(57)【要約】【課題】耐久性及び撥水性に優れた撥液層をノズル形成面に備えるノズル板、ノズル板の製造方法及び、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置を提供する。【解決手段】ノズル板３０には撥液層を構成するカーボン・ナノ・チューブ層５０が成膜されている。カーボン・ナノ・チューブ層５０に生じた衝撃は多数のカーボン・ナノ・チューブ５４が変形することによって吸収される。カーボン・ナノ・チューブ５４は、その１本１本が撥水性を有するとともに、ノズル形成面５４ａ（カーボン・ナノ・チューブ先端部の集合面）ではナノスケールでの微細な凹凸が形成されており、撥水性をさらに高めている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液を吐出させるノズルを備えたノズル板において、
前記ノズルの形成面に、カーボン・ナノ・チューブ層を含む撥液層を備えたことを特徴とするノズル板。
【請求項２】
前記カーボン・ナノ・チューブ層は、鉄、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを材料として含む金属触媒層に、カーボン・ナノ・チューブを気相成長させて成膜されることを特徴とする請求項１に記載されたノズル板。
【請求項３】
液を吐出させるノズルを備えたノズル板の製造方法において、
前記ノズル板のノズル形成面に金属触媒層を形成させる触媒層形成工程と、
前記金属触媒層上にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させるＣＶＤ工程と、
を含むことを特徴とするノズル板の製造方法。
【請求項４】
前記金属触媒層は、前記ノズル板のノズル形成面において、前記ノズルが形成されていない非形成部分に選択的に形成されることを特徴とする請求項３に記載されたノズル板の製造方法。
【請求項５】
液を吐出させるノズルを備えたノズル板を有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板のノズル形成面に、カーボン・ナノ・チューブ層を含む撥液層を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記カーボン・ナノ・チューブ層は、鉄、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを材料として含む金属触媒層に、カーボン・ナノ・チューブを気相成長させて成膜されることを特徴とする請求項５に記載された液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
液を吐出させるノズルを備えたノズル板を有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記ノズル板のノズル形成面に金属触媒層を形成させる触媒層形成工程と、
前記金属触媒層上にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させるＣＶＤ工程と、
を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記金属触媒層は、前記ノズル板のノズル形成面において、前記ノズルが形成されていない非形成部分に選択的に形成されることを特徴とする請求項７に記載された液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
圧力室を備えた基板に、該圧力室と前記ノズルとを連通させて前記ノズル板を接合させる接合工程と、
を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載された液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
液を吐出させるノズルを備えたノズル板を液滴吐出ヘッドに有する画像形成装置において、
前記ノズル板のノズル形成面に、カーボン・ナノ・チューブ層を含む撥液層を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノズル板、ノズル板の製造方法及び、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置に係り、特にノズルから液を吐出させる記録ヘッド（印字ヘッド）として好適に用いられるノズル板、ノズル板の製造方法及び、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等の画像形成装置には、紙等の被吐出媒体に液を吐出するノズル（ノズル孔）と、このノズルと連通された圧力室と、圧力室内の液体を加圧するための加圧手段（圧電素子等のアクチュエータ）を備えた液滴吐出ヘッドが用いられる。
【０００３】
液滴吐出ヘッドはノズルから液を液滴として吐出させるため、ノズルが形成されるノズル板（ノズルプレート）のノズル形成面の液滴吐出側（つまりノズル板の被吐出媒体側の表面。以下、単に「ノズル形成面」と記載する場合がある）の表面特性が液滴吐出特性に大きな影響を与える。例えば、ノズルの周辺部にインクが付着すると、液滴吐出方向が定まらないほか、ノズル径が縮小して液滴吐出量（液滴の大きさ）が減少したり、あるいは液滴吐出速度が不安定になる等の不具合が生じる。そのため、このノズル形成面の表面に撥水膜（撥液層）を形成し、ノズル周辺部のインクの付着を防止することにより液滴吐出特性を向上する技術が知られている。
【０００４】
このような撥液層として、特に「耐摩耗性」と「飛翔安定性のための撥水性」の機能を与える目的で、ノズル形成面にフッ素を添加した有機性の薄膜やフッ素系撥水剤をコーティングする技術が一般的に用いられる。また、フッ素を添加した無機性の薄膜を形成する技術も知られている。しかし、長期間使用したり、ワイピング等を繰り返すとフッ素が脱離し、撥液層の劣化により液滴吐出特性が低下する。
【０００５】
これを解決するために特許文献１では、ノズル板のノズル形成面に、ノズル板に対して密着性に優れたダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）からなる薄膜層を形成して撥液層の剥離を防止するとともに、さらにフッ素を添加したＤＬＣ層を撥液層として形成し、ノズル形成面の撥水性を得る記載がある。本文献におけるフッ素添加ＤＬＣ層は、フッ素添加量の異なる層を２層以上形成したもので、ＤＬＣ側の層のフッ素添加量を少なく、表面に近いほどフッ素添加量を多く構成している。これにより良好な撥水性を得ると同時に、表面のフッ素の添加量の多い層からフッ素が多少剥離しても、フッ素添加量が大のため撥水性を維持できる旨の記載がされている。
【特許文献１】特開２００４−２７６５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＤＬＣは、イオンを利用した気相合成法により合成されるダイヤモンドに類似した高硬度、電気絶縁性、赤外線透過性等を持つカーボン薄膜の総称で、いわばダイヤモンドに近い性質を具備する。このため、特許文献１に記載された撥液層はワイピング等の引っかきによる衝撃には強いが、紙詰まりやメンテナンス時に発生する恐れのある機械的衝撃に対し、割れや欠けが生じ易い。
【０００７】
また、ノズル板が取り付けられる流路基板（圧力室等からなるインク流路を備えたもの）とノズル板とで線膨張係数差がある場合、例えば製造時における温度上昇により、その流路基板とノズル板との間に引っ張り応力や圧縮応力が発生し、ノズル板に撓みが発生する。また、ノズル板の材質がポリイミド等の有機膜の場合、インクによる膨潤によってその有機膜自体が膨張してノズル板に撓みが発生する場合もある。これにより、ノズル板表面からのＤＬＣの剥がれや浮きが発生する問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、耐久性及び撥水性に優れた撥液層をノズル形成面に備えるノズル板、ノズル板の製造方法及び、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置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】
【０００９】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液を吐出させるノズルを備えたノズル板において、前記ノズルの形成面に、カーボン・ナノ・チューブ層を含む撥液層を備えたことを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、ノズルの形成面に、カーボン・ナノ・チューブ層からなる撥液層を備えたので、多数のカーボン・ナノ・チューブがブラシ状に密集した構造の撥液層を得て、耐磨耗性及び強靭性が良好な撥液層を備えるノズル板を構成できる。
【００１１】
撥液層は、耐摩耗性部材としては硬度が大きく磨り減らないことと同時に、機械的衝撃によって欠けや割れが生じない、いわゆる強靭性の両方が求められる。しかし、一般的には硬度を大きくすれば、その分強靭性は劣るため、物質の硬度と強靭性は二律背反の関係にある。カーボン・ナノ・チューブ層は、その結晶構造によって引っ張り強度が大きく、変形しても容易に復元する柔軟性があり、機械的な衝撃も吸収できる。
【００１２】
また、カーボン・ナノ・チューブ層は独立したカーボン・ナノ・チューブがブラシ状に成長したものであるので、ノズル板に撓みが生じても、カーボン・ナノ・チューブ層がノズル板と共に撓む。これにより、ノズル板からのカーボン・ナノ・チューブ層の剥がれや浮きを防止できる。
【００１３】
一方、撥水性について述べると、カーボン・ナノ・チューブ層は自己構築的配向化によってノズル板と垂直方向にカーボン・ナノ・チューブがブラシ状に密集して成長したもので、成膜したものは微細な凹凸構造を有する。カーボン・ナノ・チューブ１本１本はそれ自体が撥水性能を有するが、これに加えてこの凹凸構造によって撥水効果をさらに向上できる。なお、この撥水効果はカーボン・ナノ・チューブ層の凹凸構造がある限り持続させることができる。
【００１４】
このように、撥液層としてカーボン・ナノ・チューブ層を用いたので、フッ素系有機薄膜の撥水膜と比して耐磨耗性が良好で、ＤＬＣ薄膜と比して強靭性が良好な撥液層を得ることができる。
【００１５】
なお、本明細書における「ノズル形成面」とは、ノズル板のノズル形成面の液滴吐出側、つまりノズル板の被吐出媒体側の表面を意味するものとする。
【００１６】
請求項２に記載された発明は、カーボン・ナノ・チューブ層は、鉄、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを材料として含む金属触媒層に、カーボン・ナノ・チューブを気相成長させて成膜されることを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載された発明によれば、金属触媒層の材料として鉄、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを含むので、カーボン・ナノ・チューブ成膜のための良好な金属触媒層を得る。特に、金属触媒層にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させて成膜させるので、例えば撥水層をノズル板に接着剤等で接合する場合と比して、金属触媒層とカーボン・ナノ・チューブの境界部分の引っ張り強度を大きくできる。また、金属触媒層を形成できればカーボン・ナノ・チューブを気相成長できるので、例えば均一な撥液層を成膜することが困難であるラインヘッドなどの長尺ヘッドでも、本発明を適用すれば均一な撥液層を得ることができる。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、液を吐出させるノズルを備えたノズル板の製造方法において、前記ノズル板のノズル形成面に金属触媒層を形成させる触媒層形成工程と、前記金属触媒層上にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させるＣＶＤ工程と、を含むことを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載された発明によれば、ノズル板のノズル形成面に金属触媒層を形成させる触媒層形成工程と、金属触媒層上にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させるＣＶＤ工程と、を含むので、カーボン・ナノ・チューブ層の成膜が実現できる。
【００２０】
請求項４に記載された発明は、金属触媒層は、前記ノズル板のノズル形成面において、前記ノズルが形成されていない非形成部分に選択的に形成されることを特徴としている。
【００２１】
請求項４に記載された発明によれば、金属触媒層は、ノズル板のノズル形成面において、ノズルが形成されていない非形成部分に選択的に形成されるので、ノズル板のノズルの非形成部分を除く表面にのみ金属触媒層を形成でき、所望の領域にのみカーボン・ナノ・チューブ層を形成できる。
【００２２】
請求項５に記載された発明は、液を吐出させるノズルを備えたノズル板を有する液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板のノズル形成面に、カーボン・ナノ・チューブ層を含む撥液層を備えたことを特徴としている。
【００２３】
請求項５に記載された発明によれば、ノズル板のノズル形成面すなわちノズル板の被吐出媒体側の表面に、カーボン・ナノ・チューブ層からなる撥液層を備えたので、多数のカーボン・ナノ・チューブがブラシ状に密集した構造の撥液層を得て、耐磨耗性及び強靭性が良好な撥液層を備える液滴吐出ヘッドを構成できる。
【００２４】
カーボン・ナノ・チューブ層は、その結晶構造によって引っ張り強度が大きく、変形しても容易に復元する柔軟性があり、機械的な衝撃も吸収できる。
【００２５】
また、ノズル板に撓みが生じても、カーボン・ナノ・チューブ層がノズル板と共に撓むので、ノズル板からのカーボン・ナノ・チューブ層の剥がれや浮きを防止できる。
【００２６】
一方、カーボン・ナノ・チューブ層は成膜したものは微細な凹凸構造を有するので、この凹凸構造によって撥水効果を向上できる。
【００２７】
請求項６に記載された発明は、前記カーボン・ナノ・チューブ層は、鉄、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを材料として含む金属触媒層に、カーボン・ナノ・チューブを気相成長させて成膜されることを特徴としている。
【００２８】
請求項６に記載された発明によれば、金属触媒層の材料として鉄、ニッケル、コバルトの少なくともいずれかを含むので、カーボン・ナノ・チューブ成膜のための良好な金属触媒層を得る。特に、金属触媒層にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させて成膜させるので、例えば撥水層をノズル板に接着剤等で接合する場合と比して、金属触媒層とカーボン・ナノ・チューブの境界部分の引っ張り強度を大きくできる。また、金属触媒層を形成できればカーボン・ナノ・チューブを気相成長できるので、例えば均一な撥液層を成膜することが困難であるラインヘッドなどの長尺ヘッドでも、本発明を適用すれば均一な撥液層を得ることができる。
【００２９】
請求項７に記載された発明は、液を吐出させるノズルを備えたノズル板を有する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズル板のノズル形成面に金属触媒層を形成させる触媒層形成工程と、前記金属触媒層上にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させるＣＶＤ工程と、を含むことを特徴としている。
【００３０】
請求項７に記載された発明によれば、ノズル板のノズル形成面に金属触媒層を形成させる触媒層形成工程と、金属触媒層上にカーボン・ナノ・チューブを気相成長させるＣＶＤ工程と、を含むので、カーボン・ナノ・チューブ層の成膜が実現できる。
【００３１】
請求項８に記載された発明は、前記金属触媒層は、前記ノズル板のノズル形成面において、前記ノズルが形成されていない非形成部分に選択的に形成されることを特徴としている。
【００３２】
請求項８に記載された発明によれば、金属触媒層は、ノズル板のノズル形成面において、ノズルが形成されていない非形成部分に選択的に形成されるので、ノズル板のノズルの非形成部分を除く表面にのみ金属触媒層を形成でき、所望の領域にのみカーボン・ナノ・チューブ層を形成できる。
【００３３】
請求項９に記載された発明は、圧力室を備えた基板に、該圧力室と前記ノズルとを連通させて前記ノズル板を接合させる接合工程と、を含むことを特徴としている。
【００３４】
請求項９に記載された発明によれば、圧力室とノズルとを連通させてノズル板を接合させるので、カーボン・ナノ・チューブ層を備えたノズル板を基板に接合させる際、基板に対するノズル板の接合位置を定めることができる。
【００３５】
ここで、「基板」とは、圧力室、連通路、供給路及び共通液室等を含む流路構造体（流路基板）を示す。
【００３６】
請求項１０に記載された発明は、液を吐出させるノズルを備えたノズル板を液滴吐出ヘッドに有する画像形成装置において、前記ノズル板のノズル形成面に、カーボン・ナノ・チューブ層を含む撥液層を備えたことを特徴としている。
【００３７】
請求項１０に記載された発明によれば、ノズル板のノズル形成面すなわちノズル板の被吐出媒体側の表面に、カーボン・ナノ・チューブ層からなる撥液層を備えたので、多数のカーボン・ナノ・チューブがブラシ状に密集した構造の撥液層を得て、耐磨耗性及び強靭性が良好な撥液層を備える画像形成装置を構成できる。
【００３８】
本明細書において、「液」とは、インク、レジスト等の薬液、処理液、水など、液滴としてノズルから吐出できる液体を全て含むものとする。
【００３９】
また、ノズルとなる孔（ノズル孔）を形成した部材を「ノズル板（ノズルプレート）」と称することとし、「ノズル」はこのノズル孔と撥液層の孔とを併せた意味で用いることとする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、カーボン・ナノ・チューブ層からなる撥液層をノズル形成面に備えたので、耐久性及び撥水性に優れた撥液層を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００４２】
図１は本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構造を模式的に示した平面透視図であり、図２はその要部拡大図である。
【００４３】
図示の液滴吐出ヘッド１０は、例えばインクジェット記録装置に用いられる印字ヘッドである。液滴吐出ヘッド１０は、インク吐出口であるノズル１２と、各ノズル１２に対応する圧力室１４等を含んで構成される複数のインク室ユニット（１ノズルに対応した記録素子単位となる液滴吐出素子）１６を千鳥でマトリクス状に２次元配列させた構造を有している。
【００４４】
図示のマトリクス配列については説明の便宜上、図１の横方向を行方向（後述するフルライン型インクジェット記録装置における主走査方向）、図１の縦方向（副走査方向）を列方向とする。
【００４５】
各ノズル１２に対応して設けられている圧力室１４は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部の一方にノズル１２への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給路）１８（図４中符号１８で示す共通液室への連通口に相当）が設けられている。圧力室１４の形状は本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形等）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形等、多様な形態があり得る。
【００４６】
図２に示すように、本例の液滴吐出ヘッド１０は、複数のインク室ユニット１６を、行方向と、該行方向に対して直交しない斜めの列方向（図２の略縦方向）とに沿って、一定の配列パターンでマトリクス状（斜めの格子状）に配置させた構造により、高密度ノズル配列ヘッドが実現されている。
【００４７】
すなわち、主走査方向方向（行方向）に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１６を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ＣＯＳθとなり、主走査方向については、各ノズル１２が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【００４８】
図示の２次元配列を別の観点で表現すると、主走査方向（行方向）に並ぶノズル１２のノズル列内のノズル間隔ＮＬｍは一定であるとし（各行の主走査方向ノズル間隔は全て同じＮＬｍとし）、各行のノズル１２-ijは主走査方向に沿って互いのノズル位置を行間で異ならせながら千鳥状に配置される。すなわち、ノズル形成面（吐出面）内における２次元ノズル配列の主走査方向ノズル列のノズル行数（副走査方向のノズル数）をｎ（図２の場合、ｎ＝６）、記録媒体上で主走査方向に沿って並ぶドットを打滴するノズルの実質的な主走査方向ノズル間ピッチをＰとすると、ＮＬｍ＝ｎ×Ｐの関係を満たす。また、副走査方向（ノズル配列の列方向）について各行の行間隔（副走査方向のノズル間距離）Ｌｓは一定である。
【００４９】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。
【００５０】
特に、図２に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１２を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１２-11 、１２-12 、１２-13 、１２-14 、１２-15 、１２-16 を１つのブロックとし（他にはノズル１２-21 、…、１２-26 を１つのブロック、ノズル１２-31 、…、１２-36 を１つのブロック、…として）、記録媒体の搬送速度に応じてノズル１２-11 、１２-12 、…、１２-16 を順次駆動することで記録媒体の幅方向に１ラインを印字する。
【００５１】
一方、上述したフルラインヘッドと記録媒体とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。
【００５２】
そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録媒体の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【００５３】
本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本例では、行方向に沿ってノズル１２が並ぶノズル列を列方向に６列並べた構成を示すが、本発明の実施に際して、ノズル列の数（行数）ｎは特に限定されない。ただし、高密度化を達成すべく、ｎは３以上の整数（３列以上）であることを前提とする。
【００５４】
なお、フルライン型のヘッドを構成する形態は、図１に示したように１ヘッドで記録媒体の送り方向と略直交する方向に、記録媒体の全幅に対応する長さにわたりノズル列を構成する形態に限定されない。例えば、図１の構成に代えて、図３に示すように、複数のノズル１２が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【００５５】
図４は、１つの液滴吐出ヘッド１０内の１チャンネル分に相当するインク室ユニット１６の立体的構造を示す断面図である。
【００５６】
同図に示すように本例のインク室ユニット１６（すなわち液滴吐出ヘッド１０）は、複数のプレート部材が積層されて形成される。図中符号３０はノズル板（ノズルプレート）、３２〜３８は流路プレート、３９はこれら流路プレート３２〜３８にて構成される流路基板、４０は振動板、４２は圧電体、さらに流路プレート３４に形成された空間に共通液室４４等が形成される。
【００５７】
ノズル板３０にはノズル１２としてのノズル孔１２ａが穿設されている。
【００５８】
流路プレート３２〜３８は、それぞれ所望の形状のインク流路が形成された部材であり、これら流路プレート３２〜３８の積層体からなる流路基板３９によって、圧力室１４の空間と、該圧力室１４からノズル１２へと繋がる連通路（ノズル流路）４３と、共通液室４４から圧力室１４にインクを導く供給路１８と、が形成される。
【００５９】
圧力室１４の天面をその一部で構成する振動板４０には、例えば金属と比較して低ヤング率の材料（例えばポリイミド等）が用いられる。これにより吐出動作に対する振動板の剛性の影響が小さくでき、吐出特性を向上できる。また、振動板４０の上面すなわち圧力室１４と反対側の面には、圧電体駆動用の共通電極４８が形成される。
【００６０】
この共通電極４８の上面には、個別電極４６を備えた圧電体４２が導電性接着剤等によって接合される。圧電体４２としては、ピエゾ素子（チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウム等の圧電材料）が好適に用いられる。
【００６１】
個別電極４６と、これに対向する共通電極４８と、これら電極間に挟まれるように介在する圧電体４２とで圧電アクチュエータ（圧電素子）４９が構成される。なお、各チャンネル分のインク室ユニット毎に備えられる各圧電素子の個別電極は、例えばフレキシブルケーブル等の不図示の配線部材を介して不図示の駆動回路と接続される。
【００６２】
共通液室４４はインク供給源たるインク貯蔵／装填部（後述する図９中符号１１４として例示）と連通しており、インク貯蔵／装填部から供給されるインクは共通液室４４を介して各圧力室１４に分配供給される。
【００６３】
このような構成のインク室ユニット１６によって、個別電極４６と共通電極４８に駆動電圧を印加させることにより圧電体４２が変形し、振動板４０が駆動されて圧力室１４の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１２からインクが吐出される。インク吐出後、新しいインクが共通液室４４から供給路１８を通り、圧力室１４に供給される。
【００６４】
本発明の実施の形態に係るノズル板３０は、そのノズル形成面（被吐出媒体側、すなわちインクが吐出される側の表面）における液の付着を防止するための手段として、カーボン・ナノ・チューブ層５０を備える。このカーボン・ナノ・チューブ層５０の構成について図５を用いて説明する。なお、同図はノズル板３０のノズル１２周りの拡大図であり、カーボン・ナノ・チューブ層５０の詳細を示すものである。
【００６５】
カーボン・ナノ・チューブ層５０は、金属触媒層５２と、この金属触媒層５２に析出成膜されたカーボン・ナノ・チューブ５４とから構成される。
【００６６】
同図に示すように金属触媒層５２は、ノズル板３０のノズル形成面でノズル１２以外の部分（ノズル１２の非形成部分）に形成される。蒸着法やスパッタ法等のパターニングを用いることによって、ノズル１２の非形成部分にのみ金属触媒層５２を形成できる。
【００６７】
金属触媒層５２の材質としては鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）の少なくともいずれか、又はこれらを含む材料で形成される。もちろんこれら鉄、ニッケル、コバルトすべてを含む材料でもよい。
【００６８】
カーボン・ナノ・チューブ５４は、その１本１本が水分に対して親和性が低く、それ自体が撥水性を有するものである。カーボン・ナノ・チューブ５４は金属触媒層５２を触媒として、化学気相成長法（ＣＶＤ：プラズマＣＶＤや熱ＣＶＤ等）により金属触媒層５２の表面から数μｍ〜数百μｍ（１０μｍ〜１００μｍ）程度配向成長されたものである。
【００６９】
なお、化学気相成長法とは、母材の表面で化学反応を起こさせて蒸着物質を合成・成膜して基板上に薄膜（シリコン等）を形成させる工業的手法のことである。低温で気化した揮発性の金属化合物塩と、高温に加熱された母材との接触による反応が基礎となり、目的とする金属化合物を母材表面に析出させて皮膜面を得ることができる。シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アモルファスシリコン薄膜等の製造に用いられる。
【００７０】
ノズル板３０に形成される金属触媒層５２の態様は、金属触媒層５２の厚みとカーボン・ナノ・チューブ５４の厚みとを同一にすることに制限されない。ただし、カーボン・ナノ・チューブ５４による撥水性及び強靭性を考慮することが望ましいので、カーボン・ナノ・チューブ５４の厚みｔは適宜調整される。
【００７１】
このように、カーボン・ナノ・チューブ層５０を撥液層として用いることにより、例えばワイピング時の衝撃（ノズル形成面やノズル（孔）まわりがワイピング部材との摩擦によって引っ張られて発生する衝撃）に対しても、カーボン・ナノ・チューブ層は多数のカーボン・ナノ・チューブがブラシ状に密集した構造からなるために、金属触媒層５２とカーボン・ナノ・チューブ５４の境界部分の引っ張り強度が非常に大きく、カーボン・ナノ・チューブ５４の剥がれを防止できるので、良好な耐摩耗性を得ることができる。また、カーボン・ナノ・チューブ５４の１本１本に対して曲げ応力を加えても、この応力を取り除けば容易に復元されることから、カーボン・ナノ・チューブ層５０に生じた衝撃は多数のカーボン・ナノ・チューブ５４が変形することによって緩和でき、これにより機械的な衝撃も吸収できる。
【００７２】
さらに、カーボン・ナノ・チューブ５４の１本毎の長さ（厚みｔに相当する）はナノスケールでその長さが異なる。したがって、ノズル形成面５４ａ（カーボン・ナノ・チューブ先端部の集合で形成される面）ではナノスケールでの微細な凹凸が形成される。前述したカーボン・ナノ・チューブ自体の撥水性に加え、このノズル形成面５４ａの凹凸が存在することによって、ノズル形成面における液に対する撥水性をさらに高める効果を得ることができる。
【００７３】
〔液滴吐出ヘッドの製造方法〕
次に、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド１０及びノズル板３０の製造方法の例について説明する。図６は液体吐出ヘッド１０の製造方法の実施の形態を示す製造工程図であり、図７はノズル板３０におけるカーボン・ナノ・チューブ層の成膜工程を示すフローチャートである。
【００７４】
図６（ａ）に示すように、後の圧電体４２となる単結晶圧電体（バルク）７０を用意し、これの上面及び下面の両面を研磨し、所望の厚み寸法（数十〜１００μｍ）とする。
【００７５】
次に、図６（ｂ）に示すように、単結晶圧電体７０上にスパッタ法にて金属材料（例えば金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等）の共通電極４８を形成する。なお、この共通電極４８はリフトオフ法等にてパターン化される。
【００７６】
次いで、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）を振動板４０として共通電極４８上に接着剤にて貼り付ける（図６（ｃ））。振動板の材料は、ＳＵＳ４３０に限らずポリイミド等を適宜選択可能である。
【００７７】
図６（ｄ）に示すように、このようにして得られた単結晶圧電体７０、共通電極４８及び振動板４０の構造体の上に、ＳＵＳ基板である流路プレート３２〜３８を積層し、公知の接着剤を用いて夫々接合する。流路プレート３２〜３８には、圧力室１４、連通路４３、供給路１８及び共通液室４４が各々の配置形態に応じた所定の形状となるようにエッチング加工やダイシング加工等によって予め形成されている。これにより、圧力室１４、連通路４３、供給路１８及び共通液室４４を含む流路構造体としての流路基板３９が構成される。
【００７８】
続いて、単結晶圧電体７０を圧力室１４に対応したサイズになるようにパターン化し、圧電体４２を形成する（図６（ｅ））。このパターン化は、ドライエッチングやサンドブラストにて行われる。パターン化した各圧電体４２上には、Ｐｔの個別電極４６をリフトオフ法等にて形成する。
【００７９】
ここで、ノズル板３０の流路基板３９への取り付け工程前に、ノズル板３０にカーボン・ナノ・チューブ層５０を成膜する。
【００８０】
まず、図７のステップＳ１０に示すように、ノズル板３０にカーボン・ナノ・チューブの触媒（電極）となる金属を成膜する。この成膜方法は特に限定はされず、例えば蒸着法、スパッタ法等が挙げられる。
【００８１】
次に、ステップＳ２０において、金属触媒層が成膜されたノズル板３０を、マイクロ波プラズマＣＶＤ（化学気相成長方法）のチャンバに入れる。図８はこのチャンバ８０を示す構造模式図であり、ここで用いられるマイクロ波は２．４５ＧＨｚとする。
【００８２】
次いで、チャンバ８０内のエアを排気してチャンバ８０内を一旦真空にし（図７のステップＳ３０）、前処理としてＨ２／８５ｃｃｍ／２Ｔｏｒｒ／１０Ｍｉｎ．の条件でチャンバ８０内に水素Ｈ２ガスを導入する（図７のステップＳ４０）。
【００８３】
さらに、基板（本件ではノズル板）の下から電圧をかけつつ、メタンガスと水素ガスの混合ガスをチャンバ８０内に供給する（図７ステップＳ５０）。
【００８４】
すると、ノズル板の金属触媒層上にカーボン・ナノ・チューブが生成されてくる。これにより、図５で示したようにノズル板３０の表面にカーボン・ナノ・チューブ層５０が成膜される。
【００８５】
特に、金属触媒層上にのみカーボン・ナノ・チューブが成長されることから、ノズル板のノズルの開口後にセルフアラインメントによってカーボン・ナノ・チューブ層を成膜できる。したがって、従来までの撥液層の形成工程と比して、ノズル板の形状や、ノズル板におけるノズルの形成位置に関わらず撥液層、つまりカーボン・ナノ・チューブ層５０を成膜できるため、撥液層の形成のためのプロセスの自由度が向上する。
【００８６】
ここで、従来までの撥液層において、撥水性を向上させるために撥液層表面に形成させる凹凸構造は、例えば成膜後に凹凸をつけるようなフォトプロセス、すなわち撥液層成膜後にフォト成膜し、この後にエッチング加工を施すような微細加工プロセスを要していた。しかし、本実施の形態に示すカーボン・ナノ・チューブ層によれば、凹凸のある構造が微細加工等のプロセスなしに成膜できるので、従来の撥液層と比して、その形成プロセスが容易となる。
【００８７】
このような手順にてカーボン・ナノ・チューブ層５０が形成されたノズル板３０を、図６（ｆ）に示すように、流路プレート３８を挟み振動板４０と対向する面に接着剤にて貼り付け、図４にて説明した液滴吐出ヘッド１０が完成する。
【００８８】
この際、圧力室１４とノズル１２とを連通路４３を介して連通させつつノズル板３０を接合させる。とくに、ノズル板３０の接合に際しては、流路基板３９の連通路４３やノズル板３０のノズル１２を塞がないように、ノズル板３０の全面に接着剤を均一に形成させる転写方式等、ステンレス鋼（ＳＵＳ）の流路プレートを接着するときと同様な公知の手法が用いられる。
【００８９】
なお、ノズル板３０におけるカーボン・ナノ・チューブ層５０は、ノズル板３０表面全面に成膜させる構成としたが、これに限らず、ノズル１２の孔周辺のみに成膜範囲を限定しても構わない。
【００９０】
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１０の構成はこれに限定されない。例えば、本実施の形態では圧力室１４の振動板４０を駆動信号に応じて屈曲変形させて圧力室１４の体積を変化させる圧電体４２を用いたが、この圧電体４２に代えて発熱体（ヒータ）を用いた液滴吐出ヘッドにも本発明を適用できる。すなわち、発熱体を通電して圧力室１４を発熱させ、圧力室内のインクに気泡を発生させることにより圧力室１４の容積を変化させ、これに伴う圧力変化によりノズルからインクを吐出させる構成の液滴吐出ヘッドにおいても本発明を適用できる。
【００９１】
また、ノズル板３０において、カーボン・ナノ・チューブ層５０の成膜前にノズル孔１２ａが穿設されている構成としたが、これに限定されず、カーボン・ナノ・チューブ層５０の成膜後にノズル孔１２ａを穿設する態様もありえる。
【００９２】
〔インクジェット記録装置への適用例〕
上述した実施の形態のノズル板及び液滴吐出ヘッドは、例えば画像形成装置としてのインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッド（印字ヘッド）に用いられる。
【００９３】
図９は、本発明に係るノズル板及び液滴吐出ヘッドが適用されるインクジェット記録装置の一実施形態を示す全体構成図である。同図に示すようにこのインクジェット記録装置１１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェット記録ヘッド（以下、ヘッドという。）１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを有する印字部１１２と、各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録媒体たる記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６と、を備えている。
【００９４】
印字部１１２の各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙとして、図１〜５で説明した構成の液滴吐出ヘッド１０が用いられる。また、各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙには図１〜５で説明した構成のノズル板３０が取り付けられている。
【００９５】
インク貯蔵／装填部１１４は、各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００９６】
図９では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００９７】
複数種類の記録媒体（メディア）を利用可能な構成にした場合、メディアの種類情報を記録したバーコード或いは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００９８】
給紙部１１８から送り出される記録紙１１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００９９】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図９のように裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、このカッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合にはカッター１２８は不要である。
【０１００】
デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。
【０１０１】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図９に示したとおり、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１１６がベルト１３３上に吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。
【０１０２】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方に不図示のモータの動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図９上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図９の左から右へと搬送される。
【０１０３】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。ベルト清掃部１３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアを吹き掛けるエアブロー方式、或いはこれらの組合せ等がある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
【０１０４】
なお、ベルト搬送部１２２に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【０１０５】
ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【０１０６】
印字部１１２の各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面（ノズル形成面）には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている。
【０１０７】
ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。
【０１０８】
ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。
【０１０９】
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【０１１０】
本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【０１１１】
図９に示した印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からドット相互の依存関係やドット変位量を測定する手段として機能するとともに、ノズルの目詰まりや着弾位置ずれ等の吐出不良をチェックする手段として機能する。各色のヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【０１１２】
印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【０１１３】
多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合では、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾン等、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【０１１４】
後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１１５】
こうして生成されたプリント物は排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。また、図９には示さないが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。
【０１１６】
上記の実施形態では、フルライン型のヘッドを用いたインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、シャトルスキャン方式のように、記録媒体（記録紙１１６その他の印字媒体）の幅寸法に満たない長さのヘッドを用いて、複数回走査して画像形成する場合にも本発明は適用可能である。
【０１１７】
また、上述の説明では、画像形成装置としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、印画紙に非接触で現像液等を塗布する液滴吐出ヘッドを備えた写真画像形成装置についても本発明のノズル板及び液滴吐出ヘッドを適用できる。更に、本発明の適用範囲は画像形成装置に限定されず、ノズル板及び液滴吐出ヘッドを用いて処理液その他各種の液体を被吐出媒体に向けて噴射する各種の装置（塗装装置、塗布装置、配線描画装置等）について本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構造を模式的に示した平面透視図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】液滴吐出ヘッドの他の構造例を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッド内の１チャンネル分に相当するインク室ユニットの立体的構造を示す断面図
【図５】図４の一部を拡大することにより、本発明の実施形態に係るノズル板の詳細を示した断面図
【図６】本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図
【図７】本発明の実施の形態に係るノズル板におけるカーボン・ナノ・チューブ層の成膜工程を示すフローチャート
【図８】カーボン・ナノ・チューブ層成膜に用いられるマイクロ波プラズマＣＶＤチャンバの構成を示す図
【図９】本発明の実施の形態に係るノズル板及び液滴吐出ヘッドが適用されるインクジェット記録装置の一実施形態を示す全体構成図
【符号の説明】
【０１１９】
１０…液滴吐出ヘッド、１２…ノズル、１４…圧力室、１６…インク室ユニット、１８…供給路、３０…ノズル板、４０…振動板、４２…圧電体、４４…共通液室、５０…カーボン・ナノ・チューブ層（撥液層）、５２…金属触媒層、５４…カーボン・ナノ・チューブ、１１０…インクジェット記録装置
【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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