマ重合膜１７２）の平均膜厚をＴ２としたとき、その平均膜厚Ｔ２は、１０〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましい。このような厚さであれば、プラズマ重合膜１７が適度な厚さとなるので、寸法精度のよいヘッド１を得ることができる。
【００７２】
［２-３］マスク１８除去工程
第２のプラズマ重合膜１７２が形成された後は、図７（ｅ）、図８（ｂ）に示すように、第１のプラズマ重合膜１７１上に載置されたマスク１８を除去する。
マスク１８を除去する方法は、マスク１８の種類（形成方法）によって異なる。板状のマスク１８を用いる場合、例えば、マスク１８を第１のプラズマ重合膜１７１から離反することにより除去することができる。また、マスク１８を蒸着法やフォトリソグラフィー法などにより形成した場合、例えば、大気圧または減圧下において酸素プラズマやオゾン蒸気に晒す方法、マスク１８の溶解液または剥離液に浸漬する方法などにより行うことができる。
【００７３】
第２のプラズマ重合膜１７２の形成により形成された段差２３のギャップ長（第２のプラズマ重合膜の膜厚）ｃは、ノズル孔１１１の内径ａに対して０．０１〜０．５倍であることが好ましく、０．０５〜０．３５倍であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、段差のギャップ長が最適な長さとなり、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合でも外周部位１７３ａの表面を適切に保護することができる。
ギャップ長ｃが当該範囲の下限値よりも小さすぎると、段差２３が小さくなるため、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合に外周部位１７３ａと紙が接触し、外周部位１７３ａの表面が損傷し易い。
【００７４】
一方、ギャップ長ｃが当該範囲の上限値よりも大きすぎると、外周部位１７３ａと第２のプラズマ重合膜１７２の上面との差が大きくなるため、均一な撥液膜１９を形成し難い。
また、段差２３の内側に形成された空間２４の幅ｂは、ノズル孔１１１の内径ａに対して２〜１０倍であることが好ましく、３〜６倍であることより好ましい。このような範囲とすることにより、空間２４の幅ｂが最適な長さとなり、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合でもノズル近傍の表面を適切に保護することができる。
空間２４の幅ｂが当該範囲の下限値よりも小さすぎると、外周部位１７３ａの面積が小さくなるため、撥液膜１９を形成し難い。
【００７５】
一方、空間２４の幅ｂが当該範囲の上限値よりも大きすぎると、外周部位１７３ａの面積が大きくなるため、印刷装置９４に紙ジャムが発生した場合に当該部位１７３ａと紙が接触し、外周部位１７３ａが損傷し易い。
以上のように、図７（ｅ）、図８（ｂ）に示すように、段差２３形成のためにマスク１８を用いて第２のプラズマ重合膜１７２を形成することにより、外周部位１７３ａに簡単かつ効率的に段差２３を形成することができる。
【００７６】
［３］撥液膜１９形成工程
ノズルプレート１１表面にインクが付着することを防止するため、図７（ｇ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に、段差２３を覆うように金属アルコキシドを反応させて撥液膜１９を形成する。
プラズマ重合膜１７の表面は、アルキル基で終端している。そのため、そのままプラズマ重合膜１７と金属アルコキシドとを反応させても均一な撥液膜１９を形成することは困難である。そこで、プラズマ重合膜１７と金属アルコキシドとを反応し易くするために、撥液膜１９形成に先立って、プラズマ重合膜１７の撥液処理を施したい部分に酸化処理が施される。
以下、プラズマ重合膜１７の酸化処理を説明した後、撥液膜１９の形成について説明する。なお、以下の説明では、プラズマ重合膜１７、すなわち、第１のプラズマ重合膜１７１、第２のプラズマ重合膜１７２に、例えば、オルガノポリシロキサンを用いた場合を代表して説明する。
【００７７】
［３−１］酸化処理工程
前述したような目的で、図７（ｆ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとに酸化処理を施して、その表面を水酸基で終端させる。
ここで、酸化処理は、次のような機構で進行している。すなわち、エネルギー線等の照射により、プラズマ重合膜１７の表面に終端しているアルキル基がプラズマ重合膜１７の構成材料のＳｉ原子から切断される。それと同時に、そのＳｉ原子に酸素原子が導入される（ＳｉＯ２化処理）。そして、ＳｉＯ２化されたプラズマ重合膜１７を大気に晒すことで、Ｓｉ原子に導入された酸素原子に水素原子を結合させて、水酸基とすることができる。
【００７８】
このような処理により、プラズマ重合膜１７の表面が水酸基で終端するため、後述する金属アルコキシドが十分に結合することができる。
このような酸化処理は、例えば、エネルギー線を照射する方法により行われる。これにより、エネルギー線が照射される領域にのみ酸化処理を施すことができるので、ＳｉＯ２化を効率的に行うことができる。
【００７９】
エネルギー線としては、例えば、紫外線、プラズマなどが挙げられる。このうち、紫外線が好ましい。紫外線を用いることで、大型な装置を必要とすることがないため、簡易に所望の酸化処理を行うことができる。また、プラズマ照射とは異なり、紫外線を照射するだけで酸化処理を行えるので、プラズマによる反応生成物などの発生もなく、純度よく酸化処理を行うことができる。
このような酸化処理を、例えば、紫外線照射、プラズマ照射で行う場合、その処理条件は次に示すように設定することができる。
【００８０】
［Ａ］ＳｉＯ２化処理として紫外線照射を用いる場合
紫外線の波長は、特に限定されないが、４００ｎｍ以下であればよく、１００〜３５０ｎｍ程度であるのが好ましい。
紫外線の強度は、１０００〜３０００ｍＪ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、１４００〜２６００ｍＪ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【００８１】
なお、紫外線照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、アルキル基とＳｉとが切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子から酸素原子が効率よく導入されるため、オルガノポリシロキサンをより迅速にＳｉＯ２に変化させることができる。
また、紫外線の照射時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、３〜７分程度であるのがより好ましい。
【００８２】
［Ｂ］ＳｉＯ２化処理としてプラズマ照射を用いる場合
プラズマを発生させるガス種としては、例えば、酸素ガス、窒素ガス、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガス等）等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
高周波の出力は、１００〜７００Ｗ程度であるのが好ましく、３００〜５００Ｗ程度であるのがより好ましい。
【００８３】
ガスの流量は、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１００〜３００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
なお、プラズマ照射を行う雰囲気は、大気中または減圧状態のいずれであってもよいが、大気中とするのが好ましい。これにより、アルキル基とＳｉとの結合が切断されるのとほぼ同時に、大気中に存在する酸素分子から酸素原子が効率よく導入されるため、ポリオルガノシロキサンをより迅速にＳｉＯ２に変化させることができる。
【００８４】
特に、プラズマ照射には、プラズマを発生するガス種として、酸素ガスを含むガスを用いる酸素プラズマ照射を用いるのが好適である。酸素プラズマ照射によれば、酸素プラズマがアルキル基とＳｉとの結合を切断するとともに、Ｓｉと酸素原子との結合に利用されるため、オルガノポリシロキサンをより確実にＳｉＯ２に変化させることができる。
以上のような酸化処理により、ＳｉＯ２化されたプラズマ重合膜１７を大気に晒すことで、Ｓｉ原子に導入された酸素原子に水素原子を結合させて、水酸基とすることができる。その結果、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面は水酸基で終端するため、後述する金属アルコキシドが十分に結合することができる。
【００８５】
［３−２］撥液膜形成工程
酸化処理が施された後は、図７（ｇ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に金属アルコキシドを反応させて撥液膜１９を形成する。
ここで、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面と、金属アルコキシドとは、次のような機構で反応している。すなわち、プラズマ重合膜１７は、前述したように、その表面は酸化処理によりＳｉＯ２化され、水酸基で終端している。このプラズマ重合膜の表面（水酸基）に金属アルコキシドを接触させると、当該水酸基と金属アルコキシドのアルコキシル基が反応し、金属アルコキシドのシラノール基（Ｓｉ−Ｏ−）とプラズマ重合膜１７の表面が結合（シロキサン結合）する。これにより、金属アルコキシドで構成される撥液膜１９が形成される。
【００８６】
ここで、撥液膜形成に用いられる金属アルコキシドは、下記一般式（１）
ＸｎＭ（ＯＲ）４−ｎ ・・・（１）
（但し、Ｘは撥液性を示す官能基、Ｍは金属、Ｒはアルキル基、ｎは１〜３の整数である。）
で表される化合物である。
【００８７】
一般式（１）中のＸは、例えば、フルオロアルキル基、アルキル基、ビニル基等の撥液性を示す官能基が挙げられる。中でも、フルオロアルキル基が好ましい。これにより、表面自由エネルギーが小さくなるため、撥液膜１９の撥液性を向上させることができるとともに、耐薬品性、耐候性、耐摩擦性などの特性も向上させることができる。
なお、Ｘの重量平均分子量は、２００〜４０００程度であるのが好ましく、１０００〜２０００程度であるのがより好ましい。
【００８８】
一般式（１）中のＭは、例えば、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｔ、Ｂａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔａ等の金属が挙げられる。これらの中でも、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等がより好ましい。
一般式（１）中のＲは、炭素数１〜２０のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、プロピル基、ペンチル基などが挙げられる。
【００８９】
このような一般式（１）で表される金属アルコキシドは、Ｘがフルオロアルキル基で、ＭがＳｉであること（シラン系カップリング剤）が特に好ましい。このような化合物であることにより、Ｘがフルオロアルキル基であるため、前述したように撥液性に優れるとともに、ＭがＳｉでるため、安価に入手することができる。
なお、フロオロアルキル基のアルキル基は、前述したＲと同様なものが挙げられるが、炭素数が長い基であることが好ましい。これにより、より脂溶性が高くなるので、撥液性を持続、向上させることができる。
【００９０】
このような一般式（１）で表される金属アルコキシドの具体例としては、例えば、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００９１】
なお、一般式（１）で表される金属アルコキシドにおいて、ｎが１または２のものを用いた場合には、該化合物中で隣接するシラノール基同士の間でもシロキサン結合を形成することができるため、形成される撥液膜１９の密着性を向上させることができる。
このような金属アルコキシドを第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に反応させて撥液膜１９を形成する方法は、液相プロセスや気相プロセスのような各種プロセスを用いて行うことができる。中でも、液相プロセスを用いて行うのが好ましい。液相プロセスを用いれば、金属アルコキシド溶液を調製する工程と、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に金属アルコキシド溶液を供給する工程という比較的簡単な工程により、撥液膜１９を形成することができる。
【００９２】
液相プロセスとして具体的には、例えば、インクジェット法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００９３】
撥液膜１９を液相プロセス（塗布法）を用いて形成する場合は、例えば、次のようにして撥液膜１９を形成することができる。
まず、金属アルコキシド溶液を調製する。
金属アルコキシドを溶解する溶媒としては、各種のものが用いられるが、例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンのような芳香族炭化水素系溶媒を用いることができる。
【００９４】
また、金属アルコキシドの濃度は、０．０１〜０．５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．１〜０．３ｗｔ％程度であるのがより好ましい。
次に、上述した塗布法により、金属アルコキシド溶液を第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面に供給する。
この場合、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面と金属アルコキシドとの反応性を上げるために加熱を行ってもよい。加熱を行う場合、その温度は、５０〜２００℃程度であるのが好ましく、８０〜１５０℃程度であるのがより好ましい。
【００９５】
また、加熱時間は、１〜５０分程度であるのが好ましく、５〜２０分程度であるのがより好ましい。
このような方法により、第２のプラズマ重合膜１７２の上面１７５と外周部位１７３ａとの表面のほぼ全面に、金属アルコキシドが結合し、金属アルコキシドがノズルプレート１１の液滴吐出側で露出する撥液膜１９が形成される。
以上により、段差２３と撥液膜１９とが形成されたノズルプレート１１を得ることができる。
【００９６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法の第２実施形態について説明する。
図９、１０は、それぞれ図１および図２に示すインクジェッヘッドのノズルプレートの製造工程の第２実施形態を説明するための図（縦断面図）である。
【００９７】
なお、以下の説明では、図９、１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、ノズルプレート１１の製造工程の第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態の製造工程との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９、１０に示すノズルプレート１１の製造方法は、マスク１８を載置する順番が異なること以外は、第１実施形態のノズルプレート１１の製造方法と同様である。
【００９８】
すなわち、本実施形態のノズルプレート１１の製造方法は、ノズルプレート１１の液滴吐出側の面のノズル孔１１１の外周部に対応する部位（以下、単に「外周部位」という。）１７３ｂにマスク１８を設置し、マスク１８以外のノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２に第１のプラズマ重合膜１７１を形成した後、マスク１８を除去して当該マスク１８の設置部位に段差２３を形成する段差２３形成工程［１］と、段差２３を覆うように第２のプラズマ重合膜１７２を形成する第２のプラズマ重合膜１７２形成工程と、少なくとも段差２３を覆うように撥液膜１９を形成する撥液膜１９形成工程［３］とを有する。
【００９９】
以下、ノズルプレート１１の製造方法の各工程について説明する。
［１］段差２３形成工程
［１-１］マスク１８形成工程
図９（ａ）に示すように、ノズルプレート１１の液滴吐出側面１１２上に、外周部位１７３ｂを包含するようにマスク１８を載置する。
なお、マスク１８の形成方法、形状、厚さ、材料などは、前記第１実施形態と同様である。
【０１００】
［１-２］第１のプラズマ重合膜１７１形成工程
次に、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、液滴吐出側面１１２のマスク１８が載置されている外周部位１７３ｂ以外の部位１７４ｂとマスク上面１８１に第１のプラズマ重合膜１７１を形成する。
なお、第１のプラズマ重合膜１７１の材料、形成方法、膜厚などは、前記第１実施形態と同様である。
【０１０１】
［１-３］マスク１８除去工程
第１のプラズマ重合膜１７１が形成された後は、図９（ｄ）に示すように、外周部位１７３ｂ上に載置されたマスク１８を除去する。
以上のような工程により、図９（ｄ）に示すように、外周部位１７３ｂに段差２３が形成される。
なお、マスク１８の除去方法、段差２３の寸法などは前記第１実施形態と同様である。
【０１０２】
［２］第２のプラズマ重合膜１７２形成工程
次に、図１０（ｅ）に示すように、第１のプラズマ重合膜１７１上と外周部位１７３ｂ上とに段差２３を覆うように第２のプラズマ重合膜１７２を形成する。このとき、プラズマ重合膜１７の膜厚Ｔ２が所望の厚さとなるように、第２のプラズマ重合膜１７２を成膜する。
なお、液滴吐出側面１１２には段差２３が形成されているので、第２のプラズマ重合膜１７２を成膜しても、段差２３は維持されている。
【０１０３】
［３］撥液膜１９形成工程
［３−１］酸化処理工程
次に、図１０（ｆ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２に酸化処理を施して、その表面を水酸基で終端させる。
［３−２］撥液膜１９形成工程
酸化処理が施された後は、図１０（ｇ）に示すように、第２のプラズマ重合膜１７２の表面に金属アルコキシドを反応させて撥液膜１９を形成する。
【０１０４】
以上のような方法により、段差２３と撥液膜１９とが形成されたノズルプレート１１を簡易、迅速かつ低コストに得ることができる。
以上、本発明のインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドおよび電子機器を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、酸化処理には、紫外線照射とプラズマ照射を組み合わせて用いてもよい。
【０１０５】
また、撥液膜は、プラズマ重合膜の全面に形成しなくとも、少なくとも段差を有する部分に形成すればよい。
なお、プラズマ重合膜は、ノズル孔の内壁面にも形成されることがある。そのため、当該面やプラズマ重合膜のノズル孔の内壁面に連続する面においても酸化処理が施されることがある。その結果、それらの面においても撥液膜が形成されることがある。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】インクジェットヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの主要部の構成を示す縦断面図である。
【図３】インクジェットプリンタの実施形態を示す概略斜視図である。
【図４】インクジェットヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図５】インクジェットヘッドの製造工程を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態のノズルプレートの製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１……インクジェットヘッド １１……ノズルプレート １１１……ノズル孔 １１２……液滴吐出側面 １２……インク室基板 １２１……インク室 １２２……側壁 １２３……リザーバ室 １２４……供給口 １３……振動板 １３１……連通孔 １４……圧電素子 １４１……上部電極 １４２……下部電極 １４３……圧電体層 １６……基体 １７……プラズマ重合膜 １７１……第１のプラズマ重合膜 １７２……第２のプラズマ重合膜 １７３ａ、ｂ……外周部位 １７４ａ、ｂ……部位 １７５……上面 １８……マスク １８１……マスク上面 １９……撥液膜 ２０……母材 ２１……レジスト層 ２２……凹部 ２３……段差 ２４……空間 ９……インクジェットプリンタ ９２……装置本体 ９２１……トレイ ９２２……排紙口 ９３……ヘッドユニット ９３１……インクカートリッジ ９３２……キャリッジ ９４……印刷装置 ９４１……キャリッジモータ ９４２……往復動機構 ９４３……キャリッジガイド軸 ９４４……タイミングベルト ９５……給紙装置 ９５１……給紙モータ ９５２……給紙ローラ ９５２ａ……従動ローラ ９５２ｂ……駆動ローラ ９６……制御部 ９７……操作パネル Ｐ……記録用紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記第１のプラズマ重合膜の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記第１のプラズマ重合膜に第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、 前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
前記段差を覆うように第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記撥液膜を形成する工程の前に、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜に酸化処理を施す工程を有する請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記酸化処理は、エネルギー線を照射する請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記エネルギー線は、紫外線またはプラズマである請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記マスクは、プラズマに耐性のある材料で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記第１のプラズマ重合膜および前記第２のプラズマ重合膜は、オルガノポリシロキサンで構成されるものである請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記撥液膜は、金属アルコキシドで構成されるものである請求項１ないし７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法で製造されたインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記第１のプラズマ重合膜の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記第１のプラズマ重合膜に第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、 前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
ノズルプレートのノズル孔の外周部に孔径が拡大するような段差が形成されたインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面の前記ノズル孔の外周部に対応する部位にマスクを設置し、当該マスク以外の前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に第１のプラズマ重合膜を形成する工程と、
前記マスクを除去して当該マスクの設置部位に前記段差を形成する工程と、
前記段差を覆うように第２のプラズマ重合膜を形成する工程と、
少なくとも前記段差を覆うように撥液膜を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記撥液膜を形成する工程の前に、第１のプラズマ重合膜および／または第２のプラズマ重合膜に酸化処理を施す工程を有する請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記酸化処理は、エネルギー線を照射する請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記エネルギー線は、紫外線またはプラズマである請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記マスクは、プラズマに耐性のある材料で構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記第１のプラズマ重合膜および前記第２のプラズマ重合膜は、オルガノポリシロキサンで構成されるものである請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記撥液膜は、金属アルコキシドで構成されるものである請求項１ないし７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし８いずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法で製造されたインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２１３３５２（Ｐ２００８−２１３３５２Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５１８２（Ｐ２００７−５５１８２）
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]