積層ノズルプレート、液滴吐出ヘッド、及び、積層ノズルプレート製造方法
【課題】 余分な液体などがノズルに流入するのを抑制することのできる積層ノズルプレート、及びこの積層ノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドを提供すると共に、ノズル周囲の撥水膜が平坦となるような積層ノズルプレート製造方法を提供する。
【解決手段】 ノズルプレート１４には、インクを吐出するノズル２０が形成されており、保護プレート１２には、ノズル２０を外部に露出させる段差孔２２が形成されている。段差孔２２の側壁２２ａには、撥水膜１８は形成されておらず、段差孔２２の底部２２ｂには撥水膜１８が形成されている。
【解決手段】 ノズルプレート１４には、インクを吐出するノズル２０が形成されており、保護プレート１２には、ノズル２０を外部に露出させる段差孔２２が形成されている。段差孔２２の側壁２２ａには、撥水膜１８は形成されておらず、段差孔２２の底部２２ｂには撥水膜１８が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出して画像を記録する液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドの構成部材である積層ノズルプレート、及び、この積層ノズルプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のノズルから液滴を吐出し、用紙等の記録媒体に印字を行う液滴吐出装置には、インクジェット記録装置があり、このインクジェット記録装置は、小型で安価、静寂性等の種々の利点があり、広く市販されている。特に、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインクを膨張させてインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。
【０００３】
このようなインクジェット方式の記録装置においては、複数のノズルからインク滴を吐出した際に、インク滴がノズルの周辺に付着するのを防ぐため、ノズル表面に撥水膜が塗布されている。しかし、この撥水膜は、用紙がジャム等により浮き上がると、紙擦れにより擦傷ダメージを受けてしまい、インク吐出方向が傾いたり、インク滴径及び速度にばらつきが生じるなど、インクの吐出性能が悪化する。
【０００４】
この対策として、例えば、ノズルプレートに形成されたノズルの周囲に円形状の段差を設けたインクジェット記録ヘッドが提案されている。このインクジェット記録ヘッドは、ノズルを形成したノズルプレートに、ノズルに対応した円形状の開孔を有する金属プレートを接着することで、ノズルの周囲に円形状の段差を形成し、ノズル周辺の撥水膜に用紙が接触しないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドでは、撥水処理層が段差部全体をカバーしており、ノズルの周辺のインクが撥水処理層にはじかれて、ノズルに流入することが考えられる。また、特許文献１では、ヘッド基板と金属板とを接合して段差部を形成した後に、撥水処理層を形成していると考えられる。したがって、凹部において撥水処理層の形成が困難となり、撥水処理層に凹凸ができてインクの吐出特性にバラツキが生じてしまうことも考えられる。
【特許文献１】特許第３１０８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、余分な液体などがノズルに流入するのを抑制することのできる積層ノズルプレート、及びこの積層ノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドを提供すると共に、ノズル周囲の撥水膜が平坦となるような積層ノズルプレート製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の積層ノズルプレートは、液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、を備え、前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に撥水膜が形成され、前記保護プレートの厚み方向に形成される前記段差孔の側壁に撥水膜が形成されていないことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の積層ノズルプレートは、ノズルプレートにノズルが形成されており、このノズルプレートの液滴吐出側に保護プレートが積層されている。そして、保護プレートにはノズルを外部と連通させると共に、液滴吐出側面のノズル周りを外部に露出させる段差孔が形成されている。
【０００９】
本発明では、段差孔により外部に露出されているノズルプレートの段差面に撥水膜が形成され、保護プレートの厚み方向に形成される段差孔の側壁に撥水膜が形成されていないので、撥水膜にはじかれた液体は、撥水膜の形成されていない側壁へ付着する。したがって、ノズルへの液体の流入を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に記載の積層ノズルプレートは、液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、を備え、前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に、前記ノズルと接するノズル周りに配置され撥水膜が形成された撥水膜領域と、前記ノズルから離れた位置に配置され撥水膜が形成されていない非撥水膜領域と、が構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の積層ノズルプレートは、ノズルプレートにノズルが形成されており、このノズルプレートの液滴吐出側に保護プレートが積層されている。そして、保護プレートにはノズルを外部と連通させると共に、液滴吐出側面のノズル周りを外部に露出させる段差孔が形成されている。
【００１２】
本発明では、段差孔により外部に露出されているノズルプレートの段差面に、ノズルと接するノズル周りに配置され撥水膜が形成された撥水膜領域と、ノズルから離れた位置に配置され撥水膜が形成されていない非撥水膜領域と、が構成されている。したがって、撥水膜にはじかれた液体は、撥水膜の形成されていない非撥水膜領域へ付着する。したがって、ノズルへの液体の流入を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の積層ノズルプレートは、請求項１または請求項２に記載の積層ノズルプレートにおいて、前記非撥水膜領域が、前記段差孔の内周に沿って配置されていることを特徴としている。
【００１４】
このように、非撥水膜領域を段差孔の内周に沿って配置することにより、容易に非撥水膜領域を形成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の積層ノズルプレートを備えたものである。
【００１６】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドによれば、積層ノズルプレートのノズルへの液体の流入が抑制されているので、液体の吐出方向性の悪化を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の 積層ノズルプレート製造方法は、液滴を吐出するノズルの形成されるノズルプレートと、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させる段差孔の形成された保護プレートと、が積層された積層ノズルプレートの製造方法であって、前記ノズルプレートのノズル面の前記段差孔に対応する位置に撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、前記ノズルプレートの前記液滴吐出側の面に、前記段差孔の内側に前記撥水膜が配置されるように、前記保護プレートを位置合わせして接合する接合工程と、前記ノズルプレートにノズルを形成するノズル形成工程と、を有している。
【００１８】
本発明の積層ノズルプレート製造方法では、まず、撥水膜形成工程で、ノズルプレートのノズル面の段差孔に対応する位置に撥水膜を形成する。ノズル面の段差孔に対応する位置とは、段差孔が開いていて保護プレートの接合されない部分である。次に、接合工程で、ノズルプレートの液滴吐出側の面に、段差孔の内側に撥水膜が配置されるように、保護プレートを位置合わせして接合する。そして、ノズル形成工程でノズルプレートにノズルを形成する。
【００１９】
このように、ノズルプレートと保護プレートとを接合する前にノズル面の段差孔に対応する位置に撥水膜を形成することで、凹部のない平坦な状態で撥水膜を形成することができ、凹部に撥水膜を形成する場合と比較して、撥水膜の凹凸がなくなり平坦なものとすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の積層ノズルプレート製造方法は、請求項５に記載の積層ノズルプレート製造方法において、前記撥水膜が、前記段差孔の口径よりも小さく形成されることを特徴としている。
【００２１】
このように、撥水膜が段差孔の口径よりも小さく形成されていれば、段差孔の内周に沿ってノズルプレートの表面が露出した非撥水膜領域が構成される。非撥水膜領域には、撥水膜にはじかれた液体が付着するので、ノズルへの液体の流入を抑制することができる。
【００２２】
請求項７に記載の積層ノズルプレート製造方法は、請求項５または請求項６に記載の積層ノズルプレート製造方法において、前記保護プレートに、前記接合工程の前に撥水膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
このように、接合工程の前に保護プレートに撥水膜を形成しておくことにより、保護プレートの表面にインクが付着するのを抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の積層ノズルプレート製造方法は、請求項５乃至請求項７に記載の積層ノズルプレート製造方法において、前記接合工程が、前記ノズルプレートと前記保護プレートとの熱融着処理、を含んでいることを特徴としている。
【００２５】
上記の接合工程によれば、ノズルプレートと保護プレートとを熱融着で接合するので、接着剤を用いることなく、効率良く接合することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の積層ノズルプレートによれば、上記のように構成したので、余分な液体などがノズルに流入するのを抑制することのできる。また、本発明の積層ノズルプレート製造方法によれば、ノズル周囲の撥水膜を平坦に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の積層ノズルプレート１０を有するインクジェット記録ヘッド４０を示す断面図である。
【００２９】
図１に示すように、インクジェット記録ヘッド４０は、保護プレート１２、ノズルプレート１４、及びプールプレート１６で構成された積層ノズルプレート１０を備えている。保護プレート１２の表面には、撥水膜１８が塗布されている。さらに、積層ノズルプレート１０を構成するプールプレート１６の上方には、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４と、振動板３６とが位置合わせして積層されている。
【００３０】
積層ノズルプレート１０を構成するノズルプレート１４には、インクを吐出するノズル２０が形成されている。ノズルプレート１４のインク吐出側面には、保護プレート１２が積層され、保護プレート１２には、ノズル２０の開口よりも大径でノズル２０を外部に露出させる段差孔２２が形成されている。図２にも示すように、保護プレート１２の厚み方向に形成される段差孔２２の側壁２２ａには、撥水膜１８は形成されておらず、段差孔２２の底部２２ｂには撥水膜１８が形成されている。
【００３１】
この段差孔２２によって、ノズル２０の周辺のノズル面２３が保護プレート１２のプレート面１９（撥水膜１８が塗布された保護プレート１２の表面）から凹状に後退している。これにより、印字時に浮き上がった記録媒体Ｐが底部２２ｂに接触せず、底部２２ｂのノズル２０の周辺に形成されている撥水膜１８が傷つかない。この撥水膜１８はノズル２０の周辺にインクが付着するのを防止するものであり、この撥水膜１８により、ノズル２０から吐出するインク滴が常にプレート面１９に対して垂直に吐出される。
【００３２】
そして、撥水膜１８は、段差孔２２の底部２２ｂには形成されているが、側壁２２ａには形成されていないので、図３に示すように、余分なインクＩは側壁２２ａ側に引き寄せられ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００３３】
一方、図１に示すように、積層ノズルプレート１０を構成するプールプレート１６には、ノズル２０と連通された連通孔２４が形成されている。また、連通孔プレート３０，３２には、連通孔４１，４３がぞれぞれ形成され、圧力室プレート３４には、圧力室４５が形成されている。ノズル２０、連通孔２４、及び連通孔４１，４３は、積層ノズルプレート１０、プールプレート１６、及び連通孔プレート３０，３２が積層された状態で連通し、圧力室プレート３４に形成された圧力室４５に繋がっている。
【００３４】
また、プールプレート１６には、インクプール２５が形成され、図示しないインク供給孔から供給されたインクが貯留されている。また、連通孔プレート３０，３２には、それぞれインクプール２５と連結するように供給孔４２，４４が形成されている。インクプール２５、供給孔４２，４４及び圧力室４５は、プールプレート１６と連通孔プレート３０，３２と圧力室プレート３４が積層された状態で連通している。なお、図示しないが、振動板３６の上部には、圧力室４５の上方に圧力発生手段としての単板型の圧電素子が取り付けられており、図示しないフレキシブル配線基板から駆動電圧が印加されるように構成されている。
【００３５】
このようなインクジェット記録ヘッド４０では、インクプール２５から供給孔４２，４４、圧力室４５、連通孔４３，４１、連通孔２４、ノズル２０へと連続するインクの通路が形成されている。インク供給孔（図示省略）から供給されインクプール２５に貯留されたインクは、供給孔４２，４４を経て圧力室４５内に充填される。そして、圧電素子（図示省略）に駆動電圧が印加されると、圧電素子とともに振動板３６がたわみ変形して圧力室４５を膨張又は圧縮させる。これによって、圧力室４５に体積変化が生じ、圧力室４５内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってインクが運動し、ノズル２０から外部へインク滴が吐出される。
【００３６】
次に、インクジェット記録ヘッド４０を構成する積層ノズルプレート１０の製造方法について説明する。
【００３７】
図４（Ａ）に示すように、ノズル２０を形成する前の板状のノズルプレート１４に撥水膜１８を形成する。撥水膜１８は、スピンコート法などにより形成することができる。ここでの撥水膜形成は、凹凸のない平坦なノズルプレート１４の表面に行なうので、撥水膜１８も平坦に形成することができる。
【００３８】
なお、撥水膜１８としては、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂等のフッ素系樹脂を用いることができる。特に、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）が好ましい。
【００３９】
次に、図４（Ｂ）に示すように、段差孔２２に対応する部分を除いて、撥水膜１８を除去する。これにより、保護プレート１２と接合される領域の撥水膜１８が除去され、ノズルプレート１４と保護プレート１２との良好な接合が得られる。
【００４０】
次に、図４（Ｃ）に示すように、予め撥水膜１８の形成されている保護プレート１２をノズルプレート１４と熱融着により接合する。このとき、ノズルプレート１４と保護プレート１２とは、ノズルプレート１４に形成した撥水膜１８が保護プレート１２に形成されている段差孔２２の内側に配置されるように位置合わせをして接合する。
【００４１】
次に、図４（Ｄ）に示すように、ノズルプレート１４の保護プレート１２を接合した面と逆側の面にプールプレート１６を熱融着により接合する。
【００４２】
上記のように、ノズルプレート１４と保護プレート１２、プールプレート１６とを熱融着により接着剤を用いずに接合することで、効率良く接合することができる。なお、ノズルプレート１４には、機械的強度、耐薬品性、薄膜化に優れた合成樹脂が用いることが好ましく、ポリイミドなどを用いることができる。ポリイミドを用いることで、従来のＳＵＳよりも加工しやすく、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。保護プレート１２、プールプレート１６には、ＳＵＳなどの金属プレート、樹脂フィルム、液晶フィルム、又は樹脂プレートなどを用いることができる。
【００４３】
そして、図４（Ｅ）に示すように、ノズルプレート１４にノズル２０を形成する。ノズル２０は、プールプレート１６の後方からエキシマーレーザ等で穿孔することにより形成することができる。このノズル２０は、段差孔２２の孔径より小さい口径に形成する。例えば、ノズルの口径を約２５μｍ、段差孔２２の直径を１００μｍ〜４００μｍに設定することができる。このようなノズル２０、段差孔２２、連通孔２４は、所定のパターンで複数形成され、これにより積層ノズルプレート１０が完成する。
【００４４】
その後、プールプレート１６側に、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４とを接合し、圧力室プレート３４の開口を覆うように振動板３６を接合する。
【００４５】
なお、本実施形態では、保護プレート１２の表面に撥水膜１８が形成されている積層ノズルプレートについて説明したが、保護プレート１２の表面には、必ずしも、撥水膜１８が形成されている必要はない。図５に示すように、撥水膜１８が段差孔２２の底部２２ｂにのみ形成され、保護プレート１２の表面には形成されていない積層ノズルプレートとして構成することもできる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面に基づいて説明する。第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
図６は、第２実施形態の積層ノズルプレート８１を有するインクジェット記録ヘッド８０を示す断面図である。
【００４８】
図６に示すように、インクジェット記録ヘッド８０は、保護プレート１２、ノズルプレート１４、及びプールプレート１６で構成された積層ノズルプレート８１を備えている。さらに、積層ノズルプレート８１を構成するプールプレート１６の上方には、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４と、振動板３６とが位置合わせして積層されている。
【００４９】
積層ノズルプレート８１を構成するノズルプレート１４には、インクを吐出するノズル２０が形成され、保護プレート１２には、段差孔２２が形成されている。図７にも示すように、保護プレート１２の厚み方向に形成される段差孔２２の側壁２２ａには、撥水膜１８は形成されていない。そして、段差孔２２の底部２３には、ノズル２０から連続された撥水膜領域２３ａに撥水膜１８が形成され、撥水膜領域２３ａの外側の非撥水膜領域２３ｂには撥水膜１８が形成されていない。非撥水膜領域２３ｂは、段差孔２２の内周に沿って形成されている。
【００５０】
なお、非撥水領域２３ｂの幅Ｄ１は１０μｍ〜５０μｍとすることができ、２０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。
【００５１】
このように、撥水膜１８が、ノズル２０周りの撥水膜領域２３ａに形成されると共に、ノズル２０から離れた非撥水膜領域２３ｂに形成されていないことにより、図８に示すように、余分なインクを非撥水膜領域２３ｂに付着させることができ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００５２】
次に、インクジェット記録ヘッド８０を構成する積層ノズルプレート８１の製造方法について説明する。
【００５３】
図９（Ａ）に示すように、ノズル２０を形成する前の板状のノズルプレート１４に撥水膜１８を形成する。撥水膜１８は、スピンコート法などにより形成することができる。ここでの撥水膜形成も、凹凸のない平坦なノズルプレート１４の表面に行なうので、撥水膜１８も平坦に形成することができる。
【００５４】
次に、図９（Ｂ）に示すように、段差孔２２に対応する部分を除いて、撥水膜１８を除去する。このとき、撥水膜１８は、底部２２ｂよりもわずかに小さいサイズとなるようにする。これにより、保護プレート１２と接合される領域、及び、非撥水膜領域Ｅ２の撥水膜１８が除去される。
【００５５】
次に、図９（Ｃ）に示すように、予め撥水膜１８の形成されている保護プレート１２をノズルプレート１４と熱融着により接合する。このとき、ノズルプレート１４と保護プレート１２とは、ノズルプレート１４に形成した撥水膜１８が保護プレート１２に形成されている段差孔２２の内側に配置され、側壁２２ａの内周と撥水膜１８との間に隙間が形成されるように位置合わせをして接合する。ここでの隙間が非撥水膜領域Ｅ２となり、撥水膜１８の形成されている部分が撥水膜領域Ｅ１となる。撥水膜領域Ｅ１は、段差孔２２よりも小さいので、撥水膜領域Ｅ１が段差孔２２に対応するように位置合わせするのが容易である。
【００５６】
次に、図９（Ｄ）に示すように、ノズルプレート１４の保護プレート１２を接合した面と逆側の面にプールプレート１６を熱融着により接合する。
【００５７】
そして、図９（Ｅ）に示すように、ノズルプレート１４にノズル２０を形成する。ノズル２０は、プールプレート１６の後方からエキシマーレーザ等で穿孔することにより形成することができる。このノズル２０は、段差孔２２の孔径より小さい口径に形成する。例えば、ノズルの口径を約２５μｍ、段差孔２２の直径を１００μｍ〜４００μｍに設定することができる。このようなノズル２０、段差孔２２、連通孔２４は、所定のパターンで複数形成され、これにより積層ノズルプレート１０が完成する。
【００５８】
その後、プールプレート１６側に、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４とを接合し、圧力室プレート３４の開口を覆うように振動板３６を接合する。
【００５９】
なお、本実施形態では、保護プレート１２の表面に撥水膜１８が形成されている積層ノズルプレートについて説明したが、保護プレート１２の表面には、必ずしも、撥水膜１８が形成されている必要はない。図１０に示すように、撥水膜１８が段差孔２２の底部２２ｂにのみ形成され、保護プレート１２の表面には形成されていない積層ノズルプレートとして構成することもできる。
【００６０】
また、本実施形態では、段差孔２２の側壁２２ａに撥水膜１８が形成されていない構成について説明したが、図１１に示すように、側壁２２ａに撥水膜１８を形成してもよい。
【００６１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面に基づいて説明する。
【００６２】
図１２は、本発明の第３実施形態の積層ノズルプレート９０を示す斜視図である。なお、第１、第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００６３】
積層ノズルプレート９０は、複数のノズル２０が１列に形成されたノズル領域９５を取り囲むように、保護プレート９２に段差孔９４が形成されている。図１３にも示すように、保護プレート９２の厚み方向に形成される段差孔９４の側壁９４ａには、撥水膜１８は形成されておらず、段差孔９４の底部を構成するノズル領域９５には撥水膜１８が形成されている。
【００６４】
なお、ノズル２０の直径は約２５μｍ程度に設定することができ、ノズル領域９５の短手方向の幅は約１００μｍ〜４００μｍ程度に設定することができる。また、ノズル領域９５の長手方向の全長は、例えば約５０ｍｍに設定することができる。また、段差孔９４の深さは、５μｍ〜２０μｍに設定することができる。
【００６５】
この段差孔９４によって、ノズル２０の周辺のノズル領域９５が、保護プレート９２のプレート面９６（撥水膜１８が塗布された保護プレート９２の表面）から凹状に後退している。これにより、印字時に浮き上がった記録媒体Ｐがノズル領域９５に接触せず、ノズル２０の周辺の撥水膜１８が傷つかない。
【００６６】
また、撥水膜１８はノズル２０の周辺にインクが付着するのを防止するものであり、この撥水膜１８により、ノズル２０から吐出するインク滴が常にプレート面９６に対して垂直に吐出される。
【００６７】
そして、撥水膜１８は、段差孔９４の底部９４ｂには形成されているが、側壁９４ａには形成されていないので、余分なインクは、側壁９４ａ側に引き寄せられ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００６８】
なお、この積層ノズルプレート９０では、ノズル２０面をワイピングするワイパー（図示省略）がノズル領域９５の長手方向に移動するように構成されている。
【００６９】
本実施形態の積層ノズルプレート９０については、第１実施形態の積層ノズルプレート１０と同様の工程で製造することができる。
【００７０】
本実施形態では、積層ノズルプレート９０の段差孔９４を保護プレート９２の広い範囲に形成し、この段差孔９４の内側のノズル領域９５に複数のノズル２０を形成するので、ノズル２０毎に段差孔を作成する場合と比較して、段差孔９４の高精度な位置調整が不要となる。
【００７１】
なお、本実施形態の積層ノズルプレート９０では、複数のノズル２０が１列形成されているが、このような構成に限定されるものではなく、ノズル２０を複数列（２列以上）形成してもよい。
【００７２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について図面に基づいて説明する。
【００７３】
図１４は、本発明の第４実施形態の積層ノズルプレート１００を示す斜視図である。なお、第１〜３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００７４】
積層ノズルプレート１００は、複数のノズル２０が１列に形成されたノズル領域９５を取り囲むように、保護プレート９２に段差孔９４が形成されている。図１５にも示すように、保護プレート９２の厚み方向に形成される段差孔９４の側壁９４ａには、撥水膜１８は形成されていない。そして、段差孔９４の底部を構成するノズル領域９５では、ノズル２０から連続された撥水膜領域９５ａに撥水膜１８が形成され、撥水膜領域９５ａの外側の非撥水膜領域９５ｂには撥水膜１８が形成されていない。非撥水膜領域９５ｂは、段差孔９４の内周に沿って形成されている。すなわち、撥水膜領域９４ａは、段差孔９４よりも小さいサイズとされている。
【００７５】
なお、非撥水膜領域９５ｂの幅Ｄ２は１０μｍ〜５０μｍとすることができ、２０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。
【００７６】
本実施形態では、撥水膜１８が、ノズル２０周りの撥水膜領域９５ａに形成されると共に、ノズル２０から離れた非撥水膜領域９５ｂに形成されていないことにより、余分なインクを非撥水膜領域９５ｂに付着させることができ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００７７】
本実施形態の積層ノズルプレート１００については、第２実施形態の積層ノズルプレート１０と同様の工程で製造することができる。
【００７８】
本実施形態では、積層ノズルプレート１００の段差孔９４を保護プレート９２の広い範囲に形成し、この段差孔９４の内側のノズル領域９５に複数のノズル２０を形成するので、ノズル２０毎に段差孔を作成する場合と比較して、段差孔９４の高精度な位置調整が不要となる。
【００７９】
また、撥水膜領域９５ａは、段差孔９４よりも小さいので、撥水膜領域９５ａが段差孔９４に対応するように位置合わせするのが容易である。
【００８０】
以上の第１〜第４実施形態で説明したインクジェット記録ヘッドは、記録媒体Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものであったが、本発明の液滴吐出ヘッドは、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用的に用いられる液滴吐出装置全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録ヘッドの積層ノズルプレートの段差孔付近を示す拡大斜視図である。
【図３】第１実施形態の積層ノズルプレートにおいて、余分なインクＩが側壁側へ引き寄せられていることを示す図である。
【図４】第１実施形態の積層ノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態の積層ノズルプレートの変形例である。
【図６】第２実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図７】図６に示すインクジェット記録ヘッドの積層ノズルプレートの段差孔付近を示す拡大斜視図である。
【図８】第２実施形態の積層ノズルプレートにおいて、余分なインクＩが非撥水膜領域へ付着されていることを示す図である。
【図９】第２実施形態の積層ノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の積層ノズルプレートの変形例である。
【図１１】第２実施形態の積層ノズルプレートの他の変形例である。
【図１２】第３実施形態のインクジェット記録ヘッドのノズル面側の斜視図である。
【図１３】第２実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部の断面図である。
【図１４】第４実施形態のインクジェット記録ヘッドのノズル面側の斜視図である。
【図１５】第５実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部の断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 積層ノズルプレート
１２ 保護プレート
１４ ノズルプレート
１６ プールプレート
１８ 撥水膜
２０ ノズル
２２ａ 側壁
２２ 段差孔
２２ｂ 底部
２３ 底部
４０ インクジェット記録ヘッド
８０ インクジェット記録ヘッド
８１ 積層ノズルプレート
８４ 段差孔
９０ 積層ノズルプレート
９２ 保護プレート
９４ａ 側壁
９４ 段差孔
９５ ノズル領域
１００ 積層ノズルプレート
２３ａ 撥水膜領域
２３ｂ 非撥水膜領域
９５ａ 撥水膜領域
９５ｂ 非撥水膜領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出して画像を記録する液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドの構成部材である積層ノズルプレート、及び、この積層ノズルプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のノズルから液滴を吐出し、用紙等の記録媒体に印字を行う液滴吐出装置には、インクジェット記録装置があり、このインクジェット記録装置は、小型で安価、静寂性等の種々の利点があり、広く市販されている。特に、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインクを膨張させてインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。
【０００３】
このようなインクジェット方式の記録装置においては、複数のノズルからインク滴を吐出した際に、インク滴がノズルの周辺に付着するのを防ぐため、ノズル表面に撥水膜が塗布されている。しかし、この撥水膜は、用紙がジャム等により浮き上がると、紙擦れにより擦傷ダメージを受けてしまい、インク吐出方向が傾いたり、インク滴径及び速度にばらつきが生じるなど、インクの吐出性能が悪化する。
【０００４】
この対策として、例えば、ノズルプレートに形成されたノズルの周囲に円形状の段差を設けたインクジェット記録ヘッドが提案されている。このインクジェット記録ヘッドは、ノズルを形成したノズルプレートに、ノズルに対応した円形状の開孔を有する金属プレートを接着することで、ノズルの周囲に円形状の段差を形成し、ノズル周辺の撥水膜に用紙が接触しないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドでは、撥水処理層が段差部全体をカバーしており、ノズルの周辺のインクが撥水処理層にはじかれて、ノズルに流入することが考えられる。また、特許文献１では、ヘッド基板と金属板とを接合して段差部を形成した後に、撥水処理層を形成していると考えられる。したがって、凹部において撥水処理層の形成が困難となり、撥水処理層に凹凸ができてインクの吐出特性にバラツキが生じてしまうことも考えられる。
【特許文献１】特許第３１０８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、余分な液体などがノズルに流入するのを抑制することのできる積層ノズルプレート、及びこの積層ノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドを提供すると共に、ノズル周囲の撥水膜が平坦となるような積層ノズルプレート製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の積層ノズルプレートは、液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、を備え、前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に撥水膜が形成され、前記保護プレートの厚み方向に形成される前記段差孔の側壁に撥水膜が形成されていないことを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の積層ノズルプレートは、ノズルプレートにノズルが形成されており、このノズルプレートの液滴吐出側に保護プレートが積層されている。そして、保護プレートにはノズルを外部と連通させると共に、液滴吐出側面のノズル周りを外部に露出させる段差孔が形成されている。
【０００９】
本発明では、段差孔により外部に露出されているノズルプレートの段差面に撥水膜が形成され、保護プレートの厚み方向に形成される段差孔の側壁に撥水膜が形成されていないので、撥水膜にはじかれた液体は、撥水膜の形成されていない側壁へ付着する。したがって、ノズルへの液体の流入を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に記載の積層ノズルプレートは、液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、を備え、前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に、前記ノズルと接するノズル周りに配置され撥水膜が形成された撥水膜領域と、前記ノズルから離れた位置に配置され撥水膜が形成されていない非撥水膜領域と、が構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の積層ノズルプレートは、ノズルプレートにノズルが形成されており、このノズルプレートの液滴吐出側に保護プレートが積層されている。そして、保護プレートにはノズルを外部と連通させると共に、液滴吐出側面のノズル周りを外部に露出させる段差孔が形成されている。
【００１２】
本発明では、段差孔により外部に露出されているノズルプレートの段差面に、ノズルと接するノズル周りに配置され撥水膜が形成された撥水膜領域と、ノズルから離れた位置に配置され撥水膜が形成されていない非撥水膜領域と、が構成されている。したがって、撥水膜にはじかれた液体は、撥水膜の形成されていない非撥水膜領域へ付着する。したがって、ノズルへの液体の流入を抑制することができる。
【００１３】
請求項３に記載の積層ノズルプレートは、請求項１または請求項２に記載の積層ノズルプレートにおいて、前記非撥水膜領域が、前記段差孔の内周に沿って配置されていることを特徴としている。
【００１４】
このように、非撥水膜領域を段差孔の内周に沿って配置することにより、容易に非撥水膜領域を形成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の積層ノズルプレートを備えたものである。
【００１６】
請求項４に記載の液滴吐出ヘッドによれば、積層ノズルプレートのノズルへの液体の流入が抑制されているので、液体の吐出方向性の悪化を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の 積層ノズルプレート製造方法は、液滴を吐出するノズルの形成されるノズルプレートと、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させる段差孔の形成された保護プレートと、が積層された積層ノズルプレートの製造方法であって、前記ノズルプレートのノズル面の前記段差孔に対応する位置に撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、前記ノズルプレートの前記液滴吐出側の面に、前記段差孔の内側に前記撥水膜が配置されるように、前記保護プレートを位置合わせして接合する接合工程と、前記ノズルプレートにノズルを形成するノズル形成工程と、を有している。
【００１８】
本発明の積層ノズルプレート製造方法では、まず、撥水膜形成工程で、ノズルプレートのノズル面の段差孔に対応する位置に撥水膜を形成する。ノズル面の段差孔に対応する位置とは、段差孔が開いていて保護プレートの接合されない部分である。次に、接合工程で、ノズルプレートの液滴吐出側の面に、段差孔の内側に撥水膜が配置されるように、保護プレートを位置合わせして接合する。そして、ノズル形成工程でノズルプレートにノズルを形成する。
【００１９】
このように、ノズルプレートと保護プレートとを接合する前にノズル面の段差孔に対応する位置に撥水膜を形成することで、凹部のない平坦な状態で撥水膜を形成することができ、凹部に撥水膜を形成する場合と比較して、撥水膜の凹凸がなくなり平坦なものとすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の積層ノズルプレート製造方法は、請求項５に記載の積層ノズルプレート製造方法において、前記撥水膜が、前記段差孔の口径よりも小さく形成されることを特徴としている。
【００２１】
このように、撥水膜が段差孔の口径よりも小さく形成されていれば、段差孔の内周に沿ってノズルプレートの表面が露出した非撥水膜領域が構成される。非撥水膜領域には、撥水膜にはじかれた液体が付着するので、ノズルへの液体の流入を抑制することができる。
【００２２】
請求項７に記載の積層ノズルプレート製造方法は、請求項５または請求項６に記載の積層ノズルプレート製造方法において、前記保護プレートに、前記接合工程の前に撥水膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
このように、接合工程の前に保護プレートに撥水膜を形成しておくことにより、保護プレートの表面にインクが付着するのを抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の積層ノズルプレート製造方法は、請求項５乃至請求項７に記載の積層ノズルプレート製造方法において、前記接合工程が、前記ノズルプレートと前記保護プレートとの熱融着処理、を含んでいることを特徴としている。
【００２５】
上記の接合工程によれば、ノズルプレートと保護プレートとを熱融着で接合するので、接着剤を用いることなく、効率良く接合することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の積層ノズルプレートによれば、上記のように構成したので、余分な液体などがノズルに流入するのを抑制することのできる。また、本発明の積層ノズルプレート製造方法によれば、ノズル周囲の撥水膜を平坦に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の積層ノズルプレート１０を有するインクジェット記録ヘッド４０を示す断面図である。
【００２９】
図１に示すように、インクジェット記録ヘッド４０は、保護プレート１２、ノズルプレート１４、及びプールプレート１６で構成された積層ノズルプレート１０を備えている。保護プレート１２の表面には、撥水膜１８が塗布されている。さらに、積層ノズルプレート１０を構成するプールプレート１６の上方には、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４と、振動板３６とが位置合わせして積層されている。
【００３０】
積層ノズルプレート１０を構成するノズルプレート１４には、インクを吐出するノズル２０が形成されている。ノズルプレート１４のインク吐出側面には、保護プレート１２が積層され、保護プレート１２には、ノズル２０の開口よりも大径でノズル２０を外部に露出させる段差孔２２が形成されている。図２にも示すように、保護プレート１２の厚み方向に形成される段差孔２２の側壁２２ａには、撥水膜１８は形成されておらず、段差孔２２の底部２２ｂには撥水膜１８が形成されている。
【００３１】
この段差孔２２によって、ノズル２０の周辺のノズル面２３が保護プレート１２のプレート面１９（撥水膜１８が塗布された保護プレート１２の表面）から凹状に後退している。これにより、印字時に浮き上がった記録媒体Ｐが底部２２ｂに接触せず、底部２２ｂのノズル２０の周辺に形成されている撥水膜１８が傷つかない。この撥水膜１８はノズル２０の周辺にインクが付着するのを防止するものであり、この撥水膜１８により、ノズル２０から吐出するインク滴が常にプレート面１９に対して垂直に吐出される。
【００３２】
そして、撥水膜１８は、段差孔２２の底部２２ｂには形成されているが、側壁２２ａには形成されていないので、図３に示すように、余分なインクＩは側壁２２ａ側に引き寄せられ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００３３】
一方、図１に示すように、積層ノズルプレート１０を構成するプールプレート１６には、ノズル２０と連通された連通孔２４が形成されている。また、連通孔プレート３０，３２には、連通孔４１，４３がぞれぞれ形成され、圧力室プレート３４には、圧力室４５が形成されている。ノズル２０、連通孔２４、及び連通孔４１，４３は、積層ノズルプレート１０、プールプレート１６、及び連通孔プレート３０，３２が積層された状態で連通し、圧力室プレート３４に形成された圧力室４５に繋がっている。
【００３４】
また、プールプレート１６には、インクプール２５が形成され、図示しないインク供給孔から供給されたインクが貯留されている。また、連通孔プレート３０，３２には、それぞれインクプール２５と連結するように供給孔４２，４４が形成されている。インクプール２５、供給孔４２，４４及び圧力室４５は、プールプレート１６と連通孔プレート３０，３２と圧力室プレート３４が積層された状態で連通している。なお、図示しないが、振動板３６の上部には、圧力室４５の上方に圧力発生手段としての単板型の圧電素子が取り付けられており、図示しないフレキシブル配線基板から駆動電圧が印加されるように構成されている。
【００３５】
このようなインクジェット記録ヘッド４０では、インクプール２５から供給孔４２，４４、圧力室４５、連通孔４３，４１、連通孔２４、ノズル２０へと連続するインクの通路が形成されている。インク供給孔（図示省略）から供給されインクプール２５に貯留されたインクは、供給孔４２，４４を経て圧力室４５内に充填される。そして、圧電素子（図示省略）に駆動電圧が印加されると、圧電素子とともに振動板３６がたわみ変形して圧力室４５を膨張又は圧縮させる。これによって、圧力室４５に体積変化が生じ、圧力室４５内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によってインクが運動し、ノズル２０から外部へインク滴が吐出される。
【００３６】
次に、インクジェット記録ヘッド４０を構成する積層ノズルプレート１０の製造方法について説明する。
【００３７】
図４（Ａ）に示すように、ノズル２０を形成する前の板状のノズルプレート１４に撥水膜１８を形成する。撥水膜１８は、スピンコート法などにより形成することができる。ここでの撥水膜形成は、凹凸のない平坦なノズルプレート１４の表面に行なうので、撥水膜１８も平坦に形成することができる。
【００３８】
なお、撥水膜１８としては、４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂等のフッ素系樹脂を用いることができる。特に、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）が好ましい。
【００３９】
次に、図４（Ｂ）に示すように、段差孔２２に対応する部分を除いて、撥水膜１８を除去する。これにより、保護プレート１２と接合される領域の撥水膜１８が除去され、ノズルプレート１４と保護プレート１２との良好な接合が得られる。
【００４０】
次に、図４（Ｃ）に示すように、予め撥水膜１８の形成されている保護プレート１２をノズルプレート１４と熱融着により接合する。このとき、ノズルプレート１４と保護プレート１２とは、ノズルプレート１４に形成した撥水膜１８が保護プレート１２に形成されている段差孔２２の内側に配置されるように位置合わせをして接合する。
【００４１】
次に、図４（Ｄ）に示すように、ノズルプレート１４の保護プレート１２を接合した面と逆側の面にプールプレート１６を熱融着により接合する。
【００４２】
上記のように、ノズルプレート１４と保護プレート１２、プールプレート１６とを熱融着により接着剤を用いずに接合することで、効率良く接合することができる。なお、ノズルプレート１４には、機械的強度、耐薬品性、薄膜化に優れた合成樹脂が用いることが好ましく、ポリイミドなどを用いることができる。ポリイミドを用いることで、従来のＳＵＳよりも加工しやすく、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。保護プレート１２、プールプレート１６には、ＳＵＳなどの金属プレート、樹脂フィルム、液晶フィルム、又は樹脂プレートなどを用いることができる。
【００４３】
そして、図４（Ｅ）に示すように、ノズルプレート１４にノズル２０を形成する。ノズル２０は、プールプレート１６の後方からエキシマーレーザ等で穿孔することにより形成することができる。このノズル２０は、段差孔２２の孔径より小さい口径に形成する。例えば、ノズルの口径を約２５μｍ、段差孔２２の直径を１００μｍ〜４００μｍに設定することができる。このようなノズル２０、段差孔２２、連通孔２４は、所定のパターンで複数形成され、これにより積層ノズルプレート１０が完成する。
【００４４】
その後、プールプレート１６側に、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４とを接合し、圧力室プレート３４の開口を覆うように振動板３６を接合する。
【００４５】
なお、本実施形態では、保護プレート１２の表面に撥水膜１８が形成されている積層ノズルプレートについて説明したが、保護プレート１２の表面には、必ずしも、撥水膜１８が形成されている必要はない。図５に示すように、撥水膜１８が段差孔２２の底部２２ｂにのみ形成され、保護プレート１２の表面には形成されていない積層ノズルプレートとして構成することもできる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面に基づいて説明する。第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
図６は、第２実施形態の積層ノズルプレート８１を有するインクジェット記録ヘッド８０を示す断面図である。
【００４８】
図６に示すように、インクジェット記録ヘッド８０は、保護プレート１２、ノズルプレート１４、及びプールプレート１６で構成された積層ノズルプレート８１を備えている。さらに、積層ノズルプレート８１を構成するプールプレート１６の上方には、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４と、振動板３６とが位置合わせして積層されている。
【００４９】
積層ノズルプレート８１を構成するノズルプレート１４には、インクを吐出するノズル２０が形成され、保護プレート１２には、段差孔２２が形成されている。図７にも示すように、保護プレート１２の厚み方向に形成される段差孔２２の側壁２２ａには、撥水膜１８は形成されていない。そして、段差孔２２の底部２３には、ノズル２０から連続された撥水膜領域２３ａに撥水膜１８が形成され、撥水膜領域２３ａの外側の非撥水膜領域２３ｂには撥水膜１８が形成されていない。非撥水膜領域２３ｂは、段差孔２２の内周に沿って形成されている。
【００５０】
なお、非撥水領域２３ｂの幅Ｄ１は１０μｍ〜５０μｍとすることができ、２０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。
【００５１】
このように、撥水膜１８が、ノズル２０周りの撥水膜領域２３ａに形成されると共に、ノズル２０から離れた非撥水膜領域２３ｂに形成されていないことにより、図８に示すように、余分なインクを非撥水膜領域２３ｂに付着させることができ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００５２】
次に、インクジェット記録ヘッド８０を構成する積層ノズルプレート８１の製造方法について説明する。
【００５３】
図９（Ａ）に示すように、ノズル２０を形成する前の板状のノズルプレート１４に撥水膜１８を形成する。撥水膜１８は、スピンコート法などにより形成することができる。ここでの撥水膜形成も、凹凸のない平坦なノズルプレート１４の表面に行なうので、撥水膜１８も平坦に形成することができる。
【００５４】
次に、図９（Ｂ）に示すように、段差孔２２に対応する部分を除いて、撥水膜１８を除去する。このとき、撥水膜１８は、底部２２ｂよりもわずかに小さいサイズとなるようにする。これにより、保護プレート１２と接合される領域、及び、非撥水膜領域Ｅ２の撥水膜１８が除去される。
【００５５】
次に、図９（Ｃ）に示すように、予め撥水膜１８の形成されている保護プレート１２をノズルプレート１４と熱融着により接合する。このとき、ノズルプレート１４と保護プレート１２とは、ノズルプレート１４に形成した撥水膜１８が保護プレート１２に形成されている段差孔２２の内側に配置され、側壁２２ａの内周と撥水膜１８との間に隙間が形成されるように位置合わせをして接合する。ここでの隙間が非撥水膜領域Ｅ２となり、撥水膜１８の形成されている部分が撥水膜領域Ｅ１となる。撥水膜領域Ｅ１は、段差孔２２よりも小さいので、撥水膜領域Ｅ１が段差孔２２に対応するように位置合わせするのが容易である。
【００５６】
次に、図９（Ｄ）に示すように、ノズルプレート１４の保護プレート１２を接合した面と逆側の面にプールプレート１６を熱融着により接合する。
【００５７】
そして、図９（Ｅ）に示すように、ノズルプレート１４にノズル２０を形成する。ノズル２０は、プールプレート１６の後方からエキシマーレーザ等で穿孔することにより形成することができる。このノズル２０は、段差孔２２の孔径より小さい口径に形成する。例えば、ノズルの口径を約２５μｍ、段差孔２２の直径を１００μｍ〜４００μｍに設定することができる。このようなノズル２０、段差孔２２、連通孔２４は、所定のパターンで複数形成され、これにより積層ノズルプレート１０が完成する。
【００５８】
その後、プールプレート１６側に、連通孔プレート３０，３２と、圧力室プレート３４とを接合し、圧力室プレート３４の開口を覆うように振動板３６を接合する。
【００５９】
なお、本実施形態では、保護プレート１２の表面に撥水膜１８が形成されている積層ノズルプレートについて説明したが、保護プレート１２の表面には、必ずしも、撥水膜１８が形成されている必要はない。図１０に示すように、撥水膜１８が段差孔２２の底部２２ｂにのみ形成され、保護プレート１２の表面には形成されていない積層ノズルプレートとして構成することもできる。
【００６０】
また、本実施形態では、段差孔２２の側壁２２ａに撥水膜１８が形成されていない構成について説明したが、図１１に示すように、側壁２２ａに撥水膜１８を形成してもよい。
【００６１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について図面に基づいて説明する。
【００６２】
図１２は、本発明の第３実施形態の積層ノズルプレート９０を示す斜視図である。なお、第１、第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００６３】
積層ノズルプレート９０は、複数のノズル２０が１列に形成されたノズル領域９５を取り囲むように、保護プレート９２に段差孔９４が形成されている。図１３にも示すように、保護プレート９２の厚み方向に形成される段差孔９４の側壁９４ａには、撥水膜１８は形成されておらず、段差孔９４の底部を構成するノズル領域９５には撥水膜１８が形成されている。
【００６４】
なお、ノズル２０の直径は約２５μｍ程度に設定することができ、ノズル領域９５の短手方向の幅は約１００μｍ〜４００μｍ程度に設定することができる。また、ノズル領域９５の長手方向の全長は、例えば約５０ｍｍに設定することができる。また、段差孔９４の深さは、５μｍ〜２０μｍに設定することができる。
【００６５】
この段差孔９４によって、ノズル２０の周辺のノズル領域９５が、保護プレート９２のプレート面９６（撥水膜１８が塗布された保護プレート９２の表面）から凹状に後退している。これにより、印字時に浮き上がった記録媒体Ｐがノズル領域９５に接触せず、ノズル２０の周辺の撥水膜１８が傷つかない。
【００６６】
また、撥水膜１８はノズル２０の周辺にインクが付着するのを防止するものであり、この撥水膜１８により、ノズル２０から吐出するインク滴が常にプレート面９６に対して垂直に吐出される。
【００６７】
そして、撥水膜１８は、段差孔９４の底部９４ｂには形成されているが、側壁９４ａには形成されていないので、余分なインクは、側壁９４ａ側に引き寄せられ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００６８】
なお、この積層ノズルプレート９０では、ノズル２０面をワイピングするワイパー（図示省略）がノズル領域９５の長手方向に移動するように構成されている。
【００６９】
本実施形態の積層ノズルプレート９０については、第１実施形態の積層ノズルプレート１０と同様の工程で製造することができる。
【００７０】
本実施形態では、積層ノズルプレート９０の段差孔９４を保護プレート９２の広い範囲に形成し、この段差孔９４の内側のノズル領域９５に複数のノズル２０を形成するので、ノズル２０毎に段差孔を作成する場合と比較して、段差孔９４の高精度な位置調整が不要となる。
【００７１】
なお、本実施形態の積層ノズルプレート９０では、複数のノズル２０が１列形成されているが、このような構成に限定されるものではなく、ノズル２０を複数列（２列以上）形成してもよい。
【００７２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について図面に基づいて説明する。
【００７３】
図１４は、本発明の第４実施形態の積層ノズルプレート１００を示す斜視図である。なお、第１〜３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００７４】
積層ノズルプレート１００は、複数のノズル２０が１列に形成されたノズル領域９５を取り囲むように、保護プレート９２に段差孔９４が形成されている。図１５にも示すように、保護プレート９２の厚み方向に形成される段差孔９４の側壁９４ａには、撥水膜１８は形成されていない。そして、段差孔９４の底部を構成するノズル領域９５では、ノズル２０から連続された撥水膜領域９５ａに撥水膜１８が形成され、撥水膜領域９５ａの外側の非撥水膜領域９５ｂには撥水膜１８が形成されていない。非撥水膜領域９５ｂは、段差孔９４の内周に沿って形成されている。すなわち、撥水膜領域９４ａは、段差孔９４よりも小さいサイズとされている。
【００７５】
なお、非撥水膜領域９５ｂの幅Ｄ２は１０μｍ〜５０μｍとすることができ、２０μｍ〜３０μｍであることが好ましい。
【００７６】
本実施形態では、撥水膜１８が、ノズル２０周りの撥水膜領域９５ａに形成されると共に、ノズル２０から離れた非撥水膜領域９５ｂに形成されていないことにより、余分なインクを非撥水膜領域９５ｂに付着させることができ、ノズル２０へ流入するのを防止することができる。
【００７７】
本実施形態の積層ノズルプレート１００については、第２実施形態の積層ノズルプレート１０と同様の工程で製造することができる。
【００７８】
本実施形態では、積層ノズルプレート１００の段差孔９４を保護プレート９２の広い範囲に形成し、この段差孔９４の内側のノズル領域９５に複数のノズル２０を形成するので、ノズル２０毎に段差孔を作成する場合と比較して、段差孔９４の高精度な位置調整が不要となる。
【００７９】
また、撥水膜領域９５ａは、段差孔９４よりも小さいので、撥水膜領域９５ａが段差孔９４に対応するように位置合わせするのが容易である。
【００８０】
以上の第１〜第４実施形態で説明したインクジェット記録ヘッドは、記録媒体Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものであったが、本発明の液滴吐出ヘッドは、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用的に用いられる液滴吐出装置全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】第１実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図２】図１に示すインクジェット記録ヘッドの積層ノズルプレートの段差孔付近を示す拡大斜視図である。
【図３】第１実施形態の積層ノズルプレートにおいて、余分なインクＩが側壁側へ引き寄せられていることを示す図である。
【図４】第１実施形態の積層ノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態の積層ノズルプレートの変形例である。
【図６】第２実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図７】図６に示すインクジェット記録ヘッドの積層ノズルプレートの段差孔付近を示す拡大斜視図である。
【図８】第２実施形態の積層ノズルプレートにおいて、余分なインクＩが非撥水膜領域へ付着されていることを示す図である。
【図９】第２実施形態の積層ノズルプレートの製造方法を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の積層ノズルプレートの変形例である。
【図１１】第２実施形態の積層ノズルプレートの他の変形例である。
【図１２】第３実施形態のインクジェット記録ヘッドのノズル面側の斜視図である。
【図１３】第２実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部の断面図である。
【図１４】第４実施形態のインクジェット記録ヘッドのノズル面側の斜視図である。
【図１５】第５実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部の断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０ 積層ノズルプレート
１２ 保護プレート
１４ ノズルプレート
１６ プールプレート
１８ 撥水膜
２０ ノズル
２２ａ 側壁
２２ 段差孔
２２ｂ 底部
２３ 底部
４０ インクジェット記録ヘッド
８０ インクジェット記録ヘッド
８１ 積層ノズルプレート
８４ 段差孔
９０ 積層ノズルプレート
９２ 保護プレート
９４ａ 側壁
９４ 段差孔
９５ ノズル領域
１００ 積層ノズルプレート
２３ａ 撥水膜領域
２３ｂ 非撥水膜領域
９５ａ 撥水膜領域
９５ｂ 非撥水膜領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、
を備え、
前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に撥水膜が形成され、前記保護プレートの厚み方向に形成される前記段差孔の側壁に撥水膜が形成されていないことを特徴とする積層ノズルプレート。
【請求項２】
液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、
を備え、
前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に、前記ノズルと接するノズル周りに配置され撥水膜が形成された撥水膜領域と、前記ノズルから離れた位置に配置され撥水膜が形成されていない非撥水膜領域と、が構成されていることを特徴とする積層ノズルプレート。
【請求項３】
前記非撥水膜領域が、前記段差孔の内周に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に記載の積層ノズルプレート。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の積層ノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
液滴を吐出するノズルの形成されるノズルプレートと、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させる段差孔の形成された保護プレートと、が積層された積層ノズルプレートの製造方法であって、
前記ノズルプレートのノズル面の前記段差孔に対応する位置に撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に、前記段差孔の内側に前記撥水膜が配置されるように、前記保護プレートを位置合わせして接合する接合工程と、
前記ノズルプレートにノズルを形成するノズル形成工程と、
を有する、積層ノズルプレート製造方法。
【請求項６】
前記撥水膜が、前記段差孔の口径よりも小さく形成されることを特徴とする請求項５に記載の積層ノズルプレート製造方法。
【請求項７】
前記保護プレートには、前記接合工程の前に撥水膜が形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の積層ノズルプレート製造方法。
【請求項８】
前記接合工程は、前記ノズルプレートと前記保護プレートとの熱融着処理、を含んでいることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の積層ノズルプレート製造方法。
【請求項１】
液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、
を備え、
前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に撥水膜が形成され、前記保護プレートの厚み方向に形成される前記段差孔の側壁に撥水膜が形成されていないことを特徴とする積層ノズルプレート。
【請求項２】
液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートの液滴吐出側に積層され、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させると共に、前記ノズルプレートの液滴吐出側面の前記ノズル周りを外部に露出させる段差孔の形成された保護プレートと、
を備え、
前記段差孔により外部に露出されている前記ノズルプレートの段差面に、前記ノズルと接するノズル周りに配置され撥水膜が形成された撥水膜領域と、前記ノズルから離れた位置に配置され撥水膜が形成されていない非撥水膜領域と、が構成されていることを特徴とする積層ノズルプレート。
【請求項３】
前記非撥水膜領域が、前記段差孔の内周に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に記載の積層ノズルプレート。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の積層ノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
液滴を吐出するノズルの形成されるノズルプレートと、前記ノズルよりも大きい開口で前記ノズルを外部と連通させる段差孔の形成された保護プレートと、が積層された積層ノズルプレートの製造方法であって、
前記ノズルプレートのノズル面の前記段差孔に対応する位置に撥水膜を形成する撥水膜形成工程と、
前記ノズルプレートの液滴吐出側の面に、前記段差孔の内側に前記撥水膜が配置されるように、前記保護プレートを位置合わせして接合する接合工程と、
前記ノズルプレートにノズルを形成するノズル形成工程と、
を有する、積層ノズルプレート製造方法。
【請求項６】
前記撥水膜が、前記段差孔の口径よりも小さく形成されることを特徴とする請求項５に記載の積層ノズルプレート製造方法。
【請求項７】
前記保護プレートには、前記接合工程の前に撥水膜が形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の積層ノズルプレート製造方法。
【請求項８】
前記接合工程は、前記ノズルプレートと前記保護プレートとの熱融着処理、を含んでいることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の積層ノズルプレート製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２３１６０１（Ｐ２００６−２３１６０１Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４６９１６（Ｐ２００５−４６９１６）
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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