JP2017189969A - ノズル板、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、ノズル板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】払拭動作に伴って廃液が飛散しやすい。
【解決手段】液体を吐出するノズル１１を有するノズル板１であって、ノズル１１を構成するノズル穴２１が設けられたノズル基材２０を有し、ノズル基材２０の吐出側には、表面から内部まで通じる多数の細孔４１を有する多孔質膜４０が設けられており、多孔質膜４０は、ノズル１１の近傍領域では、少なくとも、ノズル穴２１に通じる穴部の内壁面４０ａ及び吐出側表面４０ｂが液体に対して撥液性を有し、ノズル１１の近傍領域の周辺領域では、吐出側表面４０ｂ及び細孔４１の壁面が液体に対して親液性を有している。
【選択図】図２

Description

本発明はノズル板、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置、ノズル板の製造方法に関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッドを使用する場合、ノズルの状態を維持回復するため、ノズル面をブレード状の払拭部材（ワイパ部材）で払拭して清浄化することが行われる。この払拭部材による払拭時に集めた液体がノズル内に引き込まれ、あるいは、払拭終了時に払拭部材が形状復元することで付着している液体が飛散することがある。

そこで、従来、ノズル板表層に、撥水処理が施されている撥水領域と、窪みを持った親水部とを設け、発生したインクミストを親水部に保持するものが知られている（特許文献１）。

また、ノズル孔の周囲に払拭動作によりノズル孔付近から遠ざかる方向に溝を設けて、発生したインクミストを払拭動作でノズル孔付近から排除するものが知られている（特許文献２）。

また、ノズル孔の周囲で撥液層から離れた位置に多孔質部を設け、発生したインクミストを払拭動作でノズル孔付近から遠ざけて多孔質部に吸収させるものが知られている（特許文献３）。

特開２０１２−０９１４０５号公報 特開２００７−０７６２９６号公報 特開２００２−０８６０２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、窪みに保持された廃液がワイパ部材に接触して転移し、払拭終了時にワイパ部材に転移した廃液が飛散しやすくなる。特許文献２に開示の構成にあっても、同様に、溝内に残った廃液がワイパ部材に接触して転移し、払拭終了時にワイパ部材に転移した廃液が飛散しやすくなる。

また、特許文献３に開示の構成にあっては、撥液層と多孔質部との間に段差を生じやすくなり、段差部分にワイパ部材が引っ掛かかり、形状復元によってワイパ部材に付着している廃液が飛散しやすくなる。

このように、従来の構成にあっては、払拭動作に伴って廃液が飛散しやすいという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、払拭動作に伴う廃液の飛散を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るノズル板は、
液体を吐出するノズルを有するノズル板であって、
前記ノズルを構成するノズル穴が設けられたノズル基材を有し、
前記ノズル基材の吐出側には多数の細孔を有する多孔質膜を有し、
前記多孔質膜の細孔は、吐出側表面から内部まで相互に通じ合っており、
前記ノズルの近傍領域では、少なくとも、前記ノズル穴に通じる穴部の壁面及び吐出側表面が前記液体に対して撥液性を有し、
前記ノズルの近傍領域の周辺領域では、吐出側表面及び前記細孔の壁面が前記液体に対して親液性を有している
構成とした。

本発明によれば、払拭動作に伴う廃液の飛散を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るノズル板を払拭部材と共に示す平面説明図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う１つのノズル部分の断面説明図である。 図２の拡大説明図である。 多孔質膜の模式的断面説明図である。 同実施形態の作用効果の説明に供する撥液部及び親液部の模式的断面説明図である。 同じく撥液部及び親液部の模式的断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係るノズル板の撥液部と親液部との境界部分の模式的断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係るノズル板の多孔質膜の模式的断面説明図である。 本発明の第４実施形態に係るノズル板の平面説明図である。 同じくノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明の第５実施形態に係るノズル板のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じく多孔質膜の模式的断面説明図である。 前記第１実施形態に係るノズル板の製造方法の一例の説明に供する断面説明図である。 前記第５実施形態に係るノズル板の製造方法の一例の説明に供する断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例のノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。 同装置の要部側面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。

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。本発明の第１実施形態に係るノズル板について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同ノズル板を払拭部材と共に示す平面説明図、図２は図１のＢ−Ｂ線に沿う１つのノズル部分の拡大断面説明図、図３は同じく図２の要部拡大説明図、図４は多孔質膜の部分模式的説明図である。

ノズル板１は、液体を吐出するノズル１１を構成するノズル穴２１が形成されたノズル基材２０と、ノズル基材２０の吐出側表面に形成された多孔質膜４０とを有している。

ノズル基材２０は、例えば金属製平板状部材である。ノズル基材２０としてのステンレス鋼の金属製平板状部材を使用しているが、これに限るものではない。

多孔質膜４０は、ＳｉＯ_２などの親液性を有する膜であり、吐出側表面４０ｂに開口する細孔４１を含む多数の細孔４１を有し、膜内部において細孔４１は相互に通じ合っている

この多孔質膜４０のノズル１１の近傍領域は、図４にも拡大して示すように、ノズル穴２１に通じる穴部の壁面４０ａ及び吐出側表面４０ｂ並びに細孔４１の壁面に、液体に対して撥液性を有する撥液膜４３ａが形成されている。これにより、吐出面表面４０ｂのノズル１１の近傍領域は撥液部４３となっている。

一方、多孔質膜４０のノズル１１の近傍領域の周辺領域では、親液性を有する多孔質膜４０のままであるので、吐出側表面４０ｂ及び細孔４１の壁面が液体に対して親液性を有する親液部４４となっている。

また、撥液膜４３ａは、例えばＣＦ_２、ＣＦ_３を持ったＰＦＰＥ、ＣＨ_３基を持ったシリコーンのように、表面自由エネルギーの低い有機化合物の膜で構成できる。

このような構造の有機膜（撥液膜４３ａ）を形成することで、撥液部４３の表面自由エネルギーが小さくなるため、液濡れ性、すべり性を高めることができる。

また、ＰＦＰＥのように片側にしか結合用の官能基を持たない材料を用いた場合、撥液部４３を単分子膜で形成することができ、膜厚を１０ｎｍ以下に管理することが可能となる。これにより、凹凸の少ない吐出面を形成することができる。

次に、本実施形態の作用効果について図５及び図６も参照して説明する。図５及び図６は同説明に供する撥液部及び親液部の模式的断面説明図である。

払拭部材（ワイパ部材）５は、図１に示すように、ノズル配列方向と直交する矢印Ａ方向をワイピング方向としてノズル面（撥液部４３及び親液部４４の表面：吐出側表面４０ｂ）を払拭する。

このとき、図５（ａ）に示すように、ワイパ部材５によって撥液部４３の表面にとどまっている廃液３００が拭き取られて、払拭方向下流側の親液部４４側に移送される。

このワイパ部材５で払拭される廃液３００は、撥液部４３と親液部４４の境界部に位置したときに、その表面自由エネルギーの差から、安定するために、表面自由エネルギーの高い撥液膜４３ａが形成されていない親液部４４へ積極的に移動する。

そして、親液部４４に移送される廃液３００は、図５（ｂ）に示すように、吐出側表面４０ｂに開口する細孔４１に入り込む。ここで、吐出側表面に開口する細孔４１及び内部の細孔４１が相互に通じ合い、細孔４１の壁面が親液性を有しているので、吐出側表面に開口する細孔４１に入り込んだ廃液３００は内部の細孔４１に移動して、多孔質膜４０の内部に保持される。

ここで、本実施形態のように、親液性を有する多孔質膜４０の表面に撥液膜４３ａを設けることで、撥液膜の表面に多孔質膜を設けるよりも、撥液部と親液部との間の段差を十分小さくすることができる。

つまり、多孔質膜４０は液体を保持するためにはある程度の膜厚が必要であるが、撥液膜４３ａはｎｍオーダの膜厚でよく、ワイパ部材５が撥液膜４３ａを通過して親液部４４へ移動するときに無視できる程度の段差とすることができる。

これにより、ワイパ部材５が撥液部４３と親液部４４との間で跳ね上がることがなく、撥液部４３と親液部４４との境界をワイパ部材５が通過するときに、ワイパ部材５に付着している廃液３００が飛散することが抑制される。

また、上述したように、多孔質膜４０の親液部４４の吐出側表面４０ｂに開口した細孔４１及び内部の細孔４１は相互に通じていることで、親液部４４の吐出面側の細孔４１に入り込んだ廃液３００は内部の細孔４１に移動して保持される。

これにより、多孔質膜４０の親液部４４ではワイパ部材５によって払拭除去される廃液が内部に吸収保持され、吐出側表面４０ｂに開口している細孔４１には液面が形成されにくくなる。

一方、上述したように撥液膜４３ａの膜厚は十分薄いので、多孔質膜４０の撥液部４３と親液部４４との間の段差はほとんど生じない。したがって、ワイパ部材５が多孔質膜４０の撥液部４３から親水部４４へ移行するときに、ワイパ部材５の引っ掛かりと復元による廃液３００の飛散を抑制できる。

また、図６に示すように、親液部４４の吐出面側に開口する細孔４１には液面が形成されないことで、ワイパ部材５が廃液３００を保持している親液部４４を払拭している間、親液部４４で保持されている廃液３００がワイパ部材５に再付着することが防止される。

これにより、払拭終了時のワイパ部材５の形状復元によるワイパ部材５に付着した廃液３００の飛散が低減される。

なお、多孔質膜４０の親液部４４は、ノズル１１から遠ざかるに従って親液性が高くなる構成とすることもできる。

これにより、ノズル板１の吐出面側の表面自由エネルギーはノズル１１から遠ざかるにつれて次第に高くなり、一方、廃液３００は安定位置を保つため表面自由エネルギーの低い側に移動する。

したがって、廃液３００は、よりスムーズに、より積極的にノズル１１から遠ざかるように移動する。

次に、本発明の第２実施形態に係るノズル板について図７を参照して説明する。図７は同実施形態に係るノズル板の撥液部と親液部との境界部分の模式的断面説明図である。

本実施形態では、撥液部４３は最表面に撥液膜４３ａが形成され、細孔４１内には撥液膜４３ａが形成されていない。なお、一部の細孔４１内には撥液膜４３ａが形成されている構成でもよい。

この構成にあっては、撥液部４３の内部の細孔４１は親液性を示すので、撥液部４３の内部にも廃液３００を保持することができ、保持可能な液体量を増加することができる。

その他の作用効果は、前記第１実施形態と同様である。

次に、本発明の第３実施形態に係るノズル板について図８を参照して説明する。図８は同実施形態に係るノズル板の多孔質膜の模式的断面説明図である。

本実施形態では、多孔質膜４０は、吐出側表面４０ｂからノズル基材２０側に向かって細孔４１の径が漸次又は段階的に小さくなっている。

これにより、多孔質膜４０の親液部４４において、毛管力によって吐出側表面４０ｂに開口する細孔４１から内部の細孔４１に向かってより積極的に廃液を移動させて吸収させることができる。

この場合、多孔質膜４０の内部ではノズル基材２０側における細孔４１の数を吐出側表面４０ｂよりも多くすることが好ましい。これにより、多孔質膜４０の内部における廃液吸収容積が増加し、保持でき廃液量を多くできる。

次に、本発明の第４実施形態に係るノズル板について図９及び図１０を参照して説明する。図９は同ノズル板の平面説明図、図１０は同じくノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、ノズル板１の周縁部に吸収部材８を設けている。ここでは、ノズル基材２０の周縁部に段差部２０ｂを設けて、この段差部２０ｂに吸収部材８を取り付け、取り外し可能に設けている。

吸収部材８は、例えば、樹脂ですとＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）などの樹脂、Ｎｉ、Ｔｉ、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属による多孔質部材で構成している。

この吸収部材８の高さ（ノズル板１の厚み方向における高さ）は、多孔質膜４０の親液部４４と同じとし、ワイパ部材５の払拭動作を妨げ、あるいは、付着した廃液の飛散を抑制している。

この吸収部材８の細孔の径は、多孔質膜４０の親液部４４から吸収部材８へ毛管力で廃液を移送させるために、多孔質膜４０の細孔４１の孔径よりも小さいことが好ましい。

このように、吸収部材８を設けることで、多孔質膜４０内の廃液吸収容量が飽和したときでも、多孔質膜４０につながる箇所を通じて吸収部材８側へ廃液を移動させることができ、多孔質膜４０の親液部４４を常に廃液を吸収可能な状態にすることができる。

また、吸収部材８を取り外し可能とすることで、多孔質膜４０及び吸収部材８の内部が廃液で満たされた場合には、交換することによって、廃液吸収性能を維持することができる。なお、例えば、取り付け、取り外しのために粘着剤を吸収部材８に備えてもよいし、ノズル板１が磁性を持つ場合は磁性体を備えてもよい。

なお、ノズル板１を備える液体吐出ヘッドを構成した場合には、ノズル板１よりも外側に配置される流路板やフレーム部材に吸収部材を配置することもできる。

次に、本発明の第５実施形態に係るノズル板について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同ノズル板のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１２は同じく多孔質膜の模式的断面説明図である。

本実施形態では、ノズル基材２０の吐出側に撥液性を有する多孔質膜６０を設けている。多孔質膜６０は、多数の細孔６１を有し、例えば、ＣＨｎ基を用いたシリコーン樹脂で形成している。

そして、多孔質膜６０のノズル１１の近傍領域は、ノズル基材２０のノズル穴２１に通じる穴部の壁面６０ａ及び吐出側表面６０ｂは撥液性を有する多孔質膜６０のままとして撥液部６３としている。

この撥液部６３の周囲領域には改質処理を施して、吐出側表面６０ｂ、吐出側表面６０ｂに開口する細孔６１及び吐出側表面６０ｂに開口する細孔６１に通じる内部の細孔６１の各壁面を、親液性を有する面６４ａとして、撥液部６３の周辺領域を親液部６４としている。

このように構成することで、前記第１実施形態のように親液性の多孔質膜４０に撥液膜４３ａを成膜する場合と比べて、ノズル板１上の凹凸差がなくなり、ワイパ部材５による払拭動作が安定して、廃液飛散を更に低減できる。

次に、前記第１実施形態に係るノズル板の製造方法の一例について図１３を参照して説明する。

図１３（ａ）に示すように、ノズル基材２０に対してノズル穴２１となる部分にパンチ２０１でプレス成型を行い、図１３（ｂ）に示すように、プレスによって生じた凸部２０ａを研磨することによってノズル穴２１を形成する。

次いで、図１３（ｃ）に示すように、ノズル基材２０の吐出面側と反対側の表面にＳｉＯ_２膜などの接合層２２を成膜する。接合層２２はＳｉＯ_２膜に限るものではない。また接合層２２の形成方法はスパッタリング法を用いているが、これに限るものではない。ノズル基材２０の接合層２２の成膜面にプラズマクリーニングを施す。次に、真空状態の空間にＡｒガスを流入し、プラズマを発生させ、形成されたＡｒイオンをＳｉＯ２ターゲットに衝突させる。これにより発生したＳｉＯ_２粒子をノズル基材２０に衝突させて堆積させることで接合層２２を成膜する。

その後、図１３（ｄ）に示すように、ノズル基材２０の吐出側表面に多孔質膜４０を成膜する。

多孔質膜４０の形成は、例えば、スパッタリング法で行っているが、これに限るものではない。また、多孔質膜４０はＳｉＯ_２膜としているが、これに限るものではない。

接合層２２と同様、まず、ノズル基材２０の吐出面側と反対側の面にプラズマクリーニングを施す。そして、真空状態の空間にＡｒガスを流入し、プラズマを発生させ、形成されたＡｒイオンをＳｉＯ_２ターゲットに衝突させる。

このとき、ガスの圧力は１．５Ｐａ以上とする。圧力が上昇するほど、空間内にＡｒ分子が多く存在するため、ノズル基材２０へ衝突するＳｉＯ_２粒子は、その衝突過程でＡｒ分子に衝突し、エネルギーを失いやすくなる。結果として、衝突時のエネルギーが小さいため、ＳｉＯ_２粒子の間に隙間が生じ膜密度が低下する。

これにより、空孔（細孔４１）が多く、膜密度の低い多孔質膜４０を成膜することができる。

次いで、図１３（ｅ）に示すように、ノズル基材２０の表面に、例えばＰＦＰＥ、ＰＴＦＥの分子構造を持った撥液膜４３ａを成膜する。なお、撥液材料は、ＣＨ_３を表層に配向するシリコーン系膜でもよい。また、成膜方法は、例えば真空蒸着法を用いているが、これに限るものではない。

その後、図１３（ｆ）に示すように、ノズル基材２０の吐出側でノズル穴２１の近傍領域をマスキング部材２０２で覆い、プラズマ処理を施すことで、図１３（ｇ）に示すように、ノズル穴２１の近傍領域以外の撥液膜４３ａを除去する。なお、撥液膜４３ａの除去はＵＶ光照射等でも良い。

これにより、第１実施形態のノズル板を得ることができる。

次に、前記第５実施形態に係るノズル板の製造方法の一例について図１４を参照して説明する。

図１４（ａ）に示すように、ノズル基材２０に対してノズル穴２１となる部分にパンチ２０１でプレス成型を行い、図１４（ｂ）に示すように、プレスによって生じた凸部２００ａを研磨することによってノズル穴２１を形成する。

次いで、図１４（ｃ）に示すように、ノズル基材２０の吐出面側と反対側の表面にＳｉＯ_２膜などの接合層２２を成膜する。接合層２２はＳｉＯ_２膜に限るものではない。また接合層２２の形成方法はスパッタリング法を用いているが、これに限るものではない。ノズル基材２０の接合層２２の成膜面にプラズマクリーニングを施す。次に、真空状態の空間にＡｒガスを流入し、プラズマを発生させ、形成されたＡｒイオンをＳｉＯ２ターゲットに衝突させる。これにより発生したＳｉＯ_２粒子をノズル基材２０に衝突させて堆積させることで接合層２２を成膜する。

その後、図１４（ｄ）に示すように、ノズル基材２０の吐出面側に多孔質膜６０を成膜する。

多孔質膜６０の形成は、例えば、スパッタリング法で行っているが、これに限るものではない。また、多孔質膜６０はＰＴＦＥ膜としているが、これに限るものではない。

接合層２２と同様、まず、ノズル基材２０の吐出面側と反対側の面にプラズマクリーニングを施す。そして、真空状態の空間にＡｒガスを流入し、プラズマを発生させ、形成されたＡｒイオンをＰＴＦＥターゲットに衝突させる。

このとき、ガスの圧力は１．５Ｐａ以上とする。圧力が上昇するほど、空間内にＡｒ分子が多く存在するため、ノズル基材２０へ衝突するＰＴＦＥ粒子は、その衝突過程でＡｒ分子に衝突し、エネルギーを失いやすくなる。結果として、衝突時のエネルギーが小さいため、ＰＴＦＥ粒子の間に隙間が生じ、膜密度が低下する。

これにより、空孔（細孔６１）が多く、膜密度の低い多孔質膜６０を成膜することができる。

その後、図１４（ｅ）に示すように、ノズル基材２０のノズル穴２１の近傍領域をマスキング部材２０２で覆い、ＵＶ光を照射して、図１４（ｆ）に示すように、ノズル穴２１の近傍領域以外の領域の多孔質膜６０の表層にある分子結合を切断し親液化する。これにより、親液部６４を形成する。なお、ＵＶ光の波長は短いほど高エネルギーであるため効率よく親液化することができる。

このようにして第５実施形態に係るノズル板を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５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）の断面説明図、図１６は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、本発明に係るノズル板１０１と、流路板１０２と、壁面部材としての薄膜部材からなる振動板部材１０３とを積層接合している。そして、振動板部材１０３を変位させる圧電アクチュエータ１１１と、共通液室部材としてのフレーム部材１２０とを備えている。

ノズル板１０１、流路板１０２及び振動板部材１０３によって、液体を吐出する複数のノズル１０４が通じる個別液室１０６と、個別液室１０６に液体を供給する流体抵抗部１０７と、流体抵抗部１０７に通じる液導入部１０８とを構成している。

そして、フレーム部材１２０の共通流路としての共通液室１１０から振動板部材１０３に形成した供給口部１０９を通じて、液導入部１０８、流体抵抗部１０７を経て個別液室１０６に液体が供給される。なお、供給口部１０９にはフィルタが設けられても良い。

振動板部材１０３は、流路板１０２の個別液室１０６の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材１０３は３層構造とし、流路板１０２側の１層で個別液室１０６に対応する部分に変形可能な振動領域（振動板）１３０を形成している。

そして、この振動板部材１０３の個別液室１０６とは反対側に、振動板部材１０３の振動領域１３０を変形させるアクチュエータ手段、圧力発生手段としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１１は、ベース部材１１３上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材１１２を有し、圧電部材１１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１１２に対して所要数の柱状の圧電素子（圧電柱）１１２Ａ、１１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。

圧電部材１１２の圧電素子１１２Ａ、１１２Ｂ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１１２Ａと、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１１２Ｂとしている。

そして、圧電素子１１２Ａを振動板部材１０３の振動領域１３０に形成した島状の厚肉部である凸部１３０ａに接合している。また、圧電素子１１２Ｂを振動板部材１０３の厚肉部である凸部１３０ｂに接合している。

この圧電部材１１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、圧電素子１１２Ａの外部電極に駆動信号を与えるためのフレキシブル配線部材としてのＦＰＣ１１５が接続されている。

フレーム部材１２０は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、ヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１１０が形成されている。

この液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１１２Ａ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１１２Ａが収縮し、振動板部材１０３の振動領域１３０が引かれて個別液室１０６の容積が膨張することで、個別液室１０６内に液体が流入する。

その後、圧電素子１１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子１１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材１０３の振動領域１３０をノズル１０４方向に変形させて個別液室１０６の容積を収縮させる。これにより、個別液室１０６内の液体が加圧され、ノズル１０４から液体が吐出（噴射）される。

そして、圧電素子１１２Ａ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１０３の振動領域１３０が初期位置に復元し、個別液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１１０から個別液室１０６内に液体が充填される。そこで、ノズル１０４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。

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。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同装置の要部平面説明図、図１８は同装置の要部側面説明図である。

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、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置し、吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。

この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。

維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。

このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図１９を参照して説明する。図１９は同ユニットの要部平面説明図である。

この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、維持回復機構４２０と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ ノズル板
１１ ノズル
２０ ノズル基材
２１ ノズル穴
４０ 多孔質膜
４１ 細孔（空孔）
４３ 撥液部
４３ａ 撥液膜
４４ 親液部
６０ 多孔質膜
６１ 細孔（空孔）
６３ 撥液部
６４ 親液部
１０１ ノズル板
１０２ 流路板
１０４ ノズル
１０６ 個別液室
１１０ 共通液室
１２０ フレーム部材
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット

Claims (10)

1. 液体を吐出するノズルを有するノズル板であって、
   前記ノズルを構成するノズル穴が設けられたノズル基材を有し、
   前記ノズル基材の吐出側には多数の細孔を有する多孔質膜を有し、
   前記多孔質膜の細孔は、吐出側表面から内部まで相互に通じ合っており、
   前記ノズルの近傍領域では、少なくとも、前記ノズル穴に通じる穴部の壁面及び吐出側表面が前記液体に対して撥液性を有し、
   前記ノズルの近傍領域の周辺領域では、吐出側表面及び前記細孔の壁面が前記液体に対して親液性を有している
   ことを特徴とするノズル板。
2. 前記多孔質膜は、吐出側表面から前記ノズル基材側に向かって前記細孔が小さくなっている
   ことを特徴とする請求項１に記載のノズル板。
3. 前記多孔質膜の前記液体に対する親液性は、前記ノズルから離れるに従って高くなっている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のノズル板。
4. 前記多孔質膜は前記液体に対して親液性を有する膜であり、少なくとも、前記ノズルの近傍領域の前記ノズル穴に通じる穴部の壁面及び吐出側表面に撥液膜が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のノズル板。
5. 前記撥液膜は、ＣＦ_２、ＣＦ_３又はＣＨ_３を含む有機化合物である
   ことを特徴とする請求項４に記載のノズル板。
6. 前記多孔質膜は前記液体に対して撥液性を有する膜であり、前記ノズルの近傍領域の周辺領域の吐出側表面及び前記細孔の壁面が前記液体に対して親液性を有する面である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のノズル板。
7. 前記吐出側表面の周縁部には吸収部材が設けられ、
   前記吸収部材の細孔は前記多孔質膜の親液部の細孔よりも小さい
   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ノズル板。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のノズル板を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 請求項８に記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドの前記ノズル板の吐出側表面を払拭する払拭部材を含む維持回復機構とを一体化した
   ことを特徴とする液体吐出ユニット。
10. 請求項８に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項９に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。

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