(57)【要約】  本開示のノズル部材３１は、基材６０と、金属酸化膜６３と、撥水膜６４とを有している。基材６０は第１面６０ａを有しており、第１面６０ａには、吐出孔８となる貫通孔８ａが複数開口している。金属酸化膜６３は、第１面６０ａの上に配置されている。撥水膜６４は、金属酸化膜６３の上に配置されている。そして、吐出孔８の周囲の領域を第１領域Ａ１とし、隣り合う第１領域Ａ１の間の領域を第２領域Ａ２としたときに、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の厚さが、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも厚い。  【選択図】  図５
2017131178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出孔となる貫通孔が複数開口している第１面を有する基材と、
前記第１面の上に配置されている金属酸化膜と、
該金属酸化膜の上に配置されている撥水膜とを有しており、
前記吐出孔の周囲の領域を第１領域とし、隣り合う前記第１領域の間の領域を第２領域としたときに、前記第１領域における前記金属酸化膜の厚さが、前記第２領域における前記金属酸化膜の厚さよりも厚いことを特徴とするノズル部材。
【請求項２】
前記第１領域における前記金属酸化膜の前記撥水膜側の面の粗さが、前記第２領域における前記金属酸化膜の前記撥水膜側の面の粗さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のノズル部材。
【請求項３】
吐出孔となる貫通孔が複数開口している第１面を有する基材と、
前記第１面の上に配置されている金属酸化膜と、
該金属酸化膜の上に配置されている撥水膜とを有しており、
前記吐出孔の周囲の領域を第１領域とし、隣り合う前記第１領域の間の領域を第２領域としたときに、前記第１領域における前記金属酸化膜の前記撥水膜側の面の粗さが、前記第２領域における前記金属酸化膜の前記撥水膜側の面の粗さよりも大きいことを特徴とするノズル部材。
【請求項４】
前記金属酸化膜と前記基材との間に金属膜が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のノズル部材。
【請求項５】
前記金属膜の主成分である金属と、前記金属酸化膜の主成分である金属とが同じであることを特徴とする請求項４に記載のノズル部材。
【請求項６】
前記第１領域における前記金属膜の厚さが、前記第２領域における前記金属膜の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４または５に記載のノズル部材。
【請求項７】
前記第１領域における前記撥水膜の撥水性が、前記第２領域における前記撥水膜の撥水性よりも高いことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のノズル部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のノズル部材と、前記吐出孔に繋がっている加圧室と、該加圧室に圧力を加える加圧部とを有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを有することを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ノズル部材、およびそれを用いた液体吐出ヘッド、ならびに記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドに使用するノズル部材として、基材とフッ素系撥水剤との間にＳｉＯ２膜を設けるものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４１０７０号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示のノズル部材は、基材と、金属酸化膜と、撥水膜とを有している。前記基材は第１面を有しており、該第１面には吐出孔となる貫通孔が複数開口している。前記金属酸化膜は、前記第１面の上に配置されている。前記撥水膜は、前記金属酸化膜の上に配置されている。そして、前記吐出孔の周囲の領域を第１領域とし、隣り合う前記第１領域の間の領域を第２領域としたときに、前記第１領域における前記金属酸化膜の厚さが、前記第２領域における前記金属酸化膜の厚さよりも厚い。
【０００５】
また、本開示の他のノズル部材は、基材と、金属酸化膜と、撥水膜とを有している。前記基材は第１面を有しており、該第１面には吐出孔となる貫通孔が複数開口している。前記金属酸化膜は、前記第１面の上に配置されている。前記撥水膜は、前記金属酸化膜の上に配置されている。そして、前記吐出孔の周囲の領域を第１領域とし、隣り合う前記第１領域の間の領域を第２領域としたときに、前記第１領域における前記金属酸化膜の前記撥水膜側の面の粗さが、前記第２領域における前記金属酸化膜の前記撥水膜側の面の粗さよりも大きい。
【０００６】
また、本開示の液体吐出ヘッドは、上述のいずれかのノズル部材と、前記貫通孔に繋がっている加圧室と、該加圧室に圧力を加える加圧部とを有する。
【０００７】
また、本開示の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、本開示の記録装置の一例を示す側面図であり、図１（ｂ）は、本開示の記録装置の一例を示す平面図である。
【図２】図２は、図１の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体の平面図である。
【図３】図３は、説明のため一部の流路を省略して示す、図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図４は、説明のため一部の流路を省略して示す、図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。
【図５】図５（ａ）は、図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の吐出孔８付近の部分縦断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）をさらに拡大した部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
表面のノズル近傍への液体の付着による吐出特性の悪化を防止するため、表面に撥水膜を設けたノズル部材が知られている。しかしながら、ノズル部材表面の液体を取り除くワイピング等により、表面のノズル近傍における撥水性が低下し、それによって吐出特性が悪化する問題が生じることがある。本開示のノズル部材は、この問題の発生を低減することができる。以下、本開示のノズル部材、液体吐出ヘッドおよび記録装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１（ａ）は、本開示の記録装置の一つの具体例であるカラーインクジェットプリンタ１（以下で単にプリンタ１と言うことがある）の概略の側面図である。図１（ｂ）は、プリンタ１の概略の平面図である。プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐをガイドローラ８２Ａから搬送ローラ８２Ｂへと搬送することにより、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動させる。そして、プリンタ１は、制御部８８によって液体吐出ヘッド２を制御して、画像や文字のデータに基づいて液体吐出ヘッド２から液体を吐出し、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させる。このようにして、プリンタ１は、印刷用紙Ｐに印刷などの記録を行う。
【００１１】
本具体例では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されており、プリンタ１はいわゆるラインプリンタとなっているが、これに限定されるものではない。例えば、液体吐出ヘッド２を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Ｐの搬送を交互に行う、いわゆるシリアルプリンタでも構わない。
【００１２】
プリンタ１には、印刷用紙Ｐとほぼ平行となるように平板状のヘッド搭載フレーム７０（以下で単にフレーム７０と言うことがある）が固定されている。フレーム７０には図示しない２０個の孔が設けられており、２０個の液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド２の、液体を吐出する部位が印刷用紙Ｐに面するようになっている。液体吐出ヘッド２と印刷用紙Ｐとの間の距離は、例えば０．５〜２０ｍｍ程度とされる。なお、図１では、２０個の液体吐出ヘッド２のうち５つの液体吐出ヘッド２によって１つのヘッド群７２が構成され、プリンタ１が４つのヘッド群７２を有している例を示している。
【００１３】
液体吐出ヘッド２は、図１（ａ）の手前から奥へ向かう方向、図１（ｂ）の上下方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。１つのヘッド群７２内において、３つの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでいる。他の２つの液体吐出ヘッド２は、搬送方向に沿ってずれた位置で、３つの液体吐出ヘッド２の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド２は、各液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲が、印刷用紙Ｐの幅方向に（印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向に）繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Ｐの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。
【００１４】
４つのヘッド群７２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド２には、図示しない液体タンクから液体、例えば、インクが供給される。１つのヘッド群７２に属する液体吐出ヘッド２には、同じ色のインクが供給されるようになっており、４つのヘッド群７２で４色のインクが印刷できる。各ヘッド群７２から吐出されるインクの色は、例えば、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。このようなインクを、制御部８８で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。
【００１５】
なお、単色印刷であり、且つ１つの液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲を印刷する場合であれば、プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド２の個数は１つでもよい。ヘッド群７２に含まれる液体吐出ヘッド２の個数や、ヘッド群７２の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッド群７２の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数配置して、搬送方向に交互に印刷すれば、同じ性能の液体吐出ヘッド２を使用しても搬送速度を速くできる。これにより、時間当たりの印刷面積を大きくすることができる。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Ｐの幅方向の解像度を高くしてもよい。
【００１６】
さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。
【００１７】
プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐに印刷を行う。印刷用紙Ｐは、給紙ローラ８０Ａに巻き付けられた状態になっており、２つのガイドローラ８２Ａの間を通った後、フレーム７０に搭載されている液体吐出ヘッド２の下側を通り、その後２つの搬送ローラ８２Ｂの間を通り、最終的に回収ローラ８０Ｂに回収される。印刷する際には、搬送ローラ８２Ｂを一定速度で回転させることにより、印刷用紙Ｐが一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド２によって印刷される。回収ローラ８０Ｂは、搬送ローラ８２Ｂから送り出された印刷用紙Ｐを巻き取る。このように、給紙ローラ８０Ａ、ガイドローラ８２Ａ、搬送ローラ８２Ｂ、回収ローラ８０Ｂによって、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して搬送する搬送部が構成されている。搬送速度は、例えば、７５ｍ／分とされる。各ローラは、制御部８８によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。
【００１８】
記録媒体は、印刷用紙Ｐ以外に、ロール状の布などでもよい。また、プリンタ１は、印刷用紙Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルトを直接搬送して、記録媒体を搬送ベルトに置いて搬送してもよい。そのようにすれば、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを記録媒体にできる。さらに、液体吐出ヘッド２から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド２から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。
【００１９】
また、プリンタ１に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付けて、制御部８８が、各センサからの情報から分かるプリンタ１各部の状態に応じて、プリンタ１の各部を制御してもよい。例えば、液体吐出ヘッド２の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド２に加えている圧力などが、吐出される液体の吐出量や吐出速度などの吐出特性に影響を与えている場合などに、それらの情報に応じて、液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。
【００２０】
なお、本開示における記録装置は、液体吐出ヘッドと、記録媒体を液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部とを備えていれば良く、その他の構成については何ら限定されるものではない。また、前記搬送部の構成についても、本具体例で示した構成に限定されるものではない。
【００２１】
次に、本開示の液体吐出ヘッドの一つの具体例である液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、図１に示された液体吐出ヘッド２の要部であるヘッド本体１３を示す平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、ヘッド本体１３の一部を示す図である。図４は、図３と同じ位置の拡大図である。図３および図４では、図を分かりやすくするため、一部の流路を省略して描いている。また、図３および図４では、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板２１の下方にあって破線で描くべき加圧室１０、しぼり１２および吐出孔８などを実線で描いている。図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の吐出孔８付近を拡大した部分断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）をさらに拡大した部分断面図である。
【００２２】
ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に配置された圧電アクチュエータ基板２１とを有している。流路部材４は、吐出孔８を有するノズル部材であるノズルプレート３１およびプレート２２〜３０が積層されて構成されている。圧電アクチュエータ基板２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータ基板２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータ基板２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチュエータ基板２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータ基板２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。
【００２３】
流路部材４の内部には液体流路の一部であるマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータ基板２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。そして、図示されていない液体タンクから開口５ｂを介してマニホールド５へ液体が供給される。
【００２４】
流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールド５ａということがある）。開口５ｂに繋がるマニホールド５は、圧電アクチュエータ基板２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータ基板２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータ基板２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体１３の長手方向に延在している。
【００２５】
流路部材４は、複数の加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの加圧室群９を有している。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。加圧室１０は流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの加圧室１０によって形成された各加圧室群９は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接着されることで閉塞されている。
【００２６】
本具体例では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだＥ１〜Ｅ４の４列の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった加圧室１０の並ぶ列は、副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。
【００２７】
全体では、マニホールド５から繋がる加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各加圧室列に含まれる加圧室１０の数は、アクチュエータである変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。
【００２８】
ノズルである吐出孔８は、ヘッド本体１３の解像度方向である長手方向において、約４２μｍ（６００ｄｐｉの場合、２５．４ｍｍ／１５０＝４２μｍ）の間隔でほぼ等間隔に配置されている。これによって、ヘッド本体１３は、長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。台形形状の圧電アクチュエータ基板２１がオーバーラップしている部分では、２つの圧電アクチュエータ基板２１の下方にある吐出孔８が、互いに補完し合うように配置されていることにより、吐出孔８は、ヘッド本体１３の長手方向に６００ｄｐｉに相当する間隔で配置されている。
【００２９】
また、各副マニホールド５ａには、平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、副マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉの場合、２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ）以下の間隔で個別流路３２が形成されているということである。
【００３０】
圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置には後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５は加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。
【００３１】
図５（ａ）においては吐出孔８が１つ開口している例を示しているが、流路部材４の下面である吐出孔面４−１には、吐出孔８が多数開口している。吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。吐出孔８の集まりである吐出孔群は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板２１の変位素子５０を変位させることにより吐出孔８から液滴を吐出できる。そして、それぞれの吐出孔群内の吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。
【００３２】
ヘッド本体１３に含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズル部材であるノズルプレート３１である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。図５に示されているように、加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは、流路部材４の内部における下面側に、吐出孔８は、流路部材４の下面に、それぞれ配置されている。流路部材４は、個別流路３２を構成する各部分が互いに近接して配設され、加圧室１０を介して副マニホールド５ａと吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００３３】
各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート２２に形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。
【００３４】
第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート２３（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。ディセンダの一方の端は、特に断面積が小さい、ノズルプレート３１に形成された吐出孔８である。ノズルプレート３１の表面には、めっき膜６１が設けられている。めっき膜６１については、後述する。
【００３５】
第４に、副マニホールド５ａを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート２７〜２９に形成されている。
【００３６】
このような孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、副マニホールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８へと進み、吐出孔８から吐出される。
【００３７】
圧電アクチュエータ基板２１は、図５に示されるように、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂが積層された構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板２１の変位する部分である変位素子５０の厚さは４０μｍ程度であり、１００μｍ以下であることにより、変位量を大きくすることができる。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の加圧室１０を跨ぐように延在している（図３参照）。これらの圧電セラミック層２１ａ、２１ｂは、例えば、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。
【００３８】
圧電アクチュエータ基板２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４、Ａｕ系などの金属材料からなる個別電極３５を有している。個別電極３５は上述のように圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する位置に配置されている。個別電極３５は、加圧室１０と対向している個別電極本体３５ａと、加圧室１０と対向している領域外に引き出されて引出電極３５ｂからなっている。
【００３９】
圧電セラミック層２１ａ、ｂおよび共通電極３４は、それぞれほぼ同じ形状であることにより、これらを同時焼成により作製する場合に、反りを小さくできる。なお、ほぼ同じ形状であるとは、外周の寸法の差がその部分の幅の１％以内であることを言う。また、圧電アクチュエータ基板２１の反りは、圧電アクチュエータ基板２１の厚さと同程度以下に小さいと良い。そして、圧電アクチュエータ基板２１の内部に電極のある場所とない場所との焼成収縮挙動の差による反りを少なくするために、共通電極３４は内部にパターンのないベタで形成される。圧電セラミック層２１ａ、ｂの外周は、基本的に焼成前に重ねられた状態で切断して形成されるので、加工精度の範囲内で同じ位置になる。共通電極３４は、ベタ印刷した後に、圧電セラミック層２１ａ、ｂと同時に切断して形成すると、反りが生じ難い。また、共通電極３４を、圧電セラミック層２１ａ、ｂと相似形状で少し小さいパターンで印刷すると、圧電アクチュエータ基板２１の側面に共通電極３４が露出しなくなるため、電気的信頼性が高くなる。
【００４０】
詳細は後述するが、個別電極３５には、制御部８８から外部配線であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を通じて駆動信号（駆動電圧）が供給される。駆動信号は、印刷用紙Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。共通電極３４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極３４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内のすべての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本具体例では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に外部配線と接続されている。
【００４１】
なお、後述のように、個別電極３５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極３５に対応する加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２を通じて、対応する吐出孔８から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータ基板２１における各加圧室１０に対向する部分は、各加圧室１０および吐出孔８に対応する個別の変位素子５０（アクチュエータ）に相当する。つまり、加圧室１０の直上に位置する圧電セラミック層２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５によって、図５に示されているような構造を単位構造とする変位素子５０が、２枚の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層体中に、加圧室１０毎に構成されている。このように、圧電アクチュエータ基板２１には、加圧室１０を加圧する加圧部として機能する変位素子５０が、複数含まれている。なお、本具体例において１回の吐出動作によって吐出孔８から吐出される液体の量は、５〜７ｐＬ（ピコリットル）程度である。
【００４２】
圧電アクチュエータ基板２１を平面視したとき、個別電極本体３５ａは加圧室１０と重なるように配置されており、加圧室１０の中央に位置している部位の、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれている圧電セラミック層２１ｂは、圧電アクチュエータ基板２１の積層方向に分極されている。分極の向きは上下どちらに向かっていてもよく、その方向に対応して駆動信号を与えることで駆動できる。
【００４３】
図５に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには厚さ方向に分極が施されている。本具体例の圧電アクチュエータ基板２１においては、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック層２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータ基板２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。
【００４４】
本具体例における駆動手順について説明する。まず、あらかじめ個別電極３５を共通電極３４より高い電位（以下高電位と称す）にしておく。このとき、変位素子５０は、加圧室１０側へ凸となるように変形しており、加圧室１０内の容積は小さくなっている。そして、吐出要求があると、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位（以下低電位と称す）とする。これにより、変位素子５０が元の形状（平らな形状）に戻り、加圧室１０の容積が増加する。このとき、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後、所定のタイミングで再び個別電極３５を高電位にする。これにより、変位素子５０は、加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積が減少する。これにより加圧室１０内の圧力が上昇し、液滴が吐出される。このように、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極３５に供給することによって液体を吐出する。このパルス幅は、加圧室１０内において圧力波がマニホールド５から吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）とするのが理想的である。これにより、加圧室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
【００４５】
以下、本開示のノズル部材の１つの具体例であるノズルプレート３１について詳細に説明する。図５（ｂ）は、吐出孔８付近の流路部材４の部分縦断面図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の吐出孔面４−１付近をさらに拡大した部分縦断面図である。図５（ｂ）、（ｃ）の吐出孔面４−１付近の凹凸は、実際の縮尺よりも強調して描いてある。
【００４６】
以下のノズルプレート３１の説明においては、吐出孔面４−１側を上として説明する。ノズルプレート３１は、基材６０と、めっき膜６１と、複合膜６８とを有している。
【００４７】
基材６０は、流路部材４の外表面となる第１面６０ａと、第１面６０ａの反対側の面である第２面６０ｂとを有している。また、基材６０は、第１面６０ａと第２面６０ｂとを繋いでいる貫通孔８ａを有している。
【００４８】
めっき膜６１は、基材６０のほぼ全面を覆っている。複合膜６８は、基材６０の第１面６０ａ上に設けられためっき膜６１のさらに上側に設けられている。複合膜６８は、めっき膜６１側から順に、金属膜６２、金属酸化膜６３、撥水膜６４が重なって構成されている。撥水膜６４の上側の面が吐出孔面４−１となっている。
【００４９】
めっき膜６１は、貫通孔８ａの内壁にも設けられている。なお、貫通孔８ａは、基材６０単体の状態で開いている孔を指す。貫通孔８ａの内壁に、めっき膜６１や、複合膜６８などが設けられている場合は、その内側が吐出孔８となる。貫通孔８ａの内壁にめっき膜６１などが設けられない場合は、吐出孔８と貫通孔８とは同じものを指す。
【００５０】
基材６０は、例えばステンレス等の金属の板を用いて構成することができるが、他の材料を用いて構成しても良い。また、例えば、電鋳により形成された電鋳膜によって基材６０を構成することもできる。電鋳膜をパターンニングして形成することで、貫通孔８ａを形成することができる。基材６０を電鋳で形成することで、貫通孔８ａを所望の形状で、高い精度で形成することができる。例えば、パンチングや、レーザーで貫通孔８ａを形成すると、繰り返し精度が低くなる場合がある。
【００５１】
電鋳膜は、例えばニッケルを主成分としており、ニッケルの含有率は９５質量％以上である。ニッケル以外の成分は、基本的に不純物であり、ニッケルの含有率は９８質量％以上、さらに９９質量％以上であると良い。
【００５２】
ノズルプレート３１の厚さは、例えば、２０〜１００μｍである。吐出孔８の断面形状は、円形状であると良いが、楕円形状、三角形状、四角形状などの他の回転対称な形状であっても良い。吐出孔８は、吐出孔面４−１に近づくにしたがって断面の直径が小さくなっているテーパー形状をしている。テーパー角は、例えば、１０〜３０度である。吐出孔８の吐出孔面４−１付近は、吐出孔面４−１に近づくにしたがってわずかに直径が大きくなっていく逆テーパー形状をしていてもよい。吐出孔面４−１における吐出孔８の開口の直径は、例えば、１０〜２００μｍである。
【００５３】
ニッケルは、電鋳膜を形成する上で良い材料であるが、酸に対する耐食性が比較的劣る。ニッケルおよびパラジウムを主成分とするニッケルパラジウムは、ニッケルよりも酸などに対する耐食性が高い。ニッケルを主成分とする基材６０の表面に、ニッケルパラジウムのめっき膜６１をカバー金属膜として設けて、ノズルプレート３１の耐食性を高くすることができる。めっき膜６１におけるパラジウム含有率は、６０質量％以上、さらに７０質量％以上、特に８５質量％以上が良い。パラジウム含有率を高くすることで、耐食性を高くすることができる。また、めっき膜６１におけるニッケル含有率は、２質量％以上、さらに５質量％以上にすると良い。パラジウム含有率を低くし、ニッケル含有率を高くすることで、基材６０との接合強度を強くできる。また、パラジウムよりニッケルの方が安価であるため、コストを低くすることができる。
【００５４】
なお、ニッケルおよびパラジウムを主成分とするとは、ニッケル含有率とパラジウム含有率との合計が８０質量％以上であることを指す。ニッケル含有率とパラジウム含有率との合計は、さらに９５質量％以上、特に９９質量％以上であると良い。
【００５５】
吐出孔８は、流路部材４に配置されている個別流路３２の一部となっている。ノズルプレート３１に配置されている吐出孔８に繋がっている流路は、加圧室１０まで繋がっている。吐出孔８に繋がっている流路は、吐出孔８よりも大きいので、ノズルプレート３１の第２面６０ｂの貫通孔８ａの周囲には、個別流路３２に面している領域が存在する。めっき膜６１は、腐食を抑制するように、個別流路３２に面している領域全体に設けられてもよい。さらに、めっき膜６１は、基材６０のほぼ全面に設けられてもよい。なお、基材６０が、使用する液体によって腐食しない場合には、めっき膜６１を設けなくてもよい。
【００５６】
めっき膜６１の厚さは０．１μｍ以上、さらに０．５μｍ以上とするのが良い。めっき膜６１の厚さを厚くするよることにより、基材６０に到達した液体により基材６０が腐食される可能性を小さくできる。めっき膜６１の厚さは５μｍ以下、さらに３μｍ以下とすると良い。厚さを薄くすることで、厚さのばらつきが大きくなって吐出孔８の形状のばらつきが大きくなることや、吐出孔面４−１の平坦性が低くなることを低減できる。
【００５７】
ノズルプレート３１の吐出孔面４−１には、使用する液体に対する接触角が大きくなるように、撥水膜６４が配置されている。なお、使用する液体の主成分が水でない場合もあるが、そのような場合も含めて、便宜上、撥水膜６４と呼ぶ。
【００５８】
金属酸化膜６３の上に撥水膜６４を配置することで、撥水膜６４の接合強度を大きくでき、撥水膜６４が剥がれ難くできる。撥水膜６４には、例えば、シラノール基を含むフッ素系樹脂、シリコン系撥水膜、ポリテトラフルオロエチレン、あるいはニッケル共析めっきなどを用いることができる。金属酸化膜６３上に撥水膜６４を形成することで、金属酸化膜６３と撥水膜６４との間に結合が多数できるので、接合強度を高くできる。例えば、撥水膜６４として、シラノール基を含むフッ素系樹脂を用いれば、金属酸化膜６３との間で、脱水重合による結合が多数できる。
【００５９】
吐出孔面４−１に付いた液体を取り除く際のワイピングによる物理的な影響、および化学的に活性な液体を使用する際の化学的な影響のいずれか、あるいは両方が複合して作用することにより、撥水膜６４の局所的な剥がれや、撥水膜６４の厚さの低下が発生し、それにより撥水効果が低くなることがある。撥水効果には、大きく２つの役割がある。１つ目は、液体の吐出に際して、吐出される液体が、吐出孔８から吐出孔面４−１に濡れ広がるのを抑制することである。吐出孔８から吐出孔面４−１に液体が濡れ広がると、極端な場合には液体の吐出できなくなることがある。また、液体の吐出はできても、吐出量の低下や、吐出速度の低下が生じることがある。２つ目は、吐出した際に生じた液体のミストが、吐出孔面４−１に付着した後、吐出孔面４−１に濡れ広がって吐出孔８に到達するのを妨げることである。吐出孔面４−１に濡れ広がった液体が、吐出孔８に達し、吐出孔８内のメニスカスと繋がった状態になってしまうと、液体が吐出できなくなってしまったり、吐出する方向がずれてしまったりする。
【００６０】
いずれにしても、吐出孔面４−１においては、吐出孔８の周囲の領域である第１領域Ａ１は、撥水性が高い状態を維持できるのが好ましい。隣り合う吐出孔８同士の中間の領域である第２領域Ａ２も、基本的には、撥水性が高い状態を維持できるのが好ましい。しかし、当初とまったく同じ撥水性を維持するのは、難しい。そこで、液体吐出ヘッド２を使用することにより生じる、撥水膜６４の撥水性の低下の進行が、第１領域Ａ１よりも、第２領域Ａ２の方において速く進むようにする。そのようにすれば、第１領域Ａ１においては、撥水性を比較的維持しつつ、第２領域Ａ２に付着したミストが、撥水性の低下した第２領域Ａ２に留まりやすくなることで、第１領域Ａ１にまで濡れ広がり難くすることができる。
【００６１】
第１領域Ａ１における撥水性低下の進行を、第２領域Ａ２における撥水性低下の進行よりも遅くするために、第１領域Ａ１における撥水膜６４と金属酸化膜６３との接合強度を、第２領域Ａ２における撥水膜６４と金属酸化膜６３との接合強度よりも強くする。具体的には、次の２つのうちの少なくとも一方を行うと良い。１つは、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の厚さを、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも大きくする（厚くする）ことである。もう１つは、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さを、第２領域Ａ２における撥水膜６４側の面の粗さよりも大きくすることである。
【００６２】
第１領域Ａ１は、吐出孔面４−１において、吐出孔８の縁から外側に、吐出孔面４−１における吐出孔８の開口半径の幅だけ広がった領域である。なお、第１領域Ａ１における厚さが大きいとは、第１領域Ａ１内に、厚さが大きい部分があればよく、第１領域Ａ１全体の厚さが大きくなくてもよい。第１領域Ａ１における粗さが大きいとは、第１領域Ａ１内に、粗さが大きい部分があればよく、第１領域Ａ１全体の粗さが大きくなくてもよい。また、第１領域Ａ１内の厚さおよび粗さが大きい部分は、吐出孔８を囲むように環状に分布していなくてもよい。第２領域Ａ２は、隣り合う第１領域Ａ１の間の領域である。第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さおよび粗さは、隣り合う第１領域Ａ１の中央（隣り合う吐出孔８同士の真中）の場所において測定すればよい。
【００６３】
本具体例では、金属酸化膜６３の厚さは、吐出孔８の縁の僅かに外側で、もっとも厚くなっており、吐出孔８から離れるにしたがって徐々に薄くなり、ある地点より外側では、ほぼ一定になっている。金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さも同様に、吐出孔８の周囲でもっとも大きくなっており、吐出孔８から離れるにしたがって徐々に小さくなり、ある地点より外側では、ほぼ一定になっている。
【００６４】
なお、金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さは、撥水膜６４を化学処理などで取り除いて測定することができる。また。撥水膜６４は、その下の金属酸化膜６３の面に追従して形成されているので、撥水膜６４の面粗さを測定して、金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さとしてもよい。
【００６５】
また、金属酸化膜６３と、基材６０あるいはめっき膜６１との接合を強くするため、金属酸化膜６３と、基材６０あるいはめっき膜６１との間には金属膜６２が配置されている。金属膜６２は、スパッタなどで形成される。金属膜６２の材質は、例えば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｎｂのうちの少なくとも一つである。これらの金属元素は、金属膜６２の９５質量％以上を占め、他は基本的に不純物である。金属元素の割合は、９８質量以上、さらに９９質量％以上であると良い。金属酸化膜６３は、基材６０あるいはめっき膜６１に対して、金属結合で強く結合している。
【００６６】
金属酸化膜６３は、金属膜６２の上に、スパッタなどで形成される。金属酸化膜６３に含まれる金属は、例えば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｓｉ、Ｎｂのうちの少なくとも一つである。これらの金属元素の酸化膜は、酸性やアルカリ性のインクなど対する耐食性が比較高い。また、撥水膜６４との接合強度を高くできる。これらの金属元素は、金属酸化膜６３の酸素を除く成分の９５質量％以上を占め、他は基本的に不純物である。金属元素の割合は、酸素を除く成分の９８質量以上、さらに９９質量％以上であると良い。
【００６７】
金属酸化膜６３の形成においては、金属元素とともに酸素が供給される。ここで供給された酸素は、同時に供給される金属元素と合わさって金属酸化膜６３を形成する。さらに、条件を調整することで、供給される酸素の一部は、既にある金属膜６２の一部を酸化して金属酸化膜６３に変える。貫通孔８ａに気流が流れるような状態で行うことにより、金属膜６２の一部を酸化して金属酸化膜６３に変える作用を、第２領域Ａ２よりも第１領域Ａ１において速く進行させることができる。これにより、第１領域Ａ１における金属膜６２の厚さは、第２領域Ａ２における金属膜６２の厚さよりも薄くなる。そして、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の厚さは、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも厚くなる。なお、第１領域Ａ１の金属酸化膜６３の厚さを厚くするのは、後述の酸素プラズマ処理において行ってもよい。
【００６８】
金属膜６２の主成分である金属と、金属酸化膜６３の主成分である金属とが同じであれば、金属膜６２と金属酸化膜６３との間の接合が強固になる。また、そのようにすれば、金属酸化膜６３を通して、金属膜６２の酸化が起こり易くできる。さらに、そのようにすれば、金属膜６２の一部が酸化して、金属酸化膜６３になる際に体積が増加しても、金属膜６２と金属酸化膜６３との間に不整合が生じ難い。
【００６９】
金属膜６２の材質によっては、金属酸化膜６３を意図的に形成しなくても、空気中の酸素によって表面が酸化されて酸化膜が形成されることがあるが、そのような酸化膜は、薄くて撥水膜６４の接合を強固にする効果が小さいとともに、ほぼ一定の厚さに形成されるため、本開示のノズル部品における金属酸化膜６３のような効果を奏することはできない。本開示における金属酸化膜６３は、撥水膜６４の接合を強化できるように例えば１０ｎｍ以上の厚さで、且つノズルの周囲が選択的に厚くなるように、意図的に形成されたものであり、意図せず自然に形成された（例えば厚さが５ｎｍ程度以下の）厚さがほぼ均一な酸化膜とは異なるものである。
【００７０】
撥水膜６４を形成する前に、ノズルプレート３１を酸素プラズマ処理してもよい。酸素プラズマ処理は、金属酸化膜６３上の有機物などを酸化して取り除くために行われる。また、条件を調整することで、金属膜６２の一部を酸化して金属酸化膜６３に変えることができる。貫通孔８ａに気流が流れるような状態で行うことにより、この作用を、第２領域Ａ２よりも第１領域Ａ１において速く進行させることができる。これにより、第１領域Ａ１における金属膜６２の厚さは、第２領域Ａ２における金属膜６２の厚さより薄くなる。そして、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の厚さは、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも厚くなる。
【００７１】
また、以上のような工程により、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の厚さを、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも厚くすると、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さが、第２領域Ａ２における撥水膜６４側の面の粗さよりも大きくなる。また、吐出孔８に近づくにしたがって、面粗さは大きくなる。これは、金属膜６２の一部が金属酸化膜６３に変わる際に体積が増加し、歪みながら金属酸化膜６３を押し上げることに起因するのではないかと推察される。そして、吐出孔８に近づくにしたがって、金属酸化膜６３に変わる金属膜６２の量が多くなるので、面粗さも大きくなると推察される。
【００７２】
また、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の厚さを、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも厚くすると、第１領域Ａ１の金属酸化膜６３の上に形成される撥水膜６４の密度を、第２領域Ａ２の金属酸化膜６３の上に形成される撥水膜６４の密度よりも高くすることができる。これにより、第１領域Ａ１における撥水膜６４の撥水性を、第２領域Ａ２における撥水膜６４の撥水性よりも高くすることができる。これにより、撥水膜６４の劣化が進む前の状態においても、吐出孔面４−１の吐出孔８の近傍における撥水性を他の領域よりも高くすることができる。これにより、吐出孔面４−１の吐出孔８の周囲への液体の付着による吐出特性の悪化を低減することができる。なお、第１領域Ａ１における撥水膜６４の撥水性が、第２領域Ａ２における撥水膜６４の撥水性よりも高いことは、第１領域Ａ１における撥水膜６４の表面の純水に対する接触角が、第２領域Ａ２における撥水膜６４の表面の純水に対する接触角よりも大きいことによって確認することができる。また、接触角の測定は、市販の接触角計を用いて行うことができる。
【００７３】
以上のような工程により、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さを１０〜５０ｎｍとするとともに、これよりも金属酸化膜６３が厚くなっている領域を吐出孔８の周囲に形成することができる。金属酸化膜６３が厚くなっている領域を、吐出孔８の縁から吐出孔８の吐出孔面４−１における開口半径以上の幅にすることができる。例えば、開口半径１０μｍの円形の吐出孔８に対して、吐出孔８の縁から１０μｍの幅の範囲、すなわち、吐出孔８部分を除く、吐出孔８の中心から２０μｍ以内の範囲全体が、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも厚い領域とすることができる。吐出孔８の中心から２０μｍ以内の範囲における、金属酸化膜６３の厚さは、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも１０〜１００ｎｍ厚くできる。金属酸化膜６３が、第２領域Ａ２よりも厚くなっている領域は、吐出孔８の縁から２００μｍの幅にまで広げることができる。金属酸化膜６３のもっとも厚い部分の厚さは５０〜２００ｎｍにすることができる。
【００７４】
金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さが第２領域Ａ２よりも大きい領域は、金属酸化膜６３の厚さが第２領域Ａ２よりも厚い領域と、ほぼ一致する。第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さを１〜５ｎｍとするとともに、これよりも金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さが大きくなっている領域を吐出孔８の周囲に形成することができる。金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さが大きくなっている領域を、吐出孔８の縁から吐出孔８の吐出孔面４−１における開口半径以上の幅にすることができる。吐出孔８部分を除く、吐出孔８の中心から２０μｍ以内の範囲全体における、金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さを、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さよりも４〜５０ｎｍ大きくすることができる。金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さが、第２領域Ａ２よりも大きくなっている領域を、吐出孔８の縁から２００μｍの幅にまで広げることができる。金属酸化膜６３のもっとも撥水膜６４側の面の粗さの大きい部分における面の粗さは５〜５１ｎｍにすることができる。
【００７５】
金属膜６２の厚さが第２領域Ａ２よりも薄い領域は、金属酸化膜６３の厚さが第２領域Ａ２よりも厚い領域と、ほぼ一致する。第２領域Ａ２における金属膜６２の厚さを２０〜２００ｎｍとし、これよりも金属膜６２の厚さが薄くなっている領域を吐出孔８の周囲にに形成することができる。金属膜６２の厚さが薄くなっている領域を、吐出孔８の縁から吐出孔８の吐出孔面４−１における開口半径以上の幅にすることができる。吐出孔８部分を除く、吐出孔８の中心から２０μｍ以内の範囲全体における、金属膜６２の厚さを、第２領域Ａ２における金属膜６２の厚さよりも１０〜１５０ｎｍ薄くすることができる。金属膜６２の厚さが第２領域Ａ２よりも薄くなっている領域を、吐出孔８の縁から２００μｍの幅にまで広げることができる。金属膜６２のもっとも薄い部分の厚さは１０〜１９０ｎｍにすることができる。
【００７６】
金属酸化膜６３の厚さが厚くなると、より多くの場所で、撥水膜６４との結合が発生し、撥水膜６４の接合強度を強くできる。このため、撥水性の低下の進行は、第２領域Ａ２よりも第１領域Ａ１の方が遅くなる。これにより、ノズルプレート３１を使用可能な期間を長くできる。
【００７７】
また、金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さが大きくなると、撥水膜６４との結合が強固になり、撥水膜６４の接合強度を強くできる。このため、撥水性の低下の進行は、第２領域Ａ２よりも第１領域Ａ１の方が遅くなる。これにより、ノズルプレート３１を使用可能な期間を長くできる。
【００７８】
金属酸化膜６３の厚さと、撥水膜６４の接合強度と、撥水膜６４の局所的な剥がれなどによる接触角の低下との関係は、例えば次のようになる。金属酸化膜６３の厚さを１０ｎｍとすると、撥水膜６４の接合強度は約３００μＮとなり、ワイピングを所定回数繰り返した後の撥水膜６４の接触角の低下は約４０度となる。これに対して、金属酸化膜６３の厚さを５０ｎｍとすると、撥水膜６４の接合強度は約８００μＮとすることができ、同条件でワイピングした後の撥水膜６４の接触角の低下を約５度とすることができる。
【００７９】
本開示の第１のノズル部材は、基材６０と、金属酸化膜６３と、撥水膜６４とを有している。基材６０は第１面６０ａを有しており、第１面６０ａには、吐出孔８となる貫通孔８ａが複数開口している。金属酸化膜６３は、第１面６０ａの上に配置されている。撥水膜６４は、金属酸化膜６３の上に配置されている。そして、吐出孔８の周囲の領域を第１領域Ａ１とし、隣り合う第１領域Ａ１の間の領域を第２領域Ａ２としたときに、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の厚さが、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の厚さよりも厚い。この構成が本開示の第１のノズル部材の基本構成であり、これ以外の構成は必須ではなく、適宜変更が可能である。この構成により、吐出孔８の周囲に液体が付着することによる吐出特性の悪化を低減できる。
【００８０】
また、本開示の第２のノズル部材は、基材６０と、金属酸化膜６３と、撥水膜６４とを有している。基材６０は第１面６０ａを有しており、第１面６０ａには、吐出孔８となる貫通孔８ａが複数開口している。金属酸化膜６３は、第１面６０ａの上に配置されている。撥水膜６４は、金属酸化膜６３の上に配置されている。そして、吐出孔８の周囲の領域を第１領域Ａ１とし、隣り合う第１領域Ａ１の間の領域を第２領域Ａ２としたときに、第１領域Ａ１における金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さが、第２領域Ａ２における金属酸化膜６３の撥水膜６４側の面の粗さよりも大きい。この構成が本開示の第２のノズル部材の基本構成であり、これ以外の構成は必須ではなく、適宜変更が可能である。この構成により、吐出孔８の周囲に液体が付着することによる吐出特性の悪化を低減できる。
【００８１】
また、本開示のノズル部材では、金属酸化膜６３と基材６０との間に金属膜６２が配置されているようにしても良い。このような構成を有する場合には、金属酸化膜６３と基材６０との接合強度を強くすることができる。
【００８２】
また、本開示のノズル部材では、金属膜６２の主成分である金属と、金属酸化膜６３の主成分である金属とが同じであるようにしても良い。このような構成を有する場合には、金属膜６２と金属酸化膜６３とを強固に接合することができる。
【００８３】
また、本開示のノズル部材では、第１領域Ａ１における撥水膜６４の撥水性が、第２領域Ａ２における撥水膜６４の撥水性よりも高いようにしても良い。このような構成を有する場合には、吐出孔８の周囲に液体が付着することによる吐出特性の悪化を低減することができる。
【００８４】
また、前述したように、本開示の液体吐出ヘッドは、本開示のノズル部材と、吐出孔８に繋がっている加圧室１０と、加圧室１０に圧力を加える加圧部（変位素子５０）とを有している。この構成が本開示の液体吐出ヘッドの基本構成であり、これ以外の構成は必須ではなく、適宜変更が可能である。この構成により、吐出孔８の周囲に液体が付着することによる吐出特性の悪化を低減した液体吐出ヘッドを得ることができる。
【００８５】
続いて、ノズルプレート３１を作製する方法の一例について説明する。まず、ステンレスなどの金属からなる電鋳基板を準備する。続いて、電鋳基板にネガ型のフォトレジスト膜を形成する。
【００８６】
所望の寸法および配置で貫通孔８ａが形成できるようにマスクパターンが形成されたフォトマスクを準備する。フォトマスクを通して、フォトレジスト膜に露光する。フォトマスクには、貫通孔８ａとなる部分で光を透過するようになっており、その部分のフォトレジスト膜に光が当たり、硬化する。硬化しなかった部分は、現像液により溶解させられて、取り除かれ、硬化した部分が残る。
【００８７】
続いて、電鋳基板にニッケルめっきを行い、基材６０となる電鋳膜を形成する。フォトレジスト膜が硬化して残っている部分には、電鋳膜が形成されないため、その部分が貫通孔８ａとなる。続いて、貫通孔８ａ内部のフォトレジスト膜を、有機溶剤などを用いて除去する。さらに、電鋳膜を電鋳基板から剥離することで、貫通孔８ａの形成された基材６０を得ることができる。
【００８８】
続いて、基材６０全体にニッケルおよびパラジウムのめっきを行い、めっき膜６１を形成する。
【００８９】
続いて、第１面６０ａ側（吐出孔面４−１側）のめっき膜６１の上に、スパッタで、Ｔａの金属膜６２を形成する。金属膜６２の厚さがほぼ一定になるように、この工程は、貫通孔８ａの第２面６０ｂ側が塞がれた、貫通孔８ａに気流が生じ難い状態で行われる。
【００９０】
続いて、金属膜６２の上に、スパッタで、Ｔａおよび酸素を供給し、金属酸化膜６３を形成する。また、供給するＴａと酸素により、金属酸化膜６３を形成するとともに、供給する元素の分圧およびスパッタ電圧を調整することで、金属膜６２の一部が金属酸化膜６３に変わるようにする。この工程は、貫通孔８ａの第２面６０ｂ側が解放された、貫通孔８ａに気流が生じる状態で行われる。これにより、金属膜６２から金属酸化膜６３への変換は、第２領域Ａ２よりも、貫通孔８ａの周囲の第１領域Ａ１において多く生じる。
【００９１】
続いて、金属酸化膜６３に酸素プラズマ処理を行い、金属酸化膜６３の表面の有機物などを酸化して取り除く。また、酸素分圧および電圧を調整することで、金属膜６２の一部が金属酸化膜６３に変わるようにする。この工程は、貫通孔８ａの第２面６０ｂ側が解放された、貫通孔８ａに気流が生じる状態で行われる。これにより、金属膜６２から金属酸化膜６３への変換は、第２領域Ａ２よりも、貫通孔８ａの周囲の第１領域Ａ１において多く生じる。
【００９２】
第１領域Ａ１において金属酸化膜６３が厚くなる条件での加工は、金属酸化膜６３の製膜工程、および酸素プラズマ処理のいずれか一方だけで行ってもよいが、両方の工程で行うのがよい。
【００９３】
続いて、フッ素系撥水剤で撥水膜６４を形成することで、ノズルプレート３１を得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
４−１・・・吐出孔面
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・マニホールドの開口
６・・・個別供給流路
８・・・吐出孔（ノズル）
８ａ・・・貫通孔
９・・・加圧室群
１０・・・加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・加圧室列
１２・・・しぼり
１３・・・ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・吐出孔列
２１・・・圧電アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層（セラミック振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜３０・・・プレート
３１・・・プレート（ノズル部材）
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・個別電極
３５ａ・・・個別電極本体
３５ｂ・・・引出電極
５０・・・変位素子
６０・・・（ノズルプレートの）基材
６０ａ・・・第１面
６０ｂ・・・第２面
６１・・・めっき膜
６２・・・金属膜
６３・・・金属酸化膜
６４・・・撥水膜
６８・・・複合膜
７０・・・ヘッド搭載フレーム
７２・・・ヘッド群
８０Ａ・・・給紙ローラ
８０Ｂ・・・回収ローラ
８２Ａ・・・ガイドローラ
８２Ｂ・・・搬送ローラ
８８・・・制御部
Ｐ・・・印刷用紙
【図１】
2017131178.tif 000003
【図２】
2017131178.tif 000004
【図３】
2017131178.tif 000005
【図４】
2017131178.tif 000006
【図５】
2017131178.tif 000007
【国際調査報告】
2017131178.tif 000008
2017131178.tif 000009
2017131178.tif 000010
2017131178.tif 000011