JP2006272714A - ノズルプレートの製造方法及びノズルプレート - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズルプレートの製造工程を簡略化する。
【解決手段】 液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートの製造方法であって、前記ノズル孔を封止するための封止部材を前記ノズル形成基板の液滴吐出側から散布する散布工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の反対側から前記ノズル孔を介して前記封止部材を吸引する吸引工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に存在する余分な前記封止部材を取り除く第１の除去工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液剤を塗布する塗布工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に塗布された前記撥液剤を硬化させる硬化工程と、前記ノズル孔から前記封止部材を取り除く第２の除去工程と、を含むノズルプレートの製造方法を提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】 図５

Description

本発明はノズルプレートの製造方法及びノズルプレートに係り、特に、液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されているノズルプレートの製造方法に関する。

インクジェット方式の画像形成装置は、多数のノズル（ノズル孔）が形成されたノズルプレートを印字ヘッドに備え、各ノズルよりインク滴を吐出して記録媒体上に画像を形成する。

ところで、ノズルから吐出されるインク滴の飛翔方向の安定化を図るために、ノズルプレートの液滴吐出側の表面に撥液膜を形成することが従来より知られている。ノズルプレートのインク滴吐出側の表面（特に、ノズル周辺部）にインク滴が付着していると、ノズルから吐出されるインク滴の飛翔方向に影響を及ぼす場合があるためである。そして、撥液膜を形成することによって、ノズルプレートのインク滴吐出側の表面に付着したインク滴をブレード等で除去しやすくしている。

このようなノズルプレートの製造方法として、例えば、特許文献１には、ノズル内に感光性フィルム等の耐腐食性高分子樹脂などのドライフィルムレジストを充填し、エッチングによる研削でドライフィルムを突出させた後、表面処理層を形成してドライフィルムを除去する方法が記載されている。

また、特許文献２には、ノズルプレートのインク吐出面の反対側の面からノズル孔に気体を導入しながら、ノズルプレートのインク吐出面に撥水処理用液体をスピンコート法で塗布した後、ノズルプレートを熱処理する方法が記載されている。
特開平９−７６４９２号公報 特開２００２−１８１８８３号公報

しかしながら、特許文献１のようにノズル内にレジストを充填する方法では、ノズルプレートの製造工程が増加して作業が複雑化するという問題がある。特に、ノズルプレートが複雑形状化されたり大型化されたりすると、ノズルプレートの製造工程はより複雑化して工数増加に繋がってしまう。

また、特許文献２のようにノズル孔に気体を導入しながら撥液処理用液体を塗布する方法では、その気体の流れの影響によって高粘度の液処理用液体を塗布したり厚膜化したりすることが難しく、ノズルプレートの表面に強固な撥液膜を形成することが難しい。また、ノズルプレートが多ノズル化されたり大サイズ化されたりすると、風圧によってノズルプレートが変形するため風圧を制御することが困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートの製造工程を簡略化することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートの製造方法であって、前記ノズル孔を封止するための封止部材を前記ノズル形成基板の液滴吐出側から散布する散布工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の反対側から前記ノズル孔を介して前記封止部材を吸引する吸引工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に存在する余分な前記封止部材を取り除く第１の除去工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液剤を塗布する塗布工程と、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に塗布された前記撥液剤を硬化させる硬化工程と、前記ノズル孔から前記封止部材を取り除く第２の除去工程と、を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法を提供する。

本発明によれば、ノズル形成基板の液滴吐出側に散布された封止部材を液滴吐出側の反対側からノズル孔を介して吸引することによってノズル孔を封止部材で容易に封止することができる。また、ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液剤を塗布した後、ノズル孔から封止部材を容易に取り除くことができる。従って、液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートの製造工程が簡略化される。また、封止部材を再利用することが可能であり、ノズルプレートの製造コストを低減することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記硬化工程は、前記撥液剤を半硬化状態とする工程と、前記撥液剤を本硬化状態とする工程を含み、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に塗布された前記撥液剤を半硬化状態にして、前記ノズル孔から前記封止部材を取り除いた後、前記撥液剤を本硬化状態にすることを特徴とする。

請求項２の態様によれば、ノズル孔を封止している封止部材を容易に取り除くことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートの製造方法であって、さらに、前記吸引工程における吸引圧力を測定する測定工程と、を含み、前記吸引工程は、測定された前記吸引圧力が所定値以上となるまで行われることを特徴とする。

請求項３の態様によれば、吸引圧力によって封止部材によるノズル孔の封止状態を確認することができ、ノズル孔を確実に封止することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記ノズル孔の液滴吐出側は、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の面に向かって径が拡大するテーパ状であることを特徴とする。

請求項４の態様によれば、ノズル形成基板の液滴吐出側とは反対側からノズル孔を介して封止部材を吸引する際に、封止部材がノズル孔のテーパ部分に入り込み易くなり、ノズル孔を容易に封止することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記封止部材は、略球状の形状であることを特徴とする。

請求項５の態様によれば、ノズル孔を容易に封止することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記封止部材は、弾性体であることを特徴とする。

請求項６の態様によれば、封止部材がノズル孔に隙間なく密着することが可能となり、ノズル孔を確実に封止することができる。

請求項７に記載の発明は、液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートであって、前記ノズル孔の液滴吐出側は、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の面に向かって径が拡大するテーパ部を有し、前記テーパ部の表面に撥液膜が形成されていることを特徴とするノズルプレートを提供する。

本発明によれば、ノズル孔のテーパ部に液滴が付着しにくくなり、ノズル孔から吐出される液滴の量や飛翔速度などの吐出性能が安定する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のノズルプレートであって、前記テーパ部の表面に形成される前記撥液膜は、前記ノズル形成基板の液滴吐出側に向かって徐々に肉厚となるように構成されている特徴とする。

本発明によれば、テーパ部に形成される撥液膜の耐擦性が向上する。

本発明によれば、ノズル形成基板の液滴吐出側に散布された封止部材を液滴吐出側の反対側からノズル孔を介して吸引することによってノズル孔を封止部材で容易に封止することができる。また、ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液剤を塗布した後、ノズル孔から封止部材を容易に取り除くことができる。従って、液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートの製造工程が簡略化される。また、封止部材を再利用することが可能であり、ノズルプレートの製造コストを低減することが可能となる。

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。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８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。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードある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、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類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。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、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２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６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。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６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孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３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３６が設けられている。ベルト清掃部３６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、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。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ー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６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。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。印字部１２を構成する各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）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。

なお本例では、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み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃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印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４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、警告音発生手段等）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。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）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ノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。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。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２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、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、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。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４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ー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６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１０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２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）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）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。

図２は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図である。また図３は１つの液滴吐出素子（１つのノズル５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図２中３−３線に沿う断面図）である。

記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図２に示したように、インク滴の吐出口であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）５３を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、印字ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図２参照）、対角線上の両隅部にノズル５１と供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。

印字ヘッド５０のノズル面（インク吐出面）５０Ａは、図３に示すように、ノズル（ノズル孔）５１が形成されるノズルプレート６０によって構成されている。なお、ノズルプレート６０の製造方法については後述する。

また、圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成している加圧板（共通電極）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８が接合されており、個別電極５７と共通電極５６に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインクが吐出される。なおアクチュエータ５８には、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３は、図４に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査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５３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となる。

すなわち、主走査方向については、各ノズル５１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。

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ライン又は１個の帯状を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図４に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１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５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙２０の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙２０の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用紙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なるライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

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、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ５８の変形によってインク液滴を飛ばす方法が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式には限定されず、ピエゾ方式に代えて、ヒータ等の発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式等でもよい。

〔ノズルプレートの製造方法〕
図５（ａ）〜（ｈ）は、ノズルプレート６０の製造工程を示した説明図である。以下、各図に従って、本発明の特徴であるノズルプレート６０の製造方法について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、ＳＵＳ等の金属からなる薄板状のノズル形成基板６２を機械加工、レーザ加工、エッチング等の方法でノズル孔（ノズル）５１を穿孔して、ノズル形成基板６２のインク滴吐出側の表面（インク吐出面）６２Ａからノズル孔５１を封止するための封止部材６４を散布する。尚、封止部材６４の構造については後で詳説するが、封止部材６４は略球状の弾性体で構成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、ノズル形成基板６２のインク滴吐出側とは反対側の表面（インク流路面）６２Ｂ側からノズル孔５１を介してインク吐出面６２Ａ側に散布された封止部材６４を吸引する。例えば、同図に示すように、ノズル形成基板６２のインク流路面６２Ｂ側を密閉カバー６６で密閉して、バルブ６８を開いてポンプ７０を吸引側で作動させて、密閉カバー６６で密閉されたインク流路面６２Ｂ側の空気を吸い出すようにして封止部材６４を吸引する。尚、符号７２は、ポンプ７０による圧力を測定する圧力検出器である。これにより、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａ側に散布された封止部材６４のうち、一部の封止部材６４はノズル孔５１Ａをインク吐出面６２Ａ側から封止し、その他の封止部材６４は余分な封止部材６４としてインク吐出面６２Ａ側に残った状態となる。尚、インク吐出面６２Ａ側から封止部材６４を散布すると同時に、インク流路面６２Ｂ側からノズル孔５１を介して封止部材６４を吸引するようにしてもよい。

次に、図５（ｃ）に示すように、インク流路面６２Ｂ側からの吸引を継続したまま、インク吐出面６２Ａ側をエアカーテン７４で走査する。これにより、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに残った余分な封止部材６４（即ち、ノズル孔５１を封止していない封止部材６４）が取り除かれる。エアカーテン７４によって取り除かれた封止部材６４は、再利用することが可能である。

次に、図５（ｄ）に示すように、圧力検出器７２で圧力（吸引圧力）を測定する。圧力検出器７２で測定される吸引圧力の値が規定値未満の場合は、封止部材６２によって封止されていないノズル孔５１が存在すると判断して、再度、インク吐出面６２Ａ側から封止部材６４を散布してインク流路面６２Ｂから吸引する処理を行う。そして、圧力検出器７２で測定される吸引圧力が規定値以上となるまで上記処理を繰り返す。

このように圧力検出器７２で測定される圧力（吸引圧力）の値によって、封止部材６４によるノズル孔５１の封止状態を確認することができ、ノズル孔５１が微細の場合でも高精度に封止部材６４によるノズル孔５１の封止状態を確認することができる。

圧力検出器７２で測定される吸引圧力の値が規定値以上となった場合には、全てのノズル孔５１は封止部材６２によって封止されていると判断して、図５（ｅ）に示すように、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに撥液剤７６を塗布する。このとき、ノズル形成基板６２のインク流路面６２Ｂ側の圧力（負圧）は一定であることが望ましく、さらに、バルブ６８を閉じてポンプ７０を停止し、密閉カバー６６で密閉されるインク流路面６２Ｂ側を密封状態とし、ポンプ７０の振動による影響をなくすことがより望ましい。また、ノズル形成基板６２が多ノズル化されたり大サイズ化されたりする場合には、インク流路面６２Ｂ側の圧力を図５（ｂ）の工程の場合より小さくして、さらに、その圧力が一定となってから撥液剤７６を塗布することが望ましい。これにより、ノズル形成基板６２の撓みが防止され、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに撥液剤７６を均一に塗布することができる。

撥液剤７６を塗布する方法としては、スピンコート、蒸着、スプレーが挙げられる。スピンコートは、蒸着やスプレーに比べて厚膜を形成するのに適している。一方、蒸着やスプレーの場合は封止部材６４の表面も成膜してしまう場合があり、その場合には封止部材６４の表面をクリーニングしてから封止部材６４を最後に除去する必要が生じる。従って、スピンコートによりノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに対して撥液剤７６を塗布することがより望ましい。

次に、図５（ｆ）に示すように、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに塗布された撥液剤７６を硬化させる。このとき、ノズル形成基板６２のインク流路面６２Ｂ側の圧力（負圧）を撥液剤７６を塗布したときの状態を維持して行う。尚、撥液剤７６を硬化させるための条件は撥液剤７６の種類に応じて異なる。

本実施形態では、撥液剤７６を増粘状態（半硬化状態）にすることが可能な場合には、ここでは撥液剤７６を本硬化状態にしないで半硬化状態にしておくことが望ましい。撥液剤７６が熱硬化性を有する場合には低温で加熱することにより、撥液剤７６を半硬化状態にすることができ、例えば、硬化温度が１８０℃／１時間の撥液剤７６の場合には１００℃で１時間加熱するか、又は１２０℃で３０分加熱すればよい。また、撥液剤７６が紫外線硬化性を有する場合には紫外線照射時間を短縮化すればよい。また、熱処理が必要な撥液剤７６の場合は熱処理をしないでおけばよい。

次に、図５（ｇ）に示すように、バルブ６８を開いてポンプ７０を加圧側で作動させて、インク流路面６２Ｂ側からノズル孔５１を介して、ノズル孔５１を封止している封止部材６４に圧力を加える。これにより、封止部材６４は吹き上げられて、ノズル孔５１から取り除かれる。そして、この封止部材６４は、エアーカーテン７４によって除去される。除去された封止部材６４は再利用することが可能である。尚、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａが図５（ｇ）の下向きになるように反転させてから、封止部材６４をノズル孔５１から取り外してもよい。

撥液剤７６が半硬化状態の場合は、図５（ｈ）に示すように、撥液剤７６の種類に応じた処理（加熱、紫外線照射等）を行って、撥液剤７６を本硬化状態にする。

このようにして、ノズル孔５１を有するノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに撥液剤（撥液膜）７６が形成されたノズルプレート６０を製造することができる。尚、図５（ｇ）の工程においてノズル孔５１から封止部材６４を取り除く際にノズル開口部付近の撥液剤７６にバリが生じる場合にはサンドブラストや熱処理で除去することが好ましい。

〔封止部材の構造〕
次に、封止部材６４の構造について説明する。図６は、ノズル形成基板６２のノズル孔５１の拡大断面図であり、ノズル孔５１が封止部材６４で封止された様子を表してる。

本実施形態では、封止部材６４は略球状の形状であって、シリコンやポリイミド等の弾性体で構成されている。一方、ノズル孔５１は、インク吐出面６２Ａ側に向かって徐々に内径が拡大するテーパ部５１Ａと、テーパ部５１Ａの最小径と同径の円筒部５１Ｂとから構成されている。

ノズル孔５１から吐出されるインク滴の量や飛翔速度等の吐出性能を安定させるためには、ノズル孔５１の円筒部５１Ｂに撥液剤７６が入り込むのを防止する必要がある。そのためには、図６に示すように、テーパ部５１Ａと円筒部５１Ｂが接続される部分であってテーパ部５１Ａにおける最小径を構成する部分（最小径部）５１Ｃで封止部材６４が引っ掛かるようにしてノズル孔５１が確実に封止されなければならない。即ち、封止部材６４がノズル孔５１の最小径部５１Ｃで接するように構成される必要がある。従って、ノズル孔５１におけるテーパ部５１Ａのテーパ角度をθ、最小径部５１Ｃの内径をｄとする場合、封止部材６４の直径Ｄは次式の条件を満たす必要がある。

また、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａ側に撥液剤７６を塗布した後に、ノズル孔５１から封止部材６４を容易に取り外せるようにするためには、図６に示すように、封止部材６４の中心がノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａよりも外側（図６で上側）に存在するように構成されることが必要である。従って、ノズル孔５１におけるテーパ部５１Ｂの深さをｖとする場合、封止部材６４の直径Ｄは次式の条件を満たす必要がある。

以上から、前記式（１）及び式（２）を満足する封止部材６４はノズル孔５１の円筒部５１Ｂに撥液剤７６が入り込まないようにノズル孔５１を確実に封止できるとともに、撥液剤７６を塗布した後にこの封止部材６４をノズル孔５１から容易に取り外すことが可能となる。

例えば、ノズル孔５１におけるテーパ部５１Ａのテーパ角度θが４５度、その深さｖが１０μｍ、最小径部５１Ｃの内径ｄが３０μｍである場合、封止部材６４の直径Ｄは次式で示される範囲とすればよい。

３６．１μｍ≦Ｄ≦４２．４μｍ ・・・ （３）
図７は、インク吐出面６２Ａに撥液剤（撥液膜）７６が形成されたノズル形成基板６２のノズル孔５１の拡大断面図であり、封止部材６４（図７中不図示）が取り外された後の状態を表している。前記式（１）及び式（２）を満たす封止部材６４を用いることによって、同図に示すように、ノズル孔５１から封止部材６４を容易に取り外すことができる。そして、ノズル孔５１のテーパ部５１Ａの表面には、略球状である封止部材６４の外形に沿って撥液剤（撥液膜）７６が形成されている。そして、その撥液剤（撥液膜）７６は、最小径部５１Ｃからインク吐出面６２側に向かって徐々に肉厚となるように構成されている。このようにノズル孔５１のテーパ部５１Ａに形成される撥液剤（撥液膜）７６は、ノズル孔５１の一定の深さで形成され、耐擦性に優れている。

また本実施形態において、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに形成される撥液剤７６の膜厚ｔがテーパ部５１Ａの深さｖと比較して無視できない程度の大きさである場合には、前記式（２）の代わりに、撥液剤７６の膜厚ｔを考慮した次式を用いることがより好ましい。

尚、ノズル孔５１のテーパ部５１Ａは、図６、図７に示したような直線状に限定されず、例えば、図８（ａ）に示すような段形状であってもよいし、図８（ｂ）に示すような曲面形状であってもよい。

本実施形態では、前述したように、封止部材６４は弾性体で構成されているため、封止部材６４がノズル孔５１に隙間なく密着して、ノズル孔５１を確実に封止することができる。そのため、ノズル孔５１の寸法精度のバラツキが存在する場合でもそのバラツキを吸収することができる。尚、封止部材６４の硬度の値は、ノズル孔５１の形状（内径等）、撥液剤７６のぬれ性や粘度、ノズル形成基板６２のインク流路面６２Ｂ側から吸引する圧力などによって変化するが、一般的には６０°以下であることが望ましい。

また封止部材６４は、均一の材質で構成されることが好ましく、その材質はノズル形成基板６２と同一であることがより好ましい。封止部材６４の熱膨張率が均一となり、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに塗布された撥液剤７６を硬化又は半硬化させるときにノズル孔５１と封止部材６４の間に隙間が生じることなく、ノズル孔５１をより確実に封止することができる。

尚、より望ましい態様として封止部材６４が均一の材質で構成される場合を示したが、本発明の実施に際してはこれに限定されず、封止部材６４の内部が空洞であってもよいし、異なる複数の材質で構成されていてもよい。

また封止部材６４の表面は、撥液性が高く、且つ、摩擦係数が低いことが望ましい。封止部材６４の表面の撥液性が低いと、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに塗布された撥液剤７６が封止部材６４に濡れ上ってその表面を覆ってしまうため、ノズル孔５１から封止部材６４を取り外すことができなくなる。そのため、封止部材６４の表面は撥液性が高い方が良い。また、ノズル孔５１から封止部材６４を取り外し易くするため、封止部材６４の表面の摩擦係数は低い方が良い。封止部材６４の表面として、例えば、エポキシ系の樹脂材料を用いる方法や、サイトップ等の軟質の撥液剤を薄膜コートする方法がある。

尚、本実施形態では、ノズル孔５１の形状は、テーパ部５１Ａと円筒部５１Ｂからなる構成に限定されるものでない。例えば、図９に示すように、ノズル孔５１が略円柱状に構成される場合には、封止部材６４の直径Ｄがノズル孔５１の内径ｄ以上となるように構成すればよい（即ち、Ｄ≧ｄ）。

また、より好ましい態様として、テーパ部５１Ａを有するノズル孔５１を略球状の封止部材６４で封止する構成を例示したが、本発明の実施に際してはこれに限定されず、封止部材６４がノズル孔５１を封止できる構造であればよく、例えば、５角柱状のノズル孔５１を正十二面体状の封止部材６４で封止するようにしてもよい。

また、図１０に示すように、一体的に構成された櫛歯状の封止部材６４によって、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａ側から各ノズル孔５１を一度に封止するようにしてもよい。

本実施形態では、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａ側に散布された封止部材６４をインク流路面６２Ｂ側からノズル孔５１を介して吸引することによって、ノズル孔５１を封止部材６４によって容易に封止することができる。また、インク吐出面６２Ａに撥液剤７６を塗布して硬化又は半硬化させた後にインク流路面６２Ｂ側からノズル孔５１を封止する封止部材６４を加圧して容易に取り除くことができる。従って、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａに撥液剤（撥液膜）７６が形成されたノズルプレート６０を簡易な工程で製造することができる。

また、本実施形態では、封止部材６４を再利用することが可能である。尚、封止部材６４に撥液剤７６が付着したり、封止部材６４の破損等によって封止部材６４の径が変化したりする場合には撥液剤７６の付着や破損を検出する手段を設けて、封止部材６４を再利用することが好ましい。例えば、封止部材６４を穴に通過させることによって所定の径の範囲にある封止部材６４を再利用するコインキッド方式や、ＣＣＤ等による形状測定、重量測定、又は、反射率、屈折率若しくは透過率等の光学測定等を行う検出装置を用いる方法がある。

また、本実施形態では、ノズル形成基板６２のインク吐出面６２Ａ側に向かって径が拡大するテーパ部５１Ａを有するノズル孔５１に対して、前記式（１）及び式（２）を満たす略球状の封止部材６４を用いているため、ノズルプレート６０（ノズル形成基板６２）が多ノズル化されたり大サイズ化されても確実なクリップ点を確保することができる。さらに、封止部材６４は弾性体で構成されるため、封止部材６４がノズル孔５１に隙間なく密着することが可能となり、ノズル孔５１を確実に封止することができる。

以上、本発明のノズルプレートの製造方法及びノズルプレートについて詳説に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってよいのはもちろんである。

本発明に係るインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 図２中３−３線に沿う断面図である。 図２に示した印字ヘッドのノズル配置を示す拡大図である。 （ａ）〜（ｈ）はノズルプレートの製造工程を示した説明図である ノズル形成基板のノズル孔の拡大断面図である。 ノズル形成基板のノズル孔の拡大断面図である。 （ａ）、（ｂ）はノズル孔の他の形態を表す拡大断面図である。 ノズル孔の他の形態を表す拡大断面図である。 封止部材の他の形態を表す断面図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５１Ａ…テーパ部、５１Ｂ…円筒部、６０…ノズルプレート、６２…ノズル形成基板、６２Ａ…インク吐出面、６２Ｂ…インク流路面、６４…封止部材、７０…ポンプ、７２…圧力検出器、７４…エアーカーテン、７６…撥液剤（撥液膜）

Claims (8)

1. 液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートの製造方法であって、
   前記ノズル孔を封止するための封止部材を前記ノズル形成基板の液滴吐出側から散布する散布工程と、
   前記ノズル形成基板の液滴吐出側の反対側から前記ノズル孔を介して前記封止部材を吸引する吸引工程と、
   前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に存在する余分な前記封止部材を取り除く第１の除去工程と、
   前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液剤を塗布する塗布工程と、
   前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に塗布された前記撥液剤を硬化させる硬化工程と、
   前記ノズル孔から前記封止部材を取り除く第２の除去工程と、を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。
2. 前記硬化工程は、前記撥液剤を半硬化状態とする工程と、前記撥液剤を本硬化状態とする工程を含み、
   前記ノズル形成基板の液滴吐出側の表面に塗布された前記撥液剤を半硬化状態にして、前記ノズル孔から前記封止部材を取り除いた後、前記撥液剤を本硬化状態にすることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートの製造方法であって、さらに、
   前記吸引工程における吸引圧力を測定する測定工程と、を含み、
   前記吸引工程は、測定された前記吸引圧力が所定値以上となるまで行われることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
4. 前記ノズル孔の液滴吐出側は、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の面に向かって径が拡大するテーパ状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
5. 前記封止部材は、略球状の形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
6. 前記封止部材は、弾性体であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
7. 液滴を吐出するためのノズル孔を有するノズル形成基板の液滴吐出側の表面に撥液膜が形成されたノズルプレートであって、
   前記ノズル孔の液滴吐出側は、前記ノズル形成基板の液滴吐出側の面に向かって径が拡大するテーパ部を有し、
   前記テーパ部の表面に撥液膜が形成されていることを特徴とするノズルプレート。
8. 前記テーパ部の表面に形成される前記撥液膜は、前記ノズル形成基板の液滴吐出側に向かって徐々に肉厚となるように構成されている特徴とする請求項７に記載のノズルプレート。
   

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