インクジェット記録装置およびインクジェットヘッド
【課題】簡単な構造でメンテナンスの実行回数を少なくすることができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インクジェット記録装置１１は、液を吐出するインクジェットヘッド２０１を具備する。インクジェットヘッド２０１は、ヘッド本体２０２と、液室２０３と、ノズルプレート２０４と、駆動素子と、第１の液回収孔２０６と、を有する。ノズルプレート２０４は、ノズル２０５の周囲に形成される撥液エリア２０４Ａと、撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むとともに、第１の液回収孔２０６が配置される親液エリア２０４Ｂと、親液エリア２０４Ｂ内に撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むように設けられ、親液エリア２０４Ｂの表面に対して窪んで形成されるとともに第１の液回収孔２０６と連通される第１の溝部２０７と、を含む。
【解決手段】インクジェット記録装置１１は、液を吐出するインクジェットヘッド２０１を具備する。インクジェットヘッド２０１は、ヘッド本体２０２と、液室２０３と、ノズルプレート２０４と、駆動素子と、第１の液回収孔２０６と、を有する。ノズルプレート２０４は、ノズル２０５の周囲に形成される撥液エリア２０４Ａと、撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むとともに、第１の液回収孔２０６が配置される親液エリア２０４Ｂと、親液エリア２０４Ｂ内に撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むように設けられ、親液エリア２０４Ｂの表面に対して窪んで形成されるとともに第１の液回収孔２０６と連通される第１の溝部２０７と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出して用紙に画像を形成するインクジェット記録装置およびインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットヘッドにインク回収口を設けたインクジェット記録装置が開示されている。このインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドと、ノズルプレートの表面に付着したインクを除去するためのブレードを有するワイピング手段と、ノズルよりインクを吸引しインク充填や廃棄を行うパージ手段と、非印刷時にノズルを乾燥から保護するキャップ手段と、を備えている。インクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、ノズルの近傍に設けられたインク回収口と、を有している。インクジェット記録装置は、さらに、インク回収路に接続されたインク回収用ポンプを備えている。インク回収口は、ノズルの直径よりも大きく、ワイピング手段のブレードの厚みよりも小さく形成されている。
【０００３】
このインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドの保守動作において、ワイピング手段のブレードは、ノズルプレートの拭き取りを行う。この拭き取り動作と同時に、インク回収用ポンプが作動する。これによって、ブレードによってかき集められたインクがインク吸引口に吸引される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のインクジェット記録装置では、一般的な装置の構成に加えて、インク回収用ポンプがさらに必要になっており、構造が複雑化している。また、インク回収用ポンプは、ワイピング手段の拭き取り動作時にのみ作動するようになっているため、ワイピング効果の向上が期待できるものの、メンテナンスの実行回数を少なくすることには必ずしもつながらないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構造でメンテナンスの実行回数を少なくすることができるインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るインクジェット記録装置は、液を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに供給するための液が貯留されるタンクと、前記インクジェットヘッドと前記タンクとを接続する流路と、を具備し、前記インクジェットヘッドは、ヘッド本体と、前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、を有し、前記ノズルプレートは、前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、を含む。
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るインクジェットヘッドは、ヘッド本体と、前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、を有し、前記ノズルプレートは、前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な構造でメンテナンスの実行回数を少なくすることができるインクジェット記録装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。実施形態に係るインクジェット記録装置は、用紙などのシート状記録媒体に対して液滴を吐出して、この記録媒体上に文字や画像を印刷する。
【００１０】
図１から図３に示すように、インクジェット記録装置１１は、装置の外郭となる本体ケース１２を備えている。インクジェット記録装置１１は、本体ケース１２の内部に、インクジェットヘッド２０１と、インクジェットヘッド２０１に液を供給するための供給装置１４と、インクジェットヘッド２０１の印刷を制御する制御部１５と、シート状記録媒体１７を送るためのシート送り機構１６と、シート状記録媒体１７が収納される給紙カセット１８と、給紙カセット１８とは独立に設けられる手差しトレイ１９と、を備えている。インクジェット記録装置１１は、さらに、インクジェットヘッド２０１をメンテナンスするための図示しないメンテナンス装置と、を備えている。
【００１１】
図１に示すように、シート送り機構１６は、回転可能に設けられるとともにシート状記録媒体１７が巻きつけられるドラム２５と、シート状記録媒体１７をドラム２５に吸着させる帯電ローラ２６と、給紙カセット１８中のシート状記録媒体１７をドラム２５に向けて送る第１の送りローラ２７と、手差しトレイ１９に差し込まれたシート状記録媒体１７をドラム２５に向けて送る第２の送りローラ２８と、第１の送りローラ２７のシート送りと第２の送りローラ２８のシート送りとを切り替えることができる切替機構２９と、を有している。
【００１２】
図示省略したが、メンテナンス装置は、ノズルプレート６３上の付着液を拭き取るブレードを有するワイピング装置や、ノズル６４を吸引してノズル詰まりを解消するための吸引装置などを含んでいる。
【００１３】
図２に示すように、供給装置１４は、いわゆる循環式のもので構成されている。すなわち、供給装置１４は、第１のタンク３３、第２のタンク３４、循環流路３５、第１のポンプ３６、メインタンク３７、供給流路３８、第２のポンプ３９、第１の弁４０、回収流路４１、第２の弁４２、第１のフィルタ装置４３、および第２のフィルタ装置４４を含んでいる。なお、本発明に言うタンクは、第１のタンク３３と第２のタンク３４とを含んだ概念である。また、循環流路３５は、本発明に言う流路に相当する。
【００１４】
メインタンク３７は、大気開放タンクで構成される。メインタンク３７の内部に液が貯留されている。液は、例えば、シート状記録媒体１７に画像を形成することが可能なインクなどで構成されている。メインタンク３７は、内部に貯留した液を循環流路３５に供給することができる。メインタンク３７は、第１のタンク３３および第２のタンク３４よりも大きい容量を有している。メインタンク３７は、第３の液面センサ５３を有している。第３の液面センサ５３は、メインタンク３７の内部に貯留された液の液面の高さを検知できる。
【００１５】
第１のタンク３３は、いわゆるサブタンクであり、内部に液を貯留している。第１のタンク３３は、第１の液面センサ５１を有している。第１の液面センサ５１は、第１のタンク３３の内部に貯留した液の液面の高さを検知できる。第１のタンク３３は、例えば、図示しない固定式の架台の上側に載置されている。第１の液面センサ５１は、第１のタンク３３内に貯留された液が一定の液量以上になるように、第１のタンク３３内の液の液面を監視している。
【００１６】
第２のタンク３４は、いわゆるサブタンクであり、内部に液を貯留している。第２のタンク３４も同様に、第２の液面センサ５２を有している。第２の液面センサ５２は、第２のタンク３４の内部に貯留した液の液面の高さを検知できる。第２のタンク３４は、図示しない高さ調整機構の上側に載置されており、設置高さを変更することができる。第２の液面センサ５２は、第２のタンク３４内に貯留された液が一定の液量以上になるように、第２のタンク３４内の液の液面を監視している。
【００１７】
循環流路３５は、第１のタンク３３とインクジェットヘッド２０１とを接続する第１の部分３５Ａと、インクジェットヘッド２０１と第２のタンク３４とを接続する第２の部分３５Ｂと、第２のタンク３４と第１のタンク３３とを接続する第３の部分３５Ｃと、を有している。言い換えると、ループ状になった循環流路３５の途中に、インクジェットヘッド２０１と、第１のタンク３３と、第２のタンク３４と、がそれぞれ独立して配置されている。前記供給流路３８は、メインタンク３７と第３の部分３５Ｃとを接続している。回収流路４１は、第１の弁４０とインクジェットヘッド２０１との間の位置で、第１の部分３５Ａとメインタンク３７とを接続している。
【００１８】
第１のポンプ３６は、第３の部分３５Ｃの途中に設けられている。図２に示すように、第１のポンプ３６は、循環流路３５内で、一の方向、すなわち、第１の部分３５Ａ、第２の部分３５Ｂ、第３の部分３５Ｃの順で回る方向に、液を循環させることができる。
【００１９】
第２のポンプ３９は、供給流路３８の途中に設けられている。第２のポンプ３９は、液をメインタンク３７から循環流路３５内に送って、循環流路３５内に液を供給できる。
【００２０】
第１の弁４０および第２の弁４２は、それぞれ電磁弁で構成されている。第１の弁４０は、第１の部分３５Ａの途中に設けられている。第２の弁４２は、回収流路４１の途中に設けられている。第１の弁４０および第２の弁４２は、制御部１５の制御により、流路を開放したり、閉鎖したりすることができる。
【００２１】
供給流路３８は、循環流路３５の第３の部分３５Ｃとメインタンク３７とを接続している。回収流路４１は、インク循環流路３５の第１の部分３５Ａとメインタンク３７とを接続している。回収流路４１は、第１の弁４０とインクジェットヘッド２０１との間の位置で、第３の部分３５Ｃに接続されている。
【００２２】
第１のフィルタ装置４３は、第３の部分３５Ｃの途中で、第１のタンク３３と第１のポンプ３６との間の位置に設けられている。第１のフィルタ装置４３は、メッシュ状のフィルタ本体と、フィルタ本体を囲むハウジングなどを有している。第２のフィルタ装置４４は、回収流路４１の途中に設けられている。第２のフィルタ装置４４は、メッシュ状のフィルタ本体と、フィルタ本体を囲むハウジングなどを有している。第１、第２のフィルタ装置４３、４４によって、液中に含まれる異物を除去することができる。
【００２３】
制御部１５は、第１の液面センサ５１を介して第１のタンク３３内の液の液面高さを監視しており、第１のタンク３３内の液の液量が少なくなった場合には、第１のポンプ３６および第２のポンプ３９を駆動して、メインタンク３７から第１のタンク３３に液を供給する。また、制御部１５は、第２の液面センサ５２を介して第２のタンク３４内の液の液面高さを監視しており、第２のタンク３４内の液の液量が少なくなったとき場合には、第２のポンプ３９を駆動して、メインタンク３７から第２のタンク３４に液を供給する。
【００２４】
インクジェットヘッド２０１は、いわゆるシェアモードサイドシュータタイプのものである。このインクジェットヘッド２０１の内部を液が循環することができる。図３から図５に示すように、インクジェットヘッド２０１は、ヘッド本体２０２と、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに液が負圧で保持される複数の液室２０３と、液室２０３の一つの壁部を構成するようにヘッド本体２０２に接着されるノズルプレート２０４と、液室２０３に連通するようにノズルプレート２０４に形成される複数のノズル２０５および複数の第１の液回収孔２０６と、を有している。ノズル２０５の直径は、例えば、３０μｍ程度である。また、第１の液回収孔２０６の直径も同様に、例えば３０μｍ程度である。
【００２５】
ノズルプレート２０４は、例えば、ポリイミドで形成されており、方形板状をなしている。ノズルプレート２０４は、ノズル２０５の周囲に形成される撥液エリア２０４Ａと、撥液エリア２０４Ａの周囲に設けられる親液エリア２０４Ｂと、親液エリア２０４Ｂ内に設けられる第１の溝部２０７と、を有している。親液エリア２０４Ｂには、表面の改質処理がなされており、ノズルプレート２０４とインクとの間で親和性が高められている。この親液エリア２０４Ｂに、第１の液回収孔２０６が設けられている。撥液エリア２０４Ａは、ノズル２０５の周囲に方形に設けられている。撥液エリア２０４Ａには、表面処理がなされていない。なお、ノズルプレート２０４は、金属板によって形成されていてもよい。その場合、ノズル２０５、第１の液回収孔２０６および後述する第１の溝部２０７は、金属製のノズルプレート２０４に対してプレス加工を行って一括して形成される。
【００２６】
第１の溝部２０７は、撥液エリア２０４Ａの周囲を格子状に取り囲むように、親液エリア２０４Ｂに設けられている。第１の溝部２０７は、ノズルプレート２０４の親液エリア２０４Ｂの表面に対して窪んで形成されている。第１の溝部２０７は、親液エリア２０４Ｂの表面に付着したインクに対して毛細管現象を生ずる程度の幅で形成されている。より具体的には、第１の溝部２０７は、その溝幅が例えば３０〜５０μｍで、深さが５〜２０μｍで形成されている。
【００２７】
図４に示すように、インクジェットヘッド２０１は、さらに、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに液室２０３と循環流路３５の第１の部分３５Ａとを接続する供給部２１１と、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに液室２０３と循環流路３５の第２の部分３５Ｂとを接続する排出部２１２と、液滴の吐出を駆動する図示しないドライバＩＣと、を有している。
【００２８】
図４に示すように、複数のノズル２０５は、ノズルプレート２０４の中央部に２列に並んで形成されている。図３に示すように、ノズル２０５は、台形の断面形状を有している。
【００２９】
なお、インクジェットヘッド２０１の液面高さは、第１のタンク３３の液面高さおよび第２のタンク３４の液面高さよりも高い位置にある。従って、インクジェットヘッド２０１の液面高さと第１のタンク３３および第２のタンク３４の液面高さとの間の水頭差により、液室２０３内で液が負圧に保持されている。この場合、液室２０３内の液の圧力は、例えば、０〜−３ｋＰａの範囲内で一定に管理されている。
【００３０】
図５に示すように、ヘッド本体２０２は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製の２枚の板状の圧電部材を張り合わせて形成されている。圧電部材は、互いに分極方向が逆向きになるように接着されている。
【００３１】
液室２０３は、いわゆる圧力室であり、ノズル２０５に１対１で対応している。インクジェットヘッド２０１は、２個の液室２０３の間に、駆動素子である支柱２１３を有している。支柱２１３は、各ノズル２０５に対応して液室２０３の両壁部として一対に形成されており、ノズル２０５から液滴を吐出させることができる。図４に示すように、支柱２１３は、２列になったノズル２０５に対応して、２列で配置されている。支柱２１３の側面と、液室２０３の底面とにわたるように、支柱２１３を駆動するための電極２１９が形成されている。
【００３２】
図４に示すように、第１の液回収孔２０６は、供給部２１１または排出部２１２の近傍で液室２０３に連通している。
【００３３】
インクジェットヘッド２０１は、さらに、ノズルプレート２０４上のノズル２０５を保護するための保護カバー２１４を有している。保護カバー２１４は、金属材料により形成されている。保護カバー２１４は、印刷時に用紙などがノズルプレート２０４に接触して、ノズル２０５が傷つけられてしまうことを防止している。保護カバー２１４は、ノズルプレート２０４の表面を覆う重複部２１５と、ノズル２０５に対応する位置に設けられた開口部２１６と、重複部２１５の周囲に設けられた枠部２１７と、を有している。保護カバー２１４は、枠部２１７を介してヘッド本体２０２に接着されている。重複部２１５とノズルプレート２０４との間には、隙間２１８が設けられており、この隙間２１８は、液を第１の液回収孔２０６に向けて吸い上げる毛細管力を発揮できる程度の寸法、例えば、０．０１〜０．１ｍｍ程度の寸法に形成されている。枠部２１７とヘッド本体２０２との間には、保護カバー２１４を固定するための樹脂製の接着剤２３１が介在されている。
【００３４】
保護カバー２１４の重複部２１５は、ノズルプレート２０４に対向する第１の面２２１と、第１の面２２１とは反対側の第２の面２２２と、第１の面２２１と第２の面２２２と貫通する第２の液回収孔２２３と、開口部２１６の周囲を格子状に取り囲むように第２の面２２２に設けられる第２の溝部２２４と、を有している。第２の液回収孔２２３は、第１の液回収孔２０６に対向する位置に配置されている。第２の液回収孔２２３の直径は、第１の液回収孔２０６と同等か、第１の液回収孔２０６よりも若干大きい直径を有している。
【００３５】
第２の溝部２２４は、親液エリア２０４Ｂの表面に付着したインクに対して毛細管現象を生ずる程度の幅で形成されている。より具体的には、第２の溝部２２４は、その溝幅が例えば１００μｍ程度で、深さが５０μｍ程度に形成されている。第２の液回収孔２２３および第２の溝部２２４は、平板状の重複部２１５に対する微細加工、例えば、プレス加工、エッチング加工、レーザ加工といった手法によって一括して形成される。
【００３６】
このような構成のインクジェット記録装置１１において、液滴の吐出は、次のようになされる。すなわち、制御部１５は、インクジェットヘッド２０１に対して印字信号をドライバＩＣに出力する。印刷信号を受けたドライバＩＣは、電気配線を介して駆動パルス電圧を支柱２１３に印加する。これにより、図６に２点鎖線で示すように、左右一対の支柱２１３は、シェアモード変形を行って湾曲するように離反する。そして、これらを初期位置に復帰させて液室２０３の液を加圧することで、ノズル２０５から液滴が勢い良く吐出される。
【００３７】
一方、液滴の吐出を繰り返すと、ノズル２０５の周囲にミストが発生し、これがノズルプレート２０４に付着して図５に示すような付着液２２５、２２６となる。付着液２２５、２２６を放置すると、ノズル２０５から吐出される液滴の吐出方向が曲がったり、ノズル２０５に不吐出を生じたりする。本実施形態のインクジェットヘッド２０１では、ノズルプレート２０４に付着した付着液２２５は、撥液エリア２０４Ａから親液エリア２０４Ｂに向かって集められる。親液エリア２０４Ｂに集められた付着液２２５は、第１の溝部２０７および第１の液回収孔２０６を経由して負圧になっている液室２０３内に吸引される。このとき、第１の溝部２０７は、第１の液回収孔２０６に連通されているため、第１の溝部２０７内において液の吸引力（毛細管力）が発揮され、液が第１の液回収孔２０６に効率よく回収される。また、第１の溝部２０７に導かれない付着液２２５に対しては、ノズルプレート２０４と保護カバー２１４との間の隙間２１８において液の吸引力（毛細管力）が発揮されるため、この液も効率的に第１の液回収孔２０６に回収される。
【００３８】
また、保護カバー２１４の重複部２１５の第２の面２２２に付着した付着液２２６は、第２の液回収孔２２３、隙間２１８、第１の液回収孔２０６を経由して、液室２０３内に回収される。このとき、第２の液回収孔２２３は、隙間２１８を介して第１の液回収孔２０６と連続されているため、第１の液回収孔２０６からの吸引力が第２の液回収孔２２３に伝達され、第２の液回収孔２２３から液が効率よく回収される。
【００３９】
これらによって、ノズルプレート２０４上および保護カバー２１４上において継続的に付着液２２５、２２６が除去される。このため、本実施形態では、ノズルプレート２０４に対して行うワイピング等のメンテナンス作業の回数は、通常のインクジェット記録装置に比して極めて少ないものになっている。
【００４０】
続いて、図７〜９を参照して、本実施形態のインクジェットヘッド２０１において、ノズルプレート２０４上に形成されるノズル２０５、第１の液回収孔２０６、親液エリア２０４Ｂおよび撥液エリア２０４Ａの製造工程について説明する。
【００４１】
本実施形態のインクジェットヘッド２０１では、ノズルプレート２０４をヘッド本体２０２に接着した状態で、レーザ加工を行って、ノズル２０５、第１の液回収孔２０６を一括して形成する。これらのレーザ加工には、例えばエキシマレーザを用いられる。もっとも、これらのレーザ加工に用いられるレーザとしては、これに限定されるものではなく、短波長のものであればどのようなレーザであってもよい。エキシマレーザのほかに、ノズル２０５および第１の液回収孔２０６の加工に用いられるレーザとしては、ＹＡＧ３倍波（３３５ｎｍ）、ＹＡＧ４倍波（２６６ｎｍ）などがある。好ましくは、微細な精度を要求されるノズル２０５にはエキシマレーザを用い、第１の溝部２０７や第１の液回収孔２０６には加工効率の点からＹＡＧなどを用いるとよい。
【００４２】
続いて、ノズルプレート２０４上に撥液エリア２０４Ａと親液エリア２０４Ｂとを形成する。図７に示すように、ＵＶ光を透過させないフィルム部材、例えば、ポリイミドフィルム２２７をノズル２０５の周囲に貼り付ける。このように、ポリイミドフィルム２２７でマスキングを行った状態で、図８に示すようにノズルプレート２０４に対してＵＶ光２２８を照射して、ノズルプレート２０４の表面の改質を行う。これにより、ノズルプレート２０４上に親液エリア２０４Ｂを形成する。また、図９に示すように、その後ノズルプレート２０４からポリイミドフィルム２２７を除去することにより、ノズルプレート２０４上に撥液性を有する撥液エリア２０４Ａが形成される。これによって、ノズルプレート２０４上に撥液エリア２０４Ａと親液エリア２０４Ｂとが形成される。本実施形態によれば、ノズルプレート２０４にＵＶ光２２８を照射することによって、簡単且つ広い範囲に親液エリア２０４Ｂを形成することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、ポリイミドフィルム２２７によってマスキングを行うようにしているが、マスキングの方法はこれに限られるものではない。他のマスキング方法としては、撥液エリア２０４Ａに対応する部分でＵＶ光を透過させないように設計したガラスマスクを用いても良い。この場合、ノズルプレート２０４にガラスマスクを接触させる接触式のマスク方法であってもよいし、ノズルプレート２０４にガラスマスクを接触させない非接触式のマスク方法であってもよい。接触式または非接触式のマスク方法のいずれかを用いて、ＵＶ光の照射を行って、ノズルプレート２０４上に撥液エリア２０４Ａと親液エリア２０４Ｂとを形成する。
【００４４】
以上が、インクジェット記録装置１１の実施形態である。本実施形態によれば、インクジェット記録装置１１は、液を吐出するインクジェットヘッド２０１と、インクジェットヘッド２０１に供給するための液が貯留されるタンクと、インクジェットヘッド２０１とタンクとを接続する流路と、を具備し、インクジェットヘッド２０１は、ヘッド本体２０２と、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに、液が負圧で保持される液室２０３と、液室２０３の一つの壁部を構成するように、ヘッド本体２０２に接着されるノズルプレート２０４と、液室２０３と連通するようにノズルプレート２０４に形成されるノズル２０５と、ノズル２０５から液滴を吐出させる駆動素子と、ノズル２０５とは独立に設けられるとともに、液室２０３と連通するようにノズルプレート２０４に形成される第１の液回収孔２０６と、を有し、ノズルプレート２０４は、ノズル２０５の周囲に形成される撥液エリア２０４Ａと、撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むとともに、第１の液回収孔２０６が配置される親液エリア２０４Ｂと、親液エリア２０４Ｂ内に撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むように設けられ、親液エリア２０４Ｂの表面に対して窪んで形成されるとともに第１の液回収孔２０６と連通される第１の溝部２０７と、を含む。
【００４５】
この構成によれば、液室２０３内では液が負圧に保持されるため、ノズルプレート２０４に液が付着していた場合には、第１の液回収孔２０６からこの付着した液が液室２０３内に吸引される。これにより、ノズルプレート２０４に付着した液を除去して、この液に起因する不吐出や液滴の吐出方向曲がりなどを防止できる。また、ノズルプレート２０４上に親液エリア２０４Ｂおよび撥液エリア２０４Ａが設けられるため、ノズルプレート２０４に付着する液を親液エリア２０４Ｂに集めて、第１の液回収孔２０６により当該液を効率よく回収することができる。さらに、親液エリア２０４Ｂには、撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むように第１の溝部２０７が設けられるため、液室２０３から第１の液回収孔２０６に作用する吸引力を、第１の溝部２０７を介して親液エリア２０４Ｂにまで及ぼすことができる。これによって、さらに効率よく親液エリア２０４Ｂ上の液を回収することができる。このように本実施形態のインクジェット記録装置１１では、日常的に第１の液回収孔２０６から液が吸引されるため、インクジェットヘッド２０１に対して行うワイピング等のメンテナンスの回数を減らすことができる。これにより、メンテナンスを実行する間隔を長期化して、印刷速度を高速化できる。なお、ノズルプレート２０４に付着した付着液２２５、２２６を液室２０３内に戻したとしても、液室２０３内の液に対して付着液の占める割合は小さいため、付着液の影響は極めて小さい。また、ノズルプレート２０４に付着する液の量も少なくなるため、メンテナンス装置のワイピング装置等を簡易な構成にすることができる。
【００４６】
この場合、インクジェットヘッド２０１は、ノズルプレート２０４との間に隙間２１８を存してノズルプレート２０４の表面を覆う重複部２１５と、ノズル２０５に対応する位置に設けられた開口部２１６と、を有する保護カバー２１４を具備する。この構成によれば、保護カバー２１４によりシート状記録媒体１７等がノズルプレート２０４に接触することを防止することができる。これによって、シート状記録媒体１７等によってノズル２０５が傷つけられてしまうことを防止することができる。また、開口部２１６が設けられているため、ノズル２０５からの液の吐出が保護カバー２１４によって妨げられることがないことはいうまでもない。
【００４７】
この場合、第１の液回収孔２０６は、ノズルプレート２０４上で、重複部２１５と重なる位置に開口する。この構成によれば、第１の液回収孔２０６で作用する吸引力を重複部２１５とノズルプレート２０４との間の隙間２１８にも作用させることができる。これによって、重複部２１５とノズルプレート２０４との間の隙間２１８に液が付着してしまった場合であっても、この付着液２２５を第１の液回収孔２０６で液室２０３内に回収することができる。
【００４８】
この場合、保護カバー２１４は、ノズルプレート２０４に対向する第１の面２２１と、第１の面２２１とは反対側の第２の面２２２と、第１の面２２１と第２の面２２２とを貫通するように重複部２１５に設けられる第２の液回収孔２２３と、を有する。この構成によれば、第２の液回収孔２２３は、ノズルプレート２０４と重複部２１５との間の隙間２１８に連通する。このため、隙間２１８に作用する第１の液回収孔２０６からの吸引力を第２の液回収孔２２３にも作用させることができる。これによって、保護カバー２１４の第２の面２２２に付着した付着液２２６を第２の液回収孔２２３、隙間２１８、第１の液回収孔２０６を介して液室２０３内に回収することができる。
【００４９】
この場合、保護カバー２１４は、第２の溝部２２４を有し、第２の溝部２２４は、重複部２１５内で第２の面２２２から窪んで設けられ、開口部２１６の周囲を取り囲むとともに、第２の液回収孔２２３に連通される。この構成によれば、第２の液回収孔２２３で発揮される吸引力を第２の溝部２２４内にも作用させることができる。これによって、保護カバー２１４の第２の面２２２に付着した付着液２２６についても、効率よく液室２０３内に回収することができる。
【００５０】
なお、本実施形態にかかるインクジェットヘッド２０１は、内部を液が循環する液循環式のもので構成されているが、内部を液が循環しない非循環式のものであっても、本実施形態の構造を採用することができる。
【００５１】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。このほか、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す側面模式図。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の供給装置を示す系統図。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドを示す下面図。
【図４】図３に示すインクジェットヘッドにおいて、保護カバーを除去した状態を示す下面図。
【図５】図３に示すインクジェットヘッドのＦ５−Ｆ５線に沿った断面図。
【図６】図３に示すインクジェットヘッドのＦ６−Ｆ６線に沿った断面図。
【図７】図５に示すインクジェットヘッドの製造工程のうち最初の工程を示す断面図。
【図８】図７に示すインクジェットヘッドの製造工程の次の工程を示す断面図。
【図９】図８に示すインクジェットヘッドの製造工程の次の工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１１…インクジェット記録装置、２０１…インクジェットヘッド、２０２…ヘッド本体、２０３…液室、２０４…ノズルプレート、２０４Ａ…撥液エリア、２０４Ｂ…親液エリア、２０５…ノズル、２０６…第１の液回収孔、２０７…第１の溝部、２１３…支柱、２１４…保護カバー、２１５…重複部、２１６…開口部、２１８…隙間、２２１…第１の面、２２２…第２の面、２２３…第２の液回収孔、２２４…第２の溝部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出して用紙に画像を形成するインクジェット記録装置およびインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、インクジェットヘッドにインク回収口を設けたインクジェット記録装置が開示されている。このインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドと、ノズルプレートの表面に付着したインクを除去するためのブレードを有するワイピング手段と、ノズルよりインクを吸引しインク充填や廃棄を行うパージ手段と、非印刷時にノズルを乾燥から保護するキャップ手段と、を備えている。インクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、ノズルの近傍に設けられたインク回収口と、を有している。インクジェット記録装置は、さらに、インク回収路に接続されたインク回収用ポンプを備えている。インク回収口は、ノズルの直径よりも大きく、ワイピング手段のブレードの厚みよりも小さく形成されている。
【０００３】
このインクジェット記録装置では、インクジェットヘッドの保守動作において、ワイピング手段のブレードは、ノズルプレートの拭き取りを行う。この拭き取り動作と同時に、インク回収用ポンプが作動する。これによって、ブレードによってかき集められたインクがインク吸引口に吸引される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のインクジェット記録装置では、一般的な装置の構成に加えて、インク回収用ポンプがさらに必要になっており、構造が複雑化している。また、インク回収用ポンプは、ワイピング手段の拭き取り動作時にのみ作動するようになっているため、ワイピング効果の向上が期待できるものの、メンテナンスの実行回数を少なくすることには必ずしもつながらないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構造でメンテナンスの実行回数を少なくすることができるインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るインクジェット記録装置は、液を吐出するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに供給するための液が貯留されるタンクと、前記インクジェットヘッドと前記タンクとを接続する流路と、を具備し、前記インクジェットヘッドは、ヘッド本体と、前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、を有し、前記ノズルプレートは、前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、を含む。
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るインクジェットヘッドは、ヘッド本体と、前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、を有し、前記ノズルプレートは、前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡単な構造でメンテナンスの実行回数を少なくすることができるインクジェット記録装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。実施形態に係るインクジェット記録装置は、用紙などのシート状記録媒体に対して液滴を吐出して、この記録媒体上に文字や画像を印刷する。
【００１０】
図１から図３に示すように、インクジェット記録装置１１は、装置の外郭となる本体ケース１２を備えている。インクジェット記録装置１１は、本体ケース１２の内部に、インクジェットヘッド２０１と、インクジェットヘッド２０１に液を供給するための供給装置１４と、インクジェットヘッド２０１の印刷を制御する制御部１５と、シート状記録媒体１７を送るためのシート送り機構１６と、シート状記録媒体１７が収納される給紙カセット１８と、給紙カセット１８とは独立に設けられる手差しトレイ１９と、を備えている。インクジェット記録装置１１は、さらに、インクジェットヘッド２０１をメンテナンスするための図示しないメンテナンス装置と、を備えている。
【００１１】
図１に示すように、シート送り機構１６は、回転可能に設けられるとともにシート状記録媒体１７が巻きつけられるドラム２５と、シート状記録媒体１７をドラム２５に吸着させる帯電ローラ２６と、給紙カセット１８中のシート状記録媒体１７をドラム２５に向けて送る第１の送りローラ２７と、手差しトレイ１９に差し込まれたシート状記録媒体１７をドラム２５に向けて送る第２の送りローラ２８と、第１の送りローラ２７のシート送りと第２の送りローラ２８のシート送りとを切り替えることができる切替機構２９と、を有している。
【００１２】
図示省略したが、メンテナンス装置は、ノズルプレート６３上の付着液を拭き取るブレードを有するワイピング装置や、ノズル６４を吸引してノズル詰まりを解消するための吸引装置などを含んでいる。
【００１３】
図２に示すように、供給装置１４は、いわゆる循環式のもので構成されている。すなわち、供給装置１４は、第１のタンク３３、第２のタンク３４、循環流路３５、第１のポンプ３６、メインタンク３７、供給流路３８、第２のポンプ３９、第１の弁４０、回収流路４１、第２の弁４２、第１のフィルタ装置４３、および第２のフィルタ装置４４を含んでいる。なお、本発明に言うタンクは、第１のタンク３３と第２のタンク３４とを含んだ概念である。また、循環流路３５は、本発明に言う流路に相当する。
【００１４】
メインタンク３７は、大気開放タンクで構成される。メインタンク３７の内部に液が貯留されている。液は、例えば、シート状記録媒体１７に画像を形成することが可能なインクなどで構成されている。メインタンク３７は、内部に貯留した液を循環流路３５に供給することができる。メインタンク３７は、第１のタンク３３および第２のタンク３４よりも大きい容量を有している。メインタンク３７は、第３の液面センサ５３を有している。第３の液面センサ５３は、メインタンク３７の内部に貯留された液の液面の高さを検知できる。
【００１５】
第１のタンク３３は、いわゆるサブタンクであり、内部に液を貯留している。第１のタンク３３は、第１の液面センサ５１を有している。第１の液面センサ５１は、第１のタンク３３の内部に貯留した液の液面の高さを検知できる。第１のタンク３３は、例えば、図示しない固定式の架台の上側に載置されている。第１の液面センサ５１は、第１のタンク３３内に貯留された液が一定の液量以上になるように、第１のタンク３３内の液の液面を監視している。
【００１６】
第２のタンク３４は、いわゆるサブタンクであり、内部に液を貯留している。第２のタンク３４も同様に、第２の液面センサ５２を有している。第２の液面センサ５２は、第２のタンク３４の内部に貯留した液の液面の高さを検知できる。第２のタンク３４は、図示しない高さ調整機構の上側に載置されており、設置高さを変更することができる。第２の液面センサ５２は、第２のタンク３４内に貯留された液が一定の液量以上になるように、第２のタンク３４内の液の液面を監視している。
【００１７】
循環流路３５は、第１のタンク３３とインクジェットヘッド２０１とを接続する第１の部分３５Ａと、インクジェットヘッド２０１と第２のタンク３４とを接続する第２の部分３５Ｂと、第２のタンク３４と第１のタンク３３とを接続する第３の部分３５Ｃと、を有している。言い換えると、ループ状になった循環流路３５の途中に、インクジェットヘッド２０１と、第１のタンク３３と、第２のタンク３４と、がそれぞれ独立して配置されている。前記供給流路３８は、メインタンク３７と第３の部分３５Ｃとを接続している。回収流路４１は、第１の弁４０とインクジェットヘッド２０１との間の位置で、第１の部分３５Ａとメインタンク３７とを接続している。
【００１８】
第１のポンプ３６は、第３の部分３５Ｃの途中に設けられている。図２に示すように、第１のポンプ３６は、循環流路３５内で、一の方向、すなわち、第１の部分３５Ａ、第２の部分３５Ｂ、第３の部分３５Ｃの順で回る方向に、液を循環させることができる。
【００１９】
第２のポンプ３９は、供給流路３８の途中に設けられている。第２のポンプ３９は、液をメインタンク３７から循環流路３５内に送って、循環流路３５内に液を供給できる。
【００２０】
第１の弁４０および第２の弁４２は、それぞれ電磁弁で構成されている。第１の弁４０は、第１の部分３５Ａの途中に設けられている。第２の弁４２は、回収流路４１の途中に設けられている。第１の弁４０および第２の弁４２は、制御部１５の制御により、流路を開放したり、閉鎖したりすることができる。
【００２１】
供給流路３８は、循環流路３５の第３の部分３５Ｃとメインタンク３７とを接続している。回収流路４１は、インク循環流路３５の第１の部分３５Ａとメインタンク３７とを接続している。回収流路４１は、第１の弁４０とインクジェットヘッド２０１との間の位置で、第３の部分３５Ｃに接続されている。
【００２２】
第１のフィルタ装置４３は、第３の部分３５Ｃの途中で、第１のタンク３３と第１のポンプ３６との間の位置に設けられている。第１のフィルタ装置４３は、メッシュ状のフィルタ本体と、フィルタ本体を囲むハウジングなどを有している。第２のフィルタ装置４４は、回収流路４１の途中に設けられている。第２のフィルタ装置４４は、メッシュ状のフィルタ本体と、フィルタ本体を囲むハウジングなどを有している。第１、第２のフィルタ装置４３、４４によって、液中に含まれる異物を除去することができる。
【００２３】
制御部１５は、第１の液面センサ５１を介して第１のタンク３３内の液の液面高さを監視しており、第１のタンク３３内の液の液量が少なくなった場合には、第１のポンプ３６および第２のポンプ３９を駆動して、メインタンク３７から第１のタンク３３に液を供給する。また、制御部１５は、第２の液面センサ５２を介して第２のタンク３４内の液の液面高さを監視しており、第２のタンク３４内の液の液量が少なくなったとき場合には、第２のポンプ３９を駆動して、メインタンク３７から第２のタンク３４に液を供給する。
【００２４】
インクジェットヘッド２０１は、いわゆるシェアモードサイドシュータタイプのものである。このインクジェットヘッド２０１の内部を液が循環することができる。図３から図５に示すように、インクジェットヘッド２０１は、ヘッド本体２０２と、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに液が負圧で保持される複数の液室２０３と、液室２０３の一つの壁部を構成するようにヘッド本体２０２に接着されるノズルプレート２０４と、液室２０３に連通するようにノズルプレート２０４に形成される複数のノズル２０５および複数の第１の液回収孔２０６と、を有している。ノズル２０５の直径は、例えば、３０μｍ程度である。また、第１の液回収孔２０６の直径も同様に、例えば３０μｍ程度である。
【００２５】
ノズルプレート２０４は、例えば、ポリイミドで形成されており、方形板状をなしている。ノズルプレート２０４は、ノズル２０５の周囲に形成される撥液エリア２０４Ａと、撥液エリア２０４Ａの周囲に設けられる親液エリア２０４Ｂと、親液エリア２０４Ｂ内に設けられる第１の溝部２０７と、を有している。親液エリア２０４Ｂには、表面の改質処理がなされており、ノズルプレート２０４とインクとの間で親和性が高められている。この親液エリア２０４Ｂに、第１の液回収孔２０６が設けられている。撥液エリア２０４Ａは、ノズル２０５の周囲に方形に設けられている。撥液エリア２０４Ａには、表面処理がなされていない。なお、ノズルプレート２０４は、金属板によって形成されていてもよい。その場合、ノズル２０５、第１の液回収孔２０６および後述する第１の溝部２０７は、金属製のノズルプレート２０４に対してプレス加工を行って一括して形成される。
【００２６】
第１の溝部２０７は、撥液エリア２０４Ａの周囲を格子状に取り囲むように、親液エリア２０４Ｂに設けられている。第１の溝部２０７は、ノズルプレート２０４の親液エリア２０４Ｂの表面に対して窪んで形成されている。第１の溝部２０７は、親液エリア２０４Ｂの表面に付着したインクに対して毛細管現象を生ずる程度の幅で形成されている。より具体的には、第１の溝部２０７は、その溝幅が例えば３０〜５０μｍで、深さが５〜２０μｍで形成されている。
【００２７】
図４に示すように、インクジェットヘッド２０１は、さらに、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに液室２０３と循環流路３５の第１の部分３５Ａとを接続する供給部２１１と、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに液室２０３と循環流路３５の第２の部分３５Ｂとを接続する排出部２１２と、液滴の吐出を駆動する図示しないドライバＩＣと、を有している。
【００２８】
図４に示すように、複数のノズル２０５は、ノズルプレート２０４の中央部に２列に並んで形成されている。図３に示すように、ノズル２０５は、台形の断面形状を有している。
【００２９】
なお、インクジェットヘッド２０１の液面高さは、第１のタンク３３の液面高さおよび第２のタンク３４の液面高さよりも高い位置にある。従って、インクジェットヘッド２０１の液面高さと第１のタンク３３および第２のタンク３４の液面高さとの間の水頭差により、液室２０３内で液が負圧に保持されている。この場合、液室２０３内の液の圧力は、例えば、０〜−３ｋＰａの範囲内で一定に管理されている。
【００３０】
図５に示すように、ヘッド本体２０２は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製の２枚の板状の圧電部材を張り合わせて形成されている。圧電部材は、互いに分極方向が逆向きになるように接着されている。
【００３１】
液室２０３は、いわゆる圧力室であり、ノズル２０５に１対１で対応している。インクジェットヘッド２０１は、２個の液室２０３の間に、駆動素子である支柱２１３を有している。支柱２１３は、各ノズル２０５に対応して液室２０３の両壁部として一対に形成されており、ノズル２０５から液滴を吐出させることができる。図４に示すように、支柱２１３は、２列になったノズル２０５に対応して、２列で配置されている。支柱２１３の側面と、液室２０３の底面とにわたるように、支柱２１３を駆動するための電極２１９が形成されている。
【００３２】
図４に示すように、第１の液回収孔２０６は、供給部２１１または排出部２１２の近傍で液室２０３に連通している。
【００３３】
インクジェットヘッド２０１は、さらに、ノズルプレート２０４上のノズル２０５を保護するための保護カバー２１４を有している。保護カバー２１４は、金属材料により形成されている。保護カバー２１４は、印刷時に用紙などがノズルプレート２０４に接触して、ノズル２０５が傷つけられてしまうことを防止している。保護カバー２１４は、ノズルプレート２０４の表面を覆う重複部２１５と、ノズル２０５に対応する位置に設けられた開口部２１６と、重複部２１５の周囲に設けられた枠部２１７と、を有している。保護カバー２１４は、枠部２１７を介してヘッド本体２０２に接着されている。重複部２１５とノズルプレート２０４との間には、隙間２１８が設けられており、この隙間２１８は、液を第１の液回収孔２０６に向けて吸い上げる毛細管力を発揮できる程度の寸法、例えば、０．０１〜０．１ｍｍ程度の寸法に形成されている。枠部２１７とヘッド本体２０２との間には、保護カバー２１４を固定するための樹脂製の接着剤２３１が介在されている。
【００３４】
保護カバー２１４の重複部２１５は、ノズルプレート２０４に対向する第１の面２２１と、第１の面２２１とは反対側の第２の面２２２と、第１の面２２１と第２の面２２２と貫通する第２の液回収孔２２３と、開口部２１６の周囲を格子状に取り囲むように第２の面２２２に設けられる第２の溝部２２４と、を有している。第２の液回収孔２２３は、第１の液回収孔２０６に対向する位置に配置されている。第２の液回収孔２２３の直径は、第１の液回収孔２０６と同等か、第１の液回収孔２０６よりも若干大きい直径を有している。
【００３５】
第２の溝部２２４は、親液エリア２０４Ｂの表面に付着したインクに対して毛細管現象を生ずる程度の幅で形成されている。より具体的には、第２の溝部２２４は、その溝幅が例えば１００μｍ程度で、深さが５０μｍ程度に形成されている。第２の液回収孔２２３および第２の溝部２２４は、平板状の重複部２１５に対する微細加工、例えば、プレス加工、エッチング加工、レーザ加工といった手法によって一括して形成される。
【００３６】
このような構成のインクジェット記録装置１１において、液滴の吐出は、次のようになされる。すなわち、制御部１５は、インクジェットヘッド２０１に対して印字信号をドライバＩＣに出力する。印刷信号を受けたドライバＩＣは、電気配線を介して駆動パルス電圧を支柱２１３に印加する。これにより、図６に２点鎖線で示すように、左右一対の支柱２１３は、シェアモード変形を行って湾曲するように離反する。そして、これらを初期位置に復帰させて液室２０３の液を加圧することで、ノズル２０５から液滴が勢い良く吐出される。
【００３７】
一方、液滴の吐出を繰り返すと、ノズル２０５の周囲にミストが発生し、これがノズルプレート２０４に付着して図５に示すような付着液２２５、２２６となる。付着液２２５、２２６を放置すると、ノズル２０５から吐出される液滴の吐出方向が曲がったり、ノズル２０５に不吐出を生じたりする。本実施形態のインクジェットヘッド２０１では、ノズルプレート２０４に付着した付着液２２５は、撥液エリア２０４Ａから親液エリア２０４Ｂに向かって集められる。親液エリア２０４Ｂに集められた付着液２２５は、第１の溝部２０７および第１の液回収孔２０６を経由して負圧になっている液室２０３内に吸引される。このとき、第１の溝部２０７は、第１の液回収孔２０６に連通されているため、第１の溝部２０７内において液の吸引力（毛細管力）が発揮され、液が第１の液回収孔２０６に効率よく回収される。また、第１の溝部２０７に導かれない付着液２２５に対しては、ノズルプレート２０４と保護カバー２１４との間の隙間２１８において液の吸引力（毛細管力）が発揮されるため、この液も効率的に第１の液回収孔２０６に回収される。
【００３８】
また、保護カバー２１４の重複部２１５の第２の面２２２に付着した付着液２２６は、第２の液回収孔２２３、隙間２１８、第１の液回収孔２０６を経由して、液室２０３内に回収される。このとき、第２の液回収孔２２３は、隙間２１８を介して第１の液回収孔２０６と連続されているため、第１の液回収孔２０６からの吸引力が第２の液回収孔２２３に伝達され、第２の液回収孔２２３から液が効率よく回収される。
【００３９】
これらによって、ノズルプレート２０４上および保護カバー２１４上において継続的に付着液２２５、２２６が除去される。このため、本実施形態では、ノズルプレート２０４に対して行うワイピング等のメンテナンス作業の回数は、通常のインクジェット記録装置に比して極めて少ないものになっている。
【００４０】
続いて、図７〜９を参照して、本実施形態のインクジェットヘッド２０１において、ノズルプレート２０４上に形成されるノズル２０５、第１の液回収孔２０６、親液エリア２０４Ｂおよび撥液エリア２０４Ａの製造工程について説明する。
【００４１】
本実施形態のインクジェットヘッド２０１では、ノズルプレート２０４をヘッド本体２０２に接着した状態で、レーザ加工を行って、ノズル２０５、第１の液回収孔２０６を一括して形成する。これらのレーザ加工には、例えばエキシマレーザを用いられる。もっとも、これらのレーザ加工に用いられるレーザとしては、これに限定されるものではなく、短波長のものであればどのようなレーザであってもよい。エキシマレーザのほかに、ノズル２０５および第１の液回収孔２０６の加工に用いられるレーザとしては、ＹＡＧ３倍波（３３５ｎｍ）、ＹＡＧ４倍波（２６６ｎｍ）などがある。好ましくは、微細な精度を要求されるノズル２０５にはエキシマレーザを用い、第１の溝部２０７や第１の液回収孔２０６には加工効率の点からＹＡＧなどを用いるとよい。
【００４２】
続いて、ノズルプレート２０４上に撥液エリア２０４Ａと親液エリア２０４Ｂとを形成する。図７に示すように、ＵＶ光を透過させないフィルム部材、例えば、ポリイミドフィルム２２７をノズル２０５の周囲に貼り付ける。このように、ポリイミドフィルム２２７でマスキングを行った状態で、図８に示すようにノズルプレート２０４に対してＵＶ光２２８を照射して、ノズルプレート２０４の表面の改質を行う。これにより、ノズルプレート２０４上に親液エリア２０４Ｂを形成する。また、図９に示すように、その後ノズルプレート２０４からポリイミドフィルム２２７を除去することにより、ノズルプレート２０４上に撥液性を有する撥液エリア２０４Ａが形成される。これによって、ノズルプレート２０４上に撥液エリア２０４Ａと親液エリア２０４Ｂとが形成される。本実施形態によれば、ノズルプレート２０４にＵＶ光２２８を照射することによって、簡単且つ広い範囲に親液エリア２０４Ｂを形成することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、ポリイミドフィルム２２７によってマスキングを行うようにしているが、マスキングの方法はこれに限られるものではない。他のマスキング方法としては、撥液エリア２０４Ａに対応する部分でＵＶ光を透過させないように設計したガラスマスクを用いても良い。この場合、ノズルプレート２０４にガラスマスクを接触させる接触式のマスク方法であってもよいし、ノズルプレート２０４にガラスマスクを接触させない非接触式のマスク方法であってもよい。接触式または非接触式のマスク方法のいずれかを用いて、ＵＶ光の照射を行って、ノズルプレート２０４上に撥液エリア２０４Ａと親液エリア２０４Ｂとを形成する。
【００４４】
以上が、インクジェット記録装置１１の実施形態である。本実施形態によれば、インクジェット記録装置１１は、液を吐出するインクジェットヘッド２０１と、インクジェットヘッド２０１に供給するための液が貯留されるタンクと、インクジェットヘッド２０１とタンクとを接続する流路と、を具備し、インクジェットヘッド２０１は、ヘッド本体２０２と、ヘッド本体２０２の内部に作りこまれるとともに、液が負圧で保持される液室２０３と、液室２０３の一つの壁部を構成するように、ヘッド本体２０２に接着されるノズルプレート２０４と、液室２０３と連通するようにノズルプレート２０４に形成されるノズル２０５と、ノズル２０５から液滴を吐出させる駆動素子と、ノズル２０５とは独立に設けられるとともに、液室２０３と連通するようにノズルプレート２０４に形成される第１の液回収孔２０６と、を有し、ノズルプレート２０４は、ノズル２０５の周囲に形成される撥液エリア２０４Ａと、撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むとともに、第１の液回収孔２０６が配置される親液エリア２０４Ｂと、親液エリア２０４Ｂ内に撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むように設けられ、親液エリア２０４Ｂの表面に対して窪んで形成されるとともに第１の液回収孔２０６と連通される第１の溝部２０７と、を含む。
【００４５】
この構成によれば、液室２０３内では液が負圧に保持されるため、ノズルプレート２０４に液が付着していた場合には、第１の液回収孔２０６からこの付着した液が液室２０３内に吸引される。これにより、ノズルプレート２０４に付着した液を除去して、この液に起因する不吐出や液滴の吐出方向曲がりなどを防止できる。また、ノズルプレート２０４上に親液エリア２０４Ｂおよび撥液エリア２０４Ａが設けられるため、ノズルプレート２０４に付着する液を親液エリア２０４Ｂに集めて、第１の液回収孔２０６により当該液を効率よく回収することができる。さらに、親液エリア２０４Ｂには、撥液エリア２０４Ａの周囲を取り囲むように第１の溝部２０７が設けられるため、液室２０３から第１の液回収孔２０６に作用する吸引力を、第１の溝部２０７を介して親液エリア２０４Ｂにまで及ぼすことができる。これによって、さらに効率よく親液エリア２０４Ｂ上の液を回収することができる。このように本実施形態のインクジェット記録装置１１では、日常的に第１の液回収孔２０６から液が吸引されるため、インクジェットヘッド２０１に対して行うワイピング等のメンテナンスの回数を減らすことができる。これにより、メンテナンスを実行する間隔を長期化して、印刷速度を高速化できる。なお、ノズルプレート２０４に付着した付着液２２５、２２６を液室２０３内に戻したとしても、液室２０３内の液に対して付着液の占める割合は小さいため、付着液の影響は極めて小さい。また、ノズルプレート２０４に付着する液の量も少なくなるため、メンテナンス装置のワイピング装置等を簡易な構成にすることができる。
【００４６】
この場合、インクジェットヘッド２０１は、ノズルプレート２０４との間に隙間２１８を存してノズルプレート２０４の表面を覆う重複部２１５と、ノズル２０５に対応する位置に設けられた開口部２１６と、を有する保護カバー２１４を具備する。この構成によれば、保護カバー２１４によりシート状記録媒体１７等がノズルプレート２０４に接触することを防止することができる。これによって、シート状記録媒体１７等によってノズル２０５が傷つけられてしまうことを防止することができる。また、開口部２１６が設けられているため、ノズル２０５からの液の吐出が保護カバー２１４によって妨げられることがないことはいうまでもない。
【００４７】
この場合、第１の液回収孔２０６は、ノズルプレート２０４上で、重複部２１５と重なる位置に開口する。この構成によれば、第１の液回収孔２０６で作用する吸引力を重複部２１５とノズルプレート２０４との間の隙間２１８にも作用させることができる。これによって、重複部２１５とノズルプレート２０４との間の隙間２１８に液が付着してしまった場合であっても、この付着液２２５を第１の液回収孔２０６で液室２０３内に回収することができる。
【００４８】
この場合、保護カバー２１４は、ノズルプレート２０４に対向する第１の面２２１と、第１の面２２１とは反対側の第２の面２２２と、第１の面２２１と第２の面２２２とを貫通するように重複部２１５に設けられる第２の液回収孔２２３と、を有する。この構成によれば、第２の液回収孔２２３は、ノズルプレート２０４と重複部２１５との間の隙間２１８に連通する。このため、隙間２１８に作用する第１の液回収孔２０６からの吸引力を第２の液回収孔２２３にも作用させることができる。これによって、保護カバー２１４の第２の面２２２に付着した付着液２２６を第２の液回収孔２２３、隙間２１８、第１の液回収孔２０６を介して液室２０３内に回収することができる。
【００４９】
この場合、保護カバー２１４は、第２の溝部２２４を有し、第２の溝部２２４は、重複部２１５内で第２の面２２２から窪んで設けられ、開口部２１６の周囲を取り囲むとともに、第２の液回収孔２２３に連通される。この構成によれば、第２の液回収孔２２３で発揮される吸引力を第２の溝部２２４内にも作用させることができる。これによって、保護カバー２１４の第２の面２２２に付着した付着液２２６についても、効率よく液室２０３内に回収することができる。
【００５０】
なお、本実施形態にかかるインクジェットヘッド２０１は、内部を液が循環する液循環式のもので構成されているが、内部を液が循環しない非循環式のものであっても、本実施形態の構造を採用することができる。
【００５１】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。このほか、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す側面模式図。
【図２】図１に示すインクジェット記録装置の供給装置を示す系統図。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドを示す下面図。
【図４】図３に示すインクジェットヘッドにおいて、保護カバーを除去した状態を示す下面図。
【図５】図３に示すインクジェットヘッドのＦ５−Ｆ５線に沿った断面図。
【図６】図３に示すインクジェットヘッドのＦ６−Ｆ６線に沿った断面図。
【図７】図５に示すインクジェットヘッドの製造工程のうち最初の工程を示す断面図。
【図８】図７に示すインクジェットヘッドの製造工程の次の工程を示す断面図。
【図９】図８に示すインクジェットヘッドの製造工程の次の工程を示す断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１１…インクジェット記録装置、２０１…インクジェットヘッド、２０２…ヘッド本体、２０３…液室、２０４…ノズルプレート、２０４Ａ…撥液エリア、２０４Ｂ…親液エリア、２０５…ノズル、２０６…第１の液回収孔、２０７…第１の溝部、２１３…支柱、２１４…保護カバー、２１５…重複部、２１６…開口部、２１８…隙間、２２１…第１の面、２２２…第２の面、２２３…第２の液回収孔、２２４…第２の溝部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液を吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに供給するための液が貯留されるタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記タンクとを接続する流路と、
を具備し、
前記インクジェットヘッドは、
ヘッド本体と、
前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、
前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、
前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、
前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、
前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、
を有し、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、
前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、
前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、
を含むことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、保護カバーを具備し、
前記保護カバーは、前記ノズルプレートとの間に隙間を存して前記ノズルプレートの表面を覆う重複部と、前記ノズルに対応する位置に設けられた開口部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記第１の液回収孔は、前記ノズルプレート上で、前記重複部と重なる位置に開口することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記保護カバーは、
前記ノズルプレートに対向する第１の面と、
前記第１の面とは反対側の第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面とを貫通するように前記重複部に設けられる第２の液回収孔と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記保護カバーは、第２の溝部を有し、
前記第２の溝部は、前記重複部内で前記第２の面から窪んで設けられ、前記開口部の周囲を取り囲むとともに、前記第２の液回収孔に連通されることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
ヘッド本体と、
前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、
前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、
前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、
前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、
前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、
を有し、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、
前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、
前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記ノズルプレートとの間に隙間を存して前記ノズルプレートの表面を覆う重複部と、前記ノズルに対応する位置に設けられた開口部と、を有する保護カバーを具備することを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記第１の液回収孔は、前記ノズルプレート上で、前記重複部と重なる位置に開口することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記保護カバーは、
前記ノズルプレートに対向する第１の面と、
前記第１の面とは反対側の第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面とを貫通するように前記重複部に設けられる第２の液回収孔と、
を有することを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記保護カバーは、第２の溝部を有し、
前記第２の溝部は、前記重複部内で前記第２の面から窪んで設けられ、前記開口部の周囲を取り囲むとともに、前記第２の液回収孔に連通されることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１】
液を吐出するインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドに供給するための液が貯留されるタンクと、
前記インクジェットヘッドと前記タンクとを接続する流路と、
を具備し、
前記インクジェットヘッドは、
ヘッド本体と、
前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、
前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、
前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、
前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、
前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、
を有し、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、
前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、
前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、
を含むことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、保護カバーを具備し、
前記保護カバーは、前記ノズルプレートとの間に隙間を存して前記ノズルプレートの表面を覆う重複部と、前記ノズルに対応する位置に設けられた開口部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記第１の液回収孔は、前記ノズルプレート上で、前記重複部と重なる位置に開口することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記保護カバーは、
前記ノズルプレートに対向する第１の面と、
前記第１の面とは反対側の第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面とを貫通するように前記重複部に設けられる第２の液回収孔と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記保護カバーは、第２の溝部を有し、
前記第２の溝部は、前記重複部内で前記第２の面から窪んで設けられ、前記開口部の周囲を取り囲むとともに、前記第２の液回収孔に連通されることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
ヘッド本体と、
前記ヘッド本体の内部に作りこまれるとともに、前記液が負圧で保持される液室と、
前記液室の一つの壁部を構成するように、前記ヘッド本体に接着されるノズルプレートと、
前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成されるノズルと、
前記ノズルから液滴を吐出させる駆動素子と、
前記ノズルとは独立に設けられるとともに、前記液室と連通するように前記ノズルプレートに形成される第１の液回収孔と、
を有し、
前記ノズルプレートは、
前記ノズルの周囲に形成される撥液エリアと、
前記撥液エリアの周囲を取り囲むとともに、前記第１の液回収孔が配置される親液エリアと、
前記親液エリア内に前記撥液エリアの周囲を取り囲むように設けられ、前記親液エリアの表面に対して窪んで形成されるとともに前記第１の液回収孔と連通される第１の溝部と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記ノズルプレートとの間に隙間を存して前記ノズルプレートの表面を覆う重複部と、前記ノズルに対応する位置に設けられた開口部と、を有する保護カバーを具備することを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記第１の液回収孔は、前記ノズルプレート上で、前記重複部と重なる位置に開口することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記保護カバーは、
前記ノズルプレートに対向する第１の面と、
前記第１の面とは反対側の第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面とを貫通するように前記重複部に設けられる第２の液回収孔と、
を有することを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記保護カバーは、第２の溝部を有し、
前記第２の溝部は、前記重複部内で前記第２の面から窪んで設けられ、前記開口部の周囲を取り囲むとともに、前記第２の液回収孔に連通されることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３２４１（Ｐ２０１０−２３２４１Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８３９６５（Ｐ２００８−１８３９６５）
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１５日（２００８．７．１５）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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