JP2015174330A - 液滴吐出ヘッド、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出孔が形成された吐出面に付着した液体を、吐出孔から遠ざけることができる液滴吐出ヘッド、及び画像形成装置を得る。【解決手段】溝８６の一端８６Ａは、ノズル４０から離れて配置され、溝８６の他端８６Ｂは、一端８６Ａに比して、ノズル４０から離れて配置されている。そして、ノズル４０の周囲に付着したインク（液体）は、毛細管現象により、溝８６に浸入する。これにより、ノズル面６２Ａに付着したインクがノズル４０から遠ざかる。【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、画像形成装置に関する。

特許文献１には、液滴吐出ヘッドのインク吐出口形成面（吐出面）を、毛細管力を持ったインク搬送部材で覆うことにより、インク吐出口形成面上に残った余分なインクを吸引する構成が記載されている。

特開２００７−０２２００８号公報

本発明の課題は、吐出孔が形成された吐出面に付着した液体を、吐出孔から遠ざけることである。

請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、平面状の吐出面に開口し、液滴を吐出する吐出孔と、前記吐出面において前記吐出孔と間隔を空けて配置された一端から、他端が前記吐出孔から遠ざかるように延びる溝と、が形成されることを特徴とする。

請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記溝の溝幅は、前記吐出孔から遠ざかるにつれて狭くなることを特徴とする。

請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記溝の他端に連結され、液体を保持する保持部を備えることを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送部材と、前記搬送部材によって搬送された記録媒体に吐出孔から液滴を吐出して画像を形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、を備えることを特徴とする。

請求項１の液滴吐出ヘッドによれば、吐出面において吐出孔と間隔を空けて配置された一端から他端が吐出孔から遠ざかる溝が形成されていない場合と比して、吐出孔が形成された吐出面に付着した液体を、吐出孔から遠ざけることができる。

請求項２の液滴吐出ヘッドによれば、溝の溝幅が一定の場合と比して、溝に浸入した液体を溝の他端側へ移動させることができる。

請求項３の液滴吐出ヘッドによれば、溝の他端に、液体を保持する保持部が連結されていない場合と比して、溝に浸入した液体が、溝の一端側へ移動するのを抑制することができる。

請求項４の画像形成装置によれば、請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えていない場合と比して、吐出孔から吐出される液滴の吐出特性が変わることに起因して生じる出力画像の品質低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル面の一部を下方から見た底面図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル面の一部を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル面の全体を下方から見た底面図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示した断面図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。

本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド、及びこの液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置の一例を図１〜図５に従って説明する。なお図中に示す矢印ＵＰは、鉛直方向上方を示す。

（全体構成）
図５には、本実施形態に係る画像形成装置１０の概略構成が記載されている。画像形成装置１０は、所謂ＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）型インクジェットプリンタである。

画像形成装置１０は、図５に示されるように、複数のローラ１４に巻き掛けられた無端状の搬送ベルト１２（搬送部材の一例）を備えている。そして、複数のローラ１４の中の一のローラ１４には、駆動手段（図示省略）から回転力が伝達され、搬送ベルト１２は図中矢印Ａの方向（以下「ベルト周回方向」）に周回するようになっている。この搬送ベルト１２には、記録媒体としてのシート部材Ｐを密着保持する機能が備えられている。

また、画像形成装置１０は、シート部材Ｐが積み重ねられて収容される用紙収容部２０と、用紙収容部２０に収容されたシート部材Ｐを搬送経路２２に沿って搬送する複数の搬送ロール１１とを備えている。

この構成において、用紙収容部２０に収容されたシート部材Ｐは、ピックアップ機構（図示省略）により最上位から１枚ずつ持ち出され、搬送ロール１１によって搬送経路２２に沿って搬送され、搬送ベルト１２上に送り出されるようになっている。そして、搬送ベルト１２上に送り出されたシート部材Ｐは、搬送ベルト１２に密着保持され、ベルト周回方向に搬送されるようになっている。

さらに、搬送ベルト１２によって搬送されるシート部材Ｐと対向するように、シート部材Ｐの搬送経路に沿ってヘッドアレイ３７が配置されている。このヘッドアレイ３７には、インク滴（液滴の一例）をシート部材Ｐに向かって吐出する４個の液滴吐出ヘッド３６を備えている。

４個の液滴吐出ヘッド３６は、同様の構成とされており、ベルト周回方向の上流側から、シアン（Ｃ）色インク吐出用、マゼンタ（Ｍ）色インク吐出用、イエロー（Ｙ）色インク吐出用、及びブラック（Ｋ）色吐出用とされている。そして、搬送ベルト１２によって搬送されるシート部材Ｐは、各色の液滴吐出ヘッド３６と順次対向するようになっており、搬送されるシート部材Ｐ上に各色の液滴吐出ヘッド３６から各色のインク滴が吐出され、シート部材Ｐに画像が形成されるようになっている。なお、液滴吐出ヘッド３６については後述する。

さらに、画像形成装置１０は、各色の液滴吐出ヘッド３６を制御する制御部８０を備えている。

また、搬送ベルト１２おいて液滴吐出ヘッド３６と対向する部分に対して、ベルト周回方向の下流側には、搬送ベルト１２を挟んでローラ１４と対向するように、シート部材Ｐを搬送ベルト１２から分離させるスクレーパ２６が配置されている。

さらに、画像形成装置１０は、画像が形成されたシート部材Ｐが排出される排出部３０と、搬送ベルト１２から分離されるシート部材Ｐを排出部３０に案内する排出路２８と、を備えている。

〔液滴吐出ヘッド〕
次に、液滴吐出ヘッド３６について説明する。

液滴吐出ヘッド３６は、シート部材Ｐの最大幅よりも幅広で、図５の紙面奥行方向に延びる長尺状とされ、液滴吐出ヘッド３６の長手方向に並ぶ複数のイジェクタ３４（図４参照）を有している。さらに、液滴吐出ヘッド３６は、各イジェクタ３４に供給されるインクが流れる共通流路４１を備えている。

イジェクタ３４は、図４に示されるように、インク滴（液滴の一例）を吐出する吐出孔の一例としてのノズル４０と、ノズル４０の上方に配置され、共通流路４１を流れるインクが供給されると共にノズル４０に繋がる圧力室４６と、を備えている。

圧力室４６とノズル４０との間には、図中上下方向に延びるノズル流路６４が形成され、圧力室４６とノズル４０とは、このノズル流路６４を介して繋がっている。また、圧力室４６と共通流路４１との間には、共通流路４１から図中上方に延びる流路７０と、流路７０の上端部から図中右方に延びて圧力室４６の下端部に至るインク供給路４４とが形成されている。そして、圧力室４６と共通流路４１とは、流路７０及びインク供給路４４を介して繋がっている。

これらはプレートが積層された流路ユニット７８に形成されている。そして、この流路ユニット７８は、下方から順に積層されるノズルプレート６２、インクプールプレート６６、インクプールプレート６８、スループレート７２、インク供給路プレート７４、及び圧力室プレート７６を備えている。

ノズルプレート６２には、前述したノズル４０が形成されている。さらに、インクプールプレート６６及びインクプールプレート６８には、ノズル流路６４及び共通流路４１が形成され、スループレート７２には、流路７０及びノズル流路６４が形成されている。また、インク供給路プレート７４には、インク供給路４４及びノズル流路６４が形成され、圧力室プレート７６には、圧力室４６が形成されている。

さらに、圧力室４６の天井は、圧力室プレート７６に重ねられた振動板４７により構成されており、振動板４７の上面には圧力室４６と対応するように駆動素子４２が取り付けられている。また、駆動素子４２の上方には、駆動素子４２と離間して基板４５が配置されている。そして、基板４５と駆動素子４２とは、半田バンプ３９を介して接合されている。

この構成において、制御部８０（図５参照）によって基板４５を介して駆動波形が印加された駆動素子４２は、振動板４７に対する押圧力を変化させ、圧力室４６内の容積が収縮又は膨張する。そして、圧力室４６の容積の変化により圧力室４６に蓄えられたインクが、ノズル流路６４を通ってインク滴となってノズル４０からシート部材Ｐに向かって吐出されるようになっている。

（要部の構成）
次に、ノズルプレート６２について説明する。

ノズルプレート６２は、一例としてシリコン基板で成形されている。そして、図３に示されるように、ノズルプレート６２においてシート部材Ｐと対向するノズル面６２Ａ（吐出面の一例）には、液滴吐出ヘッド３６の長手方向（以下「ヘッド長手方向」）に並ぶ、複数の前述したノズル４０が形成されている。ノズル４０は円形とされ、ノズル４０の直径寸法は、一例として、２５〔μｍ〕とされている。さらに、隣合うノズル４０間の間隔は、一例として、８５〔μｍ〕とされている。そして、ヘッド長手方向に並ぶ複数のノズル４０によってノズル列５０が形成されている。

さらに、ノズル面６２Ａには、ノズル４０と間隔を空けて配置された一端８６Ａから、他端８６Ｂがノズル４０から遠ざかる複数の凹状の溝８６が形成されている。この溝８６の縁は、例えば、既知のエッチング法等により断面Ｕ字状に形成され、溝深さは、一例として、３００〔μｍ〕とされている。そして、溝８６を囲む壁面及び底面の親水性は、ノズル面６２Ａの親水性に比して、高くされている。なお、一例として、ノズル面６２Ａに凹凸を設けること（荒らすこと）で、前述した新水性の相違が生じる。

また、溝８６の一端８６Ａは、図１、図３に示されるように、一例として、ノズル列５０（ノズル４０）から５０〔μｍ〕（図１中のＦ寸法）離れて配置され、溝８６の他端８６Ｂは、一端８６Ａに比して、ノズル列５０（ノズル４０）から離れて配置されている。そして、溝８６は、直線状に延び、隣合う溝８６の間隔（図１中Ｇ寸法）は、一例として、１〔ｍｍ〕〜２〔ｍｍ〕とされている。

さらに、溝８６の溝幅は、図１、図２に示されるように、ノズル列５０（ノズル４０）から遠ざかるにつれて狭くなっている。溝８６の一端８６Ａの溝幅（図２中Ｈ寸法）は、一例として、３００〔μｍ〕とされ、溝８６の他端８６Ｂの溝幅（図２中Ｊ寸法）は、一例として、１００〔μｍ〕とされ、溝８６の溝長（図２中Ｋ寸法）さは、一例として、５〔ｍｍ〕とされている。なお、溝幅については、後述する毛細管現象を生じさせるために、１００〔μｍ〕〜５００〔μｍ〕が好ましい。

この構成において、ノズル４０から吐出されたインク滴によって生じたミスト等がノズル４０の周囲に付着する。そして、このノズル４０の周囲に付着したインク（液体の一例）は、毛細管現象により、溝８６に浸入して溝幅が狭くされる溝８６の他端８６Ｂ側へ向かって移動するようになっている。

さらに、ノズル面６２Ａには、図１、図３に示されるように、全ての溝８６を囲むように、環状の溝９０（保持部の一例）が形成されている。この溝９０の縁は、例えば、既知のエッチング法等により断面Ｕ字状に形成され、溝深さは、一例として、３００〔μｍ〕とされている。また、溝９０の溝幅は、一例として、５００〔μｍ〕とされている。そして、溝８６の他端８６Ｂに溝９０が連結されており（流路が連続して繋がっており）、溝８６に浸入して溝８６の他端８６Ｂ側へ向かって移動するインクが、溝９０に浸入して溝９０内に保持されるようになっている。

（要部の作用）
以上説明したように、溝８６の一端８６Ａは、ノズル４０から離れて配置され、溝８６の他端８６Ｂは、一端８６Ａに比して、ノズル４０から離れて配置されている。そして、ノズル４０の周囲に付着したインク（液体）は、毛細管現象により、溝８６に浸入する。これにより、ノズル面６２Ａに付着したインクがノズル４０から遠ざかる。

また、溝８６を囲む壁面及び底面の親水性は、ノズル面６２Ａの親水性に比して、高くされている。このため、溝８６を囲む壁面及び底面の親水性とノズル面６２Ａの親水性とが同じ場合と比して、ノズル４０の周囲に付着したインクが、毛細管現象により、効果的に溝８６に浸入する。

また、溝８６の溝幅は、ノズル４０から遠ざかるにつれて狭くなっている。これにより、溝幅が一定の場合と比して、溝８６に浸入したインクは、毛細管現象により、ノズル４０から離れた溝８６の他端８６Ｂ側へ移動する。

また、溝８６の他端８６Ｂ側へ向かって移動するインクが、溝９０に浸入して溝９０内に保持される。これにより、溝８６に浸入したインクが、溝８６の一端８６Ａ側へ移動する（逆流する）のが抑制される。

また、ノズル面６２Ａに付着したインクがノズル４０から遠ざかることで、ノズル４０から吐出されるインク滴（液滴の一例）の吐出特性が変化するのが抑制される。なお、吐出特性の一例としては、インク滴の吐出方向であり、ノズル４０から吐出されるインク滴が、ノズル面６２Ａに付着したインクに触れて吐出方向が変化するのが抑制される。

また、画像形成装置１０においては、ノズル４０から吐出されるインク滴の吐出特性の変化が抑制されることで、出力画像の品質低下が抑制される。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、液滴吐出ヘッド３６は、シート部材Ｐの最大幅よりも幅広の所謂ＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）式とされたが、液滴吐出ヘッドがシート幅方向に移動する走査式等であってもよい。

また、上記実施形態では、溝８６の溝幅は、ノズル４０から遠ざかるにつれて狭くなったが、溝幅が同様の寸法でもよく、溝幅がノズルから遠ざかるにつれて広くなってもよい。

また、上記実施形態では、溝８６の縁は、断面Ｕ字状とされたが、断面Ｖ字状等であってもよい。

また、上記実施形態では、溝８６の深さは、一例として、３００〔μｍ〕とされたが、溝８６の一端８６Ａから他端８６Ｂにかけて溝深さを変えてもよい。

また、上記実施形態では、全ての溝８６を囲むように、環状の溝９０が形成されたが、環状の溝９０が形成されなくてもよい。この場合には、溝８６の他端８６Ｂをノズルプレート６２の縁部まで延ばすことで、ノズルプレート６２の端面が開口され、溝８６に浸入したインクがノズルプレート６２の縁部から排出される。

また、上記実施形態では、溝８６に浸入して溝８６の他端８６Ｂ側へ向かって移動するインクが、溝９０に浸入することで溝９０に保持されたが、溝９０ではなく多孔質体等であってもよい。この場合には、多孔質体等がインクを吸収して保持する。

また、上記実施形態では、ノズル面６２Ａに付着するインクの特性について特に説明しなかったが、例えば、静的表面張力の小さいインクは、表面張力の大きいインクに比して、ノズル面６２Ａに広がり易い。このため、静的表面張力の小さいインクを用いる際には、ノズル４０の周囲に付着したインクが、容易に溝８６に浸入する。例えば、出力画像の解像度を優先して静的表面張力を３０ｍＮ／ｍ以下のインクを使用する場合には、このようなインクが、容易に溝８６に浸入する。なお、静的表面張力は、ウイルヘルミー型表面張力計ＣＢＶＰ−Ｚ（協和界面科学株式会社製）を用い、２３℃、５５％ＲＨの環境において測定した値である。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、画像形成動作がされていないジョブとジョブとの間に、制御部８０が、図示せぬ駆動源を制御して液滴吐出ヘッド３６に振動を印加してもよい。液滴吐出ヘッド３６が振動することで、ノズル面６２Ａに付着したインクが移動して、溝８６に浸入する。これにより、ノズル面６２Ａに付着したインクが、ノズル４０の周囲から遠ざかる。

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、同一色の液滴吐出ヘッド３６を複数設け、ヘッド長手方向にずらして、複数の液滴吐出ヘッドをベルト周回方向に並べることで、出力画像の解像度が向上する。

１０ 画像形成装置
１２ 搬送ベルト（搬送部材の一例）
３６ 液滴吐出ヘッド
４０ ノズル（吐出孔の一例）
６２Ａ ノズル面（吐出面の一例）
８６ 溝
８６Ａ 一端
８６Ｂ 他端
９０ 溝（保持部の一例）

Claims (4)

1. 平面状の吐出面に開口し、液滴を吐出する吐出孔と、
   前記吐出面において前記吐出孔と間隔を空けて配置された一端から、他端が前記吐出孔から遠ざかるように延びる溝と、
   が形成される液滴吐出ヘッド。
2. 前記溝の溝幅は、前記吐出孔から遠ざかるにつれて狭くなる請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記溝の他端に連結され、液体を保持する保持部を備える請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 記録媒体を搬送する搬送部材と、
   前記搬送部材によって搬送された記録媒体に吐出孔から液滴を吐出して画像を形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、
   を備える画像形成装置。