JP2021181179A - 噴射孔プレート、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期に亘って安定した噴射性能を得ることができる噴射孔プレート、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係るノズルプレート５４は、ノズルプレート５４の下面のうちノズル孔１００に対して−Ｘ側に位置する部分に窪み部１０１が形成されている。窪み部１０１は、Ｘ方向から見てノズル孔１００全体と重なり合うとともに、ノズル孔１００に対してＹ方向の外側に両端部１０１ａを有している。窪み部１０１の開口縁のうち、Ｘ方向でノズル孔１００の下端開口縁と向かい合う内側縁１０２は、ノズル孔１００に向けて膨出する凸形状、及びノズル孔１００から離間する凹形状の何れかに形成されている。【選択図】図６

Description

本開示は、噴射孔プレート、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置に関する。

従来、記録紙等の被記録媒体に液滴状のインクを吐出して、被記録媒体に画像や文字を記録する装置として、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタがある。インクジェットヘッドは、チャネルが形成されたヘッドチップと、ヘッドチップに接合されたノズルプレートと、を備えている。
この構成によれば、チャネル内の容積が変化することで、チャネル内のインクがノズルプレートに形成されたノズル孔を通じて吐出される。

上述したインクジェットヘッドでは、ノズル孔の吐出性能の維持や回復のために、ノズルプレートの吐出面上でワイパ等を摺接させ、吐出面上に付着したインク等を払拭する場合がある。
しかしながら、上述したインクジェットヘッドでは、ワイパと吐出面との間に生じる摩擦によって、ノズルプレートが摩耗する。例えば、吐出面上に撥液膜等の表面処理を施している場合には、ワイパによる払拭動作によって撥液膜が削れ、ノズル孔周辺でのノズルプレートの表面エネルギーが変化する可能性がある。

そこで、例えば下記特許文献１には、ノズルプレートの吐出面上において、ノズル孔の周囲に位置する部分に複数の凹部を形成する構成が開示されている。この構成によれば、繰り返しの払拭動作によっても撥液性を維持できるとされている。

特開２００８−４９５８８号公報

しかしながら、上述した従来技術では、吐出面上において、凹部とノズル孔との間に位置する部分に摩耗が生じた場合、依然として吐出性能が低下する要因になる。具体的に、吐出面上において、ノズル孔に対して第１側と第２側と（例えば、ワイパの移動方向における上流側と下流側）で表面エネルギーの差が生じると、インクの偏向（飛翔曲がり）が生じるおそれがある。

本開示は、長期に亘って安定した吐出性能を得ることができる噴射孔プレート、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示は以下の態様を採用した。
（１）本開示の一態様に係る噴射孔プレートは、液体を噴射する噴射孔が形成されたプレート本体を備え、前記プレート本体のうち、液体の噴射方向で下流側を向く噴射面に沿う方向で互いに交差する方向に第１方向及び第２方向を有し、前記プレート本体のうち、前記第１方向で前記噴射孔に対して一方側に位置する部分には、前記噴射面に対して窪んだ窪み部が形成され、前記窪み部は、前記第１方向から見て前記噴射孔全体と重なり合うとともに、前記第２方向における前記噴射孔よりも外側に両端部を有し、前記窪み部の開口縁のうち、前記第１方向で前記噴射孔の開口縁と向かい合う対向縁は、前記噴射孔に向けて膨出する凸形状、及び前記噴射孔から離間する凹形状の何れかに形成されている。
本態様によれば、例えば噴射孔に対して第１方向の窪み部側を上流側として噴射孔プレートの噴射面上にワイパを摺接させる場合、ワイパの移動方向において窪み部の対向縁がワイパと対向する。これにより、対向縁が噴射孔の開口縁に合わせて摩耗し易くなる。そのため、噴射孔の開口縁のうち、ワイパの移動方向における下流部分周辺と上流部分周辺と、で摩耗の進行具合を近似させ易くなる。その結果、噴射孔プレートのうち噴射孔に対して第１方向の両側での表面エネルギーのバランスを均一化し易い。これにより、長期使用によっても飛翔曲がりが少なく、安定した噴射性能を得ることができるので、噴射孔プレートの長寿命化を図ることができる。

（２）上記（１）の態様の噴射孔プレートにおいて、前記噴射孔は、前記第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記窪み部は、複数の前記噴射孔のそれぞれに対して前記第１方向の一方側のみに１つずつ設けられていることが好ましい。
本態様によれば、各噴射孔に対して第１方向の両側にそれぞれ窪み部を設ける場合に比べ、噴射孔を狭ピッチ化し易い。そのため、噴射孔プレートを液体噴射ヘッドに搭載した場合に、液体噴射ヘッドの小型化や高解像度化を実現し易い。

（３）上記（１）の態様の噴射孔プレートにおいて、前記噴射孔は、前記第１方向に間隔をあけて複数形成され、前記窪み部は、複数の前記噴射孔それぞれの周囲に複数ずつ設けられていることが好ましい。
本態様によれば、各噴射孔の周囲に窪み部を複数配置することで、例えば噴射孔プレートが搭載される液体噴射記録装置によってワイパの移動方向（第１方向）が異なる場合であっても、同一の噴射孔プレートにより上述した作用効果を発揮させることができる。これにより、ワイパの移動方向によって、噴射孔に対する窪み部の位置が異なる複数種類の噴射孔プレートを製造する場合に比べ、製造効率の向上を図ることができる。

（４）上記（１）から（３）何れかの態様の噴射孔プレートにおいて、前記対向縁は、前記噴射孔における下流開口縁の曲率半径と同等の曲率半径に形成された凹形状であることが好ましい。
本態様によれば、対向縁が噴射孔の下流開口縁の曲率半径に形成された凹形状とすることで、対向縁に起因した噴射孔の上流部分周辺での摩耗領域全体が同等のタイミングで噴射孔の下流開口縁に到達することになる。そのため、摩耗領域が噴射孔に到達した場合には、噴射孔に対して下流部分周辺と上流部分周辺との摩耗量の差（表面エネルギーの差）を一斉に小さくできる。

（５）上記（１）から（３）何れかの態様の噴射孔プレートにおいて、前記対向縁は、頂部と、前記頂部から前記第１方向で前記噴射孔から離間するに従い前記第２方向で互いに離間する方向に延在する一対の挟辺と、を備えていることが好ましい。
本態様によれば、対向縁に起因して噴射孔の上流部分周辺で摩耗が発生した場合に、対向縁に起因して発生する摩耗領域を速やかに噴射孔に到達させることができる。これにより、噴射孔に対して下流部分周辺と上流部分周辺との摩耗量の差を早期に小さくできる。その結果、長期使用によっても飛翔曲がりが少なく、安定した噴射性能を得ることができるので、噴射孔プレートの長寿命化を図ることができる。

（６）上記（１）から（３）何れかの態様の噴射孔プレートにおいて、前記対向縁は、前記第１方向で前記噴射孔に向けて突出する円弧状に形成されていることが好ましい。
本態様によれば、対向縁に起因して噴射孔の上流部分周辺で摩耗が発生した場合に、対向縁に起因して発生する摩耗領域を速やかに噴射孔に到達させることができる。これにより、噴射孔に対して下流部分周辺と上流部分周辺との摩耗量の差を早期に小さくできる。その結果、長期使用によっても飛翔曲がりが少なく、安定した噴射性能を得ることができるので、噴射孔プレートの長寿命化を図ることができる。

（７）上記（１）から（６）何れかの態様の噴射孔プレートにおいて、前記プレート本体は、第１領域と、前記第１領域に対して前記噴射方向の下流側に位置するとともに、前記噴射面を構成する第２領域と、を備え、前記第２領域は、前記第１領域に対して表面エネルギーが異なることが好ましい。
本態様によれば、表面エネルギーの異なる複数の領域によって噴射孔プレートを形成することで、例えば第１領域によって強度や加工性を確保しつつ、第２領域によって所望の表面エネルギーを確保することができる等、設計自由度を高めることができる。

（８）上記（７）の態様の噴射孔プレートにおいて、前記プレート本体は、前記第１領域を構成する基材と、前記第２領域を構成するとともに、前記基材のうち前記噴射方向の下流側を向く基材表面を覆う保護膜と、を備えていることが好ましい。
本態様によれば、噴射孔プレートの表面エネルギーを保護膜によって異ならせることで、噴射孔プレートの厚さや材料選択の自由度を向上させることができる。

（９）上記（８）の態様の噴射孔プレートにおいて、前記窪み部は、前記基材に形成された凹部の内面が前記保護膜に覆われて構成され、前記凹部の深さは、前記保護膜の厚さよりも深いことが好ましい。
本態様によれば、内面が保護膜により構成された窪み部を形成できる。これにより、窪み部内に液体等が滞留するのを抑制できる。その結果、窪み部に滞留した液体がワイパによる払拭動作の際に噴射面上に広がるのを抑制できる。

（１０）上記（７）の態様の噴射孔プレートにおいて、前記プレート本体は、前記第１領域を構成する母材と、前記母材における前記噴射方向の下流側に位置する表層部分が改質されることで前記第２領域を構成する改質層と、を備えていることが好ましい。
本態様によれば、表面改質によって噴射孔プレートの表面エネルギーを調整することで、噴射孔プレートの薄型化が可能になる。

（１１）本態様の液体噴射ヘッドは、上記（１）から（１０）の何れかの態様の噴射孔プレートを備えている。
本態様によれば、上記態様の噴射孔プレートを備えているため、長期に亘って安定した噴射性能を発揮できる液体噴射ヘッドを提供できる。

（１２）本態様の液体噴射記録装置は、上記（１１）の態様の液体噴射ヘッドを備えている。
本態様によれば、上記態様の液体噴射ヘッドを備えているため、高性能で信頼性に優れた液体噴射記録装置を提供できる。

本開示の一態様によれば、長期に亘って安定した噴射性能を得ることができる噴射孔プレート、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置を提供できる。

第１実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 第１実施形態に係るヘッドチップの斜視図である。 第１実施形態に係るヘッドチップの分解斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 第１実施形態に係るノズルプレートの底面図である。 第１実施形態に係るノズルプレートの底面図である。 第１実施形態に係るノズルプレートの底面図である。 第１実施形態の変形例に係るノズルプレートの底面図である。 第１実施形態の変形例に係るノズルプレートの底面図である。 第１実施形態の変形例に係るノズルプレートの底面図である。 第２実施形態に係るノズルプレートの底面図である。 第２実施形態に係るノズルプレートの底面図である。 第２実施形態に係るノズルプレートの底面図である。 第２実施形態の変形例に係るノズルプレートの底面図である。 第２実施形態の変形例に係るノズルプレートの底面図である。 第２実施形態の変形例に係るノズルプレートの底面図である。 第２実施形態の変形例に係るノズルプレートの底面図である。 第３実施形態に係るノズルプレートの断面図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する実施形態や変形例において、対応する構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において、例えば「平行」や「直交」、「中心」、「同軸」等の相対的又は絶対的な配置を示す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差や同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。以下の実施形態では、インク（液体）を利用して被記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
［プリンタ１］
図１はプリンタ１の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプリンタ（液体噴射記録装置）１は、一対の搬送機構２，３と、インク供給機構４と、インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）５と、走査機構６と、クリーニング機構７と、を備えている。

以下の説明では、必要に応じてＸ，Ｙ，Ｚの直交座標系を用いて説明する。この場合、Ｘ方向は被記録媒体Ｐ（例えば、紙等）の搬送方向（副走査方向）に一致している。Ｙ方向は走査機構６の走査方向（主走査方向）に一致している。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に直交する高さ方向（重力方向）を示している。以下の説明では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、図中矢印側をプラス（＋）側とし、矢印とは反対側をマイナス（−）側として説明する。本実施形態において、＋Ｚ側は重力方向の上方に相当し、−Ｚ側は重力方向の下方に相当する。

搬送機構２，３は、被記録媒体Ｐを＋Ｘ側に搬送する。搬送機構２，３は、例えばＹ方向に延びる一対のローラ１１，１２をそれぞれ含んでいる。
インク供給機構４は、インクが収容されたインクタンク１５と、インクタンク１５とインクジェットヘッド５とを接続するインク配管１６と、を備えている。インクタンク１５には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のインクが各別に収容されている。各インクジェットヘッド５は、接続されたインクタンク１５に応じてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のインクをそれぞれ吐出可能に構成されている。

走査機構６は、インクジェットヘッド５をＹ方向に往復走査させる。具体的に、インクジェットヘッド５は、キャリッジ２３に搭載された状態で、印字領域Ｓとクリーニング領域Ｃとの間を移動する。印字領域Ｓとは、被記録媒体Ｐ（搬送機構２）に対して上方の領域である。インクジェットヘッド５は、被記録媒体Ｐへの印字動作の際に印字領域ＳをＹ方向に往復移動する。
クリーニング領域Ｃとは、印字領域Ｓに対して＋Ｙ側であって、クリーニング機構７に対して上方の領域である。インクジェットヘッド５は、メンテナンス時や駆動停止時等にクリーニング領域Ｃまで移動する。

＜インクジェットヘッド５＞
図２は、インクジェットヘッド５の斜視図である。以下の説明では一のインクジェットヘッド５を例にしてインクジェットヘッド５の詳細について説明する。
図２に示すように、インクジェットヘッド５は、キャリッジ２３に固定されるベースフレーム３１と、ベースフレーム３１に固定されたヘッドチップ３２と、インク供給機構４（インク配管１６）及びヘッドチップ３２間を接続するインク供給部３３と、ヘッドチップ３２に駆動電圧を印加する制御部３４と、を備えている。

＜ヘッドチップ３２＞
図３は、ヘッドチップ３２の斜視図である。図４は、ヘッドチップ３２の分解斜視図である。
図３、図４に示すヘッドチップ３２は、後述する吐出チャネル５５における延在方向（Ｚ方向）の端部からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプのものである。具体的に、ヘッドチップ３２は、アクチュエータプレート５１と、カバープレート５２と、支持プレート５３と、ノズルプレート（噴射孔プレート、プレート本体）５４と、を備えている。

アクチュエータプレート５１には、複数のチャネル５５，５６がＸ方向に間隔をあけて並設されている。上述した複数のチャネル５５，５６は、インクが充填される吐出チャネル５５、及びインクが充填されない非吐出チャネル５６（図４参照）である。吐出チャネル５５及び非吐出チャネル５６は、Ｘ方向に交互に並んで配置されている。なお、チャネル５５内面には、図示しない駆動電極が形成されている。

カバープレート５２は、Ｙ方向から見た正面視で矩形状に形成されている。カバープレート５２は、アクチュエータプレート５１の上端部（＋Ｚ側端部）を露出させた状態で、アクチュエータプレート５１に対して＋Ｙ側から接合されている。

カバープレート５２には、共通インク室６１と、複数のスリット６２と、が形成されている。共通インク室６１には、上述したインク供給部３３を通じてインクが流入する。スリット６２は、共通インク室６１のうち、吐出チャネル５５とＹ方向で対向する位置に形成されている。スリット６２は、共通インク室６１内と各吐出チャネル５５内とを各別に連通している。一方、非吐出チャネル５６は、共通インク室６１内には連通していない。

支持プレート５３は、アクチュエータプレート５１及びカバープレート５２を支持するともに、ノズルプレート５４を同時に支持している。支持プレート５３には、Ｚ方向に貫通するとともにＸ方向に沿って延びる嵌合孔５３ａが形成されている。アクチュエータプレート５１及びカバープレート５２は、嵌合孔５３ａ内に嵌め込まれた状態で支持プレート５３に支持されている。

＜ノズルプレート５４＞
図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
図４、図５に示すように、ノズルプレート５４は、アクチュエータプレート５１及びカバープレート５２の下面（−Ｚ側端面）に、例えば接着剤等により固定されている。ノズルプレート５４は、基材（第１領域）７１と、基材７１の下面（基材表面）７１ａに積層された撥液膜（第２領域、保護膜）７２と、を備えている。

図５に示すように、基材７１は、Ｚ方向を厚さ方向とする板状に形成されている。基材７１の厚さは、例えば２０〜１００μｍ程度とされている。本実施形態において、基材７１は、樹脂材料（ポリイミド等）や金属材料（ＳＵＳやＮｉ−Ｐｄ等）、ガラス、シリコン等による単層構造、又は積層構造とされている。
撥液膜７２は、基材７１の下面７１ａ全体に亘って形成されている。撥液膜７２の下面は、ノズルプレート５４の下面（液体の噴射方向で下流側を向く噴射面）５４ａを構成している。撥液膜７２には、フッ素含有シランカップリング剤や有機フッ素化合物等、基材７１よりも表面エネルギーが低くなる材料が好適に用いられている。なお、撥液膜７２は、基材７１よりも薄くなっている。なお、撥液膜７２の形成領域は、適宜変更が可能である。すなわち、撥液膜７２は、基材７１の下面全体に亘って形成する必要はなく、部分的に形成してもよい。

ノズルプレート５４には、ノズルプレート５４（基材７１及び撥液膜７２）をＺ方向に貫通するノズル孔（噴射孔）１００が形成されている。ノズル孔１００は、Ｚ方向から見た平面視で円形状に形成されるとともに、上方から下方に向かうに従い漸次縮径するテーパ状に形成されている。ノズル孔１００の内径は、Ｚ方向の全体に亘って一様であってもよい。また、ノズル孔１００の平面視外形は適宜変更が可能である。

ノズル孔１００は、基材７１のうち吐出チャネル５５にＺ方向で対向する位置に各別に形成されている。すなわち、各ノズル孔１００は、隣り合う吐出チャネル５５同士の間隔と同ピッチでＸ方向に間隔をあけて形成されている。これにより、上述した吐出チャネル５５は、ノズル孔１００を通して外部に連通している。一方、非吐出チャネル５６は、ノズルプレート５４により閉塞されている。なお、ノズル孔１００は、単数であってもよい。

ノズル孔１００の形成方法は、基材７１の材質によって適宜選択可能である。例えば、基材７１が樹脂材料により形成された場合には、レーザー加工やエッチング等によりノズル孔１００を形成することができる。基材７１がシリコンの場合には、エッチング等によりノズル孔１００を形成することができる。基材７１がＳＵＳの場合には、レーザー加工やプレス加工等によってノズル孔１００を形成することができる。基材７１がＮｉ−Ｐｄの場合には、電鋳による基材７１の成形と同時にノズル孔１００を形成することができる。また、撥液膜７２は、ノズル孔１００の形成後に基材７１の下面７１ａ上に積層してもよく、ノズル孔１００の形成前に基材７１の下面７１ａに積層してもよい。

図６は、ノズルプレート５４の底面図である。
ここで、図６に示すように、ノズルプレート５４のうち、各ノズル孔１００に対して−Ｘ側に位置する部分には、下面５４ａ上で開口する窪み部１０１が形成されている。窪み部１０１は、Ｚ方向から見た平面視において、Ｙ方向（第２方向）を長手方向とし、Ｘ方向（第１方向）を短手方向とする溝状に形成されている。具体的に、窪み部１０１は、平面視において−Ｘ側に向けて湾曲するＣ字状に形成されている。本実施形態において、窪み部１０１の平面視外形は、Ｚ方向の全体に亘って一様に形成されている。但し、窪み部１０１の平面視外形は、Ｚ方向の位置によって連続的に変化していてもよい。なお、以下の説明では、一のノズル孔１００に対応する窪み部１０１を例にして説明する。

本実施形態の窪み部１０１は、内側縁（対向縁）１０２と、外側縁１０３と、により平面視の輪郭（下端開口縁）が形成されている。窪み部１０１は、ノズル孔１００に対して−Ｘ側を経て、ノズル孔１００に対してＹ方向の両側に至る部分まで延在している。すなわち、窪み部１０１は、Ｘ方向から見てノズル孔１００の全体と重なり合うとともに、Ｙ方向の両端部１０１ａがノズル孔１００に対してＹ方向の外側に位置している。よって、窪み部１０１におけるＹ方向の長さは、ノズル孔１００における下端開口の内径（Ｙ方向での直径）よりも大きくなっている。

上述した内側縁１０２は、−Ｘ側（ノズル孔１００から離間する側）に向けて湾曲する凹形状に形成されている。具体的に、内側縁１０２は、中央延在部１０２ａと、中央延在部１０２ａの両端にそれぞれ連なる外側延在部１０２ｂと、を備えている。

中央延在部１０２ａは、ノズル孔１００に対して−Ｘ側において、ノズル孔１００に向かい合っている。中央延在部１０２ａは、−Ｘ側に向けて凸の円弧状に形成されている。中央延在部１０２ａの曲率半径は、ノズル孔１００の下端開口縁の曲率半径と同等に形成されている。本実施形態において、中央延在部１０２ａの中心角は、例えば１８０°未満に設定されている。なお、中央延在部１０２ａの曲率中心は、ノズル孔１００の中心に対して−Ｘ側に位置していること（ノズル孔１００と同心にならないこと）が好ましい。

各外側延在１０２ｂは、中央延在部１０２ａの両端から＋Ｘ側に向かうに従い互いに離間する側に延在している。各外側延在部１０２ｂは、中央延在部１０２ａの両端において、中央延在部１０２ａの接線方向に沿う直線状、又は中央延在部１０２ａの曲率半径よりも大きい円弧状に形成されている。外側延在部１０２ｂのうち、中央延在部１０２ａ寄りに位置する部分は、ノズル孔１００にＸ方向で向かい合っている。外側延在部１０２ｂのうち、中央延在部１０２ａ側とは反対側の端部は、ノズル孔１００よりもＹ方向の外側において窪み部１０１の端部１０１ａを構成している。なお、図示の例では、Ｙ方向から見て窪み部１０１の端部１０１ａがノズル孔１００に重なり合う構成について説明するが、この構成に限られない。端部１０１ａは、ノズル孔１００に対してＹ方向の外側に位置していれば、Ｙ方向から見てノズル孔１００と重なり合わなくてもよい。

本実施形態において、内側縁１０２のうちノズル孔１００の下端開口縁と向かい合う領域において、内側縁１０２とノズル孔１００とのＸ方向での距離は、一様になっていることが好ましい。但し、内側縁１０２とノズル孔１００とのＸ方向での距離は、適宜変更が可能である。

外側縁１０３は、内側縁１０２に対して−Ｘ側に位置している。外側縁１０３は、内側縁１０２と同様に、中央延在部１０３ａ及び外側延在部１０３ｂを有し、−Ｘ側に湾曲する凹形状に形成されている。

中央延在部１０３ａは、曲率半径が内側縁１０２の中央延在部１０２ａと同等とされ、中心角が内側縁１０２の中央延在部１０２ａよりも小さくなっている。
外側延在部１０３ｂは、中央延在部１０３ａの両端から＋Ｘ側に向かうに従い互いに離間する側（Ｙ方向の外側）に延在している。外側延在部１０３ｂは、窪み部１０１の端部１０１ａにおいて、内側縁１０２の外側延在部１０２ｂに接続されている。したがって、窪み部１０１の溝幅（内側縁１０２と外側縁１０３との距離）は、窪み部１０１の端部１０１ａに向かうに従い漸次狭くなっている。

図５に示すように、上述した窪み部１０１は、基材７１の下面７１ａに形成された凹部１１０の内面が、撥液膜７２により覆われて構成されている。本実施形態において、凹部１１０の深さＤ１は、撥液膜７２の厚さＤ２よりも深くなっている。したがって、凹部１１０内には、凹部１１０の深さＤ１と同等の深さ（例えば、数μｍ程度）を有する窪み部１０１が形成される。なお、窪み部１０１の深さは、適宜変更が可能である。なお、撥液膜７２の厚さＤ２は、凹部１１０の深さＤ１より厚くてもよい。窪み部１０１は、撥液膜７２のみによって構成されていてもよく、凹部１１０内に撥液膜７２が形成されていなくてもよい。

本実施形態において、内側縁１０２と一のノズル孔１００との最小距離Ｄ３は、外側縁１０３と一のノズル孔１００に対して−Ｘ側に位置する他のノズル孔１００との最小距離Ｄ４よりも小さくなっている（Ｄ３＜Ｄ４）。本実施形態において、最小距離Ｄ３は、例えば数μｍ程度に設定されている。

図１、図５、図６に示すクリーニング機構７は、上述したクリーニング領域Ｃに配置されている。クリーニング機構７は、ワイパ１２０を備えている。ワイパ１２０は、インクジェットヘッド５がクリーニング領域Ｃに配置された状態で、各インクジェットヘッド５の下方に個別に設けられている。

ワイパ１２０は、例えば弾性変形可能な材料（ゴムや樹脂材料）により板状に形成されている。ワイパ１２０は、Ｘ方向に移動可能に構成されている。ワイパ１２０は、インクジェットヘッド５がクリーニング領域Ｃに配置された状態で、ノズルプレート５４の下面５４ａに摺接することで、ノズルプレート５４の下面５４ａに付着したインク等を払拭する。本実施形態において、ワイパ１２０は、インクジェットヘッド５に対して−Ｘ側を上流側とし、下流側である＋Ｘ側に移動する。

［プリンタの動作方法］
次に、上述したプリンタ１を利用して、被記録媒体Ｐに情報を記録する方法について説明する。
図１に示すように、プリンタ１を作動させると、被記録媒体Ｐが搬送機構２，３のローラ１１，１２間に挟み込まれながら＋Ｘ側に搬送される。また、これと同時に走査機構６によってインクジェットヘッド５が印字領域Ｓ上をＹ方向に往復移動する。
この間に、各インクジェットヘッド５において、ヘッドチップ３２の駆動電極に駆動電圧を印加する。これにより、アクチュエータプレート５１に厚みすべり変形を生じさせ、吐出チャネル５５内に充填されたインクに圧力波を発生させる。この圧力波により、吐出チャネル５５の内圧が高まり、インクがノズル孔１００を通して吐出される。そして、インクが被記録媒体Ｐ上に着弾することで、各種情報が被記録媒体Ｐ上に記録される。

上述したプリンタ１においては、インクの吐出時等にノズルプレート５４の周囲に飛散したインクがノズルプレート５４の下面に付着する場合がある。本実施形態において、ノズルプレート５４の下面に付着したインクは、撥液膜７２上で作用する表面張力により、ノズルプレート５４の下面上に濡れ広がるのが抑制される。その結果、ノズルプレート５４の下面上に付着したインクがノズル孔１００内に進入するのを抑制することができる。

＜払拭動作及びノズルプレート５４の作用＞
インクジェットヘッド５のメンテナンス時等には、インクジェットヘッド５をクリーニング領域Ｃまで移動させ、ノズルプレート５４の払拭動作を行う。具体的には、図５に示すように、クリーニング領域Ｃに配置されたインクジェットヘッド５に対し、ノズルプレート５４の下面５４ａにワイパ１２０を摺接させる。すると、ワイパ１２０が−Ｘ側から＋Ｘ側に移動する過程で、ノズルプレート５４の下面５４ａに付着したインク等を払拭する。これにより、ノズル孔１００の吐出性能の維持や回復を行うことができる。

ところで、上述した払拭動作においては、ワイパ１２０とノズルプレート５４との間の摩擦によってノズルプレート５４が摩耗する。この際、ノズル孔１００の下端開口縁のうちワイパ１２０の移動方向で下流側に位置する部分（以下、下流部分１００ａという。）は、ワイパ１２０が引っ掛かり易い等の理由により、上流部分１００ｂに比べて摩耗の進行が速い。下流部分１００ａ周辺の摩耗により、撥液膜７２が削れると、撥液性能が低下する。その結果、ノズル孔１００に対して下流部分１００ａ周辺と上流部分１００ｂ周辺とで表面エネルギーのバランスが崩れる可能性がある。ノズル孔１００周辺での表面エネルギーのバランスが崩れると、インクは親液性の高い部分（下流部分１００ａ周辺）に引っ張られる結果、飛翔曲がりが生じる可能性がある。

ここで、本実施形態では、ノズル孔１００に対して−Ｘ側（ワイパ１２０の上流側）に位置する部分に、Ｙ方向の長さがノズル孔１００よりも長い窪み部１０１が形成されている構成とした。
この構成によれば、図７に示すように、ワイパ１２０による払拭動作の際に、窪み部１０１の下端開口縁のうちワイパ１２０の移動方向でワイパ１２０と対向する部分（内側縁１０２）を、ノズル孔１００の下流部分１００ａ周辺の摩耗領域１３０に合わせて摩耗させ易くすることができる（摩耗領域１３１）。これにより、ノズル孔１００の下端開口縁のうち、下流部分１００ａ周辺の摩耗領域１３０と上流部分１００ｂ周辺の摩耗領域１３１と、で摩耗の進行具合を近似させ易くなる。その結果、ノズルプレート５４のうちノズル孔１００に対して両側での表面エネルギーのバランスを均一化し易い。これにより、長期使用によっても飛翔曲がりが少なく、安定した吐出性能を得ることができるので、ノズルプレート５４の長寿命化を図ることができる。なお、本実施形態において、「表面エネルギー」は、撥液性能や親液性能、表面粗さ等、ノズルプレート５４の下面５４ａにおいてインクの伝わりに影響を及ぼすエネルギーである。

特に、本実施形態では、内側縁１０２がノズル孔１００に対して離間する凹形状に形成されている。そのため、ノズル孔１００の上流部分１００ｂの形状に倣って内側縁１０２を形成し易い。この場合には、図８に示すように、内側縁１０２に起因した上流部分１００ｂ周辺での摩耗領域１３１全体が同等のタイミングで上流部分１００ｂに到達することになる。そのため、摩耗領域１３０が上流部分１００ｂに到達した場合には、ノズル孔１００に対して下流部分１００ａ周辺と上流部分１００ｂ周辺との摩耗量の差（表面エネルギーの差）を一斉に小さくできる。

ところで、例えば特許文献１発明のように、撥液性能を維持することを目的として凹部を設けた場合には、仮に凹部内にインク等の汚れが溜まった場合に凹部内での撥液性能も低下し、凹部の効果を有効に発揮させることが難しくなる。
これに対して、本実施形態の窪み部１０１は、あくまでノズル孔１００周辺での撥液膜７２の摩耗の進行具合を近似させることを目的としたものであって、窪み部１０１内での撥液性能が吐出性能に影響を及ぼすものではない。この点においても、本実施形態の構成によれば、長期に亘って安定した吐出性能を得ることができる。

本実施形態では、窪み部１０１が各ノズル孔１００に対して−Ｘ側のみに１つずつ設けられている構成とした。
この構成によれば、各ノズル孔１００に対してＸ方向の両側にそれぞれ窪み部を設ける場合に比べ、ノズル孔１００を狭ピッチ化し易い。そのため、インクジェットヘッド５の小型化や高解像度化を実現し易い。

本実施形態では、内側縁１０２（中央延在部１０２ａ）がノズル孔１００の曲率半径と同等に形成される構成とした。
この構成によれば、ノズル孔１００の下端開口縁のうち、下流部分１００ａ周辺及び上流部分１００ｂ周辺での摩耗の進行具合をより近似させ易くなる。その結果、ノズルプレート５４のうちノズル孔１００に対して両側での表面エネルギーのバランスを均一化し易い。

本実施形態のように、表面エネルギーの異なる複数の層によってノズルプレート５４を形成することで、例えば基材７１によって強度や加工性を確保しつつ、撥液膜７２によって所望の表面エネルギーを確保することができる等、設計自由度を高めることができる。

本実施形態では、ノズルプレート５４が、基材７１と、基材７１の下面７１ａを覆う撥液膜７２と、を備える構成とした。
この構成によれば、撥液膜７２によってノズルプレート５４の表面エネルギーを低下させることができる。その結果、ノズルプレート５４の下面５４ａに付着したインクがノズル孔１００内に進入するのを抑制できる。また、ワイパ１２０の払拭動作の際に、インクを効率的に払拭できる。
しかも、本実施形態では、ノズルプレート５４の表面エネルギーを基材７１とは別の撥液膜７２によって異ならせることで、ノズルプレート５４の厚さや材料選択の自由度を向上させることができる。

本実施形態では、基材７１に形成された凹部１１０の内面が撥液膜７２により覆われて窪み部１０１が形成された構成とした。
この構成によれば、内面が撥液膜７２により構成された窪み部１０１を形成できる。これにより、窪み部１０１内にインク等が滞留するのを抑制できる。その結果、窪み部１０１に滞留したインクがワイパ１２０による払拭動作の際にノズルプレート５４の下面５４ａ上に広がるのを抑制できる。

本実施形態のインクジェットヘッド５では、上述したノズルプレート５４を備えているため、長期に亘って安定した吐出性能を発揮できるインクジェットヘッド５を提供できる。

本実施形態のプリンタ１では、上述したインクジェットヘッド５を備えているため、高性能で信頼性に優れたプリンタ１を提供できる。

（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
図９に示すように、窪み部１０１は、一つのノズル孔１００の周囲に複数配置されていてもよい。図９に示す例において、窪み部１０１は、ノズル孔１００に対して四方にそれぞれ配置されている。但し、窪み部１０１は、ノズル孔１００の周囲に少なくとも２つ配置されていればよい。

隣り合う窪み部１０１のうち、向かい合う端部１０１ａ同士は、互いに連なっていても、離間していてもよい。仮に窪み部１０１同士が連なっている場合、一の窪み部１０１の外側延在部１０２ｂと他の窪み部１０１の外側延在部１０２ｂとの間において、曲率半径が変化する部分（変曲点）が、隣り合う窪み部１０１同士の境界となる。

本変形例のように、各ノズル孔１００の周囲に窪み部１０１を複数配置することで、ノズルプレート５４が搭載されるプリンタ１によってワイパ１２０の移動方向が異なる場合であっても、同一のノズルプレート５４により上述した作用効果を発揮させることができる。これにより、ワイパ１２０の移動方向によって、ノズル孔１００に対する窪み部１０１の位置が異なる複数種類のノズルプレート５４を製造する場合に比べ、製造効率の向上を図ることができる。なお、窪み部１０１を複数有する場合には、各窪み部１０１について、窪み部１０１とノズル孔１００とが向かい合う方向が「第１方向」となり、平面視で「第１方向」に直交する方向が「第２方向」となる。そして、ワイパ１２０の移動方向は、何れかの窪み部１０１の第１方向に一致させることが好ましい。

また、図１０に示すように、窪み部１０１は、内側縁１０２及び外側縁１０３が互いに平行に延在する構成であってもよい。この場合、窪み部１０１の溝幅（内側縁１０２及び外側縁１０３間の距離）は全体に亘って一様に形成される。

さらに、窪み部１０１は、内側縁１０２がノズル孔１００に対して凹形状に形成されていればよい。この場合、図１１に示す窪み部１０１において、外側縁１５０は、内側縁１０２に向かい合う位置で直線状に延びる直線部１５０ａと、直線部１５０ａの端部と内側縁１０２の端部同士を接続する接続部１５０ｂと、を備えている。
本変形例によれば、外側縁１５０の寸法管理に余裕を持たせることができるので、内側縁１０２を高精度に形成し易くなる。

（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態に係るノズルプレート５４の底面図である。本実施形態では、窪み部２０１の内側縁２１０がノズル孔１００に向けて突出する凸形状に形成されている点で上述した第１実施形態と相違している。
図１２に示す窪み部２０１において、内側縁２１０はノズル孔１００に向けて突出する円弧状に形成されている。内側縁２１０とノズル孔１００（上流部分１００ｂ）とのＸ方向での距離は、内側縁２１０におけるＹ方向の中央部で最小となっている。図示の例において、内側縁２１０の曲率半径は、ノズル孔１００の曲率半径よりも大きくなっている。但し、内側縁２１０の曲率半径は、適宜変更が可能である。

外側縁２１１は、直線部２１３と、接続部２１４と、を備えている。
直線部２１３は、内側縁２１０に対して−Ｘ側でＹ方向に直線状に延在している。
接続部２１４は、直線部２１３におけるＹ方向の両端部からそれぞれ＋Ｘ側に延在している。各接続部２１４の＋Ｘ側端部は、内側縁２１０におけるＹ方向の両端部にそれぞれ接続されている。接続部２１４（外側縁２１１）と内側縁２１０との接続部分は、窪み部２０１の端部２０１ａを構成している。本実施形態においても、窪み部２０１の端部２０１ａは、ノズル孔１００に対してＹ方向の外側に位置している。

本実施形態では、図１３に示すように、ワイパ１２０による払拭動作の際に、窪み部２０１の下端開口縁のうちワイパ１２０の移動方向と対向する部分（内側縁２１０）を、ノズル孔１００の下流部分１００ａ周辺の摩耗領域１３０に合わせて摩耗させ易くできる。
この場合、本実施形態では、内側縁２１０がノズル孔１００に向けて突出する凸形状に形成されている。そのため、図１４に示すように、上流部分１００ｂ周辺における摩耗領域１３１の一部（内側縁２１０のうちノズル孔１００との最小距離部分）を速やかにノズル孔１００の上流部分１００ｂに到達させることができる。これにより、ノズル孔１００に対して下流部分１００ａ周辺と上流部分１００ｂ周辺との摩耗量の差を早期に小さくできる。これにより、長期使用によっても飛翔曲がりが少なく、安定した吐出性能を得ることができるので、ノズルプレート５４の長寿命化を図ることができる。

（変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。
第２実施形態に係る窪み部２０１についても、図１５に示すように、ノズル孔１００の周囲に複数配置されていてもよい。

本実施形態の窪み部２０１は、少なくとも内側縁２１０が凸形状に形成されていればよく、例えば図１６に示すように、外側縁２１１が円弧状に形成されていてもよい。この場合、外側縁２１１は、図１６に示すようにノズル孔１００から離間する側に凸の円弧状でもよく、ノズル孔１００に接近する側に凸の円弧状であってもよい。なお、各変形例においても、内側縁２１０と外側縁２１１との接続部分が、窪み部２０１の端部２０１ａを構成している。

上述した実施形態では、内側縁２１０が円弧状に形成されている構成について説明したが、この構成に限られない。例えば図１７に示す窪み部２０１のように、ノズル孔１００に向けて凸の三角形状に形成されていてもよい。この場合、内側縁２５０は、ノズル孔１００に近接した頂部２５０ａと、頂部２５０ａに連なる一対の挟辺２５０ｂと、を備えている。
挟辺２５０ｂは、ノズル孔１００から離間するに従い互いに離間する側に延在している。

本変形例によれば、頂部２５０ａ周辺をより積極的に摩耗させることができるので、ノズル孔１００の上流部分１００ｂに対して速やかに摩耗を到達させることができる。なお、図１７の例では、窪み部２０１が三角形状に形成された構成について説明したが、この構成に限られない。例えば図１８に示すように、頂部２５０ａが直線状に延びる台形状に窪み部２０１を形成してもよい。この場合においても、頂部２５０ａ及び挟辺２５０ｂからなる内側縁２５０は、ノズル孔１００に向けて突出する凸形状となる。

（第３実施形態）
図１９は、第３実施形態に係るノズルプレート５４の断面図である。本実施形態では、ノズルプレート５４を構成する母材３００に対して表面処理が施されている点で上述した実施形態と相違している。
図１９に示すノズルプレート５４は、母材３００と、改質層３０１と、を備えている。
母材３００は、上述した基材７１と同様に、樹脂材料や金属材料等により形成されている。

改質層３０１は、母材３００の下層部分に対して表面処理を施すことで形成されている。改質層３０１は、母材３００に対して表面エネルギーが異なっている。改質層３０１としては、撥液処理や親液処理によって表面エネルギーを調整してもよく、表面粗さを調整することによって表面エネルギーを調整してもよい。

本実施形態においても、上述した第１実施形態と同様に、表面エネルギーの異なる複数の層によってノズルプレート５４を形成することで、例えば母材３００によって強度や加工性を確保しつつ、改質層３０１によって所望の表面エネルギーを確保することができる等、設計自由度を高めることができる。
しかも、本実施形態では、表面改質によってノズルプレート５４の表面エネルギーを調整することで、ノズルプレート５４の薄型化が可能になる。

なお、本開示の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、液体噴射記録装置の一例として、インクジェットプリンタ１を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。
上述した実施形態では、被記録媒体Ｐが紙の場合について説明したが、この構成に限られない。被記録媒体Ｐは、紙に限らず、金属材料や樹脂材料であってもよく、食品等であってもよい。
上述した実施形態では、噴射孔プレート及び液体噴射ヘッドが液体噴射記録装置に搭載された構成について説明したが、この構成に限られない。すなわち、噴射孔プレートや液体噴射ヘッドから噴射される液体は、被記録媒体に着弾させるものに限らず、例えば調剤中に配合する薬液や、食品に添加する調味料や香料等の食品添加物、空気中に噴射する芳香剤等であってもよい。

上述した実施形態では、エッジシュートのヘッドチップについて説明したが、これに限られない。例えば、吐出チャネルにおける延在方向の中央部からインクを吐出する、いわゆるサイドシュートタイプのヘッドチップに本開示を適用しても構わない。
また、インクに加わる圧力の方向と、インクの吐出方向と、を同一方向とした、いわゆるルーフシュートタイプのヘッドチップに本開示を適用しても構わない。

上述した実施形態では、Ｚ方向が重力方向に一致する構成について説明したが、この構成のみに限らず、Ｚ方向を水平方向に一致させても構わない。
上述した実施形態では、ノズルプレート５４の下面５４ａが撥液性を有する構成について説明したが、この構成に限られない。ノズルプレート５４の下面５４ａが親液性を有していてもよい。また、ノズルプレート５４は、基材７１や母材３００の単層構造であってもよい。

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。

１…インクジェットプリンタ（液体噴射記録装置）
５…インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）
５４…ノズルプレート（噴射孔プレート、プレート本体）
５４ａ…下面（噴射面）
７１…基材（第１領域）
７１ａ…下面（基材表面）
７２…撥液膜（第２領域、保護膜）
１００…ノズル孔（噴射孔）
１０１…窪み部
１０１ａ…端部
１０２…内側縁（対向縁）
１１０…凹部
１２０…ワイパ
２０１…窪み部
２１０…内側縁（対向縁）
２５０…内側縁（対向縁）
２５０ａ…頂部
２５０ｂ…挟辺
３００…母材（第１領域）
３０１…改質層（第２領域）

Claims (12)

1. 液体を噴射する噴射孔が形成されたプレート本体を備え、
   前記プレート本体のうち、液体の噴射方向で下流側を向く噴射面に沿う方向で互いに交差する方向に第１方向及び第２方向を有し、
   前記プレート本体のうち、前記第１方向で前記噴射孔に対して一方側に位置する部分には、前記噴射面に対して窪んだ窪み部が形成され、
   前記窪み部は、前記第１方向から見て前記噴射孔全体と重なり合うとともに、前記第２方向における前記噴射孔よりも外側に両端部を有し、
   前記窪み部の開口縁のうち、前記第１方向で前記噴射孔の開口縁と向かい合う対向縁は、前記噴射孔に向けて膨出する凸形状、及び前記噴射孔から離間する凹形状の何れかに形成されている噴射孔プレート。
2. 前記噴射孔は、前記第１方向に間隔をあけて複数形成され、
   前記窪み部は、複数の前記噴射孔のそれぞれに対して前記第１方向の一方側のみに１つずつ設けられている請求項１に記載の噴射孔プレート。
3. 前記噴射孔は、前記第１方向に間隔をあけて複数形成され、
   前記窪み部は、複数の前記噴射孔それぞれの周囲に複数ずつ設けられている請求項１に記載の噴射孔プレート。
4. 前記対向縁は、前記噴射孔における下流開口縁の曲率半径と同等の曲率半径に形成された凹形状である請求項１から請求項３の何れか１項に記載の噴射孔プレート。
5. 前記対向縁は、
   頂部と、
   前記頂部から前記第１方向で前記噴射孔から離間するに従い前記第２方向で互いに離間する方向に延在する一対の挟辺と、を備えている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の噴射孔プレート。
6. 前記対向縁は、前記第１方向で前記噴射孔に向けて突出する円弧状に形成されている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の噴射孔プレート。
7. 前記プレート本体は、
   第１領域と、
   前記第１領域に対して前記噴射方向の下流側に位置するとともに、前記噴射面を構成する第２領域と、を備え、
   前記第２領域は、前記第１領域に対して表面エネルギーが異なる請求項１から請求項６の何れか１項に記載の噴射孔プレート。
8. 前記プレート本体は、
   前記第１領域を構成する基材と、
   前記第２領域を構成するとともに、前記基材のうち前記噴射方向の下流側を向く基材表面を覆う保護膜と、を備えている請求項７に記載の噴射孔プレート。
9. 前記窪み部は、前記基材に形成された凹部の内面が前記保護膜に覆われて構成され、
   前記凹部の深さは、前記保護膜の厚さよりも深い請求項８に記載の噴射孔プレート。
10. 前記プレート本体は、
    前記第１領域を構成する母材と、
    前記母材における前記噴射方向の下流側に位置する表層部分が改質されることで前記第２領域を構成する改質層と、を備えている請求項７に記載の噴射孔プレート。
11. 請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の噴射孔プレートを備えている液体噴射ヘッド。
12. 請求項１１に記載の液体噴射ヘッドを備えている液体噴射記録装置。

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