JP2008001073A - ノズルプレート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】密着性や耐久性に優れた撥液膜を備えたノズルプレートを提供する。
【解決手段】液滴を吐出するためのノズルが形成されたノズル形成基板と、複数の細孔を有する多孔質層と、フッ素樹脂から成る撥液層と、を備え、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の面に前記多孔質層及び前記撥液層が順次積層され、前記多孔質層の複数の細孔は前記撥液層側に開口しており、該細孔の内部は前記撥液層により埋められていることを特徴とするノズルプレートを提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ノズルプレート及びその製造方法に係り、特に、密着性や耐久性に優れた撥液膜を備えたノズルプレート及びその製造方法に関する。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、記録ヘッドの吐出面に形成される多数のノズルからそれぞれインク滴を吐出させることにより、記録媒体上に所望の画像を形成するものである。記録ヘッドには、例えば、圧電素子の変位を利用して、圧力室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる圧電方式のものや、ヒーター等の発熱素子から生じる熱エネルギーを利用して、圧力室内に気泡を発生させ、このとき生じる圧力によってノズルからインク滴を吐出させるサーマル方式のものがある。

このように記録ヘッドは、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を利用して各ノズルからインク滴を吐出させるため、記録ヘッドの吐出面を構成するノズル形成基板（ノズルプレート）の表面特性がインク吐出に影響を与えることがある。例えば、ノズル形成基板表面のノズル周辺部にインクが付着すると、インク滴の吐出方向が曲がったり、インク滴の大きさにバラツキが生じたり、インク滴の吐出速度が不安定になるなどの不都合を生じる。そこで、吐出特性の安定化を図るために、ノズル形成基板の表面側（液滴吐出面側）に撥液膜（撥インク膜）を形成する方法がこれまでに各種提案されている。

例えば、特許文献１には、ノズル形成基板の表面側に、ＰＴＦＥ分散ニッケルメッキを施した後、エキシマレーザーを照射してニッケルを除去し、ＰＴＦＥ微粒子を露出させ、その後、加熱によりＰＴＦＥ微粒子を溶融させ、メッキ表面をＰＴＦＥ微粒子の被膜で完全に覆う方法が開示されている。

また、特許文献２には、ノズル形成基板の表面側に、カチオン系或いはアニオン系の含フッ素樹脂の電着塗装膜を１〜１０μｍ形成し、焼付け処理してなる撥水膜を形成する方法が開示されている。
特開平９−２７７５３７号公報 特開平９−１９３４０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法のように、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂を含んだニッケルの分散メッキで撥水膜を形成するものにあっては、表面の撥液性能に寄与するのは、分散メッキの最表面に露出したフッ素樹脂のみであり、膜中に分散したフッ素樹脂は無駄となる。

また、記録ヘッドでは、ノズル形成基板の表面やノズル周辺部に付着した液体やゴミなどの異物を除去するためのワイピング動作が一般的に行われるため、経時的に撥液膜表面がワイピング部材によって擦られることから、徐々に撥液膜が剥がれて撥液性が低下する。このため、特許文献１に記載の方法の場合、加熱溶融により表面に形成されるフッ素樹脂層の厚さは、表面に露出したフッ素樹脂の体積分に限られるため、自ずと限界があり、ワイピング動作に十分耐えられるほどのフッ素樹脂層の厚さを得られない。

一方、特許文献２に記載の方法のように、含フッ素樹脂の電着塗装によれば、厚い撥水膜を得ることは可能であるが、電着塗装は、塗料中に浸漬した物に電位をかけ、電気泳動によって塗膜を得るものであるから、塗料には極性が必要となり、撥水性はある程度犠牲となってしまう。一般に知られるフッ素樹脂電着コーティング膜の水の接触角は９２°程度で、ＰＴＦＥなどのパーフルオロポリマーに対する水の接触角１１０°前後と比較するとかなり劣り、撥水性に特段優れたものではない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、密着性や耐久性に優れた撥液膜を備えたノズルプレート及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液滴を吐出するためのノズルが形成されたノズル形成基板と、複数の細孔を有する多孔質層と、フッ素樹脂から成る撥液層と、を備え、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の面に前記多孔質層及び前記撥液層が順次積層され、前記多孔質層の複数の細孔は前記撥液層側に開口しており、該細孔の内部は前記撥液層により埋められていることを特徴とするノズルプレートを提供する。

本発明によれば、ノズル形成基板の液滴吐出面側に、ノズル形成基板側とは反対側に開口する複数の細孔を有する多孔質層を介して、フッ素樹脂から成る撥液層を形成した構成によれば、撥液層は物理的アンカー効果によって密着性に優れるとともに、撥液層を任意の厚さにすることができるので撥液層の耐久性を高めることができる。

また、このように密着性に優れた撥液層を実現できるため、撥液層を構成するフッ素樹脂中に化学結合を形成する基を導入する必要がなく、フッ素樹脂の選択自由度が広がり、撥液性能に優れた撥液層を実現することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノズルプレートであって、前記多孔質層は、バルブ金属の陽極酸化により形成されたものであることを特徴とする。

バルブ金属を陽極酸化することで多孔質層の細孔を容易に形成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートであって、前記フッ素樹脂は、パーフルオロポリマーであることを特徴とする。

フッ素樹脂として、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のパーフルオロポリマーを用いた場合、撥液性能が特に良好となる。

また、前記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は方法発明を提供する。即ち、請求項４に記載の発明は、液滴を吐出するためのノズルが形成されるノズル形成基板の液滴吐出面側に、前記ノズル形成基板側とは反対側に開口する複数の細孔を有する多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、前記多孔質層の複数の細孔の内部を埋めるようにフッ素樹脂から成る撥液層を形成する撥液層形成工程と、を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記多孔質層形成工程は、前記ノズル形成基板の液滴吐出面側にバルブ金属層を形成し、前記バルブ金属層を陽極酸化して多孔質化する工程であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記撥液層形成工程は、前記多孔質層の前記細孔が開口する面にフッ素樹脂の粒子を溶液中に分散させたフッ素樹脂分散液を塗布し乾燥させ、更に、前記フッ素樹脂の粒子を加熱して溶融させ、前記細孔の内部に前記フッ素樹脂を含侵させる工程であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記撥液層形成工程は、前記多孔質層の前記細孔が開口する面に溶融状態にあるフッ素樹脂フィルムを転写する工程であることを特徴とする。

請求項７の態様によれば、ノズル内部にフッ素樹脂が侵入するのを確実に回避することができる。

本発明によれば、ノズル形成基板の液滴吐出面側に、ノズル形成基板側とは反対側に開口する複数の細孔を有する多孔質層を介して、フッ素樹脂から成る撥液層を形成した構成によれば、撥液層は物理的アンカー効果によって密着性に優れるとともに、撥液層を任意の厚さにすることができるので撥液層の耐久性を高めることができる。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２の吐出面（吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２の吐出面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２の吐出面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する記録ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

次に、記録ヘッドの構成について説明する。インク色ごとに設けられている各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって記録ヘッドを示すものとする。

図２は記録ヘッド５０の構造例を示す平面透視図である。図２に示すように、記録ヘッド５０は、インク滴の吐出口であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される投影ノズルは均一且つ高密度なノズルピッチで配列され、実質的なドットピッチの高密度化を達成している。

各圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１と供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。

図３は図２中３−３線に沿う断面図であり、１つのインク室ユニット５３に対応する部分の断面を表している。図３に示すように、記録ヘッド５０の吐出面５０Ａは、ノズル５１が形成されるノズルプレート６０によって構成されている。尚、ノズルプレート６０の詳細構造は後で説明するが、ノズルプレート６０の表面側（液滴吐出面側）には撥液膜（図３中不図示、図４中符号６６として記載）が形成されている。

ノズル５１に連通する圧力室５２の一端には供給口５４が形成されており、その供給口５４を介して圧力室５２と共通流路５５は連通している。共通流路５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路５５を介して圧力室５２に供給される。

圧力室５２の天面（図３の上面）は振動板５６で構成されている。そして、振動板５６上の圧力室５２に対応する位置、即ち、振動板５６を挟んで圧力室５２に対向する位置には、上面に個別電極５７を備えた圧電素子５８が設けられている。尚、本実施形態において、圧電素子５８の共通電極は振動板５６が兼ねている。

このような構成により、圧電素子５８の個別電極５７に所定の駆動電圧が印加されると、圧電素子５８の変位に伴う振動板５６の変形により、圧力室５２の容積が変化し、圧力室５２内のインクは加圧され、その圧力室５２に連通するノズル５１からインク滴が吐出される。インク吐出後、個別電極５７に対する駆動電圧の印加が解除されると、振動板５６は元の状態に復帰し、これに伴い、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

尚、本実施形態においては、圧電素子５８を用いてインク吐出を行う圧電方式の記録ヘッド５０について説明したが、本発明の実施に際してはこれに限定されるものではない。例えば、ヒーター等の発熱素子を用いてインク吐出を行うサーマル方式やその他各種方式の記録ヘッドにも、本発明を適用することができる。

次に、本発明の特徴部分であるノズルプレート６０の構成について詳説する。

図４はノズルプレート６０の断面図であり、同図右側には破線枠で囲んだ部分の拡大図を示している。図４に示すように、ノズルプレート６０は、ノズル５１が形成されるノズル形成基板６２の表面側（液滴吐出面側）に、多孔質層６４及び撥液層６６を順次積層した構成となっている。これらの寸法（厚さ）を一例として挙げると、ノズル形成基板６２が２０〜３０μｍに対し、多孔質層６４が１〜３μｍ、撥液層６６１〜５μｍである。

多孔質層６４は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ等のバルブ金属層を陽極酸化して多孔質化したものである。多孔質層６４には、微細な円柱状の細孔６８が略均等な間隔で平行に配列されている。この円柱状の細孔６８は、ノズル形成基板６２側とは反対側（即ち、撥液層６６側）に開口しており、直径が数ｎｍ〜数百ｎｍ、深さが数μｍの高いアスペクト比を有している。

一方、撥液層６６は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の完全にフッ素化された樹脂（パーフルオロポリマー）であり、多孔質層６４に形成される各細孔６８の内部を埋め、且つ、多孔質層６４の細孔６８の開口面に所定厚みをもって層状に形成されている。

このようにノズル形成基板６２の液滴吐出面側に、ノズル形成基板６２側とは反対側に開口する細孔６８を有する多孔質層６４を介して、フッ素樹脂から成る撥液層６６を形成した構成によれば、物理的アンカー効果により、撥液層６６の多孔質層６４に対する結合力を高めることができ、密着性に優れた撥液層６６を実現することができる。また、撥液層６６を任意の厚さにすることができるので、撥液層６６の耐久性を高めることができる。

また、このように密着性に優れた撥液層６６を実現できるため、撥液層６６を構成するフッ素樹脂中に化学結合を形成する基を導入する必要がなく、フッ素樹脂の選択自由度が広がり、撥液性能に優れた撥液層６６を実現することが可能となる。

本発明の撥液層を構成するフッ素樹脂は特に限定されるものではないが、本実施形態の如く、フッ素樹脂として、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のパーフルオロポリマーを用いる態様が好ましく、特に良好な撥液性能を得ることができる。

次に、このようなノズルプレート６０の製造方法（第１の製造方法）について、図５に示す工程図を用いて説明する。

まず、図５の（ａ）に示すように、導電性を有する基材（導電性基材）７０の表面に、ノズル形状に相当するレジスト７２を所定位置（ノズル５１を形成する位置）に形成する。尚、レジスト７２の高さは、後工程の電鋳で析出させる金属層７４とバルブ金属層７６の合計厚みよりも高くする。

次に、図５の（ｂ）に示すように、電鋳法を用いて、導電性基材７０の表面のレジスト７２以外の部分に金属を析出させる。析出させる金属としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ等が挙げられる。このようにして形成される電鋳金属層７４は、図４で示したノズル形成基板６２に相当する。

次に、図５の（ｃ）に示すように、蒸着法、スパッタ、ＣＶＤ等の各種薄膜形成方法を用いて、電鋳金属層７４の表面側にバルブ金属層７６を形成する。このバルブ金属層７６を構成する金属（バルブ金属）としては、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉを挙げられるが、これらに限定されず、陽極酸化法で多孔質化される金属であればよい。

次に、バルブ金属層７６に応じた条件でバルブ金属層７６を陽極酸化し、図５の（ｄ）に示すように、多孔質層６４を形成する。この多孔質層６４には、既述のとおり、微細な円柱状の細孔６８が表面側に開口するようにして高アスペクト比で形成され、略均等な間隔で平行に配列されている。

バルブ金属がＡｌの場合には、電解液としてリン酸、クロム酸、シュウ酸、硫酸などを用いて陽極酸化することで、直径数十ｎｍの細孔６８が１０^９〜１０^１１個／ｃｍ^２の密度（細孔数密度）で形成された多孔質層６４を得ることができる。同様に、バルブ金属がＴｉの場合には電解液として硫酸-過酸化水素溶液（硫酸と過酸化水素溶液の混合溶液）を用いて、また、バルブ金属がＳｉの場合には電解液としてフッ酸溶液を用いて、それぞれ陽極酸化することで所望の多孔質層６４を得ることができる。

ここで、バルブ金属としてＡｌを用いた場合において、陽極酸化条件（電解液、浴温、浴電圧）を変化させたときに得られる多孔質層の状態（細孔径、細孔密度）の関係を一例として表１に示す。

表１から分かるように、同一の浴電圧で各電解液を用いて処理した場合には、電解液によって細孔径は異なり、硫酸＜シュウ酸＜クロム酸＜リン酸の順に大きくなる。また、同一の電解液で浴電圧を変化させた場合には、いずれの電解液においても、細孔径は浴電圧にかかわらず変化しないが、細孔数密度は浴電圧を高くすると減少する。つまり、浴電圧を高くすると、細孔径は維持されたまま、各々の細孔が形成される間隔を広くすることができる。尚、表１では示していないが、細孔６８の深さは、陽極酸化の時間を変化させることで制御することができ、陽極酸化の時間を長くするほど細孔６８を深く形成することができる。

このように陽極酸化条件を変化させることで、細孔径や細孔数密度などを制御することができる。このため、撥液層６６を形成するのに好適な多孔質層６４を容易に実現すること可能となる。ただし、細孔径と細孔数密度は、例えば、細孔径を大きくすると細孔数密度が低くなるといったような、トレードオフの関係にあるため、要求条件に応じて陽極酸化条件を適宜選択することが必要である。

尚、このようにバルブ金属層７６を陽極酸化することで多孔質層６４を得た後、更に、熱処理工程を行い、陽極酸化時に発生した結晶水を除去するようにしてもよい。

次に、多孔質層６４の表面にフッ素樹脂分散液を塗布し、これを乾燥する。フッ素樹脂分散液は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の完全にフッ素化されたフッ素樹脂（パーフルオロポリマー）の粒子（平均粒子径φ０．３μｍ程度）を溶液中に分散させたものである。このようなフッ素樹脂分散液の塗布、乾燥により、図５の（ｅ）に示すように、フッ素樹脂の粒子７８が多孔質層６４の表面に固定される。

次に、レジスト７２を除去する。レジスト７２を除去した後の様子を図５の（ｆ）に示す。

次に、フッ素樹脂の融点以上（３５０〜４００℃）で加熱を行い、フッ素樹脂の粒子７８同士を融着させるとともに、多孔質層６４の各細孔６８の内部にフッ素樹脂を含浸させる。これにより、図５の（ｇ）に示すように、パーフルオロポリマーによる撥液層６６が形成される。

最後に、電鋳金属層７４から導電性基材７０を剥離する。導電性基材７０を剥離した後の様子を図５の（ｈ）に示す。このようにして、ノズル形成基板６２の表面側に多孔質層６４及び撥液層６６が順次積層されたノズルプレート６０を製造することができる。

第１の製造方法によれば、ノズル形成基板６２に相当する電鋳金属層７４の表面に形成されたバルブ金属層７６を陽極酸化することで、微細で高アスペクトな複数の細孔６８を有する多孔質層６４を容易に形成することができる。そして、多孔質層６４の表面側（電鋳金属層７４側とは反対側）にフッ素樹脂から成る撥液層６６を形成する。この撥液層６６は、撥液層６６側に開口する細孔６８の内部を埋め、且つ、細孔６８の開口面に層状に形成されるため、物理的アンカー効果により、撥液層６６と多孔質層６４との高い結合力が得られ、密着性に優れた撥液層６６を得ることができる。

また、このように物理的アンカー効果によって密着性に優れた撥液層６６を得られるため、撥液層６６を構成するフッ素樹脂に化学結合を形成する基を導入する必要がなく、フッ素樹脂の選択自由度が広がり、撥液性能に優れた撥液層６６を実現することが可能となる。

更に、フッ素樹脂分散液の塗布量を制御することで撥液層６６を任意の厚さにすることができ、耐久性に優れた撥液層６６を容易に得ることができる。

一般に、バルブ金属の陽極酸化による多孔質層の厚さ制御は困難といわれているが、本製造方法では、スパッタ等でバルブ金属層７６そのものの厚さを精度良く制御できるため、均一厚さの多孔質層６４が得られ、その結果、均一な撥液層６６が得られる。

次に、ノズルプレート６０の他の製造方法（第２の製造方法）について、図６に示す工程図を用いて説明する。

まず、第１の製造方法と同様にして、導電性基材７０上にレジスト７２を形成してから、導電性基材７０上のレジスト７２以外の部分に電鋳金属層７４を形成し、更に、バルブ金属層７６を形成後、バルブ金属層７６を陽極酸化して多孔質層６４を形成する（図５の（ａ）〜（ｄ）参照）。尚、多孔質層６４の形成後、レジスト７２を除去しておく。

また、これらの工程とともに、図６の（ａ）に示すように、金属基板８０上にフッ素樹脂分散液を塗布し、これを加熱溶融し、フッ素樹脂フィルム８２を形成する。このとき、加熱溶融状態を維持しておく。

次に、図６の（ｂ）に示すように、導電性基材７０、電鋳金属層７４、及び多孔質層６４の積層体８４の多孔質層６４側を金属基板８０上のフッ素樹脂フィルム８２の表面に向けた状態でこれらを接触させる。このとき、フッ素樹脂は加熱溶融状態にあるので、多孔質層６４の各細孔６８（図６の（ｄ）参照）の内部にフッ素樹脂が含浸する。

次に、図６の（ｃ）に示すように、フッ素樹脂フィルム８２を積層体８４側に転写する。そして、電鋳金属層７４から導電性基材７０を剥離する。導電性基材７０を剥離した後の様子を図６の（ｄ）に示す。このようにして、第１の製造方法と同様に、ノズル形成基板６２の表面側に多孔質層６４及び撥液層６６を順次積層されたノズルプレート６０を製造することができる。

第２の製造方法によれば、第１の製造方法と同様の効果が得られるとともに、金属基板８０上に形成したフッ素樹脂フィルム８２を多孔質層６４の表面に接触させ転写するため、より厚いフッ素樹脂を容易に形成できる。

以上、本発明のノズルプレート及びその製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである

インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図 記録ヘッドの構造例を示す平面透視図 図２中３−３線に沿う断面図 ノズルプレートの断面図 ノズルプレートの第１の製造方法を示す工程図 ノズルプレートの第２の製造方法を示す工程図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…記録ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５８…圧電素子、６０…ノズルプレート、６２…ノズル形成基板、６４…多孔質層、６６…撥液層、６８…細孔、７０…導電性基材、７２…レジスト、７４…電鋳金属層、７６…バルブ金属層、７８…フッ素樹脂の粒子、８０…金属基板、８２…フッ素樹脂フィルム

Claims (7)

1. 液滴を吐出するためのノズルが形成されたノズル形成基板と、
   複数の細孔を有する多孔質層と、
   フッ素樹脂から成る撥液層と、を備え、
   前記ノズル形成基板の液滴吐出側の面に前記多孔質層及び前記撥液層が順次積層され、
   前記多孔質層の複数の細孔は前記撥液層側に開口しており、該細孔の内部は前記撥液層により埋められていることを特徴とするノズルプレート。
2. 前記多孔質層は、バルブ金属の陽極酸化により形成されたものであ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. 前記フッ素樹脂は、パーフルオロポリマーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノズルプレート。
4. 液滴を吐出するためのノズルが形成されるノズル形成基板の液滴吐出面側に、前記ノズル形成基板側とは反対側に開口する複数の細孔を有する多孔質層を形成する多孔質層形成工程と、
   前記多孔質層の複数の細孔の内部を埋めるようにフッ素樹脂から成る撥液層を形成する撥液層形成工程と、
   を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。
5. 前記多孔質層形成工程は、前記ノズル形成基板の液滴吐出面側にバルブ金属層を形成し、前記バルブ金属層を陽極酸化して多孔質化する工程であることを特徴とする請求項４に記載のノズルプレートの製造方法。
6. 前記撥液層形成工程は、前記多孔質層の前記細孔が開口する面にフッ素樹脂の粒子を溶液中に分散させたフッ素樹脂分散液を塗布し乾燥させ、更に、前記フッ素樹脂の粒子を加熱して溶融させ、前記細孔の内部に前記フッ素樹脂を含侵させる工程であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のノズルプレートの製造方法。
7. 前記撥液層形成工程は、前記多孔質層の前記細孔が開口する面に溶融状態にあるフッ素樹脂フィルムを転写する工程であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のノズルプレートの製造方法。
   

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