(57)【要約】【課題】吐出面の撥水性を維持しつつ吐出口内の液体の温度が低下して液体粘度が高くなるのを抑制する。【解決手段】インク滴を吐出する吐出口１０８が形成されたノズルプレート１３０が、基材１３０’と、基材１３０’の吐出面２ａ側の面にインク滴の吐出方向に順に積層された第１被膜層６１及び第２被膜層６２を有している。第１被膜層６１は、５μｍの厚みを有するＮｉメッキ層であり、空洞となっている複数の粒状領域６１ａを含んでいる。第２被膜層６２は、１μｍの厚みを有するＮｉメッキ層であり、撥水性を有する複数のＰＴＦＥ粒子６２ａを含んでいる。第１被膜層６１における粒状領域６１ａの平均粒径が、第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの平均粒径よりも大きくなっている。【選択図】図６
2010194982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する吐出口が形成された吐出面を有する板状の基材と、
前記吐出面において少なくとも前記吐出口の周囲に形成されていると共に、前記吐出口からの液滴の吐出方向に順に積層された第１及び第２被覆層とを備えており、
前記吐出面上に積層された前記第１被覆層が、前記基材よりも熱伝導率が低い複数の粒状領域含んでおり、
前記第１被覆層上に積層された第２被覆層が、前記第１被覆層に含まれる粒状領域よりも平均粒径が小さく且つ撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含んでいることを特徴とするノズルプレート。
【請求項２】
前記第１被覆層内におけるに単位体積当りの粒状領域の占有率が、前記第２被覆層内におけるに単位体積当りの粒状領域の占有率より大きいことを特徴とする請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項３】
前記第２被覆層の表面に撥水膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のノズルプレート。
【請求項４】
前記第１被覆層に含まれる粒状領域が、前記撥水性を有する材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のノズルプレート。
【請求項５】
前記第１被覆層に含まれる粒状領域が、空洞であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のノズルプレート。
【請求項６】
前記撥水性を有する材料が、フッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のノズルプレート。
【請求項７】
前記第１被覆層の前記吐出方向に関する厚みが、前記第２被覆層の前記吐出方向に関する厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のノズルプレート。
【請求項８】
液滴が吐出される複数の吐出口が形成されたプレートと、前記プレート上に積層され、内部に前記吐出口にそれぞれ圧力室を介して連通するインク流路が形成されたプレート積層体とを含む流路ユニットと、
前記流路ユニットの一面に固定され、前記圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットを駆動する駆動信号を供給し、前記流路ユニットと熱的に結合された駆動素子とを備えており、
前記吐出口が形成されたプレートが、
前記複数の吐出口が形成された吐出面を有する板状の基材と、
前記吐出面上において、少なくとも前記吐出口の周囲に積層され、前記基材よりも熱伝導率が低い複数の粒状領域を含む第１被膜層と、
前記第１被膜層上に積層され、前記第１被膜層の粒状領域よりも平均粒径が小さく且つ撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含む第２被膜層とを有していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記吐出口が形成されたプレートは、前記第２被膜層上に撥水膜が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第１被覆層内におけるに単位体積当りの粒状領域の占有率が、前記第２被覆層内におけるに単位体積当りの粒状領域の占有率より大きいことを特徴とする請求項８又は９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記吐出口からの液体の吐出方向に関して、前記第１被覆層の厚みが、前記第２被覆層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
板状の基材に、液滴が吐出される貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
液滴が吐出される前記貫通孔の開口端が設けられた前記基材の一方の面上において、少なくとも前記開口端の周囲に前記基材よりも熱伝導率が低い複数の粒状領域を含む第１被覆層を形成する第１被覆層形成工程と、
前記第１被覆層上に、前記第１被覆層に含まれる粒状領域よりも平均粒径が小さく且つ撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含む第２被覆層を形成する第２被覆層形成工程とを備えていることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項１３】
前記第２被覆層の表面に露出した粒状領域の少なくとも一部を加熱により溶解させることによって、当該表面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１４】
板状の基材に、液滴が出される貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
液滴が吐出される前記貫通孔の開口端が設けられた前記基材の一方の面上において、少なくとも前記開口端の周囲に樹脂からなる複数の粒状領域を含む第１被覆層を形成する第１被覆層形成工程と、
前記第１被覆層上に、前記第１被覆層に含まれる粒状領域よりも平均粒径が小さく、且つ、分解温度が前記第１被膜層に含まれる前記樹脂の分解温度以上であって、撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含む第２被覆層を形成する第２被覆層形成工程と、
前記第１被覆層に含まれる前記複数の粒状領域内の前記樹脂を加熱により分解することによって、前記第１被覆層内に複数の空洞を形成する空洞形成工程とを備えていることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項１５】
前記空洞形成工程が、前記第２被覆層の表面に露出した粒状領域の少なくとも一部を加熱により溶解させることによって、当該表面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程を含んでいることを特徴とする請求項１４に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項１６】
前記貫通孔の開口端が光硬化性樹脂で閉塞されるように、前記一方の面に光硬化性樹脂を積層する光硬化性樹脂積層工程と、
前記基材に係る他方の面から前記貫通孔を通して前記光硬化性樹脂に光を照射して光硬化性樹脂を硬化させることにより、前記光硬化性樹脂内に、前記一方の面から部分的に突出し前記開口端の径を有した柱状硬化部を形成する硬化工程と、
前記一方の面に積層された前記光硬化性樹脂のうち前記柱状硬化部以外の部分を除去する未硬化部除去工程とをさらに備えており、
前記第１被覆層形成工程において、前記貫通孔に前記柱状硬化部が残された状態で前記第１被覆層を形成することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するノズルプレート、ノズルプレートの製造方法及びノズルプレートを含む液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタが有するインクジェットヘッドは、印刷用紙等の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吐出面を有している。吐出面には、ノズルの開口近傍に不要なインクが残留するのを防止するため、撥水膜が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１３１８８０号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェットヘッドにおいては、環境温度が低くなるに伴ってインクジェットヘッド内のインクの粘度が高くなる。インクの粘度が高くなると、ノズルから所望の体積のインク滴を吐出させるために、アクチュエータの駆動力を高くする必要がある。この場合、アクチュエータの駆動電圧が高くなることで、消費電力が大きくなってしまう。一方、ノズル内のインクの温度が低下するのを抑制するために、吐出面の表面に保温膜を形成すると、吐出面の撥水性が低下してインク吐出特性が低下する。
【０００５】
本発明の目的は、吐出面の撥水性を維持しつつ吐出口内の液体の温度が低下して液体粘度が高くなるのを抑制することができるノズルプレート、その製造方法及び液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のノズルプレートは、液滴を吐出する吐出口が形成された吐出面を有する板状の基材と、前記吐出面において少なくとも前記吐出口の周囲に形成されていると共に、前記吐出口からの液滴の吐出方向に順に積層された第１及び第２被覆層とを備えている。前記吐出面上に積層された前記第１被覆層が、前記基材よりも熱伝導率が低い複数の粒状領域含んでおり、前記第１被覆層上に積層された第２被覆層が、前記第１被覆層に含まれる粒状領域よりも平均粒径が小さく且つ撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含んでいる。
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドは、液滴が吐出される複数の吐出口が形成されたプレートと、前記プレート上に積層され、内部に前記吐出口にそれぞれ圧力室を介して連通するインク流路が形成されたプレート積層体とを含む流路ユニットと、前記流路ユニットの一面に固定され、前記圧力室内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットと、前記アクチュエータユニットを駆動する駆動信号を供給し、前記流路ユニットと熱的に結合された駆動素子とを備えている。前記吐出口が形成されたプレートが、前記複数の吐出口が形成された吐出面を有する板状の基材と、前記吐出面上において、少なくとも前記吐出口の周囲に積層され、前記基材よりも熱伝導率が低い複数の粒状領域を含む第１被膜層と、前記第１被膜層上に積層され、前記第１被膜層の粒状領域よりも平均粒径が小さく且つ撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含む第２被膜層とを有している。
【０００８】
これら本発明によると、吐出面に形成された第１被覆層が、基材より熱伝導率が低い粒状領域を含んでいるため、第１被覆層の保温性能が向上し、吐出口内の液体の温度が低下して液体粘度が高くなるのを抑制することができる。また、第２被覆層に含まれる撥水性を有する粒状領域の平均粒径が第１被覆層に含まれる粒状領域の平均粒径より小さいため、第２被覆層の撥水性を高くしつつ平面度が低下するのを抑制することができる。
【０００９】
本発明においては、前記第１被覆層内におけるに単位体積当りの粒状領域の占有率が、前記第２被覆層内におけるに単位体積当りの粒状領域の占有率より大きいことが好ましい。これによると、第１被覆層の保温性能をさらに向上させることができる。
【００１０】
本発明のノズルプレート及び液体吐出ヘッドにおいては、前記第２被覆層の表面に撥水膜が形成されていることがより好ましい。これによると、表面に撥水膜が形成されることによって、吐出口の周囲に不要な液体が残存するのを抑制されるため、液滴の吐出特性が低下するのを確実に抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明においては、前記第１被覆層に含まれる粒状領域が、前記撥水性を有する材料であってもよい。
【００１２】
加えて、本発明においては、前記第１被覆層に含まれる粒状領域が、空洞であることがより一層好ましい。これによると、第１被覆層に含まれる粒状領域の熱伝導率を確実に低くすることができるため、第１被覆層の保温性能が高くなり、吐出口内の液体の温度が低下するのを確実に抑制することができる。
【００１３】
また、本発明においては、前記撥水性を有する材料が、フッ素系樹脂であってもよい。
【００１４】
さらに、本発明においては、前記第１被覆層の前記吐出方向に関する厚みが、前記第２被覆層の前記吐出方向に関する厚みよりも大きいことが好ましい。これによると、第１被覆層の保温性能をさらに向上させることができる。
【００１５】
本発明のノズルプレートの製造方法は、板状の基材に、液滴が吐出される貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、液滴が吐出される前記貫通孔の開口端が設けられた前記基材の一方の面上において、少なくとも前記開口端の周囲に前記基材よりも熱伝導率が低い複数の粒状領域を含む第１被覆層を形成する第１被覆層形成工程と、前記第１被覆層上に、前記第１被覆層に含まれる粒状領域よりも平均粒径が小さく且つ撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含む第２被覆層を形成する第２被覆層形成工程とを備えている。
【００１６】
本発明によると、第１被膜層を形成した後に第２被膜層を形成するため、ノズルプレートを容易に形成することができる。また、吐出面に形成された第１被覆層が、基材より熱伝導率が低い粒状領域を含んでいるため、第１被覆層の保温性能を向上させることができる。さらに、第２被覆層に含まれる撥水性を有する粒状領域の平均粒径が第１被覆層に含まれる粒状領域の平均粒径より小さいため、第２被覆層の撥水性を高くしつつ平面度が低下するのを抑制することができる。
【００１７】
このとき、前記第２被覆層の表面に露出した粒状領域の少なくとも一部を加熱により溶解させることによって、当該表面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程をさらに備えていることが好ましい。これによると、撥水膜を容易に形成することができる。
【００１８】
また、別の観点から見て、本発明のノズルプレートの製造方法は、板状の基材に、液滴が出される貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、液滴が吐出される前記貫通孔の開口端が設けられた前記基材の一方の面上において、少なくとも前記開口端の周囲に樹脂からなる複数の粒状領域を含む第１被覆層を形成する第１被覆層形成工程と、前記第１被覆層上に、前記第１被覆層に含まれる粒状領域よりも平均粒径が小さく、且つ、分解温度が前記第１被膜層に含まれる前記樹脂の分解温度以上であって、撥水性を有する材料からなる複数の粒状領域を含む第２被覆層を形成する第２被覆層形成工程と、前記第１被覆層に含まれる前記複数の粒状領域内の前記樹脂を加熱により分解することによって、前記第１被覆層内に複数の空洞を形成する空洞形成工程とを備えている。
【００１９】
本発明によると、第１被膜層の空洞を容易に形成することができる。また、第１被膜層の表面に第２被膜層を形成することによって、第１被膜層の吐出口近傍において樹脂からなる粒状領域が脱落するのを防止することができる。これにより、液滴の吐出特性が低下するのを抑制することができる。そして、吐出面に形成された第１被覆層に基材より熱伝導率が低い空洞の粒状領域が含まれているため、第１被覆層の保温性能を向上させることができる。さらに、第２被覆層に含まれる粒状領域が第１被覆層より小さいため、第２被覆層の撥水性を高くしつつ平面度が低下するのを抑制することができる。
【００２０】
このとき、前記空洞形成工程が、前記第２被覆層の表面に露出した粒状領域の少なくとも一部を加熱により溶解させることによって、当該表面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程を含んでいることが好ましい。これによると、空洞と撥水膜とを同時に形成することができる。
【００２１】
本発明においては、前記貫通孔の開口端が光硬化性樹脂で閉塞されるように、前記一方の面に光硬化性樹脂を積層する光硬化性樹脂積層工程と、前記基材に係る他方の面から前記貫通孔を通して前記光硬化性樹脂に光を照射して光硬化性樹脂を硬化させることにより、前記光硬化性樹脂内に、前記一方の面から部分的に突出し前記開口端の径を有した柱状硬化部を形成する硬化工程と、前記一方の面に積層された前記光硬化性樹脂のうち前記柱状硬化部以外の部分を除去する未硬化部除去工程とをさらに備えており、前記第１被覆層形成工程において、前記貫通孔に前記柱状硬化部が残された状態で前記第１被覆層を形成することがより一層好ましい。これによると、柱状硬化部が吐出口をマスクするため、被覆層が吐出口の縁から内側にはみ出るのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、吐出面に形成された第１被覆層が、基材より熱伝導率が低い粒状領域を含んでいるため、第１被覆層の保温性能が向上し、吐出口内の液体の温度が低下して液体粘度が高くなるのを抑制することができる。また、第２被覆層に含まれる粒状領域の平均粒径が第１被覆層より小さいため、第２被覆層の撥水性を高くしつつ平面度が低下するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタの断面図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの幅方向に沿った断面図である。
【図３】図２に示すIII-III線に関する断面図である。
【図４】図３に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図５】図４に示すV-V線の断面図である。
【図６】図５に示すノズルプレートの部分断面図である。
【図７】図５に示すノズルプレートの製造工程を示すブロック図である。
【図８】図７に示すノズルプレートの製造工程を説明するためのノズルプレートの部分断面図である。
【図９】図７に示す前処理工程、第１被膜形成工程及び第２被膜形成工程を示すブロック図である。
【図１０】図７に示す前処理工程、第１被膜形成工程及び第２被膜形成工程を説明するためのノズルプレートの部分断面図である。
【図１１】図１０（ｄ）の拡大図である。
【図１２】変形例に係るノズルプレートの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２５】
インクジェットプリンタ１０１は、図１に示すように、直方体形状の筐体１ａを有している。筐体１ａの上部には、排紙部３１が設けられている。また、筐体１ａ内は、上から順に３つの空間Ａ、Ｂ、Ｃに区分されている。空間Ａには、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクをそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド１、及び、搬送ユニット２０が配置されている。空間Ｂ、Ｃはそれぞれ、筐体１ａに対して着脱可能な給紙ユニット１ｂ及びインクタンクユニット１ｃが配置される空間である。なお、本実施形態において、副走査方向とは搬送ユニット２０で用紙Ｐを搬送するときの用紙搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは副走査方向に直交する方向であって水平面に沿った方向である。
【００２６】
インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙ユニット１ｂから排紙部３１に向けて、用紙Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている（図１中太矢印）。給紙ユニット１ｂは、複数枚の用紙Ｐを収納することが可能な給紙トレイ２３と、給紙トレイ２３に取り付けられた給紙ローラ２５とを有している。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３に積層して収納された複数の用紙Ｐのうち、最も上方にある用紙Ｐを送り出す。給紙ローラ２５によって送り出された用紙Ｐは、ガイド２７ａ、２７ｂによりガイドされ且つ送りローラ対２６によって挟持されつつ搬送ユニット２０へと送られる。
【００２７】
搬送ユニット２０は、２つのベルトローラ６、７と、両ローラ６、７間に架け渡されるように巻回されたエンドレスの搬送ベルト８と、テンションローラ１０とを有している。テンションローラ１０は、搬送ベルト８の下側ループにおいて、その内周面に接触しつつ下方に付勢されることで搬送ベルト８にテンションを付加している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータＭから２つのギアを介して駆動力が与えられることで、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、ベルトローラ７の回転により搬送ベルト８が走行するのに伴って、図１中時計回りに回転する。
【００２８】
搬送ベルト８の外周面８ａにはシリコーン処理が施されており、粘着性を有している。用紙搬送経路上において搬送ベルト８を挟んでベルトローラ６と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙ユニット１ｂから送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付ける。外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐは、その粘着力によって外周面８ａ上に保持されつつ、図１右方へと搬送される。
【００２９】
また、用紙搬送経路上において搬送ベルト８を挟んでベルトローラ７と対向する位置には、剥離プレート５が設けられている。剥離プレート５は、搬送ベルト８の外周面８ａに保持されている用紙Ｐを外周面８ａから剥離する。剥離プレート５によって外周面８ａから剥離された用紙Ｐは、ガイド２９ａ，２９ｂによりガイドされ且つ二組の送りローラ対２８によって挟持されつつ搬送され、筐体１ａ上部に形成された開口３０から排紙部３１へと排出される。
【００３０】
４つのインクジェットヘッド１は、フレーム３を介して筐体１ａに支持されており、それぞれ主走査方向に沿って延在し、副走査方向には互いに平行に配置されている。すなわち、インクジェットプリンタ１０１は、主走査方向に延びる吐出領域が形成されたライン式のカラーインクジェットプリンタである。各インクジェットヘッド１の下面は、インク滴が吐出される吐出面２ａである。
【００３１】
搬送ベルト８のループ内には、４つのインクジェットヘッド１と対向して、プラテン１９が配置されている。プラテン１９の上面は、搬送ベルト８の上側ループの内周面と接触しており、搬送ベルト８の内周側からこれを支持している。これにより、搬送ベルト８の上側ループの外周面８ａとインクジェットヘッド１の下面、即ち吐出面２ａとが対向しつつ平行になり、且つ、吐出面２ａと搬送ベルト８の外周面８ａとの間に画像形成に適した隙間が形成されている。当該隙間は、用紙搬送経路の一部を構成する。搬送ベルト８の外周面８ａ上に保持されつつ搬送されてきた用紙Ｐが４つのヘッド１のすぐ下方を通過する際に、各ヘッド１から用紙Ｐの上面に向けて各色のインクが順に吐出され、用紙Ｐ上に所望のカラー画像が形成される。
【００３２】
インクジェットヘッド１はそれぞれ、空間Ｃに装着されたインクタンクユニット１ｃ内のインクタンク４９と接続されている。すなわち、４つのインクタンク４９にはそれぞれ対応するインクジェットヘッド１が吐出するインクが貯留されている。そして、各インクタンク４９からチューブ（図示せず）等を介してインクジェットヘッド１にインクが供給される。  
【００３３】
次に、図２を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。なお、図３においては、下筐体８７が省略されている。
【００３４】
図２に示すように、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１と、流路ユニット９及びアクチュエータユニット２１を含むヘッド本体２と、一端がアクチュエータユニット２１に接続されていると共にドライバＩＣ５２が実装されたＣＯＦ（Chip On Film：平型柔軟基板）５０と、ＣＯＦ５０の他端に接続された制御基板５４とを有している。さらに、インクジェットヘッド１は、リザーバユニット７１及び流路ユニット９を包囲する箱体を形成する上筐体８６及び下筐体８７と、上筐体８６の上方において制御基板５４を包囲するヘッドカバー５５とを有している。
【００３５】
リザーバユニット７１は、ヘッド本体２の上面に固定されていると共にヘッド本体２にインクを供給する流路形成部材である。また、リザーバユニット７１は、プレート９１〜９４の４枚のプレートが互いに位置合わせされて積層された積層体であり、その内部に、図示しないインク流入流路、インクリザーバ７２、及び、１０個のインク流出流路７３が互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路７３のみが表れている。インク流入流路は、インクタンク４９からのインクが流入する流路である。インクリザーバ７２は、インク流入流路から流入したインクを一時的に貯溜するインク溜である。インク流出流路７３は、インクリザーバ７２からのインクが流出する流路であって、流路ユニット９の上面に形成されたインク供給口１０５ｂに連通している。インクタンク４９からのインクは、インク流入流路を介してインクリザーバ７２に流入し、インク流出流路７３を通過して、インク供給口１０５ｂから流路ユニット９に供給される。
【００３６】
また、プレート９４の下面には、凹部９４ａが形成されている。凹部９４は、流路ユニット９の上面との間で空隙９０を形成している。空隙９０には、流路ユニット９上の４つのアクチュエータユニット２１が、流路ユニット９の長手方向に沿って等間隔で配列されている。また、積層体の側面には、リザーバユニット７１の長手方向に沿って、空隙９０の４つの開口９０ａが千鳥状に等間隔で形成されている。
【００３７】
また、プレート９４の下面は、凸部（凹部９４ａ以外の部分）が流路ユニット９と接着されている。凸部内にインク流出流路７３が形成されている。
【００３８】
ＣＯＦ５０は、その一方端部近傍がアクチュエータユニット２１の上面に接続されている。さらに、ＣＯＦ５０は、アクチュエータユニット２１の上面から水平方向に延在して開口９０ａを通過した後、上方に向かって略直角に湾曲して折り曲げられ、上筐体８６及び下筐体８７の内壁面に形成された切欠き５３を通過してリザーバユニット７１の上方に引き出されている。また、ＣＯＦ５０は、リザーバユニット７１の上方において、図２中左方に延在した後に、上筐体８６に形成されたスリット８６ａから上筐体８６の上方に引き出されている。そして、上筐体８６の上方において、ＣＯＦ５０の他方端部がコネクタ５４ａを介して制御基板５４に接続されている。ＣＯＦ５０の途中部には、ドライバＩＣ５２が実装されている。ドライバＩＣ５２は、リザーバユニット７１の上面に貼り付けられており、リザーバユニット７１と熱的に結合されている。これにより、ドライバＩＣ５２から発生した熱が、リザーバユニット７１に伝達して、ドライバＩＣ５２を冷却する一方で、リザーバユニット７１内のインクを温めることによってインクの粘度が高くなるのを抑制している。
【００３９】
制御基板５４は、上筐体８６の上方に配置されており、ＣＯＦ５０のドライバＩＣ５２を介してアクチュエータユニット２１の駆動を制御する。ドライバＩＣ５２は、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号を生成するものである。
【００４０】
さらに、図３〜図６を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。なお、図４では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及び吐出口１０８を実線で描いている。
【００４１】
ヘッド本体２は、図３に示すように、流路ユニット９の上面９ａに４つのアクチュエータユニット２１が固定された積層体である。図３及び図４に示すように、流路ユニット９は、圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。
【００４２】
流路ユニット９は、リザーバユニット７１のプレート９４とほぼ同じ平面形状を有する直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニット７１のインク流出流路７３（図２参照）に対応して、計１０個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、図３に示すように、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５、マニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａ、さらに、副マニホールド流路１０５ａから分岐した多数の個別インク流路１３２が形成されている。流路ユニット９の下面には、図４に示すように、吐出面２ａが形成されており、多数の吐出口１０８がマトリクス状に配置されている。流路ユニット９の上面９ａ（アクチュエータユニット２１の固定面）にも、圧力室１１０がマトリクス状に多数配列されている。
【００４３】
本実施形態では、流路ユニット９の長手方向に等間隔に並ぶ圧力室１１０の列が、幅方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、後述のアクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側（下底側）から短辺側（上底側）に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出口１０８も、これに対応した配置がされている。
【００４４】
流路ユニット９は、図５に示すように、９枚のステンレス鋼からなる金属製のプレート１２２〜１３０から構成されている。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から圧力室１１０を経て吐出口１０８に至るインク流路が形成される。
【００４５】
図６に示すように、吐出口１０８が形成されたノズルプレート１３０は、基材１３０’と基材１３０’の吐出面２ａ上に形成された被膜層とから構成されている。吐出面２ａ上には、インク滴の吐出方向に順に第１被膜層６１及び第２被膜層６２が積層されている。基材１３０‘には、基材１３０’の裏面（プレート１２９側の面）から吐出口１０８に至る貫通孔１０７が形成されている。この貫通孔１０７は、吐出口１０８に向かって先細りとなるテーパ部と、このテーパ部から吐出口１０８まで延びるストレート部とを有している。基材１３０’は、厚さ約７０μｍの板材である。第１被膜層６１は、５μｍの厚み（インク滴の吐出方向に関する厚み）を有するＮｉメッキ層であり、空洞となっている複数の粒状領域６１ａを含んでいる。第２被膜層６２は、１μｍの厚みを有するＮｉメッキ層であり、撥水性を有する材料であるＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）から成る複数のＰＴＦＥ粒子（粒状領域）６２ａを含んでいる。
【００４６】
第１被膜層６１における粒状領域６１ａの平均粒径は３μｍである。なお、粒状領域６１ａの平均粒径は、第１被膜層６１の厚み以下であれば、１μｍ〜１０μｍの範囲で選択可能である。第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの平均粒径は０．３μｍである。なお、ＰＴＦＥ粒子６２ａの平均粒径は、第２被膜層６２の厚み以下の範囲であれば、１μｍ以下〜３μｍの範囲で選択可能である。本実施形態においては、第１被膜層６１における粒状領域６１ａの平均粒径が、第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの平均粒径よりも大きくなっている。また、第１被膜層６１における粒状領域６１ａの単位体積当りの占有率は６０％程度である。第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの単位体積当りの占有率は４０％程度である。このように、第１被膜層６１における粒状領域６１ａの単位体積当りの占有率が、第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの単位体積当りの占有率より大きくなっている。ここで、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の熱伝導率は、１７．６（Ｗ／(ｍ・ｋ)）であり、ＰＴＦＥの熱伝導率は、０．１〜０．２５（Ｗ／(ｍ・ｋ)）であり、空気の熱伝導率は、０．０２（Ｗ／(ｍ・ｋ)）である。つまり、粒状領域６１ａ及びＰＴＦＥ粒子６２ａの熱伝導率が、ノズルプレート１３０の基材よりも小さい。そのため、各被膜層６１、６２は、基体がＮｉメッキであるが、粒状領域６１ａ及びＰＴＦＥ粒子６２ａの存在により、実効的にノズルプレート１３０の基材に比べて熱伝導率が低くなっている。さらに、第２被膜層６２の表面にＰＴＦＥから成る撥水膜６３が形成されている。撥水膜６３は、吐出面２ａの撥水性を向上させてインクの濡れを防止するものである。
【００４７】
流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。図３〜図５に示すように、リザーバユニット７１からインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分配される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る。
【００４８】
アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス製圧電シートから構成されたユニモルフ型のアクチュエータであり、駆動信号が入力されることによって、圧力室１１０内のインクに選択的に圧力（吐出エネルギー）を付与し、吐出口１０８からインク滴を吐出させる。このとき、電荷の充放電に伴う充放電電流が生じ、駆動源のドライバＩＣ５２が発熱することになる。
【００４９】
次に、図７〜図１０を参照しつつ、ノズルプレート１３０の製造工程について説明する。図７に示すように、ノズルプレート１３０の製造工程は、貫通孔形成工程と、レジスト層積層工程と、露光工程と、現像工程と、前処理工程と、第１被膜層形成工程と、第２被膜層形成工程と、レジスト剥離工程と、加熱工程とを有している。まず、貫通孔形成工程において、ステンレス製の基材１３０’（板材）を用意し、プレス加工、研磨加工などにより、基材１３０’に貫通孔１０７を形成する（図６参照）。そして、図８（ａ）に示すように、レジスト層積層工程において、吐出口１０８が形成された基材１３０’の表面に、フィルム状の光硬化性樹脂であるレジストシート６６を積層する。このとき、吐出口１０８がレジストシート６６によって閉塞されるように、基材１３０’の表面にレジストシート６６を加熱しながらローラで圧着することによって、貫通孔１０７のストレート部内に所定量のレジストシート６６を押し込む。
【００５０】
その後、図８（ｂ）に示すように、露光工程において、基材１３０’の裏面側から、貫通孔１０７の軸に沿って紫外光を照射する。紫外光の一部は、貫通孔１０７のストレート部を通過してレジストシート６６に照射される。これにより、レジストシート６６のうち紫外光が照射された部分のみが硬化し、レジストシート６６内に柱形状に硬化したレジスト６６ａが形成される。レジスト６６ａは、基材１３０’の表面から部分的に突出し且つ貫通孔１０７のストレート部の内径と等しい径を有している。さらに、図８（ｃ）示すように、マスキングシート６７を、基材１３０’の裏面全域を被覆するように貼り付ける。これにより、貫通孔１０７が封止される。そして、現像工程において、基材１３０’を現像液（例えば、１％のＮａ２ＣＯ３水溶液）に浸漬することによって、レジストシート６６のうち、レジスト６６ａを除く未硬化領域を溶解除去する。これにより、図８（ｄ）に示すように、基材１３０’の表面から部分的に突出したレジスト６６ａのみが残る。
【００５１】
その後、図９に示すように、前処理工程において、基材１３０’を、室温の１０％の塩酸溶液（硫酸溶液又は硝酸溶液であってもよい）に数分間浸漬する（酸浸漬）。これにより、基材１３０’の表面が溶解され清浄化される。その後、基材１３０’を水洗いした後、基材１３０’を、室温の塩化Ｎｉと塩酸との混合水溶液に浸漬し、電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ２で５秒〜３分間程度電解処理する。これにより、基材１３０’の表面にストライクＮｉメッキ処理が施される。このストライクＮｉメッキ処理は、強固な酸化被膜を有する基材１３０’の表面と後に形成される第１被膜層６１との密着性を向上させる。さらに、基材１３０’を水洗いした後、基材１３０’を、スルファミン酸Ｎｉ、塩化Ｎｉ及びホウ酸を主成分とする液温４５℃〜５５℃のＮｉメッキ液に浸漬し、電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ２で３０秒〜５分間程度電解処理する。これにより、基材１３０’のストライクＮｉメッキ処理面上にスルファミン酸Ｎｉメッキが形成される。その後、基材１３０’を水洗いして前処理工程を終了する。このメッキ層は、基材１３０’と第１被膜層６１との間に介在する中間膜であって、両者間の密着性向上に寄与する。
【００５２】
そして、第１被膜層形成工程において、基材１３０’を、スルファミン酸Ｎｉメッキ液にＰＴＦＥ粒子６１ｂを複合分散させた液温４０℃〜５０℃のメッキ液に浸漬し、電流密度１〜５Ａ／ｄｍ２で１〜１０分間程度電解処理する。本実施形態では、ＰＴＦＥ粒子６１ｂを平均粒径は３μｍとした。これにより、図１０（ａ）及び図１１に示すように、Ｎｉメッキと共にＰＴＦＥ粒子６１ｂが共析し、基材１３０’のスルファミン酸Ｎｉメッキ上に、複数のＰＴＦＥ粒子６１ｂを含む厚み５μｍの第１被膜層６１’が形成される。
【００５３】
次に、第２被膜層形成工程において、基材１３０’を、スルファミン酸Ｎｉメッキ液にＰＴＦＥ粒子６２ａを複合分散させた液温４０℃〜５０℃のメッキ液に浸漬し、電流密度１〜５Ａ／ｄｍ２で１〜１０分間程度電解処理する。なお、ＰＴＦＥ粒子６２ａの平均粒径を、０．３μｍとした。これにより、図１０（ｂ）及び図１１に示すように、Ｎｉメッキと共にＰＴＦＥ粒子６２ａが共析し、基材１３０’の第１被膜層６１’上に、複数のＰＴＦＥ粒子６２ａを含む厚み１μｍの第２被膜層６２’が形成される。
【００５４】
そして、図５に示すように、レジスト剥離工程において、基材１３０’の裏面からマスキングシート６７を剥離した後に、基材１３０’を室温の剥離液（１〜５％のＮａＯＨ水溶液）に１〜５分間程度浸漬することによって、レジスト６６ａを膨潤及び軟化させる。さらに、基材１３０’を純粋中で超音波洗浄を行うことによって、図１０（ｃ）に示すように、基材１３０’から全てのレジスト６６ａを剥離する。
【００５５】
ここで、レジスト６６ａは、基材１３０’表面からの突出高さが被膜層６１、６２の総積層厚より大きい。さらに、レジスト６６の径が、貫通孔１０７のストレート部の内径と等しい。そのため、第１被膜層６１’及び第２被膜層６２’には、吐出口１０８と等しい開口面積を有する開口部が形成される。これにより、第１被膜層６１’及び第２被膜層６２’が吐出口１０８の内側にはみ出さない。
【００５６】
最後に、図１０（ｄ）及び図１１に示すように、加熱工程において、５００℃〜５５０℃（ＰＴＦＥの分解温度以上）に加熱されたホットプレート６８を、基材１３０’の裏面に５秒〜１０秒間接触させる。これにより、基材１３０’が裏面から加熱され、第１被膜層６１’に含まれるＰＴＦＥ粒子６１ｂが分解・気化して空洞の粒状領域６１ａとなり、第１被膜層６１が形成される。また、第２被膜層６２’の表面に露出したＰＴＦＥ粒子６２ａの一部が溶解し、第２被膜層６２が形成されると共に第２被膜層６２の表面に撥水膜６３が形成される。これにより、ノズルプレート１３０が完成する。なお、ＰＴＦＥの融点は３２７℃である。
【００５７】
本実施形態によると、吐出面２ａに形成された第１被覆層６１が、ノズルプレート１３０より熱伝導率が低い粒状領域６１ａを含んでいるため、第１被覆層６１の保温性能が向上し、吐出口１０８内のインクの温度が低下してインク粘度が高くなるのを抑制することができる。また、第２被覆層６２に含まれるＰＴＦＥ粒子６２ａの平均粒径が、第１被覆層６１に含まれる粒状領域６１ａより小さいため、第２被覆層６２の撥水性を高くしつつ第２被覆層６２の平面度が低下するのを抑制することができる。
【００５８】
また、第１被膜層６１における粒状領域６１ａの単位体積当りの占有率が、第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの単位体積当りの占有率より大きくなっているため、第１被膜層６１の保温性能をさらに向上させることができる。
【００５９】
さらに、第２被膜層６２の表面に撥水膜６３が形成されているため、吐出口１０８の周囲に不要なインクが残存しなくなり、インク吐出特性が低下するのを確実に抑制することができる。
【００６０】
加えて、第１被膜層６１の粒状領域６１ａが空洞となっているため、粒状領域６１ａの熱伝導率を確実に低くすることができる。これにより、第１被覆層６１の保温性能が確実に高くなる。
【００６１】
また、第１被膜層６１の厚みが、第２被膜層６２の厚みよりも大きいため、第１被覆層６１の保温性能がさらに高くなる。
【００６２】
さらに、第１及び第２被膜層形成工程において、基材１３０’の表面から突出したレジスト６６ａが貫通孔１０７のストレート部をマスクしているため、第１被膜層６１及び第２被膜層６２が吐出口１０８の内側にはみ出るのを防止することができる。これにより、吐出口１０８からインク滴が吐出されるときに、吐出されたインク滴が第１被膜層６１及び第２被膜層６２に干渉することがなく、インク滴の着弾精度が向上する。
【００６３】
加えて、第１被膜層６１’を形成した後に第２被膜層６２を形成するため、ノズルプレート１３０を容易に形成することができる。
【００６４】
また、加熱工程において、空洞の粒状領域６１ａと撥水膜６３とが同時に形成されるため、製造工程が簡略化され、ノズルプレート１３０の低コスト化を図ることができる。
【００６５】
さらに、第２被覆層形成工程において、第１被膜層６１’の表面に第２被膜層６２’が形成されるため、第１被膜層６１’の吐出口１０８近傍においてＰＴＦＥ粒子６１ｂが脱落するのを防止することができる。これにより、インク吐出特性が低下するのを抑制することができる。
【００６６】
＜変形例＞
上述した実施形態では、加熱工程において、ホットプレート６８で基材１３０’を裏面から加熱することによって、第１被膜層６１’に含まれるＰＴＦＥ粒子６１ｂを分解・気化させて粒状領域６１ａを形成すると共に、第２被膜層６２’の表面に露出したＰＴＦＥ粒子６２ａを溶解させて撥水膜６３を形成する構成であるが、オーブン等によって基材１３０’を全体的に加熱（例えば、３５０℃、５〜３０分）し、図１２に示すように、ＰＴＦＥ粒子６１ｂを分解・気化させることなく、第２被膜層６２’の表面に撥水膜６３を形成する構成であってもよい。この場合であっても、ＰＴＦＥの熱伝導率は、基材１３０’（ステンレス鋼）やＮｉ（熱伝導率９０．７（Ｗ／(ｍ・ｋ)））よりも小さいため、第１被膜層１６１の保温性能が高くなる。これによると、加熱工程における加熱温度が低くなるため、ノズルプレートの製造コストを低減することができる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。上述の実施形態では、加熱工程において、第１被覆層６１に含まれる空洞の粒状領域６１ａを形成するために、ＰＴＦＥ粒子６１ｂを用いる構成であるが、第２被覆層６２に含まれるＰＴＦＥ粒子６２ａの分解温度以下の分解温度を有する他の樹脂粒子を用いてもよい。これにより、加熱工程において、より低い温度で樹脂粒子を分解・気化させて空洞の粒状領域６１ａを形成することができる。
【００６８】
さらに、上述の実施形態では、第１被膜層６１における粒状領域６１ａの単位体積当りの占有率が、第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの単位体積当りの占有率より大きい構成であるが、第１被膜層６１における粒状領域６１ａの単位体積当りの占有率が、第２被膜層６２におけるＰＴＦＥ粒子６２ａの単位体積当りの占有率以下であってもよい。
【００６９】
加えて、上述の実施形態では、第２被膜層６２の表面に撥水膜６３が形成されている構成であるが、第２被膜層６２の表面に撥水膜６３が形成されていなくてもよい。この場合であっても、第２被膜層６２が撥水性を有するＰＴＦＥ粒子６２ａを含んでいるため、第２被膜層６２の表面は、撥水膜が形成されて撥水性を有している。
【００７０】
また、上述の実施形態では、第１被膜層６１の厚みが、第２被膜層６２の厚みよりも大きい構成であるが、第１被膜層６１の厚みが、第２被膜層６２の厚み以下であってもよい。
【００７１】
さらに、上述の実施形態では、第２被膜層６２がＰＴＦＥ粒子６２ａを含む構成であるが、第２被膜層が、撥水性を有する他の材料から成る粒子を含む構成であってもよい。
【００７２】
加えて、上述の実施形態では、基材１３０の表面全域に第１被膜層６１及び第２被膜層６２が形成される構成であるが、第１被膜層及び第２被膜層が、基材１３０の表面に係る吐出口１０８の周囲にのみ形成される構成であってもよい。
【００７３】
本発明は、インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッド及びこれに用いられるノズルプレートにも適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１     インクジェットヘッド
２     ヘッド本体
２ａ   吐出面
９     流路ユニット
６１   第１被膜層
６１ａ 粒状領域
６１ｂ ＰＴＦＥ粒子
６２   第２被覆層
６２ａ ＰＴＦＥ粒子
６２   被膜層
６３   撥水膜
６６   レジストシート
６６ａ レジスト
６７   マスキングシート
６８   ホットプレート
１０１ インクジェットプリンタ
１０７ 貫通孔
１０８ 吐出口
１３０ ノズルプレート
１３０’      基材
５２   ドライバＩＣ
Ｐ     用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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