液滴吐出ヘッド、充填方法、メンテナンス方法及び画像形成装置
【課題】ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制する。
【解決手段】加湿液流路４２を循環する加湿液が、加湿液流路４２から開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、加湿液の表面張力により開口部４０で保持され、開口部４０で保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発し、ノズル２２付近が加湿される。これにより、ノズル２２から吐出される液体の粘度の増加を抑制する。
【解決手段】加湿液流路４２を循環する加湿液が、加湿液流路４２から開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、加湿液の表面張力により開口部４０で保持され、開口部４０で保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発し、ノズル２２付近が加湿される。これにより、ノズル２２から吐出される液体の粘度の増加を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、充填方法、メンテナンス方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッドが知られている。インクジェット記録ヘッドとしては、特許文献１に開示されるインクジェット記録ヘッドが公知である。
【０００３】
特許文献１のインクジェットヘッドでは、オリフィスプレートの表面のノズルの近傍に、レーヨンやポリエステル等からなる保持体を設け、水性インクに用いる溶媒が入ったタンクから毛管現象あるいはポンプにより、チューブを介して保持体に溶媒を補給する。
【０００４】
これにより、ノズル開口部近傍の空間の湿度は、ヘッド設置環境温度での飽和蒸気圧レベルとなり、設置が低湿環境下におかれても、ノズル開口部での溶媒の乾燥を防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００３−１４５７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液滴吐出ヘッド及び画像形成装置においては、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、加湿液をノズル近傍に供給し、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルに通じた圧力室と、前記圧力室へ液体を供給する第１流路と、前記ノズルの周囲に形成された開口部と、前記開口部へ加湿液を供給する第２流路と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１の構成において、前記開口部は、前記第２流路下に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１又は請求項２の構成において、前記第２流路は、前記ノズルの外周に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜３のいずれか１項の構成において、前記第２流路の両端部に加湿液供給口と加湿液排出口が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜４のいずれか１項の構成において、前記開口部は、その平面形状がスリット状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜５のいずれか１項の構成において、前記開口部は、前記ノズルに対して複数形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜６のいずれか１項の構成において、前記開口部から前記ノズルに向かって形成され、前記開口部から前記加湿液が供給される溝部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８に係る液滴吐出ヘッドは、請求項７の構成において、前記開口部と前記ノズルが形成された面に撥水処理がなされ、前記溝部の溝内は、撥水処理されていないことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項９に係る液滴吐出ヘッドは、請求項７又は請求項８の構成において、前記ノズルの周縁に前記開口部が形成された面より凹に形成された凹部を有し、前記溝部は、前記凹部の周囲に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１０に係る液滴吐出ヘッドは、請求項７〜９のいずれか１項の構成において、前記溝部は、一の開口部から他の開口部へ前記加湿液を循環させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１１に係る液滴吐出ヘッドにおける充填方法は、前記ノズル及び前記開口部に正圧を与える第１工程と、前記加湿液の供給を停止して、前記液体を前記ノズルに充填する第２工程と、前記加湿液の供給の停止を解除して、前記加湿液を前記開口部に充填する第３工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１２に係る液滴吐出ヘッドにおけるメンテナンス方法は、前記ノズル及び開口部が形成された形成面を払拭する第１工程と、前記液滴を予備吐出する第２工程と、前記加湿液を循環させる第３工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１３に係る画像形成装置は、前記加湿液を循環させる加湿液循環手段と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１４に係る画像形成装置は、前記加湿液の供給を停止する停止手段と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の請求項１の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、加湿液をノズル近傍に供給でき、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００２２】
本発明の請求項２の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、第２流路から開口部へ加湿液を供給する供給効率が上がる。
【００２３】
本発明の請求項３の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、第２流路を流れる加湿液の澱みが抑制される。
【００２４】
本発明の請求項４の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、新鮮な加湿液を開口部へ供給できる。
【００２５】
本発明の請求項５の構成によれば、加湿液の自由表面の保持性を維持しつつ開口部の開口面積を大きくでき、蒸発効率を高くできる。
【００２６】
本発明の請求項６の構成によれば、複数の開口部により開口面積を大きくでき、ノズルから吐出される液体の粘度の増加をより抑制できる。
【００２７】
本発明の請求項７の構成によれば、溝部により、加湿液をよりノズル近傍に供給でき、ノズルから吐出される液体の粘度の増加をより抑制できる。
【００２８】
本発明の請求項８の構成によれば、溝部の溝内は親水性を高められ、溝の外側が撥水処理されているため、加湿液は、加湿液の表面張力により溝内に保持できる。
【００２９】
本発明の請求項９の構成によれば、ノズル周縁に凹部が形成された構成であっても、吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００３０】
本発明の請求項１０の構成によれば、より新鮮な加湿液を溝部へ供給できる。
【００３１】
本発明の請求項１１の構成によれば、液体と加湿液の充填を行うことができる。
【００３２】
本発明の請求項１２の構成によれば、液体と加湿液が互いに混合しても容易に回復することができる。
【００３３】
本発明の請求項１３の構成によれば、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００３４】
本発明の請求項１４の構成によれば、開口部へ供給される加湿液を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
本実施形態では、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとして、インク滴を吐出して画像を記録媒体へ記録するインクジェット記録ヘッドについて説明する。
【００３６】
［第１実施形態］
（第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成）
第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成について説明する。図２（Ｂ）は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。図２（Ａ）は、図２（Ｂ）における２Ａ−２Ａ線断面図である。図１は、図２（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。図３は、図１における３−３線断面図である。
【００３７】
第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１０は、図１及び図２（Ａ）に示すように、ノズルプレート１２、加湿液流路プレート１４、流通路プレート１６、圧力室プレート１８及び振動板２０を備えている。
【００３８】
このノズルプレート１２、加湿液流路プレート１４、流通路プレート１６、圧力室プレート１８及び振動板２０は、この順で積層され、各プレートが接合されている。
【００３９】
ノズルプレート１２には、インク滴を吐出するノズル２２が形成されている。このノズル２２は、ノズルプレート１２を貫通する円孔であり、図２（Ｂ）に示すように、複数（図２（Ｂ）において、８つ）のノズル２２が、ノズルプレート１２に一列に配列されている。
【００４０】
加湿液流路プレート１４及び流通路プレート１６には、ノズルプレート１２のノズル２２に対応する上方位置に、ノズル径よりも少し大径の円孔からなる流通路２４がそれぞれ形成されている。この流通路２４は、ノズル２２と通じており、流通路２４からノズル２２へ液体としてのインクが流通可能となっている。
【００４１】
圧力室プレート１８には、流通路プレート１６の流通路２４の上方に、所定の大きさの空間とされた圧力室２６が形成されている。
【００４２】
圧力室２６の一端部が流通路２４と通じており、圧力室２６から流通路２４へインクが流通可能となっている。すなわち、圧力室２６は、流通路２４を介して、ノズル２２と通じている。
【００４３】
また、圧力室プレート１８には、圧力室２６の他端部と通ずる第１流路としての供給路２８が形成されている。この供給路２８は、インクを貯留するインクプール３０と通じており、インクプール３０から送られるインクを圧力室２６へ供給する構成となっている。なお、供給路２８の通路幅は、圧力室２６の空間の幅よりも狭く形成されている。
【００４４】
振動板２０の上面には、図２（Ａ）に示すように、圧電素子からなる駆動部３２が設けられている。駆動部３２は、電気信号（駆動信号）が加えられて、圧力室２６内の容積を減少させるように変形し、圧力室２６内のインクへ圧力を付与する。これより、圧力室２６と通じるノズル２２からインク滴が吐出される。
【００４５】
（ノズル２２付近を加湿する構成）
次に、ノズル２２付近を加湿する構成について説明する。
【００４６】
ノズルプレート１２には、各ノズル２２の周囲に開口部４０が形成されている。開口部４０は、ノズルプレート１２を貫通する円孔であり、図１及び図２（Ｂ）に示すように、一のノズル２２に対して複数（図１及び図２（Ｂ）において、１０つ）形成されている。また、開口部４０は、ノズル２２の外周に沿って、円弧状に配列されている。
【００４７】
加湿液流路プレート１４には、開口部４０の上方位置に、加湿液を開口部４０へ供給する第２流路としての加湿液流路４２が２本形成されている。各加湿液流路４２は、インクが流通するインク流路（インクプール３０、供給路２８、圧力室２６、流通路２４及びノズル２２で構成される流路）とは別系統の流路とされており、全体として波線形状に形成されている。加湿液流路４２の一部は、ノズル２２の外周に沿って湾曲しており、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。
【００４８】
加湿液流路４２は、供給路２８から圧力室２６へインクが供給される方向と交差する方向（より詳細には、直交する方向）に沿って形成され、加湿液流路４２を流通する加湿液は、インクの供給方向と交差する方向に流れる。
【００４９】
開口部４０は、図３に示すように、加湿液流路４２の直下に形成されている。例えば、図４に示すように、開口部４０を加湿液流路４２の直下でなく、加湿液流路４２からずらした斜め下方の位置に形成する場合には、加湿液流路４２と開口部４０をつなぐ横方向に延びる流路を形成する必要がある。
【００５０】
また、開口部４０へ供給される加湿液としては、例えば、水（より詳細には純水）、アルコールなどが用いられる。その他にも、溶媒蒸発が起こっても粘度の増加しない液体であればよい。
【００５１】
また、２つの加湿液流路４２の一端部には、図２（Ｂ）に示すように、加湿液が供給される加湿液供給口４４が形成され、加湿液流路４２の他端部には、加湿液が排出される加湿液排出口４６が形成されている。
【００５２】
この加湿液供給口４４及び加湿液排出口４６は、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する送液ポンプ４８が接続されている。この送液ポンプ４８が、加湿液排出口４６から加湿液を吸い上げて、加湿液供給口４４に送り込むことにより、加湿液が加湿液流路４２を循環するようになっている。
【００５３】
（第１実施形態に係る作用）
第１実施形態の構成によれば、加湿液は、送液ポンプ４８により加湿液流路４２を循環する。加湿液流路４２を循環する加湿液が、加湿液流路４２から開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、加湿液の表面張力により開口部４０で保持され、開口部４０で保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発し、ノズル２２付近を加湿する。
【００５４】
なお、上記の構成では、ノズル２２の周囲に、円孔に形成された開口部４０を配列していたが、図５に示すように、平面形状がスリット状に形成された開口部４１であっても良い。
【００５５】
この構成では、開口部４１が２つ形成され、各開口部４１は、ノズル２２の外周に沿って湾曲しており、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。開口部４１は、加湿液の表面張力により加湿液が保持される幅に形成されると共に、複数形成された円孔状の開口部４０よりも、開口面積が大きくなっている。
【００５６】
また、上記の構成では、ノズル２２は、一列に配列されていたが、図６に示すように、ノズル２２が２次元に配列される構成であってもよい。この場合においても、上記と同様に、加湿液流路４２及び開口部４０を形成して、ノズル２２付近が加湿される。なお、図６においては、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する送液ポンプ４８を省略して図示している。
【００５７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。図８（Ｂ）は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。図８（Ａ）は、図８（Ｂ）における８Ａ−８Ａ線断面図である。図７は、図８（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。図１１は、図７における１１−１１線断面図である。
【００５８】
第２実施形態では、図７及び図８（Ｂ）に示すように、２つの開口部４０が形成されており、この開口部４０の各々からノズル２２に向かって延びる溝部５０が、ノズルプレート１２の表面に形成されている。
【００５９】
溝部５０は、ノズルプレート１２を貫通していない状態で形成されており、開口部４０からノズル２２へ向かって縦に延びる直線状の直線部５０Ａと、直線部５０Ａの先端部から横に二股に枝分かれする２つの枝部５０Ｂとから構成されている。岐部５０Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、それぞれが、ノズル２２の外周の１／４程度にわたる円弧状をなしている。
【００６０】
また、溝部５０は、開口部４０及びノズル２２が形成された表面に撥水処理がなされた後に、溝加工することにより形成されており、溝部５０の溝内は、撥水加工がなされていない。
【００６１】
この溝部５０には、毛細管現象により、開口部４０から加湿液が供給されて、直線部５０Ａから枝部５０Ｂへ運ばれる。供給された加湿液は、加湿液の表面張力により、溝部５０に保持される。
【００６２】
なお、溝部５０の形状は、任意の形状に変形することができる。例えば、第１変形例に係る溝部６０、６１は、図９に示すように、開口部４０からノズル２２へ向かって縦方向（図９においてＡ方向）に延びる直線状の直線部６０Ａ、６１Ａと、直線部６０Ａ、６１Ａから横方向（図９においてＢ方向）に枝分かれする複数（図９において６つ）の枝部６０Ｂ、６１Ｂとから構成されている。
【００６３】
枝部６０Ｂ、６１Ｂは、直線部６０Ａ、６１Ａの先端部から横方向に二股に枝分かれしている。また、枝部６０Ｂ、６１Ｂは、直線部６０Ａ、６１Ａの基端部及び中間部（先端部と基端部の間の位置）から横方向の両側へ枝分かれしている。この枝部６０Ｂ、６１Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、それぞれが、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。
【００６４】
直線部６０Ａの先端部から延びる枝部６０Ｂが、ノズル２２の最近しており、直線部６１Ａの先端部から延びる枝部６１Ｂ、直線部６０Ａの中間部から延びる枝部６０Ｂ、直線部６１Ａの中間部から延びる枝部６１Ｂ、直線部６０Ａの基端部から延びる枝部６０Ｂ、直線部６１Ａの基端部から延びる枝部６１Ｂの順に、ノズル２２から遠ざかるように形成されている。すなわち、枝部６０Ｂと枝部６１Ｂとが交互に、ノズル２２の周囲を囲むように形成されている。
【００６５】
また、第２変形例に係る溝部７０、７１は、図１０（Ａ）に示すように、開口部４０からノズル２２へ向かって縦方向（図１０（Ａ）においてＡ方向）に延びる直線状の直線部７０Ａ、７１Ａと、直線部７０Ａ、７１Ａから横方向（図１０（Ａ）においてＢ方向）に枝分かれする複数（図１０において３つ）の枝部７０Ｂ、７１Ｂとから構成されている。
【００６６】
枝部７０Ｂ、７１Ｂは、直線部７０Ａ、７１Ａの先端部から横方向に枝分かれしている。また、枝部７０Ｂ、７１Ｂは、直線部７０Ａ、７１Ａの基端部及び中間部（先端部と基端部の間の位置）から横方向へ枝分かれしている。
【００６７】
この枝部７０Ｂ、７１Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、それぞれが、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。この枝部７０Ｂ及び枝部７１Ｂにより、ノズル２２の外周の全周にわたって、ノズル２２の周囲を囲っている。
【００６８】
なお、図１０（Ｂ）に示すように、溝部５０の溝幅と、開口部４０の径を同一としてもよい。これは、図７及び図８（Ｂ）に示す溝部５０の形状の場合のおいても、図９に示す溝部６０の形状の場合においても、後述の図１３に示す溝部８０の形状の場合においても、後述の図１５に示す溝部９０の形状の場合においても、同様である。
【００６９】
また、第２実施形態では、図８（Ｂ）に示すように、送液ポンプ４８が接続された流通管４７には、開口部４０への加湿液の供給を停止する停止手段としてのバルブ４９が設けられている。バルブ４９を閉じることにより、加湿液流路４２への加湿液の供給を停止して、開口部４０への加湿液の供給が停止される。バルブ４９を開くことにより、加湿液の供給停止が解除され、開口部４０へ加湿液が供給される。
【００７０】
従って、ノズル２２にインクを充填し、開口部４０に加湿液を充填する際には、このバルブ４９を用いて、以下の充填方法により充填することが望ましい。
【００７１】
まず、バルブ４９を閉めることにより、加湿液の供給を停止する。次に、ノズル２２及び開口部４０から負圧吸引キャップ等の手段を用いて吸引して、インクをノズル２２に充填すると共に、バルブ４９による加湿液の供給停止をインクの充填開始後に解除して、加湿液を開口部４０へ充填する。これにより、インクの充填時間と、加湿液の充填時間とに差がなく、インク及び加湿液が充填される。
【００７２】
また、ノズル２２及び開口部４０が形成された形成面を払拭して、その形成面をメンテナンス（清掃）する際には、インクが開口部４０に入る可能性があり、加湿液がノズル２２に入る可能性があるので、以下のメンテナンス方法により、メンテナンスすることが望ましい。
【００７３】
まず、ノズル２２と開口部４０のそれぞれに、あふれない程度の正圧を与える。次に、ノズル２２及び開口部４０が形成された形成面をワイパーにより払拭する。次に、ノズル２２からインク滴を予備吐出して、ノズル２２に侵入した加湿液を放出する。さらに望ましくは、加湿液流路４２内の加湿液を循環させる。
【００７４】
（第２実施形態に係る作用）
第２実施形態の構成によれば、加湿液は、送液ポンプ４８により加湿液流路４２を循環する。加湿液流路４２を循環する加湿液が、加湿液流路４２から開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、開口部４０から毛細管現象により溝部５０に充填され、加湿液の表面張力により溝部５０に保持される。
【００７５】
溝部５０がなく開口部４０のみが形成されている構成では、開口部４０とノズル２２の距離（図３においてＬ２）が所定長さ必要であった（図３参照）。これは、加湿液流路４２と流通路２４との間にある隔壁の剛性が必要なため、加湿液流路４２と流通路２４の距離（図３においてＬ１）が縮められず、また、ノズルプレート１２と流通路プレート１６との接着面積を確保する必要があるためである。これに対して、溝部５０を形成した第２実施形態では、図１１に示すように、加湿液は溝部５０に充填され、溝部５０がなく開口部４０のみが形成されている構成と比べて、加湿液はノズル２２に近づいた位置で溝部５０に保持される（図１１におけるＬ３参照）。
【００７６】
溝部５０に保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発し、ノズル２２付近を加湿する。
【００７７】
図１２には、加湿液とノズル２２との距離と、吐出待機後の１滴目の滴速との関係が示されている。図１２におけるＸの領域は、開口部４０のみが形成された構成において、開口部４０に充填された加湿液とノズル２２との距離が示されている。この構成では、上述のように、開口部４０とノズル２２の距離が所定長さ必要であるため、開口部４０に充填された加湿液とノズル２２との距離の下限値は、Ｘ１となる。
【００７８】
図１２におけるＹの領域は、溝部５０が形成された第２実施形態に係る構成において、溝部５０に充填された加湿液とノズル２２との距離が示されている。この構成では、溝部５０で加湿液が保持されるので、加湿液をノズル２２に接近する。
【００７９】
このため、ノズル２２付近がさらに高湿環境となり、ノズル２２での粘度の増加が抑制され、吐出待機後の１滴目の滴速が理想値に近づく。なお、理想値とは、連続的に吐出しているときの滴速であり、本来的に必要とされる滴速である。
【００８０】
なお、上記の第２実施形態において、溝部５０は、加湿液を循環させていなかったが、図１３及び図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、溝部８０は、一の開口部４０から他の開口部４０へ加湿液を循環させる構成であっても良い。
【００８１】
この溝部８０は、一の開口部４０から他の開口部４０へ繋がっており、開口部４０からノズル２２へ向かって縦方向（図１３においてＡ方向）に延びる直線状の直線部８０Ａ、８１Ａと、直線部８０Ａから横方向（図１３においてＢ方向）に枝分かれし、直線部８１Ａへ合流する複数（図１３において６つ）の枝部８０Ｂとから構成されている。
【００８２】
枝部８０Ｂは、直線部８０Ａの先端部から横方向に二股に枝分かれし、直線部８１Ａの先端部へ合流している。また、枝部８０Ｂは、直線部８０Ａの基端部及び中間部（先端部と基端部の間の位置）から横方向の両側へ枝分かれし、直線部８１Ａの基端部及び中間部へ合流している。この枝部８０Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、直線部８０Ａから枝分かれし、直線部８１Ａへ合流することにより、ノズル２２の外周の全周にわたる円形状をなしている。
【００８３】
また、２つの加湿液流路４２のうち、一方の加湿液流路４２の一端部には、図１４（Ｂ）に示すように、加湿液が供給される加湿液供給口４４が形成されている。２つの加湿液流路４２のうち、他方の加湿液流路４２の他端部には、加湿液が排出される加湿液排出口４６が形成されている。
【００８４】
この加湿液供給口４４には、加湿液を貯留するタンク４５が接続されている。このタンク４５及び加湿液排出口４６は、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６からタンク４５へ送液する送液ポンプ４８が接続されている。この送液ポンプ４８が、加湿液排出口４６から加湿液を吸い上げて、タンク４５に送り込むことにより、タンク４５から加湿液が一方の加湿液流路４２を流れる。一方の加湿液流路４２に流れた加湿液が、溝部８０を通じて、他方の加湿液流路４２へ流れて、加湿液が循環するようになっている。
【００８５】
また、ノズル２２の周縁に凹部９２を形成する凹部形成プレート９４が、ノズル２２が形成されたノズル面に積層された構成においては、図１５に示すように、溝部９０を、凹部形成プレート９４の表面であって凹部９２の周囲に形成してもよい。
【００８６】
なお、凹部９２は、ノズル２２の周縁に形成された段差であり、ノズル２２が形成された部分を周囲のプレート面よりも後退させることで、例えば、ノズル２２周辺の撥水膜が、用紙の接触による摩擦や、ワイピング等による機械的な摩擦を受けないようにするものである。
【００８７】
また、図１５に示す凹部９２では、各ノズル２２の周縁だけでなく、各ノズル２２の周縁にある段差に連なって、一のノズル２２から他のノズル２２へ延びる段差９２Ａが形成されている。
【００８８】
また、上記の構成では、ノズル２２は、一列に配列されていたが、図１６に示すように、ノズル２２が２次元に配列される構成であってもよい。この場合においても、上記と同様に、加湿液流路４２、開口部４０、溝部５０を形成して、ノズル２２付近が高湿環境とする。なお、図１６においては、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する送液ポンプ４８を省略して図示している。また、溝部５０は、各ノズル２２の周囲に形成されているが、図１６において左上の溝部５０のみを図示している。
【００８９】
図１７には、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用される画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成が示されている。インクジェット記録装置１０２は、インクジェット記録ヘッド１０が装着されるキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに沿って走査させる主走査機構１０６と、記録紙Ｐを副走査方向Ｓに沿って搬送する副走査機構１０８と、メンテナンス部１１０とを有している。なお、流路管４７、送液ポンプ４７、タンク４５、バルブ４９については図示を省略している。また、送液ポンプ４７、バルブ４９、メンテナンス部を制御する図示しない制御部を有する。
【００９０】
このインクジェット記録装置１０２では、キャリッジ１０４が主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動しながら、インクジェット記録ヘッド１０のノズル２２から記録紙Ｐへ選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
【００９１】
そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構１０８によって副走査方向Ｓに所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド１０が主走査方向（前述とは反対方向）Ｍに移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
【００９２】
なお、上記各実施形態では、用紙に印刷するインクジェット記録装置に本発明を適用した場合について説明したが、インクに限らず液滴を吐出する装置であれば他の装置、例えばカラーフィルタ製造装置、半導体製造装置、各種成膜装置等に本発明を適用可能である。また、本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、図２（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、図２（Ｂ）における２Ａ−２Ａ線断面図である。図２（Ｂ）は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。
【図３】図３は、図１における３−３線断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る開口部を加湿液流路の直下でなく、加湿液流路からずらした斜め下方の位置に形成した場合を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る開口部をスリット状に形成した場合を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて、ノズルが２次元に配列される構成を示す図である。
【図７】図７は、図８（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。
【図８】図８（Ａ）は、図８（Ｂ）における８Ａ−８Ａ線断面図である。図８（Ｂ）は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る溝部の第１変形例を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、第２実施形態に係る溝部の第２変形例を示す図である。図１０（Ｂ）は、開口部の径を溝部の溝幅と同一にした例を示す図である。
【図１１】図１１は、図７における１１−１１線断面図である。
【図１２】図１２は、加湿液とノズルとの距離と、吐出待機後の１滴目の滴速との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る溝部が、一の開口部から他の開口部へ加湿液を循環させる構成おける溝部の構成を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は、図１４（Ｂ）における１４Ａ−１４Ａ線断面図である。図１４（Ｂ）は、第２実施形態に係る溝部が、一の開口部から他の開口部へ加湿液を循環させる構成における全体構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る凹部を形成する凹部形成プレートが、ノズルが形成されたノズル面に積層された構成における溝部の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて、ノズルが２次元に配列される構成を示す図である。
【図１７】図１７は、インクジェット記録装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２２ ノズル
２６ 圧力室
２８ 供給路（第１流路）
４０ 開口部
４１ 開口部
４２ 加湿液流路（第２流路）
４８ 送液ポンプ（加湿液循環手段）
４９ バルブ（停止手段）
５０ 溝部
６０ 溝部
７０ 溝部
８０ 溝部
９０ 溝部
９２ 凹部
９４ 凹部形成プレート
１０２ インクジェット記録装置（画像形成装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、充填方法、メンテナンス方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッドが知られている。インクジェット記録ヘッドとしては、特許文献１に開示されるインクジェット記録ヘッドが公知である。
【０００３】
特許文献１のインクジェットヘッドでは、オリフィスプレートの表面のノズルの近傍に、レーヨンやポリエステル等からなる保持体を設け、水性インクに用いる溶媒が入ったタンクから毛管現象あるいはポンプにより、チューブを介して保持体に溶媒を補給する。
【０００４】
これにより、ノズル開口部近傍の空間の湿度は、ヘッド設置環境温度での飽和蒸気圧レベルとなり、設置が低湿環境下におかれても、ノズル開口部での溶媒の乾燥を防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００３−１４５７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液滴吐出ヘッド及び画像形成装置においては、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、加湿液をノズル近傍に供給し、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルに通じた圧力室と、前記圧力室へ液体を供給する第１流路と、前記ノズルの周囲に形成された開口部と、前記開口部へ加湿液を供給する第２流路と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１の構成において、前記開口部は、前記第２流路下に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１又は請求項２の構成において、前記第２流路は、前記ノズルの外周に沿って形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜３のいずれか１項の構成において、前記第２流路の両端部に加湿液供給口と加湿液排出口が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜４のいずれか１項の構成において、前記開口部は、その平面形状がスリット状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜５のいずれか１項の構成において、前記開口部は、前記ノズルに対して複数形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜６のいずれか１項の構成において、前記開口部から前記ノズルに向かって形成され、前記開口部から前記加湿液が供給される溝部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８に係る液滴吐出ヘッドは、請求項７の構成において、前記開口部と前記ノズルが形成された面に撥水処理がなされ、前記溝部の溝内は、撥水処理されていないことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項９に係る液滴吐出ヘッドは、請求項７又は請求項８の構成において、前記ノズルの周縁に前記開口部が形成された面より凹に形成された凹部を有し、前記溝部は、前記凹部の周囲に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１０に係る液滴吐出ヘッドは、請求項７〜９のいずれか１項の構成において、前記溝部は、一の開口部から他の開口部へ前記加湿液を循環させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項１１に係る液滴吐出ヘッドにおける充填方法は、前記ノズル及び前記開口部に正圧を与える第１工程と、前記加湿液の供給を停止して、前記液体を前記ノズルに充填する第２工程と、前記加湿液の供給の停止を解除して、前記加湿液を前記開口部に充填する第３工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項１２に係る液滴吐出ヘッドにおけるメンテナンス方法は、前記ノズル及び開口部が形成された形成面を払拭する第１工程と、前記液滴を予備吐出する第２工程と、前記加湿液を循環させる第３工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項１３に係る画像形成装置は、前記加湿液を循環させる加湿液循環手段と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１４に係る画像形成装置は、前記加湿液の供給を停止する停止手段と、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の請求項１の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、加湿液をノズル近傍に供給でき、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００２２】
本発明の請求項２の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、第２流路から開口部へ加湿液を供給する供給効率が上がる。
【００２３】
本発明の請求項３の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、第２流路を流れる加湿液の澱みが抑制される。
【００２４】
本発明の請求項４の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、新鮮な加湿液を開口部へ供給できる。
【００２５】
本発明の請求項５の構成によれば、加湿液の自由表面の保持性を維持しつつ開口部の開口面積を大きくでき、蒸発効率を高くできる。
【００２６】
本発明の請求項６の構成によれば、複数の開口部により開口面積を大きくでき、ノズルから吐出される液体の粘度の増加をより抑制できる。
【００２７】
本発明の請求項７の構成によれば、溝部により、加湿液をよりノズル近傍に供給でき、ノズルから吐出される液体の粘度の増加をより抑制できる。
【００２８】
本発明の請求項８の構成によれば、溝部の溝内は親水性を高められ、溝の外側が撥水処理されているため、加湿液は、加湿液の表面張力により溝内に保持できる。
【００２９】
本発明の請求項９の構成によれば、ノズル周縁に凹部が形成された構成であっても、吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００３０】
本発明の請求項１０の構成によれば、より新鮮な加湿液を溝部へ供給できる。
【００３１】
本発明の請求項１１の構成によれば、液体と加湿液の充填を行うことができる。
【００３２】
本発明の請求項１２の構成によれば、液体と加湿液が互いに混合しても容易に回復することができる。
【００３３】
本発明の請求項１３の構成によれば、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００３４】
本発明の請求項１４の構成によれば、開口部へ供給される加湿液を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
本実施形態では、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとして、インク滴を吐出して画像を記録媒体へ記録するインクジェット記録ヘッドについて説明する。
【００３６】
［第１実施形態］
（第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成）
第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成について説明する。図２（Ｂ）は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。図２（Ａ）は、図２（Ｂ）における２Ａ−２Ａ線断面図である。図１は、図２（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。図３は、図１における３−３線断面図である。
【００３７】
第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１０は、図１及び図２（Ａ）に示すように、ノズルプレート１２、加湿液流路プレート１４、流通路プレート１６、圧力室プレート１８及び振動板２０を備えている。
【００３８】
このノズルプレート１２、加湿液流路プレート１４、流通路プレート１６、圧力室プレート１８及び振動板２０は、この順で積層され、各プレートが接合されている。
【００３９】
ノズルプレート１２には、インク滴を吐出するノズル２２が形成されている。このノズル２２は、ノズルプレート１２を貫通する円孔であり、図２（Ｂ）に示すように、複数（図２（Ｂ）において、８つ）のノズル２２が、ノズルプレート１２に一列に配列されている。
【００４０】
加湿液流路プレート１４及び流通路プレート１６には、ノズルプレート１２のノズル２２に対応する上方位置に、ノズル径よりも少し大径の円孔からなる流通路２４がそれぞれ形成されている。この流通路２４は、ノズル２２と通じており、流通路２４からノズル２２へ液体としてのインクが流通可能となっている。
【００４１】
圧力室プレート１８には、流通路プレート１６の流通路２４の上方に、所定の大きさの空間とされた圧力室２６が形成されている。
【００４２】
圧力室２６の一端部が流通路２４と通じており、圧力室２６から流通路２４へインクが流通可能となっている。すなわち、圧力室２６は、流通路２４を介して、ノズル２２と通じている。
【００４３】
また、圧力室プレート１８には、圧力室２６の他端部と通ずる第１流路としての供給路２８が形成されている。この供給路２８は、インクを貯留するインクプール３０と通じており、インクプール３０から送られるインクを圧力室２６へ供給する構成となっている。なお、供給路２８の通路幅は、圧力室２６の空間の幅よりも狭く形成されている。
【００４４】
振動板２０の上面には、図２（Ａ）に示すように、圧電素子からなる駆動部３２が設けられている。駆動部３２は、電気信号（駆動信号）が加えられて、圧力室２６内の容積を減少させるように変形し、圧力室２６内のインクへ圧力を付与する。これより、圧力室２６と通じるノズル２２からインク滴が吐出される。
【００４５】
（ノズル２２付近を加湿する構成）
次に、ノズル２２付近を加湿する構成について説明する。
【００４６】
ノズルプレート１２には、各ノズル２２の周囲に開口部４０が形成されている。開口部４０は、ノズルプレート１２を貫通する円孔であり、図１及び図２（Ｂ）に示すように、一のノズル２２に対して複数（図１及び図２（Ｂ）において、１０つ）形成されている。また、開口部４０は、ノズル２２の外周に沿って、円弧状に配列されている。
【００４７】
加湿液流路プレート１４には、開口部４０の上方位置に、加湿液を開口部４０へ供給する第２流路としての加湿液流路４２が２本形成されている。各加湿液流路４２は、インクが流通するインク流路（インクプール３０、供給路２８、圧力室２６、流通路２４及びノズル２２で構成される流路）とは別系統の流路とされており、全体として波線形状に形成されている。加湿液流路４２の一部は、ノズル２２の外周に沿って湾曲しており、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。
【００４８】
加湿液流路４２は、供給路２８から圧力室２６へインクが供給される方向と交差する方向（より詳細には、直交する方向）に沿って形成され、加湿液流路４２を流通する加湿液は、インクの供給方向と交差する方向に流れる。
【００４９】
開口部４０は、図３に示すように、加湿液流路４２の直下に形成されている。例えば、図４に示すように、開口部４０を加湿液流路４２の直下でなく、加湿液流路４２からずらした斜め下方の位置に形成する場合には、加湿液流路４２と開口部４０をつなぐ横方向に延びる流路を形成する必要がある。
【００５０】
また、開口部４０へ供給される加湿液としては、例えば、水（より詳細には純水）、アルコールなどが用いられる。その他にも、溶媒蒸発が起こっても粘度の増加しない液体であればよい。
【００５１】
また、２つの加湿液流路４２の一端部には、図２（Ｂ）に示すように、加湿液が供給される加湿液供給口４４が形成され、加湿液流路４２の他端部には、加湿液が排出される加湿液排出口４６が形成されている。
【００５２】
この加湿液供給口４４及び加湿液排出口４６は、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する送液ポンプ４８が接続されている。この送液ポンプ４８が、加湿液排出口４６から加湿液を吸い上げて、加湿液供給口４４に送り込むことにより、加湿液が加湿液流路４２を循環するようになっている。
【００５３】
（第１実施形態に係る作用）
第１実施形態の構成によれば、加湿液は、送液ポンプ４８により加湿液流路４２を循環する。加湿液流路４２を循環する加湿液が、加湿液流路４２から開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、加湿液の表面張力により開口部４０で保持され、開口部４０で保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発し、ノズル２２付近を加湿する。
【００５４】
なお、上記の構成では、ノズル２２の周囲に、円孔に形成された開口部４０を配列していたが、図５に示すように、平面形状がスリット状に形成された開口部４１であっても良い。
【００５５】
この構成では、開口部４１が２つ形成され、各開口部４１は、ノズル２２の外周に沿って湾曲しており、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。開口部４１は、加湿液の表面張力により加湿液が保持される幅に形成されると共に、複数形成された円孔状の開口部４０よりも、開口面積が大きくなっている。
【００５６】
また、上記の構成では、ノズル２２は、一列に配列されていたが、図６に示すように、ノズル２２が２次元に配列される構成であってもよい。この場合においても、上記と同様に、加湿液流路４２及び開口部４０を形成して、ノズル２２付近が加湿される。なお、図６においては、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する送液ポンプ４８を省略して図示している。
【００５７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。図８（Ｂ）は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。図８（Ａ）は、図８（Ｂ）における８Ａ−８Ａ線断面図である。図７は、図８（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。図１１は、図７における１１−１１線断面図である。
【００５８】
第２実施形態では、図７及び図８（Ｂ）に示すように、２つの開口部４０が形成されており、この開口部４０の各々からノズル２２に向かって延びる溝部５０が、ノズルプレート１２の表面に形成されている。
【００５９】
溝部５０は、ノズルプレート１２を貫通していない状態で形成されており、開口部４０からノズル２２へ向かって縦に延びる直線状の直線部５０Ａと、直線部５０Ａの先端部から横に二股に枝分かれする２つの枝部５０Ｂとから構成されている。岐部５０Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、それぞれが、ノズル２２の外周の１／４程度にわたる円弧状をなしている。
【００６０】
また、溝部５０は、開口部４０及びノズル２２が形成された表面に撥水処理がなされた後に、溝加工することにより形成されており、溝部５０の溝内は、撥水加工がなされていない。
【００６１】
この溝部５０には、毛細管現象により、開口部４０から加湿液が供給されて、直線部５０Ａから枝部５０Ｂへ運ばれる。供給された加湿液は、加湿液の表面張力により、溝部５０に保持される。
【００６２】
なお、溝部５０の形状は、任意の形状に変形することができる。例えば、第１変形例に係る溝部６０、６１は、図９に示すように、開口部４０からノズル２２へ向かって縦方向（図９においてＡ方向）に延びる直線状の直線部６０Ａ、６１Ａと、直線部６０Ａ、６１Ａから横方向（図９においてＢ方向）に枝分かれする複数（図９において６つ）の枝部６０Ｂ、６１Ｂとから構成されている。
【００６３】
枝部６０Ｂ、６１Ｂは、直線部６０Ａ、６１Ａの先端部から横方向に二股に枝分かれしている。また、枝部６０Ｂ、６１Ｂは、直線部６０Ａ、６１Ａの基端部及び中間部（先端部と基端部の間の位置）から横方向の両側へ枝分かれしている。この枝部６０Ｂ、６１Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、それぞれが、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。
【００６４】
直線部６０Ａの先端部から延びる枝部６０Ｂが、ノズル２２の最近しており、直線部６１Ａの先端部から延びる枝部６１Ｂ、直線部６０Ａの中間部から延びる枝部６０Ｂ、直線部６１Ａの中間部から延びる枝部６１Ｂ、直線部６０Ａの基端部から延びる枝部６０Ｂ、直線部６１Ａの基端部から延びる枝部６１Ｂの順に、ノズル２２から遠ざかるように形成されている。すなわち、枝部６０Ｂと枝部６１Ｂとが交互に、ノズル２２の周囲を囲むように形成されている。
【００６５】
また、第２変形例に係る溝部７０、７１は、図１０（Ａ）に示すように、開口部４０からノズル２２へ向かって縦方向（図１０（Ａ）においてＡ方向）に延びる直線状の直線部７０Ａ、７１Ａと、直線部７０Ａ、７１Ａから横方向（図１０（Ａ）においてＢ方向）に枝分かれする複数（図１０において３つ）の枝部７０Ｂ、７１Ｂとから構成されている。
【００６６】
枝部７０Ｂ、７１Ｂは、直線部７０Ａ、７１Ａの先端部から横方向に枝分かれしている。また、枝部７０Ｂ、７１Ｂは、直線部７０Ａ、７１Ａの基端部及び中間部（先端部と基端部の間の位置）から横方向へ枝分かれしている。
【００６７】
この枝部７０Ｂ、７１Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、それぞれが、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。この枝部７０Ｂ及び枝部７１Ｂにより、ノズル２２の外周の全周にわたって、ノズル２２の周囲を囲っている。
【００６８】
なお、図１０（Ｂ）に示すように、溝部５０の溝幅と、開口部４０の径を同一としてもよい。これは、図７及び図８（Ｂ）に示す溝部５０の形状の場合のおいても、図９に示す溝部６０の形状の場合においても、後述の図１３に示す溝部８０の形状の場合においても、後述の図１５に示す溝部９０の形状の場合においても、同様である。
【００６９】
また、第２実施形態では、図８（Ｂ）に示すように、送液ポンプ４８が接続された流通管４７には、開口部４０への加湿液の供給を停止する停止手段としてのバルブ４９が設けられている。バルブ４９を閉じることにより、加湿液流路４２への加湿液の供給を停止して、開口部４０への加湿液の供給が停止される。バルブ４９を開くことにより、加湿液の供給停止が解除され、開口部４０へ加湿液が供給される。
【００７０】
従って、ノズル２２にインクを充填し、開口部４０に加湿液を充填する際には、このバルブ４９を用いて、以下の充填方法により充填することが望ましい。
【００７１】
まず、バルブ４９を閉めることにより、加湿液の供給を停止する。次に、ノズル２２及び開口部４０から負圧吸引キャップ等の手段を用いて吸引して、インクをノズル２２に充填すると共に、バルブ４９による加湿液の供給停止をインクの充填開始後に解除して、加湿液を開口部４０へ充填する。これにより、インクの充填時間と、加湿液の充填時間とに差がなく、インク及び加湿液が充填される。
【００７２】
また、ノズル２２及び開口部４０が形成された形成面を払拭して、その形成面をメンテナンス（清掃）する際には、インクが開口部４０に入る可能性があり、加湿液がノズル２２に入る可能性があるので、以下のメンテナンス方法により、メンテナンスすることが望ましい。
【００７３】
まず、ノズル２２と開口部４０のそれぞれに、あふれない程度の正圧を与える。次に、ノズル２２及び開口部４０が形成された形成面をワイパーにより払拭する。次に、ノズル２２からインク滴を予備吐出して、ノズル２２に侵入した加湿液を放出する。さらに望ましくは、加湿液流路４２内の加湿液を循環させる。
【００７４】
（第２実施形態に係る作用）
第２実施形態の構成によれば、加湿液は、送液ポンプ４８により加湿液流路４２を循環する。加湿液流路４２を循環する加湿液が、加湿液流路４２から開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、開口部４０から毛細管現象により溝部５０に充填され、加湿液の表面張力により溝部５０に保持される。
【００７５】
溝部５０がなく開口部４０のみが形成されている構成では、開口部４０とノズル２２の距離（図３においてＬ２）が所定長さ必要であった（図３参照）。これは、加湿液流路４２と流通路２４との間にある隔壁の剛性が必要なため、加湿液流路４２と流通路２４の距離（図３においてＬ１）が縮められず、また、ノズルプレート１２と流通路プレート１６との接着面積を確保する必要があるためである。これに対して、溝部５０を形成した第２実施形態では、図１１に示すように、加湿液は溝部５０に充填され、溝部５０がなく開口部４０のみが形成されている構成と比べて、加湿液はノズル２２に近づいた位置で溝部５０に保持される（図１１におけるＬ３参照）。
【００７６】
溝部５０に保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発し、ノズル２２付近を加湿する。
【００７７】
図１２には、加湿液とノズル２２との距離と、吐出待機後の１滴目の滴速との関係が示されている。図１２におけるＸの領域は、開口部４０のみが形成された構成において、開口部４０に充填された加湿液とノズル２２との距離が示されている。この構成では、上述のように、開口部４０とノズル２２の距離が所定長さ必要であるため、開口部４０に充填された加湿液とノズル２２との距離の下限値は、Ｘ１となる。
【００７８】
図１２におけるＹの領域は、溝部５０が形成された第２実施形態に係る構成において、溝部５０に充填された加湿液とノズル２２との距離が示されている。この構成では、溝部５０で加湿液が保持されるので、加湿液をノズル２２に接近する。
【００７９】
このため、ノズル２２付近がさらに高湿環境となり、ノズル２２での粘度の増加が抑制され、吐出待機後の１滴目の滴速が理想値に近づく。なお、理想値とは、連続的に吐出しているときの滴速であり、本来的に必要とされる滴速である。
【００８０】
なお、上記の第２実施形態において、溝部５０は、加湿液を循環させていなかったが、図１３及び図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、溝部８０は、一の開口部４０から他の開口部４０へ加湿液を循環させる構成であっても良い。
【００８１】
この溝部８０は、一の開口部４０から他の開口部４０へ繋がっており、開口部４０からノズル２２へ向かって縦方向（図１３においてＡ方向）に延びる直線状の直線部８０Ａ、８１Ａと、直線部８０Ａから横方向（図１３においてＢ方向）に枝分かれし、直線部８１Ａへ合流する複数（図１３において６つ）の枝部８０Ｂとから構成されている。
【００８２】
枝部８０Ｂは、直線部８０Ａの先端部から横方向に二股に枝分かれし、直線部８１Ａの先端部へ合流している。また、枝部８０Ｂは、直線部８０Ａの基端部及び中間部（先端部と基端部の間の位置）から横方向の両側へ枝分かれし、直線部８１Ａの基端部及び中間部へ合流している。この枝部８０Ｂは、ノズル２２の外周に沿って形成され、直線部８０Ａから枝分かれし、直線部８１Ａへ合流することにより、ノズル２２の外周の全周にわたる円形状をなしている。
【００８３】
また、２つの加湿液流路４２のうち、一方の加湿液流路４２の一端部には、図１４（Ｂ）に示すように、加湿液が供給される加湿液供給口４４が形成されている。２つの加湿液流路４２のうち、他方の加湿液流路４２の他端部には、加湿液が排出される加湿液排出口４６が形成されている。
【００８４】
この加湿液供給口４４には、加湿液を貯留するタンク４５が接続されている。このタンク４５及び加湿液排出口４６は、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６からタンク４５へ送液する送液ポンプ４８が接続されている。この送液ポンプ４８が、加湿液排出口４６から加湿液を吸い上げて、タンク４５に送り込むことにより、タンク４５から加湿液が一方の加湿液流路４２を流れる。一方の加湿液流路４２に流れた加湿液が、溝部８０を通じて、他方の加湿液流路４２へ流れて、加湿液が循環するようになっている。
【００８５】
また、ノズル２２の周縁に凹部９２を形成する凹部形成プレート９４が、ノズル２２が形成されたノズル面に積層された構成においては、図１５に示すように、溝部９０を、凹部形成プレート９４の表面であって凹部９２の周囲に形成してもよい。
【００８６】
なお、凹部９２は、ノズル２２の周縁に形成された段差であり、ノズル２２が形成された部分を周囲のプレート面よりも後退させることで、例えば、ノズル２２周辺の撥水膜が、用紙の接触による摩擦や、ワイピング等による機械的な摩擦を受けないようにするものである。
【００８７】
また、図１５に示す凹部９２では、各ノズル２２の周縁だけでなく、各ノズル２２の周縁にある段差に連なって、一のノズル２２から他のノズル２２へ延びる段差９２Ａが形成されている。
【００８８】
また、上記の構成では、ノズル２２は、一列に配列されていたが、図１６に示すように、ノズル２２が２次元に配列される構成であってもよい。この場合においても、上記と同様に、加湿液流路４２、開口部４０、溝部５０を形成して、ノズル２２付近が高湿環境とする。なお、図１６においては、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する送液ポンプ４８を省略して図示している。また、溝部５０は、各ノズル２２の周囲に形成されているが、図１６において左上の溝部５０のみを図示している。
【００８９】
図１７には、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用される画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成が示されている。インクジェット記録装置１０２は、インクジェット記録ヘッド１０が装着されるキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに沿って走査させる主走査機構１０６と、記録紙Ｐを副走査方向Ｓに沿って搬送する副走査機構１０８と、メンテナンス部１１０とを有している。なお、流路管４７、送液ポンプ４７、タンク４５、バルブ４９については図示を省略している。また、送液ポンプ４７、バルブ４９、メンテナンス部を制御する図示しない制御部を有する。
【００９０】
このインクジェット記録装置１０２では、キャリッジ１０４が主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動しながら、インクジェット記録ヘッド１０のノズル２２から記録紙Ｐへ選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
【００９１】
そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構１０８によって副走査方向Ｓに所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド１０が主走査方向（前述とは反対方向）Ｍに移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
【００９２】
なお、上記各実施形態では、用紙に印刷するインクジェット記録装置に本発明を適用した場合について説明したが、インクに限らず液滴を吐出する装置であれば他の装置、例えばカラーフィルタ製造装置、半導体製造装置、各種成膜装置等に本発明を適用可能である。また、本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は、図２（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、図２（Ｂ）における２Ａ−２Ａ線断面図である。図２（Ｂ）は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。
【図３】図３は、図１における３−３線断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る開口部を加湿液流路の直下でなく、加湿液流路からずらした斜め下方の位置に形成した場合を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る開口部をスリット状に形成した場合を示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて、ノズルが２次元に配列される構成を示す図である。
【図７】図７は、図８（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。
【図８】図８（Ａ）は、図８（Ｂ）における８Ａ−８Ａ線断面図である。図８（Ｂ）は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係る溝部の第１変形例を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）は、第２実施形態に係る溝部の第２変形例を示す図である。図１０（Ｂ）は、開口部の径を溝部の溝幅と同一にした例を示す図である。
【図１１】図１１は、図７における１１−１１線断面図である。
【図１２】図１２は、加湿液とノズルとの距離と、吐出待機後の１滴目の滴速との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る溝部が、一の開口部から他の開口部へ加湿液を循環させる構成おける溝部の構成を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は、図１４（Ｂ）における１４Ａ−１４Ａ線断面図である。図１４（Ｂ）は、第２実施形態に係る溝部が、一の開口部から他の開口部へ加湿液を循環させる構成における全体構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る凹部を形成する凹部形成プレートが、ノズルが形成されたノズル面に積層された構成における溝部の構成を示す図である。
【図１６】図１６は、第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて、ノズルが２次元に配列される構成を示す図である。
【図１７】図１７は、インクジェット記録装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
２２ ノズル
２６ 圧力室
２８ 供給路（第１流路）
４０ 開口部
４１ 開口部
４２ 加湿液流路（第２流路）
４８ 送液ポンプ（加湿液循環手段）
４９ バルブ（停止手段）
５０ 溝部
６０ 溝部
７０ 溝部
８０ 溝部
９０ 溝部
９２ 凹部
９４ 凹部形成プレート
１０２ インクジェット記録装置（画像形成装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルに通じた圧力室と、
前記圧力室へ液体を供給する第１流路と、
前記ノズルの周囲に形成された開口部と、
前記開口部へ加湿液を供給する第２流路と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記開口部は、前記第２流路下に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第２流路は、前記ノズルの外周に沿って形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第２流路の両端部に加湿液供給口と加湿液排出口が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記開口部は、その平面形状がスリット状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記開口部は、前記ノズルに対して複数形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記開口部から前記ノズルに向かって形成され、前記開口部から前記加湿液が供給される溝部を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記開口部と前記ノズルが形成された面に撥水処理がなされ、前記溝部の溝内は、撥水処理されていないことを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記ノズルの周縁に前記開口部が形成された面より凹に形成された凹部を有し、
前記溝部は、前記凹部の周囲に形成されたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記溝部は、一の開口部から他の開口部へ前記加湿液を循環させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記ノズル及び前記開口部に正圧を与える第１工程と、
前記加湿液の供給を停止して、前記液体を前記ノズルに充填する第２工程と、
前記加湿液の供給の停止を解除して、前記加湿液を前記開口部に充填する第３工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドにおける充填方法。
【請求項１２】
前記ノズル及び開口部が形成された形成面を払拭する第１工程と、
前記液滴を予備吐出する第２工程と、
前記加湿液を循環させる第３工程と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおけるメンテナンス方法。
【請求項１３】
前記加湿液を循環させる加湿液循環手段と、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記加湿液の供給を停止する停止手段と、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルに通じた圧力室と、
前記圧力室へ液体を供給する第１流路と、
前記ノズルの周囲に形成された開口部と、
前記開口部へ加湿液を供給する第２流路と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記開口部は、前記第２流路下に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第２流路は、前記ノズルの外周に沿って形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第２流路の両端部に加湿液供給口と加湿液排出口が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記開口部は、その平面形状がスリット状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記開口部は、前記ノズルに対して複数形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記開口部から前記ノズルに向かって形成され、前記開口部から前記加湿液が供給される溝部を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記開口部と前記ノズルが形成された面に撥水処理がなされ、前記溝部の溝内は、撥水処理されていないことを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記ノズルの周縁に前記開口部が形成された面より凹に形成された凹部を有し、
前記溝部は、前記凹部の周囲に形成されたことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記溝部は、一の開口部から他の開口部へ前記加湿液を循環させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記ノズル及び前記開口部に正圧を与える第１工程と、
前記加湿液の供給を停止して、前記液体を前記ノズルに充填する第２工程と、
前記加湿液の供給の停止を解除して、前記加湿液を前記開口部に充填する第３工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドにおける充填方法。
【請求項１２】
前記ノズル及び開口部が形成された形成面を払拭する第１工程と、
前記液滴を予備吐出する第２工程と、
前記加湿液を循環させる第３工程と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおけるメンテナンス方法。
【請求項１３】
前記加湿液を循環させる加湿液循環手段と、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記加湿液の供給を停止する停止手段と、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−１１４５１１（Ｐ２００８−１１４５１１Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３００９６０（Ｐ２００６−３００９６０）
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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