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】電源２４０によって、インク４００にプラス電荷を蓄積させてインク４００の表面張力を下げつつ、低電位のノズルプレート２１０との間の静電力により、ノズル開口２１１でのメニスカス２１６の位置を噴射面２１２側の撥液性の位置まで移動できる。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００は、インク４００のメニスカス２１６の移動によって親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる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】電源２４０によって、インク４００にプラス電荷を蓄積させてインク４００の表面張力を下げつつ、低電位のノズルプレート２１０との間の静電力により、ノズル開口２１１でのメニスカス２１６の位置を噴射面２１２側の撥液性の位置まで移動できる。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００は、インク４００のメニスカス２１６の移動によって親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる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、例えば圧電素子、発熱素子及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、液体に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、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］
親液性の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ノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドであって、前記液体と前記ノズルプレートとは絶縁され、前記ノズル開口の前記噴射面側の内壁上に撥液膜を有し、前記ノズル開口の前記噴射面側とは反対側の内壁に親液膜を有し、前記液体と前記ノズルプレートとの間に、前記液体側を高電位にする電圧印加手段が前記親液膜の領域から前記撥液膜の領域に亘って備えられている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、ノズル開口の内壁の表面状態を、噴射面側を撥液性とし、噴射面側とは反対側を親液性とすることで、ノズル開口内での親液性の液体のメニスカスの位置が親液性の位置になる。また、疎液性の異物はノズル開口の噴射面側に位置する。ここで、電圧印加手段によって、液体の表面にプラス電荷を蓄積させて液体の表面張力を下げつつ、低電位のノズルプレートとの間の静電力により、ノズル開口でのメニスカスの位置を親液性の位置から噴射面側の撥液性の位置まで移動できる。したがって、ノズル開口内の液体以外の異物は、液体のメニスカスの移動によって親液性の液体に取り囲まれながらノズル開口から離れ、液体の噴射によって異物を容易に排除できる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、前記ノズルプレートはシリコンを含み、前記液体と前記ノズルプレートとは二酸化シリコン膜で絶縁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、シリコンの表面に自然酸化、あるいは熱酸化によって容易に形成できる二酸化シリコンを絶縁膜として利用できる。また、二酸化シリコンは親液性と絶縁性とを併せ持っているので、１つの膜でノズル開口の親液性部分を形成でき、絶縁性も確保できる。したがって、製造の容易な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、前記噴射面に疎液性の材料を含む被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布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、ノズル開口内での親液性の液体のメニスカスの位置が親液性の位置になり、ノズル開口に侵入した疎液性の材料は、ノズル開口の噴射面側に位置する。ノズル開口内の材料は、液体のメニスカスの移動によって親液性の液体に取り囲まれながらノズル開口から離れ、液体の噴射によって材料が容易に排除される。したがって、材料がノズル開口内に残りにくく、液体の噴射が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。
【００１１】
［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を有し、前記塗布装置は前記材料を加熱して融解して塗布し、塗布されて固まった前記材料を加熱して融解する加熱手段を備えてい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、材料を加熱して塗布した後、材料は固まり、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、加熱手段を備えているので、固まった材料の流動性を上昇させることにより、液体のメニスカスの移動によって、材料が親液性の液体に取り囲まれながらノズル開口から離れ、液体の噴射によって材料が容易に排除される。したがって、熱融解性の材料において、材料がノズル開口内に残りにくく、液体の噴射が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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】
【００１３】
以下、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、流路２２２中の親液性のインク４００とノズルプレート２１０とは絶縁膜２１４によって絶縁されている。また、撥液膜２１５が、噴射面２１２から、ノズル開口２１１の噴射面２１２側の内壁の途中まで形成され、撥液性を有している。一方、噴射面２１２側と反対側の内壁には、撥液膜２１５が形成されていないため、親液性を有している。また、親液性は、絶縁膜２１４を例えば、二酸化シリコンとすることによっても得られる。本実施形態では、親液性を発揮するために、絶縁膜２１４をノズル開口２１１の内壁に形成することで説明する。
また、インク４００とノズルプレート２１０との間に、インク４００側を高電位にする電圧印加手段としての電源２４０を備えている。
この電源２４０は、少なくとも絶縁膜２１４に対応する領域から撥液膜２１５に対応する領域に亘って設けられている。
電源２４０によるノズル開口２１１内のインクに対して電圧の印加が無い状態において、親液性のインク４００のノズル開口２１１でのメニスカス２１６は、噴射面２１２側と反対側の、親液性の絶縁膜２１４上に形成されている。つまり、電圧の印加が無い状態においては、ノズル開口２１１の内壁に形成された撥液膜２１５の表面にメニスカス２１６は形成されていない。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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４００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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、疎液性の材料５００の噴射面２１２への塗布および除去を行なう。
【００３３】
図４に、ノズル開口２１１付近の概略拡大断面図を示した。（ａ）は、材料５００を塗布した状態の概略拡大断面図、（ｂ）は、インク４００とノズルプレート２１０との間で、インク４００側を高電位にした状態の概略拡大断面図、（ｃ）は、材料５００の除去中の状態の概略拡大断面図である。
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の融解した材料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。
【００３４】
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４００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。
【００３５】
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、ノズル開口２１１に入り込む。このとき、ノズル開口２１１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。メニスカス２１６は、撥液膜２１５が形成された噴射面２１２側とは反対側で、親液性を有する絶縁膜２１４に形成される。ノズル開口２１１が材料５００で塞がれば、インク４００の溶媒の蒸発を抑えられる。
【００３６】
材料５００の除去は、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。
材料５００が、常温で粘度の低いシリコンオイルのような場合は、その状態で材料５００の除去を行い、材料５００が熱融解性の場合、材料５００を、加熱手段を用いて加熱して融解させて、材料５００の除去を行う。常温で粘度の高い材料５００の場合も加熱して粘度を下げて材料５００の除去を行うことができる。材料５００の加熱は、ディップ槽１２０を加熱手段として用い、ディップ槽１２０に浸漬して材料５００を溶かしてもよいし、ノズルプレート２１０を加熱手段として加熱してもよいし、キャッピングユニット１４０を加熱手段として加熱してもよい。
【００３７】
材料５００の除去は、材料５００の粘度が低い状態で、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を噴射させて行なう。
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。また、図示しない布で材料５００を吸い取ってもよい。
【００３８】
図４（ｂ）において、インク４００とノズルプレート２１０との間に、インク４００側が高電位となるように、電圧を印加すると、インク４００と絶縁膜２１４との界面のインク４００側には、プラス電荷が蓄積し、プラス電荷同士が反発することによって、インク４００の表面張力が低下する。
一方、絶縁膜２１４とノズルプレート２１０との界面のノズルプレート２１０側には、マイナス電荷が蓄積する。したがって、インク４００は、表面張力の低下とプラス電荷とマイナス電荷とが引き合う力によって、ノズル開口２１１の内面を濡らしていく。このとき、材料５００は、ノズル開口２１１の内面から引き剥がされ、インク４００に取り囲まれていく。
【００３９】
図４（ｃ）において、インク４００を吐出すると、材料５００はインク４００に取り囲まれた状態で、インク４００とともに、あるいは材料５００だけが押し出され、吐出される。
【００４０】
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。
【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）電源２４０によってノズル開口２１１内のインクに電圧が印加されていないときに、ノズル開口２１１の内壁の性質を、噴射面２１２側を撥液性とし、噴射面２１２側とは反対側を親液性とすることで、ノズル開口２１１内での親液性のインク４００のメニスカス２１６の位置が親液性の位置になる。また、疎液性の材料５００はノズル開口２１１の噴射面２１２側に位置する。ここで、電源２４０によって、インク４００にプラス電荷を蓄積させてインク４００の表面張力を下げつつ、低電位のノズルプレート２１０との間の静電力により、ノズル開口２１１でのメニスカス２１６の位置を噴射面２１２側の撥液性の膜が形成された位置まで移動できる。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００は、インク４００のメニスカス２１６の移動によって親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる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）シリコンの表面に自然酸化、あるいは熱酸化によって容易に形成できる二酸化シリコンを絶縁膜２１４として利用できる。また、二酸化シリコンは親液性と絶縁性とを併せ持っているので、１つの絶縁膜２１４でノズル開口２１１の親液性部分を形成でき、絶縁性も確保できる。したがって、製造の容易な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、ノズル開口２１１内での親液性のインク４００のメニスカス２１６の位置が親液性の位置になり、ノズル開口２１１に侵入した疎液性の材料５００は、ノズル開口２１１の噴射面２１２側に位置する。ノズル開口２１１内の材料５００は、インク４００のメニスカス２１６の移動によって親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる。したがって、材料５００がノズル開口２１１内に残りにくく、インク４００の吐出が妨げられにくいので、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】
（４）材料５００が熱融解性を有していると、材料５００を加熱して塗布した後、材料５００は固まり、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の目詰まりがより減少し、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、加熱手段を備えているので、固まった材料５００の流動性を上昇させることにより、インク４００のメニスカス２１６の移動によって、材料５００が親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる。したがって、熱融解性の材料５００において、材料５００がノズル開口２１１内に残りにくく、インク４００の吐出が妨げられにくいので、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
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、７０…プラテンローラー、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、２１４…絶縁膜、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、２４０…電源、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、例えば圧電素子、発熱素子及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、液体に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、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］
親液性の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ノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドであって、前記液体と前記ノズルプレートとは絶縁され、前記ノズル開口の前記噴射面側の内壁上に撥液膜を有し、前記ノズル開口の前記噴射面側とは反対側の内壁に親液膜を有し、前記液体と前記ノズルプレートとの間に、前記液体側を高電位にする電圧印加手段が前記親液膜の領域から前記撥液膜の領域に亘って備えられている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、ノズル開口の内壁の表面状態を、噴射面側を撥液性とし、噴射面側とは反対側を親液性とすることで、ノズル開口内での親液性の液体のメニスカスの位置が親液性の位置になる。また、疎液性の異物はノズル開口の噴射面側に位置する。ここで、電圧印加手段によって、液体の表面にプラス電荷を蓄積させて液体の表面張力を下げつつ、低電位のノズルプレートとの間の静電力により、ノズル開口でのメニスカスの位置を親液性の位置から噴射面側の撥液性の位置まで移動できる。したがって、ノズル開口内の液体以外の異物は、液体のメニスカスの移動によって親液性の液体に取り囲まれながらノズル開口から離れ、液体の噴射によって異物を容易に排除できる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、前記ノズルプレートはシリコンを含み、前記液体と前記ノズルプレートとは二酸化シリコン膜で絶縁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、シリコンの表面に自然酸化、あるいは熱酸化によって容易に形成できる二酸化シリコンを絶縁膜として利用できる。また、二酸化シリコンは親液性と絶縁性とを併せ持っているので、１つの膜でノズル開口の親液性部分を形成でき、絶縁性も確保できる。したがって、製造の容易な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、前記噴射面に疎液性の材料を含む被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布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、ノズル開口内での親液性の液体のメニスカスの位置が親液性の位置になり、ノズル開口に侵入した疎液性の材料は、ノズル開口の噴射面側に位置する。ノズル開口内の材料は、液体のメニスカスの移動によって親液性の液体に取り囲まれながらノズル開口から離れ、液体の噴射によって材料が容易に排除される。したがって、材料がノズル開口内に残りにくく、液体の噴射が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。
【００１１】
［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を有し、前記塗布装置は前記材料を加熱して融解して塗布し、塗布されて固まった前記材料を加熱して融解する加熱手段を備えてい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、材料を加熱して塗布した後、材料は固まり、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、加熱手段を備えているので、固まった材料の流動性を上昇させることにより、液体のメニスカスの移動によって、材料が親液性の液体に取り囲まれながらノズル開口から離れ、液体の噴射によって材料が容易に排除される。したがって、熱融解性の材料において、材料がノズル開口内に残りにくく、液体の噴射が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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】
【００１３】
以下、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、流路２２２中の親液性のインク４００とノズルプレート２１０とは絶縁膜２１４によって絶縁されている。また、撥液膜２１５が、噴射面２１２から、ノズル開口２１１の噴射面２１２側の内壁の途中まで形成され、撥液性を有している。一方、噴射面２１２側と反対側の内壁には、撥液膜２１５が形成されていないため、親液性を有している。また、親液性は、絶縁膜２１４を例えば、二酸化シリコンとすることによっても得られる。本実施形態では、親液性を発揮するために、絶縁膜２１４をノズル開口２１１の内壁に形成することで説明する。
また、インク４００とノズルプレート２１０との間に、インク４００側を高電位にする電圧印加手段としての電源２４０を備えている。
この電源２４０は、少なくとも絶縁膜２１４に対応する領域から撥液膜２１５に対応する領域に亘って設けられている。
電源２４０によるノズル開口２１１内のインクに対して電圧の印加が無い状態において、親液性のインク４００のノズル開口２１１でのメニスカス２１６は、噴射面２１２側と反対側の、親液性の絶縁膜２１４上に形成されている。つまり、電圧の印加が無い状態においては、ノズル開口２１１の内壁に形成された撥液膜２１５の表面にメニスカス２１６は形成されていない。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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４００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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、疎液性の材料５００の噴射面２１２への塗布および除去を行なう。
【００３３】
図４に、ノズル開口２１１付近の概略拡大断面図を示した。（ａ）は、材料５００を塗布した状態の概略拡大断面図、（ｂ）は、インク４００とノズルプレート２１０との間で、インク４００側を高電位にした状態の概略拡大断面図、（ｃ）は、材料５００の除去中の状態の概略拡大断面図である。
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の融解した材料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。
【００３４】
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４００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。
【００３５】
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、ノズル開口２１１に入り込む。このとき、ノズル開口２１１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。メニスカス２１６は、撥液膜２１５が形成された噴射面２１２側とは反対側で、親液性を有する絶縁膜２１４に形成される。ノズル開口２１１が材料５００で塞がれば、インク４００の溶媒の蒸発を抑えられる。
【００３６】
材料５００の除去は、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。
材料５００が、常温で粘度の低いシリコンオイルのような場合は、その状態で材料５００の除去を行い、材料５００が熱融解性の場合、材料５００を、加熱手段を用いて加熱して融解させて、材料５００の除去を行う。常温で粘度の高い材料５００の場合も加熱して粘度を下げて材料５００の除去を行うことができる。材料５００の加熱は、ディップ槽１２０を加熱手段として用い、ディップ槽１２０に浸漬して材料５００を溶かしてもよいし、ノズルプレート２１０を加熱手段として加熱してもよいし、キャッピングユニット１４０を加熱手段として加熱してもよい。
【００３７】
材料５００の除去は、材料５００の粘度が低い状態で、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を噴射させて行なう。
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。また、図示しない布で材料５００を吸い取ってもよい。
【００３８】
図４（ｂ）において、インク４００とノズルプレート２１０との間に、インク４００側が高電位となるように、電圧を印加すると、インク４００と絶縁膜２１４との界面のインク４００側には、プラス電荷が蓄積し、プラス電荷同士が反発することによって、インク４００の表面張力が低下する。
一方、絶縁膜２１４とノズルプレート２１０との界面のノズルプレート２１０側には、マイナス電荷が蓄積する。したがって、インク４００は、表面張力の低下とプラス電荷とマイナス電荷とが引き合う力によって、ノズル開口２１１の内面を濡らしていく。このとき、材料５００は、ノズル開口２１１の内面から引き剥がされ、インク４００に取り囲まれていく。
【００３９】
図４（ｃ）において、インク４００を吐出すると、材料５００はインク４００に取り囲まれた状態で、インク４００とともに、あるいは材料５００だけが押し出され、吐出される。
【００４０】
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。
【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）電源２４０によってノズル開口２１１内のインクに電圧が印加されていないときに、ノズル開口２１１の内壁の性質を、噴射面２１２側を撥液性とし、噴射面２１２側とは反対側を親液性とすることで、ノズル開口２１１内での親液性のインク４００のメニスカス２１６の位置が親液性の位置になる。また、疎液性の材料５００はノズル開口２１１の噴射面２１２側に位置する。ここで、電源２４０によって、インク４００にプラス電荷を蓄積させてインク４００の表面張力を下げつつ、低電位のノズルプレート２１０との間の静電力により、ノズル開口２１１でのメニスカス２１６の位置を噴射面２１２側の撥液性の膜が形成された位置まで移動できる。したがって、ノズル開口２１１内の材料５００は、インク４００のメニスカス２１６の移動によって親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる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）シリコンの表面に自然酸化、あるいは熱酸化によって容易に形成できる二酸化シリコンを絶縁膜２１４として利用できる。また、二酸化シリコンは親液性と絶縁性とを併せ持っているので、１つの絶縁膜２１４でノズル開口２１１の親液性部分を形成でき、絶縁性も確保できる。したがって、製造の容易な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、ノズル開口２１１内での親液性のインク４００のメニスカス２１６の位置が親液性の位置になり、ノズル開口２１１に侵入した疎液性の材料５００は、ノズル開口２１１の噴射面２１２側に位置する。ノズル開口２１１内の材料５００は、インク４００のメニスカス２１６の移動によって親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる。したがって、材料５００がノズル開口２１１内に残りにくく、インク４００の吐出が妨げられにくいので、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】
（４）材料５００が熱融解性を有していると、材料５００を加熱して塗布した後、材料５００は固まり、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の目詰まりがより減少し、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、加熱手段を備えているので、固まった材料５００の流動性を上昇させることにより、インク４００のメニスカス２１６の移動によって、材料５００が親液性のインク４００に取り囲まれながらノズル開口２１１から離れ、インク４００の吐出によって材料５００を容易に排除できる。したがって、熱融解性の材料５００において、材料５００がノズル開口２１１内に残りにくく、インク４００の吐出が妨げられにくいので、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
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、７０…プラテンローラー、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、２１４…絶縁膜、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、２４０…電源、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】
親液性の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ノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドであって、
前記液体と前記ノズルプレートとは絶縁され、
前記ノズル開口の前記噴射面側の内壁に撥液膜を有し、
前記噴射面側とは反対側の内壁に親液膜を有し、
前記液体と前記ノズルプレートとの間に、前記液体側を高電位にする電圧印加手段が前記親液膜の領域から前記撥液膜の領域に亘って設けられている
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、
前記ノズルプレートはシリコンを含み、
前記液体と前記ノズルプレートとは二酸化シリコン膜で絶縁されている
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、
前記噴射面に疎液性の材料を含む被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布装置とを備えた
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、
前記材料が熱融解性を有し、
前記塗布装置は前記材料を加熱して融解して塗布し、
塗布されて固まった前記材料を加熱して融解する加熱手段を備えている
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
親液性の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ノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドであって、
前記液体と前記ノズルプレートとは絶縁され、
前記ノズル開口の前記噴射面側の内壁に撥液膜を有し、
前記噴射面側とは反対側の内壁に親液膜を有し、
前記液体と前記ノズルプレートとの間に、前記液体側を高電位にする電圧印加手段が前記親液膜の領域から前記撥液膜の領域に亘って設けられている
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、
前記ノズルプレートはシリコンを含み、
前記液体と前記ノズルプレートとは二酸化シリコン膜で絶縁されている
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、
前記噴射面に疎液性の材料を含む被膜を形成して前記ノズル開口を覆う塗布装置とを備えた
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、
前記材料が熱融解性を有し、
前記塗布装置は前記材料を加熱して融解して塗布し、
塗布されて固まった前記材料を加熱して融解する加熱手段を備えている
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２０１２−１９６９３７（Ｐ２０１２−１９６９３７Ａ）
【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２０１１−６４０２３（Ｐ２０１１−６４０２３）
【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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