液体吐出ヘッド及び画像形成装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法
【課題】ノズル形成部材の撥水層の耐久性及び撥水性のいずれも両立して向上することができる液体吐出ヘッドの提供。
【解決手段】ノズル板３は、ノズル基材３１の液滴吐出側の面に撥水層３２が形成され、撥水層３２は、フッ素樹脂層からなり、単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体又はコポリマー（分子鎖）が絡み合った層３２ｃで構成され、これらの単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃがいずれもノズル板３の表面に露出した状態で形成されている。
【解決手段】ノズル板３は、ノズル基材３１の液滴吐出側の面に撥水層３２が形成され、撥水層３２は、フッ素樹脂層からなり、単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体又はコポリマー（分子鎖）が絡み合った層３２ｃで構成され、これらの単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃがいずれもノズル板３の表面に露出した状態で形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドを備える画像形成装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰ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り、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、「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し、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、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、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の個別流路（加圧液室、圧力室などともいう。）内のインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子などで構成される圧電アクチュエータを用いたもの、発熱抵抗体などで構成されるサーマルアクチュエータを用いたもの、静電力を発生する静電アクチュエータを用いたものなどが知られている。
【０００５】
液体吐出ヘッドは、ノズルからインクを液滴として吐出させるため、ノズルが形成されるノズル形成部材（以下、単に「ノズル板」という。）のノズル形成面の液滴吐出側表面、即ちノズル板の用紙に対向する側の表面（単に「ノズル形成面」と表記する場合がある。）の表面特性が滴吐出特性に大きな影響を与える。例えば、ノズルの周辺部にインクが付着すると、液滴吐出方向が定まらないほか、ノズル径が縮小して液滴吐出量（液滴の大きさ）が減少したり、あるいは液滴吐出速度が不安定になる等の不具合が生じる。そのため、一般に、ノズル形成面の表面に撥水層（撥液層、撥インク層などともいう。）を形成し、ノズル周辺部のインクの付着を防止することにより液滴吐出特性を向上することが行われている。
【０００６】
一方、画像形成装置では、液体吐出ヘッドのノズルの目詰まり防止のために所要のタイミングでヘッドの維持回復を行う維持回復機構を備え、ヘッドのノズル形成面をワイパー部材で払拭して（ワイピングして）清浄化するようにしているため、撥水層の耐ワイピング性を高める必要がある。
【０００７】
このような撥水層は、特に耐久性と撥水性を得るため、一般に、ノズル形成面にフッ素を添加した共析めっき膜や有機性の薄膜を成膜したり、或いは、フッ素系及びシリコーン系撥水剤をコーティングすることで形成されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、楕円形状の硬質体とフッ素樹脂重合体を共析させたメッキ被膜を形成し、硬質体が撥水膜の表面から突出させることで撥水膜の耐ワイピング性（耐刷性）を高める構成が記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、ノズル板のノズル形成面に、ノズル板に対して密着性に優れたダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）からなる薄膜層を形成して撥水層の剥離を防止するとともに、さらにフッ素を添加したＤＬＣ層を撥水層として形成し、ノズル形成面の撥水性を得る構成が記載されている。この構成では、フッ素添加ＤＬＣ層として、フッ素添加量の異なる層を２層以上形成し、ＤＬＣ側の層のフッ素添加量を少なく、表面に近いほどフッ素添加量を多くすることで、良好な撥水性を得ると同時に、表面のフッ素の添加量の多い層からフッ素が多少剥離しても、フッ素添加量が大のため撥水性を維持できるとされている。
【００１０】
また、特許文献３にはノズル形成面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中又は真空中において加熱処理してフッ素樹脂重合膜を硬化させる構成が記載されている。この構成によれば、加熱処理により、フッ素樹脂重合膜に含まれる液体原料が蒸発するので、フッ素樹脂重合膜を硬化させることができて、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができ、また加熱処理は、不活性ガス中又は真空中において行うことにより、フッ素樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またフッ素樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができことから、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１８２０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６５６８号公報
【特許文献３】特許第３７５５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の楕円形状の硬質体とフッ素樹脂重合体を共析させたメッキ被膜を形成し、硬質体が撥水膜の表面から突出することを可能にする構成にあっては、表面の撥水基の割合を減少させることとなり、インク残りの原因となる。
【００１３】
また、特許文献２に記載のフッ素を添加したＤＬＣ層を撥水層とする構成にあっては、ＤＬＣがダイヤモンドに近い性質を有していることからワイピング等の引っかきによる衝撃には強いものの、機械的衝撃に対して割れや欠けが生じ易い。また、ノズル板とで線膨張係数差がある場合、例えば製造時における温度上昇により、ノズル板を流路部材に接合するとき、ノズル板との間に引っ張り応力や圧縮応力が発生し、ノズル板に撓みが発生し、ＤＬＣの剥がれや浮きが発生するおそれもある。
【００１４】
また、特許文献３に記載のノズル形成面にフッ素系樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中又は真空中において加熱処理してフッ素樹脂重合膜を硬化させる構成にあっては、フッ素樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またフッ素樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができるものの、耐久性（耐ワイピング性）においては十分ではない。
【００１５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ノズル形成部材の撥水層の耐久性及び撥水性のいずれも両立して向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、
前記撥水層は、少なくとも相対的に低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層とが積層されて形成され、前記低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層の両方が前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている
構成とした。
【００１７】
ここで、前記低分子量の層が前記ノズル基材の全面にわたって形成され、前記低分子量の分子が多い層上に前記高分子量の分子が多い層が島状に点在して形成されている構成とできる。
【００１８】
また、前記撥水層がフッ素樹脂で形成されている構成とできる。
【００１９】
この場合、前記ノズル基材と前記撥水層との間に無機酸化物の層が形成されている構成とできる。
【００２０】
更に、前記ノズル基材と無機酸化物の層との間に前記ノズル基材よりも酸化物生成自由エネルギーが低い金属からなる層が形成されている構成とできる。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズル穴が形成されたノズル基材の液滴吐出側の面に撥水層が形成されたノズル形成部材を備え、
前記撥水層は、前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、前記２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は前記一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層である
構成とした。
【００２２】
これらの本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル穴近傍のノズル形成部材表面は、前記ノズル穴から離れたところよりも表面凹凸が小さく、前記ノズル穴から離れたところよりも撥水層の厚さが厚く、ノズル穴エッジ端まで撥水膜が厚く形成されている構成とできる。
【００２３】
また、前記ノズル穴近傍の領域は、凹部となっている構成とできる。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【００２５】
ここで、前記ノズル形成部材の表面を払拭するワイピング部材を有し、前記液体吐出ヘッドの前記高分子量の撥水層又は払拭に対する耐性が高い撥水層の領域がワイピング方向に平行に整列して形成されている構成とできる。
【００２６】
また、前記液体吐出ヘッドの前記撥水層が形成された下地層にはワイピング方向と平行な溝が形成されている構成とできる。
【００２７】
この場合、前記液体吐出ヘッドの前記溝は前記ノズル穴に接していない構成とできる。
【００２８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、
前記液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、
前記ノズル穴内部に付着した前記撥水膜を前記犠牲層とともに除去する工程と、を有する
構成とした。
【００２９】
ここで、前記液滴吐出面にプラズマ用マスクを設置し、ノズル穴内部に付着した前記撥水膜に対して液室形成面よりプラズマ処理照射し、親水化を行う工程とウェットエッチングにより前記犠牲層とともにノズル内部に付着した撥水膜を除去する工程を有する構成とできる。
【００３０】
また、液室形成面にエッチング用マスク層を形成する工程と、前記マスク層上に前記犠牲層を形成する工程を有する構成とできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、少なくとも相対的に低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層とが積層されて形成され、低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層の両方が前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されているので、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００３２】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、撥水層は、ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層であるので、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００３３】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する方法であって、ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、ノズル穴内部に付着した撥水膜を犠牲層とともに除去する工程とを有するので、犠牲層除去後のノズル穴端部（ノズルエッジ）の精度を向上できる。
【００３４】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている構成としたので、安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドの液室短手方向に沿うバイピッチ構造の断面説明図である。
【図４】同ヘッドの液室短手方向に沿うノーマルピッチ構造の断面説明図である。
【図５】同ヘッドにおけるノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図及び同ノズル板の模式的断面説明図である。
【図６】本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態におけるノズル板について撥水層表面を電子顕微鏡で撮影した結果を示す図及び同撥水層表面を模式的に示す平面説明図である。
【図７】第１、第２実施形態に係るノズル板の製造方法の説明に供するシリコン基板上の複数のノズル基材の配置パターンの一例を示す平面説明図である。
【図８】同じく図７のＢ部の要部拡大説明図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿うノズル板の製造工程を説明する断面説明図である。
【図１０】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態におけるノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態におけるノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態を説明する断面説明図である。
【図１３】同実施形態におけるノズル板の平面説明図である。
【図１４】同じく断面説明図である。
【図１５】同じく１つのノズル部分の拡大断面説明図である。
【図１６】同じくノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図１７】図１６に続く工程の説明に供する断面説明図である。
【図１８】本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態におけるノズル板の断面説明図である。
【図１９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第７実施形態におけるノズル板をその製造工程とともに説明する断面説明図である。
【図２０】同じく図１９に続く工程の説明に供する断面説明図である。
【図２１】同じくノズル近傍の凹部の撥水膜の状態の説明に供する説明図である。
【図２２】本発明に係る液体吐出ヘッドの第８実施形態におけるノズル板についてその製造工程とともに説明する断面説明図である。
【図２３】本発明に係る画像形成装置で使用する液体吐出ヘッドにおけるノズル板の説明に供する平面説明図である。
【図２４】同ノズル板の１つのノズル穴部分の拡大説明図である。
【図２５】図２４のＣ−Ｃ線に沿う拡大説明図である。
【図２６】比較例のノズル板の１つのノズル穴部分の拡大説明図である。
【図２７】図２６のＤ−Ｄ線に沿う拡大説明図である。
【図２８】同第８実施形態におけるノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第９実施形態におけるノズル板の説明に供する模式的平面説明図である。
【図３０】同ノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図３１】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法で製造するヘッドの一例の説明に供する要部拡大断面説明図である。
【図３２】同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図３３】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図３４】同じく要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図、図３及び図４は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う異なる例の断面説明図である。
【００３７】
この液体吐出ヘッドは、流路基板（液室基板、流路部材）１と、この流路基板１の下面に接合した振動板部材２と、流路基板１の上面に接合したノズル形成部材であるノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がそれぞれノズル連通路５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板部材２に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０からインクを供給する。
【００３８】
流路基板１は、シリコン基板をエッチングして連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路基板１は、例えば、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで形成することもできる。
【００３９】
振動板部材２は各液室６に対応してその壁面を形成する各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、振動領域２ａの面外側（液室６と反対面側）に島状凸部２ｂが設けられ、この島状凸部２ｂに振動領域２ａを変形させ、液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての積層型圧電素子１２、１２の各圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂの上端面（接合面）を接合している。また、積層型圧電素子１２の下端面はベース部材１３に接合している。
【００４０】
ここで、圧電素子１２は、ＰＺＴなどの圧電材料層２１と内部電極２２ａ、２２ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２ａ、２２ｂをそれぞれ端面、即ち圧電素子１２の振動板２に略垂直な側面に引き出して、この側面に形成された端面電極（外部電極）２３ａ、２３ｂに接続し、端面電極（外部電極）２３ａ、２３ｂに電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。この圧電素子１２は、ハーフカットダイシングによる溝加工を施して１つの圧電素子部材に対して所要数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを形成したものである。
【００４１】
なお、圧電素子１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を圧電素子柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を圧電素子柱１２Ｂとして区別している。この場合、図３に示すように、駆動用圧電素子柱１２Ａと支柱用圧電素子柱１２Ｂとを交互に使用するバイピッチ構成でも、あるいは、図４に示すようにすべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成のいずれでも採用できる。
【００４２】
これにより、ベース部材１３上に駆動素子としての複数の駆動用圧電素子柱１２Ａが並べて配置された駆動素子列（駆動用圧電素子柱１２Ａの列）が２列設けられた構成としている。
【００４３】
また、積層型圧電素子１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室６内インクを加圧する構成としているが、積層型圧電素子１２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることもできる。
【００４４】
また、圧電素子として用いる材料についても本実施例に限られるものでなく、一般に圧電素子材料として用いられるＢaＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、（ＮaＫ）ＮｂＯ３等の強誘電体などの電気機械変換素子を用いることもできる。さらに、圧電素子に積層型のものを用いているが、単板の圧電素子を用いても良い。単板の圧電素子としては切削加工したものや、スクリーン印刷して焼結した厚膜のものや、スパッタや蒸着、或いはゾルゲル法により形成する薄膜のものでも良い。また、１つのベース部材１３に設けられる積層型圧電素子１２は１列としても、複数列設けられた構造としてもよい。
【００４５】
そして、圧電素子１２の各駆動用圧電素子柱１２Ａの外部電極２３ａには駆動信号を与えるために半田部材で配線手段としてのＦＰＣ１５を直接接続し、このＦＰＣ１５には圧電素子１２の各駆動用圧電素子柱１２Ａに対して選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）１６が実装されている。なお、すべての圧電素子柱１２Ａの外部電極２３ｂは電気的に共通に接続されてＦＰＣ１５の共通配線に同じく半田部材で接続される。また、ここでは、ＦＰＣ１５の圧電素子１２と接合される出力端子部には半田メッキが施されており、半田接合を可能にしているが、ＦＰＣ１５ではなく圧電素子１２側に半田メッキを施しても良い。また、接合方法についても半田接合の他に異方導電性膜による接合やワイヤボンディングを用いることもできる
【００４６】
ノズル板３は、各液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を構成するノズル穴が形成されたノズル基材３１の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面、ノズル形成面）に撥水層３２を形成して構成している。
【００４７】
また、ＦＰＣ１５を実装した（接続した）圧電素子１２及びベース部材１３などで構成される圧電型アクチュエータユニット１００の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部からインクを供給するための供給口１９を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００４８】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動用圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子柱１２Ａが収縮し、振動板部材２の振動領域２ａが下降して液室６の容積が膨張することで、液室６内にインクが流入し、その後圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材２をノズル４方向に変形させて液室６の容積／体積を収縮させることにより、液室６内のインクが加圧され、ノズル４からインク滴が吐出（噴射）される。
【００４９】
そして、圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材２が初期位置に復元し、液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００５０】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
【００５１】
次に、この液体吐出ヘッドにおけるノズル板の詳細について図５をも参照して説明する。なお、図５（ａ）は同ノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図（モデル説明図）、図５（ｂ）は同ノズル板の模式的断面説明図である。
ノズル板３は、前述したようにノズル基材３１の液滴吐出側の面に撥水層３２が形成されたものである。撥水層３２は、撥水性の異なる少なくとも２つの層がノズル板３の表面に露出した状態で形成されている。
【００５２】
ここでは、撥水層３２はフッ素樹脂層からなり、単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体又はコポリマー（分子鎖）が絡み合った層（以下、単に「多量体の層」という。）３２ｃで構成され、これらの単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃがいずれもノズル板３の表面に露出した状態で形成されている。なお、多量体層は単分子層または二量体層と独立して積層しているのではなく、多量体層の一部が単分子層または二量体層に絡み合った状態で形成されている。
【００５３】
このような層構造を形成できる含フッ素有機物質としては、平均して１個以上のフッ素原子を含む単位モノマーの重合体または共重合体であって、被膜形成能のある有機高分子であれば使用できる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、トリフルオロクロロエチレン重合体、トリフルオロクロロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフルオライド、フルオロポリエーテル重合体、ポリフルオロシリコーン、脂肪族環構造を有するパーフルオロ重合体等を挙げることができる。
【００５４】
上記含フッ素有機物質の中で、パーフルオロ系高分子が好ましく、更に少なくとも１個の二重結合もしくは三重結合炭素、−ＣＯＯＨ基、または、−Ｓｉ（ＯＲ）３基（Ｒは炭素数１〜３のアルキル基）を分子内に含むことが好ましい。このようなパーフルオロ系高分子を用いた撥水層３２はノズル基材３１との密着性に優れる。
【００５５】
好適に用いられる含フッ素有機物質として、主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ：商品名）、主鎖に脂肪族環構造を有するアモルファスパーフルオロ重合体が挙げられる。
【００５６】
なお、このような含フッ素有機物質を用いた上記構造を有する撥水層３２の製造方法の詳細については後述する。
【００５７】
また、撥水層３１の薄膜として実用的な範囲は５０〜２０００ｎｍであり、好ましくは、１００〜２００ｎｍである。また、単分子の層３２ａ及び二量体の層３２ｂと、多量体の層３２ｃとの膜厚差は、２ｎｍから２００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍから１００ｎｍに形成することで後述の層間の物性差を顕在化できる。
【００５８】
上述した撥水層３２を構成する単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃについて、バルクとして見た場合、低分子量の層（単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ）ほど撥水性に富み、高分子量の層（多量体の層３２ｃ）ほど耐久性に富んでいる。高分子量の層では直鎖状のコポリマーが互いに結合している状態と、絡み合っただけの状態が混在しており、分子鎖に自由度がある。この自由度の結果、高分子量の層でワイパー部材によるワイピングに対して摺動性があり（払拭に対する耐久性が高く）、撥水層３２の耐久性を更に向上させることができる。
【００５９】
このように、撥水層は、少なくとも低分子量の層と高分子量の層が積層され、低分子の層と高分子の層の両方がノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている構成とすることで、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００６０】
つまり、撥水層は、ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層である構成とすることで、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００６１】
また、撥水層をフッ素系化合物で形成することにより、撥水、撥油効果が向上し、防汚性に優れた撥水層が得られる。
【００６２】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態におけるノズル板について図６をも参照して説明する。なお、図６（ａ）は同ノズル板の撥水層表面を電子顕微鏡で撮影した結果を示す図、図６（ｂ）は同撥水層表面を模式的に示す平面説明図である。
この実施形態は、全体にわたって形成された低分子の層３２ｄの層上に高分子の層３２ｅが島状に点在して形成されたものである。
【００６３】
ここで、全体にわたって形成されている層３２ｄは単分子若しくは数分子で構成され、末端の一部が基材と結合し、撥水基を持つ直鎖状の分子が稲穂状に存在するもので、撥水性に富む層である。また、島状に点在する層３２ｅは、分子鎖の絡み合い一部結合している構成であり、撥水性を有するとともに耐久性に富む層である。この島状の層３２ｅは、ノズル板３の表面に任意に存在し規則性がないことでワイパー部材による偏摩耗を生ずることがなく、クリーニング性能の低下を防ぐことができる。
【００６４】
次に、上記各実施形態に係るノズル板の製造方法の一例について図７ないし図９を参照して説明する。なお、図７はシリコン基板上の複数のノズル基材の配置パターンの一例を示す平面説明図、図８は同じく図７のＢ部の要部拡大説明図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿うノズル板の製造工程を説明する断面説明図である。
【００６５】
まず、図９（ａ）に示すようにシリコン基板１０１上にスパッタ装置を用いて例えばＴｉ膜１０２を１０００Åの厚みで成膜し、Ｔｉ膜１０２上にノズル穴を形成するためのノズル穴形成パターン１０４及び各ノズル板３に分離するためのチップ分離パターン１０３をフォトレジストの塗布、露光、現像により形成する。
【００６６】
次いで、図９（ｂ）に示すように、Ｎｉ電鋳によってＴｉ膜１０２上にＮｉを析出成長させてノズル基材３１を形成する。このとき、図７及び図８に示すように、１枚のシリコン基板１０１上にはチップ分離パターン１０３で分離され、ブリッジ１１３で繋がった多数のノズル基材３１のシート状部材１３１が形成される
【００６７】
そこで、図９（ｃ）に示すように、ノズル基材３１のシート状部材１３１をシリコン基板１０１から剥離する。これにより、ノズル４を構成するノズル穴４ａが形成されたノズル基材３１が得られる。このとき、ノズル基材３１のノズル形成面１０６にはノズル穴形成パターン１０４及びチップ分離パターン１０３を形成するレジスト１０７が付着している。
【００６８】
次に、図９（ｄ）に示すように、ノズル基材３１のノズル形成面１０６側から酸素プラズマ処理をすることでノズル形成面１０６に残ったレジスト１０７を除去する。これにより、ノズル基材３１へのノズル穴４ａ及びチップ分離パターン１１３の形成が完成する。
【００６９】
次に、図９（ｅ）に示すように、蒸着装置を用いて、ノズル基材３１のノズル形成面１０６に撥水層３２を形成する。ただし、成膜方法としては蒸着に限るものではなく、ディッピング、スピンコート、ディスペンサー等を用いてもよい。また、撥水層３２の材料については前述したような含フッ素有機物質であり、ここでは、主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ、ダイキン工業製）を使用した。
【００７０】
その後、図７に示すノズルシートのブリッジ部をハサミ、カッター等で切断することで個々のノズル板３に分離する。
【００７１】
次に、上述した蒸着法による含フッ素樹脂薄膜（撥水層３２）のノズル基材３１への形成方法について説明する。
（１）ノズル基材３１の脱脂洗浄：被膜基材であるノズル基材３１を予め洗浄する。洗浄は、アセトンなどによる有機溶剤による洗浄、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などによるブラシ洗浄、その他超音波洗浄などを基材の種類に応じて行なう。
（２）ターゲット及びノズル基材３１のセッティング：含フッ素有機物質としての主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ、ダイキン工業製）をアルミナ被覆バスケット型蒸着ボートに充填し、ノズル基材３１のノズル形成面１０６側を上にして装着する。
（３）成膜装置の排気：装置内圧が１０−２〜１０−４Ｐａとなるまで排気する。装置内圧５×１０−３Ｐａ以下とすることが好ましい。
（４）含フッ素薄膜の形成：蒸着ボート電流を５Ａに設定し，５０℃まで加熱し溶剤を除去し、次に電流を１０Ａに上げ４００℃に昇温し３分間保持する。
【００７２】
以上の蒸着条件は、通常の前記材料の蒸着条件に比べ、前記材料の蒸着量が過剰になるように設定されている。このため、ノズル基材３１上には単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂの上に通常は撥水性が低く単体ではあまり撥水層として用いられない多量体の層３２ｃで全体が覆われた構成となる。
【００７３】
しかし、この多量体の層３２ｃはノズル基材と直接接合しておらず、また蒸着環境下では液状となり流動性を示すため、撥水性の高い単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂの上ではじかれ、液滴状に固まって点在することとなる。これにより多量体の層３２ｃがはじかれた部分は下地の単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂが露出することとなる。
【００７４】
以上のような製造方法によって撥水層３１としてのフッ素樹脂薄膜をノズル基材３１のノズル形成面に成膜することによって、前述した第１、第２実施形態で説明したように、単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃで構成される複層構造で、それぞれの層がノズル面に露出した撥水層３２が得られる。
【００７５】
なお、予めフッ素有機物質を部分反応させた状態にして蒸着することで、上述した低分子量の層（単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ）と高分子量の層（多量体の層３２ｃ）を有する撥水層３２を容易に得ることができ、製造コストを低減できる。
【００７６】
ここで、上記撥水層３１の蒸着法による形成で用いた主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ、ダイキン工業製）を用いた従来の撥水膜との違いについて説明する。
従来、オプツールＤＳＸを用いた撥水膜はシランカップリング材が基材と結合し稲穂状にフッ素化合物主鎖が揺らいでいる構成（本発明の撥水性の高い単分子の層３２ａ）を用いるものであり、したがって、工法的には蒸着量も少なく管理され、かつ、蒸着後に基材と結合していない未反応物は除去して撥水膜とするものであった。これに対して、本発明では、部分的に多量体が構成されるだけではなく、多量体が流動して液滴状になるまで過剰に蒸着を行うことによって、単量体と多量体のいずれもが表面に露出している構成（また、多量体が島状に点在する構成）を形成するものであり、工法的にも、本発明では蒸着法を用いて形成した膜の表面の未反応物（多量体の層３２ｃ）を除去することなく残したまま撥水膜として利用しているものである。従来は本発明のように表面未反応物を残すという思想はなかったものである。
【００７７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態におけるノズル板について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同ノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図（モデル説明図）である。
ここでは、ノズル基材３１と撥水層３２との間に、ＳｉＯ２などの無機酸化物の層３３を形成している。このように、無機酸化膜をノズル基材と撥水層との中間層として設けることで撥水層の密着性が向上し、更に耐久性が向上する。
【００７８】
なお、ノズル基材３１と撥水層３２との間に、ＳｉＯ２の層３３を形成する方法としては、例えば、次のような方法を用いることができる。
（１）ＳｉＯ２を真空中で蒸発させノズル基材３１のノズル形成面に薄膜形成する。あるいは、Ｓｉを蒸発させ酸素プラズマ中を通過させて誘電体をノズル基材３１上で形成する真空蒸着法。
（２）ＳｉＯ２をターゲット材料としてＡｒプラズマなどで原子やクラスターをたたき出しノズル基材３１上に薄膜形成する酸化物スパッタリング法。
（３）Ｓｉターゲットを原料とし、酸素を含む反応性ガスで参加しながらノズル基材３１上に薄膜形成する反応性スパッタリング法。
（４）ノズル基材３１を回転しながら、Ｓｉターゲットでのスパッタ−金属薄膜形成と異なるゾーンでの酸化を繰り返し実施し、ＳｉＯ２薄膜を形成するメタモードスパッタリング法。
【００７９】
この実施形態では、メタモードスパッタリング法を用いてＳｉＯ２の層３３を成膜し、同一チャンバー内で、ＳｉＯ２の層３３上にフッ素系撥水剤を蒸着して撥水層３２を形成した。ＳｉＯ２の層３３の膜厚としては２００Åから２０００Åの範囲が好ましい。
【００８０】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態におけるノズル板について図１１を参照して説明する。なお、図１１は同ノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図（モデル説明図）である。
ここでは、ノズル基材３１と無機酸化物の層３３との間に、ノズル基３１よりも酸化物生成自由エネルギーが小さい金属の層３４を介在させている。このような層３４の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｓｎなどを挙げることができる。このように、撥水層が結合する中間層（層３３）とノズル基材３１との間に層３４を介在させることで、撥水層３１の密着性を向上させ、さらに優れた撥水層の耐久性を得ることができる。
【００８１】
なお、ここでは、Ｔｉを用いて、メタモードスパッタリング方式にて同一チャンバー内でＴｉ、ＳｉＯ２、をスパッタリングし、ノズル基３１よりも酸化物生成自由エネルギーが小さい金属の層３４、無機酸化物の層３３、フッ素系撥水剤の撥水層３２を順に成膜した。なお、Ｔｉの膜厚としては５０Åから１０００Åが好ましい。
【００８２】
次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１２を参照して説明する。
この液体吐出ヘッドは、前記第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板３に代えてノズル板３０３を用いている。このノズル板３０３は、ノズル４の周囲近傍に凹部３０３ａを形成している。また、流路部材１としてはＳＵＳ基板で形成している。また、振動板部材２は、圧延製金属板とポリイミド（ＰＩ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高分子フィルムを積層して、金属板をエッチングして、樹脂フィルムからなる振動領域２ａと金属板からなる凸部２ｂを形成したものである。また、共通液室１０に振動板部材２のダンパー領域２ｃを介してダンパー室２０を流路部材１に形成している。その他は、ヘッド構成としては同様な構成であるので、前記第１実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。
【００８３】
次に、この液体吐出ヘッドにおけるノズル板３０３の詳細について図１３ないし図１５を参照して説明する。なお、図１３は同ノズル板の平面説明図、図１４は同じく断面説明図、図１５は１つのノズル部分の拡大断面説明図である。
ノズル板３０３は、ノズル３０４を構成するノズル穴３０４ａが形成されたノズル基材３３１上に撥水膜３３２を形成したものである。ここで、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａ近傍の領域３４１の表面３３１ａは、ノズル穴３０４ａから離れた領域３４２の表面３３１ｂよりも表面凹凸が小さく、かつ、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３４１の撥水膜３３２の厚さｔ１は、ノズル穴３０４ａから離れた領域３４２の撥水膜３３２の厚さｔ２よりも厚く、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３４１の撥水膜３３２の厚さｔ１はノズル穴３０４ａのエッジまでノズル穴３０４ａから離れた領域３４２の撥水膜３３２の厚さｔ２より厚く形成されている。
【００８４】
このように、ノズル穴近傍のノズル形成部材表面は、ノズル穴から離れたところよりも表面凹凸が小さく、ノズル穴から離れたところよりも撥水層の厚さが厚く、ノズル穴エッジ端まで撥水膜が厚く形成されている構成とすることで、ノズル穴近傍における撥水層のワイピングに対する耐久性が向上する。また、ノズル穴から離れた領域に表面凹凸が存在することよって、撥水材料を塗布するときに撥水材料の流れ出しが防止されて、撥水材料が強固にノズル基材表面に密着し、一方、ノズル穴近傍の領域の表面は、表面凹凸が相対的に小さいことで、ノズル穴のエッジ部分が滑らかとなり、滴吐出時の噴射曲がりなどが発生しなくなり、安定した滴吐出を行うことができる。
【００８５】
次に、この第５実施形態におけるノズル板３０３の製造工程について図１６及び図１７の断面説明図を参照して説明する。
図１６（ａ）に示すように、例えば、厚さ６０μｍの圧延ＳＵＳ基板（ノズル基材）３５１準備する。ＳＵＳ基板３５１の表面には圧延加工時に形成された表面凹凸３５２が存在する。なお、以降の図では、図示を簡略化するための表面凹凸３５２はハッチングで図示する。
【００８６】
このＳＵＳ基板３５１に対して、図１６（ｂ）に示すように、パンチ３５３によってノズル穴３０４ａに対応する位置にプレス加工を行う。パンチ３５３はＳＵＳ基板３５１を打ち抜かず、反対面に凸部３５４が形成される。パンチ３５３はテーパー部３５３ａとストレート部３５３ｂからなり、プレス内壁はパンチ３５３の形状に倣った形状となる。
【００８７】
次いで、図１６（ｃ）に示すように、凸部３５４を研磨によって除去する。ここではテープ研磨を用いた。凸部３５４を研磨することによって、ＳＵＳ基板３５１には貫通孔が形成され、ノズル穴３０４ａを有するＳＵＳ基板３５１からなるノズル基材３３１が得られる。ノズル穴３０４ａの穴径が小さい方が滴吐出側となる。ここで、滴吐出側のノズル穴３０４ａ近傍の領域３３１ａは研磨によって滑らかな表面性となっている。一方、ノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂの表面性は元々のＳＵＳ基板３５１の圧延による凹凸３５２が残っている。
【００８８】
そこで、ノズル基材３３１の滴吐出面側に撥水材料を塗布して撥水膜３３２を形成する。ここでは、撥水材料としてシリコーン系の撥水材料を用いている。ノズル穴３０４ａの近傍は液体である撥水材料の液溜りができノズル近傍で撥水膜が厚く形成される。一部ノズル穴３０４ａ内にも入り込む。ここで、２５０℃／１時間のベーク処理によって乾燥硬化させる。
【００８９】
次に、図１７（ａ）に示すように、撥水膜３３２を成膜した側に、保護材３５５を貼り付ける。ここでは、ＤＦＲ（ドライ・フィルム・レジスト）をラミネートにより貼り付けた。そして、図１７（ｂ）に示すように、保護材３５５を貼り付けていない側にＯ２プラズマを照射し、ノズル穴１０４ａ内に回りこんだ撥水膜３３２を除去する。その後、図１７（ｃ）に示すように、保護材３５５を剥がしてノズル板３０３が完成する。
【００９０】
このようにして製造されたノズル板３０３は、ノズル基材３３１にノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂの表面凹凸が存在することより、撥水材料を塗布するときに撥水材料の流れ出しが防止されて、撥水材料が強固にノズル基材３０３表面に密着する。一方、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３３１ａの表面は、表面凹凸が小さく、そのため、ノズル穴３０４ａのエッジが滑らかとなり、液滴吐出時の噴射曲がりなどが発生しない。しかも、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さは、ノズル穴３０４から離れた領域の撥水膜３３２の厚さよりも厚く、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さはノズル穴３０４ａのエッジまでノズル穴３０４ａから離れた領域の撥水膜３３２の厚さより厚くなっているので、ノズル穴３０４ａ近傍におけるワイピングに対する撥水膜３３２の耐久性も得られる。
【００９１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態におけるノズル板の詳細について図１８を参照して説明する。
このノズル板３０３は、ノズル基材３３１と撥水膜３３２との間に無機酸化物層としての例えばＳｉＯ２膜３３３を設けている。このＳｉＯ２膜３３３は、ＳＵＳ基板からなるノズル基材３３１上にスパッタにより形成している。
【００９２】
このとき、ＳｉＯ２膜３３３はＳＵＳ基板（ノズル基材３３１）に強固に密着し、また撥水膜３３２はＳｉＯ２膜３３３上に対して強い密着性が得られるため、更に耐久性が向上する。また、ＳｉＯ２膜３３３は１００Å〜２０００Å程度の薄い膜であるので、ＳｉＯ２膜３３３表面は、ノズル基材３３１の表面に倣った表面形状となり、ＳｉＯ２膜３３３上に形成する撥水膜３３２に対しては、前記第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第７実施形態におけるノズル板についてその製造方法とともに図１９及び図２０を参照して説明する。
まず、図１９（ａ）に示すように、シリコン基板３６１の表面をドライエッチングにより表面を荒らすことにより凹凸３６２を形成する。その上に導電層となるチタン膜３６３を成膜する。このとき、シリコン基板３６１の表面性（凹凸形状）はチタン膜３６３の表面形状にも現れ、チタン層３６３の表面には凹凸が形成される。
【００９４】
次に、図１９（ｂ）に示すように、ノズル３０４の周囲の凹部３０３ａに相当する厚さ１μｍのレジストパターン３６４をフォトリソ工程（露光、現像）により形成する。このとき、レジストパターン３６４を形成するレジストは流動性があり、チタン膜３６３表面の微小な表面凹凸はレジストパターン３６４表面には転写されない。
【００９５】
次いで、図１９（ｃ）に示すように、チタン膜３６３を導電層として、電鋳によりニッケルを３０μｍの厚さに成長させてニッケル膜３６４を成膜する。このとき、レジストパターン３６４よりもニッケルの厚さに相当する分だけ内側にニッケル膜３６４が入り込む。その結果として、ニッケル膜３６４が開口された部分がノズル穴となる。レジストパターン３６４は最終的なノズル径とニッケルの入り込み量を加味して大きさを設計している。
【００９６】
そして、図１９（ｄ）に示すように、シリコン基板３６１からニッケル膜３６５を剥離することで、ニッケル膜３６５からなるノズル基材３３１が得られる。このとき、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａの周辺部には、レジストパターン３６４が転写された凹部３０３ａが形成されている。また、チタン膜３６２上に成長したニッケル膜３６５はチタン膜３６２との界面において、チタン膜３６２の表面性を転写されることから、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂでは凹凸のある表面性となる（図中ハッチングで示す）。一方、レジストパターン３６４上に成長したニッケル膜３６５の部分は滑らかレジストパターン３６４表面が転写されるので、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａの近傍の領域３３１ａ（凹部３０３ａの底面）は滑らかな表面性が得られる。
【００９７】
その後、図１９（ｅ）に示すように、撥水膜３３２の下地層となるチタン層３３４を１０ｎｍ厚にスパッタにより成膜する。このとき、チタン層３３４の表面には、ニッケル膜からなるノズル基材３３１の領域３３１ｂの表面性が現れる。
【００９８】
続いて、図１９（ｆ）に示すように、下地層の２層目となるＳｉＯ２層３３３を１００ｎｍ厚にスパッタにより成膜する。この時、ＳｉＯ２層３３３の表面には、チタン層３３４の表面性が現れる。
【００９９】
その後、図２０（ａ）に示すように、撥水膜３３２を真空蒸着により成膜する。蒸着法を用いても、撥水膜３３２のノズル穴３０４ａの内壁面や外周から裏側（液室側）への回りこみが生じる。ここでは、撥水膜３３２の撥水材料としてフッ素系撥水材料を用いた。フッ素系撥水材料としては、ここではパーフルオロポリエーテル（ダイキン工業製、商品名：オプツールＤＳＸ）を５ｎｍ〜２０ｎｍ厚に蒸着することで必要な撥水性を得ている。
【０１００】
撥水材料の蒸着後、蒸着チャンバーより取り出すと、空気中水蒸気によりフッ素系撥水剤とＳｉＯ２膜３３３とが、空気中の水分により加水分解がなされＳｉＯ２と化学的結合をし、フッ素系撥水膜３３２が形成される。フッ素系撥水材料を蒸着で付けた場合、蒸着中、あるいは蒸着直後では、流動性があり、凹部３０３ａにフッ素系撥水材料が流れ込み、凹部３０３ａの領域（ノズル穴３０４ａの近傍の領域）では撥水膜３３２の厚みが他の領域よりも相対的に厚く形成される。
【０１０１】
続いて、図２０（ｂ）に示すように、撥水膜３３２を成膜した側に保護材３６６を貼り付ける。ここでは、保護材３６６として耐熱性のテープをローラ圧着により貼り付けた。
【０１０２】
そして、図２０（ｃ）に示すように、保護材３６６を貼り付けていない側にＯ２プラズマを照射し、ノズル３０４から裏側に回りこんだ撥水膜３３２を除去する。
【０１０３】
その後、図２０（ｄ）に示すように、保護材３６６を剥がしてノズル板３０３が完成する。
【０１０４】
ここで、フッ素系撥水膜について説明する。従前、フッ素系撥水膜の厚さは、２ｎｍ〜３ｎｍの単分子層で十分であるとされている。これは、フッ素系撥水膜の厚さを厚くしても、基材と結合するフッ素系撥水膜は単分子層でその上のフッ素系撥水膜は基材と結合しておらず、撥インク性能及びワイピング耐性には何ら影響は与えないとされていたことによる。
【０１０５】
しかしながら、発明者らの検討によれば、フッ素系撥水膜の厚さが薄いと、ワイピング耐久性能の低下が起こることが判明した。すなわち、ノズル板表面の撥インク膜が何度もワイピングされると、撥インク性が徐々に劣化し、正常な液滴吐出ができなくなってしまうことになる。これに対し、フッ素系撥水膜の厚さが厚いものは、繰り返しのワイピングにも耐えうることが分かった。
【０１０６】
一方、撥水膜の厚さをより厚くしていくと、蒸着処理時間が長くかかってしまうこと、蒸着材料の消費が多くなること、あるいは、蒸着時にスプラッシュという、撥水材料が大きな滴として飛翔し、ノズル基材表面に付着し、均一な膜にならないという問題も起こることから、必要最低限の厚さにしておきたいという要求もある。
【０１０７】
フッ素系撥水材料の蒸着において、真空チャンバー内でフッ素系材料がノズル基材表面に付着した時点では、フッ素系撥水材料は液体のように振舞う。そのため、細かいパターンや段差部分に流れ込む性質を持つことになる。そこで、本実施形態では、ノズル３０４の周辺部には凹部３０３ａを設けている。これにより、上述したように、フッ素系撥水材料は、この凹部３０３ａに流れ込み、ノズル３０４周辺部はフッ素系撥水材料の厚さが他の領域よりも厚くなる。
【０１０８】
液滴吐出性能に特に寄与するのは、ノズル周辺部の撥インク性（撥水性）であり、また、ワイピングによる負荷が特に大きいのもノズル周辺部である。ノズル周辺部は、特に耐久性能が求められることになる。本実施形態では、ノズル周辺部にフッ素系撥水材料が厚くなっているので、特に重要なノズル穴周辺部の耐久性を高くすることが可能となる。この場合、凹部３０３ａの深さは０．５μｍ〜３μｍが好ましい。また、凹部３０３ａの深さは、レジストパターン３６４の厚さを変えることにより容易に調整が可能である。
【０１０９】
また、凹部３０３ａは、ノズル３０４の周辺部へのワイピング部材の当たりによるダメージを緩和させ、あるいは、用紙ジャムなどで、紙が直接ノズル面に接触した場合に、ノズル３０４の周辺に当たりづらくするという効果も合わせ持っている。
【０１１０】
フッ素系撥水材料の塗布方法としては、ディッピング、スピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータなどの方法が使用可能であるが、真空蒸着で成膜する方法が撥水膜の耐久性を向上させることにつながるので、より効果的である。また、真空蒸着は、図１９（ｅ）に示すチタン膜３３４及び図１９（ｆ）に示すＳｉＯ２膜３３３の成膜から、一連の成膜を、そのまま真空チャンバー内で実施することで更によい効果が得られる。チタン膜３３４或いはＳｉＯ２膜３３３を形成後、一旦真空チャンバーからワークを取り出した場合は、不純物などが表面に付着することにより密着性が損なわれるものと考えられる。
【０１１１】
また、撥水膜として、製造工程において液体、あるいは液体状の振る舞いをする撥水材料によって形成する場合に本発明は特に有効である。前記フッ素系撥水材料以外に、シリコーン系撥水材も用いることができる。シリコーン系撥水材は、撥水に寄与するのは撥水膜の表面であり撥水膜の表面が特に重要である。これに対し、フッ素系撥水膜はノズル基材と撥水膜の界面の状態が重要であり、ノズル基材と結合しているのはノズル基材との界面の極近傍の単分子層のみである。しかし、撥水膜の厚さを増やすことにより、ノズル基材と結合する分子数が増加し、結果として耐久性が増加することが分かった。この膜厚増加による耐久性の向上は、撥水膜表面の寄与が大きいシリコーン系よりも、ノズル基材との界面の寄与が大きいフッ素系撥水膜による場合の効果が非常に高いことが分かった。よって、本発明は、フッ素系撥水材料を用いた撥水膜を成膜する場合に特に有効である。
【０１１２】
なお、フッ素系撥水膜を厚くした場合に、特に厚くなる凹部３０３ａに撥水膜中の分子が凝集し、図２１に示すように表面に凸形状３３２ａ（多量体の層３２ｃ）が現れる。この凸形状３３２の高さは６０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、液体吐出ヘッドの吐出には影響を与えることなく、ワイピングへの耐久性を向上する効果を有する。
【０１１３】
また、この実施形態においても、ノズル板３０３は、ノズル基材３３１にノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂの表面凹凸が存在することより、撥水材料を塗布するときに撥水材料の流れ出しが防止されて、撥水材料が強固にノズル基材３３１表面に密着する。一方、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３３１ａの表面は、表面凹凸が小さく、そのためノズル穴４のエッジが滑らかとなり、液滴吐出時の噴射曲がりなどが発生しない。しかも、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さは、ノズル穴３０４ａから離れた領域の撥水膜３３２の厚さよりも厚く、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さはノズル穴３０４ａのエッジまでノズル穴３０４ａから離れた領域の撥水膜３３２の厚さより厚くなっているので、ノズル穴３０４ａ近傍におけるワイピングに対する撥水膜３３２の耐久性も得られる。
【０１１４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第８実施形態におけるノズル板の詳細についてその製造工程とともに図２２を参照して説明する。
図２２（ａ）に示すように、シリコン基板３７１の表面にレジストを塗布し、フォトリソ（露光、現像）によるパターニングを行って、レジストパターンの開口部をドライエッチングすることにより、深さ２００ｎｍのエッチングを行うことで、シリコン基板３７１の表面に凹部３７２を形成する。
【０１１５】
そして、図２２（ｂ）に示すように、シリコン基板３７１の凹部３７２を形成した面上に導電層となるチタン膜３７３を成膜する。このとき、シリコン基板３７１の表面性はチタン膜３７３表面にも現れる。
【０１１６】
次に、図２２（ｃ）に示すように、ノズル３０４の周囲の凹部３０３ａに相当する厚さ１μｍのレジストパターン３７４をフォトリソ工程（露光、現像）により形成する。
【０１１７】
次いで、図２２（ｄ）に示すように、チタン膜３７３を導電層として、電鋳によりニッケルを３０μｍの厚さで成長させてニッケル膜３７５を成膜する。このとき、レジストパターン３７４よりもニッケルの厚さに相当する分だけ内側にニッケル膜３７５が入り込む。その結果として、ニッケル膜３７５が開口された部分がノズル穴３０４ａとなる。レジストパターン３７４は最終的なノズル径とニッケルの入り込み量を加味して大きさを設計している。
【０１１８】
そして、シリコン基板３７１からニッケル膜３７５を剥離することで、ニッケル膜３７５からなるノズル基材３３１が得られる。このノズル基材３３１のノズル穴３０４ａの周辺部には、レジストパターン３７４が転写された表面の滑らかな領域３３１ａが形成され、また、シリコン基板３７１の凹部３７２はニッケル膜３７５に転写されるので、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂには凹凸が形成される。
【０１１９】
以後、前記第７実施形態と同様にして、撥水膜３３２を成膜する。
【０１２０】
この実施形態では、ノズル基材３３１の表面に現れる凹凸をフォトリソとドライエッチングで形成しているので、パターンや深さを任意に選定することができ、最適な効果が得られるパターンを選定することができる。
【０１２１】
次に、本発明に係る画像形成装置で使用する液体吐出ヘッドにおけるノズル板について図２３ないし図２４を参照して説明する。なお、図２３は同ノズル板の平面説明図、図２４は同ノズル板の１つのノズル穴部分の拡大説明図、図２５は図２４のＣ−Ｃ線に沿う拡大説明図である。
このノズル板４０３は、図２３の白抜き矢印方向（ワイピング方向）４０１に後述する画像形成装置のワイピング部材によってワイピングされる。そして、各ノズル４０４の周囲には、ワイピング方向４０１と平行な溝４１３が形成され、溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成されている。
【０１２２】
このようにして、ノズル板４０３の表面（撥水膜４３２の表面）にワイピング方向と平行に形成された溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成されることで、図２５に示すように、ワイピング方向で見たときに凸部４１４が重なり、溝４１３が塞がれないので、ワイピングされるノズル４０４の近傍に付着したインクが溝４１３に沿って逃げることができ、インクの排除性が高くなる。
【０１２３】
これによりワイピングされたインクがノズル４０４のエッジに滞留することがなくなり、メニスカス形成が安定し、高品位な印字が可能となる。
【０１２４】
これに対し、図２６に示す比較例のように、凸部４１４がランダムに形成されている場合、図２７に示すように、ワイピング方向で見たときに凸部４１４が重ならず、直線的な溝４１３が形成されないので、そのためワイピングされたインクの逃げ道がなくなって、ワイピング時のインクの排除性が低下する。
【０１２５】
次に、上記ノズル板４０３の製造工程について図２８を参照して説明する。なお、図２８は図２４のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図であり、図２８（ｄ）ないし（ｆ）は半分のみ図示している。
まず、図２８（ａ）に示すように、シリコン基板４７１にスパッタ装置を用いてＴｉ膜４７２を１０００Åの厚みで成膜し、Ｔｉ膜４７２上にノズル穴形成パターン４７４をフォトレジストの塗布、露光、現像により形成する。
【０１２６】
そして、図２８（ｂ）に示すように、電鋳によりＴｉ膜４７２上にニッケルを成長させてニッケル膜４７５を成膜する。
【０１２７】
その後、図２８（ｃ）に示すように、ニッケル膜４７５をシリコン基板４７１から剥離して、ニッケル膜４７５からなるノズル基材４３１を得て、撥水膜を成膜する側の表面に残ったフォトレジストを酸素プラズマにより除去する。
【０１２８】
次いで、図２８（ｄ）に示すように、ノズル基材４３１の表面にＳｉＯ２膜４３３をスパッタ装置で１０００Å厚みに成膜する。このとき、ノズル基材４３１であるニッケル膜との密着性を向上させるために、前述したように、ノズル基材４３１にＴｉ膜を１００Å厚みにスパッタ装置で成膜し、その後ＳｉＯ２膜４３３を成膜するようにしてもよい。
【０１２９】
その後、図２８（ｅ）に示すように、表面に微細な凹凸４８０ａが形成された回転体４８０をワイピング方向と同じ方向に回転させ、これをノズル基材４３１の表面に接触させることで、ノズル基材４３１に成膜したＳｉＯ２膜４３３の表面にワイピング方向と平行な凹部と凸部からなる凹凸パターン４３３ａを形成する。この凹凸パターン４３３ａの形成方法は、上記の方法のみではなく、凹凸が形成された板部材でノズル基材４３１表面のＳｉＯ２膜４３３をワイピング方向に擦るなどして形成することもできる。
【０１３０】
なお、この場合、上述したようにノズル基材４３１とＳｉＯ２膜４３３との間にＴｉ膜を成膜したときには、該Ｔｉ膜に形成することもできる。この場合には、Ｔｉ膜上に成膜されるＳｉＯ２膜４３３は下地層であるＴｉ膜をエンハストして成膜されるので、ＳｉＯ２膜４３３の成膜が完了した時点においてＳｉＯ２膜４３３にも溝が形成され、ＳｉＯ２膜４３３に改めて溝を形成する工程は必要ない。さらに、ノズル基材４３１となるニッケル膜自体に溝を形成することもでき、この場合には、図示しないＴｉ膜及びＳｉＯ２膜４３３に溝を形成する工程は必要なくなる。
【０１３１】
このように、下地層にワイピング方向と平行な溝が形成されている構成とすることで、下地層の溝の方向により凸部の整列方向を決定することができ、ノズル設計における自由度が増し、低コスト化を図れる。
【０１３２】
次に、図２８（ｆ）に示すように、真空蒸着装置を用いてノズル基材４３１のＳｉＯ２膜４３３上に撥水膜４３２を成膜する。この撥水材料としては、前述したように、シリコーン系やフッ素系材料を用いることができるが、ここでは、フッ素系撥水材料であるオプツールを用いた。
【０１３３】
このとき、ノズル基材４３１のノズル４０４の周囲には凹部４０３ａが形成されているため、オプツールの流れ込みが発生し、撥水膜４３２の厚みは、ノズル４０４の近傍の領域４３１ａの厚みがノズル４０４から離れた領域４３１ｂのより膜厚が厚くなり、且つこの流れ込みによる凹凸パターン４１５（溝４１３と凸部４１４のパターン）が形成される。これにより、撥水膜４３２の表面には、下地層（ＳｉＯ２膜４３３）に形成された溝４３５によって、ワイピング方向と平行な溝４１３が形成されて、この溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成される凹凸パターン４１５が現れる。
【０１３４】
このようにして、ノズル板４０３の表面（撥水膜４３２の表面）にワイピング方向と平行に形成された溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成されることで、前述した図２５に示すように、ワイピング方向で見たときに凸部４１４が重なり、溝４１３が塞がれないので、ワイピングされるノズル４０４の近傍に付着したインクが溝４１３に沿って逃げることができ、インクの排除性が高くなる。ここでは、凸部４１４は多量体の層３２ｃで形成され、ノズル近傍のワイピング耐久性を高める効果も有する。
【０１３５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第９実施形態におけるノズル板について図２９を参照して説明する。
ここでは、ノズル板４０３の表面に形成された溝４１３がノズル４０４に接していない構成としている。このように、ノズル４０４のエッジに溝４１３が形成されないため、ノズル形状を一定に保つことができ、これにより安定したメニスカスを形成することができ、高品位の印字が可能となる。
【０１３６】
ここで、このノズル板４０３の製造工程について図３０を参照して説明する。
先ず、図３０（ａ）ないし（ｄ）は前述した図２８（ａ）ないし（ｄ）と同様であるので説明を省略する。そこで、図３０（ｅ）に示すように、ＳｉＯ２膜４３３上に、ノズル４０４の近傍において、ワイピング方向に平行で且つ、ノズル４０４のエッジ部にパターンが形成されないようなフォトレジストパターン４８１をフォトリソ（露光、現像）によって形成する。このとき、レジストの塗布は、ノズル４０４の液室面よりＮ２ブローで気流４８２を流しながらスプレー塗布を行うことで、レジストが液室面に回りこむことを防止できる。
【０１３７】
次に、図３０（ｆ）に示すように、レジストパターン４８１をマスクにして、ドライエッチングによってＳｉＯ２膜４３３に溝部４３３ａを形成する。ドライエッチングは、ＲＩＥエッチング装置を用いて、ＲＦパワー：３００〜５００Ｗ程度、ＣＦ４ガス１００〜２００ｃｃ程度、圧力：２００〜４００Ｐａ程度で容易にエッチングすることができる。その後、酸素プラズマによりレジスト４８１を除去する。これにより、ＳｉＯ２膜４３３上にワイピング方向に平行で、且つ、ノズル４０４に接しない溝４１３が形成される。
【０１３８】
次いで、図３０（ｇ）に示すように、真空蒸着装置を用いてＳｉＯ２膜４３３表面に撥水膜４３２を成膜する。ここでも、フッ素系材料であるオプツールを用いて撥水膜４３２を成膜した。
【０１３９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
まず、同製造方法で製造するヘッドの一例について図３１を参照して説明する。このヘッドは、前述したと同様に、ノズル５０４を形成したノズル板５０３と、ノズル５０４が連通する液室５０６を形成する流路部材５０１及び液室５０６の壁面を形成する振動板部材５０２を有している。ノズル板５０３は、ノズル穴５０４ａを形成したＮｉプレートなどのノズル基材５３１の滴吐出面には中間層としてＴｉ層５３４及びＳｉＯ２層５３３を介して撥水膜５３２を成膜し、裏面（液室面）には流路部材５０１との接合性を強めるためにＳｉＯ２層５３５を形成している。なお、ノズル５０４の周辺部には凹部５０３ａが形成されている。
【０１４０】
このノズル板５０３のノズル基材５３１の製造工程は、前述したと同様にＮｉ電鋳によるニッケル膜の析出で行っているので、その説明を省略する。
【０１４１】
そこで、ノズル基材５３１に対する撥水膜の成膜工程について図３２を参照して説明する。
先ず、図３２（ａ）に示すように、ノズル基材５３１の液室面側にプラズマクリーニングを施し、流路部材５０１との接着層としてＳｉＯ２層５３５を１００ｎｍ厚に成膜する。このＳｉＯ２層５３５は、犠牲層除去時のエッチング用マスクとしても機能する。そして、このＳｉＯ２層５３５上に、犠牲層としてＡｌ層５３６を１００ｎｍ厚みに成膜する。
【０１４２】
次いで、図３２（ｂ）に示すように、ノズル基材５３１の滴吐出面に中間層としてＴｉ層５３４を１０ｎｍ厚みで、ＳｉＯ２層５３３を１００ｎｍ厚みで順次積層形成し、さらに図３２（ｃ）に示すように撥水膜５３２を１０ｎｍ厚みで成膜する。
【０１４３】
その後、図３２（ｄ）に示すように、滴吐出面側にダイシングテープでプラズマ用マスク５５６を設け、プラズマ処理を行って親水化を行い、ウェットエッチングプロセスを用いて各ノズル穴５０４ａの内部に回りこんだ撥水膜５３２を犠牲層（Ａｌ層）５３６ごと除去する。これにより、滴吐出面に撥水膜５３２を形成したノズル板５０３が得られる。
【０１４４】
このように、ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、ノズル穴内部に付着した撥水膜を犠牲層とともに除去する工程とを有する構成とし、金属又は無機材料からなる薄膜を犠牲層とすることで犠牲層上に形成される撥水膜の膜厚は滴吐出面側に形成される膜厚に対して十分に薄くなるため、犠牲層除去後のノズル穴端部の精度を向上できる。
【０１４５】
この場合、液滴吐出面にプラズマ用マスクを設置し、撥水膜のノズル内壁回りこみ部に対して液室形成面よりプラズマ処理照射し、親水化を行う工程とウェットエッチングにより犠牲層とともにノズル内部に付着した撥水膜を除去する工程を有する構成とすることで、犠牲層を除去し易くなる。
【０１４６】
また、液室形成面にエッチング用マスク層を形成する工程と、マスク層上に犠牲層を形成する工程を有する構成とすることで、液室形成面における犠牲層との選択エッチング性が向上し、またエッチング用マスク層をノズル板と流路部材との密着層として機能させて十分な接合強度を得ることができる。
【０１４７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例について図３３及び図３４を参照して説明する。なお、図３３は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図３４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り、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、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。
【０１４８】
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２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を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。
【０１４９】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、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、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。
【０１５０】
なお、記録ヘッド２３４を構成する本発明に係る液体吐出ヘッドとしては、前述した圧電素子を用いる圧電型液体吐出ヘッドに限らず、発熱抵抗体を用いてインク流路内で熱エネルギーによってインクを加熱して気泡を発生させるいわゆるサーマル型液体吐出ヘッド、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型液体吐出ヘッドなどを用いることができる。
【０１５１】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０ｋ、２１０ｃ、２１０ｍ、２１０ｙから各色のインクが補充供給される。
【０１５２】
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として、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、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【０１５３】
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を案内するガイド部材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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。）と、ノズル面をワイピングするためのワイピング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。
【０１５８】
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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット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。
【０１５９】
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、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、更に先端を搬送ガイド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。
【０１６０】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり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。このプラス、マイナス交互に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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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備えているので、液滴吐出特性が安定し、ワイピングに対する耐久性が高く、安定して長期にわたり高画質画像を形成することができる。
【０１６３】
なお、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置として、プリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、前述したようにパターンを形成する画像形成装置などにも適用することができる。さらに、シリアル型画像形成装置に限らず、ライン型画像形成装置にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【０１６４】
１ 流路部材（流路基板）
２ 振動板部材
３ ノズル板（ノズル形成部材）
４ ノズル
６ 液室
１２ 圧電素子
３１ ノズル基材
３２ 撥水層（撥液層、撥インク層）
３２ａ 単分子の層
３２ｂ 二量体の層
３２ｃ 多量体の層
３３ 無機酸化物の層
２３３ キャリッジ
２３４ 記録ヘッド
３０３ ノズル板
３０４ ノズル
３０４ａ ノズル穴
３３２ 撥水膜
３３３ ＳｉＯ２層
４０４ ノズル
４０４ａ ノズル穴
４１３ 溝
４１４ 凸部
４１５ 凹凸パターン
４３２ 撥水膜
４３３ ＳｉＯ２層
５３６ 犠牲層
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドを備える画像形成装置並びに液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰ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り、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、「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し、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、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、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出する複数の並列されたノズルに個別に対応して配置された複数の個別流路（加圧液室、圧力室などともいう。）内のインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子などで構成される圧電アクチュエータを用いたもの、発熱抵抗体などで構成されるサーマルアクチュエータを用いたもの、静電力を発生する静電アクチュエータを用いたものなどが知られている。
【０００５】
液体吐出ヘッドは、ノズルからインクを液滴として吐出させるため、ノズルが形成されるノズル形成部材（以下、単に「ノズル板」という。）のノズル形成面の液滴吐出側表面、即ちノズル板の用紙に対向する側の表面（単に「ノズル形成面」と表記する場合がある。）の表面特性が滴吐出特性に大きな影響を与える。例えば、ノズルの周辺部にインクが付着すると、液滴吐出方向が定まらないほか、ノズル径が縮小して液滴吐出量（液滴の大きさ）が減少したり、あるいは液滴吐出速度が不安定になる等の不具合が生じる。そのため、一般に、ノズル形成面の表面に撥水層（撥液層、撥インク層などともいう。）を形成し、ノズル周辺部のインクの付着を防止することにより液滴吐出特性を向上することが行われている。
【０００６】
一方、画像形成装置では、液体吐出ヘッドのノズルの目詰まり防止のために所要のタイミングでヘッドの維持回復を行う維持回復機構を備え、ヘッドのノズル形成面をワイパー部材で払拭して（ワイピングして）清浄化するようにしているため、撥水層の耐ワイピング性を高める必要がある。
【０００７】
このような撥水層は、特に耐久性と撥水性を得るため、一般に、ノズル形成面にフッ素を添加した共析めっき膜や有機性の薄膜を成膜したり、或いは、フッ素系及びシリコーン系撥水剤をコーティングすることで形成されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、楕円形状の硬質体とフッ素樹脂重合体を共析させたメッキ被膜を形成し、硬質体が撥水膜の表面から突出させることで撥水膜の耐ワイピング性（耐刷性）を高める構成が記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、ノズル板のノズル形成面に、ノズル板に対して密着性に優れたダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）からなる薄膜層を形成して撥水層の剥離を防止するとともに、さらにフッ素を添加したＤＬＣ層を撥水層として形成し、ノズル形成面の撥水性を得る構成が記載されている。この構成では、フッ素添加ＤＬＣ層として、フッ素添加量の異なる層を２層以上形成し、ＤＬＣ側の層のフッ素添加量を少なく、表面に近いほどフッ素添加量を多くすることで、良好な撥水性を得ると同時に、表面のフッ素の添加量の多い層からフッ素が多少剥離しても、フッ素添加量が大のため撥水性を維持できるとされている。
【００１０】
また、特許文献３にはノズル形成面に撥インク性を有するフッ素樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中又は真空中において加熱処理してフッ素樹脂重合膜を硬化させる構成が記載されている。この構成によれば、加熱処理により、フッ素樹脂重合膜に含まれる液体原料が蒸発するので、フッ素樹脂重合膜を硬化させることができて、耐久性に優れた撥インク膜を形成することができ、また加熱処理は、不活性ガス中又は真空中において行うことにより、フッ素樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またフッ素樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができことから、撥インク性に優れた撥インク膜を形成することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１８２０３８号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６５６８号公報
【特許文献３】特許第３７５５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の楕円形状の硬質体とフッ素樹脂重合体を共析させたメッキ被膜を形成し、硬質体が撥水膜の表面から突出することを可能にする構成にあっては、表面の撥水基の割合を減少させることとなり、インク残りの原因となる。
【００１３】
また、特許文献２に記載のフッ素を添加したＤＬＣ層を撥水層とする構成にあっては、ＤＬＣがダイヤモンドに近い性質を有していることからワイピング等の引っかきによる衝撃には強いものの、機械的衝撃に対して割れや欠けが生じ易い。また、ノズル板とで線膨張係数差がある場合、例えば製造時における温度上昇により、ノズル板を流路部材に接合するとき、ノズル板との間に引っ張り応力や圧縮応力が発生し、ノズル板に撓みが発生し、ＤＬＣの剥がれや浮きが発生するおそれもある。
【００１４】
また、特許文献３に記載のノズル形成面にフッ素系樹脂重合膜を形成した後、不活性ガス中又は真空中において加熱処理してフッ素樹脂重合膜を硬化させる構成にあっては、フッ素樹脂重合膜の酸化を防止することができ、またフッ素樹脂重合膜への水酸基や水素原子の結合を防止することができるものの、耐久性（耐ワイピング性）においては十分ではない。
【００１５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ノズル形成部材の撥水層の耐久性及び撥水性のいずれも両立して向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、
前記撥水層は、少なくとも相対的に低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層とが積層されて形成され、前記低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層の両方が前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている
構成とした。
【００１７】
ここで、前記低分子量の層が前記ノズル基材の全面にわたって形成され、前記低分子量の分子が多い層上に前記高分子量の分子が多い層が島状に点在して形成されている構成とできる。
【００１８】
また、前記撥水層がフッ素樹脂で形成されている構成とできる。
【００１９】
この場合、前記ノズル基材と前記撥水層との間に無機酸化物の層が形成されている構成とできる。
【００２０】
更に、前記ノズル基材と無機酸化物の層との間に前記ノズル基材よりも酸化物生成自由エネルギーが低い金属からなる層が形成されている構成とできる。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズル穴が形成されたノズル基材の液滴吐出側の面に撥水層が形成されたノズル形成部材を備え、
前記撥水層は、前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、前記２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は前記一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層である
構成とした。
【００２２】
これらの本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル穴近傍のノズル形成部材表面は、前記ノズル穴から離れたところよりも表面凹凸が小さく、前記ノズル穴から離れたところよりも撥水層の厚さが厚く、ノズル穴エッジ端まで撥水膜が厚く形成されている構成とできる。
【００２３】
また、前記ノズル穴近傍の領域は、凹部となっている構成とできる。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【００２５】
ここで、前記ノズル形成部材の表面を払拭するワイピング部材を有し、前記液体吐出ヘッドの前記高分子量の撥水層又は払拭に対する耐性が高い撥水層の領域がワイピング方向に平行に整列して形成されている構成とできる。
【００２６】
また、前記液体吐出ヘッドの前記撥水層が形成された下地層にはワイピング方向と平行な溝が形成されている構成とできる。
【００２７】
この場合、前記液体吐出ヘッドの前記溝は前記ノズル穴に接していない構成とできる。
【００２８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、
前記液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、
前記ノズル穴内部に付着した前記撥水膜を前記犠牲層とともに除去する工程と、を有する
構成とした。
【００２９】
ここで、前記液滴吐出面にプラズマ用マスクを設置し、ノズル穴内部に付着した前記撥水膜に対して液室形成面よりプラズマ処理照射し、親水化を行う工程とウェットエッチングにより前記犠牲層とともにノズル内部に付着した撥水膜を除去する工程を有する構成とできる。
【００３０】
また、液室形成面にエッチング用マスク層を形成する工程と、前記マスク層上に前記犠牲層を形成する工程を有する構成とできる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、少なくとも相対的に低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層とが積層されて形成され、低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層の両方が前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されているので、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００３２】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、撥水層は、ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層であるので、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００３３】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを製造する方法であって、ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、ノズル穴内部に付着した撥水膜を犠牲層とともに除去する工程とを有するので、犠牲層除去後のノズル穴端部（ノズルエッジ）の精度を向上できる。
【００３４】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている構成としたので、安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドの液室短手方向に沿うバイピッチ構造の断面説明図である。
【図４】同ヘッドの液室短手方向に沿うノーマルピッチ構造の断面説明図である。
【図５】同ヘッドにおけるノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図及び同ノズル板の模式的断面説明図である。
【図６】本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態におけるノズル板について撥水層表面を電子顕微鏡で撮影した結果を示す図及び同撥水層表面を模式的に示す平面説明図である。
【図７】第１、第２実施形態に係るノズル板の製造方法の説明に供するシリコン基板上の複数のノズル基材の配置パターンの一例を示す平面説明図である。
【図８】同じく図７のＢ部の要部拡大説明図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿うノズル板の製造工程を説明する断面説明図である。
【図１０】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態におけるノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態におけるノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態を説明する断面説明図である。
【図１３】同実施形態におけるノズル板の平面説明図である。
【図１４】同じく断面説明図である。
【図１５】同じく１つのノズル部分の拡大断面説明図である。
【図１６】同じくノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図１７】図１６に続く工程の説明に供する断面説明図である。
【図１８】本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態におけるノズル板の断面説明図である。
【図１９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第７実施形態におけるノズル板をその製造工程とともに説明する断面説明図である。
【図２０】同じく図１９に続く工程の説明に供する断面説明図である。
【図２１】同じくノズル近傍の凹部の撥水膜の状態の説明に供する説明図である。
【図２２】本発明に係る液体吐出ヘッドの第８実施形態におけるノズル板についてその製造工程とともに説明する断面説明図である。
【図２３】本発明に係る画像形成装置で使用する液体吐出ヘッドにおけるノズル板の説明に供する平面説明図である。
【図２４】同ノズル板の１つのノズル穴部分の拡大説明図である。
【図２５】図２４のＣ−Ｃ線に沿う拡大説明図である。
【図２６】比較例のノズル板の１つのノズル穴部分の拡大説明図である。
【図２７】図２６のＤ−Ｄ線に沿う拡大説明図である。
【図２８】同第８実施形態におけるノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図２９】本発明に係る液体吐出ヘッドの第９実施形態におけるノズル板の説明に供する模式的平面説明図である。
【図３０】同ノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図３１】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法で製造するヘッドの一例の説明に供する要部拡大断面説明図である。
【図３２】同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
【図３３】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図３４】同じく要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
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第１実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図、図３及び図４は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）に沿う異なる例の断面説明図である。
【００３７】
この液体吐出ヘッドは、流路基板（液室基板、流路部材）１と、この流路基板１の下面に接合した振動板部材２と、流路基板１の上面に接合したノズル形成部材であるノズル板３とを有し、これらによって液滴（液体の滴）を吐出する複数のノズル４がそれぞれノズル連通路５を介して連通する個別流路としての複数の液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、液室６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部７、この流体抵抗部７を介して液室６と連通する連通部８を形成し、連通部８に振動板部材２に形成した供給口９を介して後述するフレーム部材１７に形成した共通液室１０からインクを供給する。
【００３８】
流路基板１は、シリコン基板をエッチングして連通路５、加圧液室６、流体抵抗部７などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路基板１は、例えば、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで形成することもできる。
【００３９】
振動板部材２は各液室６に対応してその壁面を形成する各振動領域（ダイアフラム部）２ａを有し、振動領域２ａの面外側（液室６と反対面側）に島状凸部２ｂが設けられ、この島状凸部２ｂに振動領域２ａを変形させ、液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての積層型圧電素子１２、１２の各圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂの上端面（接合面）を接合している。また、積層型圧電素子１２の下端面はベース部材１３に接合している。
【００４０】
ここで、圧電素子１２は、ＰＺＴなどの圧電材料層２１と内部電極２２ａ、２２ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２ａ、２２ｂをそれぞれ端面、即ち圧電素子１２の振動板２に略垂直な側面に引き出して、この側面に形成された端面電極（外部電極）２３ａ、２３ｂに接続し、端面電極（外部電極）２３ａ、２３ｂに電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。この圧電素子１２は、ハーフカットダイシングによる溝加工を施して１つの圧電素子部材に対して所要数の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂを形成したものである。
【００４１】
なお、圧電素子１２の圧電素子柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子柱を圧電素子柱１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子柱を圧電素子柱１２Ｂとして区別している。この場合、図３に示すように、駆動用圧電素子柱１２Ａと支柱用圧電素子柱１２Ｂとを交互に使用するバイピッチ構成でも、あるいは、図４に示すようにすべての圧電素子柱を駆動用圧電素子柱１２Ａとして使用するノーマルピッチ構成のいずれでも採用できる。
【００４２】
これにより、ベース部材１３上に駆動素子としての複数の駆動用圧電素子柱１２Ａが並べて配置された駆動素子列（駆動用圧電素子柱１２Ａの列）が２列設けられた構成としている。
【００４３】
また、積層型圧電素子１２の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて液室６内インクを加圧する構成としているが、積層型圧電素子１２の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とすることもできる。
【００４４】
また、圧電素子として用いる材料についても本実施例に限られるものでなく、一般に圧電素子材料として用いられるＢaＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、（ＮaＫ）ＮｂＯ３等の強誘電体などの電気機械変換素子を用いることもできる。さらに、圧電素子に積層型のものを用いているが、単板の圧電素子を用いても良い。単板の圧電素子としては切削加工したものや、スクリーン印刷して焼結した厚膜のものや、スパッタや蒸着、或いはゾルゲル法により形成する薄膜のものでも良い。また、１つのベース部材１３に設けられる積層型圧電素子１２は１列としても、複数列設けられた構造としてもよい。
【００４５】
そして、圧電素子１２の各駆動用圧電素子柱１２Ａの外部電極２３ａには駆動信号を与えるために半田部材で配線手段としてのＦＰＣ１５を直接接続し、このＦＰＣ１５には圧電素子１２の各駆動用圧電素子柱１２Ａに対して選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）１６が実装されている。なお、すべての圧電素子柱１２Ａの外部電極２３ｂは電気的に共通に接続されてＦＰＣ１５の共通配線に同じく半田部材で接続される。また、ここでは、ＦＰＣ１５の圧電素子１２と接合される出力端子部には半田メッキが施されており、半田接合を可能にしているが、ＦＰＣ１５ではなく圧電素子１２側に半田メッキを施しても良い。また、接合方法についても半田接合の他に異方導電性膜による接合やワイヤボンディングを用いることもできる
【００４６】
ノズル板３は、各液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を構成するノズル穴が形成されたノズル基材３１の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面、ノズル形成面）に撥水層３２を形成して構成している。
【００４７】
また、ＦＰＣ１５を実装した（接続した）圧電素子１２及びベース部材１３などで構成される圧電型アクチュエータユニット１００の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１７を接合している。そして、このフレーム部材１７には前述した共通液室１０を形成し、更に共通液室１０に外部からインクを供給するための供給口１９を形成し、この供給口１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００４８】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動用圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子柱１２Ａが収縮し、振動板部材２の振動領域２ａが下降して液室６の容積が膨張することで、液室６内にインクが流入し、その後圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材２をノズル４方向に変形させて液室６の容積／体積を収縮させることにより、液室６内のインクが加圧され、ノズル４からインク滴が吐出（噴射）される。
【００４９】
そして、圧電素子柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材２が初期位置に復元し、液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から液室６内にインクが充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００５０】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
【００５１】
次に、この液体吐出ヘッドにおけるノズル板の詳細について図５をも参照して説明する。なお、図５（ａ）は同ノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図（モデル説明図）、図５（ｂ）は同ノズル板の模式的断面説明図である。
ノズル板３は、前述したようにノズル基材３１の液滴吐出側の面に撥水層３２が形成されたものである。撥水層３２は、撥水性の異なる少なくとも２つの層がノズル板３の表面に露出した状態で形成されている。
【００５２】
ここでは、撥水層３２はフッ素樹脂層からなり、単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体又はコポリマー（分子鎖）が絡み合った層（以下、単に「多量体の層」という。）３２ｃで構成され、これらの単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃがいずれもノズル板３の表面に露出した状態で形成されている。なお、多量体層は単分子層または二量体層と独立して積層しているのではなく、多量体層の一部が単分子層または二量体層に絡み合った状態で形成されている。
【００５３】
このような層構造を形成できる含フッ素有機物質としては、平均して１個以上のフッ素原子を含む単位モノマーの重合体または共重合体であって、被膜形成能のある有機高分子であれば使用できる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、トリフルオロクロロエチレン重合体、トリフルオロクロロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニルフルオライド、ポリビニリデンフルオライド、フルオロポリエーテル重合体、ポリフルオロシリコーン、脂肪族環構造を有するパーフルオロ重合体等を挙げることができる。
【００５４】
上記含フッ素有機物質の中で、パーフルオロ系高分子が好ましく、更に少なくとも１個の二重結合もしくは三重結合炭素、−ＣＯＯＨ基、または、−Ｓｉ（ＯＲ）３基（Ｒは炭素数１〜３のアルキル基）を分子内に含むことが好ましい。このようなパーフルオロ系高分子を用いた撥水層３２はノズル基材３１との密着性に優れる。
【００５５】
好適に用いられる含フッ素有機物質として、主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ：商品名）、主鎖に脂肪族環構造を有するアモルファスパーフルオロ重合体が挙げられる。
【００５６】
なお、このような含フッ素有機物質を用いた上記構造を有する撥水層３２の製造方法の詳細については後述する。
【００５７】
また、撥水層３１の薄膜として実用的な範囲は５０〜２０００ｎｍであり、好ましくは、１００〜２００ｎｍである。また、単分子の層３２ａ及び二量体の層３２ｂと、多量体の層３２ｃとの膜厚差は、２ｎｍから２００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍから１００ｎｍに形成することで後述の層間の物性差を顕在化できる。
【００５８】
上述した撥水層３２を構成する単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃについて、バルクとして見た場合、低分子量の層（単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ）ほど撥水性に富み、高分子量の層（多量体の層３２ｃ）ほど耐久性に富んでいる。高分子量の層では直鎖状のコポリマーが互いに結合している状態と、絡み合っただけの状態が混在しており、分子鎖に自由度がある。この自由度の結果、高分子量の層でワイパー部材によるワイピングに対して摺動性があり（払拭に対する耐久性が高く）、撥水層３２の耐久性を更に向上させることができる。
【００５９】
このように、撥水層は、少なくとも低分子量の層と高分子量の層が積層され、低分子の層と高分子の層の両方がノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている構成とすることで、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００６０】
つまり、撥水層は、ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層である構成とすることで、耐久性と撥水性を両立して向上することができる。
【００６１】
また、撥水層をフッ素系化合物で形成することにより、撥水、撥油効果が向上し、防汚性に優れた撥水層が得られる。
【００６２】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態におけるノズル板について図６をも参照して説明する。なお、図６（ａ）は同ノズル板の撥水層表面を電子顕微鏡で撮影した結果を示す図、図６（ｂ）は同撥水層表面を模式的に示す平面説明図である。
この実施形態は、全体にわたって形成された低分子の層３２ｄの層上に高分子の層３２ｅが島状に点在して形成されたものである。
【００６３】
ここで、全体にわたって形成されている層３２ｄは単分子若しくは数分子で構成され、末端の一部が基材と結合し、撥水基を持つ直鎖状の分子が稲穂状に存在するもので、撥水性に富む層である。また、島状に点在する層３２ｅは、分子鎖の絡み合い一部結合している構成であり、撥水性を有するとともに耐久性に富む層である。この島状の層３２ｅは、ノズル板３の表面に任意に存在し規則性がないことでワイパー部材による偏摩耗を生ずることがなく、クリーニング性能の低下を防ぐことができる。
【００６４】
次に、上記各実施形態に係るノズル板の製造方法の一例について図７ないし図９を参照して説明する。なお、図７はシリコン基板上の複数のノズル基材の配置パターンの一例を示す平面説明図、図８は同じく図７のＢ部の要部拡大説明図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿うノズル板の製造工程を説明する断面説明図である。
【００６５】
まず、図９（ａ）に示すようにシリコン基板１０１上にスパッタ装置を用いて例えばＴｉ膜１０２を１０００Åの厚みで成膜し、Ｔｉ膜１０２上にノズル穴を形成するためのノズル穴形成パターン１０４及び各ノズル板３に分離するためのチップ分離パターン１０３をフォトレジストの塗布、露光、現像により形成する。
【００６６】
次いで、図９（ｂ）に示すように、Ｎｉ電鋳によってＴｉ膜１０２上にＮｉを析出成長させてノズル基材３１を形成する。このとき、図７及び図８に示すように、１枚のシリコン基板１０１上にはチップ分離パターン１０３で分離され、ブリッジ１１３で繋がった多数のノズル基材３１のシート状部材１３１が形成される
【００６７】
そこで、図９（ｃ）に示すように、ノズル基材３１のシート状部材１３１をシリコン基板１０１から剥離する。これにより、ノズル４を構成するノズル穴４ａが形成されたノズル基材３１が得られる。このとき、ノズル基材３１のノズル形成面１０６にはノズル穴形成パターン１０４及びチップ分離パターン１０３を形成するレジスト１０７が付着している。
【００６８】
次に、図９（ｄ）に示すように、ノズル基材３１のノズル形成面１０６側から酸素プラズマ処理をすることでノズル形成面１０６に残ったレジスト１０７を除去する。これにより、ノズル基材３１へのノズル穴４ａ及びチップ分離パターン１１３の形成が完成する。
【００６９】
次に、図９（ｅ）に示すように、蒸着装置を用いて、ノズル基材３１のノズル形成面１０６に撥水層３２を形成する。ただし、成膜方法としては蒸着に限るものではなく、ディッピング、スピンコート、ディスペンサー等を用いてもよい。また、撥水層３２の材料については前述したような含フッ素有機物質であり、ここでは、主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ、ダイキン工業製）を使用した。
【００７０】
その後、図７に示すノズルシートのブリッジ部をハサミ、カッター等で切断することで個々のノズル板３に分離する。
【００７１】
次に、上述した蒸着法による含フッ素樹脂薄膜（撥水層３２）のノズル基材３１への形成方法について説明する。
（１）ノズル基材３１の脱脂洗浄：被膜基材であるノズル基材３１を予め洗浄する。洗浄は、アセトンなどによる有機溶剤による洗浄、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などによるブラシ洗浄、その他超音波洗浄などを基材の種類に応じて行なう。
（２）ターゲット及びノズル基材３１のセッティング：含フッ素有機物質としての主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ、ダイキン工業製）をアルミナ被覆バスケット型蒸着ボートに充填し、ノズル基材３１のノズル形成面１０６側を上にして装着する。
（３）成膜装置の排気：装置内圧が１０−２〜１０−４Ｐａとなるまで排気する。装置内圧５×１０−３Ｐａ以下とすることが好ましい。
（４）含フッ素薄膜の形成：蒸着ボート電流を５Ａに設定し，５０℃まで加熱し溶剤を除去し、次に電流を１０Ａに上げ４００℃に昇温し３分間保持する。
【００７２】
以上の蒸着条件は、通常の前記材料の蒸着条件に比べ、前記材料の蒸着量が過剰になるように設定されている。このため、ノズル基材３１上には単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂの上に通常は撥水性が低く単体ではあまり撥水層として用いられない多量体の層３２ｃで全体が覆われた構成となる。
【００７３】
しかし、この多量体の層３２ｃはノズル基材と直接接合しておらず、また蒸着環境下では液状となり流動性を示すため、撥水性の高い単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂの上ではじかれ、液滴状に固まって点在することとなる。これにより多量体の層３２ｃがはじかれた部分は下地の単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂが露出することとなる。
【００７４】
以上のような製造方法によって撥水層３１としてのフッ素樹脂薄膜をノズル基材３１のノズル形成面に成膜することによって、前述した第１、第２実施形態で説明したように、単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ、多量体の層３２ｃで構成される複層構造で、それぞれの層がノズル面に露出した撥水層３２が得られる。
【００７５】
なお、予めフッ素有機物質を部分反応させた状態にして蒸着することで、上述した低分子量の層（単分子の層３２ａ、二量体の層３２ｂ）と高分子量の層（多量体の層３２ｃ）を有する撥水層３２を容易に得ることができ、製造コストを低減できる。
【００７６】
ここで、上記撥水層３１の蒸着法による形成で用いた主鎖末端に−Ｓｉ（ＯＲ）３基を有するパーフルオロポリエーテル（オプツールＤＳＸ、ダイキン工業製）を用いた従来の撥水膜との違いについて説明する。
従来、オプツールＤＳＸを用いた撥水膜はシランカップリング材が基材と結合し稲穂状にフッ素化合物主鎖が揺らいでいる構成（本発明の撥水性の高い単分子の層３２ａ）を用いるものであり、したがって、工法的には蒸着量も少なく管理され、かつ、蒸着後に基材と結合していない未反応物は除去して撥水膜とするものであった。これに対して、本発明では、部分的に多量体が構成されるだけではなく、多量体が流動して液滴状になるまで過剰に蒸着を行うことによって、単量体と多量体のいずれもが表面に露出している構成（また、多量体が島状に点在する構成）を形成するものであり、工法的にも、本発明では蒸着法を用いて形成した膜の表面の未反応物（多量体の層３２ｃ）を除去することなく残したまま撥水膜として利用しているものである。従来は本発明のように表面未反応物を残すという思想はなかったものである。
【００７７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態におけるノズル板について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同ノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図（モデル説明図）である。
ここでは、ノズル基材３１と撥水層３２との間に、ＳｉＯ２などの無機酸化物の層３３を形成している。このように、無機酸化膜をノズル基材と撥水層との中間層として設けることで撥水層の密着性が向上し、更に耐久性が向上する。
【００７８】
なお、ノズル基材３１と撥水層３２との間に、ＳｉＯ２の層３３を形成する方法としては、例えば、次のような方法を用いることができる。
（１）ＳｉＯ２を真空中で蒸発させノズル基材３１のノズル形成面に薄膜形成する。あるいは、Ｓｉを蒸発させ酸素プラズマ中を通過させて誘電体をノズル基材３１上で形成する真空蒸着法。
（２）ＳｉＯ２をターゲット材料としてＡｒプラズマなどで原子やクラスターをたたき出しノズル基材３１上に薄膜形成する酸化物スパッタリング法。
（３）Ｓｉターゲットを原料とし、酸素を含む反応性ガスで参加しながらノズル基材３１上に薄膜形成する反応性スパッタリング法。
（４）ノズル基材３１を回転しながら、Ｓｉターゲットでのスパッタ−金属薄膜形成と異なるゾーンでの酸化を繰り返し実施し、ＳｉＯ２薄膜を形成するメタモードスパッタリング法。
【００７９】
この実施形態では、メタモードスパッタリング法を用いてＳｉＯ２の層３３を成膜し、同一チャンバー内で、ＳｉＯ２の層３３上にフッ素系撥水剤を蒸着して撥水層３２を形成した。ＳｉＯ２の層３３の膜厚としては２００Åから２０００Åの範囲が好ましい。
【００８０】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態におけるノズル板について図１１を参照して説明する。なお、図１１は同ノズル板の撥水層を模式的に説明する模式的説明図（モデル説明図）である。
ここでは、ノズル基材３１と無機酸化物の層３３との間に、ノズル基３１よりも酸化物生成自由エネルギーが小さい金属の層３４を介在させている。このような層３４の材料としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｍｇ、Ｓｎなどを挙げることができる。このように、撥水層が結合する中間層（層３３）とノズル基材３１との間に層３４を介在させることで、撥水層３１の密着性を向上させ、さらに優れた撥水層の耐久性を得ることができる。
【００８１】
なお、ここでは、Ｔｉを用いて、メタモードスパッタリング方式にて同一チャンバー内でＴｉ、ＳｉＯ２、をスパッタリングし、ノズル基３１よりも酸化物生成自由エネルギーが小さい金属の層３４、無機酸化物の層３３、フッ素系撥水剤の撥水層３２を順に成膜した。なお、Ｔｉの膜厚としては５０Åから１０００Åが好ましい。
【００８２】
次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１２を参照して説明する。
この液体吐出ヘッドは、前記第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板３に代えてノズル板３０３を用いている。このノズル板３０３は、ノズル４の周囲近傍に凹部３０３ａを形成している。また、流路部材１としてはＳＵＳ基板で形成している。また、振動板部材２は、圧延製金属板とポリイミド（ＰＩ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高分子フィルムを積層して、金属板をエッチングして、樹脂フィルムからなる振動領域２ａと金属板からなる凸部２ｂを形成したものである。また、共通液室１０に振動板部材２のダンパー領域２ｃを介してダンパー室２０を流路部材１に形成している。その他は、ヘッド構成としては同様な構成であるので、前記第１実施形態と同じ符号を付して説明を省略する。
【００８３】
次に、この液体吐出ヘッドにおけるノズル板３０３の詳細について図１３ないし図１５を参照して説明する。なお、図１３は同ノズル板の平面説明図、図１４は同じく断面説明図、図１５は１つのノズル部分の拡大断面説明図である。
ノズル板３０３は、ノズル３０４を構成するノズル穴３０４ａが形成されたノズル基材３３１上に撥水膜３３２を形成したものである。ここで、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａ近傍の領域３４１の表面３３１ａは、ノズル穴３０４ａから離れた領域３４２の表面３３１ｂよりも表面凹凸が小さく、かつ、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３４１の撥水膜３３２の厚さｔ１は、ノズル穴３０４ａから離れた領域３４２の撥水膜３３２の厚さｔ２よりも厚く、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３４１の撥水膜３３２の厚さｔ１はノズル穴３０４ａのエッジまでノズル穴３０４ａから離れた領域３４２の撥水膜３３２の厚さｔ２より厚く形成されている。
【００８４】
このように、ノズル穴近傍のノズル形成部材表面は、ノズル穴から離れたところよりも表面凹凸が小さく、ノズル穴から離れたところよりも撥水層の厚さが厚く、ノズル穴エッジ端まで撥水膜が厚く形成されている構成とすることで、ノズル穴近傍における撥水層のワイピングに対する耐久性が向上する。また、ノズル穴から離れた領域に表面凹凸が存在することよって、撥水材料を塗布するときに撥水材料の流れ出しが防止されて、撥水材料が強固にノズル基材表面に密着し、一方、ノズル穴近傍の領域の表面は、表面凹凸が相対的に小さいことで、ノズル穴のエッジ部分が滑らかとなり、滴吐出時の噴射曲がりなどが発生しなくなり、安定した滴吐出を行うことができる。
【００８５】
次に、この第５実施形態におけるノズル板３０３の製造工程について図１６及び図１７の断面説明図を参照して説明する。
図１６（ａ）に示すように、例えば、厚さ６０μｍの圧延ＳＵＳ基板（ノズル基材）３５１準備する。ＳＵＳ基板３５１の表面には圧延加工時に形成された表面凹凸３５２が存在する。なお、以降の図では、図示を簡略化するための表面凹凸３５２はハッチングで図示する。
【００８６】
このＳＵＳ基板３５１に対して、図１６（ｂ）に示すように、パンチ３５３によってノズル穴３０４ａに対応する位置にプレス加工を行う。パンチ３５３はＳＵＳ基板３５１を打ち抜かず、反対面に凸部３５４が形成される。パンチ３５３はテーパー部３５３ａとストレート部３５３ｂからなり、プレス内壁はパンチ３５３の形状に倣った形状となる。
【００８７】
次いで、図１６（ｃ）に示すように、凸部３５４を研磨によって除去する。ここではテープ研磨を用いた。凸部３５４を研磨することによって、ＳＵＳ基板３５１には貫通孔が形成され、ノズル穴３０４ａを有するＳＵＳ基板３５１からなるノズル基材３３１が得られる。ノズル穴３０４ａの穴径が小さい方が滴吐出側となる。ここで、滴吐出側のノズル穴３０４ａ近傍の領域３３１ａは研磨によって滑らかな表面性となっている。一方、ノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂの表面性は元々のＳＵＳ基板３５１の圧延による凹凸３５２が残っている。
【００８８】
そこで、ノズル基材３３１の滴吐出面側に撥水材料を塗布して撥水膜３３２を形成する。ここでは、撥水材料としてシリコーン系の撥水材料を用いている。ノズル穴３０４ａの近傍は液体である撥水材料の液溜りができノズル近傍で撥水膜が厚く形成される。一部ノズル穴３０４ａ内にも入り込む。ここで、２５０℃／１時間のベーク処理によって乾燥硬化させる。
【００８９】
次に、図１７（ａ）に示すように、撥水膜３３２を成膜した側に、保護材３５５を貼り付ける。ここでは、ＤＦＲ（ドライ・フィルム・レジスト）をラミネートにより貼り付けた。そして、図１７（ｂ）に示すように、保護材３５５を貼り付けていない側にＯ２プラズマを照射し、ノズル穴１０４ａ内に回りこんだ撥水膜３３２を除去する。その後、図１７（ｃ）に示すように、保護材３５５を剥がしてノズル板３０３が完成する。
【００９０】
このようにして製造されたノズル板３０３は、ノズル基材３３１にノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂの表面凹凸が存在することより、撥水材料を塗布するときに撥水材料の流れ出しが防止されて、撥水材料が強固にノズル基材３０３表面に密着する。一方、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３３１ａの表面は、表面凹凸が小さく、そのため、ノズル穴３０４ａのエッジが滑らかとなり、液滴吐出時の噴射曲がりなどが発生しない。しかも、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さは、ノズル穴３０４から離れた領域の撥水膜３３２の厚さよりも厚く、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さはノズル穴３０４ａのエッジまでノズル穴３０４ａから離れた領域の撥水膜３３２の厚さより厚くなっているので、ノズル穴３０４ａ近傍におけるワイピングに対する撥水膜３３２の耐久性も得られる。
【００９１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第６実施形態におけるノズル板の詳細について図１８を参照して説明する。
このノズル板３０３は、ノズル基材３３１と撥水膜３３２との間に無機酸化物層としての例えばＳｉＯ２膜３３３を設けている。このＳｉＯ２膜３３３は、ＳＵＳ基板からなるノズル基材３３１上にスパッタにより形成している。
【００９２】
このとき、ＳｉＯ２膜３３３はＳＵＳ基板（ノズル基材３３１）に強固に密着し、また撥水膜３３２はＳｉＯ２膜３３３上に対して強い密着性が得られるため、更に耐久性が向上する。また、ＳｉＯ２膜３３３は１００Å〜２０００Å程度の薄い膜であるので、ＳｉＯ２膜３３３表面は、ノズル基材３３１の表面に倣った表面形状となり、ＳｉＯ２膜３３３上に形成する撥水膜３３２に対しては、前記第５実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第７実施形態におけるノズル板についてその製造方法とともに図１９及び図２０を参照して説明する。
まず、図１９（ａ）に示すように、シリコン基板３６１の表面をドライエッチングにより表面を荒らすことにより凹凸３６２を形成する。その上に導電層となるチタン膜３６３を成膜する。このとき、シリコン基板３６１の表面性（凹凸形状）はチタン膜３６３の表面形状にも現れ、チタン層３６３の表面には凹凸が形成される。
【００９４】
次に、図１９（ｂ）に示すように、ノズル３０４の周囲の凹部３０３ａに相当する厚さ１μｍのレジストパターン３６４をフォトリソ工程（露光、現像）により形成する。このとき、レジストパターン３６４を形成するレジストは流動性があり、チタン膜３６３表面の微小な表面凹凸はレジストパターン３６４表面には転写されない。
【００９５】
次いで、図１９（ｃ）に示すように、チタン膜３６３を導電層として、電鋳によりニッケルを３０μｍの厚さに成長させてニッケル膜３６４を成膜する。このとき、レジストパターン３６４よりもニッケルの厚さに相当する分だけ内側にニッケル膜３６４が入り込む。その結果として、ニッケル膜３６４が開口された部分がノズル穴となる。レジストパターン３６４は最終的なノズル径とニッケルの入り込み量を加味して大きさを設計している。
【００９６】
そして、図１９（ｄ）に示すように、シリコン基板３６１からニッケル膜３６５を剥離することで、ニッケル膜３６５からなるノズル基材３３１が得られる。このとき、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａの周辺部には、レジストパターン３６４が転写された凹部３０３ａが形成されている。また、チタン膜３６２上に成長したニッケル膜３６５はチタン膜３６２との界面において、チタン膜３６２の表面性を転写されることから、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂでは凹凸のある表面性となる（図中ハッチングで示す）。一方、レジストパターン３６４上に成長したニッケル膜３６５の部分は滑らかレジストパターン３６４表面が転写されるので、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａの近傍の領域３３１ａ（凹部３０３ａの底面）は滑らかな表面性が得られる。
【００９７】
その後、図１９（ｅ）に示すように、撥水膜３３２の下地層となるチタン層３３４を１０ｎｍ厚にスパッタにより成膜する。このとき、チタン層３３４の表面には、ニッケル膜からなるノズル基材３３１の領域３３１ｂの表面性が現れる。
【００９８】
続いて、図１９（ｆ）に示すように、下地層の２層目となるＳｉＯ２層３３３を１００ｎｍ厚にスパッタにより成膜する。この時、ＳｉＯ２層３３３の表面には、チタン層３３４の表面性が現れる。
【００９９】
その後、図２０（ａ）に示すように、撥水膜３３２を真空蒸着により成膜する。蒸着法を用いても、撥水膜３３２のノズル穴３０４ａの内壁面や外周から裏側（液室側）への回りこみが生じる。ここでは、撥水膜３３２の撥水材料としてフッ素系撥水材料を用いた。フッ素系撥水材料としては、ここではパーフルオロポリエーテル（ダイキン工業製、商品名：オプツールＤＳＸ）を５ｎｍ〜２０ｎｍ厚に蒸着することで必要な撥水性を得ている。
【０１００】
撥水材料の蒸着後、蒸着チャンバーより取り出すと、空気中水蒸気によりフッ素系撥水剤とＳｉＯ２膜３３３とが、空気中の水分により加水分解がなされＳｉＯ２と化学的結合をし、フッ素系撥水膜３３２が形成される。フッ素系撥水材料を蒸着で付けた場合、蒸着中、あるいは蒸着直後では、流動性があり、凹部３０３ａにフッ素系撥水材料が流れ込み、凹部３０３ａの領域（ノズル穴３０４ａの近傍の領域）では撥水膜３３２の厚みが他の領域よりも相対的に厚く形成される。
【０１０１】
続いて、図２０（ｂ）に示すように、撥水膜３３２を成膜した側に保護材３６６を貼り付ける。ここでは、保護材３６６として耐熱性のテープをローラ圧着により貼り付けた。
【０１０２】
そして、図２０（ｃ）に示すように、保護材３６６を貼り付けていない側にＯ２プラズマを照射し、ノズル３０４から裏側に回りこんだ撥水膜３３２を除去する。
【０１０３】
その後、図２０（ｄ）に示すように、保護材３６６を剥がしてノズル板３０３が完成する。
【０１０４】
ここで、フッ素系撥水膜について説明する。従前、フッ素系撥水膜の厚さは、２ｎｍ〜３ｎｍの単分子層で十分であるとされている。これは、フッ素系撥水膜の厚さを厚くしても、基材と結合するフッ素系撥水膜は単分子層でその上のフッ素系撥水膜は基材と結合しておらず、撥インク性能及びワイピング耐性には何ら影響は与えないとされていたことによる。
【０１０５】
しかしながら、発明者らの検討によれば、フッ素系撥水膜の厚さが薄いと、ワイピング耐久性能の低下が起こることが判明した。すなわち、ノズル板表面の撥インク膜が何度もワイピングされると、撥インク性が徐々に劣化し、正常な液滴吐出ができなくなってしまうことになる。これに対し、フッ素系撥水膜の厚さが厚いものは、繰り返しのワイピングにも耐えうることが分かった。
【０１０６】
一方、撥水膜の厚さをより厚くしていくと、蒸着処理時間が長くかかってしまうこと、蒸着材料の消費が多くなること、あるいは、蒸着時にスプラッシュという、撥水材料が大きな滴として飛翔し、ノズル基材表面に付着し、均一な膜にならないという問題も起こることから、必要最低限の厚さにしておきたいという要求もある。
【０１０７】
フッ素系撥水材料の蒸着において、真空チャンバー内でフッ素系材料がノズル基材表面に付着した時点では、フッ素系撥水材料は液体のように振舞う。そのため、細かいパターンや段差部分に流れ込む性質を持つことになる。そこで、本実施形態では、ノズル３０４の周辺部には凹部３０３ａを設けている。これにより、上述したように、フッ素系撥水材料は、この凹部３０３ａに流れ込み、ノズル３０４周辺部はフッ素系撥水材料の厚さが他の領域よりも厚くなる。
【０１０８】
液滴吐出性能に特に寄与するのは、ノズル周辺部の撥インク性（撥水性）であり、また、ワイピングによる負荷が特に大きいのもノズル周辺部である。ノズル周辺部は、特に耐久性能が求められることになる。本実施形態では、ノズル周辺部にフッ素系撥水材料が厚くなっているので、特に重要なノズル穴周辺部の耐久性を高くすることが可能となる。この場合、凹部３０３ａの深さは０．５μｍ〜３μｍが好ましい。また、凹部３０３ａの深さは、レジストパターン３６４の厚さを変えることにより容易に調整が可能である。
【０１０９】
また、凹部３０３ａは、ノズル３０４の周辺部へのワイピング部材の当たりによるダメージを緩和させ、あるいは、用紙ジャムなどで、紙が直接ノズル面に接触した場合に、ノズル３０４の周辺に当たりづらくするという効果も合わせ持っている。
【０１１０】
フッ素系撥水材料の塗布方法としては、ディッピング、スピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータなどの方法が使用可能であるが、真空蒸着で成膜する方法が撥水膜の耐久性を向上させることにつながるので、より効果的である。また、真空蒸着は、図１９（ｅ）に示すチタン膜３３４及び図１９（ｆ）に示すＳｉＯ２膜３３３の成膜から、一連の成膜を、そのまま真空チャンバー内で実施することで更によい効果が得られる。チタン膜３３４或いはＳｉＯ２膜３３３を形成後、一旦真空チャンバーからワークを取り出した場合は、不純物などが表面に付着することにより密着性が損なわれるものと考えられる。
【０１１１】
また、撥水膜として、製造工程において液体、あるいは液体状の振る舞いをする撥水材料によって形成する場合に本発明は特に有効である。前記フッ素系撥水材料以外に、シリコーン系撥水材も用いることができる。シリコーン系撥水材は、撥水に寄与するのは撥水膜の表面であり撥水膜の表面が特に重要である。これに対し、フッ素系撥水膜はノズル基材と撥水膜の界面の状態が重要であり、ノズル基材と結合しているのはノズル基材との界面の極近傍の単分子層のみである。しかし、撥水膜の厚さを増やすことにより、ノズル基材と結合する分子数が増加し、結果として耐久性が増加することが分かった。この膜厚増加による耐久性の向上は、撥水膜表面の寄与が大きいシリコーン系よりも、ノズル基材との界面の寄与が大きいフッ素系撥水膜による場合の効果が非常に高いことが分かった。よって、本発明は、フッ素系撥水材料を用いた撥水膜を成膜する場合に特に有効である。
【０１１２】
なお、フッ素系撥水膜を厚くした場合に、特に厚くなる凹部３０３ａに撥水膜中の分子が凝集し、図２１に示すように表面に凸形状３３２ａ（多量体の層３２ｃ）が現れる。この凸形状３３２の高さは６０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であり、液体吐出ヘッドの吐出には影響を与えることなく、ワイピングへの耐久性を向上する効果を有する。
【０１１３】
また、この実施形態においても、ノズル板３０３は、ノズル基材３３１にノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂの表面凹凸が存在することより、撥水材料を塗布するときに撥水材料の流れ出しが防止されて、撥水材料が強固にノズル基材３３１表面に密着する。一方、ノズル穴３０４ａ近傍の領域３３１ａの表面は、表面凹凸が小さく、そのためノズル穴４のエッジが滑らかとなり、液滴吐出時の噴射曲がりなどが発生しない。しかも、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さは、ノズル穴３０４ａから離れた領域の撥水膜３３２の厚さよりも厚く、ノズル穴３０４ａ近傍の撥水膜３３２の厚さはノズル穴３０４ａのエッジまでノズル穴３０４ａから離れた領域の撥水膜３３２の厚さより厚くなっているので、ノズル穴３０４ａ近傍におけるワイピングに対する撥水膜３３２の耐久性も得られる。
【０１１４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第８実施形態におけるノズル板の詳細についてその製造工程とともに図２２を参照して説明する。
図２２（ａ）に示すように、シリコン基板３７１の表面にレジストを塗布し、フォトリソ（露光、現像）によるパターニングを行って、レジストパターンの開口部をドライエッチングすることにより、深さ２００ｎｍのエッチングを行うことで、シリコン基板３７１の表面に凹部３７２を形成する。
【０１１５】
そして、図２２（ｂ）に示すように、シリコン基板３７１の凹部３７２を形成した面上に導電層となるチタン膜３７３を成膜する。このとき、シリコン基板３７１の表面性はチタン膜３７３表面にも現れる。
【０１１６】
次に、図２２（ｃ）に示すように、ノズル３０４の周囲の凹部３０３ａに相当する厚さ１μｍのレジストパターン３７４をフォトリソ工程（露光、現像）により形成する。
【０１１７】
次いで、図２２（ｄ）に示すように、チタン膜３７３を導電層として、電鋳によりニッケルを３０μｍの厚さで成長させてニッケル膜３７５を成膜する。このとき、レジストパターン３７４よりもニッケルの厚さに相当する分だけ内側にニッケル膜３７５が入り込む。その結果として、ニッケル膜３７５が開口された部分がノズル穴３０４ａとなる。レジストパターン３７４は最終的なノズル径とニッケルの入り込み量を加味して大きさを設計している。
【０１１８】
そして、シリコン基板３７１からニッケル膜３７５を剥離することで、ニッケル膜３７５からなるノズル基材３３１が得られる。このノズル基材３３１のノズル穴３０４ａの周辺部には、レジストパターン３７４が転写された表面の滑らかな領域３３１ａが形成され、また、シリコン基板３７１の凹部３７２はニッケル膜３７５に転写されるので、ノズル基材３３１のノズル穴３０４ａから離れた領域３３１ｂには凹凸が形成される。
【０１１９】
以後、前記第７実施形態と同様にして、撥水膜３３２を成膜する。
【０１２０】
この実施形態では、ノズル基材３３１の表面に現れる凹凸をフォトリソとドライエッチングで形成しているので、パターンや深さを任意に選定することができ、最適な効果が得られるパターンを選定することができる。
【０１２１】
次に、本発明に係る画像形成装置で使用する液体吐出ヘッドにおけるノズル板について図２３ないし図２４を参照して説明する。なお、図２３は同ノズル板の平面説明図、図２４は同ノズル板の１つのノズル穴部分の拡大説明図、図２５は図２４のＣ−Ｃ線に沿う拡大説明図である。
このノズル板４０３は、図２３の白抜き矢印方向（ワイピング方向）４０１に後述する画像形成装置のワイピング部材によってワイピングされる。そして、各ノズル４０４の周囲には、ワイピング方向４０１と平行な溝４１３が形成され、溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成されている。
【０１２２】
このようにして、ノズル板４０３の表面（撥水膜４３２の表面）にワイピング方向と平行に形成された溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成されることで、図２５に示すように、ワイピング方向で見たときに凸部４１４が重なり、溝４１３が塞がれないので、ワイピングされるノズル４０４の近傍に付着したインクが溝４１３に沿って逃げることができ、インクの排除性が高くなる。
【０１２３】
これによりワイピングされたインクがノズル４０４のエッジに滞留することがなくなり、メニスカス形成が安定し、高品位な印字が可能となる。
【０１２４】
これに対し、図２６に示す比較例のように、凸部４１４がランダムに形成されている場合、図２７に示すように、ワイピング方向で見たときに凸部４１４が重ならず、直線的な溝４１３が形成されないので、そのためワイピングされたインクの逃げ道がなくなって、ワイピング時のインクの排除性が低下する。
【０１２５】
次に、上記ノズル板４０３の製造工程について図２８を参照して説明する。なお、図２８は図２４のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図であり、図２８（ｄ）ないし（ｆ）は半分のみ図示している。
まず、図２８（ａ）に示すように、シリコン基板４７１にスパッタ装置を用いてＴｉ膜４７２を１０００Åの厚みで成膜し、Ｔｉ膜４７２上にノズル穴形成パターン４７４をフォトレジストの塗布、露光、現像により形成する。
【０１２６】
そして、図２８（ｂ）に示すように、電鋳によりＴｉ膜４７２上にニッケルを成長させてニッケル膜４７５を成膜する。
【０１２７】
その後、図２８（ｃ）に示すように、ニッケル膜４７５をシリコン基板４７１から剥離して、ニッケル膜４７５からなるノズル基材４３１を得て、撥水膜を成膜する側の表面に残ったフォトレジストを酸素プラズマにより除去する。
【０１２８】
次いで、図２８（ｄ）に示すように、ノズル基材４３１の表面にＳｉＯ２膜４３３をスパッタ装置で１０００Å厚みに成膜する。このとき、ノズル基材４３１であるニッケル膜との密着性を向上させるために、前述したように、ノズル基材４３１にＴｉ膜を１００Å厚みにスパッタ装置で成膜し、その後ＳｉＯ２膜４３３を成膜するようにしてもよい。
【０１２９】
その後、図２８（ｅ）に示すように、表面に微細な凹凸４８０ａが形成された回転体４８０をワイピング方向と同じ方向に回転させ、これをノズル基材４３１の表面に接触させることで、ノズル基材４３１に成膜したＳｉＯ２膜４３３の表面にワイピング方向と平行な凹部と凸部からなる凹凸パターン４３３ａを形成する。この凹凸パターン４３３ａの形成方法は、上記の方法のみではなく、凹凸が形成された板部材でノズル基材４３１表面のＳｉＯ２膜４３３をワイピング方向に擦るなどして形成することもできる。
【０１３０】
なお、この場合、上述したようにノズル基材４３１とＳｉＯ２膜４３３との間にＴｉ膜を成膜したときには、該Ｔｉ膜に形成することもできる。この場合には、Ｔｉ膜上に成膜されるＳｉＯ２膜４３３は下地層であるＴｉ膜をエンハストして成膜されるので、ＳｉＯ２膜４３３の成膜が完了した時点においてＳｉＯ２膜４３３にも溝が形成され、ＳｉＯ２膜４３３に改めて溝を形成する工程は必要ない。さらに、ノズル基材４３１となるニッケル膜自体に溝を形成することもでき、この場合には、図示しないＴｉ膜及びＳｉＯ２膜４３３に溝を形成する工程は必要なくなる。
【０１３１】
このように、下地層にワイピング方向と平行な溝が形成されている構成とすることで、下地層の溝の方向により凸部の整列方向を決定することができ、ノズル設計における自由度が増し、低コスト化を図れる。
【０１３２】
次に、図２８（ｆ）に示すように、真空蒸着装置を用いてノズル基材４３１のＳｉＯ２膜４３３上に撥水膜４３２を成膜する。この撥水材料としては、前述したように、シリコーン系やフッ素系材料を用いることができるが、ここでは、フッ素系撥水材料であるオプツールを用いた。
【０１３３】
このとき、ノズル基材４３１のノズル４０４の周囲には凹部４０３ａが形成されているため、オプツールの流れ込みが発生し、撥水膜４３２の厚みは、ノズル４０４の近傍の領域４３１ａの厚みがノズル４０４から離れた領域４３１ｂのより膜厚が厚くなり、且つこの流れ込みによる凹凸パターン４１５（溝４１３と凸部４１４のパターン）が形成される。これにより、撥水膜４３２の表面には、下地層（ＳｉＯ２膜４３３）に形成された溝４３５によって、ワイピング方向と平行な溝４１３が形成されて、この溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成される凹凸パターン４１５が現れる。
【０１３４】
このようにして、ノズル板４０３の表面（撥水膜４３２の表面）にワイピング方向と平行に形成された溝４１３に沿って凸部４１４が整列して形成されることで、前述した図２５に示すように、ワイピング方向で見たときに凸部４１４が重なり、溝４１３が塞がれないので、ワイピングされるノズル４０４の近傍に付着したインクが溝４１３に沿って逃げることができ、インクの排除性が高くなる。ここでは、凸部４１４は多量体の層３２ｃで形成され、ノズル近傍のワイピング耐久性を高める効果も有する。
【０１３５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第９実施形態におけるノズル板について図２９を参照して説明する。
ここでは、ノズル板４０３の表面に形成された溝４１３がノズル４０４に接していない構成としている。このように、ノズル４０４のエッジに溝４１３が形成されないため、ノズル形状を一定に保つことができ、これにより安定したメニスカスを形成することができ、高品位の印字が可能となる。
【０１３６】
ここで、このノズル板４０３の製造工程について図３０を参照して説明する。
先ず、図３０（ａ）ないし（ｄ）は前述した図２８（ａ）ないし（ｄ）と同様であるので説明を省略する。そこで、図３０（ｅ）に示すように、ＳｉＯ２膜４３３上に、ノズル４０４の近傍において、ワイピング方向に平行で且つ、ノズル４０４のエッジ部にパターンが形成されないようなフォトレジストパターン４８１をフォトリソ（露光、現像）によって形成する。このとき、レジストの塗布は、ノズル４０４の液室面よりＮ２ブローで気流４８２を流しながらスプレー塗布を行うことで、レジストが液室面に回りこむことを防止できる。
【０１３７】
次に、図３０（ｆ）に示すように、レジストパターン４８１をマスクにして、ドライエッチングによってＳｉＯ２膜４３３に溝部４３３ａを形成する。ドライエッチングは、ＲＩＥエッチング装置を用いて、ＲＦパワー：３００〜５００Ｗ程度、ＣＦ４ガス１００〜２００ｃｃ程度、圧力：２００〜４００Ｐａ程度で容易にエッチングすることができる。その後、酸素プラズマによりレジスト４８１を除去する。これにより、ＳｉＯ２膜４３３上にワイピング方向に平行で、且つ、ノズル４０４に接しない溝４１３が形成される。
【０１３８】
次いで、図３０（ｇ）に示すように、真空蒸着装置を用いてＳｉＯ２膜４３３表面に撥水膜４３２を成膜する。ここでも、フッ素系材料であるオプツールを用いて撥水膜４３２を成膜した。
【０１３９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
まず、同製造方法で製造するヘッドの一例について図３１を参照して説明する。このヘッドは、前述したと同様に、ノズル５０４を形成したノズル板５０３と、ノズル５０４が連通する液室５０６を形成する流路部材５０１及び液室５０６の壁面を形成する振動板部材５０２を有している。ノズル板５０３は、ノズル穴５０４ａを形成したＮｉプレートなどのノズル基材５３１の滴吐出面には中間層としてＴｉ層５３４及びＳｉＯ２層５３３を介して撥水膜５３２を成膜し、裏面（液室面）には流路部材５０１との接合性を強めるためにＳｉＯ２層５３５を形成している。なお、ノズル５０４の周辺部には凹部５０３ａが形成されている。
【０１４０】
このノズル板５０３のノズル基材５３１の製造工程は、前述したと同様にＮｉ電鋳によるニッケル膜の析出で行っているので、その説明を省略する。
【０１４１】
そこで、ノズル基材５３１に対する撥水膜の成膜工程について図３２を参照して説明する。
先ず、図３２（ａ）に示すように、ノズル基材５３１の液室面側にプラズマクリーニングを施し、流路部材５０１との接着層としてＳｉＯ２層５３５を１００ｎｍ厚に成膜する。このＳｉＯ２層５３５は、犠牲層除去時のエッチング用マスクとしても機能する。そして、このＳｉＯ２層５３５上に、犠牲層としてＡｌ層５３６を１００ｎｍ厚みに成膜する。
【０１４２】
次いで、図３２（ｂ）に示すように、ノズル基材５３１の滴吐出面に中間層としてＴｉ層５３４を１０ｎｍ厚みで、ＳｉＯ２層５３３を１００ｎｍ厚みで順次積層形成し、さらに図３２（ｃ）に示すように撥水膜５３２を１０ｎｍ厚みで成膜する。
【０１４３】
その後、図３２（ｄ）に示すように、滴吐出面側にダイシングテープでプラズマ用マスク５５６を設け、プラズマ処理を行って親水化を行い、ウェットエッチングプロセスを用いて各ノズル穴５０４ａの内部に回りこんだ撥水膜５３２を犠牲層（Ａｌ層）５３６ごと除去する。これにより、滴吐出面に撥水膜５３２を形成したノズル板５０３が得られる。
【０１４４】
このように、ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、ノズル穴内部に付着した撥水膜を犠牲層とともに除去する工程とを有する構成とし、金属又は無機材料からなる薄膜を犠牲層とすることで犠牲層上に形成される撥水膜の膜厚は滴吐出面側に形成される膜厚に対して十分に薄くなるため、犠牲層除去後のノズル穴端部の精度を向上できる。
【０１４５】
この場合、液滴吐出面にプラズマ用マスクを設置し、撥水膜のノズル内壁回りこみ部に対して液室形成面よりプラズマ処理照射し、親水化を行う工程とウェットエッチングにより犠牲層とともにノズル内部に付着した撥水膜を除去する工程を有する構成とすることで、犠牲層を除去し易くなる。
【０１４６】
また、液室形成面にエッチング用マスク層を形成する工程と、マスク層上に犠牲層を形成する工程を有する構成とすることで、液室形成面における犠牲層との選択エッチング性が向上し、またエッチング用マスク層をノズル板と流路部材との密着層として機能させて十分な接合強度を得ることができる。
【０１４７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例について図３３及び図３４を参照して説明する。なお、図３３は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図３４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り、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、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。
【０１４８】
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２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を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。
【０１４９】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、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、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。
【０１５０】
なお、記録ヘッド２３４を構成する本発明に係る液体吐出ヘッドとしては、前述した圧電素子を用いる圧電型液体吐出ヘッドに限らず、発熱抵抗体を用いてインク流路内で熱エネルギーによってインクを加熱して気泡を発生させるいわゆるサーマル型液体吐出ヘッド、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型液体吐出ヘッドなどを用いることができる。
【０１５１】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０ｋ、２１０ｃ、２１０ｍ、２１０ｙから各色のインクが補充供給される。
【０１５２】
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として、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、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【０１５３】
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を案内するガイド部材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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。）と、ノズル面をワイピングするためのワイピング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。
【０１５８】
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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット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。
【０１５９】
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、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、更に先端を搬送ガイド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。
【０１６０】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり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。このプラス、マイナス交互に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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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備えているので、液滴吐出特性が安定し、ワイピングに対する耐久性が高く、安定して長期にわたり高画質画像を形成することができる。
【０１６３】
なお、上記実施形態では本発明に係る画像形成装置として、プリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、前述したようにパターンを形成する画像形成装置などにも適用することができる。さらに、シリアル型画像形成装置に限らず、ライン型画像形成装置にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【０１６４】
１ 流路部材（流路基板）
２ 振動板部材
３ ノズル板（ノズル形成部材）
４ ノズル
６ 液室
１２ 圧電素子
３１ ノズル基材
３２ 撥水層（撥液層、撥インク層）
３２ａ 単分子の層
３２ｂ 二量体の層
３２ｃ 多量体の層
３３ 無機酸化物の層
２３３ キャリッジ
２３４ 記録ヘッド
３０３ ノズル板
３０４ ノズル
３０４ａ ノズル穴
３３２ 撥水膜
３３３ ＳｉＯ２層
４０４ ノズル
４０４ａ ノズル穴
４１３ 溝
４１４ 凸部
４１５ 凹凸パターン
４３２ 撥水膜
４３３ ＳｉＯ２層
５３６ 犠牲層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル穴が形成されたノズル基材の液滴吐出側の面に撥水層が形成されたノズル形成部材を備え、
前記撥水層は、少なくとも相対的に低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層とが積層されて形成され、前記低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層の両方が前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記低分子量の層が前記ノズル基材の全面にわたって形成され、前記低分子量の分子が多い層上に前記高分子量の分子が多い層が島状に点在して形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記撥水層がフッ素樹脂で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル基材と前記撥水層との間に無機酸化物の層が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル基材と無機酸化物の層との間に前記ノズル基材よりも酸化物生成自由エネルギーが低い金属からなる層が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴を吐出するノズル穴が形成されたノズル基材の液滴吐出側の面に撥水層が形成されたノズル形成部材を備え、
前記撥水層は、前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、前記２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は前記一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記ノズル穴近傍のノズル形成部材表面は、前記ノズル穴から離れたところよりも表面凹凸が小さく、前記ノズル穴から離れたところよりも撥水層の厚さが厚く、ノズル穴エッジ端まで撥水膜が厚く形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記ノズル穴近傍の領域は、凹部となっていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の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。
【請求項１０】
前記ノズル形成部材の表面を払拭するワイピング部材を有し、
前記液体吐出ヘッドの前記高分子量の撥水層又は払拭に対する耐性が高い撥水層の領域がワイピング方向に平行に整列して形成されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記液体吐出ヘッドの前記撥水層が形成された下地層にはワイピング方向と平行な溝が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記液体吐出ヘッドの前記溝は前記ノズル穴に接していないことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、
前記液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、
前記ノズル穴内部に付着した前記撥水膜を前記犠牲層とともに除去する工程と、を有する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記液滴吐出面にプラズマ用マスクを設置し、ノズル穴内部に付着した前記撥水膜に対して液室形成面よりプラズマ処理照射し、親水化を行う工程とウェットエッチングにより前記犠牲層とともにノズル穴内部に付着した撥水膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
液室形成面にエッチング用マスク層を形成する工程と、前記マスク層上に前記犠牲層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液滴を吐出するノズル穴が形成されたノズル基材の液滴吐出側の面に撥水層が形成されたノズル形成部材を備え、
前記撥水層は、少なくとも相対的に低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層とが積層されて形成され、前記低分子量の分子が多い層と高分子量の分子が多い層の両方が前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記低分子量の層が前記ノズル基材の全面にわたって形成され、前記低分子量の分子が多い層上に前記高分子量の分子が多い層が島状に点在して形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記撥水層がフッ素樹脂で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル基材と前記撥水層との間に無機酸化物の層が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル基材と無機酸化物の層との間に前記ノズル基材よりも酸化物生成自由エネルギーが低い金属からなる層が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
液滴を吐出するノズル穴が形成されたノズル基材の液滴吐出側の面に撥水層が形成されたノズル形成部材を備え、
前記撥水層は、前記ノズル形成部材の表面に露出した状態で形成されている少なくとも２つの層を積層して構成され、前記２つの層の内の一方の層は他の層に対して相対的に撥水性が高い層であり、他方の層は前記一方の層に対して相対的に払拭部材による払拭に対する耐性が高い層である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記ノズル穴近傍のノズル形成部材表面は、前記ノズル穴から離れたところよりも表面凹凸が小さく、前記ノズル穴から離れたところよりも撥水層の厚さが厚く、ノズル穴エッジ端まで撥水膜が厚く形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記ノズル穴近傍の領域は、凹部となっていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の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。
【請求項１０】
前記ノズル形成部材の表面を払拭するワイピング部材を有し、
前記液体吐出ヘッドの前記高分子量の撥水層又は払拭に対する耐性が高い撥水層の領域がワイピング方向に平行に整列して形成されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記液体吐出ヘッドの前記撥水層が形成された下地層にはワイピング方向と平行な溝が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記液体吐出ヘッドの前記溝は前記ノズル穴に接していないことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル基材の液室形成面に金属又は無機材料からなる犠牲層を形成する工程と、
前記液滴吐出面に撥水膜を形成する工程と、
前記ノズル穴内部に付着した前記撥水膜を前記犠牲層とともに除去する工程と、を有する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記液滴吐出面にプラズマ用マスクを設置し、ノズル穴内部に付着した前記撥水膜に対して液室形成面よりプラズマ処理照射し、親水化を行う工程とウェットエッチングにより前記犠牲層とともにノズル穴内部に付着した撥水膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
液室形成面にエッチング用マスク層を形成する工程と、前記マスク層上に前記犠牲層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【公開番号】特開２０１０−７６４２２（Ｐ２０１０−７６４２２Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８５６１４（Ｐ２００９−８５６１４）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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