JP6972697B2 - ノズルプレート、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面に撥液処理が施されたノズルプレート、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関するものである。

液体噴射装置は、液体噴射ヘッドを備え、液体噴射ヘッドのノズルプレートに開設されたノズルから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置、バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

このような液体噴射装置において、ノズルから噴射された液滴の一部がノズルプレートの表面（詳しくは、液滴が噴射される側の面）に付着することがある。特に、ノズルの近傍に液体が付着すると、ノズルから噴射される液滴に干渉して液滴の飛翔方向が曲がる等の不具合が発生する虞がある。このような不具合を抑制するため、ノズルプレートの表面に撥液膜を形成した液体噴射ヘッドが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−１２４８７４号公報

ところで、液体噴射装置は、ノズルプレートの表面に付着したインクやゴミ等を除去するべく、ノズルプレートの表面を払拭する払拭部材（例えば、ワイパー等）を備えている。この払拭部材による払拭動作によりノズルプレートの表面の撥液膜が摩耗し、ノズルプレートの表面の撥液性が低下する虞があった。特に、ノズルから噴射する液体に酸化チタン等の顔料が含まれる場合、この顔料が研磨剤のように作用し、撥液膜が一層摩耗し易くなっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は撥液性の劣化が抑制されたノズルプレート、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供することにある。

本発明のノズルプレートは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が噴射されるノズルが一の面側に開口されたノズルプレートであって、
ＤＬＣ層が、前記一の面側に形成され、
前記ＤＬＣ層の表面は、凹部分および凸部分で構成される凹凸形状を有し、
隣り合う前記凸部分の前記液体が接触する側の端部は、前記一の面と交差する方向において位置が異なることを特徴とする。

この構成によれば、ＤＬＣ層の表面の凹凸形状によりノズルプレートの一の面に撥液性を付与することができる。すなわち、ロータス効果によりノズルプレートの一の面における撥液性を向上させることができる。また、ノズルプレートに撥液性を付与する撥液層として、耐摩擦性（換言すると、耐久性）に優れたＤＬＣ層を採用したので、ノズルプレートの一の面における撥液性の劣化を抑制できる。

上記構成において、前記ＤＬＣ層の前記凹凸形状は、大きさの異なる粒子が複数並ぶことで形成されたことが望ましい。

この構成によれば、ＤＬＣ層に凹凸形状を容易に形成できる。

また、上記各構成の何れかにおいて、前記ＤＬＣ層は、フッ素を含有することが望ましい。

この構成によれば、ノズルプレートの一の面における撥液性をさらに向上させることができる。

さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記ＤＬＣ層の前記表面の算術平均粗さＲａが１［μｍ］以下であることが望ましい。

この構成によれば、ノズルプレートの一の面における撥液性を一層向上させることができる。

また、上記各構成の何れかにおいて、アモルファス層が、前記一の面側に形成され、
前記ＤＬＣ層が、前記アモルファス層に積層されたことが望ましい。

この構成によれば、ＤＬＣ層のノズルプレートに対する密着性を向上させることができる。その結果、ＤＬＣ層が剥がれることによる撥液性の劣化を抑制できる。

そして、本発明の液体噴射ヘッドは、上記各構成の何れかのノズルプレートを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、高耐久なノズルプレートを備えるため、液体噴射ヘッドの信頼性を向上させることができる。

また、本発明の液体噴射装置は、上記構成の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、液体噴射装置の信頼性を向上させることができる。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を説明する要部の断面図である。 ノズルプレートの断面を拡大した模式図である。 表面粗さと接触角との関係を示すグラフである。 ＤＬＣ層の製造方法を説明する模式図である。 第２の実施形態におけるノズルプレートの断面を拡大した模式図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、液体噴射ヘッドの一種として、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）１に搭載されたインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３を例に挙げて説明する。

図１は、プリンター１の斜視図である。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。

上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。

記録媒体２が搬送される領域（又は、印刷領域）に対して主走査方向の一端側（図１中、右側）に外れた位置には、記録ヘッド３の待機位置であるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、キャップ１１及びワイパー１２が設けられている。キャップ１１は、ホームポジションに待機する記録ヘッド３のノズル面２３（後述）を封止する、例えば、弾性体からなる部材である。また、ワイパー１２は、ホームポジションに待機する記録ヘッド３のノズル面２３を払拭する部材である。本実施形態におけるワイパー１２は、エラストマー等の弾性体からなり、ブレード状に形成されている。なお、ワイパー１２としては、綿、絹等の布からなるシート状の部材を用いることもできる。

次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の構成を説明する要部の断面図である。図３は、ノズルプレート２１の断面を拡大した模式図である。なお、記録ヘッド３の構成はノズル列方向に直交する方向において概ね左右対称であるため、図２では一方の構成のみを表している。また、図３においては、図２とは逆にノズル面２３が上方になるように表している。さらに、以下の説明では、便宜上、ヘッドケース１６側を上方（又は上側）、ノズル面２３側を下方（又は下側）として説明する。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、アクチュエーターユニット１４及び流路ユニット１５が積層された状態でヘッドケース１６に取り付けられている。

ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にインクを供給する液体導入路１８が形成されている。この液体導入路１８は、後述する共通液室２５と共に、複数形成された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間である。本実施形態においては、２列に並設された圧力室３０の列に対応して液体導入路１８が２つ形成されている。また、ヘッドケース１６の下側（流路ユニット１５側）の部分には、当該ヘッドケース１６の下面（流路ユニット１５側の面）からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空間１７が形成されている。流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面に位置決めされた状態で接合されると、後述する連通基板２４に積層されたアクチュエーターユニット１４が収容空間１７内に収容されるように構成されている。さらに、収容空間１７の天井面の一部には、ヘッドケース１６の外側の空間と収容空間１７とを連通する挿通開口１９が開設されている。この挿通開口１９を通じて図示しないＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の配線基板が収容空間１７内に挿通され、当該収容空間１７内のアクチュエーターユニット１４に接続される。

本実施形態における流路ユニット１５は、連通基板２４及びノズルプレート２１を有している。ノズルプレート２１は、連通基板２４の下面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に接合されたシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。本実施形態では、このノズルプレート２１により、後述する共通液室２５となる空間の下面側の開口が封止されている。また、ノズルプレート２１には、複数のノズル２２が直線状（列状）に開設されている。この複数のノズル２２からなるノズル２２の列（すなわち、ノズル列）は、ノズルプレート２１に２列形成されている。各ノズル列を構成するノズル２２は、一端側のノズル２２から他端側のノズル２２までドット形成密度に対応したピッチで、例えば主走査方向に沿って等間隔に設けられている。なお、ノズルプレートを連通基板における共通液室から内側に外れた領域に接合し、共通液室となる空間の下面側の開口を、例えば可撓性を有するコンプライアンスシート等の部材で封止することもできる。また、以下の説明においては、ノズル２２が開口するノズルプレート２１の外側の面（図２における下面、本発明における一の面に相当）を、ノズル面２３と称する。

本実施形態におけるノズルプレート２１の表面には、図３に示すように、例えば、熱酸化膜（ＳｉＯ_２）及びこれに積層された酸化タンタル膜（ＴａＯｘ）や窒化タンタル膜（ＴａＮ）等からなる下地層３９が形成されている。この下地層３９は、耐インク性を有し、ノズルプレート２１の表面を保護する層である。この下地層３９により、たとえＤＬＣ層４０の一部にピンホールやクラック等の欠陥が生じたとしてもノズルプレート２１のノズル面２３を保護することができる。なお、下地層３９は１つの層からなる単層構造でも良いし、複数の層が積層してなる積層構造でも良い。複数の層で構成される場合は、最表面の層が耐インク性を有するように構成すればよい。また、この下地層３９は、ノズル２２の内面やノズル面２３とは反対側の面にも形成されている。

ノズル面２３における下地層３９の表面（ノズルプレート２１の一の面側）には、撥液性を有する撥液層として、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）層４０が積層されている。本実施形態においては、ノズル面２３の全面にＤＬＣ層４０が形成されている。このＤＬＣ層４０は、図３に示すように、柱状の粒子４１が複数並んだ状態に形成されている。この柱状の粒子４１は、例えば、数十［ｎｍ］〜数［μｍ］の大きさの微結晶ダイヤモンドやＤＬＣ等からなり、ノズル面２３に不規則に且つ密に配置されている。そして、この粒子４１により、ＤＬＣ層４０の表面に微小な凹凸形状が形成される。すなわち、粒子４１が凹凸形状の凸部分４９を構成し、粒子と粒子との間が凹凸形状の凹部分５０を構成する。ここで、粒子４１（凸部分４９）の先端部（インクが接触する側の端部）は、一の面と交差する方向（換言すると、高さ方向）に向けて先細った形状に構成されている。このため、凹部分５０は、凸部分４９の先端から斜めに傾斜した面と、これに隣り合う凸部分４９の先端から斜めに傾斜した面との間に形成される。すなわち、凹部分５０は、凸部分４９の高さ方向における先端側に向けて広がるように形成されている。また、個々の粒子４１は、それぞれ異なる大きさに形成されている。このため、隣り合う凸部分４９の先端部は、高さ方向において位置が異なるように形成される。

このように、ノズル面２３に凹凸形状を形成することで、ロータス効果により当該ノズル面２３に撥液性を付与することができる。すなわち、ノズル面２３に凹凸形状をつけることで、蓮の葉の表面が水を弾くのと同じ原理で撥液性を付与することができる。また、凸部分４９の先端部が先細っているため、凸部分４９におけるインク（液体）の接触面積を小さくでき、インク（液体）が点接触に近い状態で凸部分４９と接触するようになる。これにより、ノズル面２３における撥液性を一層向上させることができる。さらに、隣り合う凸部分４９の高さが異なるため、隣り合う凸部分の高さが揃ったものと比べて、隣り合う凸部分４９の先端間の距離を広げることができる。すなわち、インクが接触する位置を広げることができる。その結果、撥液性をより一層向上させることができる。そして、ＤＬＣ層４０を柱状の粒子４１が複数並んだ状態に構成することで、撥液性を有するＤＬＣ層４０を容易に形成できるようになる。なお、ノズル面２３へＤＬＣ層４０を形成する方法に関し、詳しくは後述する。

ここで、撥液性（撥液の度合）は、ＤＬＣ層４０の表面の凹凸形状、すなわち粗さに応じて変化する。図４は、ＤＬＣ層４０の表面の粗さ（算術平均粗さＲａ［μｍ］）と接触角（純水に対する接触角［°］）との関係を示すグラフである。このグラフから、Ｒａが小さくなるほど接触角が大きくなっていることが分かる。特に、Ｒａが１［μｍ］の場合に接触角が約９５［°］となっている。一般的なプリンターにおいては、ノズル面２３における接触角として９０［°］以上が要求されるため、ＤＬＣ層４０の表面のＲａが１［μｍ］以下になるように構成することが望ましい。本実施形態においては、表面におけるＲａが約０．０８［μｍ］（すなわち８０［ｎｍ］）になるようにＤＬＣ層４０が形成されている。このため、本実施形態におけるノズル面２３は、接触角が約１１０［°］になっている。また、本実施形態におけるＤＬＣ層４０は、約２００〜３００［ｎｍ］の厚さ（膜厚）に形成されている。

連通基板２４は、図２に示すように、流路ユニット１５の上部（ヘッドケース１６側の部分）を構成するシリコン製の基板である。この連通基板２４には、液体導入路１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留される共通液室２５と、この共通液室２５を介して液体導入路１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２６と、圧力室３０とノズル２２とを連通するノズル連通路２７とが、異方性エッチング等により形成されている。共通液室２５は、ノズル列方向に沿った長尺な空部であり、２列に並設された圧力室３０の列に対応して２列に形成されている。また、個別連通路２６及びノズル連通路２７は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。

本実施形態におけるアクチュエーターユニット１４は、図２に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、アクチュエーターの一種である圧電素子３２、及び、封止板３３が積層されてユニット化された状態で、連通基板２４に接合されている。なお、アクチュエーターユニット１４は、収容空間１７内に収容可能なように、収容空間１７よりも小さく形成されている。

圧力室形成基板２９は、アクチュエーターユニット１４の下部（流路ユニット１５側の部分）を構成するシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。この圧力室形成基板２９には、異方性エッチングにより一部が板厚方向に除去されて、圧力室３０となるべき空間がノズル列方向に沿って複数並設されている。この空間は、下方が連通基板２４により区画され、上方が振動板３１により区画されて圧力室３０を構成する。また、この空間、すなわち圧力室３０は、２列に形成されたノズル列に対応して２列に形成されている。各圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺な空部であり、長手方向の一側の端部に個別連通路２６が連通すると共に、他側の端部にノズル連通路２７が連通する。

振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜と、からなる。この振動板３１における各圧力室３０に対応する領域は、撓み変形が許容される駆動領域３５であり、圧電素子３２が積層されている。本実施形態における圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、下電極層、圧電体層及び上電極層が順次積層されてなる。この上電極膜又は下電極膜のうち何れか一方が各圧電素子３２に共通に形成された共通電極となり、他方が各圧電素子３２に個別に形成された個別電極となっている。そして、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、圧電素子３２はノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。これにより、圧力室３０の容積が変化し、当該圧力室３０内のインクに圧力変動が生じることになる。そして、この圧力変動を利用することで、圧力室３０内のインクをノズル２２から噴射することができる。なお、本実施形態における圧電素子３２は、ノズル列方向に沿って２列に並設された圧力室３０に対応して、当該ノズル列方向に沿って２列に形成されている。

封止板３３は、図２に示すように、圧力室形成基板２９の上面（詳しくは、振動板３１の上面）に接合されたシリコン単結晶、金属、又は、合成樹脂等からなる基板である。この封止板３３の下面には、当該封止板３３の下面から封止板３３の板厚方向の途中まで窪んだ圧電素子収容空間３６が形成されている。そして、この圧電素子収容空間３６内に、圧電素子３２の列が収容されている。本実施形態では、２列に形成された圧電素子３２の列に対応して、圧電素子収容空間３６が２列に形成されている。なお、２つの圧電素子収容空間３６の間の部分には、封止板３３が板厚方向に貫通された開口が形成されている。この開口内において、挿通開口１９を通じて挿通された配線基板の端子と、圧電素子３２から延在された配線の端子とが接続される。

次に、記録ヘッド３の製造方法、特に、ノズルプレート２１の製造方法について詳しく説明する。なお、本実施形態においては、ノズルプレート２１となる基板４２（例えば、シリコンウエハー）にＤＬＣ層４０を形成した後、個々のノズルプレート２１に分割する方法を例示する。図５は、ＤＬＣ層４０の製膜方法（本実施形態では、プラズマイオン注入法）を説明する、ノズルプレート２１（基板４２）の断面における模式図である。

まず、ノズルプレート２１となる基板４２の所定の位置にノズル２２を形成する。ノズル２２は、例えば、レーザーやボッシュ法等により、ノズルプレート２１を貫通した状態に形成される。次に、基板４２の表面に下地層３９を形成する。下地層３９は、例えば、熱酸化によりノズルプレート２１の表面に熱酸化膜（ＳｉＯ_２）を形成した後、スパッタリング法、ＡＬＤ法（原子層堆積法）、化学気相成長法、真空蒸着法等により、例えば酸化タンタル膜（ＴａＯｘ）等の層を形成してなる。

ノズルプレート２１に下地層３９を形成したならば、図５に示すような、プラズマイオン注入法を用いてＤＬＣ層４０を形成する。プラズマイオン注入法は、図示しないＲＦ（高周波）電源によりチャンバー（容器）内にガスプラズマＰを生成し、パルス電源４４によりチャンバー内に配置された基板４２に対して高電圧パルスバイアスを、例えば数十〜数百マイクロ秒の周期で印加することでプラズマＰ中のイオンを加速する手法である。これにより、基板４２に対して高エネルギーイオンが短時間に繰り返し照射され（図５における矢印参照）、当該基板４２上にＤＬＣ層４０が形成される。本実施形態においては、プロセスガスとしてアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）及びメタン（ＣＨ_４）等を流量４０［ｓｃｃｍ］でチャンバー内に導入し、チャンバー内のガス圧力を１［Ｐａ］に調整した。また、チャンバー内部に取り付けられた回路等を介して周波数１３．５６［ＭＨｚ］の高周波電力を投入することで、チャンバー内部にプラズマを生成した。さらに、パルス電源４４により負極性のバイアスピーク電圧が−５［ＫＶ］、周波数が４０００［Ｈｚ］のパルスバイアスを基板４２に印加した。そして、本発明においては、図示しないヒーター等の加熱機構により基板４２を加熱した状態で、上記のプラズマイオン注入法を行った。

ここで、プラズマイオン注入法における基板４２の温度を変えることで、基板４２に形成される層の構成を変えることができる。具体的には、基板４２の温度が２００℃以下の場合には、基板４２にアモルファスの単層が形成される。また、基板４２の温度が３００℃の場合には、基板４２にＤＬＣの層が形成される。このＤＬＣの層は、微結晶ダイヤモンドやＤＬＣからなる柱状の粒子４１が複数並んだ状態に構成される。すなわち、基板４２に形成されるＤＬＣの層の表面には、柱状の粒子４１に起因する細かな凹凸形状（凸部分４９及び凹部分５０）が形成される。このように、基板４２の温度が３００℃よりも高い場合には、結晶等が基板４２の表面から柱状に成長し、凹凸形状を有するＤＬＣの層が形成される。そして、基板４２の温度が３００℃から高くなるにつれて、基板４２に形成される柱状の粒子４１の大きさは小さくなり、表面の凹凸形状も小さくなる。すなわち、プラズマイオン注入法における基板４２の温度が高くなるほど、基板４２に形成されるＤＬＣ層４０の表面のＲａも小さくなる。本実施形態では、プラズマイオン注入法における基板４２の温度を４００℃に設定して、基板４２にＤＬＣの層を形成した。これにより、表面におけるＲａが約０．０８［μｍ］となるＤＬＣ層４０が形成される。

上記の方法により、基板４２にＤＬＣ層４０を形成したならば、カッター等により個々のノズルプレート２１に分割する。これにより、ノズル面２３にＤＬＣ層４０が形成されたノズルプレート２１が作製される。その後、分割されたノズルプレート２１を連通基板２４の下面に接合し、アクチュエーターユニット１４を連通基板２４の上面に接合する。そして、アクチュエーターユニット１４が収容空間１７内に収容されるようにヘッドケース１６を連通基板２４に取り付けることで、記録ヘッド３が作成される。

このように、プラズマイオン注入法を用いることで、表面に凹凸形状を有するＤＬＣ層４０が形成されたノズルプレート２１を容易に作製できる。これにより、ノズルプレート２１のノズル面２３に撥液性を付与することができる。すなわち、ロータス効果によりノズルプレート２１のノズル面２３における撥液性を向上させることができる。また、ノズルプレート２１に撥液性を付与する層（撥液層）を、耐摩擦性（換言すると、耐久性）に優れたＤＬＣ層４０としたので、ノズルプレート２１のノズル面２３における撥液性の劣化を抑制できる。その結果、ワイパー１２による払拭動作に対するノズルプレート２１の耐久性が向上し、ひいては記録ヘッド３及びプリンター１の信頼性が向上する。また、プラズマイオン注入法における基板４２の温度を調整することで、ＤＬＣ層４０の表面の粗さを調整でき、ノズルプレート２１表面の撥液の度合（具体的には、インクに対する接触角）を調整できる。本実施形態においては、ＤＬＣ層４０の表面の算術平均粗さＲａが１［μｍ］以下になるように形成されたので、ノズルプレート２１のノズル面２３における撥液性を一層向上させることができる。

ところで、上記した第１の実施形態では、ノズルプレート２１のノズル面２３にＤＬＣ層４０を積層したが、これには限られない。図６に示す第２の実施形態におけるノズルプレート２１においては、ノズル面２３にアモルファス層４６が形成され、このアモルファス層４６にＤＬＣ層４７が積層されている。具体的には、上記した第１の実施形態と同様に、ノズルプレート２１の表面には、下地層３９が形成されている。そして、ノズル面２３における下地層３９の表面に、アモルファス層４６とＤＬＣ層４７とがこの順に積層されている。アモルファス層４６は、ＤＬＣ層４７と略同じ組成からなる、ＤＬＣとは異なる非晶質（アモルファス）の層である。なお、ＤＬＣ層４７は、上記した第１の実施形態と同じ構成であるため説明を省略する。本実施形態においては、アモルファス層４６が約１００〜３００［ｎｍ］の厚さ（膜厚）に形成され、ＤＬＣ層４７が約２００〜３００［ｎｍ］の厚さ（膜厚）に形成されている。このように、ノズル面２３とＤＬＣ層４７との間にアモルファス層４６を配置することで、当該アモルファス層４６を緩衝膜として機能させることができる。すなわち、アモルファス層４６は、ＤＬＣ層４７よりも柔らかいため、外部からの衝撃等を吸収することができる。また、アモルファス層４６とＤＬＣ層４７とは、組成がほぼ同じであるため、ＤＬＣ層４７がアモルファス層４６に密着し易くなる。すなわち、ＤＬＣ層４７のノズルプレートに対する密着性を向上させることができる。その結果、ＤＬＣ層４７の一部（ＤＬＣ層４７を構成する粒子４１等）が剥がれたり、脱落したりすることによる撥液性の低下（劣化）を抑制できる。なお、その他の構成は、上記した第１の実施と同じ構成であるため説明を省略する。

このような、ノズルプレート２１の製造方法について説明する。まず、上記した第１の実施形態と同様に、基板４２（ノズルプレート２１）にノズル２２及び下地層３９を形成する。次に、下地層３９にアモルファス層４６を積層する。ここで、アモルファス層４６は、プラズマイオン注入法における基板４２の温度を調整することにより作成できる。具体的には、プラズマイオン注入法における基板４２の温度を２００℃に設定し、それ以外の製膜条件を第１の実施形態におけるＤＬＣ層４０の製膜条件と同じにして、製膜する。これにより、基板４２の表面にアモルファス層４６が形成される。その後、第１の実施形態におけるＤＬＣ層４０の製膜条件でプラズマイオン注入法により、ＤＬＣ層４７を成膜する。これにより、アモルファス層４６に、表面におけるＲａが約０．０８［μｍ］となるＤＬＣ層４７が積層される。なお、製膜条件を変えて、アモルファス層４６をグラフェンがフィルム状に形成された層とすることもできる。

なお、上記した各実施形態におけるＤＬＣ層４０、ＤＬＣ層４７としては、炭素のみから成るＤＬＣの層に限られない。水素やフッ素を含有していても良い。特に、ＤＬＣ層４０、ＤＬＣ層４７にフッ素を含有させることで、ノズルプレート２１のノズル面２３における撥液性をさらに向上させることが可能になる。例えば、ＤＬＣ層４０、ＤＬＣ層４７として、フッ素を０．５〜３０［原子％］含有するＦ−ＤＬＣ（フッ素含有ダイヤモンドライクカーボン）層にすることで、フッ素を含有しないＤＬＣ層よりも撥液性を向上させることができる。なお、この場合でも、ＤＬＣ層４０、ＤＬＣ層４７（すなわち、Ｆ−ＤＬＣ層）の表面の算術平均粗さＲａが１［μｍ］以下になるように形成されることが望ましい。また、ＤＬＣ層４０、ＤＬＣ層４７にフッ素を含有させる方法としては、例えば、プラズマイオン注入法において、チャンバー内に導入するガスにフッ素成分（フッ素原子）を含むガス（例えば、四フッ化炭素ガス（ＣＦ_４））を導入することで可能となる。

ところで、上記した各実施形態では、シリコン製のノズルプレート２１を例示したがこれには限られない。例えば、金属製のノズルプレートを採用することもできる。さらに、ノズルプレート自体が、耐インク性を有する場合、ノズルプレートの表面の下地層を無くすこともできる。この場合、ノズルプレートの表面にＤＬＣ層、又は、アモルファス層が積層される。また、上記した各実施形態では、圧力室３０内のインクに圧力変動を生じさせる駆動素子として、所謂撓み振動型の圧電素子を例示したが、これには限られない。例えば、所謂縦振動型の圧電素子や、発熱素子、静電気力を利用して圧力室の容積を変動させる静電アクチュエーター等の各種アクチュエーターを採用することができる。

そして、以上においては、液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド３を備えたインクジェット式プリンター１を例に挙げて説明したが、本発明は、他の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた液体噴射装置等にも本発明を適用することができる。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。

１…プリンター，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…搬送機構，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモーター，１０…ガイドロッド，１１…キャップ，１２…ワイパー，１４…アクチュエーターユニット，１５…流路ユニット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…液体導入路，１９…挿通開口，２１…ノズルプレート，２２…ノズル，２３…ノズル面，２４…連通基板，２５…共通液室，２６…個別連通路，２７…ノズル連通路，２９…圧力室形成基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子，３３…封止板，３５…駆動領域，３６…圧電素子収容空間，３９…下地層，４０…ＤＬＣ層，４１…粒子，４２…基板，４４…パルス電源，４６…アモルファス層，４７…ＤＬＣ層，４９…凸部分，５０…凹部分

Claims (8)

1. 液体が噴射されるノズルが一の面側に開口されたノズルプレートであって、
   ＤＬＣ層が、前記一の面側に形成され、
   前記ＤＬＣ層の表面は、凹部分および凸部分で構成される凹凸形状を有し、
   隣り合う前記凸部分の前記液体が接触する側の端部は、前記一の面と交差する方向にお
   いて位置が異なり、
   前記ＤＬＣ層の前記凹凸形状は、大きさの異なる粒子が複数並ぶことで形成され、
   前記粒子の先端部は、前記一の面と交差する方向に向けて先細った形状であることを特
   徴とするノズルプレート。
2. 前記ＤＬＣ層は、フッ素を含有することを特徴とする請求項１に記載のノズルプレート
   。
3. 前記ＤＬＣ層の前記表面の算術平均粗さＲａが１［μｍ］以下であることを特徴とする
   請求項１または請求項２の何れか一項に記載のノズルプレート。
4. 前記ＤＬＣ層の厚さは、２００〜３００［ｎｍ］であることを特徴とする請求項１また
   は請求項３に記載のノズルプレート。
5. アモルファス層が、前記一の面側に形成され、
   前記ＤＬＣ層が、前記アモルファス層に積層されたことを特徴とする請求項１から請求
   項４の何れか一項に記載のノズルプレート。
6. 前記ノズルプレートは、シリコン単結晶により形成されることを特徴とする請求項１か
   ら請求項５の何れか一項に記載のノズルプレート。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とする
   液体噴射ヘッド。
8. 請求項７に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。

Images