(57)【要約】【課題】ノズル孔の目詰まりを防止することのできるノズルプレートを提供する。【解決手段】ノズルプレート４３は、インクＬ（液滴）が吐出されるノズル孔４７が形成され、ノズル孔４７には、内周面が吐出面４３ａに向かって先細りとなるように、且つ吐出面４３ａに向かって凸となるように湾曲形成された椀状部４８が設けられている。そして、インクＬ（液滴）の非吐出時において、ノズル孔４７とインクＬの液面Ｆとの境界部Ｂ１を椀状部４８内に形成させる。【選択図】図６
2016083824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴が吐出されるノズル孔が形成されたノズルプレートであって、
前記ノズル孔の少なくとも一部には、内周面が、前記液滴を吐出する側の吐出面に向かって先細りとなるように、且つ前記吐出面側に向かって凸となるように湾曲形成された椀状部が設けられ、
前記液滴の非吐出時において、前記ノズル孔と液面との境界部を前記椀状部内に形成させる、
ことを特徴とするノズルプレート。
【請求項２】
請求項１に記載のノズルプレートにおいて、
少なくとも前記椀状部には、前記境界部から前記吐出面側に至る間に、撥液部が形成されている、
ことを特徴とするノズルプレート。
【請求項３】
請求項２に記載のノズルプレートにおいて、
前記椀状部には、前記撥液部よりも前記吐出面とは反対側に、親液部が形成されている、
ことを特徴とするノズルプレート。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のノズルプレートにおいて、
前記吐出面に形成され、前記ノズル孔と連通するように形成された凹部を備える、
ことを特徴とするノズルプレート。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のノズルプレートにおいて、
ガラスおよびステンレスの少なくとも何れか一方により形成されている、
ことを特徴とするノズルプレート。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のノズルプレートと、
前記ノズルプレートに接合され、前記ノズル孔と連通する複数のチャネルを有するアクチュエータプレートと、
を備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の液体噴射ヘッドを備えている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、ノズルプレート、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液体噴射装置、例えば各種印刷を行うインクジェットプリンタは、被記録媒体を搬送する搬送装置と、インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）と、を備えている。ここで用いられるインクジェットヘッドとしては、インクタンクからインク供給管を介してインクジェットヘッドにインクを供給し、インクジェットヘッドに設けられたヘッドチップのノズル孔からインクを被記録媒体に吐出することで記録を行っている。
【０００３】
上述したヘッドチップは、複数のノズル孔を有するノズルプレートと、インクが充填されるとともに、ノズル孔に連通する複数のチャネルを有するアクチュエータプレートと、アクチュエータプレートの表面に接合され、各チャネルにそれぞれ連通する共通インク室を有するカバープレートと、を備えている。
【０００４】
インクジェットプリンタは、非吐出時においてインクの液面（インクのメニスカス形成位置）をノズル孔内に後退させることで、ノズルプレートの表面にインクが付着して乾燥し、ノズル孔が目詰まりすることを防止している。例えば、特許文献１に記載のインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドのノズル面を覆う弾性体のキャップを用いた加圧や、インクジェットヘッドに接続されたポンプによる吸引により、インクの液面をノズル孔内に後退させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のインクジェットプリンタは、インクの液面を後退させるために、キャップの加圧動作やポンプの吸引動作が必要となるため、インクの吐出と吐出との間等の短い時間における液面の移動には不適である。また、上述のインクジェットプリンタは、インクの液面を後退させるための機構が別途必要となり、構造が複雑化する。
【０００７】
そこで本発明は、ノズル孔の目詰まりを防止することのできるノズルプレート、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のノズルプレートは、液滴が吐出されるノズル孔が形成されたノズルプレートであって、前記ノズル孔の少なくとも一部には、内周面が、前記液滴を吐出する側の吐出面に向かって先細りとなるように、且つ前記吐出面側に向かって凸となるように湾曲形成された椀状部が設けられ、前記液滴の非吐出時において、前記ノズル孔と液面との境界部を前記椀状部内に形成させる、ことを特徴とする。
本発明によれば、椀状部におけるインクの表面張力によって椀状部よりも吐出面側に液面が膨出してしまうことを防止できる。すなわち、液滴の非吐出時に、液面をノズル孔内の椀状部にまで後退させることができる。このため、ノズルプレートの吐出面にインクが残ることを防止でき、ノズル孔の目詰まりを防止できるノズルプレートが得られる。
【０００９】
上記のノズルプレートにおいて、少なくとも前記椀状部には、前記境界部から前記吐出面側に至る間に、撥液部が形成されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、液滴の吐出時にノズルプレートの吐出面側に移動した液面を、非吐出時には、撥液部よりも吐出面から離れる側に確実に後退させることができる。このため、液面がノズル孔内に後退する際に、吐出面にインクが残ることを確実に防止できる。
【００１０】
上記のノズルプレートにおいて、前記椀状部には、前記撥液部よりも前記吐出面とは反対側に、親液部が形成されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、ノズル孔内のインクは、親液部を覆うように液面を形成するため、ノズル孔と液面との境界部を撥液部と親液部との間に位置させることができる。このため、液面の位置が安定化し、吐出される液滴の形状も安定化される。
【００１１】
上記のノズルプレートにおいて、前記吐出面に形成され、前記ノズル孔と連通するように形成された凹部を備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、ノズルプレートは、強度を確保しつつ、ノズル長を短くすることができる。したがって、高強度を有し、流路抵抗が仕様に合わせて調整されたノズルプレートが得られる。
【００１２】
上記のノズルプレートにおいて、ガラスおよびステンレスの少なくとも何れか一方により形成されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、加工性に優れ、かつ高耐久性を有するノズルプレートが得られる。
【００１３】
本発明の液体噴射ヘッドは、上記ノズルプレートと、前記ノズルプレートに接合され、前記ノズル孔と連通する複数のチャネルを有するアクチュエータプレートと、を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、上記のノズルプレートを備えているため、ノズル孔の目詰まりを防止することのできる液体噴射ヘッドを提供できる。
【００１４】
本発明の液体噴射装置は、上記液体噴射ヘッドを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、上記の液体噴射ヘッドを備えているため、ノズル孔の目詰まりを防止することのできる液体噴射装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のノズルプレートによれば、椀状部におけるインクの表面張力によって椀状部よりも吐出面側に液面が膨出してしまうことを防止できる。すなわち、液滴の非吐出時に、液面をノズル孔内の椀状部にまで後退させることができる。このため、ノズルプレートの吐出面にインクが残ることを防止でき、ノズル孔の目詰まりを防止できるノズルプレートが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態におけるインクジェットプリンタの構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態におけるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図３】第１実施形態におけるヘッドチップの斜視図である。
【図４】第１実施形態におけるヘッドチップの分解斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】インクの吐出動作の説明図である。
【図７】インクの吐出動作の説明図である。
【図８】インクの吐出動作の説明図である。
【図９】インクの吐出動作の説明図である。
【図１０】第１実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図１１】第１実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図１２】第１実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図１３】第１実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図１４】第１実施形態の第１変形例におけるノズルプレートの説明図であり、図４のＶ−Ｖ線に相当する部分における断面図である。
【図１５】第１実施形態の第２変形例におけるノズルプレートの説明図であり、図４のＶ−Ｖ線に相当する部分における断面図である。
【図１６】第２実施形態におけるノズルプレートの吐出面側から見た平面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図１８】第２実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図１９】第２実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図２０】第２実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図２１】第２実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図２２】第２実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図である。
【図２３】第２実施形態の変形例におけるノズルプレートの説明図であり、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に相当する部分における断面図である。
【図２４】ノズルプレートの他の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、本発明のノズルプレートを具備する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の一例として、インクを利用して記録紙に記録を行うインクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）を例に挙げて説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
（プリンタ）
図１は、プリンタの構成を示す斜視図である。
図１に示すように、プリンタ１は、記録紙等の被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段２，３と、被記録媒体Ｓに図示しないインクを噴射するインクジェットヘッド４と、インクジェットヘッド４にインクを供給するインク供給手段５と、インクジェットヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向Ｙと直交する走査方向Ｘに走査させる走査手段６と、を備える。
なお、本実施形態では、搬送方向Ｙおよび走査方向Ｘの２方向に直交する方向を上下方向Ｚとする。
【００１９】
一対の搬送手段２，３は、搬送方向Ｙに間隔をあけて配置されており、一方の搬送手段２が搬送方向Ｙの上流側に位置し、他方の搬送手段３が搬送方向Ｙの下流側に位置している。これら搬送手段２，３は、走査方向Ｘに延設されたグリッドローラ２Ａ，３Ａと、このグリッドローラ２Ａ，３Ａに対して平行に配置されると共に、グリッドローラ２Ａ，３Ａとの間で被記録媒体Ｓを挟み込むピンチローラ２Ｂ，３Ｂと、グリッドローラ２Ａ，３Ａをその軸回りに回転させるモータ等の図示しない駆動機構と、をそれぞれ備えている。
そして、一対の搬送手段２，３のグリッドローラ２Ａ，３Ａを回転させることで、被記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに沿った矢印Ａ方向に搬送することが可能とされている。
【００２０】
インク供給手段５は、インクが収容されたインクタンク１０と、インクタンク１０とインクジェットヘッド４とを接続するインク配管１１と、を備えている。
図示の例では、インクタンク１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の四色のインクがそれぞれ収容されたインクタンク１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂが搬送方向Ｙに並んで配置されている。インク配管１１は、例えば可撓性を有するフレキシブルホースであり、インクジェットヘッド４を支持するキャリッジ１６の動作（移動）に追従可能とされている。
【００２１】
走査手段６は、走査方向Ｘに延び、搬送方向Ｙに間隔をあけて互いに平行に配置された一対のガイドレール１５と、これら一対のガイドレール１５に沿って移動可能に配置されたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を走査方向Ｘに移動させる駆動機構１７と、を備えている。
駆動機構１７は、一対のガイドレール１５の間に配置され、走査方向Ｘに間隔をあけて配置された一対のプーリ１８と、これら一対のプーリ１８の間に巻回されて走査方向Ｘに移動する無端ベルト１９と、一方のプーリ１８を回転駆動させる駆動モータ２０と、を備えている。
【００２２】
キャリッジ１６は、無端ベルト１９に連結されており、一方のプーリ１８の回転駆動による無端ベルト１９の移動に伴って走査方向Ｘに移動可能とされている。また、キャリッジ１６には、複数のインクジェットヘッド４が走査方向Ｘに並んだ状態で搭載されている。
図示の例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各インクをそれぞれ噴射する４つのインクジェットヘッド４、すなわちインクジェットヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂが搭載されている。
【００２３】
（インクジェットヘッド）
次に、インクジェットヘッド４について説明する。
図２は、インクジェットヘッドの斜視図である。
図２に示すように、インクジェットヘッド４は、キャリッジ１６に固定される固定プレート２５と、この固定プレート２５上に固定されたヘッドチップ２６と、インク供給手段５から供給されたインクを、ヘッドチップ２６の後述するインク導入孔４１Ａにさらに供給するインク供給部２７と、ヘッドチップ２６に駆動電圧を印加する制御手段２８と、を備えている。
【００２４】
インクジェットヘッド４は、駆動電圧が印加されることで、各色のインクを所定の噴出量で吐出する。このとき、インクジェットヘッド４が走査手段６により走査方向Ｘに移動することにより、被記録媒体Ｓにおける所定範囲に記録を行うことができる。この走査を、搬送手段２，３により被記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに搬送しながら繰り返し行うことで、被記録媒体Ｓの全体に記録を行うことが可能となる。
【００２５】
固定プレート２５には、アルミ等の金属製のベースプレート３０が上下方向Ｚに沿って起立した状態で固定されていると共に、ヘッドチップ２６の後述するインク導入孔４１Ａにインクを供給する流路部材３１が固定されている。流路部材３１の上方には、インクを貯留する貯留室を内部に有する圧力緩衝器３２がベースプレート３０に支持された状態で配置されている。そして、流路部材３１と圧力緩衝器３２は、インク連結管３３を介して連結され、圧力緩衝器３２にはインク配管１１が接続されている。
【００２６】
このような構成のもと、圧力緩衝器３２は、インク配管１１を介してインクが供給されると、このインクを内部の貯留室内に一旦貯留した後、所定量のインクをインク連結管３３および流路部材３１を介してインク導入孔４１Ａに供給する。
なお、これら流路部材３１、圧力緩衝器３２およびインク連結管３３は、上記インク供給部２７として機能する。
【００２７】
また、固定プレート２５には、ヘッドチップ２６を駆動するための集積回路等の制御回路（駆動回路）３５が搭載されたＩＣ基板３６が取り付けられている。この制御回路３５と、ヘッドチップ２６の後述する不図示のコモン電極およびダミー電極は、図示しない配線パターンがプリント配線されたフレキシブル基板３７を介して電気接続されている。これにより、制御回路３５は、フレキシブル基板３７を介してコモン電極とダミー電極との間に、駆動電圧を印加することが可能とされる。
なお、これら制御回路３５が搭載されたＩＣ基板３６、およびフレキシブル基板３７は、上記制御手段２８として機能する。
【００２８】
（ヘッドチップ）
続いて、ヘッドチップ２６について詳細に説明する。
図３は、ヘッドチップの斜視図、図４は、ヘッドチップの分解斜視図である。
図３および図４に示すように、ヘッドチップ２６は、アクチュエータプレート４０、カバープレート４１、支持プレート４２、およびノズルプレート４３を備えている。ヘッドチップ２６は、後述する液体噴射チャネル４５Ａの長手方向端部に臨むノズル孔４７からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプとされている。
【００２９】
アクチュエータプレート４０は、第１アクチュエータプレート４０Ａおよび第２アクチュエータプレート４０Ｂの２枚のプレートを積層した、いわゆる積層プレートとされている。なお、アクチュエータプレート４０は、積層プレートに限らず、１枚のプレートで構成してもよい。
【００３０】
第１アクチュエータプレート４０Ａおよび第２アクチュエータプレート４０Ｂは、共に厚さ方向に分極処理された圧電基板、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス基板であり、互いの分極方向を反対に向けた状態で接合されている。
このアクチュエータプレート４０は、厚さ方向Ｌ１に直交する第１方向（配列方向）Ｌ２に長く、厚さ方向Ｌ１および第１方向Ｌ２に対して直交する第２方向Ｌ３に短い、平面視略長方形状に形成されている。
【００３１】
なお、本実施形態のヘッドチップ２６はエッジシュート対応であるので、厚さ方向Ｌ１がプリンタ１における走査方向Ｘに一致し、かつ第１方向Ｌ２が搬送方向Ｙ、第２方向Ｌ３が上下方向Ｚに一致する。すなわち、例えばアクチュエータプレート４０の側面のうち、ノズルプレート４３に対向する側面（インクが吐出される側の側面）は、下端面４０Ｄとなり、この下端面４０Ｄとは第２方向Ｌ３の反対側に位置する側面は、上端面４０Ｅとなる。以下の説明では、この上下方向に則して、単に下側、上側と称して説明する場合がある。しかしながら、通常、上下方向については、プリンタ１の設置角度に応じて変化してしまうことは言うまでもない。
【００３２】
アクチュエータプレート４０の一方の主面（カバープレート４１が重なる面）４０Ｃには、第１方向Ｌ２に所定の間隔をあけて並んだ複数のチャネル４５が形成されている。これら複数のチャネル４５は、一方の主面４０Ｃ側に開口した状態で第２方向Ｌ３に沿って直線状に延びる溝部であり、長手方向の一方側がアクチュエータプレート４０の下端面４０Ｄ側に開口している。これら複数のチャネル４５の間には、断面略矩形状で第２方向Ｌ３に延びる駆動壁（圧電隔壁）４６が形成されている。この駆動壁４６によって、各チャネル４５はそれぞれ区分けされている。
【００３３】
また、複数のチャネル４５は、インクが充填される液体噴射チャネル（液体吐出溝）４５Ａと、インクが充填されないダミーチャネル（液体非吐出溝）４５Ｂと、に大別される。そして、これら液体噴射チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂは、第１方向Ｌ２に交互に並んで配置されている。
このうち、液体噴射チャネル４５Ａは、アクチュエータプレート４０の上端面４０Ｅ側に開口することなく、下端面４０Ｄ側にだけ開口した状態で形成されている。一方、ダミーチャネル４５Ｂについては、アクチュエータプレート４０の下端面４０Ｄ側だけでなく、上端面４０Ｅ側にも開口するように形成されている
【００３４】
液体噴射チャネル４５Ａの内壁面、すなわち第１方向Ｌ２に向かい合う一対の側壁面および底壁面には、不図示のコモン電極（駆動電極）が形成されている。このコモン電極は、液体噴射チャネル４５Ａに沿って第２方向Ｌ３に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上に形成されたコモン端子（電極端子部）６１に導通している。
一方、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面のうち、第１方向Ｌ２に向かい合う一対の側壁面には、不図示のダミー電極がそれぞれ形成されている。これらダミー電極は、ダミーチャネル４５Ｂに沿って第２方向Ｌ３に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上に形成されたダミー端子（電極端子部）６３に導通している。
【００３５】
なお、ダミー端子６３は、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上における上端面４０Ｅ側に形成されている。そして、液体噴射チャネル４５Ａを挟んだ両側に位置するダミー電極同士（異なるダミーチャネル４５Ｂ内に形成されたダミー電極同士）を、接続するように形成されている。
【００３６】
このような構成のもと、フレキシブル基板３７を介して制御回路３５がコモン端子６１およびダミー端子６３を通じて、コモン電極とダミー電極との間に駆動電圧を印加すると、駆動壁４６が変形する。そして、液体噴射チャネル４５Ａ内に充填されたインクに圧力変動が生じる。これにより、液体噴射チャネル４５Ａ内のインクをノズル孔４７より吐出することができ、被記録媒体Ｓに文字や図形等の各種情報を記録することが可能となる。
【００３７】
アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上には、カバープレート４１が重ね合わされている。このカバープレート４１には、インク導入孔４１Ａが第１方向Ｌ２に長い平面視矩形状に形成されている。
このインク導入孔４１Ａには、流路部材３１を介して供給されてきたインクを液体噴射チャネル４５Ａ内に導入させ、かつダミーチャネル４５Ｂ内への導入を規制する複数のスリット６５Ａが形成されたインク導入板６５が形成されている。つまり、複数のスリット６５Ａは、液体噴射チャネル４５Ａに対応する位置に形成されており、各液体噴射チャネル４５Ａ内にのみインクを充填することが可能とされる。
【００３８】
なお、カバープレート４１は、例えばアクチュエータプレート４０と同じＰＺＴセラミックス基板で形成され、アクチュエータプレート４０と同じ熱膨張をさせることで、温度変化に対する反りや変形を抑制している。但し、この場合に限られず、アクチュエータプレート４０とは異なる材料でカバープレート４１を形成しても構わないが、熱膨張係数が近い材料を用いることが好ましい。
【００３９】
支持プレート４２は、重ね合されたアクチュエータプレート４０およびカバープレート４１を支持していると共に、ノズルプレート４３を同時に支持している。支持プレート４２は、アクチュエータプレート４０に対応するように、第１方向Ｌ２に長く形成された略長方形状の板材で、中央の大部分に、厚さ方向に貫通する嵌合孔４２Ａが形成されている。この嵌合孔４２Ａは、第１方向Ｌ２に沿って略長方形状に形成されており、重ね合されたアクチュエータプレート４０およびカバープレート４１を嵌合孔４２Ａ内に嵌め込んだ状態で支持している。
【００４０】
（ノズルプレート）
ノズルプレート４３は、例えばガラスにより形成された矩形板状の部材である。なお、ガラスに限らず、ステンレスやシリコン、ポリイミド等の樹脂材料等によりノズルプレート４３を形成してもよい。
ノズルプレート４３の厚さは、例えば５０〜１００μｍ程度に設定されている。ノズルプレート４３は、支持プレート４２およびアクチュエータプレート４０の下端面４０Ｄに、例えば接着等により固定されている。
【００４１】
図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
図３〜５に示すように、ノズルプレート４３は、インクの液滴が吐出される複数のノズル孔４７を備えている。ノズル孔４７は、ノズルプレート４３をその厚さ方向（第２方向Ｌ３）に貫通している。ノズル孔４７の全体には、内周面がノズルプレート４３のインクを吐出する側の吐出面４３ａに向かって先細りとなるように、且つ吐出面４３ａ側に向かって凸となるように湾曲形成された半球状の椀状部４８が設けられている。
【００４２】
椀状部４８は、ノズルプレート４３の吐出面４３ａとの連通部において平面視円形状の吐出口４７ａを形成している。また、椀状部４８は、ノズルプレート４３の裏面４３ｂ（アクチュエータプレート４０側の面）との連通部において導入口４７ｂを形成している。導入口４７ｂの第２方向Ｌ３から見た内径は、ノズルプレート４３の厚さの２倍よりやや大きい程度に設定されている。椀状部４８は、導入口４７ｂの外周縁が断面略直角となるように形成されている。
【００４３】
図４に示すように、これら複数のノズル孔４７は、複数の液体噴射チャネル４５Ａに対してそれぞれ対向する位置に、第１方向Ｌ２に沿って並設されている。そして、各ノズル孔４７は、それぞれ対応する液体噴射チャネル４５Ａ内に連通している。
【００４４】
（インクジェットヘッドの動作およびノズルプレートの作用）
次に、図６〜９に基づいて、本実施形態のインクジェットヘッド４の動作およびノズルプレート４３の作用について説明する。
図６〜９は、インクの吐出動作の説明図であり、図４のＶ−Ｖ線に相当する部分における断面図である。
【００４５】
図６は、インクＬの、連続する２回の吐出と吐出の間の状態、すなわちインクＬの非吐出時を示したものである。同図に示すように、インクＬの非吐出時においては、ノズル孔４７とインクＬの液面Ｆとの境界部Ｂ１は、椀状部４８内における吐出面４３ａ側の端部（吐出口４７ａ）よりも僅かに導入口４７ｂ寄りの部分に位置している。すなわち、境界部Ｂ１は、ノズル孔４７内部の湾曲した面に接している。
【００４６】
次に、インクジェットヘッド４の吐出動作について説明する。
図７に示すように、インクジェットヘッド４が吐出動作を開始する際、制御手段２８は、フレキシブル基板３７を介してコモン電極およびダミー電極（いずれも不図示）に駆動電圧を印加する。すると、駆動壁４６が変形し、インクＬが満たされた液体噴射チャネル４５Ａがあたかも膨らむように変形する。これにより、インク供給部２７内のインクが液体噴射チャネル４５Ａに誘導されるとともに、液体噴射チャネル４５Ａに連通するノズル孔４７に貯留されたインクＬも液体噴射チャネル４５Ａに引き込まれ、液面Ｆが導入口４７ｂ側に後退する。このとき、ノズル孔４７とインクＬの液面Ｆとの境界部Ｂ２は、非吐出時における境界部Ｂ１よりも導入口４７ｂ寄りに後退している。
【００４７】
次いで、図８に示すように、コモン電極およびダミー電極に印加した電圧をゼロにする。これにより、駆動壁４６の変形が元に戻り、一旦膨らむように変形した液体噴射チャネル４５Ａが元に戻る。この動作によって、液体噴射チャネル４５Ａ内のインクＬが加圧され、インクＬは圧力波となってノズル孔４７に伝搬する。その結果、ノズル孔４７内のインクＬの液面Ｆは前進する。このとき、ノズル孔４７とインクＬの液面Ｆとの境界部Ｂ３は、吐出口４７ａに位置している。
【００４８】
次いで、図９に示すように、インクＬの圧力波が吐出口４７ａに到達すると、吐出口４７ａから外部に飛び出たインクＬが液滴Ｄとなってノズルプレート４３から噴射される。その後、液滴Ｄの吐出によりインクＬには負圧が発生し、インクＬの液面Ｆは吐出口４７ａから後退する。
このとき、ノズル孔４７の内面形状は、吐出口４７ａから導入口４７ｂに向かうにしたがい傾斜が大きくなっている。このため、ノズル孔４７と液面Ｆとの境界部Ｂ４は、インクＬの表面張力と負圧の大きさに応じて、吐出口４７ａと導入口４７ｂとの間における最適な傾斜角の部分に形成される。その結果、境界部Ｂ４は、ノズル孔４７の椀状部４８内における吐出口４７ａよりも内側（導入口４７ｂ側）に後退し、図６に示す非吐出時における境界部Ｂ１と同じ位置となる。
【００４９】
（ノズルプレートの製造方法）
次に、図１０〜１３に基づいて、本実施形態のノズルプレート４３の製造方法について説明する。
図１０〜１３は、第１実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図であり、図４のＶ−Ｖ線に相当する部分における断面図である。
【００５０】
本実施形態のノズルプレートの製造方法は、ノズルプレート４３の母材７１の表面にノズル孔形成用のエッチングマスク７４を形成するエッチングマスク形成工程と、エッチングマスク７４を介して母材７１のエッチングを行うエッチング工程と、エッチングマスク７４を除去するマスク除去工程と、を有する。なお、以下の説明では、ノズルプレート４３の母材７１として、例えば石英やホウケイ酸ガラス等のガラス材により形成されたガラス基板を適用して説明する。
【００５１】
まず、エッチングマスク形成工程を行う。
図１０に示すように、エッチングマスク形成工程では、まず母材７１の両面にエッチングマスク７４の形成材料となる金属膜７２を形成する。金属膜７２の形成材料としては、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜を用いる。
【００５２】
次に、図１１に示すように、金属膜７２の表面上（両面）にフォトレジスト膜７３を形成する。次いで、一面側のフォトレジスト膜７３に対して、ノズル孔４７に対応する円形の遮光パターンを有するノズル孔形成用のフォトマスクを用いて露光する。その後、フォトレジスト膜７３を現像することで、フォトレジスト膜７３にノズル孔４７に対応する開口部７３ａが形成される。
次に、図１２に示すように、フォトレジスト膜７３の開口部７３ａを介して、金属膜７２をエッチングする。これにより、金属膜７２には、ノズル孔４７に対応する開口部７２ａが形成され、ノズル孔形成用のエッチングマスク７４となる。
【００５３】
次に、エッチング工程を行う。
図１３に示すように、エッチング工程では、エッチングマスク７４をマスクとして、母材７１をエッチングする。このエッチング工程では、ウェットエッチング方式を用いて等方性エッチングを行う。この際のエッチング量は、母材７１がエッチングにより完全に貫通する程度とする。これにより、母材７１には、一面側から他面側に向かって先細りとなる半球状のノズル孔４７が形成されるとともに、母材７１の他面側には、吐出口４７ａが形成される。
【００５４】
次に、マスク除去工程を行う。
マスク除去工程では、エッチングマスク７４を構成するフォトレジスト膜７３および金属膜７２を除去する。これにより、図５に示すノズルプレート４３が形成される。
以上により、ノズルプレート４３の製造は終了する。
【００５５】
このように、本実施形態のノズルプレート４３に形成されているノズル孔４７には、内周面が吐出面４３ａに向かって先細りとなるように、且つ吐出面４３ａに向かって凸となるように湾曲形成された椀状部４８が設けられている。そして、インクＬの非吐出時において、ノズル孔４７とインクＬの液面Ｆとの境界部Ｂ１を椀状部４８内に形成させる。
この構成によれば、椀状部４８におけるインクＬ（液滴Ｄ）の表面張力によって椀状部よりも吐出面側に液面が膨出してしまうことを防止できる。すなわち、液滴Ｄの非吐出時に、液面Ｆをノズル孔４７内の椀状部４８にまで後退させることができる。このため、ノズルプレート４３の吐出面４３ａにインクＬが残ることを防止でき、ノズル孔４７の目詰まりを防止できるノズルプレート４３が得られる。
【００５６】
また、ノズルプレート４３は、ガラスにより形成されているため、加工性に優れ、且つ高耐久性を有するノズルプレート４３が得られる。なお、ノズルプレート４３がステンレスにより形成されている場合であっても、同様の作用効果が得られる。
【００５７】
また、プリンタ１およびインクジェットヘッド４は、ノズルプレート４３を備えているため、ノズル孔４７の目詰まりの防止を図ることができる。
【００５８】
［第１実施形態の第１変形例］
（ノズルプレート）
次に、図１４に基づいて、本実施形態の第１変形例におけるノズルプレート１４３について説明する。
図１４は、第１実施形態の第１変形例におけるノズルプレートの説明図であり、図４のＶ−Ｖ線に相当する部分における断面図である。
第１変形例では、ノズルプレート１４３の吐出口４７の椀状部４８に撥液部５１および親液部５２が形成されている点で、図５に示す第１実施形態のノズルプレート４３と異なっている。なお、図５に示す第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する（以下の実施形態についても同様）。
【００５９】
図１４に示すように、ノズルプレート１４３の吐出口４７の椀状部４８には、撥液処理が施された撥液部５１と、親液処理が施された親液部５２とが形成されている。
撥液部５１は、インクの非吐出時におけるノズル孔４７とインクの液面Ｆとの境界部Ｂ１から、吐出口４７ａを介して吐出面１４３ａに至る間の領域に、全周に亘って形成されている。なお、吐出面１４３ａにも撥液部５１が形成されていてもよい。
親液部５２は、ノズル孔４７における撥液部５１よりも裏面１４３ｂ側の領域において、全周に亘って形成されている。
【００６０】
このように、椀状部４８には、境界部Ｂ１から吐出面１４３ａ側に至る間に、撥液部５１が形成されている。これによりノズルプレート１４３は、インクの吐出時に吐出面１４３ａ側に移動したインクの液面Ｆを、インクの非吐出時には、撥液部５１よりも吐出面１４３ａから離れる側に確実に後退させることができる。このため、液面Ｆがノズル孔４７内に後退する際に、吐出面１４３ａにインクが残ることを確実に防止できる。
【００６１】
また、椀状部４８には、撥液部５１よりも裏面１４３ｂ側に親液部５２が形成されている。これにより、ノズル孔４７内のインクは、親液部５２を覆うように液面Ｆを形成するため、ノズル孔４７とインクの液面Ｆとの境界部Ｂ１を撥液部５１と親液部５２との間に位置させることができる。このため、液面Ｆの位置が安定化し、吐出される液滴の形状も安定化される。
【００６２】
［第１実施形態の第２変形例］
（ノズルプレート）
次に、図１５に基づいて、本実施形態の第２変形例におけるノズルプレート２４３について説明する。
図１５は、第１実施形態の第２変形例におけるノズルプレートの説明図であり、図４のＶ−Ｖ線に相当する部分における断面図である。
図５に示す第１実施形態では、椀状部４８がノズル孔４７の全体に亘って設けられていた。一方で、図１５に示す第２変形例では、椀状部２４８がノズル孔２４７における吐出面２４３ａ側の領域に設けられている点で、第１実施形態のノズルプレート４３と異なっている。
【００６３】
図１５に示すように、ノズルプレート２４３のノズル孔２４７には、椀状部２４８と、ストレート部２４９と、が設けられている。
椀状部２４８は、ノズル孔２４７における吐出面２４３ａ側に形成されている。椀状部２４８は、半球状に形成され、その深さはノズルプレート２４３の厚さの半分程度に設定されている。
ストレート部２４９は、ノズル孔２４７における裏面２４３ｂ側に形成されている。ストレート部２４９は、第２方向Ｌ３に沿って延在する円筒状であって、椀状部２４８の裏面２４３ｂ側の端縁と滑らかに接続している。
【００６４】
このように、ノズル孔２４７が、ノズルプレート２４３の裏面２４３ｂ側にストレート部２４９を有することで、ノズル孔２４７におけるインクの流路抵抗を仕様に合わせて調整することができる。
【００６５】
［第２実施形態］
（ノズルプレート）
次に、図１６および図１７に基づいて、第２実施形態におけるノズルプレート３４３について説明する。
図１６は、第２実施形態におけるノズルプレートの吐出面側から見た平面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図である。
第２実施形態では、ノズルプレート３４３の吐出面３４３ａに、凹部３５４が形成されている点で、図５に示す第１実施形態のノズルプレート４３と異なっている。
【００６６】
図１６および図１７に示すように、ノズルプレート３４３は、裏面３４３ｂ側に形成されたノズル孔３４７（椀状部３４８）と、吐出面３４３ａに形成され、ノズル孔３４７と連通するように形成された凹部３５４を備えている。
凹部３５４は、平面視形状が第１方向Ｌ２を長辺方向とする角丸長方形状に形成されている。凹部３５４の断面形状は、底面と側面とが曲面により滑らかに接続された矩形状であって、その深さは、ノズルプレート３４３の厚さの半分よりもやや深く設定されている。そして、凹部３５４は、その底部において全てのノズル孔３４７と連通し、境界部において吐出口３４７ａが形成されている。
【００６７】
（ノズルプレートの製造方法）
次に、図１０〜１３および図１８〜２２に基づいて、本実施形態のノズルプレート３４３の製造方法について説明する。
図１８〜２２は、第２実施形態におけるノズルプレートの製造方法を示す工程図であり、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に相当する部分における断面図である。
【００６８】
ここで、第１実施形態におけるノズルプレート４３の製造方法では、母材７１に対してエッチングを１回行っていたが、第２実施形態におけるノズルプレート３４３の製造方法では、母材７１に対してエッチングを２回行っている点で異なっている。なお、図１０〜１３に示す第１実施形態と同様となる工程については、詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施形態のノズルプレート３４３の製造方法は、ノズルプレート３４３の母材７１の一面側にノズル孔３４７を形成するノズル孔形成工程と、ノズルプレート３４３の母材７１の他面側に凹部３５４を形成する凹部形成工程と、を有する。
【００７０】
（ノズル孔形成工程）
まずノズル孔形成工程を行う。ノズル孔形成工程は、母材７１の両面にノズル孔形成用のエッチングマスク７４を形成する第１エッチングマスク形成工程と、エッチングマスク７４を介して母材７１のエッチングを行う第１エッチング工程と、エッチングマスク７４を除去する第１マスク除去工程と、を有する。
【００７１】
ノズル孔形成工程では、最初に第１エッチングマスク形成工程を行う。
第１エッチングマスク形成工程では、図１０〜１２に示す第１実施形態におけるエッチングマスク形成工程と同様に、母材７１の表面にノズル孔形成用のエッチングマスク７４を形成する。
【００７２】
次に、第１エッチング工程を行う。
図１８に示すように、第１エッチング工程では、図１３に示す第１実施形態におけるエッチング工程と同様に、エッチングマスク７４をマスクとして、母材７１をウェットエッチング方式による等方性エッチングする。この際、エッチング量は、母材７１の厚さの半分程度の深さとする。これにより、母材７１の一面側には、他面側に向かって先細りとなる椀状のノズル孔３４７が、母材７１の厚さ方向に非貫通の状態で形成される。
【００７３】
次に第１マスク除去工程を行う。
図１９に示すように、第１マスク除去工程では、エッチングマスク７４を構成するフォトレジスト膜７３、および金属膜７２のうち母材７１の一面側に形成された金属膜７２を除去する。具体的には、母材７１の一面側（ノズル孔３４７を形成した表面側）に形成されたフォトレジスト膜７３を、例えば酸素プラズマアッシング等により除去し、母材７１の一面側に形成された金属膜７２を露出させる。
次いで、露出した金属膜７２をウェットエッチングにより除去する。次いで、母材７１の他面側に形成されたフォトレジスト膜７３を、上記フォトレジスト膜７３の除去と同様に、例えば酸素プラズマアッシング等により除去する。これにより、母材７１上には、他面側（ノズル孔３４７を形成した表面とは反対側）に形成された金属膜７２のみが残され、後述する凹部形成工程においてエッチングマスク７８を形成する金属膜として利用することができる。
【００７４】
（凹部形成工程）
次に凹部形成工程を行う。凹部形成工程は、母材７１の表面に凹部形成用のエッチングマスク７８を形成する第２エッチングマスク形成工程と、エッチングマスク７８を介して母材７１のエッチングを行う第２エッチング工程と、エッチングマスク７８を除去する第２マスク除去工程と、を有する。
【００７５】
凹部形成工程では、最初に第２エッチングマスク形成工程を行う。
図２０に示すように、第２エッチングマスク形成工程では、ノズル孔３４７が形成された母材７１の一面側に、凹部形成時の保護膜の形成材料となる金属膜７６を形成する。金属膜７６の形成材料としては、金属膜７２と同様に、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜を用いる。なお、母材７１の他面側は、上述した第１マスク除去工程において残した金属膜７２を、第２エッチングマスク形成工程における他面側のマスクとして活用する。
【００７６】
次に、図２１に示すように、金属膜７２，７６の表面上にフォトレジスト膜７７を形成する。次いで、他面側のフォトレジスト膜７７に対して、凹部形成用のフォトマスクを用いて露光する。その後、フォトレジスト膜７７を現像することで、フォトレジスト膜７７に凹部３５４に対応する開口部７７ａが形成される。
次いで、フォトレジスト膜７７の開口部７７ａを介して、金属膜７２をエッチングする。これにより、金属膜７２には、凹部３５４に対応する開口部７２ｂが形成され、凹部形成用のエッチングマスク７８となる。
【００７７】
次に、第２エッチング工程を行う。
図２２に示すように、第２エッチング工程では、第２エッチング工程では、エッチングマスク７８をマスクとして、母材７１をエッチングする。この第２エッチング工程では、ウェットエッチング方式を用いて等方性エッチングを行う。この際、エッチング量は、母材７１の厚さの半分よりやや深い程度とする。これにより、母材７１の他面側には、凹部３５４が形成されるとともに、母材７１の一面側に形成されたノズル孔３４７が、凹部３５４の底面と連通する。
【００７８】
次に第２マスク除去工程を行う。
第２マスク除去工程では、第１実施形態におけるマスク除去工程と同様に、エッチングマスク７８を構成するフォトレジスト膜７７および金属膜７２，７６を除去する。これにより、図１７に示すノズルプレート３４３が形成される。
以上により、ノズルプレート３４３の製造は終了する。
【００７９】
なお、上記製造方法では、第２エッチング工程において、凹部３５４の形成をウェットエッチング方式による等方性エッチングにより行っているが、これに限定されず、ドライエッチング方式による異方性エッチングにより行ってもよい。
また、上記製造方法では、ノズル孔形成工程を凹部形成工程よりも先に行っているが、これに限定されず、凹部形成工程をノズル孔形成工程よりも先に行ってよい。
【００８０】
このように、本実施形態のノズルプレート３４３は、吐出面３４３ａに形成され、ノズル孔３４７と連通するように形成された凹部３５４を備える。これによりノズルプレート３４３は、強度を確保しつつ、ノズル長（ノズル孔３４７の長さ）を短くすることができる。したがって、高強度を有し、流路抵抗が仕様に合わせて調整されたノズルプレート３４３が得られる。
【００８１】
［第２実施形態の変形例］
（ノズルプレート）
次に、図２３に基づいて、本実施形態の変形例におけるノズルプレート４４３について説明する。
図２３は、第２実施形態の変形例におけるノズルプレートの説明図であり、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に相当する部分における断面図である。
図１７に示す第２実施形態では、椀状部３４８がノズル孔３４７の全体に亘って設けられていた。一方で、図２３に示す変形例では、椀状部４４８がノズル孔４４７における裏面４４３ｂ側の領域に設けられている点で、第２実施形態と異なっている。なお、図１６および図１７に示す第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８２】
図２３に示すように、ノズルプレート４４３のノズル孔４４７には、椀状部４４８と、ストレート部４４９と、が設けられている。
椀状部４４８は、ノズル孔４４７における裏面４４３ｂ側に形成されている。椀状部４４８は、半球状に形成され、その深さは例えばノズル孔４４７全体の深さの半分より大きく設定されている。
ストレート部４４９は、ノズル孔４４７における吐出面４４３ａ側（凹部４５４側）に形成されている。ストレート部４４９は、第２方向Ｌ３に沿って延在する円筒状であって、裏面４４３ｂ側において椀状部４４８の吐出面４４３ａ側に接続している。また、ストレート部４４９は、吐出面４４３ａ側において凹部４５４の底部と連通し、境界部において吐出口４４７ａが形成されている。
【００８３】
このように、ノズル孔４４７が、吐出面４４３ａ側にストレート部４４９を有することで、ノズル孔４４７におけるインクの流路抵抗を仕様に合わせて調整することができる。また、ノズル孔４４７が、椀状部４４８と吐出面４４３ａとの間にストレート部４４９を有することで、インクの吐出時における圧力波をストレート部４４９において安定化させることができるため、吐出される液滴の形状および吐出方向を安定化することができる。さらに、ノズル孔４４７が、椀状部４４８と吐出面４４３ａとの間にストレート部４４９を有することで、ノズル孔４４７の椀状部４４８と吐出面４４３ａとの間における厚さが厚くなるため、ノズルプレート４４３の吐出口４４７ａにおける強度を確保できる。
【００８４】
なお、本変形例のノズルプレート４４３に対し、ノズル孔４４７のストレート部４４９および椀状部４４８の吐出面４４３ａ側の領域に、撥液部を設けてもよい。これにより、非吐出時におけるインクの液面Ｆを椀状部４４８まで確実に後退させることができる。
【００８５】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記各実施形態においては、椀状部は曲面状に形成されているが、これに限定されず、例えば複数の平面が連なることで曲面に近似される形状に形成されていてもよい。
【００８６】
また、上記各実施形態においては、ノズル孔とノズルプレートの裏面との連通部に形成された導入口は、外周縁が断面略直角の角形状となるように形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図２４に示すように、椀状部５４８を含むノズル孔５４７と、ノズルプレート５４３の裏面５４３ｂと、の連通部に形成された導入口５４７ｂの外周縁は、Ｒ面取りにより断面形状が滑らかな曲面状に形成されてもよい。
【００８７】
また、上記各実施形態においては、いわゆるエッジシュートタイプのヘッドチップ２６を例に挙げて説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、液体噴射チャネル４５Ａの長手方向中央に臨むノズル孔４７、２４７，３４７，４４７からインクを吐出する、いわゆるサイドシュートタイプとしても構わない。
【００８８】
また、上記各実施形態のノズルプレートの製造方法においては、等方性エッチングとしてウェットエッチング方式を用いているが、これに限られるものではなく、等方性エッチングとしてドライエッチング方式を用いてもよい。
【００８９】
また、上記各実施形態においては、ノズルプレート４３，３４３の製造方法として、エッチング加工を例に挙げて説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、プレス加工等の機械加工や、レーザー加工等により製造することができる。
【００９０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１…インクジェットプリンタ（液体噴射装置）  ４…インクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）  ４０…アクチュエータプレート  ４０Ａ…第１アクチュエータプレート  ４０Ｂ…第２アクチュエータプレート  ４３、１４３，２４３，３４３，４４３，５４３…ノズルプレート  ４５Ａ…液体噴射チャネル（チャネル）  ４７，２４７，３４７，４４７，５４７…ノズル孔  ４８，２４８，３４８，４４８，５４８…椀状部  ５１…撥液部  ５２…親液部  ３５４，４５４…凹部  Ｄ…液滴  Ｆ…液面  Ｂ１…境界部
【図１】
2016083824.tif 000003
【図２】
2016083824.tif 000004
【図３】
2016083824.tif 000005
【図４】
2016083824.tif 000006
【図５】
2016083824.tif 000007
【図６】
2016083824.tif 000008
【図７】
2016083824.tif 000009
【図８】
2016083824.tif 000010
【図９】
2016083824.tif 000011
【図１０】
2016083824.tif 000012
【図１１】
2016083824.tif 000013
【図１２】
2016083824.tif 000014
【図１３】
2016083824.tif 000015
【図１４】
2016083824.tif 000016
【図１５】
2016083824.tif 000017
【図１６】
2016083824.tif 000018
【図１７】
2016083824.tif 000019
【図１８】
2016083824.tif 000020
【図１９】
2016083824.tif 000021
【図２０】
2016083824.tif 000022
【図２１】
2016083824.tif 000023
【図２２】
2016083824.tif 000024
【図２３】
2016083824.tif 000025
【図２４】
2016083824.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月26日(2015.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016083824.tif 000027
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2016083824.tif 000028