(57)【要約】【課題】ノズル近傍への液体の付着が抑制されたノズルプレート、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供する。【解決手段】一の面（ノズル面２３）に液滴を噴射するノズル（２２）が開口されたノズルプレート（２１）であって、一の面（ノズル面２３）は、ノズル（２２）を囲うように形成された第１の領域（撥液領域３９）と、ノズル（２２）を囲うように形成され、且つ第１の領域（撥液領域３９）よりも撥液性が低い第２の領域（親液領域４０）と、を備え、ノズル（２２）の開口縁から一の面（ノズル面２３）の面方向における外方に向けて、第１の領域（撥液領域３９）と第２の領域（親液領域４０）とが交互に且つ複数設けられたことを特徴とするノズルプレート（２１）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の面に液滴を噴射するノズルが開口されたノズルプレートであって、
前記一の面は、前記ノズルを囲うように形成された第１の領域と、前記ノズルを囲うように形成され、且つ前記第１の領域よりも撥液性が低い第２の領域と、を備え、
前記ノズルの開口縁から前記一の面の面方向における外方に向けて、前記第１の領域と前記第２の領域とが交互に且つ複数設けられたことを特徴とするノズルプレート。
【請求項２】
前記一の面は、前記ノズルから離れる方向に延在され、且つ前記第１の領域よりも撥液性が低い接続領域を備え、
複数の前記第２の領域は、前記接続領域により接続された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】
前記接続領域は、液滴を噴射する際のノズルプレートの移動方向に対して交差する方向に延在されたことを特徴とする請求項２に記載のノズルプレート。
【請求項４】
前記第２の領域は、液滴を噴射する際のノズルプレートの移動方向に長尺な環状に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のノズルプレート。
【請求項５】
前記ノズルは、第１の方向に列状に形成され、
前記第２の領域は、前記第１の方向に交差する第２の方向に長尺な環状に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のノズルプレート。
【請求項６】
複数の前記第２の領域のそれぞれの幅において、前記第２の領域が前記ノズルから離れているほど広いことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のノズルプレート。
【請求項７】
前記第１の領域の表面自由エネルギーと前記第２の領域の表面自由エネルギーとの差は、１５［ｄｙｎ／ｃｍ］以上であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のノズルプレート。
【請求項８】
前記第１の領域は、前記一の面に積層された第１の膜に形成され、
前記第２の領域は、前記第１の膜に積層された第２の膜に形成されたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載のノズルプレート。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載のノズルプレートを備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を噴射するノズルを備えたノズルプレート、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は、液体噴射ヘッドを備え、液体噴射ヘッドのノズルプレートに開設されたノズルから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置、バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
また、液体噴射ヘッドのノズルプレートとしては、ノズルが開設された面（以下、ノズル面）におけるノズルの周囲に撥水処理領域が設けられ、この撥水処理領域の周囲に親水処理領域が設けられたものがある（特許文献１参照）。これにより、インクをノズルから溢れさせてからノズル内に引き戻す動作を行うことで親水処理領域にインクを残留させることができ、ノズル面が濡れた状態で当該ノズル面をワイパー等により払拭することができる。また、ノズルプレートにおけるノズルの開口の周辺に高撥水領域を設け、高撥水領域の周りに低撥水領域を設けた液体噴射ヘッドも開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―３１５１８８号公報
【特許文献２】特開２００７―２４５５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、払拭動作後に拭き残されたインク滴や液体噴射動作時に発生したミスト等がノズル周囲のノズル面に付着、残留する虞がある。特に、ノズル近傍にインクが残留すると、ノズルから噴射されるインク滴に干渉し、インク滴の飛翔曲がり等の噴射不良が発生する虞がある。また、上記した特許文献１に開示される技術においては、インクをノズルから溢れさせてからノズル内に引き戻す動作を行うため、ノズル面に残留して増粘や固化したインクがノズル内に引き込まれ、ノズル内のメニスカスの異常やインク滴の飛翔曲がり等の不具合が発生する虞がある。さらに、特許文献２に開示されるノズルプレートのように、低撥水領域を広げすぎると、ノズル面に残留するインクの量が多くなり、記録紙等の媒体にインクが付着して当該媒体が汚れ易くなる。特に、布や紙等からなるウェブ状の媒体は、印刷動作においてノズル面に接触し易いため、このような問題が生じ易い。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル近傍への液体の付着が抑制されたノズルプレート、液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のノズルプレートは、上記目的を達成するために提案されたものであり、一の面に液滴を噴射するノズルが開口されたノズルプレートであって、
前記一の面は、前記ノズルを囲うように形成された第１の領域と、前記ノズルを囲うように形成され、且つ前記第１の領域よりも撥液性が低い第２の領域と、を備え、
前記ノズルの開口縁から前記一の面の面方向における外方に向けて、前記第１の領域と前記第２の領域とが交互に且つ複数設けられたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第２の領域から第１の領域に液体が移動し難くなるため、ノズルプレートの一の面に付着した液体が、ノズルに近づくことを抑制できる。その結果、ノズル面に付着した液体に起因する液滴の噴射不良を抑制することができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記一の面は、前記ノズルから離れる方向に延在され、且つ前記第１の領域よりも撥液性が低い接続領域を備え、
複数の前記第２の領域は、前記接続領域により接続されたことが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、ノズルに近い側（すなわち、内側）の第２の領域に付着した液体が接続領域を伝ってノズルから遠い側（すなわち、外側）の第２の領域に移動可能になる。その結果、ノズルに近い側の第２の領域に留まる液体を減少させることができ、液体がノズルに近づくことを一層抑制できる。
【００１１】
さらに、上記構成において、前記接続領域は、液滴を噴射する際のノズルプレートの移動方向に対して交差する方向に延在されたことが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、ノズルプレートの移動に伴い、液体が接続領域を伝ってノズルに近い側の第２の領域に移動することを抑制できる。
【００１３】
また、上記各構成の何れかにおいて、前記第２の領域は、液滴を噴射する際のノズルプレートの移動方向に長尺な環状に形成されたことが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、第２の領域のうちノズルプレートの移動方向に沿った領域が大きくなるため、当該領域に液体が移動し易くなる。その結果、ノズルプレートの移動に伴い、液体が移動したとしても、液体がノズルに近づくことを更に抑制できる。
【００１５】
さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記ノズルは、第１の方向に列状に形成され、
前記第２の領域は、前記第１の方向に交差する第２の方向に長尺な環状に形成されたことが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、隣り合うノズル間の距離を縮めることができる。すなわち、ノズルピッチを小さくできる。
【００１７】
また、上記各構成の何れかにおいて、複数の前記第２の領域のそれぞれの幅において、前記第２の領域が前記ノズルから離れているほど広いことが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、ノズルに近い側の第２の領域に付着した液体（液滴）よりもノズルから遠い側の第２の領域に付着した液体（液滴）の方が大きくなり易い。小さな液滴と大きな液滴とが接触すると、表面張力の影響より、小さな液滴は大きな液滴に吸収されるため、ノズルから遠い側の第２の領域に液体が移動し易くなる。その結果、第２の領域に付着した液体がノズルに近づくことを抑制できる。
【００１９】
さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記第１の領域の表面自由エネルギーと前記第２の領域の表面自由エネルギーとの差は、１５［ｄｙｎ／ｃｍ］以上であることが望ましい。
【００２０】
この構成によれば、第２の領域から第１の領域に液体が一層移動し難くなる。このため、ノズルプレートの一の面に付着した液体が、ノズルに近づくことをより確実に抑制できる。
【００２１】
また、上記各構成の何れかにおいて、前記第１の領域は、前記一の面に積層された第１の膜に形成され、
前記第２の領域は、前記第１の膜に積層された第２の膜に形成されたことが望ましい。
【００２２】
この構成によれば、第１の領域と第２の領域との間に段差が形成されるため、外側の第１の領域から内側の第２の領域へ液体が移動し難くなる。その結果、ノズル面に付着した液体がノズルに近づくことを抑制できる。
【００２３】
そして、本発明の液体噴射ヘッドは、上記各構成の何れかのノズルプレートを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、液滴の飛翔方向が曲がる等の液滴の噴射不良を抑制できる。その結果、液体噴射ヘッドの信頼性が向上する。
【００２５】
また、本発明の液体噴射装置は、上記構成の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、液体噴射装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの構成を説明する要部の断面図である。
【図３】ノズルの近傍を拡大したノズルプレートの平面図である。
【図４】ノズルの近傍を拡大したノズルプレートの断面図である。
【図５】第２の実施形態におけるノズルの近傍を拡大したノズルプレートの断面図である。
【図６】第３の実施形態におけるノズルの近傍を拡大したノズルプレートの断面図である。
【図７】第４の実施形態におけるノズルの近傍を拡大したノズルプレートの断面図である。
【図８】第５の実施形態におけるノズルの近傍を拡大したノズルプレートの断面図である。
【図９】第６の実施形態におけるノズルの近傍を拡大したノズルプレートの断面図である。
【図１０】第７の実施形態におけるノズルの近傍を拡大したノズルプレートの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、ノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドの一種として、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）１に搭載されたインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３を例に挙げて説明する。
【００２９】
図１は、プリンター１の斜視図である。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。
【００３０】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。記録ヘッド３は、主走査方向に往復移動しつつ、記録媒体２に向けてインク滴の噴射を行う。なお、主走査方向が本発明におけるノズルプレートの移動方向に相当する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。
【００３１】
記録媒体２が搬送される領域（又は、印刷領域）に対して主走査方向の一端側（図１中、右側）に外れた位置には、記録ヘッド３の待機位置であるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、キャップ１１及びワイパー１２が設けられている。キャップ１１は、ホームポジションに待機する記録ヘッド３のノズル面２３（後述）を封止する、例えば、弾性体からなる部材である。また、ワイパー１２は、ホームポジションに待機する記録ヘッド３のノズル面２３を払拭する部材である。本実施形態におけるワイパー１２は、エラストマー等の弾性体からなり、ブレード状に形成されている。なお、ワイパーとしては、綿、絹等の布からなるシート状の部材を用いることもできる。
【００３２】
次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の構成を説明する要部の断面図である。図３は、ノズルプレート２１におけるノズル２２の近傍を拡大した平面図である。図４は、ノズルプレート２１におけるノズル２２の近傍を拡大した断面図である。なお、記録ヘッド３の構成はノズル列方向に直交する方向において概ね左右対称であるため、図２では一方の構成のみを表している。また、以下の説明では、便宜上、記録ヘッド３を構成する各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、アクチュエーターユニット１４及び流路ユニット１５が積層された状態でヘッドケース１６に取り付けられている。
【００３３】
ヘッドケース１６は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その内部には各圧力室３０にインクを供給する液体導入路１８が形成されている。この液体導入路１８は、後述する共通液室２５と共に、複数形成された圧力室３０に共通なインクが貯留される空間である。本実施形態においては、２列に並設された圧力室３０の列に対応して液体導入路１８が２つ形成されている。また、ヘッドケース１６の下側（流路ユニット１５側）の部分には、当該ヘッドケース１６の下面（流路ユニット１５側の面）からヘッドケース１６の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空間１７が形成されている。流路ユニット１５がヘッドケース１６の下面に位置決めされた状態で接合されると、後述する連通基板２４に積層されたアクチュエーターユニット１４が収容空間１７内に収容されるように構成されている。さらに、収容空間１７の天井面の一部には、ヘッドケース１６の外側の空間と収容空間１７とを連通する挿通開口１９が開設されている。この挿通開口１９を通じて図示しないＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の配線基板が収容空間１７内に挿通され、当該収容空間１７内のアクチュエーターユニット１４に接続される。
【００３４】
本実施形態における流路ユニット１５は、連通基板２４及びノズルプレート２１を有している。ノズルプレート２１は、連通基板２４の下面（圧力室形成基板２９とは反対側の面）に接合されたシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。本実施形態では、このノズルプレート２１により、後述する共通液室２５となる空間の下面側の開口が封止されている。また、ノズルプレート２１には、複数のノズル２２が直線状（列状）に開設されている。この複数のノズル２２からなるノズル２２の列（すなわち、ノズル列）は、ノズルプレート２１に２列に形成されている。各ノズル列を構成するノズル２２は、一端側のノズル２２から他端側のノズル２２までドット形成密度に対応したピッチで、例えば副走査方向に沿って等間隔に設けられている。なお、ノズルプレートを連通基板における共通液室から内側に外れた領域に接合し、共通液室となる空間の下面側の開口を、例えば可撓性を有するコンプライアンスシート等の部材で封止することもできる。また、以下の説明においては、ノズル２２が開口するノズルプレート２１の下面（本発明における一の面に相当）を、ノズル面２３と称する。
【００３５】
ノズル面２３には、図３に示すように、ノズル２２を囲う環状に形成された撥液領域３９（本発明における第１の領域に相当）と、ノズル２２を囲う環状に形成され、且つ撥液領域３９よりも撥液性が低い親液領域４０（本発明における第２の領域に相当）と、が形成されている。なお、ここでいう親液領域４０の「親液」とは、撥液領域３９に比べて親液性を有するという意味、すなわち相対的な親液であり、必ずしも絶対的な親液性を有する場合（例えば、静的接触角が９０度よりも小さい場合）に限られない。本実施形態における撥液領域３９及び親液領域４０は、円形且つノズル２２に対して同心円状に形成されている。また、撥液領域３９と親液領域４０とは、ノズル２２の開口縁からノズル面２３の面方向における外方に向けて、すなわち、ノズル２２の開口縁から離れる方向に向けて、交互に且つ複数設けられている。より詳しく説明すると、ノズル面２３には、ノズル２２の開口縁に設けられた第１の撥液領域４２と、第１の撥液領域４２の外側に隣接し、第１の撥液領域４２を囲う第１の親液領域４５と、第１の親液領域４５の外側に隣接し、第１の親液領域４５を囲う第２の撥液領域４３と、第２の撥液領域４３の外側に隣接し、第２の撥液領域４３を囲う第２の親液領域４６と、第２の親液領域４６の外側に隣接し、第２の親液領域４６を囲う第３の撥液領域４４と、第３の撥液領域４４の外側に隣接し、第３の撥液領域４４を囲う第３の親液領域４７とが設けられている。
【００３６】
このように、撥液領域３９と親液領域４０とを隣接させて設けると、親液領域４０から撥液領域３９にインク（液体）が移動し難くなるため、ノズル面２３に付着したインクが、ノズル２２に近づくことを抑制できる。すなわち、ノズル２２側に移動しようとするインクが親液領域４０に捕獲され、また、親液領域４０のインクに対して撥液領域３９が障壁となり、インクがノズル２２に近づくことを抑制できる。そして、撥液領域３９及び親液領域４０を多重に設けることで、ノズル面２３に付着したインクがノズル２２内に入り込むことをより確実に防ぐことができる。その結果、ノズル面２３に付着したインクに起因するインク滴の噴射不良を抑制することができる。
【００３７】
ここで、撥液領域３９及び親液領域４０の幅に関し、これらは数十μｍ程度の幅に形成されることが望ましい。本実施形態においては、ノズル２２からの距離が遠くなるほど、親液領域４０の幅が広くなるように形成されている。換言すると、複数の親液領域４０のそれぞれの幅において、親液領域４０がノズル２２から離れているほど広くなっている。すなわち、第１の親液領域４５の幅ｗ１よりも第２の親液領域４６の幅ｗ２の方が広く、且つ、第２の親液領域４６の幅ｗ２よりも第３の親液領域４７の幅ｗ３の方が広くなるように形成されている。このため、ノズル２２に近い側（すなわち、内側）に配置される親液領域４０（例えば、第１の親液領域４５）に付着したインク（インク滴）よりもノズル２２から遠い側（すなわち、外側）に配置される親液領域４０（例えば、第２の親液領域４６）に付着したインク（インク滴）の方が大きくなり易い。小さなインク滴と大きなインク滴とが接触すると、表面張力の影響より、小さなインク滴は大きなインク滴に吸収されるため、ノズル２２から遠い側の親液領域４０にインクが移動し易くなる。すなわち、ノズル２２から離れる方向にインクが移動し易くなる。その結果、親液領域４０に付着したインクがノズル２２に近づくことを抑制できる。一方、本実施形態における撥液領域３９は、ノズル２２からの距離にかかわらず、略一定の幅に形成されている。なお、撥液領域３９に関しても、ノズル２２からの距離が遠くなるほど、幅が広くなるように形成することもできる。また、第３の親液領域４７の外側の領域は、撥液性を有する外部領域４１となっている。このため、比較的インク滴が付着し易い領域（すなわち、親液領域４０）をノズル２２の周辺だけにとどめることができる。これにより、ノズル面２３に付着するインクの量を減らすことができ、このインク滴により記録媒体２が汚れることを抑制できる。
【００３８】
また、本実施形態における撥液領域３９及び外部領域４１は、図４に示すように、ノズル面２３に積層された撥液膜４９に形成されている。さらに、親液領域４０は、撥液膜４９に積層された親液膜５０に形成されている。すなわち、撥液膜４９が露出した部分が撥液領域３９及び外部領域４１となり、親液膜５０が露出した部分が親液領域４０となっている。なお、撥液膜４９としては、炭化シリコンやＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等にフッ素が添加された硬質膜やフッ素系の樹脂膜等が好適に用いられる。また、親液膜５０としては、酸化チタン等の硬質膜やポリアミド樹脂等の樹脂膜が好適に用いられる。特に、撥液膜４９としては、表面自由エネルギー（表面張力）が６０〜８０［ｄｙｎ／ｃｍ］となるものが望ましい。また、親液膜５０としては、表面自由エネルギー（表面張力）が撥液膜４９よりも１５［ｄｙｎ／ｃｍ］以上低いものが望ましい。すなわち、撥液領域３９及び外部領域４１の表面自由エネルギーと親液領域４０の表面自由エネルギーとの差は、１５［ｄｙｎ／ｃｍ］以上であることが望ましい。このように表面自由エネルギーの差を１５［ｄｙｎ／ｃｍ］以上にすることで、親液領域４０から撥液領域３９にインクが一層移動し難くなる。したがって、ノズル面２３に付着したインクが、ノズル２２に近づくことをより確実に抑制できる。
【００３９】
なお、撥液膜４９及び親液膜５０は、半導体プロセスを用いてノズル面２３に形成することができる。すなわち、ノズル面２３を含むノズルプレート２１の表面に、例えば、熱酸化膜（ＳｉＯ２）とこれに積層された酸化タンタル膜（ＴａＯｘ）とからなる下地膜４８（図４参照）を形成した後、ノズル面２３における下地膜４８上に撥液膜４９及び親液膜５０をこの順に成膜する。その後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等を経て、撥液領域３９となる領域の親液膜を除去することで、換言すると、親液領域４０となる領域に親液膜５０を残すことで、上記したような撥液領域３９及び親液領域４０を形成することができる。そして、このように撥液領域３９及び親液領域４０を形成することで、図４に示すように、撥液領域３９と親液領域４０との間に段差を形成することができる。これにより、外側の撥液領域３９から内側の親液領域４０へインクが移動し難くなる。その結果、ノズル面２３の外部領域４１等に付着したインクがノズル２２に近づくことを抑制できる。
【００４０】
ノズルプレート２１の上面に接合される連通基板２４は、図２に示すように、流路ユニット１５の上部を構成するシリコン製の基板である。この連通基板２４には、液体導入路１８と連通し、各圧力室３０に共通なインクが貯留される共通液室２５と、この共通液室２５を介して液体導入路１８からのインクを各圧力室３０に個別に供給する個別連通路２６と、圧力室３０とノズル２２とを連通するノズル連通路２７とが、異方性エッチング等により形成されている。共通液室２５は、ノズル列方向に沿った長尺な空部であり、２列に並設された圧力室３０の列に対応して２列に形成されている。また、個別連通路２６及びノズル連通路２７は、ノズル列方向に沿って複数形成されている。
【００４１】
本実施形態におけるアクチュエーターユニット１４は、図２に示すように、圧力室形成基板２９、振動板３１、アクチュエーターの一種である圧電素子３２、及び、封止板３３が積層されてユニット化された状態で、連通基板２４に接合されている。なお、アクチュエーターユニット１４は、収容空間１７内に収容可能なように、収容空間１７よりも小さく形成されている。
【００４２】
圧力室形成基板２９は、アクチュエーターユニット１４の下部（流路ユニット１５側の部分）を構成するシリコン製の基板（例えば、シリコン単結晶基板）である。この圧力室形成基板２９には、異方性エッチングにより一部が板厚方向に除去されて、圧力室３０となるべき空間がノズル列方向に沿って複数並設されている。この空間は、下方が連通基板２４により区画され、上方が振動板３１により区画されて、インクが流れる流路の一種である圧力室３０を構成する。また、この空間、すなわち圧力室３０は、２列に形成されたノズル列に対応して２列に形成されている。各圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺な空部であり、長手方向の一側の端部に個別連通路２６が連通すると共に、他側の端部にノズル連通路２７が連通する。
【００４３】
振動板３１は、例えば、圧力室形成基板２９の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）からなる絶縁体膜と、からなる。この振動板３１における各圧力室３０に対応する領域は、撓み変形が許容される駆動領域３５であり、圧電素子３２が積層されている。本実施形態における圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、例えば、振動板３１上に、下電極層、圧電体層及び上電極層が順次積層されてなる。この上電極膜又は下電極膜のうち何れか一方が各圧電素子３２に共通に形成された共通電極となり、他方が各圧電素子３２に個別に形成された個別電極となっている。そして、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、圧電素子３２はノズル２２から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。これにより、圧力室３０の容積が変化し、当該圧力室３０内のインクに圧力変動が生じることになる。そして、この圧力変動を利用することで、圧力室３０内のインクをノズル２２から噴射することができる。なお、本実施形態における圧電素子３２は、ノズル列方向に沿って２列に並設された圧力室３０に対応して、当該ノズル列方向に沿って２列に形成されている。
【００４４】
封止板３３は、図２に示すように、圧力室形成基板２９の上面（詳しくは、振動板３１の上面）に接合されたシリコン単結晶、金属、合成樹脂等からなる基板である。この封止板３３の下面には、当該封止板３３の下面から封止板３３の板厚方向の途中まで窪んだ圧電素子収容空間３６が形成されている。そして、この圧電素子収容空間３６内に、圧電素子３２の列が収容されている。本実施形態では、２列に形成された圧電素子３２の列に対応して、圧電素子収容空間３６が２列に形成されている。なお、２つの圧電素子収容空間３６の間の部分には、封止板３３が板厚方向に貫通された開口が形成されている。この開口内において、挿通開口１９を通じて挿通された配線基板の端子と、圧電素子３２から延在された配線の端子とが接続される。
【００４５】
以上で説明したように、本発明における記録ヘッド３のノズルプレート２１には、撥液領域３９と親液領域４０とがノズル２２の開口縁から外方に向けて交互に且つ複数設けられているので、例えば、印刷動作等のノズル２２からインク滴を噴射する動作において、微小なインク滴がノズル面２３に付着したとしても、当該インク滴がノズル２２に近づくことを抑制できる。これにより、ノズル２２から噴射されたインク滴の飛翔方向が曲がる等のインク滴の噴射不良を抑制できる。その結果、記録ヘッド３の信頼性が向上し、ひいてはプリンター１の信頼性が向上する。
【００４６】
なお、上記した第１の実施形態においては、１つのノズル２２に対して親液領域４０が３つ設けられていたが、すなわちノズル２２の周りに親液領域４０が三重に形成されていが、これには限られない。要するに、１つのノズル２２に対して少なくとも２つ以上の親液領域４０を備えていれば良い。また、上記した第１の実施形態においては、親液領域４０が撥液膜４９に積層された親液膜５０に形成されていたが、これには限られない。親液膜５０と撥液膜４９との積層関係は、種々の構成を採り得る。
【００４７】
例えば、図５に示す第２の実施形態においては、撥液膜４９及び親液膜５０がそれぞれノズル面２３における下地膜４８上に積層されている。すなわち、撥液膜４９の表面と親液膜５０の表面とが、略同一面に揃えられている。換言すると、撥液領域３９と親液領域４０とが、略同一面に形成されている。このような撥液膜４９及び親液膜５０は、例えば、以下に説明する方法で形成することができる。まず、ノズル面２３に下地膜４８を形成した後、この下地膜４８上に撥液膜４９を成膜する。次に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等を経て、親液領域４０となる領域の撥液膜４９を除去する。そして、この撥液膜４９を除去した領域に、成膜工程、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等を経て、親液膜５０を形成する。これにより、図５に示すような、撥液領域３９及び親液領域４０を形成することができる。なお、その他の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４８】
また、図６に示す第３の実施形態においては、ノズル面２３における下地膜４８上に親液膜５０が積層され、この親液膜５０上に撥液膜４９が積層されている。そして、親液領域４０は、撥液膜４９が除去されて、親液膜５０が露出した状態となっている。すなわち、親液領域４０は、撥液領域３９から一段下がった位置に形成されている。このような撥液膜４９及び親液膜５０は、例えば、以下に説明する方法で形成することができる。まず、ノズル面２３に下地膜４８を形成した後、この下地膜４８上に親液膜５０及び撥液膜４９をこの順に成膜する。次に、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程等を経て、親液領域４０となる領域の撥液膜４９を除去する。これにより、親液領域４０における撥液膜４９が露出され、図５に示すような、撥液領域３９及び親液領域４０を形成することができる。なお、下地膜４８が親液性を有する場合には、親液膜５０を形成せずに、親液領域４０に下地膜４８を露出させることもできる。すなわち、下地膜４８を親液膜５０として代用することもできる。なお、その他の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４９】
ところで、上記した各実施形態においては、各親液領域４０（第１の親液領域４５、第２の親液領域４６、及び、第３の親液領域４７）がそれぞれ独立（すなわち、ノズル面２３の面内方向に離間）して形成されていたが、これには限られない。図７に示す第４の実施形態においては、各親液領域４０を接続する接続領域５１が形成されている。なお、図７における白抜き矢印は、主走査方向を表している。また、以降の図（図８〜図１０）においても、主走査方向を白抜き矢印で示してある。
【００５０】
具体的に説明すると、本実施形態におけるノズル面２３には、第１の実施形態と同様に、第１の親液領域４５、第２の親液領域４６、及び、第３の親液領域４７が形成されている。また、撥液領域３９よりも撥液性が低い親液領域の一種である接続領域５１が、第１の親液領域４５から第３の親液領域４７に亘ってノズル２２から離れる方向に延在されている。すなわち、接続領域５１により第１の親液領域４５、第２の親液領域４６、及び、第３の親液領域４７が接続されている。このため、ノズル面２３の面内方向において、第２の撥液領域４３、及び、第３の撥液領域４４は、この接続領域５１により分断される。また、接続領域５１は、主走査方向に対して交差する方向（本実施形態においては、主走査方向に対して略４５度に交わる方向）に延在されている。さらに、本実施形態における接続領域５１は、ノズル２２の中心に対して点対称の位置に２つ形成されている。なお、接続領域５１は、２つに限られず、１つ以上形成されていればよい。また、本実施形態における接続領域５１は、親液領域４０と同じ親液膜５０で構成されている。なお、その他の構成は上記した第１の実施形態、第２の実施形態、又は、第３の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５１】
このように接続領域５１を設けることで、ノズル２２に近い側（すなわち、内側）の親液領域４０に付着したインクが接続領域５１を伝ってノズル２２から遠い側（すなわち、外側）の親液領域４０に移動可能になる。その結果、ノズル２２に近い側の親液領域４０に留まるインクを減少させることができ、インクがノズル２２に近づくことを一層抑制できる。また、本実施形態においては、ノズル２２からの距離が遠くなるほど、親液領域４０の幅が広くなるように形成されているため、ノズル２２から離れた親液領域４０ほど付着するインク滴の大きさが大きくなり易い。このため、内側の親液領域４０に付着したインク滴が接続領域５１を伝って外側の親液領域４０に付着したインク滴に吸収され易くなる。したがって、ノズル２２から遠い側の親液領域４０にインクが一層移動し易くなり、インクがノズル２２に近づくことをより確実に抑制できる。さらに、接続領域５１は、主走査方向に対して交差する方向に延在されたので、記録ヘッド３の移動に伴いインクが接続領域５１を伝ってノズル２２に近い側の親液領域４０に移動することを抑制できる。
【００５２】
なお、上記した各実施形態では、撥液領域３９及び親液領域４０がノズル２２に対して同心円状に形成されたが、これには限られない。ノズル２２を囲うように環状に形成されていれば、どのような形状であっても良い。例えば、多角形状や図８〜図１０に示すような楕円形状であってもよい。以下においては、図８〜図１０に示す第５〜第７の実施形態について説明する。
【００５３】
図８に示す、第５の実施形態においては、親液領域４０が、主走査方向に長尺な楕円形状に形成されている。すなわち、第１の親液領域４５、第２の親液領域４６、及び、第３の親液領域４７が主走査方向に長尺な楕円形状に形成され、これに応じて第１の撥液領域４２、第２の撥液領域４３、及び、第３の撥液領域４４が主走査方向に長尺な楕円形状に形成されている。換言すると、親液領域４０及び撥液領域３９は、その長軸が主走査方向に沿った楕円形状に形成されている。このように親液領域４０を主走査方向に長尺な楕円形状にすれば、親液領域４０のうち主走査方向に沿った領域が大きく（広く）なり、この領域にインクが移動し易くなる。例えば、主走査方向におけるノズル２２と重なる親液領域４０にインクが付着した状態で、記録ヘッド３が主走査方向に移動した場合でも、当該インクが楕円形状の親液領域４０に沿ってノズル２２を避けるように移動し易くなる。すなわち、記録ヘッド３の主走査方向への移動に伴い、インクが移動したとしても、インクがノズル２２に近づくことを更に抑制できる。なお、撥液領域３９及び親液領域４０は、楕円形状に限られず、主走査方向に長尺な環状に形成されていればよい。また、その他の構成は上記した第１の実施形態、第２の実施形態、又は、第３の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５４】
図９に示す、第６の実施形態においては、接続領域５１を備えている点で、上記した第５の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態においては、図７に示す第４の実施形態と同様に、接続領域５１を備えている。本実施形態における接続領域５１も、親液領域４０と同じ親液膜５０で形成され、第１の親液領域４５から第３の親液領域４７に亘ってノズル２２から離れる方向に延在されている。また、この接続領域５１は、主走査方向に対して交差する方向に延在されている。さらに、本実施形態における接続領域５１は、ノズル２２の中心に対して点対称の位置に２つ形成されている。このように接続領域５１を設けることで、第４の実施形態と同様に、インクが接続領域５１を伝ってノズル２２から遠い側（すなわち、外側）の親液領域４０に移動可能になり、インクがノズル２２に近づくことを一層抑制できる。また、本実施形態においても、上記した第５の実施形態と同様に、親液領域４０が主走査方向に長尺な楕円形状に形成されている。これにより、インクが楕円形状の親液領域４０に沿ってノズル２２を避けるように移動し易くなるため、記録ヘッド３の主走査方向への移動に伴い、インクが移動したとしても、インクがノズル２２に近づくことを更に抑制できる。なお、その他の構成は上記した第５の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５５】
図１０に示す、第７の実施形態においては、ノズル列方向と主走査方向とが一致している場合である。この場合、隣り合うノズル２２の距離（又はノズルピッチ）によっては、両ノズル２２の周囲に形成されたそれぞれの親液領域４０同士が干渉する虞がある。このため、本実施形態においては、撥液領域３９及び親液領域４０が、ノズル列方向（以下、第１の方向ｘと称する。）に対して交差する方向（以下、第２の方向ｙと称する。）に長尺な楕円形状に形成されている。換言すると、撥液領域３９及び親液領域４０は、その長軸が第２の方向ｙに沿った楕円形状に形成されている。なお、本実施形態における第２の方向ｙは、第１の方向ｘに対して約６０度傾斜した方向である。また、本実施形態においても、接続領域５１が第１の親液領域４５から第３の親液領域４７に亘ってノズル２２から離れる方向に延在されている。本実施形態における接続領域５１は、第１の方向ｘ及び第２の方向ｙの両方に交差する方向に延在されている。これにより、本実施形態においても、インクが接続領域５１を伝ってノズル２２から遠い側（すなわち、外側）の親液領域４０に移動可能になり、インクがノズル２２に近づくことを一層抑制できる。また、親液領域４０が第２の方向ｙに長尺な楕円形状に形成されたので、インクが楕円形状の親液領域４０に沿ってノズル２２を避けるように移動し易くなる。これにより、記録ヘッド３の主走査方向（第１の方向ｘ）への移動に伴い、インクが移動したとしても、インクがノズル２２に近づくことを更に抑制できる。そして、親液領域４０は、第２の方向ｙに長尺な楕円形状に形成されたので、隣り合うノズル２２のそれぞれの親液領域４０同士が干渉することを抑制できる。これにより、隣り合うノズル２２間の距離を縮めることができる。すなわち、ノズルピッチを小さくできる。なお、主走査方向がノズル列方向に直交する場合には、図９に示す第６の実施形態のように、親液領域４０を主走査方向に長尺な楕円形状に形成することが望ましい。また、その他の構成は上記した第６の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５６】
ところで、撥液領域の構造としては、上記で例示した構造に限られない。例えば、蓮の葉やバラの花弁等の表面構造を模した微小な凹凸を撥液領域の表面に設けることもできる。このように、撥液領域の表面に微小な凹凸を形成すれば、表面積が増加し、ロータス効果により撥液性がより向上する。また、上記した各実施形態では、圧力室３０内のインクに圧力変動を生じさせる圧電素子として、所謂撓み振動型の圧電素子を例示したが、これには限られない。例えば、所謂縦振動型の圧電素子や、発熱素子、静電気力を利用して圧力室の容積を変動させる静電アクチュエーター等の各種アクチュエーターを採用することができる。
【００５７】
そして、以上においては、液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド３を備えたインクジェット式プリンター１を例に挙げて説明したが、本発明は、他の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッドを備えた液体噴射装置、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた液体噴射装置等にも本発明を適用することができる。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。
【符号の説明】
【００５８】
１…プリンター，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…搬送機構，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモーター，１０…ガイドロッド，１１…キャップ，１２…ワイパー，１４…アクチュエーターユニット，１５…流路ユニット，１６…ヘッドケース，１７…収容空間，１８…液体導入路，１９…挿通開口，２１…ノズルプレート，２２…ノズル，２３…ノズル面，２４…連通基板，２５…共通液室，２６…個別連通路，２７…ノズル連通路，２９…圧力室形成基板，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子，３３…封止板，３５…駆動領域，３６…圧電素子収容空間，３９…撥液領域，４０…親液領域，４１…外部領域，４２…第１の撥液領域，４３…第２の撥液領域，４４…第３の撥液領域，４５…第１の親液領域，４６…第２の親液領域，４７…第３の親液領域，４８…下地膜，４９…撥液膜，５０…親液膜，５１…接続領域
【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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