JP6160033B2 - 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。

従来から、圧電素子、あるいは発熱素子等の圧力発生手段によって液体に圧力を付与することで、ノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッドが知られている。その代表例としては、例えば特許文献１に記載されているインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。

特開２０１１−２０１１７０号公報

しかしながら、記録様式が多様化する中で、対応するインクの種類も増加し、特許文献１に記載の液体噴射ヘッドでは、ヘッドクリーニング動作において、インク吐出面の拭き取り性が悪い場合があるという課題があった。具体的には、例えば、従来と比較して粘度の高いインクを使用した場合には、ノズルプレートのインク吐出面に形成された僅かな段差部にもインク溜りが発生しやすくなり、インクの粘度が高いために、従来の方法でインクの拭き取りを行なっても容易にインク溜りを解消できない場合があった。その結果、このインク溜まりが放置され溜まり量が増加することで、拭き取り性のさらなる劣化を招き、インク吐出面あるいはノズルにてインクが固化し、吐出インクの飛行の劣化や吐出不能等（吐出劣化）が発生した。
なお、このような課題は、インクに限らず、インク吐出面に付着する他の付着物についても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑み、インク吐出面の拭き取り性を向上させ、インク溜まりを抑制す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している。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる液体噴射ヘッドは、液体が噴射するノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルプレートの前記液体が噴射される吐出面に当接して前記ノズルプレートを保持する固定板と、を備え、前記吐出面に当接する前記固定板の端部と前記吐出面とが形成する段差部に、前記段差部をスロープ状に形成する固化材が付設されていることを特徴とする。
［適用例２］また、本適用例にかかる液体噴射ヘッドは、液体が噴射するノズルが設けられたノズルプレートを有するヘッドユニットと、複数の前記ヘッドユニットを保持する固定板と、を備え、前記固定板の端部と、前記ノズルプレートの前記液体が噴射される吐出面とが形成する段差部に、前記段差部をスロープ状に形成する固化材が付設されていることを特徴とする。

本適用例によれば、ノズルプレートと固定板とでできる段差をスロープ状にするため、液体吐出面の液体を拭き取る際に、段差にて発生する液体溜まりを抑制することができる。
従って、例えば、液体噴射ヘッドが、液体としてインクを使用するインクジェットプリンターに備えられるインク噴射ヘッドなどの場合に、ノズルプレートのインク吐出面のインク拭き取り性を向上させたインク噴射ヘッドおよびインクジェットプリンターを提供することができる。

［適用例３］上記適用例にかかる液体噴射ヘッドにおいて、前記吐出面に撥水膜が形成されていることを特徴とする。

本適用例によれば、液体吐出面が液体を撥水する（はじく）ため、液体吐出面の拭き取り性が向上する。これにより、吐出劣化を抑制できる。

［適用例４］上記適用例にかかる液体噴射ヘッドにおいて、前記吐出面の前記固化材が付設されている領域には、撥水膜が形成されていないことを特徴とする。

本適用例によれば、撥水膜の段差にて固化材の液体吐出面への広がりを防ぐことができる。これにより、固化材による所定のスロープ形状を容易に形成することができる。

［適用例５］上記適用例にかかる液体噴射ヘッドにおいて、前記固化材は、前記撥水膜と前記固定板の端部とが形成する前記段差部をスロープ状に形成することを特徴とする。
本適用例によれば、段差にて発生する液体溜まりを抑制することができるとともに、液体吐出面の拭き取り性が向上する。
［適用例６］上記適用例にかかる液体噴射ヘッドにおいて、前記固化材が液状エポキシ接着系剤であることを特徴とする。

本適用例によれば、固化材が液状エポキシ接着系剤であることで、段差部にて固化材が広がりやすいため、スロープの形成を容易にすることができる。また、液状エポキシ接着系剤を固化することで、液体による固化材への侵食を抑制することができるため、スロープ形状を維持することができる。これにより、液体拭き取り性の劣化を防ぐことができる。

［適用例７］本適用例にかかる液体噴射装置は、上記適用例に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。

液体噴射装置として上記の液体噴射ヘッドを用いることにより、液体吐出面の液体拭き取り性を向上させた液体噴射装置を提供することができる。

実施形態１に係る液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置を示す概略図。 ヘッドユニットの動作を説明する断面概念図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）従来の液体噴射ヘッドを示す概略図。 （ａ），（ｂ）実施形態１に係る液体噴射ヘッドを説明する断面図。

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液体噴射ヘッド１００を具備する液体噴射装置２００を示す概略図である。
液体噴射装置２００は、インクジェットプリンターであり、ＣＰＵ、制御用ＩＣ（図示省略）、液体噴射ヘッド１００、キャリッジ３、装置本体４、キャリッジ軸５、駆動モーター６、タイミングベルト７などを備えている。
液体噴射ヘッド１００は、複数のヘッドユニット１を含み構成されている。液体噴射ヘッド１００には、液体としてのインクを供給する手段を構成する複数のインクカートリッジ２が着脱可能に設けられている。液体噴射ヘッド１００を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この液体噴射ヘッド１００は、インクカートリッジ２に収容された、例えば、ブラックインク組成物やカラーインク組成物を吐出する。

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、液体噴射ヘッド１００を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸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上に搬送されるようになっている。

また、上述した液体噴射装置２００では、液体噴射ヘッド１００がキャリッジ３に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、液体噴射ヘッド１００が固定されて、紙等の記録シートＳを副走査方向に移動させるだけで印刷を行なう、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。

図２は、ヘッドユニット１の動作を説明するための断面概念図である。
ヘッドユニット１は、インク供給路１３、リザーバ１４、圧力発生室２９、ノズル４８、流路形成基板３０、ノズルプレート３１、弾性板３２、圧電素子４０、ケース１７などを含み構成されている。
インクカートリッジ２から供給されるインクは、ケース１７の内部に形成されたインク供給路１３、同じくケース１７の内部に形成されたリザーバ１４、流路形成基板３０の内部に形成された圧力発生室２９に移動する。一方、ＣＰＵから送られた印刷信号は、制御用ＩＣに伝えられる。ここで、印刷信号は、圧力発生室２９の制御信号に変換されて、圧電素子４０にインクを噴射する駆動信号が伝えられる。圧電素子４０の先端は、補強用の島部４１を介し、振動板を形成する弾性板３２を通じて、圧力発生室２９に圧力を印加する。圧力発生室２９に移動したインクは、圧力を受けて、ノズルプレート３１に形成されたノズル４８をへて、インク滴として記録用紙Ｓ（図１）に噴射される。

なお、図２では、ノズルプレート３１に１つのノズル４８が設けられた例で説明したが、ヘッドユニット１は、複数の圧力発生室２９、およびそれぞれに連通する複数のノズル４８を備えており、ノズルプレート３１には、複数のノズル４８の列が形成されている。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、従来の液体噴射ヘッド（以下液体噴射ヘッド１００）を示す概略図である。
図３（ａ）は、液体噴射ヘッド１００を図１に示す記録シートＳの側から見た斜視図である。
液体噴射ヘッド１００は、複数（図３では４つ）のヘッドユニット１が固定板１２によってまとめられ、固定、保持されるように構成されている。
図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ部の拡大図である。ヘッドユニット１を構成するノズルプレート３１のインクが噴射される吐出面（インク吐出面３１ｓ）に額縁状に当接してノズルプレート３１を保持する固定板１２の様子を示している。

ノズル４８から噴射するインクは、ノズル４８の周囲に付着して残る場合がある。このインク残りを、インク吐出面３１ｓを拭くことによりクリーニングした場合に、額縁状にインク吐出面３１ｓに当接する固定板１２の段差部にインク溜りが発生してしまう傾向がある。
図３（ｃ）は、図３（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、このインク溜りの様子を示している。インク吐出面３１ｓと、固定板１２の端部との間に形成される段差にインク溜まりが発生し、放置され溜まり量が増加することで、インク吐出面３１ｓの拭き取り性の劣化を招き、インク吐出面３１ｓあるいはノズル４８にてインクが固化し、吐出インクの飛行の劣化や吐出不能等（吐出劣化）が発生する。

図４（ａ），（ｂ）は、実施形態１に係る液体噴射ヘッド１００を説明する断面図である。
液体噴射ヘッド１００は、図４（ｂ）に示すように、インク吐出面３１ｓに当接する固定板１２の端部とインク吐出面３１ｓとが形成する段差部に、段差部をスロープ状に形成する固化材１８が付設されている。また、インク吐出面３１ｓの固化材１８が付設されている領域以外のインク吐出面３１ｓ（固化材１８で囲まれる内側のインク吐出面３１ｓ）には、撥水膜１６が形成されている。
液体噴射ヘッド１００は、インク吐出面３１ｓに固化材１８、および撥水膜１６が備わる以外は、液体噴射ヘッド１００と同じ構成である。

図４（ａ）は、固化材１８の付設に先立ち、インク吐出面３１ｓに撥水膜１６を形成した様子を示している。
撥水膜１６は、ノズルプレート３１の製造段階において、スクリーン印刷、あるいはフォトリソグラフィーなどにより、固定板１２が当接する領域および固化材１８が付設される領域を除くインク吐出面３１ｓに選択的に、撥水素材を膜状に形成することにより行なう。なお、ヘッドユニット１に組み立てたノズルプレート３１を固定板１２によって固定した後に撥水膜１６を形成する方法であっても良い。

固化材１８には、好適例として、液状エポキシ接着系剤を使用している。液状エポキシ接着系剤の具体例としては、エイブルスティック９３１−１（エイブルボンド製エポキシ接着剤）等が挙げられる。
固化材１８は、撥水膜１６を形成した後に、固定板１２の端部とインク吐出面３１ｓとが形成する段差部で撥水膜１６が形成されていない領域に塗布することによって付設する。

以上述べたように、本実施形態による液体噴射ヘッド１００によれば、以下の効果を得ることができる。
ノズルプレート３１と固定板１２とでできる段差をスロープ状にするため、インク吐出面３１ｓのインクを拭き取る際に、段差にて発生するインク溜まりを抑制することができる。
従って、インク吐出面のインク拭き取り性を向上させた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供することができる。

また、インク吐出面３１ｓが撥水膜１６によりインクを撥水する（はじく）ため、インク吐出面３１ｓの拭き取り性が向上する。これにより、吐出劣化を抑制できる。

固化材１８が液状エポキシ接着系剤であることで、段差部にて固化材１８が広がりやすく、また、撥水膜１６の段差にて固化材１８のインク吐出面３１ｓへの広がりを防ぐことができる。そのため、スロープの形成を容易にすることができる。また、液状エポキシ接着系剤を固化することで、インクの侵食を抑制することができるため、スロープ形状を維持することができる。これにより、インク拭き取り性の劣化を防ぐことができる。

また、液体噴射装置として上記の液体噴射ヘッド１００を用いることにより、インク吐出面のインク拭き取り性を向上させた液体噴射装置を提供することができる。

１…ヘッドユニット、２…インクカートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モーター、７…タイミングベルト、８…プラテン、１２…固定板、１３…インク供給路、１４…リザーバ、１６…撥水膜、１７…ケース、１８…固化材、２９…圧力発生室、３０…流路形成基板、３１…ノズルプレート、３１ｓ…インク吐出面、３２…弾性板、４０…圧電素子、４８…ノズル、１００…液体噴射ヘッド、２００…液体噴射装置。

Claims (6)

1. 液体が噴射するノズルを有するノズルプレートと、
   前記ノズルプレートの前記液体が噴射される吐出面に当接して前記ノズルプレートを保持する固定板と、
   前記吐出面に形成される撥水膜と、を備え、
   前記固定板の端部と前記撥水膜の段差との間をスロープ状に形成する固化材が、前記固定板の端部と前記撥水膜の段差との間の段差部に付設されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 液体が噴射するノズルが設けられたノズルプレートを有するヘッドユニットと、
   複数の前記ヘッドユニットを保持する固定板と、
   前記ノズルプレートの前記液体が噴射される吐出面に形成される撥水膜と、を備え、
   前記固定板の端部は、前記ノズルプレートの前記吐出面より前記液体が吐出される側に配置され、
   前記固定板の端部と前記撥水膜の段差との間をスロープ状に形成する固化材が、前記固定板の端部と前記撥水膜の段差との間の段差部に付設されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
3. 前記固定板は、前記ノズルプレートの吐出面と平行な面を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記固定板の端部は、前記ノズルプレートの吐出面に対して垂直な面を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記固化材が液状エポキシ接着系剤であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。

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