JP2006088491A - ノズルプレート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 インク滴の高速吐出が可能で、且つ、吐出方向性の安定化を図ることにより画質低下を防止することができるノズルプレートを得る。
【解決手段】 ノズルプレート１０の製造では、ノズルプレート本体を構成するベースプレート１２にノズル３２を構成する貫通孔２０Ｂを形成し、その後に、ベースプレート１２に撥水層１４Ｂをエアロゾルデポジション法より積層形成する。この撥水層１４Ｂによって、ノズルプレート１０には従来よりも厚いプレート状の撥水プレート１４が形成される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、記録媒体にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの構成部材であるノズルプレート及びその製造方法に関する。

記録媒体にインク滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッドでは、インクの吐出安定性を向上させるために、図１０に示されるように、ノズル１０２が形成されるノズルプレート１００の表面に撥水処理（撥水膜１０４）を施している。この撥水膜１０４には、ノズル表面に溢れたインクをノズル内に安定して戻す効果がある（図１０（Ａ）の状態）。

しかし、図１０に示されるように、撥水膜１０４を厚く形成することができない従来のノズルプレート１００では、インク吐出後のインクリフィル時に、メニスカスのオーバーシュートによりノズル表面に突出したメニスカスが、図１０（Ｂ）に示されるように、ノズル面よりも外側に膨らんで横方向に広がるため、メニスカス面の曲率が大きくなってメニスカスＭの表面張力は小さくなる。そのため、メニスカスの復帰時間が長くなり、高速駆動を行う場合に問題となる。なお、図１０（Ｂ）では、メニスカスの表面張力によって生成されるメニスカスの復帰力を矢印Ｆ２の大きさで表している。

また、撥水膜のもう１つの問題点として、ノズル表面で撥水膜の状態（膜厚や形状等）が部分的に異なると、インク吐出時にインクの吐出方向性が悪化することが知られている。このことから、撥水膜をノズル面（穴周囲）で均一に安定して形成する方法が提案され、また実施されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、長期信頼性の面で見た場合、インクジェット記録ヘッドにおけるノズルプレートの表面は外部と接触する部位であるため、ノズルのメンテナンス（特にワイピング）時や用紙ジャム時等に、ノズル面の撥水膜にキズや欠けが生じ、これにより吐出方向性の不良を招いて所定の画質を維持できなくなる問題があった。

また、この対策として、ノズル表面にノズル径よりも大きな座繰りを設け、ワイピングブレード等が直接接触しないようにする構成も採られている（図１０参照）。しかし、この座繰りを設ける方法でも、ジャム時の用紙の接触や、紙粉が付着した状態でワイピングされることによるノズル面へのダメージまでは大きく改善することができないため問題となっている。

また、さらにこの問題を解決するために、図１１に示されるように、ノズル内部に撥水処理を入り込ませて（撥水膜入り込み部１０６）、メニスカスＭの溢れを防止し、インク吐出を安定化する方法が提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。しかし、撥水膜の入り込み量（＝インクの入り込み量）を制御することは大変難しく、入り込み量を一定にすることができなければ吐出方向性にばらつきが生じることになり大きな問題となる。

一方、ノズルプレート表面に撥水膜を形成する過程でノズル内に入り込んだ撥水膜を取り除き、ノズル内に親水処理を施すことで、ノズル内のインクの挙動の安定化を図り、インクの吐出性能を改善する技術が提案されている（例えば、特許文献６参照）。しかし、この技術の場合も、上述したメニスカスのオーバーシュートにより、高速駆動が妨げられる問題がある。

また、上記の特許文献１の技術では、撥水膜をスピンコート法等により形成しているが、その場合、膜形状の整った均一な薄膜を得るには膜厚の上限を１μｍ程度に抑える必要がある。したがって、厚膜の撥水膜を良好な形状に形成することは技術的に困難であった。
特開２０００−２８０４８１号公報 特開２００３−１５４６６３号公報 特開２００１−３０４９６号公報 特開２００１−３１０４７１号公報 特開昭４８−３７０３０号公報 特開２００１−２６０３６２号公報

本発明は上記事実を考慮して、インク滴の高速吐出が可能で、且つ、吐出方向性の安定化を図ることにより画質低下を防止することができるノズルプレートを提供することを課題とする。また、そのノズルプレートを高品質に形成することができるノズルプレートの製造方法を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートであって、ノズルプレート本体を構成するベースプレートと、前記ベースプレートの表面に積層された撥水性を有する撥水プレートと、前記ベースプレート及び前記撥水プレートに形成された貫通孔のうちの少なくとも何れか一方の貫通孔により構成されるとともにそれらの貫通孔におけるベースプレート及び撥水プレートの接合部が連続面とされた前記ノズルと、を備え、前記撥水プレートの厚さが４〜３０μｍとされていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、ノズルプレート本体を構成するベースプレートに、厚さが４〜３０μｍという、従来の撥水膜（撥水処理）よりも十分厚い撥水プレートを設けることにより、インク吐出前のメニスカスは従来よりもノズル表面から奥側に位置することになる。そのため、インク吐出後のインクリフィル時に、メニスカスのオーバーシュートによるノズル表面側への突出が起こりにくくなり、メニスカス面の曲率が維持されてメニスカスＭの表面張力は大きくなる。これにより、メニスカスの復帰を速やかに行うことができてインク滴の高速吐出が可能となり、このノズルプレートを備えるインクジェット記録ヘッドでは高速駆動が可能となる。

また、このノズルは、従来のようにメニスカスの溢れを防止するためにノズル内部に撥水膜を入り込ませて段差を形成するような構造ではなく、ベースプレート及び撥水プレートに形成された貫通孔のうちの少なくとも何れか一方の貫通孔により構成されるとともにそれらの貫通孔におけるベースプレート及び撥水プレートの接合部が連続面とされるため、ノズル径が撥水部で小さくなることはない。また、ノズル内への撥水部の入り込み量、すなわちインクの入り込み量を制御を行うことなく形成できるため、インク吐出方向性のばらつきを改善することができる。したがって、インク吐出方向性の安定化を図ることができて画質低下を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のノズルプレートにおいて、前記ノズルは、前記ベースプレート側の貫通孔に設けられインク吐出方向に向かって開口径が一定とされた第１ストレート形状部と、前記撥水プレート側の貫通孔に設けられインク吐出方向に向かって開口径が一定とされた第２ストレート形状部と、により構成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、ベースプレート側の貫通孔に設けられた第１ストレート形状部と、撥水プレート側の貫通孔に設けられた第２ストレート形状部とによって、ストレート形状部の長いノズルを構成できるため、インク吐出方向性のばらつきを更に小さくすることができ、インク吐出方向性の安定化を更に向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のノズルプレートにおいて、前記撥水プレートの表面における前記ノズルとの対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、ノズルとの対応部位にノズル径よりも大径の座繰り部を設けることにより、ノズルのメンテナンス時や用紙ジャム時等に、座繰り部によってノズル面の撥水部にキズや欠けが生じることが軽減される。これにより、吐出方向性が悪化することを防止でき、所定の画質を維持することができる。

請求項４に記載の発明は、記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、撥水性を有する撥水プレートに前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成された前記撥水プレートにノズルプレート本体を構成するベース層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、撥水プレートに予めノズルを構成する貫通孔を形成してからベース層をエアロゾルデポジション法によって形成することにより、ベース層には撥水プレートの貫通孔の穴形状に倣った貫通孔が形成される。これにより、ノズルの後加工が不要になり、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。また、ベース層をメッキ法によって形成した場合においても、複数枚のプレートをバッチ処理できるため製造コストの低減を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、撥水性を有する撥水プレートにノズルプレート本体を構成するベース層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、積層された前記撥水プレート及び前記ベース層に前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、を有することを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、撥水プレートに、ノズルプレート本体を構成するベース層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成した後に、撥水プレート及びベース層にノズルを構成する貫通孔を形成するため、この後加工によってノズル形状の自由度を高めることができる。

請求項７に記載の発明は、記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、ノズルプレート本体を構成するベースプレートに前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔が形成された前記ベースプレートに撥水性を有する撥水層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、を有することを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、撥水層をエアロゾルデポジション法によって形成することにより、従来のスピンコート法等では形成することが不可能な、厚膜状でありながらも均一な厚さで良好な形状の撥水層が得られる。これにより、インク滴の高速吐出が可能で、且つ、吐出方向性の安定化を図ることにより画質低下を防止することができるノズルプレートを高品質に形成することができる。

また、ベースプレートに予めノズルを構成する貫通孔を形成してから撥水層をエアロゾルデポジション法によって形成することにより、撥水層にはベースプレートの貫通孔の穴形状に倣った貫通孔が形成される。これにより、ノズルの後加工が不要になり、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。また、撥水層をメッキ法によって形成した場合においても、複数枚のプレートをバッチ処理できるため製造コストの低減を図ることができる。

請求項８に記載の発明は、記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、ノズルプレート本体を構成するベースプレートに撥水性を有する撥水層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、積層された前記ベースプレート及び前記撥水層に前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、を有することを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、撥水層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法によって形成することにより、従来のスピンコート法等では形成することが不可能な、厚膜状でありながらも均一な厚さで良好な形状の撥水層が得られる。これにより、インク滴の高速吐出が可能で、且つ、吐出方向性の安定化を図ることにより画質低下を防止することができるノズルプレートを高品質に形成することができる。

また、ベースプレートに撥水層を積層形成した後に、ベースプレート及び撥水層にノズルを構成する貫通孔を形成するため、この後加工によってノズル形状の自由度を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５記載のノズルプレートの製造方法において、前記撥水プレートの表面における前記ノズルとの対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部を形成する工程を更に有することを特徴としている。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８記載のノズルプレートの製造方法において、前記撥水層の表面における前記ノズルとの対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部を形成する工程を更に有することを特徴としている。

請求項６及び請求項９に記載の発明では、ノズルとの対応部位に形成されたノズル径よりも大径の座繰り部により、ノズルのメンテナンス時や用紙ジャム時等にノズル面の撥水部にキズや欠けが生じることが軽減されるため、吐出方向性が悪化することを防止でき、所定の画質を維持することができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項４〜請求項９の何れか１項記載のノズルプレートの製造方法において、前記撥水プレート又は前記撥水膜の厚さを４〜３０μｍに形成することを特徴としている。

請求項１０に記載の発明では、撥水プレート又は撥水膜の厚さが４μｍよりも小さいと、インク滴の高速吐出、及び、吐出方向性の安定化の効果が薄れてしまうが、厚さが４μｍ以上であれば、それらの十分な効果が得られる。また、撥水プレート又は撥水膜の厚さが３０μｍよりも大きいと、均一な厚さで良好な形状の撥水プレート又は撥水膜を製造しにくくなるが、厚さが３０μｍ以下であれば、安定した品質の撥水プレート又は撥水膜が得られる。

請求項１１に記載の発明は、請求項４〜請求項１０の何れか１項記載のノズルプレートの製造方法において、前記貫通孔をレーザ加工により形成することを特徴としている。

請求項１２に記載の発明は、請求項６又は請求項９記載のノズルプレートの製造方法
において、前記座繰り部をレーザ加工により形成することを特徴としている。

請求項１１及び請求項１２に記載の発明では、貫通孔及び座繰り部をレーザ加工によって形成することにより、エッチング等で形成する場合に比べて、加工工程を少なくすることができて加工時間を短縮することができる。

本発明のノズルプレートは上記構成としたので、インク滴の高速吐出が可能であるとともに、吐出方向性の安定化が図されて画質低下を防止することができる。また、本発明のノズルプレートの製造方法は上記方法としたので、インク滴の高速吐出が可能で、且つ、吐出方向性の安定化を図ることにより画質低下を防止することができるノズルプレートを高品質に形成することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置について説明する。

（第１の実施形態）
まず、最初に本発明の第１実施形態であるインクジェット記録ヘッド１０２が搭載されるインクジェット記録装置１００の概要を説明し、次に、本発明に係るインクジェット記録ヘッド１０２の要部について説明をする。

図７に示すように、インクジェット記録装置１００は、用紙等の記録媒体Ｐに対して非接触で直接インク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッド１０２と、インクジェット記録ヘッド１０２のノズルプレート１０（図１参照）に対向配置されたメンテナンス装置１０４と、インクジェット記録ヘッド１０２とメンテナンス装置１０４の間に記録媒体Ｐを矢印方向に搬送する搬送手段１０６とから基本的に構成される。

インクジェット記録ヘッド１０２は、記録媒体Ｐに対して非接触で直接インク滴を吐出させるサーマルインクジェット方式、ピエゾ式インクジェット、連続流型インクジェット、静電吸引型インクジェット等のいずれでもよい。

また、インクジェット記録ヘッド１０２は、図８に示すように、記録媒体Ｐの最大幅ＰＷに対応する印字領域を有するものであり、インクジェット記録ヘッド１０２を走査させることなく記録媒体Ｐの全幅に印字可能なものである。すなわち、インクジェット記録ヘッド１０２の下を記録媒体Ｐが１回通過するだけで印字が完了する構成である。

また、インクジェット記録ヘッド１０２は、印字領域にわたってノズルが１列に形成されたモノリシックの長尺ヘッド（ヘッドチップ）から構成してもよいが、短尺ヘッド（単位記録ヘッド）の組み合わせから構成することが好ましい。単位記録ヘッド（短尺ヘッド）１０２Ａ（図９参照）の方が大量に製造でき、また、個々の短尺ヘッドの歩留まりを高めることもモノリシックの長尺ヘッドに比べて格段に容易である。したがって、単位記録ヘッド１０２Ａを組み合わせてインクジェット記録ヘッド１０２を構成した方が安価に製造できる。本実施形態では、図９に示すように、ノズル１２が１列に配列されたノズルプレート１０（図１参照）を備えた単位記録ヘッド１０２Ａをノズル列を一致させて共通基板１３０Ａ，１３０Ｂに取り付け、互いにずらして配置することにより、印字領域内で間断なく印字可能なインクジェット記録ヘッド１０２を構成することができる。この場合は、大量に生産される安価なデバイス（記録ヘッド）と共通化が可能となり、低価格で全幅印字可能なインクジェット記録ヘッド１０２を構成できる。また、記録ヘッドアレイ１３２Ａ，１３２Ｂをそれぞれ共通基板１３０Ａ，１３０Ｂに取り付けることにより、各記録ヘッドアレイ１３２Ａ，１３２Ｂの構成も簡略化し、製作も高精度調整もより簡易になる。

また、図７に示すように、搬送手段１０６は、記録媒体Ｐの搬送方向においてインクジェット記録ヘッド１０２と異なる位置に配置されている。これは、インクジェット記録ヘッド１０２と対向する位置にメンテナンス装置１０４を配設するためである。搬送手段１０６は、例えば、記録媒体Ｐの裏面に当接して記録媒体Ｐに駆動力を付与する搬送ローラ１０８と、搬送ローラ１０８に対して記録媒体Ｐを押しつける付勢手段１１０とから構成されている。付勢手段１１０としては、記録媒体Ｐに対して付勢部材が直接接触して付勢する方式と、記録媒体Ｐに対して直接接触しない方式が適用可能である。後者の例としては、例えば、エアーの吹き付け等が適用可能であり、印字された記録媒体Ｐに付勢手段１１０が接触しない点で優れている。

図１には、上記インクジェット記録ヘッド１０２の単位記録ヘッド１０２Ａを構成するノズルプレート１０が示されている。

図１に示すように、本実施形態のノズルプレート１０は、ノズルプレート本体を構成するベースプレート１２、及び、ベースプレート１２の表面に積層された撥水性を有する撥水プレート１４を備えている。また、ノズルプレート１０には、インク滴を吐出する複数のノズル１６がベースプレート１２及び撥水プレート１４を貫通して形成されており、これらのノズル１６は単独列となっている。

図２には、上記ノズルプレート１０のノズル１６を構成する貫通孔部分が示されている。

図２に示すように、本実施形態のノズル１６を構成する貫通孔２０は、ベースプレート１２のインク室１８側（図２では下部側）に形成された、インク吐出方向（矢印Ａ方向）に向かって開口径が漸次小さくなるテーパー形状部２２と、ベースプレート１２の表面側（図２では上部側）に形成された、インク吐出方向に向かって開口径が一定のストレート形状部２４と、撥水プレート１４に形成された、ストレート形状部２４と同径でインク吐出方向に向かって開口径が一定のストレート形状部２６と、を備えている。

図示のように、ベースプレート１２側のストレート形状部２４と、撥水プレート１４側のストレート形状部２６との接合部は、段差の無い連続面とされており、本実施形態のノズル１６は、これら２つのストレート形状部２４、２６により構成されている。

また、ノズルプレート１０の表面を構成する撥水プレート１４の表面には、ノズル１６との対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部２８が同軸的に形成されている。

このノズルプレート１０は、ベースプレート１２の厚さが約５０μｍで、撥水プレート１４の厚さが約１０μｍとされている。また、ノズル１６は、長さが約２５〜５０μｍで直径が約１５〜２５μｍに設定されており、座繰り部２８は、深さが約３〜５μｍで直径が約５０〜１００μｍに設定されている。

次に、第１実施形態に係るノズルプレート１０の製造方法について説明する。

まず、図３（Ａ）に示すように、ノズルプレート１０を構成する撥水プレート１４を形成するための板状プレート材料１４Ａ（厚さ１０μｍ）を設置する。この板状プレート材料１４Ａは、本実施形態ではポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂が用いられている。

次に、図３（Ｂ）に示すように、板状プレート材料１４Ａに図示しないレーザー発振器からマスク（図示せず）を介してレーザー光を照射することでレーザー加工を施し、ノズル径と同径の貫通孔２０Ａ（ストレート形状部２６）を形成し、さらに、板状プレート材料１４Ａの表面に貫通孔２０Ａと同軸的に座繰り部２８を形成する。この穴加工によって撥水プレート１４が形成され、加工後は、撥水プレート１４を純水で超音波洗浄し、又はウォーターシャワーで洗浄することで、加工時の削り屑を除去する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、撥水プレート１４のインク吐出側（座繰り部２８形成側）とは反対側の面に、ベースプレート１２を構成するベース層を形成するためのセラミック粉末をエアロゾルデポジション法（高速堆積法）によって厚さ５０μｍに積層形成（成膜）する。

図４に、上記のエアロゾルデポジション法により撥水プレート１４にベース層を成膜する成膜装置５０を示す。

図４に示すように、成膜装置５０は、エアロゾルを発生させるエアロゾル化室５２と、エアロゾル化室５２に吸気管５６を通して圧縮空気を噴射する圧縮空気ボンベ５４を備えており、エアロゾル化室５２には、ベースプレート１２を形成する材料となるセラミック粉末が収容されている。

また、成膜装置５０は、エアロゾル化室５２で生成されたエアロゾルを被成膜部材（撥水プレート１４）に吹き付けて成膜する成膜室５８を備えており、この成膜室５８には成膜室５８を真空吸引する真空ポンプ６０が接続され、成膜室５８内には被成膜部材をセットするステージ６２が設けられている。

この成膜室５８とエアロゾル化室５２の間には、エアロゾル化室５２から成膜室５８へエアロゾルを送給する送給管６４が配管されており、成膜室５８内へ引き込まれた送給管６４の先端には、ステージ６２にセットされた被成膜部材へ向けてエアロゾルを噴射するノズル６６が取り付けられている。

以上の構成とされた成膜装置５０により、撥水プレート１４にベース層を形成するためのセラミック粉末をエアロゾルデポジション法によって成膜するには、成膜室５８内のステージ６２に撥水プレート１４をセットし、真空ポンプ６０を作動させて成膜室５８を所定圧になるまで真空吸引する。

続いて、圧縮空気ボンベ５４から圧縮空気をエアロゾル化室５２へ供給して噴射し、エアロゾル化室５２内にセラミック粉末を巻き上げてエアロゾルを発生させる。これにより、このエアロゾルに含まれるセラミック粉末の超微粒子は、送給管６４を通ってノズル６６から撥水プレート１４に向けて高速噴射される。そして、この噴射により高速で撥水プレート１４に衝突したセラミック粉末の超微粒子は、その衝突エネルギーによって細かく破砕され、これらの微細断片粒子が撥水プレート１４の衝突面に接着したり、互いが接着接合することで、緻密質のセラミック構造物を形成する。

このように、この成膜装置５０を用いたエアロゾルデポジション法によって、図３（Ｄ）に示すように、撥水プレート１４にはセラミック構造物からなるベース層１２Ａ（ベースプレート１２）が積層形成される。また、貫通孔２０Ａ部では穴形状に倣ってセラミック粉末が堆積しノズル１６が形成され、このノズル１６は、ベースプレート１２側のストレート形状部２４と、撥水プレート１４側のストレート形状部２６との接合部が段差の無い連続面になる。以上の工程により、ノズルプレート１０が完成する。

次に、上述したノズルプレート１０による作用について説明する。

本実施形態のノズルプレート１０では、従来の撥水膜（撥水処理）に換えて、撥水プレート１４を設けており、この撥水プレート１４は膜状の処理よりも十分厚く形成することができるので、図５（Ａ）に示されるように、インク吐出前のメニスカスＭは従来よりもノズル１６の表面から奥側に位置している。そのため、図５（Ｂ）に示されるように、インク吐出後のインクリフィル時に、メニスカスのオーバーシュートによるノズル表面側への突出が起こりにくくなり、メニスカス面の曲率が維持されてメニスカスＭの表面張力は大きくなる。図５（Ｂ）では、メニスカスの表面張力によって生成されるメニスカスの復帰力を矢印Ｆ１の大きさで表し、図１０（Ｂ）の矢印Ｆ２と比較して示している。

これにより、メニスカスの復帰を速やかに行うことができてインク滴の高速吐出が可能となり、このノズルプレート１０を備えるインクジェット記録ヘッド１０２では高速駆動が可能となる。

また、このノズルプレート１０に形成されたノズル１６は、従来のようにメニスカスの溢れを防止するためにノズル内部に撥水膜を入り込ませて段差を形成するような構造ではなく、ベースプレート１２側に形成されたストレート形状部２４と、撥水プレート１４側に形成されたストレート形状部２６とで構成され、インク吐出方向に向かって開口径が一定であるとともに、ストレート形状部２４、２６の接合部は段差の無い連続面であるため、ノズル径が撥水部で小さくなることはない。また、ノズル内への撥水部の入り込み量、すなわちインクの入り込み量の制御を行うことなく形成できるため、インク吐出方向性のばらつきを改善することができる。したがって、インク吐出方向性の安定化を図ることができて画質低下を防止することができる。

また、本実施形態のノズルプレート１０では、ベースプレート１２側の貫通孔に設けられたストレート形状部２４と、撥水プレート１４側の貫通孔に設けられたストレート形状部２６とによって、ストレート形状部の長いノズル１６を構成できているため、インク吐出方向性のばらつきを更に小さくすることができ、インク吐出方向性の安定化を更に向上させることができる。

また、本実施形態のノズルプレート１０では、撥水プレート１４の表面におけるノズル１６との対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部２８を設けていることにより、ノズル１６のメンテナンス時や用紙ジャム時等に、座繰り部２８によってノズル面の撥水部にキズや欠けが生じることが軽減される。これにより、吐出方向性が悪化することを防止でき、所定の画質を維持することができる。

また、本実施形態のノズルプレート１０の製造方法では、撥水プレート１４に予めノズルを構成する貫通孔２０Ａを形成してからベース層１２Ａをエアロゾルデポジション法によって形成することにより、ベース層１２Ａには撥水プレート１４の貫通孔２０Ａの穴形状に倣った貫通孔が形成される。これにより、ノズルの後加工が不要になり、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２実施形態に係るノズルプレートの製造方法について説明する。

図６（Ｄ）には、本実施形態のノズルプレート３０が示されており、このノズルプレート３０を製造する本実施形態の製造方法では、まず、図６（Ａ）に示すように、ノズルプレート１０を構成するベースプレート１２を形成するための板状プレート材料１２Ｂ（厚さ５０μｍ）を設置する。この板状プレート材料１２Ｂは、高分子樹脂材料からなり、本実施形態ではポリイミド樹脂で形成されている。ポリイミド樹脂を用いることで、従来のＳＵＳよりもレーザー加工しやすく、またインクに吐出エネルギーを与えた際にダンパ効果によりクロストークを抑制するという利点がある。

次に、図６（Ｂ）に示すように、板状プレート材料１２Ｂにマスク（図示せず）を介してレーザー光を照射することでレーザー加工を施し、ノズル径と同径のストレート形状部２４と、テーパー形状部２２を含む貫通孔２０Ｂを形成する。この穴加工によってベースプレート１２が形成され、加工後は、ベースプレート１２を洗浄して加工時の削り屑を除去する。また、このレーザー加工によって形成されたストレート形状部２４が本実施形態のノズルプレート３０のノズル３２を構成している。

次に、図６（Ｃ）に示すように、ベースプレート１２のインク吐出側の面（表面）に、撥水プレート１４を構成する撥水層を形成するための撥水性を有する材料を、第１実施形態で説明したエアロゾルデポジション法によって厚さ１０μｍに積層形成する。

これにより、図６（Ｄ）に示すように、ベースプレート１２には撥水層１４Ｂ（撥水プレート１４）が積層形成されるとともに、貫通孔２０Ｂ部では穴形状に倣って撥水性を有する材料が堆積し、ノズル３２のインク吐出側に、インク吐出方向に向かって開口径が漸次大きくなるテーパー形状の撥水部３４が形成される。また、この撥水部３４とノズル３２（ストレート形状部２４）との接合部は、段差の無い連続面により形成された角部になる。以上により、本実施形態のノズルプレート３０が完成する。

このノズルプレート３０では、撥水プレート１４をエアロゾルデポジション法によって形成することにより、従来の撥水膜よりも十分厚いが、均一な厚さで良好な形状の撥水プレート１４を形成することができる。このプレート状の撥水層によって、第１実施形態のノズルプレート１０と同様に、インク吐出前のメニスカスは従来のノズル面（ノズルプレート表面）よりも奥側に位置することになり、インク吐出後のインクリフィル時に、メニスカスのオーバーシュートによるノズル表面側への突出が起こりにくくなる。そのため、メニスカス面の曲率が小さくされてメニスカスの表面張力は大きくなり、メニスカスの復帰を速やかに行うことができてインク滴の高速吐出が可能となる。

また、このノズルプレート３０に形成されたノズル３２も、従来のようにノズル内部に撥水膜を入り込ませてはおらず、ノズル３２と撥水部３４の接合部は段差の無い連続面（角部）であるため、ノズル径が撥水部で小さくなることはなく、また、ノズル内へのインクの入り込み量を制御することなく形成できる。これにより、インク吐出方向性の安定化を図ることができて画質低下を防止することができる。

また、本実施形態では、撥水プレート１４をエアロゾルデポジション法によって形成することにより、従来のスピンコート法等では形成することが不可能な、プレート状（厚膜状）でありながらも均一な厚さで良好な形状の撥水部が得られる。これにより、インク滴の高速吐出が可能で、且つ、吐出方向性の安定化を図ることにより画質低下を防止することができるノズルプレート３０を高品質に形成することができる。また、ベースプレート１２に予めノズルを構成する貫通孔２０Ｂを形成してから撥水層１４Ｂをエアロゾルデポジション法によって形成することにより、撥水層１４Ｂにはベースプレート１２の貫通孔２０Ｂの穴形状に倣った貫通孔が形成される。これにより、ノズル部での後加工が不要になり、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。

以上、本発明を上述した第１及び第２の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。

例えば、第１及び第２の実施形態で説明したノズルプレートの製造方法では、ベース層１２Ａ及び撥水層１４Ｂをエアロゾルデポジション法により積層形成する場合で説明したが、これに換えてメッキ法を用いることもできる。

また、同じくノズルプレートの製造方法では、ベースプレート１２及び撥水プレート１４に予めノズルを構成する貫通孔を形成しているが、この貫通孔の形成は行わずに、上記ベース層１２Ａ及び撥水層１４Ｂの積層形成後にノズルをレーザ加工等によって形成するようにしてもよい。

また、撥水プレート１４及び撥水層１４Ｂの厚さは１０μｍに限らず、４〜３０μｍの範囲で適宜設定することができ、上述したようにノズル径が１５〜２５μｍである場合にはノズル径の約１／４倍〜１．２倍に設定するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートを示す斜視図である。 図１のノズルプレートのノズル部を示す拡大縦断面図である。 図１に示すノズルプレートの製造方法を説明するための図である。 エアロゾルデポジション法により被成膜部材に成膜するための成膜装置を示す概略構成図である。 （Ａ）は第１実施形態に係るノズルにおけるインク吐出前のメニスカスの状態を示す拡大縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のノズルにおけるインク吐出後のメニスカスの状態を示す拡大縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るノズルプレートの製造方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されるインクジェット記録装置の概要を示す概略構成図である。 図７に示すインクジェット記録装置の印字領域の説明図である。 図７に示すインクジェット記録装置に適用されるインクジェット記録ヘッドを示す概略構成図である。 （Ａ）は従来のノズルにおけるインク吐出前のメニスカスの状態を示す拡大縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のノズルにおけるインク吐出後のメニスカスの状態を示す拡大縦断面図である。 ノズル内部に撥水膜が入り込んだ従来のノズルにおけるインク吐出前のメニスカスの状態を示す拡大縦断面図である。

符号の説明

１０ ノズルプレート
１２ ベースプレート
１２Ａ ベース層
１４ 撥水プレート
１４Ｂ 撥水層
１６ ノズル
２０ 貫通孔
２４ ストレート形状部（第１ストレート形状部）
２６ ストレート形状部（第２ストレート形状部）
２８ 座繰り部
３０ ノズルプレート
３２ ノズル

Claims (12)

1. 記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートであって、
   ノズルプレート本体を構成するベースプレートと、
   前記ベースプレートの表面に積層された撥水性を有する撥水プレートと、
   前記ベースプレート及び前記撥水プレートに形成された貫通孔のうちの少なくとも何れか一方の貫通孔により構成されるとともにそれらの貫通孔におけるベースプレート及び撥水プレートの接合部が連続面とされた前記ノズルと、
   を備え、
   前記撥水プレートの厚さが４〜３０μｍとされていることを特徴とするノズルプレート。
2. 前記ノズルは、前記ベースプレート側の貫通孔に設けられインク吐出方向に向かって開口径が一定とされた第１ストレート形状部と、前記撥水プレート側の貫通孔に設けられインク吐出方向に向かって開口径が一定とされた第２ストレート形状部と、により構成されていることを特徴とする請求項１記載のノズルプレート。
3. 前記撥水プレートの表面における前記ノズルとの対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノズルプレート。
4. 記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、
   撥水性を有する撥水プレートに前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔が形成された前記撥水プレートにノズルプレート本体を構成するベース層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、
   を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
5. 記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、
   撥水性を有する撥水プレートにノズルプレート本体を構成するベース層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、
   積層された前記撥水プレート及び前記ベース層に前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、
   を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
6. 前記撥水プレートの表面における前記ノズルとの対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項４又は請求項５記載のノズルプレートの製造方法。
7. 記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、
   ノズルプレート本体を構成するベースプレートに前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔が形成された前記ベースプレートに撥水性を有する撥水層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、
   を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
8. 記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートの製造方法であって、
   ノズルプレート本体を構成するベースプレートに撥水性を有する撥水層をエアロゾルデポジション法又はメッキ法により積層形成する工程と、
   積層された前記ベースプレート及び前記撥水層に前記ノズルを構成する貫通孔を形成する工程と、
   を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
9. 前記撥水層の表面における前記ノズルとの対応部位に、ノズル径よりも大径の座繰り部を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項７又は請求項８記載のノズルプレートの製造方法。
10. 前記撥水プレート又は前記撥水膜の厚さを４〜３０μｍに形成することを特徴とする請求項４〜請求項９の何れか１項記載のノズルプレートの製造方法。
11. 前記貫通孔をレーザ加工により形成することを特徴とする請求項４〜請求項１０の何れか１項記載のノズルプレートの製造方法。
12. 前記座繰り部をレーザ加工により形成することを特徴とする請求項６又は請求項９記載のノズルプレートの製造方法。

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