JP5644614B2 - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関する。

従来、インク滴をインクジェットヘッド（液体噴射ヘッド）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は、液体噴射ヘッドのノズルからインクが蒸発することによるインクの増粘などにより、ノズルに目詰まりが生じるという問題があった。

このような問題に対処するため、特許文献１では、ノズルを覆わなくてもノズル内の液体が増粘し難い流体噴射装置を実現するべく、筐体内に設けられ、液体を吐出するためのノズルと、前記ノズル内の前記液体の増粘を抑えるために、前記ノズル外の液体を加熱または噴霧して前記筐体内を加湿するための加湿機構を有している。

特開２００９−６６８２号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の液体吐出装置では、広い範囲の筐体内を加湿するため、多くの蒸発媒体（水等）やエネルギーや必要であるという問題がある。特に、ラインヘッド式プリンターや大型プリンターといった大きな容積を持つプリンターでは、この問題はいっそう顕著である。また、筐体内を加湿するため、印刷紙面や大気中の紙へも加湿されることになり、紙内部の湿度が上昇するため、印刷で噴射されたインクが乾燥しにくいという問題もある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多くの蒸発媒体を用いることなく、ノズルの目詰まりを抑制してインク（液体）の良好な噴射性を確保した液体噴射ヘッドと、これを備えた液体噴射装置を提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズル開口が複数整列配置されてノズル列を形成したノズルプレートを有する液体噴射ヘッドであって、前記ノズルプレートの前記液体を噴射する方向側となる噴射面の前記ノズル列を形成する複数の前記ノズル開口を囲む領域に設けられた撥水性の第１絶縁部と、前記ノズルプレートの前記噴射面に沿いかつ前記ノズル列と交差する方向における前記第１絶縁部の両端と隣り合う位置に、前記噴射面側が露出して配置された第１電極と、前記ノズルプレートの前記噴射面に設けられた撥水性の第２絶縁部であって、前記噴射面に沿いかつ前記ノズル列と交差する方向における前記第１電極の両外側に設けられた第２絶縁部と、前記第２絶縁部により覆われるように設けられた第２電極と、を備え、前記第１電極は、前記第１絶縁部および前記第２絶縁部より前記液体を噴射する方向側に突出しないように設けられていることを特徴とする。

この液体噴射ヘッドによれば、ノズルプレートに撥水性の絶縁部を設けるとともに、絶縁部から露出して第１電極を配置し、絶縁層で覆って第２電極を設けているので、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、エレクトロウェッティングの原理によって絶縁部を撥水性から親水性に変化させることができ、また、電圧印加手段をオフにして電圧の印加を停止することにより、絶縁部を再度撥水性に戻すことができる。
したがって、第１電極と第２電極との間に電圧を印加して絶縁部を撥水性から親水性に変化させ、その状態で例えばメンテナンス時にノズルプレート面を噴射用の液体（インク）で濡らしておくことにより、前記絶縁部上に液体を保持することが可能になる。よって、このように絶縁部上に液体を保持しておくことにより、ノズル開口近傍での液体（インク）蒸気濃度を高めることができ、これによってノズル内での液体の増粘を抑制することができる。したがって、従来のように多くの蒸発媒体を用いることなく、ノズルの目詰まりを抑制して液体の良好な噴射性を確保することができる。また、印刷紙面に対する過度な加湿もないため、液体（インク）の乾燥に対する影響もほとんどない。
また、絶縁部上に保持された液体により、ノズル開口から液体を噴射した際に発生するミストを吸収することができる。

また、前記液体噴射ヘッドにおいては、前記ノズル開口が複数整列配置されてノズル列を形成してなり、前記第１電極は前記ノズル列に沿ってその両側に配置され、前記第２電極は前記第１電極に沿って少なくとも前記ノズル列と反対の側に配置されているのが好ましい。
複数のノズル開口からなるノズル列を有することにより、噴射量を多くして印刷スピードを速くすることができる。

また、前記液体噴射ヘッドにおいては、前記ノズル列が複数形成されてなり、前記第１電極は前記各ノズル列に沿ってそれぞれの両側に配置され、前記第２電極は前記各第１電極に沿って該第１電極のそれぞれに対して配置されているのが好ましい。
ノズル列が複数形成されたことにより、噴射量をさらに多くして印刷スピードをより速くすることができる。

また、前記液体噴射ヘッドにおいては、前記第１電極と前記第２電極との少なくとも一方が、前記ノズル列に沿う方向で複数に分割されているのが好ましい。
このようにすれば、第１電極と第２電極との間に電圧を印加して絶縁層上に液体を保持している状態から、分割された電極に対して例えばノズル列の中心部から外側に向かって電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、制御部によって電圧印加手段のオンオフ制御を行うことにより、絶縁層上に保持された液体をノズルの目詰まりが生じ易いノズル列の端部側に移動させることができる。これにより、ノズル列の端部側のノズルの目詰まりをより良好に抑制することができる。

本発明の液体噴射装置は、前記液体噴射ヘッドと、前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加可能に接続される電圧印加手段と、を備え、前記第２絶縁部が前記液体を保持し、かつ前記電圧印加手段により前記電圧を印加した状態で、媒体に対して前記液体を噴射することを特徴としている。
この液体噴射装置によれば、従来のように多くの蒸発媒体を用いることなく、ノズルの目詰まりを抑制して液体の良好な噴射性を確保することができる。また、液体（インク）の乾燥に対する影響もほとんどない。さらに、絶縁部上に保持された液体により、ノズル開口から液体を噴射した際に発生するミストを吸収することができるので、ミストに起因する印刷不良も抑制することができる。

本実施形態に係るプリンターの構成を示す図である。 ヘッドの内部構成を示す断面図である （ａ）はノズルプレートの噴射面の要部を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 インク供給系の構造を示す図である。 プリンターの電気的な構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）はノズルプレートの作用の説明図である。 （ａ）はノズルプレートの噴射面の要部を示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 ノズルプレートの噴射面の要部を示す図である。

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。

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、媒体Ｍにインクを噴射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。

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。

筐体１０１は、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。

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。

インクジェット機構１０２は、プラテン１３上に送り出された媒体Ｍに向けてインク（液体）を噴射するヘッド（液体噴射ヘッド）１１０と、該ヘッド１１０を保持して移動させるヘッド移動機構１０７とを有している。ここで、ヘッド１１０から噴射されるインクは、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。
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。

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。
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。

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。

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。

ノズルプレート４３は、ヘッド１１０の噴射面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の噴射面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の噴射面１１０ａに、インク（液体）を噴射するための開口（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、このノズルプレート４３には、その要部側断面図である図３（ｂ）に示すように、噴射面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の噴射面１１０ａにおいて、ノズル開口４７ａと、ノズル列４８の列方向に沿ってその両側に形成された溝状の開口５１と、を除いたほぼ全面に形成されている。すなわち、絶縁層５０はノズル開口４７ａの周囲に形成されている。この絶縁層５０は、絶縁性であるとともに撥水性であり、したがって通常時には、導電性で水性のインクに対して濡れ性が低く、そ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。絶縁層５０の厚さとしては、後述する第２電極によってその表面（ヘッド１１０の噴射面１１０ａ）側が十分に帯電するような厚さとされる。

溝状の開口５１内には、第１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１電極５２は、ノズル列４８の列方向に沿ってその両側にそれぞれ形成されたもので、線幅が例えば数十μｍ〜数百μｍ程度に形成されている。また、ノズル列４８との間の距離（ノズル開口４７ａの内側の端縁と第１電極の内側の端縁との間の距離）は、例えばノズル開口４７ａの径の数倍から数十倍（例えば２０倍）程度となっている。第１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１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。

また、これら第１電極５２の外側、すなわちノズル列４８と反対の側には、それぞれ第２電極５３が形成されている。第２電極５３は、絶縁層５０の内面側、すなわちヘッド１１０の噴射面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。このように絶縁層５０に当接することで、第２電極５３は該絶縁層５０と電気的に接続し、その表面（ヘッド１１０の噴射面１１０ａ）側を帯電させるようになっている。なお、これら第２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２電極５３も、例えば第１電極５２と同様に金等の金属からなっている。

このような構成のもとに第２電極５３と前記第１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１電極５２と第２電極５３との電位差が後述するエレクトロウェッティング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。

なお、第１電極５２、第２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１電極５２及びこれに接続する配線パターン（図示せず）と、第２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開口５１を形成することにより、該開口５１を有する絶縁層５０と、該開口５１内に露出する第１電極５２と、絶縁層５０の内面に当接する第２電極５３とを、それぞれ形成することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

メンテナンス機構１０５は、ヘッド１１０の噴射面１１０ａを払拭するワイピング機構１１１と、該噴射面１１０ａを覆うキャッピング機構１１２と、ヘッド１１０のノズル４７からインクを噴射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。

ワイピング機構１１１は、ヘッド１１０の噴射面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噴射面１１０ａを拭き取ることにより、該噴射面１１０ａに残留したインクや該噴射面１１０ａに付着している異物を除去する。本実施形態においては、ワイピング部材として、図３（ａ）に示すノズルプレート４３の噴射面１１０ａのうち、第１電極５２、５２間に位置する第１領域５４のみを選択的に拭き取る第１ワイピング部材と、ノズルプレート４３の噴射面１１０ａ全体を拭き取る従来の第２ワイピング部材との２種類が用意されている。そして、制御装置１０６により、これら２種類のワイピング部材が適宜選択されて用いられるようになっている。

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の噴射面１１０ａを覆いつつ、該噴射面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、インクは噴射面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によって噴射面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。

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噴射（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。

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。

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。

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。
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には、ヘッド１１０に設けられた第１電極５２と第２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、オンオフ制御をなす制御部１０６ａが設けられている。
なお、第１電極５２と第２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。

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には制御部１０６ａが備えられており、制御部１０６ａは前述したようにヘッド１１０の第１電極５２と第２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。

次に、前記構成のプリンター１００におけるメンテナンス動作を説明する。
媒体Ｍへのインクの噴射（吐出）動作に先立つメンテナンス動作（初期動作）として、まず、キャッピング機構１１２によってキャッピングを行い、さらに吸引機構１１３によって吸引動作を行う。ただし、本実施形態ではこれに先立ち、制御部１０６ａによってヘッド１１０の第１電極５２と第２電極５３との間に所定電圧を印加しておく。

すると、図６（ａ）に示すようにヘッド１１０の噴射面１１０ａは、第１電極５２が例えば負の電位となり、第２電極５３がその逆の電位、すなわち正の電位となる。また、第２電極５３が正の電位となることで、これに当接する絶縁層５０も正の電位となる。

このような状態のもとでキャッピング機構１１２によってキャッピングを行い、さらに吸引機構１１３によって吸引動作を行うと、インクは噴射面１１０ａ全体を濡らすようになる。すると、図６（ｂ）に示すように噴射面１１０ａを濡らしたインクＩは、その一部が露出した第１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、エレクトロウェッティングの原理によって第２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。

ここで、エレクトロウェッティングの原理について説明する。エレクトロウェッティングとは、電極と電気的に接続されている絶縁膜によって、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である。つまり、電極（第２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）表面の撥水性が低下し、濡れ性が高くなる。

よって、噴射面１１０ａ上に濡れているインクＩが絶縁層５０から露出している第１電極５２と接触して負の電位になると、第２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表面はその撥水性が見かけ上低下し、濡れ性が高くなって親水性となる。これにより、噴射面１１０ａ上に濡れたインクＩは、第２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、このようなエレクトロウェッティング現象は、第１電極５２を正の電位にし、第２電極５３を負の電位にしても、同様に起こる。

一方、第２電極５３に当接しない絶縁層５０は、前記のエレクトロウェッティングの原理が働かないため、該絶縁層５０は撥水性の状態に維持され、したがってインクＩは液滴となって撥水膜（絶縁層５０）上に点在するようになる。すなわち、第２電極５３に当接しない絶縁層５０は、従来のように噴射面１１０ａに単に撥水膜（絶縁層）が形成されている場合と同じ構成となっているため、インクＩの接触角が非常に大きくなることから、インクＩは液滴となって撥水膜（絶縁層５０）上に点在するようになる。

すると、噴射面１１０ａは下方に向いていることから、液滴が大きくなると垂れてしまい、そのまま印刷を行うと媒体Ｍ上に落下してこれを汚してしまう可能性がある。したがって、従来ではこれを抑制するため、ワイピング機構１１１によって噴射面１１０ａ上に残ったインクＩを拭き取り、除去している。

本実施形態においても、このように第２電極５３に当接しない絶縁層５０上では、従来と同様にインクＩが液滴状に点在する。そこで、この第２電極５３に当接しない絶縁層５０上、すなわち図３（ａ）に示した第１電極５２、５２間に位置する第１領域５４のみを、前記の第１ワイピング部材を用いて選択的に拭き取る。これにより、図３（ｃ）に示すように第１領域５４では絶縁層５０上からインクＩが除去される。一方、第２電極５３が形成された領域の絶縁層５０上には、インクＩが該絶縁層５０に良好に保持された状態のまま残る。

なお、フラッシング動作については、後述するようにノズル４７内のインクＩ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。
そして、このように第２電極５３が形成された領域の絶縁層５０上にインクＩを保持させたまま、ヘッド１１０を従来と同様に噴射（吐出）動作させ、媒体Ｍに対して印刷を行う。
すると、絶縁層５０上にインクＩが保持されていることにより、ノズル開口４７ａ近傍でのインクＩ（液体）の蒸気濃度（インクＩの溶剤の蒸気濃度）が高くなっているため、ノズル４７内でのインクＩ（液体）の増粘が抑制される。

したがって、本実施形態のヘッド１１０およびこれを有するプリンター１００にあっては、従来のように多くの蒸発媒体を用いることなく、第２電極５３に当接する絶縁層５０上に保持したインクＩによってノズル４７の目詰まりを抑制し、インクＩの良好な噴射性を確保することができる。また、媒体Ｍとして紙を用いた場合にも、該紙に対する過度な加湿がないため、従来と異なり、インクの乾燥に対する影響もほとんどない。
また、前記絶縁層５０上に保持されたインクＩにより、ノズル開口４７ａからインクＩを噴射した際に発生するミストを吸収することができる。すなわち、発生したミストは、インクＩとの親和性が高いため、大気中から絶縁層５０上に保持されたインクＩ中に引きつけられ、ここに吸収される。

なお、第２電極５３が形成された領域の絶縁層５０上に保持されたインクＩは、その溶剤が蒸気となって放出され、ノズル４７内のインクＩを保湿するように作用する。したがって、絶縁層５０上に保持されたインクＩは、時間の経過とともにその溶剤濃度が低くなり、増粘する。

そこで、本実施形態では、印刷動作の間にメンテナンス動作を繰り返す際に、予め設定した所定回数のうちの一回は、ノズルプレート４３の噴射面１１０ａ全体を拭き取る従来の第２ワイピング部材によってワイピングを行い、絶縁層５０上に保持されて増粘したインクＩを拭き取る。ただし、このように第２ワイピング部材によってワイピングを行うに先だち、制御部１０６ａにより、ヘッド１１０の第１電極５２と第２電極５３との間への所定電圧の印加を停止しておく。

すると、第２電極５３に当接する絶縁層５０も、第２電極５３に当接しない絶縁層５０と同様にエレクトロウェッティングの原理が働かなくなるため、第２ワイピング部材によってワイピングがなされることにより、第２電極５３に当接する絶縁層５０上のインクＩは該絶縁層５０上から容易に拭き取られ、除去される。したがって、このように増粘したインクＩを一旦拭き取った後、再度制御部１０６ａによってヘッド１１０の第１電極５２と第２電極５３との間に所定電圧を印加する。

そして、キャッピング機構１１２によってキャッピングを行い、さらに吸引機構１１３によって吸引動作を行い、その後第１ワイピング部材を用いて第１電極５２、５２間に位置する第１領域５４のみを選択的に拭き取ることにより、第２電極５３が形成された領域の絶縁層５０上にインクＩを選択的に残す。
これにより、前記したようにノズル４７の目詰まりを抑制してインクＩの良好な噴射性を確保することができる。

図７（ａ）、（ｂ）は本発明の液体噴射装置の他の実施形態を説明するための図である。図７（ａ）、（ｂ）において符号１２０はヘッド（液体噴射ヘッド）、６０はノズルプレートである。このヘッド１２０が図３（ａ）、（ｂ）に示したヘッド１１０と異なるところは、主にノズルプレート６０に設けられた第１電極６１、第２電極６２の構成にある。

すなわち、本実施形態のノズルプレート６０には、その噴射面に形成された絶縁層５０の開口５１内に、該絶縁層５０から露出した状態で第１電極６１が形成されている。第１電極６１は、前記実施形態の第１電極５２と同様に、ノズル列４８の列方向に沿ってその両側に形成されており、したがってノズル開口４７ａの近傍に配置されている。これら第１電極６１は、前記実施形態と同様に、金等の耐腐食性の高い金属によって形成されているのが好ましい。なお、これら第１電極６１も、それぞれ配線（図示せず）を介して制御部１０６ａに接続され、さらに該制御部１０６ａを介して電源（電圧印加手段）に接続されている。

また、第１電極６１および絶縁層５０の内面（裏面）には、第２絶縁層６３が設けられている。第２絶縁層６３は、前記絶縁層５０と異なり、その表面にインクＩ（液体）が接触しないため、撥水性である必要はない。したがって、例えばＳｉＯ_２等の一般的な絶縁材料からなっている。

第２絶縁層６３の内面（裏面）には、第２電極６２が設けられている。第２電極６２は、第２絶縁層６３を介して第１電極６１上に配置されたことにより、該第１電極６１とは絶縁されている。一方、絶縁層５０とは、第２絶縁層６３を介して当接することにより、電気的に接続した状態となっている。すなわち、絶縁層５０と第２絶縁層６３とは接合していることにより、一層の絶縁層として機能し、これによって前記実施形態において第２電極５３に直接当接する絶縁層５０と同様に機能する。

また、第２電極６２は、本実施形態では図７（ａ）に示すようにノズル列４８に沿う方向にて多数（複数）に分割されている。すなわち、第２電極６２は、ノズル列４８に沿う方向に配列された多数の単位電極６２ａによって構成されている。これら単位電極６２ａ間は、前記第２絶縁層６３によって絶縁されている。また、これら単位電極６２ａには、それぞれに独立して配線（図示せず）が接続されている。そして、該配線を介して単位電極６２ａは制御部１０６ａに接続され、さらに該制御部１０６ａを介して電源（電圧印加手段）に接続されている。また、これら単位電極６２ａ（第２電極６２）は、第１電極６１と同様に金等の金属からなっていてもよく、アルミニウム等からなっていてもよい。

このような構成のもとに各単位電極６２ａと前記第１電極６１との間には、制御部１０６ａを介して接続される電源（電圧印加手段）により、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、前記実施形態と同様に、単位電極６２ａと第１電極６１との電位差がエレクトロウェッティング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。

なお、第１電極６１、第２電極６２（単位電極６２ａ）の形成法としては、前記実施形態と同様に、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属膜を形成した後、エッチングによって単位電極６２ａをパターニングし、これによって第２電極６２を形成する。続いて、第２絶縁層６３を形成し、さらにその上に第１電極６１を形成する。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開口５１を形成することにより、該開口５１を有する絶縁層５０と、該開口５１内に露出する第１電極６１と、該第１電極６１および絶縁層５０の内面に当接する第２絶縁層６３と、該第２絶縁層６３の内面に当接する第２電極６２とを、それぞれ形成することができる。

このような構成のヘッド１２０を備えたプリンターにあっても、前記実施形態と同様に、エレクトロウェッティングの原理によってインクＩを、第２絶縁層６３を介して第２電極６２に当接する絶縁層５０上に保持することができる。ここで、図７（ａ）に示したようなノズル列４８を有するヘッド１２０にあっては、該ノズル列４８の中央部のノズル４７に比べ、両側端部に位置するノズル４７の方がノズル４７内のインクＩの増粘が起こり易くなる。これは、両側端部に位置するノズル４７の方が、インクＩの噴射頻度が少なくなるためである。

そこで、本実施形態では、第２絶縁層６３を介して第２電極６２に当接する絶縁層５０上にインクＩを保持した後、単位電極６２ａに対して、ノズル列４８の中心部から外側（両側端側）に向かってそれぞれ電圧が印加されている状態から順次非印加状態となるように、制御部１０６ａによって電源（電圧印加手段）のオンオフ制御を行う。

このようにオンオフ制御を行うと、ノズル列４８の中心部から外側に向けて、その絶縁層５０が順次親水性から撥水性に変わることにより、インクＩが撥水性の領域（ノズル列４８の中心部）から親水性の領域（ノズル列４８の外側）に押し出されるようになる。これにより、絶縁層５０上のインクＩは、インクＩの増粘が相対的に起こり難いノズル列４８の中央部から、インクＩの増粘が相対的に起こり易い外側に移動し、ここに保持される。
よって、本実施形態のヘッド１２０およびこれを有するプリンターにあっては、前記実施形態の効果に加えて、ノズル列４８の外側（両端部側）のノズル４７の目詰まりをより良好に抑制することができるという優れた効果を奏する。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示した実施形態では、第２電極６２（単位電極６２ａ）を第１電極６１に重ねて形成したが、図３（ａ）、（ｂ）に示した実施形態と同様に、第１電極６１の外側に形成配置してもよい。その場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示した実施形態と同様に、第２絶縁層６３の形成を省略することができる。

また、図７（ａ）、（ｂ）に示した実施形態では、第２電極６２を複数（多数）の単位電極６２ａによって構成したが、これに代えて、第１電極６１を複数（多数）の単位電極によって構成してもよい。さらに、第２電極６２を複数（多数）の単位電極６２ａによって構成するとともに、これら単位電極６２ａに対応させて、第１電極６１も複数（多数）の単位電極によって構成してもよい。

また、ノズルプレートとしては、例えば図８に示すようにノズル列４８が千鳥状に２列（複数）形成されていてもよい。このようにノズル列４８が２列形成されている場合にも、例えば図３（ａ）、（ｂ）に示したように第１電極５１、第２電極５３、絶縁層５０、開口５１を各ノズル列４８毎にそれぞれ形成することにより、全てのノズル４７内のインクの増粘を抑制し、目詰まりを抑制してインクＩの良好な噴射性を確保することができる。

４３、６０…ノズルプレート、４７…ノズル、４７ａ…ノズル開口、４８…ノズル列、５０…絶縁層（絶縁部）、５１…開口、５２、６１…第１電極、５３、６２…第２電極、６２ａ…単位電極、１００…プリンター（液体噴射装置）、１０５…メンテナンス機構（メンテナンス装置）、１０６…制御装置、１１０、１２０…ヘッド（液体噴射ヘッド）

Claims (7)

1. 液体を噴射するノズル開口が複数整列配置されてノズル列を形成したノズルプレートを有する液体噴射ヘッドであって、
   前記ノズルプレートの前記液体を噴射する方向側となる噴射面の前記ノズル列を形成する複数の前記ノズル開口を囲む領域に設けられた撥水性の第１絶縁部と、
   前記ノズルプレートの前記噴射面に沿いかつ前記ノズル列と交差する方向における前記第１絶縁部の両端と隣り合う位置に、前記噴射面側が露出して配置された第１電極と、
   前記ノズルプレートの前記噴射面に設けられた撥水性の第２絶縁部であって、前記噴射面に沿いかつ前記ノズル列と交差する方向における前記第１電極の両外側に設けられた第２絶縁部と、
   前記第２絶縁部により覆われるように設けられた第２電極と、
   を備え、
   前記第１電極は、前記第１絶縁部および前記第２絶縁部より前記液体を噴射する方向側に突出しないように設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記ノズル列が複数形成されてなり、
   前記第１電極は前記各ノズル列に対応する前記第１絶縁層の前記両端と隣り合う位置に配置され、
   前記第２電極は前記各第１電極の前記両外側に設けられた前記第２絶縁部に覆われるように該第２絶縁部のそれぞれに対して配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第１電極と前記第２電極との少なくとも一方が、前記ノズル列に沿う方向で複数に分割されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加可能に接続される電圧印加手段と、
   を備え、
   前記第２絶縁部が前記液体を保持し、かつ前記電圧印加手段により前記電圧を印加した状態で、媒体に対して前記液体を噴射することを特徴とする液体噴射装置。
5. 前記電圧印加手段により前記電圧を印加した状態で、前記ノズル開口から前記液体を排出した後、前記電圧を印加した状態で、前記媒体に対して前記液体を噴射することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射装置。
6. 前記第１絶縁層を選択的にワイピング可能な第１ワイピング部材を備え、
   前記媒体に対して前記液体を噴射する前に、前記第１ワイピング部材による前記第１絶縁層のワイピングを行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の液体噴射装置。
7. 前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を含む前記噴射面をワイピング可能な第２ワイピング部材を備え、
   前記電圧印加手段による前記電圧の印加を停止した状態で、前記第２ワイピング部材による前記噴射面のワイピングを行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の液体噴射装置。

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