液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置
【課題】ノズル開口の目詰まりが低減し、噴射不良の少ない液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を得ること。
【解決手段】噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので毛細管現象の発生を抑えることができ、噴射面２１２からノズル開口２１１へ引き込まれる被膜を形成する材料５００が減少する。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００残りを減少でき、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
【解決手段】噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので毛細管現象の発生を抑えることができ、噴射面２１２からノズル開口２１１へ引き込まれる被膜を形成する材料５００が減少する。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００残りを減少でき、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置は、液体カートリッジや液体タンク等の液体貯留手段に貯留された液体を、液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを有する。
ここで、液体噴射ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる圧力発生手段とを具備する。そして、液体噴射ヘッドに搭載される圧力発生手段としては、圧電素子、発熱素子および静電気力を用いたものなどが挙げられる。
ノズル開口の形成された噴射面に、熱融解型の材料を塗布装置によって塗布してノズル開口を覆う被膜を形成して、ノズル開口内に存在する液体の乾燥を防止し、液体の噴射前に被膜を加熱して除去する除去装置を有する液体吐出装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７６２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱融解型の材料を加熱して塗布、除去する際に、当該材料の流動性が上昇する。この材料の流動性の上昇に伴い、毛細管現象の発生、流動性の上昇した材料の噴射面に対する接触角とノズル開口内に対する接触角との違い等により、ノズル開口内にこの材料が引き込まれ、この材料の除去後にもノズル開口内に材料が残る。ノズル開口内に残った流動性の低下した、つまり硬化した材料は、ノズル開口からの液体の噴射を妨げ、液体の噴射不良が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
液体を噴射するノズル開口が形成された噴射面を有する液体噴射ヘッドであって、前記ノズル開口は、第１の開口と第２の開口とを備え、前記第２の開口は、前記第１の開口より前記噴射面側に配置され、前記第１の開口の開口面積と比較して前記第２の開口の開口面積が広いことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００７】
この適用例によれば、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので毛細管現象の発生が抑えられ、噴射面からノズル開口へ引き込まれる物質が減少する。したがって、ノズル開口内の物質残りが減少し、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
また、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に物質が引き込まれて第２の開口に物質が付着して残った場合でも、第１の開口からの液体の噴射の経路を物質が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記液体は親液性を有し、前記第２の開口には、撥液処理が施されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、第２の開口が撥液処理されているので、親液性の液体が第１の開口から第２の開口へ進入しにくく、第１の開口で液体がメニスカスを形成し易い。したがって、第１の開口から液体が噴射され、第２の開口に物質が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を物質が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
また、第２の開口が撥液処理されているため、噴射面に付着した疎液性の物質が噴射面からノズル開口内へ引き込まれ易いが、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に物質が引き込まれて第２の開口に物質が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を物質が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドと、前記噴射面に被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布装置と、前記被膜を除去する除去装置とを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１０】
この適用例によれば、前述の液体噴射ヘッドを備えているので、塗布装置により材料を塗布する際に、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので毛細管現象の発生が抑えられ、噴射面からノズル開口へ引き込まれる材料が減少する。したがって、ノズル開口内の材料残りが減少し、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
また、除去装置により材料を除去した際に、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に材料が引き込まれて第２の開口に材料が付着して残った場合でも、第１の開口からの液体の噴射の経路を材料が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
【００１１】
また、前述の液体噴射ヘッドを備えているので、液体が親液性の場合、第２の開口が撥液処理されているので、親液性の液体が第１の開口から第２の開口へ進入しにくく、第１の開口で液体がメニスカスを形成し易い。したがって、除去装置により材料を除去した後に、第２の開口に材料が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を材料が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
さらに、第２の開口が撥液処理されているため、塗布装置により材料を塗布する際に、噴射面に塗布した疎液性の材料は、噴射面からノズル開口内へ引き込まれ易いが、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に材料が引き込まれて第２の開口に材料が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を材料が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
【００１２】
［適用例４］
上記液体噴射装置において、前記材料が熱融解性で、前記塗布装置は前記材料を加熱し融解して塗布することを特徴とする液体噴射装置。
この適用例では、材料が熱融解性を有しているので、材料を加熱して流動性を上昇させて塗布した後に材料は固まり、噴射面から垂れることなくノズル開口を塞げる。したがって、ノズル開口での液体の乾燥がより抑えられ、粘度の高まった液体によるノズル開口の目詰まりがより減少し、液体の噴射不良のより少ない液体噴射装置が得られる。
また、材料が固まった状態で被膜を除去すると、第２の開口に引き込まれている材料も一緒に除去される。したがって、第１の開口からの液体の噴射がより妨げられにくいので、液体の噴射不良のより少ない液体噴射装置が得られる。
【００１３】
［適用例５］
上記液体噴射装置において、前記除去装置は、前記被膜を加熱して除去することを特徴とする液体噴射装置。
この適用例では、被膜を加熱して流動性を上昇させたうえで、液体を噴射して材料の除去が可能で、液体噴射ヘッドを除去装置として利用でき、新たな除去装置を設ける必要がないので、構造の簡単な液体噴射装置が得られる。
また、被膜を加熱して流動性を上昇させることにより、材料の回収も容易になり、材料の再利用が可能で、材料の補充が少なくて済む液体噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るインクジェットプリンターの概略斜視図。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの概略断面図。
【図４】ノズル開口付近の概略拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態における液体噴射装置としてのインクジェットプリンター１０００を示した概略斜視図である。
図１において、インクジェットプリンター１０００は、主走査方向に往復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２０と、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０と、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラテンローラー７０と、正常に印刷可能なようにメンテナンスを行うメンテナンス機構３００とを備えている。
【００１６】
キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ２６、インクカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２およびキャリッジケース２２の底面側（印刷媒体２に向いた側）に搭載されて液体噴射ヘッドの一種である、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド２００などが設けられている。
インクカートリッジ２６内のインクをインク供給針やフレキシブルなインクチューブやなどの供給部材を経由してインクジェット式記録ヘッド２００に導いて、インクジェット式記録ヘッド２００から吐出媒体となる印刷媒体２に正確な分量だけインクを吐出することによって、画像が印刷されるようになっている。
【００１７】
図２に、インクジェット式記録ヘッド２００の分解斜視図を示した。
図２において、インクジェット式記録ヘッド２００は、圧力発生素子として圧電素子１００を有する。以下の例では、圧力発生素子として撓み振動型の圧電素子１００を有するインクジェット式記録ヘッド２００について説明する。圧力発生素子としては、縦振動型の圧電素子、発熱素子および静電気力を用いたものであってもよく、後述する流路２２２に圧力を発生させてノズル開口２１１からインクを吐出させることができるように構成されているのであれば、上記素子に限定されない。
【００１８】
インクジェット式記録ヘッド２００は、ノズル開口２１１が形成されたノズルプレート２１０と流路基板２２０と圧電素子１００とを備えている。
ノズル開口２１１はノズルプレート２１０の噴射面２１２に形成されている。流路基板２２０には、流路２２２が形成されている。
また、インクジェット式記録ヘッド２００は、筐体２３０を備えている。
【００１９】
ノズル開口２１１からは、インクが吐出される。ノズルプレート２１０には、例えば、多数のノズル開口２１１が一列に設けられている。ノズルプレート２１０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを列挙することができるがこれらの材質に限定されない。
【００２０】
流路基板２２０は、ノズルプレート２１０上（図２の例では下）に設けられている。流路基板２２０の材質としては、ここでは、シリコンなどを例示することができる。
流路基板２２０がノズルプレート２１０と基板１０との間の空間を区画することにより、マニホールド２２４と、マニホールド２２４と連通する複数の流路２２２（例えば圧力発生室ともいえる）とが設けられている。すなわち、マニホールド２２４は、複数の流路２２２にとって共通の流路となる。また、マニホールド２２４および流路２２２は、ノズルプレート２１０と流路基板２２０と基板１０とによって区画されている。例えば、図２に示すように、マニホールド２２４と流路２２２とは、流路２２２毎に設けられた供給口２２６を介して、連通している。
【００２１】
マニホールド２２４は、図１に示したインクカートリッジ２６から、基板１０に設けられた貫通孔２２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。マニホールド２２４内のインクは、流路２２２に供給される。圧電素子１００が変位することで、基板１０が変形し、その結果流路２２２の容積が変化する。流路２２２は流路２２２毎に設けられたノズル開口２１１と連通しており、流路２２２の容積変化によって、ノズル開口２１１からインクが吐出される。それぞれの流路２２２は、それぞれの圧電素子１００に対応して設けられている。
【００２２】
圧電素子１００は、流路基板２２０上（図２の例では下）に設けられている。圧電素子１００は、図示しない圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて振動、変形する。基板１０は、圧電素子１００の動作によって変形し、流路２２２の内部圧力を瞬間的に高める。
【００２３】
筐体２３０は、図２に示すように、ノズルプレート２１０、流路基板２２０および圧電素子１００を収納することができる。筐体２３０の材質としては、例えば、樹脂、金属などを列挙することができる。
【００２４】
図３は、インクジェット式記録ヘッド２００の概略断面図である。断面は、ノズル開口２１１を通る断面で、ノズル開口２１１の断面も示している。
図３において、インクジェット式記録ヘッド２００は圧電素子１００を備えている。圧電素子１００は、基板１０上に、下電極４０と、圧電体５０と、上電極６０とを含むことで構成される。
【００２５】
基板１０の材質としては、例えば、導電体、半導体、絶縁体などを例示することができる。より具体的には、基板１０としては、例えば、単結晶シリコン上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）とを積層したものを用いることができる。
【００２６】
下電極４０は、基板１０上に直接または間接的に形成されている。直接とは、基板１０と下電極４０との間に別の層や膜を形成しない場合を意味する。また、間接的とは、基板１０と下電極４０との間に別の層や膜の存在を許容することを意味する。下電極４０の材質としては、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物、ランタンニッケル酸化物（ＬａＮｉＯ3：ＬＮＯ）などを例示することができる。下電極４０は、前述の例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。下電極４０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。下電極４０は、圧電体５０に電圧を印加するための一方の電極である。
【００２７】
圧電体５０は、下電極４０上に形成されている。圧電体５０としては、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料を用いることができる。より具体的には、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ3：ＰＺＴＮ）などを用いることができる。圧電体５０の厚さは、例えば、３００ｎｍ〜３０００ｎｍである。
【００２８】
上電極６０は、圧電体５０上に形成されている。図３の例では、上電極６０は、圧電体５０の上面に形成されているが、さらに、圧電体５０の側面および基板１０の上面にわたって形成されていてもよい。上電極６０の材質としては、例えば、下電極４０として例示した材質を用いることができる。上電極６０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。上電極６０は、圧電体５０に電圧を印加するための他方の電極である。
【００２９】
図３において、ノズル開口２１１は、噴射面２１２にアウトレットが開口するように形成されている。ここで、ノズル開口２１１は、第１の開口２１３と第２の開口２１４とを備えている。第２の開口２１４は、第１の開口２１３よりも噴射面２１２側に配置され、第１の開口２１３よりも開口面積が大きく形成されている。
噴射面２１２と第２の開口２１４には、流路２２２内の液体に対して撥液性を発揮する撥液膜２１５が形成され、撥液処理が施されている。一方、第１の開口２１３の内壁には、この撥液膜２１５が形成されていない。そのため、流路２２２は、親液性のインク４００で満たされ、第１の開口２１３でメニスカス２１６を形成できる。
【００３０】
図１において、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、主走査方向に延設されたガイドレール３８と、内側に複数の歯形が形成されたタイミングベルト３２と、タイミングベルト３２の歯形と噛み合う駆動プーリー３４と、駆動プーリー３４を駆動するためのステップモーター３６などから構成されている。タイミングベルト３２の一部はキャリッジケース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動することによって、ガイドレール３８に沿ってキャリッジケース２２を移動させることができる。また、タイミングベルト３２と駆動プーリー３４とは歯形によって互いに噛み合っているので、ステップモーター３６で駆動プーリー３４を駆動すると、駆動量に応じて精度良くキャリッジケース２２を移動させることが可能となっている。
【００３１】
印刷媒体２の紙送りを行うプラテンローラー７０は、図示しない駆動モーターやギア機構によって駆動されて、印刷媒体２を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能となっている。インクジェットプリンター１０００は、こうした機構によって副走査方向へ印刷媒体２を紙送りしながら、インクジェット式記録ヘッド２００を主走査方向に駆動して各色のインク４００をノズル開口２１１から吐出することによって、印刷媒体２上に画像を印刷していく。
【００３２】
この様に、インクジェットプリンター１０００では、インクジェット式記録ヘッド２００に設けられた複数のノズル開口２１１から各色のインク４００を吐出することによって、画像を印刷していく。ノズル開口２１１からインク４００を適切に吐出するためには、ノズル開口２１１内のインク４００の状態が適切な状態に保たれていることが重要である。インク４００の溶媒が蒸発し乾燥するなどしてインク４００の状態が変化（例えば、粘度の上昇やその結果として固化）してしまうと、ノズル開口２１１からインクを正常に吐出することができなくなってしまう。こうした理由から、インクジェットプリンター１０００は、画像を印刷するための各種の機構に加えて、インク４００を正常に吐出可能な状態を維持するためのメンテナンス機構３００を備えている。
【００３３】
図１において、メンテナンス機構３００は、印字領域外のホームポジションと呼ばれる領域に設けられており、塗布装置としてのディップ槽１２０、インクジェット式記録ヘッド２００の図２および図３に示した噴射面２１２を払拭するワイパーブレード１３０、インクジェット式記録ヘッド２００の底面側に設けられ、噴射面２１２に押しつけられて、噴射面２１２との間に空間を形成するキャップ部材の一種であるキャッピングユニット１４０、キャッピングユニット１４０と噴射面２１２で形成する空間に接続された吸引ポンプ１５０などから構成されている。ディップ槽１２０には、熱融解性の膜を形成する材料５００が充填されている。ディップ槽１２０は、必要に応じて加熱が可能で熱融解性の材料５００を溶かすことができる。
【００３４】
キャッピングユニット１４０で、インクジェット式記録ヘッド２００の噴射面２１２にキャッピングユニット１４０を押し付けてインク４００の乾きを防いだとしても、少しずつインク４００内の溶媒が蒸発して、インク４００の状態が変化してしまう。
そこで、実施形態では、ノズル開口２１１内でのインク４００の溶媒の蒸発をより防ぐために、材料５００の噴射面２１２への塗布および除去を行なう。
【００３５】
図４に、ノズル開口２１１付近の拡大断面図を示した。（ａ）は、材料５００を塗布した状態の拡大断面図、（ｂ）は、材料５００を除去した状態の拡大断面図である。
材料５００の噴射面２１２への塗布は、塗布装置であるディップ槽１２０に蓄えられた材料５００に噴射面２１２を接触させることで行なう。また、塗布装置としてワイパーブレード１３０を利用し、ワイパーブレード１３０の先に材料５００を乗せた状態で噴射面２１２に材料５００を接触させながらワイパーブレード１３０を移動させて塗布してもよい。
【００３６】
材料５００としては、シリコンオイル、熱融解性を有するパラフィン等を用いることができる。熱融解性の材料５００の場合、加熱して流動性を上昇させた上で塗布を行なう。
パラフィンとしては、炭素数が１８以上のアルカンを用いれば、常温で固体であり、４０℃〜７０℃で容易に融解し扱い易い。
塗布の頻度は、インクの性質、例えば、使用する溶媒の揮発性によるインク４００の固まり易さ等によって決めることができる。例えば、電源オフ時に塗布したり、インク４００の固まり易さに応じて決められた時間ごとに塗布したりすることができる。
【００３７】
図４（ａ）において、図１に示したディップ槽１２０によって塗布された材料５００は、第２の開口２１４に多少なりとも入り込む。このとき、第２の開口２１４中の気体は圧縮されて、メニスカス２１６を流路２２２に向かって押すため、メニスカス２１６と材料５００とは接触しにくくなる。また、メニスカス２１６は、第２の開口２１４の内面が撥液処理されているため、第２の開口２１４に浸入しにくい。
【００３８】
材料５００の噴射面２１２からの除去は、除去装置としてインクジェット式記録ヘッド２００を用いて行うことができる。
この場合、熱融解性の材料５００を使用する場合は、材料５００を加熱して融解させ、インクジェット式記録ヘッド２００を作動させて、ノズル開口２１１からインク４００を噴射させる。材料５００の加熱は、ノズルプレート２１０に加熱手段を設けて加熱してもよいし、キャッピングユニット１４０に加熱手段を設けて加熱してもよいし、ディップ槽１２０に浸漬して溶かしてもよい。
また、材料５００にシリコンオイルのような熱融解性を有しないもので粘度の低いものを用いる場合は、加熱をしなくてもよい。粘度の高いものについては、必要に応じて加熱を行って、粘度を下げる。
その他、除去装置としてワイパーブレード１３０を用い、噴射面２１２をワイピングすることによって除去したり、除去装置としてキャッピングユニット１４０を用い、キャッピングユニット１４０で吸引ポンプ１５０によって材料５００を吸引することで除去したりすることができる。
【００３９】
キャッピングユニット１４０は、吸引ポンプ１５０を作動させることによって、ノズル開口２１１から状態が変化してしまったインク４００を吸い出す動作（クリーニング動作）を行うこともできる。クリーニング動作を行うと、状態が変化してしまったインク４００をノズル開口２１１から強制的に排出できるので、ノズル開口２１１を正常な状態に回復させることが可能となる。
この様に、インクジェットプリンター１０００は、メンテナンス機構３００によって、インク４００の溶媒の蒸発を防いだり、あるいは、状態が変化したインク４００を強制的に排出したりすることが可能となっており、これにより、インクジェット式記録ヘッド２００を正常な状態に維持することが可能となっている。
【００４０】
図４（ｂ）において、除去装置によって、材料５００を除去した後の除去残りは、第２の開口２１４に残る場合がある。
【００４１】
以上に述べた実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので第１の開口２１３に比べて第２の開口２１４で発生する毛細管力を抑えることができ、噴射面２１２からノズル開口２１１へ引き込まれる材料５００が減少する。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００残りを減少でき、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
また、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残った場合でも、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
【００４２】
（２）第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているので、親液性のインク４００が第１の開口２１３から第２の開口２１４へ進入しにくく、第１の開口２１３でインク４００がメニスカス２１６を形成し易い。したがって、第１の開口２１３からインク４００が吐出され、第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
また、第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているため、噴射面２１２に付着した疎液性の材料５００が噴射面２１２からノズル開口２１１内へ引き込まれ易いが、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
【００４３】
（３）ディップ槽１２０により材料５００を塗布する際に、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので毛細管現象の発生を抑えることができ、噴射面２１２からノズル開口２１１へ引き込まれる材料５００を減少できる。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００残りを減少でき、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
また、インクジェット式記録ヘッド２００により材料５００を除去した際に、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４４】
また、インク４００が親液性の場合、第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているので、親液性のインク４００が第１の開口２１３から第２の開口２１４へ進入しにくく、第１の開口２１３でインク４００がメニスカス２１６を形成し易い。したがって、インクジェット式記録ヘッド２００により材料５００を除去した後に、第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
さらに、第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているため、ディップ槽１２０により材料５００を塗布する際に、噴射面２１２に塗布した疎液性の材料５００は、噴射面２１２からノズル開口２１１内へ引き込まれ易いが、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４５】
（４）材料５００が熱融解性を有しているので、材料５００を加熱して流動性を上昇させて塗布した後に材料５００は固まり、噴射面２１２に垂れることなくノズル開口２１１を塞ぐことができる。したがって、ノズル開口２１１でのインク４００の乾燥がより抑えられ、粘度の高まったインク４００によるノズル開口２１１の目詰まりをより減少でき、インク４００の吐出不良のより少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
また、材料５００が固まった状態で被膜を除去すると、第２の開口２１４に引き込まれている材料５００も一緒に除去される。したがって、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良のより少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４６】
（５）材料５００からなる被膜を加熱して流動性を上昇させたうえで、インク４００を噴射して材料５００の除去が可能で、インクジェット式記録ヘッド２００を除去装置として利用でき、新たな除去装置を設ける必要がないので、構造の簡単なインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
また、材料５００からなる被膜を加熱して流動性を上昇させることにより、材料５００の回収も容易になり、材料５００の再利用が可能で、材料５００の補充が少なくて済むインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４７】
なお、上述した例では、液体噴射ヘッドがインクジェット式記録ヘッド２００である場合について説明した。しかしながら、本発明の液体噴射ヘッドは、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、有機ＥＬ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料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【００４８】
以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンター１０００を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、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装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【符号の説明】
【００４９】
２…印刷媒体、１０…基板、２０…キャリッジ、２２…キャリッジケース、２６…インクカートリッジ、３０…駆動機構、３２…タイミングベルト、３４…駆動プーリー、３８…ガイドレール、４０…下電極、５０…圧電体、６０…上電極、１００…圧電素子、１２０…ディップ槽、１３０…ワイパーブレード、１４０…キャッピングユニット、１５０…吸引ポンプ、２００…インクジェット式記録ヘッド、２１０…ノズルプレート、２１１…ノズル開口、２１２…噴射面、２１３…第１の開口、２１４…第２の開口、２１５…撥液膜、２１６…メニスカス、２２０…流路基板、２２２…流路、２２４…マニホールド、２２６…供給口、２２８…貫通孔、２３０…筐体、３００…メンテナンス機構、４００…インク、５００…材料。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式プリンターやプロッター等のインクジェット式記録装置に代表される液体噴射装置は、液体カートリッジや液体タンク等の液体貯留手段に貯留された液体を、液滴として吐出可能な液体噴射ヘッドを有する。
ここで、液体噴射ヘッドとしては、ノズル開口に連通する圧力発生室と、圧力発生室に圧力変化を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる圧力発生手段とを具備する。そして、液体噴射ヘッドに搭載される圧力発生手段としては、圧電素子、発熱素子および静電気力を用いたものなどが挙げられる。
ノズル開口の形成された噴射面に、熱融解型の材料を塗布装置によって塗布してノズル開口を覆う被膜を形成して、ノズル開口内に存在する液体の乾燥を防止し、液体の噴射前に被膜を加熱して除去する除去装置を有する液体吐出装置が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−７６２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱融解型の材料を加熱して塗布、除去する際に、当該材料の流動性が上昇する。この材料の流動性の上昇に伴い、毛細管現象の発生、流動性の上昇した材料の噴射面に対する接触角とノズル開口内に対する接触角との違い等により、ノズル開口内にこの材料が引き込まれ、この材料の除去後にもノズル開口内に材料が残る。ノズル開口内に残った流動性の低下した、つまり硬化した材料は、ノズル開口からの液体の噴射を妨げ、液体の噴射不良が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
液体を噴射するノズル開口が形成された噴射面を有する液体噴射ヘッドであって、前記ノズル開口は、第１の開口と第２の開口とを備え、前記第２の開口は、前記第１の開口より前記噴射面側に配置され、前記第１の開口の開口面積と比較して前記第２の開口の開口面積が広いことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００７】
この適用例によれば、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので毛細管現象の発生が抑えられ、噴射面からノズル開口へ引き込まれる物質が減少する。したがって、ノズル開口内の物質残りが減少し、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
また、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に物質が引き込まれて第２の開口に物質が付着して残った場合でも、第１の開口からの液体の噴射の経路を物質が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドにおいて、前記液体は親液性を有し、前記第２の開口には、撥液処理が施されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、第２の開口が撥液処理されているので、親液性の液体が第１の開口から第２の開口へ進入しにくく、第１の開口で液体がメニスカスを形成し易い。したがって、第１の開口から液体が噴射され、第２の開口に物質が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を物質が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
また、第２の開口が撥液処理されているため、噴射面に付着した疎液性の物質が噴射面からノズル開口内へ引き込まれ易いが、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に物質が引き込まれて第２の開口に物質が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を物質が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射ヘッドが得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドと、前記噴射面に被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布装置と、前記被膜を除去する除去装置とを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【００１０】
この適用例によれば、前述の液体噴射ヘッドを備えているので、塗布装置により材料を塗布する際に、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので毛細管現象の発生が抑えられ、噴射面からノズル開口へ引き込まれる材料が減少する。したがって、ノズル開口内の材料残りが減少し、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
また、除去装置により材料を除去した際に、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に材料が引き込まれて第２の開口に材料が付着して残った場合でも、第１の開口からの液体の噴射の経路を材料が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
【００１１】
また、前述の液体噴射ヘッドを備えているので、液体が親液性の場合、第２の開口が撥液処理されているので、親液性の液体が第１の開口から第２の開口へ進入しにくく、第１の開口で液体がメニスカスを形成し易い。したがって、除去装置により材料を除去した後に、第２の開口に材料が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を材料が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
さらに、第２の開口が撥液処理されているため、塗布装置により材料を塗布する際に、噴射面に塗布した疎液性の材料は、噴射面からノズル開口内へ引き込まれ易いが、噴射面側の第２の開口の開口面積が、第１の開口の開口面積より広いので、第２の開口に材料が引き込まれて第２の開口に材料が付着して残っても、第１の開口からの液体の噴射の経路を材料が妨げにくいので、液体の噴射不良の少ない液体噴射装置が得られる。
【００１２】
［適用例４］
上記液体噴射装置において、前記材料が熱融解性で、前記塗布装置は前記材料を加熱し融解して塗布することを特徴とする液体噴射装置。
この適用例では、材料が熱融解性を有しているので、材料を加熱して流動性を上昇させて塗布した後に材料は固まり、噴射面から垂れることなくノズル開口を塞げる。したがって、ノズル開口での液体の乾燥がより抑えられ、粘度の高まった液体によるノズル開口の目詰まりがより減少し、液体の噴射不良のより少ない液体噴射装置が得られる。
また、材料が固まった状態で被膜を除去すると、第２の開口に引き込まれている材料も一緒に除去される。したがって、第１の開口からの液体の噴射がより妨げられにくいので、液体の噴射不良のより少ない液体噴射装置が得られる。
【００１３】
［適用例５］
上記液体噴射装置において、前記除去装置は、前記被膜を加熱して除去することを特徴とする液体噴射装置。
この適用例では、被膜を加熱して流動性を上昇させたうえで、液体を噴射して材料の除去が可能で、液体噴射ヘッドを除去装置として利用でき、新たな除去装置を設ける必要がないので、構造の簡単な液体噴射装置が得られる。
また、被膜を加熱して流動性を上昇させることにより、材料の回収も容易になり、材料の再利用が可能で、材料の補充が少なくて済む液体噴射装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るインクジェットプリンターの概略斜視図。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの概略断面図。
【図４】ノズル開口付近の概略拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態における液体噴射装置としてのインクジェットプリンター１０００を示した概略斜視図である。
図１において、インクジェットプリンター１０００は、主走査方向に往復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２０と、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０と、印刷媒体２の紙送りを行うためのプラテンローラー７０と、正常に印刷可能なようにメンテナンスを行うメンテナンス機構３００とを備えている。
【００１６】
キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ２６、インクカートリッジ２６が装着されるキャリッジケース２２およびキャリッジケース２２の底面側（印刷媒体２に向いた側）に搭載されて液体噴射ヘッドの一種である、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド２００などが設けられている。
インクカートリッジ２６内のインクをインク供給針やフレキシブルなインクチューブやなどの供給部材を経由してインクジェット式記録ヘッド２００に導いて、インクジェット式記録ヘッド２００から吐出媒体となる印刷媒体２に正確な分量だけインクを吐出することによって、画像が印刷されるようになっている。
【００１７】
図２に、インクジェット式記録ヘッド２００の分解斜視図を示した。
図２において、インクジェット式記録ヘッド２００は、圧力発生素子として圧電素子１００を有する。以下の例では、圧力発生素子として撓み振動型の圧電素子１００を有するインクジェット式記録ヘッド２００について説明する。圧力発生素子としては、縦振動型の圧電素子、発熱素子および静電気力を用いたものであってもよく、後述する流路２２２に圧力を発生させてノズル開口２１１からインクを吐出させることができるように構成されているのであれば、上記素子に限定されない。
【００１８】
インクジェット式記録ヘッド２００は、ノズル開口２１１が形成されたノズルプレート２１０と流路基板２２０と圧電素子１００とを備えている。
ノズル開口２１１はノズルプレート２１０の噴射面２１２に形成されている。流路基板２２０には、流路２２２が形成されている。
また、インクジェット式記録ヘッド２００は、筐体２３０を備えている。
【００１９】
ノズル開口２１１からは、インクが吐出される。ノズルプレート２１０には、例えば、多数のノズル開口２１１が一列に設けられている。ノズルプレート２１０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを列挙することができるがこれらの材質に限定されない。
【００２０】
流路基板２２０は、ノズルプレート２１０上（図２の例では下）に設けられている。流路基板２２０の材質としては、ここでは、シリコンなどを例示することができる。
流路基板２２０がノズルプレート２１０と基板１０との間の空間を区画することにより、マニホールド２２４と、マニホールド２２４と連通する複数の流路２２２（例えば圧力発生室ともいえる）とが設けられている。すなわち、マニホールド２２４は、複数の流路２２２にとって共通の流路となる。また、マニホールド２２４および流路２２２は、ノズルプレート２１０と流路基板２２０と基板１０とによって区画されている。例えば、図２に示すように、マニホールド２２４と流路２２２とは、流路２２２毎に設けられた供給口２２６を介して、連通している。
【００２１】
マニホールド２２４は、図１に示したインクカートリッジ２６から、基板１０に設けられた貫通孔２２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。マニホールド２２４内のインクは、流路２２２に供給される。圧電素子１００が変位することで、基板１０が変形し、その結果流路２２２の容積が変化する。流路２２２は流路２２２毎に設けられたノズル開口２１１と連通しており、流路２２２の容積変化によって、ノズル開口２１１からインクが吐出される。それぞれの流路２２２は、それぞれの圧電素子１００に対応して設けられている。
【００２２】
圧電素子１００は、流路基板２２０上（図２の例では下）に設けられている。圧電素子１００は、図示しない圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて振動、変形する。基板１０は、圧電素子１００の動作によって変形し、流路２２２の内部圧力を瞬間的に高める。
【００２３】
筐体２３０は、図２に示すように、ノズルプレート２１０、流路基板２２０および圧電素子１００を収納することができる。筐体２３０の材質としては、例えば、樹脂、金属などを列挙することができる。
【００２４】
図３は、インクジェット式記録ヘッド２００の概略断面図である。断面は、ノズル開口２１１を通る断面で、ノズル開口２１１の断面も示している。
図３において、インクジェット式記録ヘッド２００は圧電素子１００を備えている。圧電素子１００は、基板１０上に、下電極４０と、圧電体５０と、上電極６０とを含むことで構成される。
【００２５】
基板１０の材質としては、例えば、導電体、半導体、絶縁体などを例示することができる。より具体的には、基板１０としては、例えば、単結晶シリコン上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）とを積層したものを用いることができる。
【００２６】
下電極４０は、基板１０上に直接または間接的に形成されている。直接とは、基板１０と下電極４０との間に別の層や膜を形成しない場合を意味する。また、間接的とは、基板１０と下電極４０との間に別の層や膜の存在を許容することを意味する。下電極４０の材質としては、例えば、白金、イリジウム、それらの導電性酸化物、ランタンニッケル酸化物（ＬａＮｉＯ3：ＬＮＯ）などを例示することができる。下電極４０は、前述の例示した材料の単層構造でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。下電極４０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。下電極４０は、圧電体５０に電圧を印加するための一方の電極である。
【００２７】
圧電体５０は、下電極４０上に形成されている。圧電体５０としては、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料を用いることができる。より具体的には、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ3：ＰＺＴＮ）などを用いることができる。圧電体５０の厚さは、例えば、３００ｎｍ〜３０００ｎｍである。
【００２８】
上電極６０は、圧電体５０上に形成されている。図３の例では、上電極６０は、圧電体５０の上面に形成されているが、さらに、圧電体５０の側面および基板１０の上面にわたって形成されていてもよい。上電極６０の材質としては、例えば、下電極４０として例示した材質を用いることができる。上電極６０の厚さは、例えば、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。上電極６０は、圧電体５０に電圧を印加するための他方の電極である。
【００２９】
図３において、ノズル開口２１１は、噴射面２１２にアウトレットが開口するように形成されている。ここで、ノズル開口２１１は、第１の開口２１３と第２の開口２１４とを備えている。第２の開口２１４は、第１の開口２１３よりも噴射面２１２側に配置され、第１の開口２１３よりも開口面積が大きく形成されている。
噴射面２１２と第２の開口２１４には、流路２２２内の液体に対して撥液性を発揮する撥液膜２１５が形成され、撥液処理が施されている。一方、第１の開口２１３の内壁には、この撥液膜２１５が形成されていない。そのため、流路２２２は、親液性のインク４００で満たされ、第１の開口２１３でメニスカス２１６を形成できる。
【００３０】
図１において、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、主走査方向に延設されたガイドレール３８と、内側に複数の歯形が形成されたタイミングベルト３２と、タイミングベルト３２の歯形と噛み合う駆動プーリー３４と、駆動プーリー３４を駆動するためのステップモーター３６などから構成されている。タイミングベルト３２の一部はキャリッジケース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動することによって、ガイドレール３８に沿ってキャリッジケース２２を移動させることができる。また、タイミングベルト３２と駆動プーリー３４とは歯形によって互いに噛み合っているので、ステップモーター３６で駆動プーリー３４を駆動すると、駆動量に応じて精度良くキャリッジケース２２を移動させることが可能となっている。
【００３１】
印刷媒体２の紙送りを行うプラテンローラー７０は、図示しない駆動モーターやギア機構によって駆動されて、印刷媒体２を副走査方向に所定量ずつ紙送りすることが可能となっている。インクジェットプリンター１０００は、こうした機構によって副走査方向へ印刷媒体２を紙送りしながら、インクジェット式記録ヘッド２００を主走査方向に駆動して各色のインク４００をノズル開口２１１から吐出することによって、印刷媒体２上に画像を印刷していく。
【００３２】
この様に、インクジェットプリンター１０００では、インクジェット式記録ヘッド２００に設けられた複数のノズル開口２１１から各色のインク４００を吐出することによって、画像を印刷していく。ノズル開口２１１からインク４００を適切に吐出するためには、ノズル開口２１１内のインク４００の状態が適切な状態に保たれていることが重要である。インク４００の溶媒が蒸発し乾燥するなどしてインク４００の状態が変化（例えば、粘度の上昇やその結果として固化）してしまうと、ノズル開口２１１からインクを正常に吐出することができなくなってしまう。こうした理由から、インクジェットプリンター１０００は、画像を印刷するための各種の機構に加えて、インク４００を正常に吐出可能な状態を維持するためのメンテナンス機構３００を備えている。
【００３３】
図１において、メンテナンス機構３００は、印字領域外のホームポジションと呼ばれる領域に設けられており、塗布装置としてのディップ槽１２０、インクジェット式記録ヘッド２００の図２および図３に示した噴射面２１２を払拭するワイパーブレード１３０、インクジェット式記録ヘッド２００の底面側に設けられ、噴射面２１２に押しつけられて、噴射面２１２との間に空間を形成するキャップ部材の一種であるキャッピングユニット１４０、キャッピングユニット１４０と噴射面２１２で形成する空間に接続された吸引ポンプ１５０などから構成されている。ディップ槽１２０には、熱融解性の膜を形成する材料５００が充填されている。ディップ槽１２０は、必要に応じて加熱が可能で熱融解性の材料５００を溶かすことができる。
【００３４】
キャッピングユニット１４０で、インクジェット式記録ヘッド２００の噴射面２１２にキャッピングユニット１４０を押し付けてインク４００の乾きを防いだとしても、少しずつインク４００内の溶媒が蒸発して、インク４００の状態が変化してしまう。
そこで、実施形態では、ノズル開口２１１内でのインク４００の溶媒の蒸発をより防ぐために、材料５００の噴射面２１２への塗布および除去を行なう。
【００３５】
図４に、ノズル開口２１１付近の拡大断面図を示した。（ａ）は、材料５００を塗布した状態の拡大断面図、（ｂ）は、材料５００を除去した状態の拡大断面図である。
材料５００の噴射面２１２への塗布は、塗布装置であるディップ槽１２０に蓄えられた材料５００に噴射面２１２を接触させることで行なう。また、塗布装置としてワイパーブレード１３０を利用し、ワイパーブレード１３０の先に材料５００を乗せた状態で噴射面２１２に材料５００を接触させながらワイパーブレード１３０を移動させて塗布してもよい。
【００３６】
材料５００としては、シリコンオイル、熱融解性を有するパラフィン等を用いることができる。熱融解性の材料５００の場合、加熱して流動性を上昇させた上で塗布を行なう。
パラフィンとしては、炭素数が１８以上のアルカンを用いれば、常温で固体であり、４０℃〜７０℃で容易に融解し扱い易い。
塗布の頻度は、インクの性質、例えば、使用する溶媒の揮発性によるインク４００の固まり易さ等によって決めることができる。例えば、電源オフ時に塗布したり、インク４００の固まり易さに応じて決められた時間ごとに塗布したりすることができる。
【００３７】
図４（ａ）において、図１に示したディップ槽１２０によって塗布された材料５００は、第２の開口２１４に多少なりとも入り込む。このとき、第２の開口２１４中の気体は圧縮されて、メニスカス２１６を流路２２２に向かって押すため、メニスカス２１６と材料５００とは接触しにくくなる。また、メニスカス２１６は、第２の開口２１４の内面が撥液処理されているため、第２の開口２１４に浸入しにくい。
【００３８】
材料５００の噴射面２１２からの除去は、除去装置としてインクジェット式記録ヘッド２００を用いて行うことができる。
この場合、熱融解性の材料５００を使用する場合は、材料５００を加熱して融解させ、インクジェット式記録ヘッド２００を作動させて、ノズル開口２１１からインク４００を噴射させる。材料５００の加熱は、ノズルプレート２１０に加熱手段を設けて加熱してもよいし、キャッピングユニット１４０に加熱手段を設けて加熱してもよいし、ディップ槽１２０に浸漬して溶かしてもよい。
また、材料５００にシリコンオイルのような熱融解性を有しないもので粘度の低いものを用いる場合は、加熱をしなくてもよい。粘度の高いものについては、必要に応じて加熱を行って、粘度を下げる。
その他、除去装置としてワイパーブレード１３０を用い、噴射面２１２をワイピングすることによって除去したり、除去装置としてキャッピングユニット１４０を用い、キャッピングユニット１４０で吸引ポンプ１５０によって材料５００を吸引することで除去したりすることができる。
【００３９】
キャッピングユニット１４０は、吸引ポンプ１５０を作動させることによって、ノズル開口２１１から状態が変化してしまったインク４００を吸い出す動作（クリーニング動作）を行うこともできる。クリーニング動作を行うと、状態が変化してしまったインク４００をノズル開口２１１から強制的に排出できるので、ノズル開口２１１を正常な状態に回復させることが可能となる。
この様に、インクジェットプリンター１０００は、メンテナンス機構３００によって、インク４００の溶媒の蒸発を防いだり、あるいは、状態が変化したインク４００を強制的に排出したりすることが可能となっており、これにより、インクジェット式記録ヘッド２００を正常な状態に維持することが可能となっている。
【００４０】
図４（ｂ）において、除去装置によって、材料５００を除去した後の除去残りは、第２の開口２１４に残る場合がある。
【００４１】
以上に述べた実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので第１の開口２１３に比べて第２の開口２１４で発生する毛細管力を抑えることができ、噴射面２１２からノズル開口２１１へ引き込まれる材料５００が減少する。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００残りを減少でき、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
また、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残った場合でも、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
【００４２】
（２）第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているので、親液性のインク４００が第１の開口２１３から第２の開口２１４へ進入しにくく、第１の開口２１３でインク４００がメニスカス２１６を形成し易い。したがって、第１の開口２１３からインク４００が吐出され、第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
また、第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているため、噴射面２１２に付着した疎液性の材料５００が噴射面２１２からノズル開口２１１内へ引き込まれ易いが、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェット式記録ヘッド２００を得ることができる。
【００４３】
（３）ディップ槽１２０により材料５００を塗布する際に、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので毛細管現象の発生を抑えることができ、噴射面２１２からノズル開口２１１へ引き込まれる材料５００を減少できる。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００残りを減少でき、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
また、インクジェット式記録ヘッド２００により材料５００を除去した際に、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４４】
また、インク４００が親液性の場合、第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているので、親液性のインク４００が第１の開口２１３から第２の開口２１４へ進入しにくく、第１の開口２１３でインク４００がメニスカス２１６を形成し易い。したがって、インクジェット式記録ヘッド２００により材料５００を除去した後に、第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
さらに、第２の開口２１４が撥液膜２１５で撥液処理されているため、ディップ槽１２０により材料５００を塗布する際に、噴射面２１２に塗布した疎液性の材料５００は、噴射面２１２からノズル開口２１１内へ引き込まれ易いが、噴射面２１２側の第２の開口２１４の開口面積が、第１の開口２１３の開口面積より広いので、第２の開口２１４に材料５００が引き込まれて第２の開口２１４に材料５００が付着して残っても、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良の少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４５】
（４）材料５００が熱融解性を有しているので、材料５００を加熱して流動性を上昇させて塗布した後に材料５００は固まり、噴射面２１２に垂れることなくノズル開口２１１を塞ぐことができる。したがって、ノズル開口２１１でのインク４００の乾燥がより抑えられ、粘度の高まったインク４００によるノズル開口２１１の目詰まりをより減少でき、インク４００の吐出不良のより少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
また、材料５００が固まった状態で被膜を除去すると、第２の開口２１４に引き込まれている材料５００も一緒に除去される。したがって、第１の開口２１３からのインク４００の吐出の経路を材料５００が妨げにくいので、インク４００の吐出不良のより少ないインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４６】
（５）材料５００からなる被膜を加熱して流動性を上昇させたうえで、インク４００を噴射して材料５００の除去が可能で、インクジェット式記録ヘッド２００を除去装置として利用でき、新たな除去装置を設ける必要がないので、構造の簡単なインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
また、材料５００からなる被膜を加熱して流動性を上昇させることにより、材料５００の回収も容易になり、材料５００の再利用が可能で、材料５００の補充が少なくて済むインクジェットプリンター１０００を得ることができる。
【００４７】
なお、上述した例では、液体噴射ヘッドがインクジェット式記録ヘッド２００である場合について説明した。しかしながら、本発明の液体噴射ヘッドは、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、有機ＥＬ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料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。
【００４８】
以上、本発明にかかる液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンター１０００を説明したが、本発明にかかる液体噴射装置は、工業的にも利用することができる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。本発明の液体噴射装置は、例示したプリンター等の画像記録装置以外にも、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装置、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）、電気泳動ディスプレイ等の電極やカラーフィルターの形成に用いられる液体材料噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機材料噴射装置としても好適に用いられることができる。
【符号の説明】
【００４９】
２…印刷媒体、１０…基板、２０…キャリッジ、２２…キャリッジケース、２６…インクカートリッジ、３０…駆動機構、３２…タイミングベルト、３４…駆動プーリー、３８…ガイドレール、４０…下電極、５０…圧電体、６０…上電極、１００…圧電素子、１２０…ディップ槽、１３０…ワイパーブレード、１４０…キャッピングユニット、１５０…吸引ポンプ、２００…インクジェット式記録ヘッド、２１０…ノズルプレート、２１１…ノズル開口、２１２…噴射面、２１３…第１の開口、２１４…第２の開口、２１５…撥液膜、２１６…メニスカス、２２０…流路基板、２２２…流路、２２４…マニホールド、２２６…供給口、２２８…貫通孔、２３０…筐体、３００…メンテナンス機構、４００…インク、５００…材料。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口が形成された噴射面を有する液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口は、第１の開口と第２の開口とを備え、
前記第２の開口は、前記第１の開口より前記噴射面側に配置され、
前記第１の開口の開口面積と比較して前記第２の開口の開口面積が広い
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記液体は親液性を有し、
前記第２の開口には、撥液処理が施されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドと、
前記噴射面に被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布装置と、
前記被膜を除去する除去装置とを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液体噴射装置において、
前記被膜を形成する材料が熱融解性で、
前記塗布装置は前記材料を加熱し融解して塗布する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記除去装置は、前記被膜を加熱して除去する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口が形成された噴射面を有する液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル開口は、第１の開口と第２の開口とを備え、
前記第２の開口は、前記第１の開口より前記噴射面側に配置され、
前記第１の開口の開口面積と比較して前記第２の開口の開口面積が広い
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記液体は親液性を有し、
前記第２の開口には、撥液処理が施されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドと、
前記噴射面に被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布装置と、
前記被膜を除去する除去装置とを備えた
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の液体噴射装置において、
前記被膜を形成する材料が熱融解性で、
前記塗布装置は前記材料を加熱し融解して塗布する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体噴射装置において、
前記除去装置は、前記被膜を加熱して除去する
ことを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１９６９３６（Ｐ２０１２−１９６９３６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４０２２（Ｐ２０１１−６４０２２）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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