液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】クリーニング時におけるインクの排出量を低減すること。
【解決手段】液体が噴射されるノズル開口が複数設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートのうち前記液体の噴射方向の下流側の面に設けられ、前記ノズル開口の周囲が前記液体に対して撥液性を有する第一状態となるように形成された絶縁部と、複数の前記ノズル開口のうち所定の前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記絶縁部のうち所定の前記ノズル開口の周囲に配置されるノズル周縁部分に対して電圧を印加し前記ノズル周縁部分を前記液体に対して親液性を有する第二状態とすることで前記液体を前記ノズル周縁部分に保持させて所定の前記ノズル開口を保湿させる保湿動作を行わせる制御部とを備える。
【解決手段】液体が噴射されるノズル開口が複数設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートのうち前記液体の噴射方向の下流側の面に設けられ、前記ノズル開口の周囲が前記液体に対して撥液性を有する第一状態となるように形成された絶縁部と、複数の前記ノズル開口のうち所定の前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記絶縁部のうち所定の前記ノズル開口の周囲に配置されるノズル周縁部分に対して電圧を印加し前記ノズル周縁部分を前記液体に対して親液性を有する第二状態とすることで前記液体を前記ノズル周縁部分に保持させて所定の前記ノズル開口を保湿させる保湿動作を行わせる制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク滴をインクジェットヘッドのノズルから記録紙（媒体）に対して噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、「プリンター」と記す。）が広く知られている。このようなプリンターにおいて、インクジェットヘッドのノズルの噴射特性を維持する又は回復させるべく、ノズルからインクを排出するクリーニング処理を行うようにしている（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２００８−２２１７９８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、特許文献１に記載の技術においては、クリーニング時に排出するインクが多くなりがちになる、という問題があった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、液体が噴射されるノズル開口が複数設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートのうち前記液体の噴射方向の下流側の面に設けられ、前記ノズル開口の周囲が前記液体に対して撥液性を有する第一状態となるように形成された絶縁部と、前記液体と前記ノズル開口の周縁部との間に電圧を印加することで前記ノズル開口周縁の前記絶縁部を前記液体に対し親液性を有する第二状態とする電極と、を有し、複数の前記ノズル開口のうち所定の前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第二状態とすることで前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部表面に前記液体を保持させて前記所定のノズル開口を保湿させる保湿動作を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、複数のノズル開口のうち所定のノズル開口から液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第二状態とすることで前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部表面に前記液体を保持させて前記所定のノズル開口を保湿させる保湿動作を行うこととしたので、インクの排出量を抑制しつつ、ノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。これにより、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる。
【０００８】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、複数の前記ノズル開口のうち非噴射期間が所定期間を超えた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
本発明によれば、複数のノズル開口のうち非噴射期間が所定期間を超えたノズル開口を所定のノズル開口として保湿動作が行われるので、非噴射期間が所定期間を超えたノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【０００９】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、複数のノズル開口は、一方向に並んで配置されており、複数の前記ノズル開口のうち前記一方向の端部に配置される前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
複数のノズル開口が一方向に並んで配置されている場合において、一方向の端部に配置されるノズルについては、噴射頻度が低くなる場合がある。本発明によれば、複数のノズル開口のうち一方向の端部に配置されるノズル開口を所定のノズル開口として保湿動作が行われるので、一方向の端部に配置されるノズル開口の噴射頻度が低くなる場合であっても、当該ノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００１０】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、複数の前記ノズル開口の一部から前記液体が噴射されるときに、複数の前記ノズル開口のうち前記液体が噴射される前記ノズル開口とは異なる前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
本発明によれば、複数のノズル開口の一部から液体が噴射されるときに、複数のノズル開口のうち液体が噴射されるノズル開口とは異なるノズル開口を所定のノズル開口として保湿動作が行われるので、噴射動作で用いられないノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００１１】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、前記制御部は、キャップ部によって複数の前記ノズル開口が覆われているときに、前記キャップに覆われた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
本発明によれば、キャップ部によって複数のノズル開口が覆われているときに、保湿動作を行われることとしたので、複数のノズル開口のうち所定のノズル開口を効率的に保湿することができる。
【００１２】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、前記所定のノズル開口によって前記液体の噴射が行われる場合に、前記液体の噴射に先立って、前記電極を介して印加した前記電圧を解除し前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第一状態に戻すことで前記絶縁体部表面に保持させた前記液体を除去させることが好ましい。
本発明によれば、所定のノズル開口によって液体の噴射が行われる場合に、液体の噴射に先立って、電極を介して印加した電圧を解除し所定のノズル開口周縁の絶縁体部を第一状態に戻すことで絶縁体部表面に保持させた液体を除去させることとしたので、噴射特性が十分に維持され又は回復された状態のノズル開口を用いて液体の噴射を行うことができる。これにより、噴射特性を向上させることができる。
【００１３】
本発明に係る液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドを備える。
本発明によれば、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる液体噴射ヘッドを備えるので、ランニングコストを低減することが可能な液体噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るプリンターの構成を示す図。
【図２】ヘッドの内部構成を示す断面図
【図３】（ａ）ノズルプレートの噴射面の要部を示す図。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図４】インク供給系の構造を示す図。
【図５】プリンターの電気的な構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はノズルプレートの作用の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせている。
【００１６】
図１は本発明の液体噴射装置の一実施形態の概略構成を示す図であり、図１中符号１００は液体噴射装置としてのインクジェット方式のプリンターである。このプリンター１００は、例えば紙、プラスチックシートなどのシート状の媒体Ｍを搬送しつつ印刷処理を行う装置である。プリンター１００は、筐体１０１と、インクを吐出するインクジェット機構１０２と、該インクジェット機構１０２にインクを供給するインク供給機構１０３と、媒体Ｍを搬送する搬送機構１０４と、インクジェット機構１０２の保全動作を行うメンテナンス機構１０５と、これら各機構を制御する制御装置（制御部）１０６とを備えている。
【００１７】
以下、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を適宜参照しつつ各構成要素の位置関係を説明する。本実施形態では、液体の噴射方向をＺ方向とし、ヘッドの移動方向をＹ方向とし、Ｚ方向とＹ方向とに直交する方向をＸ方向とした。
【００１８】
筐体１０１は、Ｚ方向から見るとＹ方向を長手とするように形成されている。筐体１０１には、前記のインクジェット機構１０２、インク供給機構１０３、搬送機構１０４、メンテナンス機構１０５及び制御装置１０６の各部が設けられている。また、筐体１０１には、プラテン１３が設けられている。プラテン１３は、媒体Ｍを支持する支持部材であり、筐体１０１内のＸ方向中央部に配置されている。プラテン１３は、＋Ｚ方向に向けられた平坦面（図示せず）を有しており、この平坦面は、媒体Ｍを支持する支持面として用いられる。
【００１９】
搬送機構１０４は、搬送ローラーや該搬送ローラーを駆動するモーターなどを有して構成されている。この搬送機構１０４は、筐体１０１の−Ｘ側から該筐体１０１の内部に媒体Ｍを搬送し、該筐体１０１の＋Ｘ側から該筐体１０１の外部に排出する。また、搬送機構１０４は、筐体１０１の内部において、媒体Ｍがプラテン１３上を通過するように該媒体Ｍを搬送する。さらに、搬送機構１０４は、制御装置１０６によって搬送のタイミングや搬送量などが制御されるようになっている。
【００２０】
インクジェット機構１０２は、ヘッド１１０及びヘッド移動機構１０７を有している。ヘッド１１０は、インクを吐出する動作を行う。ヘッド１１０からインクＩが吐出される動作について、「噴射」と「排出」とがある。「噴射」は、印刷を行う際に媒体Ｍに対してインクを吐出する動作を意味する。一方、「排出」は、メンテナンス動作など、印刷（噴射）以外の目的でヘッド１１０からインクを吐出する動作を意味するものとする。ヘッド移動機構１０７は、該ヘッド１１０を保持して移動させる。ここで、ヘッド１１０から吐出されるインクは、本実施形態では電解質を含有した導電性で水性のものである。
【００２１】
ヘッド１１０は、本発明の液体噴射ヘッドの一実施形態となるもので、図２に示すようにヘッドケース１８、流路ユニット１９及びアクチュエータユニット２０を備えている。
【００２２】
ヘッドケース１８は、中空部を有するように箱型に形成されている。ヘッドケース１８の下端面には、流路ユニット１９が接合されている。ヘッドケース１８の内部に形成された中空部３７内には、アクチュエータユニット２０が収容されている。ヘッドケース１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路２５が設けられている。
【００２３】
ケース流路２５の上端は、図１に示したサブタンク２に接続されている。ケース流路２５の下端は、流路ユニット１９内の共通液体室４４に連通されている。このような構成によって図１に示したインクカートリッジ６からのインクは、図２に示すケース流路２５を通って共通液体室４４側に供給される。
【００２４】
アクチュエータユニット２０は、櫛歯状に配置された複数の圧電振動子３８と、該圧電振動子３８を保持する固定板３９と、圧電振動子３８に対して制御装置１０６からの駆動信号を供給するフレキシブルケーブル４０とを有している。圧電振動子３８は、図２中下側端部が固定板３９の下端面から突出するように固定されている。固定板３９のうち圧電振動子３８の固定された面とは異なる面が中空部３７を区画するケース内壁面に接着されている。
【００２５】
流路ユニット１９は、振動板４１、流路基板４２及びノズルプレート４３を有している。振動板４１、流路基板４２及びノズルプレート４３は、積層された状態で接着されている。流路ユニット１９は、共通液体室４４から液体供給口４５、圧力室４６を通り、ノズルプレート４３に形成されたノズル４７に至るまでの一連の液体流路を構成している。圧力室４６は、ノズル４７の配列方向（ノズル列方向）に対して直交する方向が長手方向となるように形成されている。
【００２６】
ノズルプレート４３は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを形成するもので、本実施形態では該ノズルプレート４３の吐出面１１０ａの要部を示す図３（ａ）に示すように、多数のノズル４７が一列に整列配置されてなるノズル列４８を形成している。ノズル４７は、ノズルプレート４３の吐出面１１０ａに、インク（液体）を吐出するための開口（ノズル開口）４７ａを有している。ノズル開口４７ａは、例えば２０〜３０μｍ程度の径に形成されている。また、ノズルプレート４３のうち各ノズル開口４７ａの周縁部には、テーパー状の傾斜部４７ｂ（図３（ｂ）参照）が形成されている。傾斜部４７ｂは、当該ノズル開口４７ａに近づくにつれて径が小さくなるように形成されている。
【００２７】
また、このノズルプレート４３には、図３（ａ）におけるＡ−Ａ側断面図である図３（ｂ）に示すように、吐出面１１０ａに絶縁層（絶縁部）５０が形成されている。絶縁層５０は、ノズルプレート４３の吐出面１１０ａにおいて、ノズル開口４７ａと、ノズル開口４７ａの脇に設けられた第一電極５２の露出部と、を除いたほぼ全面に形成されている。
【００２８】
絶縁層５０は、絶縁性を有しているとともに、電圧を印加していない状態（第一状態）においては、導電性を有し水性であるインクに対して撥液性を有している。したがって、絶縁層５０は、当該第一状態においては、インクの濡れ性が低く、インクの接触角が大きくなるようになっている。このような絶縁層５０としては、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂膜や、化学蒸着法で形成されるパレリン膜等が用いられる。
【００２９】
傾斜部４７ｂには、第一電極５２が絶縁層５０から露出した状態に設けられている。第一電極５２の露出部は、ノズル開口４７ａの脇に形成されたもので、点状であってもノズル開口４７ａを囲む輪状であってもよく、線幅が例えば数十μｍ〜数百μｍ程度に形成されている。第一電極５２は、後述するようにインクと直接接触することから、耐腐食性の高い金属、例えば金、白金、銀、チタン等によって形成されているのが好ましい。なお、これら第一電極５２は、それぞれ配線（図示せず）を介して後述する制御部に接続され、さらに該制御部を介して電源（電圧印加手段）に接続されている。
【００３０】
なお、本実施例では第一電極５２はノズル開口４７ａの脇に形成されるものとしたが、ノズル開口４７ａから少量のインクが押し出された際に第一電極５２の露出部がわずかでもインクに接する事が出来る構成であれば良く、例えば、ノズル４７内のインク流路に対して露出するように設けても良い。
【００３１】
また、ノズル列４８の周囲には、第二電極５３が形成されている。第二電極５３は、絶縁層５０の内面側、すなわちヘッド１１０の吐出面１１０ａと反対の面側にて、該絶縁層５０に当接して設けられている。なお、第二電極５３は、絶縁層５０のうちノズル開口４７ａの周囲に形成されたノズル周縁部分５５に当接されており、絶縁層５０を含む絶縁体により周囲から電気的に絶縁された状態になっている。
【００３２】
また、これら第二電極５３も、それぞれ配線（図示せず）を介して後述する制御部に接続され、さらに該制御部を介して電源（電圧印加手段）に接続されている。また、これら第二電極５３も、例えば第一電極５２と同様に金等の金属からなっている。
【００３３】
このような構成のもとに第二電極５３と前記第一電極５２との間には、制御部を介して接続される電源によって所定の電圧が印加されるようになっている。所定電圧としては、第一電極５２と第二電極５３との電位差が後述する現象を生じさせるのに必要な大きさとなるように設定され、例えば２２０Ｖとされる。
【００３４】
なお、第一電極５２、第二電極５３の形成法としては、例えば蒸着法やスパッタ法等の薄膜形成法と、エッチング等によるパターニング法とが好適に採用される。薄膜形成法によって金等の金属膜を形成した後、エッチングによって第一電極５２及びこれに接続する配線パターン（図示せず）と、第二電極５３及びこれに接続する配線パターン（図示せず）とをそれぞれ形成する。その後、これらを覆って絶縁層５０を形成し、エッチングによって第一電極５２を露出させることで、絶縁層５０と、絶縁層５０から露出した第一電極５２と、絶縁層５０の内面に当接する第二電極５３とを、それぞれ形成することができる。
【００３５】
図１に示すようにヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４を有しており、該キャリッジ４には前記ヘッド１１０が固定されている。キャリッジ４は、筐体１０１の長手方向（Ｙ方向）に架けられたガイド軸８に当接されている。ヘッド１１０及びキャリッジ４は、プラテン１３の上方（＋Ｚ方向）に配置されている。
【００３６】
ヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４の他、パルスモーター９と、該パルスモーター９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とは筐体１０１の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２とを有している。
【００３７】
キャリッジ４は、タイミングベルト１２に接続されており、該タイミングベルト１２の回転に伴ってＹ方向に移動可能に設けられている。Ｙ方向へ移動する際、キャリッジ４は、ガイド軸８によって案内されるようになっている。
【００３８】
インク供給機構１０３は、ヘッド１１０にインクを供給するためのものである。インク供給機構１０３には、複数のインクカートリッジ６が収容されている。本実施形態のプリンター１００は、インクカートリッジ６がヘッド１１０とは異なる位置に収容される構成（オフキャリッジ型）である。インク供給機構１０３は、ヘッド１１０とインクカートリッジ６とを接続する供給チューブＴＢを有している。インク供給機構１０３は、該供給チューブＴＢを介してインクカートリッジ６内に貯留されるインクをヘッド１１０に供給する、ポンプ機構（図示せず）を有している。
【００３９】
メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０のホームポジションに配置されている。このホームポジションは、媒体Ｍに対して印刷が行われる領域から外れた領域に設定されている。本実施形態では、プラテン１３の−Ｙ側にホームポジションが設定されている。ホームポジションは、例えばプリンター１００の電源がオフである時や長時間に亘って記録が行われない時、あるいはメンテナス作業を行う際にヘッド１１０が待機する場所である。
【００４０】
メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを払拭するワイピング機構１１１と、該吐出面１１０ａを覆うキャッピング機構１１２と、ヘッド１１０のノズル４７からインクを排出するフラッシング処理を行うためのフラッシング機構１１５と、を有している。
【００４１】
ワイピング機構１１１は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａと対向可能なワイピング部材（図示せず）を備えており、ワイピング部材によって吐出面１１０ａを拭き取ることにより、該吐出面１１０ａに残留したインクや該吐出面１１０ａに付着している異物を除去する。
【００４２】
図１に示すようにキャッピング機構１１２には、例えば吸引ポンプなどの吸引機構１１３が接続されている。この吸引機構１１３によってキャッピング機構１１２は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを覆いつつ、該吐出面１１０ａ上の空間を吸引できるようになっている。このように吸引を行うと、ヘッド１１０内のインクがノズル４７を通って吸引される。その際、インクは吐出面１１０ａ全体を濡らすようになる。したがって、このような吸引動作の後、前記のワイピング機構１１１によって吐出面１１０ａをワイピングする。
なお、ヘッド１１０からメンテナンス機構１０５側に排出された廃インクは、例えば廃液回収機構（図示せず）において回収されるようになっている。
【００４３】
フラッシング機構１１５は、例えばフラッシングボックス（図示せず）を備え、ヘッド１１０の各ノズル４７から該フラッシングボックス内に向けてインクを強制的に排出させることにより、インクが増粘することによる目詰まりを未然に防ぐようにしたものである。
【００４４】
また、本実施形態に係るプリンター１００は、図４に示すようにインクカートリッジ６内に設けられたインクパック６ａを加圧することで、供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０側に供給する供給システム３００を有している。供給システム３００は、膨縮することでインクパック６ａを加圧可能な膨縮部材３０１と、ポンプ３０２と、ポンプ３０２から送られる空気を膨縮部材３０１に搬送する搬送チューブ３０３と、を備えている。なお、ポンプ３０２は制御装置１０６に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０６によって制御されるようになっている。
【００４５】
ポンプ３０２は大気開放が可能な構成とされている。これによって供給システム３００は、搬送チューブ３０３を介して圧縮空気を供給したことで膨らんだ膨縮部材３０１がインクパック６ａを押圧する動作、及び大気開放によりインクパック６ａを押圧する膨縮部材３０１が縮小する動作、を繰り返すことにより、インクパック６ａから供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０に効率良く圧送し、供給できるようになっている。搬送チューブ３０３にはバルブＶ１が設けられており、バルブＶ１は制御装置１０６によってその開閉動作が制御されるようになっている。
【００４６】
制御装置１０６は、インクパック６ａからヘッド１１０にインクを供給する際、前記バルブＶ１を開いた状態でポンプ３０２を駆動するようになっている。
【００４７】
また、制御装置１０６は、プリンター１００の電源（図示せず）に接続されている。さらに、図１に示すように制御装置１０６は、ヘッド１１０に設けられた第一電極５２と第二電極５３との間に所定の電圧を印加するための電源（電圧印加手段）の、オンオフ制御を行う。
【００４８】
なお、第一電極５２と第二電極５３との間に所定の電圧を印加するための電源（電圧印加手段）は、プリンター１００の電源から得るようになっている。
【００４９】
図５は、プリンター１００の電気的な構成を示すブロック図である。プリンター１００は、プリンター１００全体の動作を制御する制御装置１０６を備えている。制御装置１０６には、プリンター１００の動作に関する各種情報を入力する入力装置ＩＰ、プリンター１００の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲなどが接続されており、前述した搬送機構１０４や、ヘッド移動機構１０７、メンテナンス機構１０５等が接続されている。また、制御装置１０６は前述したようにヘッド１１０の第一電極５２と第二電極５３との間への電圧の印加のオンオフや、メンテナンス機構１０５のワイピング機構１１１、キャッピング機構１１２等を制御するようになっている。
【００５０】
次に、前記構成のプリンター１００のヘッド１１０のメンテナンス動作を説明する。
本実施形態では、ヘッド１１０のメンテナンス動作として、ワイピング機構１１１を用いてヘッド１１０の吐出面１１０ａを払拭するワイピング動作、キャッピング機構１１２を用いて当該吐出面１１０ａを覆うキャッピング動作、複数のノズル開口４７ａからキャッピング機構１１２などに対してインクを排出させるクリーニング動作、ノズル開口４７ａを保湿させる保湿動作などがある。
【００５１】
以下、ノズル開口４７ａの保湿動作について説明する。この動作においては、まず、制御装置１０６によってヘッド１１０の第一電極５２と第二電極５３との間に所定電圧を印加しておく。
【００５２】
すると、図６（ａ）に示すようにヘッド１１０の吐出面１１０ａは、第一電極５２が例えば負の電位となり、第二電極５３がその逆の電位、すなわち正の電位となる。
【００５３】
このような状態のもとで供給システム３００によってインクをノズル開口４７ａから排出させると、インクは絶縁層５０のノズル周縁部分５５を濡らすようになる。すると、図６（ｂ）に示すようにノズル周縁部分５５を濡らしたインクＩは、その一部が露出した第一電極５２に接触することで、全体が負の電位となる。これにより、インクＩは、第二電極５３に当接する絶縁層５０上に濡れ拡がり、ここに良好に保持される。
【００５４】
このようにノズル周縁部分５５にインクＩが保持されることにより、ノズル開口４７ａをインクで覆うことになり、ノズル４７内でのインクＩ（液体）の増粘が抑制される。このようにして、ノズル４７の保湿動作が行われる。なお、ノズル開口４７ａから増粘したインクを排出させるクリーニング動作については、保湿動作によりノズル４７内のインクの増粘が抑制されるため、これを省略し、またはその頻度を従来に比べ少なくすることができる。
【００５５】
ここで、保湿動作時に起きる現象について説明する。絶縁膜によって電極が導電性を有する液体から絶縁されている際に、電極と液体との間に電圧を印加すると、電極と液体との間に電位差が存在しない場合と比べて、絶縁膜表面と液体との間の接触角が小さくなる現象が起きる。
つまり、電極（第二電極５３）と液体（インクＩ）との間に電圧を印加すると、電極５３と液体Ｉとの間に電位差が存在しない場合と比べて、見かけ上、絶縁膜（絶縁層５０）表面の撥液性が低下し、濡れ性が高くなる。この濡れ性が高くなった状態を、親液性を有する状態と呼ぶ。
【００５６】
よって、ノズル周縁部分５５に濡れているインクＩが絶縁層５０から露出している第一電極５２と接触して負の電位になると、第二電極５３に当接する絶縁層５０との間で電位差が生じ、これによって該絶縁層５０表面はその撥液性が見かけ上低下し、濡れ性が高くなって親液性となる。これにより、ノズル周縁部分５５に濡れたインクＩは、第二電極５３に当接する絶縁層５０に良好に保持されるようになる。なお、このような現象は、第一電極５２を正の電位にし、第二電極５３を負の電位にしても、同様に起こる。
【００５７】
また、本実施形態では、ヘッド１１０の吐出面１１０ａのうちノズル周縁部分５５が当該ノズル開口４７ａ側に傾斜する構成となっているため、各ノズル開口４７ａから排出されたインクを傾斜部分に収容させることができる。このため、隣接するノズル開口４７ａへインクが流出するのを防ぐことができる。このように、ノズル開口４７ａごとに加圧することにより個別にインクを排出させる構成において、１つ１つのノズル開口４７ａについて、個別に保湿動作を行わせることができる。
【００５８】
一方、第一電極５２と第二電極５３との間における電圧の印加を解除すると、上記現象が起きないため、該絶縁層５０は撥液性の状態に維持され、インクＩの接触角が大きくなる。すると、吐出面１１０ａが下方に向いていることから、図６（ｃ）に示すように、インクＩが下方に垂れたり、ノズル周縁部分５５の傾斜に沿って移動したりする。
【００５９】
したがって、保湿動作を終了させる場合には、まず、第一電極５２と第二電極５３との間における電圧の印加を解除する。この動作により、ノズル周縁部分５５に保持されたインクＩは、上記のように下方に垂れたり、あるいはノズル周縁部分５５の傾斜に沿って移動したりする。その後、例えばワイピング機構１１１などによって吐出面１１０ａを払拭することにより、当該吐出面１１０ａからインクＩが除去される。
【００６０】
なお、制御装置１０６は、上記の保湿動作を行う対象となるノズル開口（所定のノズル開口）４７ａを設定することができる。例えば、制御装置１０６は、ノズル開口４７ａのうち非噴射期間（インクの噴射が行われない期間）が所定期間を超えたノズル開口４７ａについて上記の保湿動作を行わせるようにしても良い。非噴射期間が所定期間を超えたノズル開口４７ａについては、ノズル４７においてインクＩが増粘している場合がある。そこで、このようなノズル開口４７ａに対して保湿動作を行うことにより、ノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。所定期間については、例えば一日以上の期間に設定することができる。
【００６１】
また、制御装置１０６は、複数のノズル開口４７ａのうち、配列方向（一方向）の端部に配置されるノズル開口４７ａについては、他のノズル開口４７ａに比べて噴射頻度が低くなる場合がある。そこで、配列方向の端部に配置されるノズル開口４７ａに対して保湿動作を行うことにより、当該端部に配置されるノズル開口４７ａの噴射頻度が低くなっても、当該ノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００６２】
また、制御装置１０６は、ヘッド１１０に設けられた複数のノズル開口４７ａのうち一部のノズル開口４７ａを用いて媒体Ｍに対して噴射動作を行う場合、インクの噴射に用いられるノズル開口４７ａとは異なるノズル開口４７ａに対して保湿動作を行うようにしても良い。この場合、噴射動作で用いられないノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００６３】
また、制御装置１０６は、キャッピング機構１１２を用いて、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを覆う場合に、キャッピング機構１１２によって複数のノズル開口４７ａが覆われているときに保湿動作を行わせることができる。この場合、ノズル周縁部分５５に保持されたインクによってキャッピング機構１１２と吐出面１１０ａとの間が保湿されることになるため、効率的な保湿が可能となる。
【００６４】
また、制御装置１０６は、保湿動作が行われた状態のノズル開口４７ａを用いて噴射動作を行おうとする場合、噴射に先立って、ノズル周縁部分５５に印加された電圧を解除してノズル周縁部分を第一状態（電圧が印加されていない状態）に戻すことで、ノズル周縁部分５５に保持させたインクを除去させるようにする。この動作により、噴射特性が十分に維持され又は回復された状態のノズル開口４７ａを用いて液体の噴射を行うことができる。これにより、噴射特性を向上させることができる。そして、制御装置１０６は、インクを除去させた後、ノズル開口４７ａから媒体Ｍに対してインクを噴射させて印刷動作を行う。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、制御装置１０６において、複数のノズル開口４７ａのうち所定のノズル開口４７ａからインクを排出させる排出動作を行わせると共に、絶縁層５０のうち所定のノズル開口４７ａの周囲のノズル周縁部分５５に対して電圧を印加しノズル周縁部分５５をインクに対して親液性を有する第二状態とすることでインクをノズル周縁部分５５に保持させて所定のノズル開口４７ａを保湿させる保湿動作を行わせることとしたので、インクの排出量を抑制しつつ、ノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。これにより、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる。
【００６６】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、ヘッド１１０の吐出面１１０ａの形状について、ノズル開口４７ａの周縁部分をノズル開口４７ａへ向けて傾斜させる構成としたが、これに限られることは無く、平坦に形成しても構わない。この場合、例えば第二電極５３をノズル開口４７ａごとに個別に形成することにより、ノズル開口４７ａごとに保湿動作を行わせることができる。
【００６７】
また、上記実施形態においては、保湿動作を行う際に、第二電極５３に対して一様に電圧を印加する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、ノズル開口４７ａからの距離（径方向の距離）に応じて、印加される電圧が異なるように調整できる構成としても良い。これにより、保湿動作の際のインクの保持量を調整することができる。
【００６８】
また、上記実施形態において、制御装置１０６は、プリンター１００の置かれる環境やインクの種類などに応じて、保湿動作を行うノズル開口４７ａを適宜変更しても構わない。例えば、高温下又は乾燥雰囲気下においては、保湿動作を行うための非噴射期間の所定期間を通常の環境下よりも短く設定することができる。また、制御装置１０６は、ブラックインクとカラーインクとの間で、上記所定期間を異なる値に設定することができる。また、インクの溶媒の種類に応じて上記値を設定することもできる。
【００６９】
また、上記実施形態においては、液体噴射装置として、シリアル型のプリンター１００を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えばライン型のプリンターにおいても、本発明の適用は可能である。ライン型のプリンターにおいては、ノズル開口の数が多くなるため、ノズル開口を個別に保湿することの利点は大きくなる。
【符号の説明】
【００７０】
１００…プリンター ４７ａ…ノズル開口 ４８…ノズル列 ５０…絶縁層 ５２…第一電極 ５３…第二電極 ５５…ノズル周縁部分 １０１…筐体 １０２…インクジェット機構 １０３…インク供給機構 １０４…搬送機構 １０５…メンテナンス機構 １０６…制御装置 １０７…ヘッド移動機構 １１０…ヘッド １１０ａ…吐出面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク滴をインクジェットヘッドのノズルから記録紙（媒体）に対して噴射する液体噴射装置として、インクジェット式プリンター（以下、「プリンター」と記す。）が広く知られている。このようなプリンターにおいて、インクジェットヘッドのノズルの噴射特性を維持する又は回復させるべく、ノズルからインクを排出するクリーニング処理を行うようにしている（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２００８−２２１７９８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、特許文献１に記載の技術においては、クリーニング時に排出するインクが多くなりがちになる、という問題があった。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、液体が噴射されるノズル開口が複数設けられたノズルプレートと、前記ノズルプレートのうち前記液体の噴射方向の下流側の面に設けられ、前記ノズル開口の周囲が前記液体に対して撥液性を有する第一状態となるように形成された絶縁部と、前記液体と前記ノズル開口の周縁部との間に電圧を印加することで前記ノズル開口周縁の前記絶縁部を前記液体に対し親液性を有する第二状態とする電極と、を有し、複数の前記ノズル開口のうち所定の前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第二状態とすることで前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部表面に前記液体を保持させて前記所定のノズル開口を保湿させる保湿動作を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、複数のノズル開口のうち所定のノズル開口から液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第二状態とすることで前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部表面に前記液体を保持させて前記所定のノズル開口を保湿させる保湿動作を行うこととしたので、インクの排出量を抑制しつつ、ノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。これにより、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる。
【０００８】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、複数の前記ノズル開口のうち非噴射期間が所定期間を超えた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
本発明によれば、複数のノズル開口のうち非噴射期間が所定期間を超えたノズル開口を所定のノズル開口として保湿動作が行われるので、非噴射期間が所定期間を超えたノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【０００９】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、複数のノズル開口は、一方向に並んで配置されており、複数の前記ノズル開口のうち前記一方向の端部に配置される前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
複数のノズル開口が一方向に並んで配置されている場合において、一方向の端部に配置されるノズルについては、噴射頻度が低くなる場合がある。本発明によれば、複数のノズル開口のうち一方向の端部に配置されるノズル開口を所定のノズル開口として保湿動作が行われるので、一方向の端部に配置されるノズル開口の噴射頻度が低くなる場合であっても、当該ノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００１０】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、複数の前記ノズル開口の一部から前記液体が噴射されるときに、複数の前記ノズル開口のうち前記液体が噴射される前記ノズル開口とは異なる前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
本発明によれば、複数のノズル開口の一部から液体が噴射されるときに、複数のノズル開口のうち液体が噴射されるノズル開口とは異なるノズル開口を所定のノズル開口として保湿動作が行われるので、噴射動作で用いられないノズル開口の噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００１１】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、前記制御部は、キャップ部によって複数の前記ノズル開口が覆われているときに、前記キャップに覆われた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行うことが好ましい。
本発明によれば、キャップ部によって複数のノズル開口が覆われているときに、保湿動作を行われることとしたので、複数のノズル開口のうち所定のノズル開口を効率的に保湿することができる。
【００１２】
上記の液体噴射ヘッドにおいて、前記所定のノズル開口によって前記液体の噴射が行われる場合に、前記液体の噴射に先立って、前記電極を介して印加した前記電圧を解除し前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第一状態に戻すことで前記絶縁体部表面に保持させた前記液体を除去させることが好ましい。
本発明によれば、所定のノズル開口によって液体の噴射が行われる場合に、液体の噴射に先立って、電極を介して印加した電圧を解除し所定のノズル開口周縁の絶縁体部を第一状態に戻すことで絶縁体部表面に保持させた液体を除去させることとしたので、噴射特性が十分に維持され又は回復された状態のノズル開口を用いて液体の噴射を行うことができる。これにより、噴射特性を向上させることができる。
【００１３】
本発明に係る液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドを備える。
本発明によれば、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる液体噴射ヘッドを備えるので、ランニングコストを低減することが可能な液体噴射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るプリンターの構成を示す図。
【図２】ヘッドの内部構成を示す断面図
【図３】（ａ）ノズルプレートの噴射面の要部を示す図。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図４】インク供給系の構造を示す図。
【図５】プリンターの電気的な構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はノズルプレートの作用の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせている。
【００１６】
図１は本発明の液体噴射装置の一実施形態の概略構成を示す図であり、図１中符号１００は液体噴射装置としてのインクジェット方式のプリンターである。このプリンター１００は、例えば紙、プラスチックシートなどのシート状の媒体Ｍを搬送しつつ印刷処理を行う装置である。プリンター１００は、筐体１０１と、インクを吐出するインクジェット機構１０２と、該インクジェット機構１０２にインクを供給するインク供給機構１０３と、媒体Ｍを搬送する搬送機構１０４と、インクジェット機構１０２の保全動作を行うメンテナンス機構１０５と、これら各機構を制御する制御装置（制御部）１０６とを備えている。
【００１７】
以下、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を適宜参照しつつ各構成要素の位置関係を説明する。本実施形態では、液体の噴射方向をＺ方向とし、ヘッドの移動方向をＹ方向とし、Ｚ方向とＹ方向とに直交する方向をＸ方向とした。
【００１８】
筐体１０１は、Ｚ方向から見るとＹ方向を長手とするように形成されている。筐体１０１には、前記のインクジェット機構１０２、インク供給機構１０３、搬送機構１０４、メンテナンス機構１０５及び制御装置１０６の各部が設けられている。また、筐体１０１には、プラテン１３が設けられている。プラテン１３は、媒体Ｍを支持する支持部材であり、筐体１０１内のＸ方向中央部に配置されている。プラテン１３は、＋Ｚ方向に向けられた平坦面（図示せず）を有しており、この平坦面は、媒体Ｍを支持する支持面として用いられる。
【００１９】
搬送機構１０４は、搬送ローラーや該搬送ローラーを駆動するモーターなどを有して構成されている。この搬送機構１０４は、筐体１０１の−Ｘ側から該筐体１０１の内部に媒体Ｍを搬送し、該筐体１０１の＋Ｘ側から該筐体１０１の外部に排出する。また、搬送機構１０４は、筐体１０１の内部において、媒体Ｍがプラテン１３上を通過するように該媒体Ｍを搬送する。さらに、搬送機構１０４は、制御装置１０６によって搬送のタイミングや搬送量などが制御されるようになっている。
【００２０】
インクジェット機構１０２は、ヘッド１１０及びヘッド移動機構１０７を有している。ヘッド１１０は、インクを吐出する動作を行う。ヘッド１１０からインクＩが吐出される動作について、「噴射」と「排出」とがある。「噴射」は、印刷を行う際に媒体Ｍに対してインクを吐出する動作を意味する。一方、「排出」は、メンテナンス動作など、印刷（噴射）以外の目的でヘッド１１０からインクを吐出する動作を意味するものとする。ヘッド移動機構１０７は、該ヘッド１１０を保持して移動させる。ここで、ヘッド１１０から吐出されるインクは、本実施形態では電解質を含有した導電性で水性のものである。
【００２１】
ヘッド１１０は、本発明の液体噴射ヘッドの一実施形態となるもので、図２に示すようにヘッドケース１８、流路ユニット１９及びアクチュエータユニット２０を備えている。
【００２２】
ヘッドケース１８は、中空部を有するように箱型に形成されている。ヘッドケース１８の下端面には、流路ユニット１９が接合されている。ヘッドケース１８の内部に形成された中空部３７内には、アクチュエータユニット２０が収容されている。ヘッドケース１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路２５が設けられている。
【００２３】
ケース流路２５の上端は、図１に示したサブタンク２に接続されている。ケース流路２５の下端は、流路ユニット１９内の共通液体室４４に連通されている。このような構成によって図１に示したインクカートリッジ６からのインクは、図２に示すケース流路２５を通って共通液体室４４側に供給される。
【００２４】
アクチュエータユニット２０は、櫛歯状に配置された複数の圧電振動子３８と、該圧電振動子３８を保持する固定板３９と、圧電振動子３８に対して制御装置１０６からの駆動信号を供給するフレキシブルケーブル４０とを有している。圧電振動子３８は、図２中下側端部が固定板３９の下端面から突出するように固定されている。固定板３９のうち圧電振動子３８の固定された面とは異なる面が中空部３７を区画するケース内壁面に接着されている。
【００２５】
流路ユニット１９は、振動板４１、流路基板４２及びノズルプレート４３を有している。振動板４１、流路基板４２及びノズルプレート４３は、積層された状態で接着されている。流路ユニット１９は、共通液体室４４から液体供給口４５、圧力室４６を通り、ノズルプレート４３に形成されたノズル４７に至るまでの一連の液体流路を構成している。圧力室４６は、ノズル４７の配列方向（ノズル列方向）に対して直交する方向が長手方向となるように形成されている。
【００２６】
ノズルプレート４３は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを形成するもので、本実施形態では該ノズルプレート４３の吐出面１１０ａの要部を示す図３（ａ）に示すように、多数のノズル４７が一列に整列配置されてなるノズル列４８を形成している。ノズル４７は、ノズルプレート４３の吐出面１１０ａに、インク（液体）を吐出するための開口（ノズル開口）４７ａを有している。ノズル開口４７ａは、例えば２０〜３０μｍ程度の径に形成されている。また、ノズルプレート４３のうち各ノズル開口４７ａの周縁部には、テーパー状の傾斜部４７ｂ（図３（ｂ）参照）が形成されている。傾斜部４７ｂは、当該ノズル開口４７ａに近づくにつれて径が小さくなるように形成されている。
【００２７】
また、このノズルプレート４３には、図３（ａ）におけるＡ−Ａ側断面図である図３（ｂ）に示すように、吐出面１１０ａに絶縁層（絶縁部）５０が形成されている。絶縁層５０は、ノズルプレート４３の吐出面１１０ａにおいて、ノズル開口４７ａと、ノズル開口４７ａの脇に設けられた第一電極５２の露出部と、を除いたほぼ全面に形成されている。
【００２８】
絶縁層５０は、絶縁性を有しているとともに、電圧を印加していない状態（第一状態）においては、導電性を有し水性であるインクに対して撥液性を有している。したがって、絶縁層５０は、当該第一状態においては、インクの濡れ性が低く、インクの接触角が大きくなるようになっている。このような絶縁層５０としては、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂膜や、化学蒸着法で形成されるパレリン膜等が用いられる。
【００２９】
傾斜部４７ｂには、第一電極５２が絶縁層５０から露出した状態に設けられている。第一電極５２の露出部は、ノズル開口４７ａの脇に形成されたもので、点状であってもノズル開口４７ａを囲む輪状であってもよく、線幅が例えば数十μｍ〜数百μｍ程度に形成されている。第一電極５２は、後述するようにインクと直接接触することから、耐腐食性の高い金属、例えば金、白金、銀、チタン等によって形成されているのが好ましい。なお、これら第一電極５２は、それぞれ配線（図示せず）を介して後述する制御部に接続され、さらに該制御部を介して電源（電圧印加手段）に接続されている。
【００３０】
なお、本実施例では第一電極５２はノズル開口４７ａの脇に形成されるものとしたが、ノズル開口４７ａから少量のインクが押し出された際に第一電極５２の露出部がわずかでもインクに接する事が出来る構成であれば良く、例えば、ノズル４７内のインク流路に対して露出するように設けても良い。
【００３１】
また、ノズル列４８の周囲には、第二電極５３が形成されている。第二電極５３は、絶縁層５０の内面側、すなわちヘッド１１０の吐出面１１０ａと反対の面側にて、該絶縁層５０に当接して設けられている。なお、第二電極５３は、絶縁層５０のうちノズル開口４７ａの周囲に形成されたノズル周縁部分５５に当接されており、絶縁層５０を含む絶縁体により周囲から電気的に絶縁された状態になっている。
【００３２】
また、これら第二電極５３も、それぞれ配線（図示せず）を介して後述する制御部に接続され、さらに該制御部を介して電源（電圧印加手段）に接続されている。また、これら第二電極５３も、例えば第一電極５２と同様に金等の金属からなっている。
【００３３】
このような構成のもとに第二電極５３と前記第一電極５２との間には、制御部を介して接続される電源によって所定の電圧が印加されるようになっている。所定電圧としては、第一電極５２と第二電極５３との電位差が後述する現象を生じさせるのに必要な大きさとなるように設定され、例えば２２０Ｖとされる。
【００３４】
なお、第一電極５２、第二電極５３の形成法としては、例えば蒸着法やスパッタ法等の薄膜形成法と、エッチング等によるパターニング法とが好適に採用される。薄膜形成法によって金等の金属膜を形成した後、エッチングによって第一電極５２及びこれに接続する配線パターン（図示せず）と、第二電極５３及びこれに接続する配線パターン（図示せず）とをそれぞれ形成する。その後、これらを覆って絶縁層５０を形成し、エッチングによって第一電極５２を露出させることで、絶縁層５０と、絶縁層５０から露出した第一電極５２と、絶縁層５０の内面に当接する第二電極５３とを、それぞれ形成することができる。
【００３５】
図１に示すようにヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４を有しており、該キャリッジ４には前記ヘッド１１０が固定されている。キャリッジ４は、筐体１０１の長手方向（Ｙ方向）に架けられたガイド軸８に当接されている。ヘッド１１０及びキャリッジ４は、プラテン１３の上方（＋Ｚ方向）に配置されている。
【００３６】
ヘッド移動機構１０７は、キャリッジ４の他、パルスモーター９と、該パルスモーター９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とは筐体１０１の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２とを有している。
【００３７】
キャリッジ４は、タイミングベルト１２に接続されており、該タイミングベルト１２の回転に伴ってＹ方向に移動可能に設けられている。Ｙ方向へ移動する際、キャリッジ４は、ガイド軸８によって案内されるようになっている。
【００３８】
インク供給機構１０３は、ヘッド１１０にインクを供給するためのものである。インク供給機構１０３には、複数のインクカートリッジ６が収容されている。本実施形態のプリンター１００は、インクカートリッジ６がヘッド１１０とは異なる位置に収容される構成（オフキャリッジ型）である。インク供給機構１０３は、ヘッド１１０とインクカートリッジ６とを接続する供給チューブＴＢを有している。インク供給機構１０３は、該供給チューブＴＢを介してインクカートリッジ６内に貯留されるインクをヘッド１１０に供給する、ポンプ機構（図示せず）を有している。
【００３９】
メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０のホームポジションに配置されている。このホームポジションは、媒体Ｍに対して印刷が行われる領域から外れた領域に設定されている。本実施形態では、プラテン１３の−Ｙ側にホームポジションが設定されている。ホームポジションは、例えばプリンター１００の電源がオフである時や長時間に亘って記録が行われない時、あるいはメンテナス作業を行う際にヘッド１１０が待機する場所である。
【００４０】
メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを払拭するワイピング機構１１１と、該吐出面１１０ａを覆うキャッピング機構１１２と、ヘッド１１０のノズル４７からインクを排出するフラッシング処理を行うためのフラッシング機構１１５と、を有している。
【００４１】
ワイピング機構１１１は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａと対向可能なワイピング部材（図示せず）を備えており、ワイピング部材によって吐出面１１０ａを拭き取ることにより、該吐出面１１０ａに残留したインクや該吐出面１１０ａに付着している異物を除去する。
【００４２】
図１に示すようにキャッピング機構１１２には、例えば吸引ポンプなどの吸引機構１１３が接続されている。この吸引機構１１３によってキャッピング機構１１２は、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを覆いつつ、該吐出面１１０ａ上の空間を吸引できるようになっている。このように吸引を行うと、ヘッド１１０内のインクがノズル４７を通って吸引される。その際、インクは吐出面１１０ａ全体を濡らすようになる。したがって、このような吸引動作の後、前記のワイピング機構１１１によって吐出面１１０ａをワイピングする。
なお、ヘッド１１０からメンテナンス機構１０５側に排出された廃インクは、例えば廃液回収機構（図示せず）において回収されるようになっている。
【００４３】
フラッシング機構１１５は、例えばフラッシングボックス（図示せず）を備え、ヘッド１１０の各ノズル４７から該フラッシングボックス内に向けてインクを強制的に排出させることにより、インクが増粘することによる目詰まりを未然に防ぐようにしたものである。
【００４４】
また、本実施形態に係るプリンター１００は、図４に示すようにインクカートリッジ６内に設けられたインクパック６ａを加圧することで、供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０側に供給する供給システム３００を有している。供給システム３００は、膨縮することでインクパック６ａを加圧可能な膨縮部材３０１と、ポンプ３０２と、ポンプ３０２から送られる空気を膨縮部材３０１に搬送する搬送チューブ３０３と、を備えている。なお、ポンプ３０２は制御装置１０６に電気的に接続されており、その駆動が制御装置１０６によって制御されるようになっている。
【００４５】
ポンプ３０２は大気開放が可能な構成とされている。これによって供給システム３００は、搬送チューブ３０３を介して圧縮空気を供給したことで膨らんだ膨縮部材３０１がインクパック６ａを押圧する動作、及び大気開放によりインクパック６ａを押圧する膨縮部材３０１が縮小する動作、を繰り返すことにより、インクパック６ａから供給チューブＴＢを介してインクをヘッド１１０に効率良く圧送し、供給できるようになっている。搬送チューブ３０３にはバルブＶ１が設けられており、バルブＶ１は制御装置１０６によってその開閉動作が制御されるようになっている。
【００４６】
制御装置１０６は、インクパック６ａからヘッド１１０にインクを供給する際、前記バルブＶ１を開いた状態でポンプ３０２を駆動するようになっている。
【００４７】
また、制御装置１０６は、プリンター１００の電源（図示せず）に接続されている。さらに、図１に示すように制御装置１０６は、ヘッド１１０に設けられた第一電極５２と第二電極５３との間に所定の電圧を印加するための電源（電圧印加手段）の、オンオフ制御を行う。
【００４８】
なお、第一電極５２と第二電極５３との間に所定の電圧を印加するための電源（電圧印加手段）は、プリンター１００の電源から得るようになっている。
【００４９】
図５は、プリンター１００の電気的な構成を示すブロック図である。プリンター１００は、プリンター１００全体の動作を制御する制御装置１０６を備えている。制御装置１０６には、プリンター１００の動作に関する各種情報を入力する入力装置ＩＰ、プリンター１００の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲなどが接続されており、前述した搬送機構１０４や、ヘッド移動機構１０７、メンテナンス機構１０５等が接続されている。また、制御装置１０６は前述したようにヘッド１１０の第一電極５２と第二電極５３との間への電圧の印加のオンオフや、メンテナンス機構１０５のワイピング機構１１１、キャッピング機構１１２等を制御するようになっている。
【００５０】
次に、前記構成のプリンター１００のヘッド１１０のメンテナンス動作を説明する。
本実施形態では、ヘッド１１０のメンテナンス動作として、ワイピング機構１１１を用いてヘッド１１０の吐出面１１０ａを払拭するワイピング動作、キャッピング機構１１２を用いて当該吐出面１１０ａを覆うキャッピング動作、複数のノズル開口４７ａからキャッピング機構１１２などに対してインクを排出させるクリーニング動作、ノズル開口４７ａを保湿させる保湿動作などがある。
【００５１】
以下、ノズル開口４７ａの保湿動作について説明する。この動作においては、まず、制御装置１０６によってヘッド１１０の第一電極５２と第二電極５３との間に所定電圧を印加しておく。
【００５２】
すると、図６（ａ）に示すようにヘッド１１０の吐出面１１０ａは、第一電極５２が例えば負の電位となり、第二電極５３がその逆の電位、すなわち正の電位となる。
【００５３】
このような状態のもとで供給システム３００によってインクをノズル開口４７ａから排出させると、インクは絶縁層５０のノズル周縁部分５５を濡らすようになる。すると、図６（ｂ）に示すようにノズル周縁部分５５を濡らしたインクＩは、その一部が露出した第一電極５２に接触することで、全体が負の電位となる。これにより、インクＩは、第二電極５３に当接する絶縁層５０上に濡れ拡がり、ここに良好に保持される。
【００５４】
このようにノズル周縁部分５５にインクＩが保持されることにより、ノズル開口４７ａをインクで覆うことになり、ノズル４７内でのインクＩ（液体）の増粘が抑制される。このようにして、ノズル４７の保湿動作が行われる。なお、ノズル開口４７ａから増粘したインクを排出させるクリーニング動作については、保湿動作によりノズル４７内のインクの増粘が抑制されるため、これを省略し、またはその頻度を従来に比べ少なくすることができる。
【００５５】
ここで、保湿動作時に起きる現象について説明する。絶縁膜によって電極が導電性を有する液体から絶縁されている際に、電極と液体との間に電圧を印加すると、電極と液体との間に電位差が存在しない場合と比べて、絶縁膜表面と液体との間の接触角が小さくなる現象が起きる。
つまり、電極（第二電極５３）と液体（インクＩ）との間に電圧を印加すると、電極５３と液体Ｉとの間に電位差が存在しない場合と比べて、見かけ上、絶縁膜（絶縁層５０）表面の撥液性が低下し、濡れ性が高くなる。この濡れ性が高くなった状態を、親液性を有する状態と呼ぶ。
【００５６】
よって、ノズル周縁部分５５に濡れているインクＩが絶縁層５０から露出している第一電極５２と接触して負の電位になると、第二電極５３に当接する絶縁層５０との間で電位差が生じ、これによって該絶縁層５０表面はその撥液性が見かけ上低下し、濡れ性が高くなって親液性となる。これにより、ノズル周縁部分５５に濡れたインクＩは、第二電極５３に当接する絶縁層５０に良好に保持されるようになる。なお、このような現象は、第一電極５２を正の電位にし、第二電極５３を負の電位にしても、同様に起こる。
【００５７】
また、本実施形態では、ヘッド１１０の吐出面１１０ａのうちノズル周縁部分５５が当該ノズル開口４７ａ側に傾斜する構成となっているため、各ノズル開口４７ａから排出されたインクを傾斜部分に収容させることができる。このため、隣接するノズル開口４７ａへインクが流出するのを防ぐことができる。このように、ノズル開口４７ａごとに加圧することにより個別にインクを排出させる構成において、１つ１つのノズル開口４７ａについて、個別に保湿動作を行わせることができる。
【００５８】
一方、第一電極５２と第二電極５３との間における電圧の印加を解除すると、上記現象が起きないため、該絶縁層５０は撥液性の状態に維持され、インクＩの接触角が大きくなる。すると、吐出面１１０ａが下方に向いていることから、図６（ｃ）に示すように、インクＩが下方に垂れたり、ノズル周縁部分５５の傾斜に沿って移動したりする。
【００５９】
したがって、保湿動作を終了させる場合には、まず、第一電極５２と第二電極５３との間における電圧の印加を解除する。この動作により、ノズル周縁部分５５に保持されたインクＩは、上記のように下方に垂れたり、あるいはノズル周縁部分５５の傾斜に沿って移動したりする。その後、例えばワイピング機構１１１などによって吐出面１１０ａを払拭することにより、当該吐出面１１０ａからインクＩが除去される。
【００６０】
なお、制御装置１０６は、上記の保湿動作を行う対象となるノズル開口（所定のノズル開口）４７ａを設定することができる。例えば、制御装置１０６は、ノズル開口４７ａのうち非噴射期間（インクの噴射が行われない期間）が所定期間を超えたノズル開口４７ａについて上記の保湿動作を行わせるようにしても良い。非噴射期間が所定期間を超えたノズル開口４７ａについては、ノズル４７においてインクＩが増粘している場合がある。そこで、このようなノズル開口４７ａに対して保湿動作を行うことにより、ノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。所定期間については、例えば一日以上の期間に設定することができる。
【００６１】
また、制御装置１０６は、複数のノズル開口４７ａのうち、配列方向（一方向）の端部に配置されるノズル開口４７ａについては、他のノズル開口４７ａに比べて噴射頻度が低くなる場合がある。そこで、配列方向の端部に配置されるノズル開口４７ａに対して保湿動作を行うことにより、当該端部に配置されるノズル開口４７ａの噴射頻度が低くなっても、当該ノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００６２】
また、制御装置１０６は、ヘッド１１０に設けられた複数のノズル開口４７ａのうち一部のノズル開口４７ａを用いて媒体Ｍに対して噴射動作を行う場合、インクの噴射に用いられるノズル開口４７ａとは異なるノズル開口４７ａに対して保湿動作を行うようにしても良い。この場合、噴射動作で用いられないノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。
【００６３】
また、制御装置１０６は、キャッピング機構１１２を用いて、ヘッド１１０の吐出面１１０ａを覆う場合に、キャッピング機構１１２によって複数のノズル開口４７ａが覆われているときに保湿動作を行わせることができる。この場合、ノズル周縁部分５５に保持されたインクによってキャッピング機構１１２と吐出面１１０ａとの間が保湿されることになるため、効率的な保湿が可能となる。
【００６４】
また、制御装置１０６は、保湿動作が行われた状態のノズル開口４７ａを用いて噴射動作を行おうとする場合、噴射に先立って、ノズル周縁部分５５に印加された電圧を解除してノズル周縁部分を第一状態（電圧が印加されていない状態）に戻すことで、ノズル周縁部分５５に保持させたインクを除去させるようにする。この動作により、噴射特性が十分に維持され又は回復された状態のノズル開口４７ａを用いて液体の噴射を行うことができる。これにより、噴射特性を向上させることができる。そして、制御装置１０６は、インクを除去させた後、ノズル開口４７ａから媒体Ｍに対してインクを噴射させて印刷動作を行う。
【００６５】
以上のように、本実施形態によれば、制御装置１０６において、複数のノズル開口４７ａのうち所定のノズル開口４７ａからインクを排出させる排出動作を行わせると共に、絶縁層５０のうち所定のノズル開口４７ａの周囲のノズル周縁部分５５に対して電圧を印加しノズル周縁部分５５をインクに対して親液性を有する第二状態とすることでインクをノズル周縁部分５５に保持させて所定のノズル開口４７ａを保湿させる保湿動作を行わせることとしたので、インクの排出量を抑制しつつ、ノズル開口４７ａの噴射特性を維持する又は回復させることができる。これにより、クリーニング時におけるインクの排出量を低減することができる。
【００６６】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、ヘッド１１０の吐出面１１０ａの形状について、ノズル開口４７ａの周縁部分をノズル開口４７ａへ向けて傾斜させる構成としたが、これに限られることは無く、平坦に形成しても構わない。この場合、例えば第二電極５３をノズル開口４７ａごとに個別に形成することにより、ノズル開口４７ａごとに保湿動作を行わせることができる。
【００６７】
また、上記実施形態においては、保湿動作を行う際に、第二電極５３に対して一様に電圧を印加する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、ノズル開口４７ａからの距離（径方向の距離）に応じて、印加される電圧が異なるように調整できる構成としても良い。これにより、保湿動作の際のインクの保持量を調整することができる。
【００６８】
また、上記実施形態において、制御装置１０６は、プリンター１００の置かれる環境やインクの種類などに応じて、保湿動作を行うノズル開口４７ａを適宜変更しても構わない。例えば、高温下又は乾燥雰囲気下においては、保湿動作を行うための非噴射期間の所定期間を通常の環境下よりも短く設定することができる。また、制御装置１０６は、ブラックインクとカラーインクとの間で、上記所定期間を異なる値に設定することができる。また、インクの溶媒の種類に応じて上記値を設定することもできる。
【００６９】
また、上記実施形態においては、液体噴射装置として、シリアル型のプリンター１００を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えばライン型のプリンターにおいても、本発明の適用は可能である。ライン型のプリンターにおいては、ノズル開口の数が多くなるため、ノズル開口を個別に保湿することの利点は大きくなる。
【符号の説明】
【００７０】
１００…プリンター ４７ａ…ノズル開口 ４８…ノズル列 ５０…絶縁層 ５２…第一電極 ５３…第二電極 ５５…ノズル周縁部分 １０１…筐体 １０２…インクジェット機構 １０３…インク供給機構 １０４…搬送機構 １０５…メンテナンス機構 １０６…制御装置 １０７…ヘッド移動機構 １１０…ヘッド １１０ａ…吐出面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が噴射されるノズル開口が複数設けられたノズルプレートと、
前記ノズルプレートのうち前記液体の噴射方向の下流側の面に設けられ、前記ノズル開口の周囲が前記液体に対して撥液性を有する第一状態となるように形成された絶縁部と、
前記液体と前記ノズル開口の周縁部との間に電圧を印加することで前記ノズル開口周縁の前記絶縁部を前記液体に対し親液性を有する第二状態とする電極と、
を有し、
複数の前記ノズル開口のうち所定の前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第二状態とすることで前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部表面に前記液体を保持させて前記所定のノズル開口を保湿させる保湿動作を行うことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
複数の前記ノズル開口のうち非噴射期間が所定期間を超えた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う
請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
複数のノズル開口は、一方向に並んで配置されており、
複数の前記ノズル開口のうち前記一方向の端部に配置される前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う
請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
複数の前記ノズル開口の一部から前記液体が噴射されるときに、複数の前記ノズル開口のうち前記液体が噴射される前記ノズル開口とは異なる前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
キャップ部によって複数の前記ノズル開口が覆われているときに、前記キャップに覆われた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う 請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記所定のノズル開口によって前記液体の噴射が行われる場合に、前記液体の噴射に先立って、前記電極を介して印加した前記電圧を解除し前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第一状態に戻すことで前記絶縁体部表面に保持させた前記液体を除去させる
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置。
【請求項１】
液体が噴射されるノズル開口が複数設けられたノズルプレートと、
前記ノズルプレートのうち前記液体の噴射方向の下流側の面に設けられ、前記ノズル開口の周囲が前記液体に対して撥液性を有する第一状態となるように形成された絶縁部と、
前記液体と前記ノズル開口の周縁部との間に電圧を印加することで前記ノズル開口周縁の前記絶縁部を前記液体に対し親液性を有する第二状態とする電極と、
を有し、
複数の前記ノズル開口のうち所定の前記ノズル開口から前記液体を排出させる排出動作を行わせると共に、前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第二状態とすることで前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部表面に前記液体を保持させて前記所定のノズル開口を保湿させる保湿動作を行うことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
複数の前記ノズル開口のうち非噴射期間が所定期間を超えた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う
請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
複数のノズル開口は、一方向に並んで配置されており、
複数の前記ノズル開口のうち前記一方向の端部に配置される前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う
請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
複数の前記ノズル開口の一部から前記液体が噴射されるときに、複数の前記ノズル開口のうち前記液体が噴射される前記ノズル開口とは異なる前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
キャップ部によって複数の前記ノズル開口が覆われているときに、前記キャップに覆われた前記ノズル開口を前記所定のノズル開口として前記保湿動作を行う 請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記所定のノズル開口によって前記液体の噴射が行われる場合に、前記液体の噴射に先立って、前記電極を介して印加した前記電圧を解除し前記所定のノズル開口周縁の前記絶縁体部を前記第一状態に戻すことで前記絶縁体部表面に保持させた前記液体を除去させる
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９１１７４（Ｐ２０１３−９１１７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３０５２（Ｐ２０１１−２３３０５２）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【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２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【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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