JP5979345B2 - Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置に関し、特にノズルプレートに付着した液滴をノズル開口から離隔させる場合に適用して有用なものである。 The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus, and is particularly useful when applied to a case where a droplet attached to a nozzle plate is separated from a nozzle opening.
液体噴射装置としては、例えば圧電素子からなる圧力発生手段によりインク滴吐出のための圧力を発生させる圧力発生室と、該圧力発生室内に充填されたインクに圧力変化を生じさせ、ノズルプレートに形成されたノズル開口を介してインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドともいう)を具備するインクジェット式記録装置(以下、記録装置ともいう)が知られている。 As a liquid ejecting apparatus, for example, a pressure generating chamber that generates pressure for ejecting ink droplets by a pressure generating means made of a piezoelectric element, for example, a pressure change is generated in the ink filled in the pressure generating chamber, and the nozzle plate is formed. There is known an ink jet recording apparatus (hereinafter also referred to as a recording apparatus) including an ink jet recording head (hereinafter also referred to as a recording head) that discharges ink droplets through the nozzle openings.
この種の記録装置においては、その記録ヘッドのノズル開口の高密度配置および高速駆動化がその印刷速度向上のために有効である。ところが、記録ヘッドの高速駆動時には、ノズル開口から吐出されるインク滴に付随して飛散するミスト状の微少のインク滴がノズルプレートのノズル開口の近傍に付着し、吐出インク滴の飛行曲がりや不吐出などの吐出不良を誘発する。 In this type of recording apparatus, high density arrangement of nozzle openings of the recording head and high speed driving are effective for improving the printing speed. However, when the recording head is driven at a high speed, minute mist-like ink droplets scattered along with the ink droplets ejected from the nozzle openings adhere to the vicinity of the nozzle openings of the nozzle plate, and the ejected ink droplets are not bent or flying. Inducing discharge failure such as discharge.
このため、ノズル開口が形成されたノズルプレートの表面に対して、ワイプのようなメンテナンス動作を定期的に実施するなどの対応が採られている。しかし、このようなメンテナンス動作の結果として、高速動作の目的である装置の高スループット性が低下することとなる。 For this reason, measures are taken such as periodically performing a maintenance operation such as wiping on the surface of the nozzle plate in which the nozzle openings are formed. However, as a result of such a maintenance operation, the high throughput performance of the apparatus, which is the purpose of high-speed operation, is reduced.
一方、ノズルプレートへの微少なインク滴の付着によって生ずる吐出不良に対して、ノズル開口の周辺に撥液部を設け、撥液部に溝や撥液度の劣る円環状のパターンを併設することにより、吐出孔近傍に付着した液滴を排除する構造が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。特許文献1は、ノズル面に大きな滴状で保持されている液滴を撥液性の異なる部分で排除し、ノズル吐出口に液滴が残留して生起される吐出不良を防止するようにしたものである。また、特許文献2は、液滴の進入し易さに差を付けて複数形成された撥液層と複数の親水性領域からなる吐出面を有し、慣性力や空気流による力を利用して、液滴をノズルから遠ざけるようにしたものである。この結果、ワイプ頻度を低減し、吐出面の長寿命化、およびメンテナンス頻度の低下によるスループット向上という効果を得ている。
On the other hand, with respect to ejection failure caused by adhesion of minute ink droplets to the nozzle plate, a liquid repellent part is provided around the nozzle opening, and a groove or an annular pattern having a poor liquid repellency is provided in the liquid repellent part. Therefore, a structure for removing droplets adhering to the vicinity of the ejection hole has been proposed (see, for example,
ところが、特許文献1,2に開示される従来技術は、撥液・親液性の表面張力差によりパターン上の付着液移動を促すものに過ぎない。この結果、前記パターン上の液滴は表面エネルギーの釣合い位置で静止することから、適切な液滴移動手段とはなりえず、スループット向上の手段としては充分ではない。
However, the conventional techniques disclosed in
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ノズル開口の近傍に付着された液滴を除去してノズル開口を介した液滴の吐出性能を良好に保持するとともにスループットのさらなる向上に寄与させることができる液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems of the prior art, the present invention removes droplets attached in the vicinity of the nozzle opening to maintain good droplet discharge performance through the nozzle opening and contribute to further improvement in throughput. An object of the present invention is to provide a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that can perform the above operation.
上記課題を解決する本発明の態様は、圧力発生手段により圧力発生室の液体に圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室内の液体をノズルプレートに形成されたノズル開口を介して吐出させる液体噴射ヘッドであって、前記ノズルプレートの圧力発生室と反対の面に形成され、電圧の印加により形成される電位の傾斜に基づき電気化学的に濡れ性を制御し得る撥液膜と、相互間の電気的絶縁を保った状態で前記撥液膜に埋設された電極対と、前記電極対のうち一方の電極への印加電圧の正負極性に対し、もう一方の電極へは逆符号極性の電圧を印加可能な電圧印加手段と、を有し、前記撥液膜が、可逆な酸化還元能を有する官能基を持つ有機分子、又は、多核金属錯体を官能基に持つ有機分子からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、撥液膜に対して正負電極対が形成する電圧勾配に沿って親液・撥液性の勾配が生ずる。このため、撥液膜に付着している液滴は親液性を有する領域に引き込まれ、撥液性を有する領域からは排斥される。この結果、液滴をノズル開口から離隔される方法への移動力が作用し、液滴をノズル開口の近傍から排除することができる。この結果、ノズル開口から吐出される液滴の飛行曲がり等の吐出不良を有効に防止することができる。
ここで、前記電極対が複数組形成され、電圧を印加される電極がノズル開口側から経時的に移動されるように切替えて前記電極対の一組に電圧を印加するように前記電圧印加手段が構成されているのが望ましい。この場合には、撥液膜に付着する液滴をノズル開口から離隔する方向へ積極的に移動させることができ、より確実にノズル開口近傍の液滴を排除し得るからである。
本発明の他の態様は、前記液体噴射ヘッドを搭載したことを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、従来ワイピング等のメンテナンスに要していた時間を可及的に低減することができるので、その分スループットを向上させることができる。
また、他の態様は、圧力発生手段により圧力発生室の液体に圧力変化を生じさせ、前記圧力発生室内の液体をノズルプレートに形成されたノズル開口を介して吐出させる液体噴射ヘッドであって、前記ノズルプレートの圧力発生室と反対の面に形成され、電圧の印加により形成される電位の傾斜に基づき電気化学的に濡れ性を制御し得る撥液膜と、相互間の電気的絶縁を保った状態で前記撥液膜に埋設された電極対と、前記電極対のうち、一方の電極への印加電圧の正負極性に対し、もう一方の電極へは逆符号極性の電圧を印加可能な電圧印加手段とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、撥液膜に対して正負電極対が形成する電圧勾配に沿って親液・撥液性の勾配が生ずる。このため、撥液膜に付着している液滴は親液性を有する領域に引き込まれ、撥液性を有する領域からは排斥される。この結果、液滴をノズル開口から離隔される方法への移動力が作用し、液滴をノズル開口の近傍から排除することができる。この結果、ノズル開口から吐出される液滴の飛行曲がり等の吐出不良を有効に防止することができる。
An aspect of the present invention that solves the above-described problem is a liquid ejecting head that causes a pressure change in a liquid in a pressure generation chamber by pressure generation means and discharges the liquid in the pressure generation chamber through a nozzle opening formed in a nozzle plate A liquid repellent film formed on a surface opposite to the pressure generating chamber of the nozzle plate and capable of electrochemically controlling wettability based on a potential gradient formed by applying a voltage, In contrast to the positive / negative polarity of the voltage applied to one electrode of the electrode pair embedded in the liquid-repellent film while maintaining the electrical insulation, the other electrode is applied with a voltage of opposite sign polarity. And the liquid repellent film is made of an organic molecule having a functional group having a reversible redox ability or an organic molecule having a polynuclear metal complex as a functional group. Located in the liquid jet head.
According to this aspect, the lyophilic / liquid repellent gradient is generated along the voltage gradient formed by the positive and negative electrode pairs with respect to the liquid repellent film. For this reason, the droplets adhering to the liquid repellent film are drawn into the lyophilic region and are discharged from the region having the liquid repellency. As a result, the moving force to the method of separating the droplet from the nozzle opening acts, and the droplet can be excluded from the vicinity of the nozzle opening. As a result, it is possible to effectively prevent ejection defects such as flight bending of droplets ejected from the nozzle openings.
Here, the voltage applying means is configured so that a plurality of the electrode pairs are formed, and the electrodes to which the voltage is applied are switched so as to move with time from the nozzle opening side, and the voltage is applied to the pair of the electrode pairs. Is preferably configured. In this case, the droplets adhering to the liquid repellent film can be positively moved in the direction away from the nozzle openings, and the droplets near the nozzle openings can be more reliably eliminated.
Another aspect of the invention is a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head.
According to this aspect, the time required for maintenance such as conventional wiping can be reduced as much as possible, so that the throughput can be improved accordingly.
According to another aspect of the invention, there is provided a liquid ejecting head that causes a pressure change in the liquid in the pressure generating chamber by the pressure generating means and discharges the liquid in the pressure generating chamber through a nozzle opening formed in a nozzle plate. A liquid repellent film formed on the surface opposite to the pressure generating chamber of the nozzle plate and capable of electrochemically controlling the wettability based on a potential gradient formed by applying a voltage, and maintaining electrical insulation between them. A voltage capable of applying a voltage of opposite sign polarity to the other electrode with respect to the positive / negative polarity of the applied voltage to one electrode of the electrode pair embedded in the liquid repellent film in the state The liquid ejecting head includes an applying unit.
According to this aspect, the lyophilic / liquid repellent gradient is generated along the voltage gradient formed by the positive and negative electrode pairs with respect to the liquid repellent film. For this reason, the droplets adhering to the liquid repellent film are drawn into the lyophilic region and are discharged from the region having the liquid repellency. As a result, the moving force to the method of separating the droplet from the nozzle opening acts, and the droplet can be excluded from the vicinity of the nozzle opening. As a result, it is possible to effectively prevent ejection defects such as flight bending of droplets ejected from the nozzle openings.
ここで、前記電極対が複数組形成され、電圧を印加される電極がノズル開口側から経時的に移動されるように切替えて前記電極対の一組に電圧を印加するように前記電圧印加手段が構成されているのが望ましい。この場合には、撥液膜に付着する液滴をノズル開口から離隔する方向へ積極的に移動させることができ、より確実にノズル開口近傍の液滴を排除し得るからである。 Here, the voltage applying means is configured so that a plurality of the electrode pairs are formed, and the electrodes to which the voltage is applied are switched so as to move with time from the nozzle opening side, and the voltage is applied to the pair of the electrode pairs. Is preferably configured. In this case, the droplets adhering to the liquid repellent film can be positively moved in the direction away from the nozzle openings, and the droplets near the nozzle openings can be more reliably eliminated.
本発明の他の態様は、前記液体噴射ヘッドを搭載したことを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、従来ワイピング等のメンテナンスに要していた時間を可及的に低減することができるので、その分スループットを向上させることができる。
Another aspect of the invention is a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head.
According to this aspect, the time required for maintenance such as conventional wiping can be reduced as much as possible, so that the throughput can be improved accordingly.
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、インクジェット式記録装置(以下、記録装置ともいう)の一例を示す概略図である。図1に示すように、記録ヘッドユニット1A及び1Bは、液体噴射装置としてのインクジェット式記録装置Iに設けられている。すなわち、記録ヘッドユニット1A及び1Bは、インクジェット式記録装置Iのキャリッジ3に搭載され、キャリッジ3は、インクジェット式記録装置Iの装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット1A及び1Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an ink jet recording apparatus (hereinafter also referred to as a recording apparatus). As shown in FIG. 1, the
記録ヘッドユニット1A及び1Bを搭載したキャリッジ3は、駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、キャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図1中には図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
The
図2は、図1に示す記録ヘッドユニット1A,1Bを内蔵するインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドともいう)の概略構成を示す分解斜視図であり、図3は、図2の平面図であり、図4は図3のA−A′線断面図である。
2 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an ink jet recording head (hereinafter also referred to as a recording head) incorporating the
図2〜図4に示すように、記録ヘッド10の流路形成基板11は、シリコン単結晶基板からなる。流路形成基板11の一方の面には二酸化シリコンからなり、本形態における振動部となる弾性膜50が形成されている。流路形成基板11には、複数の圧力発生室12がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板11の圧力発生室12の長手方向外側の領域には連通部13が形成され、連通部13と各圧力発生室12とが、各圧力発生室12毎に設けられたインク供給路14及び連通路15を介して連通されている。連通部13は、後述する保護基板30のマニホールド部31と連通して各圧力発生室12の共通のインク室となるマニホールド100の一部を構成する。インク供給路14は、圧力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路14を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。かくして本形態では、流路形成基板11に、圧力発生室12、連通部13、インク供給路14及び連通路15からなる液体流路が設けられていることになり、圧力発生室12にインクが充填される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the flow
また、流路形成基板11の一方の面である開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。ここで、ノズルプレート20は、例えばシリコン単結晶基板、ステンレス鋼等で好適に構成することができる。ノズルプレート20の表面には、これが前記シリコン単結晶基板やステンレス鋼等の導電体の場合は絶縁膜51を介して撥液膜52が形成されている。ここで、本形態における撥液膜52は電圧の印加により形成される電位の傾斜に基づき電気化学的に濡れ性を制御し得る材料で形成してある。例えばフェロセニルアルカンチオールのような可逆な酸化還元能を有する官能基を持つ有機分子からなる有機薄膜で好適に所望の撥液膜52を形成することができる。また、他のメタロセン類やルテニウム錯体等の多核金属錯体を官能基に持つ有機分子からなる有機薄膜で形成することもできる。
In addition, a nozzle plate in which a
さらに、図1〜図4には図示しないが、撥液膜52には複数の電極対が埋設されている。電極対に関しては後に詳述する。
Although not shown in FIGS. 1 to 4, a plurality of electrode pairs are embedded in the
流路形成基板11の反対側の開口面には、上述したように弾性膜50が形成され、この弾性膜50上には、例えば厚さ30〜50nm程度の酸化チタン等からなり弾性膜50等の第1電極60の下地との密着性を向上させるための密着層56が設けられている。なお、弾性膜50上に、必要に応じて酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜が設けられていてもよい。
As described above, the
さらに、この密着層56上には、第1電極60と、厚さが2μm以下、好ましくは0.3〜1.5μmの薄膜である圧電体層70と、第2電極80とが、積層形成されて、圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子300は、本形態における圧力発生手段であり、第1電極60、圧電体層70及び第2電極80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。本形態では、第1電極60を圧電素子300の共通電極とし、第2電極80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜50、密着層56、第1電極60及び必要に応じて設ける絶縁体膜が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜50や密着層56を設けなくてもよい。また、圧電素子300自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
Further, on the
かかる圧電素子300の個別電極である第2電極80には、インク供給路14側の端部近傍から引き出され、弾性膜50上や必要に応じて設ける絶縁体膜上にまで延設される、例えば、金(Au)等からなるリード電極90が接続されている。
The
圧電素子300が形成された流路形成基板11上、すなわち、第1電極60、弾性膜50や必要に応じて設ける絶縁体膜及びリード電極90上には、マニホールド100の少なくとも一部を構成するマニホールド部31を有する保護基板30が接着剤35を介して接合されている。このマニホールド部31は、本形態では、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板11の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるマニホールド100を構成している。また、流路形成基板11の連通部13を圧力発生室12毎に複数に分割して、マニホールド部31のみをマニホールドとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板11に圧力発生室12のみを設け、流路形成基板11と保護基板30との間に介在する部材(例えば、弾性膜50、必要に応じて設ける絶縁体膜等)にマニホールド100と各圧力発生室12とを連通するインク供給路14を設けるようにしてもよい。
At least a part of the manifold 100 is formed on the flow
また、保護基板30の圧電素子300に対向する領域には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部32が設けられている。圧電素子保持部32は、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
A piezoelectric
このような保護基板30としては、流路形成基板11の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本形態では、流路形成基板11と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成してある。
As such a
また、保護基板30には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられており、各圧電素子300から引き出されたリード電極90の端部近傍が、貫通孔33内に露出するように構成してある。
Further, the
一方、保護基板30上には、後に詳述する制御装置(図2〜図4には図示せず)で制御されて圧電素子300を駆動する駆動回路120が固定されている。この駆動回路120としては、例えば、回路基板や半導体集積回路(IC)等を用いることができる。そして、駆動回路120とリード電極90とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線121を介して電気的に接続されている。ここで、本形態における駆動回路120にはその温度を管理するための温度検出センサー(図2〜図4には図示せず)が内蔵されている。この点に関しては後に詳述する。
On the other hand, a
また、このような保護基板30上には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜41によってマニホールド部31の一方面が封止されている。
In addition, a
固定板42は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板42のマニホールド100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、マニホールド100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。
The fixed
かかる記録ヘッド10では、図示しない外部のインク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、マニホールド100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たす。その後、駆動回路120からの駆動信号にしたがい、圧力発生室12に対応するそれぞれの第1電極60と第2電極80との間に電圧が印加される。かくして弾性膜50、密着層56、第1電極60及び圧電体層70を撓み変形させることにより、振動部として機能する弾性膜50を介して各圧力発生室12内のインクに前記変形に伴う振動を伝達させる。この結果、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出される。
In the
図5はノズルプレートの表面を拡大して示す拡大平面図、図6は図5のB−B′線断面図である。両図に示すように、前述の如く、ノズルプレート20の表面には、電圧の印加により形成される電位の傾斜に基づき電気化学的に濡れ性が変化する撥液膜52が絶縁膜51を介して形成されているが、撥液膜52には複数対(図では10対)の電極対53が埋設されている。すなわち、本形態においては、複数のノズル開口21で形成するノズル列の中心線を通るとともにノズル開口21の外周に沿って連続する中央の電極54と、この電極54に対し、両側において平行に配設された複数の電極54A1,54B1,54C1,54D1,54E1,54A2,54B2,54C2,54D2,54E2が形成されている。かくして、ノズル列に対し直角な方向に沿いノズル開口21から離隔される両方向(左右方向)に電極54A1〜54E1および電極54A2〜54E2が形成されている。
FIG. 5 is an enlarged plan view showing the surface of the nozzle plate in an enlarged manner, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. As shown in both figures, as described above, on the surface of the
電圧印加手段55は各電極対53を形成する電極54,54A1〜54E1,54A2〜54E2間に所定の電圧を印加する。ここで、電圧印加手段55は、各電極対53のうちノズル開口21側の電極54または電極54A1〜54D1,電極54A2〜54D2がマイナスで、反対側の電極54A1〜54E1,電極54A2〜54E2がプラスとなるように電圧を印加するとともに、電圧を印加する電極対53が電極(54、54A1)、(54、54A2)から順次ノズル開口21から離隔する方向(図中の左または右方向)に経時的に移動するように印加する。すなわち、最初は電極(54、54A1)、(54、54A2)間に所定の電圧を印加するとともに、この電圧を印加する電極を電極(54A1、54B1)、(54A2、54B2)から電極(54E1、54D1)、(54E2、54D2)へと経時的に移動させる。
The
かかる本形態においては電圧の印加により形成される電圧勾配により撥液膜52の濡れ性が変化する。すなわち、付着するインク滴に対してプラス側が親液性(あるいは撥液性)を持ち、マイナス側が撥液性(あるいは親液性)を持つようになる。この結果、撥液膜52に付着しているインク滴57には電位がマイナス側からプラス側(あるいはプラス側からマイナス側)に向かう移動力が作用する。特に、本形態では、電極54A1〜54E1,54A2〜54E2の極性をノズル開口21から離隔する方向に向けて経時的に順次切替えているので、インク滴57には図5および図6中の矢印で示す方向(左右方向)に移動させるような駆動力が連続的に作用する。例えば、付着インク滴57に対する撥水膜52の濡れ性変化が印加電圧のプラス側で撥液化、マイナス側で親液化する場合、図5および図6に実線で示すように、インク滴57がノズル開口21の間に付着されても電極54がマイナス、電極54A1,54A2がプラスとなるように電圧印加手段55で電圧が印加され、その後電極54A1,54A2がマイナス、電極54B1,54B2がプラスというようにノズル開口21から離隔された電極対53に順次切替えて電圧が印加された場合には、図5および図6に点線で示すように、インク滴57がノズル開口21から離隔される方向に移動される。この結果、インク滴57はノズル開口21から離隔されて当該ヘッドの吐出性能に悪影響を与えることはない。
In this embodiment, the wettability of the
(他の実施形態)
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、電極対53は原理的には一対あれば良い。この場合には、ノズル開口21側が撥液性、その反対側が親液性となるように電圧を印加する。このことによってもインク滴57に対しノズル開口21から離隔する方向に移動する力が作用し、ノズル開口21から隔離することでノズル開口21から吐出されるインク滴の飛行曲がりや不吐出などの吐出不良を未然に防止し得るからである。ここで、上記実施の形態の如く電極対53を複数組形成し、ノズル開口21側から反対側に向かって電圧を印加される電極対53が経時的に移動されるように切替えることでインク滴57をより確実にノズル開口21の近傍から排除し得る。
(Other embodiments)
As mentioned above, although each embodiment of this invention was described, the basic composition of this invention is not limited to what was mentioned above. For example, the
さらに、インク滴57が移動されるノズルプレート20の端部に溝を形成してインク滴57を回収するように構成することもできる。また、シリアル方式の記録装置の場合にはノズルプレート20の端部に移動させたインク滴57を、主走査方向の一方の端部にヘッドが移動したとき、ヘッドの動きを中断させることなく拭き取るように構成することもできる。
Furthermore, it is also possible to form a groove at the end of the
ノズルプレート20を絶縁体、例えばガラスセラミックスで形成した場合には、絶縁膜51を省略することができる。この場合にはノズルプレート20に直接電極54A1〜54E1,54A2〜54E2を形成するとともに、これらが埋設されるようにノズルプレート20の表面に撥液膜52を形成すれば良い。また、電極54等の形状は上記実施例のものに限定するものではない。必要に応じ、任意の形状とすることができる。
When the
また、上記実施の形態における記録ヘッド10は、圧力発生室12に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子300を用いたもので説明したが、特にこれに限定する必要はない。例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターや、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーターなどを使用することができる。
Further, the
なお、図1に示す実施の形態は、記録シートSの搬送方向と交差する方向(主走査方向)に移動するキャリッジ3に記録ヘッドユニット1A,1Bを搭載し、記録ヘッドユニット1A,1Bを主走査方向に移動させながら印刷を行う、いわゆるシリアル型のインクジェット式記録装置であるがこれに限るものではない。記録ヘッド本体が固定されて記録シートSを搬送するだけで印刷を行う、いわゆるライン式のインクジェット記録装置であっても、勿論構わない。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
さらに上記実施の形態では、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、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(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the ink jet recording apparatus has been described as an example of the liquid ejecting apparatus. However, the present invention is widely applied to all liquid ejecting apparatuses having a liquid ejecting head, and liquid other than ink. Needless to say, the present invention can also be applied to a liquid ejecting apparatus that includes a liquid ejecting head that ejects the liquid. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.
I 記録装置(インクジェット式記録装置)、 1A、1B 記録ヘッドユニット、 10 記録ヘッド(インクジェット式記録ヘッド)、 12 圧力発生室、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 51 絶縁膜、 52 撥液膜、 53 電極対、 54,54A1〜54E1,54A2〜54E2 電極、 55 電圧印加手段、 57 インク滴、 300 圧電素子 I recording apparatus (inkjet recording apparatus), 1A, 1B recording head unit, 10 recording head (inkjet recording head), 12 pressure generating chamber, 20 nozzle plate, 21 nozzle opening, 51 insulating film, 52 liquid repellent film, 53 Electrode pair, 54, 54A1 to 54E1, 54A2 to 54E2 electrode, 55 voltage applying means, 57 ink droplet, 300 piezoelectric element
Claims (3)
前記ノズルプレートの圧力発生室と反対の面に形成され、電圧の印加により形成される電位の傾斜に基づき電気化学的に濡れ性を制御し得る撥液膜と、
相互間の電気的絶縁を保った状態で前記撥液膜に埋設された電極対と、
前記電極対のうち一方の電極への印加電圧の正負極性に対し、もう一方の電極へは逆符号極性の電圧を印加可能な電圧印加手段と、を有し、
前記撥液膜が、可逆な酸化還元能を有する官能基を持つ有機分子、又は、多核金属錯体を官能基に持つ有機分子からなることを特徴とする液体噴射ヘッド。 A liquid ejecting head for causing a pressure change in a liquid in a pressure generating chamber by a pressure generating unit and discharging the liquid in the pressure generating chamber through a nozzle opening formed in a nozzle plate;
A liquid repellent film formed on the surface opposite to the pressure generating chamber of the nozzle plate and capable of electrochemically controlling wettability based on a potential gradient formed by applying a voltage;
A pair of electrodes embedded in the liquid repellent film while maintaining electrical insulation between each other;
The relative positive and negative polarity of the voltage applied to one electrode of the electrode pair, have a, and voltage application means capable of applying an opposite sign polarity voltage to the other electrode,
The liquid ejecting head , wherein the liquid repellent film is composed of an organic molecule having a functional group having a reversible redox ability or an organic molecule having a polynuclear metal complex as a functional group .
前記電極対が複数組形成されるとともに、
前記電圧印加手段が、電圧を印加される電極がノズル開口側から経時的に移動されるように切替えて前記電極対の一組に電圧を印加するように構成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 The liquid ejecting head according to claim 1,
A plurality of electrode pairs are formed;
The voltage applying means is configured to apply voltage to a set of the electrode pair by switching so that the electrode to which the voltage is applied is moved from the nozzle opening side over time. Jet head.
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