JP6473387B2

JP6473387B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

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Publication number: JP6473387B2
Application number: JP2015112307A
Authority: JP
Inventors: 高徳小谷野
Original assignee: SII Printek Inc
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Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2019-02-20
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: JP2016221901A

Description

本発明は、被記録媒体に液滴を噴射して記録する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドのチャンネルに供給し、チャンネルの液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液滴として吐出する。液滴の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜や三次元構造を形成する。

この種の液体噴射ヘッドは、液体を吐出させる吐出面にノズルプレートを設け、複数のノズルが配列するノズル列から液滴を吐出する。しかし、ノズルから液滴を繰り返して吐出すると、ノズルプレートの表面やノズルプレートの表面に設けるノズルガードの表面に液体が付着し、液滴を正常に吐出することができなくなる。そこで、ノズルプレートやノズルガードの表面を定期的にクリーニングして、液滴を正常に吐出できるようにしている。

特許文献１には、複数のノズルが配列するノズルプレートと、その周囲に設置されるヘッドカバーを備える液体噴射ヘッドが記載される。ノズルプレートの表面は、ノズルプレートの周囲に設置されるヘッドカバーの表面よりも突出し、ノズルプレートの表面とヘッドカバーの表面との間は封止剤により封止される。そして、ノズルプレートの表面とヘッドカバーの表面は吐出インクに対して撥液性とし、ノズルプレートとヘッドカバーの間の封止剤の表面は吐出インクに対して親液性とする。これにより、吐出表面に付着したインクをワイプブレードにより容易にクリーニングできることが記載される。

特許文献２には、ノズル形成面とノズル形成面を覆うヘッドカバーを備える液体噴射ヘッドが記載される。ノズル形成面は複数のノズルが配列するノズル列を複数備える。ヘッドカバーは、この複数のノズル列に対応する複数の貫通孔を備え、ノズル列が露出するようにノズル形成面を覆う。ノズル形成面とヘッドカバー面は段差を介して連続し、ヘッドカバー面はノズル形成面よりもインクに対する撥液性が低い。これにより、ワイピング部材を用いてノズル形成面とヘッドカバー面に付着した液滴を払拭する際に、液滴の一部がノズル形成面側から段差部を介してヘッドカバー面側へ広がる。その結果、段差部に液滴が集中することを防止でき、全ての液滴を払拭することができる、と記載される。

特許文献３には、オリフィスから横方向にインクを吐出するノズルプレートを備える液体噴射ヘッドが記載される。ノズルプレートはオリフィスの下部に液だれ防止用の障壁を備える、或いは、ノズルプレートの表面に親水処理を施し又はノズルプレートを親水性材料により構成し、オリフィスの下部のみに撥水処理を施すことにより、液だれを防止できることが記載される。

特許文献４には、ノズルプレートに設けるノズル開口の液滴吐出側表面の周辺部を、撥液性を有する第一状態と親液性を有する第二状態とを切り替え可能とする液体噴射ヘッドが記載される。ノズルプレートの液滴吐出側の表面には絶縁層が形成され、ノズル開口の周縁部には第一電極が露出し、第一電極の周辺であり絶縁層の下部には第二電極が埋め込まれている。第一及び第二電極に電圧を印加しない状態では、絶縁層の表面はインクに対して撥液性を示し、第一状態となる。これに対し、第一電極を負電圧、第二電極を正電圧にした状態でインクをノズル開口及びその周辺に供給すると、インクは露出する第一電極よりも外周方向に広がり、絶縁層の表面は親液性である第二状態を示す。そのため、ノズル開口内に充填されるインクは、ノズル開口の周辺部に広がったインクによりキャップされ、ノズル開口内インクの増粘を抑制できることが記載される。

特許文献５には、液滴を吐出した後にノズルプレートの表面近傍に浮遊するインクミストがノズルやノズル近傍に付着するのを防止する液体噴射ヘッドが記載される。ノズルプレートは、高剛性部材と樹脂部材の積層構造を備え、液滴吐出側の表面には撥水処理層を備える。ノズルプレートは、ノズルから離れた位置の液滴吐出側の表面に撥水処理層の無い非撥水処理部を備え、樹脂部材が露出する。ノズルから液滴を吐出する際に、ノズルプレートに正電圧を印加する。すると、相対的に負に帯電したインクミストは、撥水処理が施されたノズル周辺には付着せず、相対的に正に帯電する非撥水処理部に付着する。これにより、浮遊するインクミストによりノズルのメニスカスが破壊されることを防止できることが記載される。

特許文献６には、ノズルプレートの液滴吐出側の表面に撥インク性の被膜を有する第一領域と親インク性の被膜を有する第二領域を備える液体噴射ヘッドが記載される。ノズルプレートは、中央部に複数のノズルが配列するノズル列が形成され、周辺部がマスクプレートに固定される。ノズルプレートは、中央部がフッ素樹脂から成る被膜が形成されて撥インク性の第一領域を成し、周辺部がフッ素樹脂を熱処理により変質させた変質層からなる被膜が形成されて親インク性の第二領域を成す。メンテナンス時のワイピングによりインクは第一領域から第二領域に払拭されることが記載される。

特開２００８−１００４４５号公報特開２０１３−２１６０１１号公報特開平０５−２９３９６３号公報特開２０１３−９１１７４号公報特開２００７−３３１１２７号公報特開２０１２−４０７５３号公報

液体噴射ヘッドが、端面に液滴を吐出するノズルが配列し、第一及び第二のノズル列を構成するヘッドチップと、第一及び第二のノズル列に対応する位置にそれぞれ第一及び第二のスリットを有し、ヘッドチップの端面の上に位置するノズルガードとを備える場合に、第一のスリットと第二のスリットの間に位置する中間領域のノズルガードに波打つような凹凸が生ずる場合がある。ノズルガードの凹凸に液体が付着すると、特に凹部に付着した液体を一回のワイピングにより払拭できない場合がある。また、多数回ワイピングすると、ノズルガードのスリットから露出するノズルプレートを損傷してしまうことがある。特許文献１〜６のいずれの液体噴射ヘッドにおいても、ノズルガードの凹部に残留する液滴を効果的に払拭する払拭手段が示されていない。

本発明の液体噴射ヘッドは、端面に液滴を吐出するノズルが配列し第一及び第二のノズル列を構成するヘッドチップと、前記ヘッドチップの端面の上に位置し、前記第一及び第二のノズル列にそれぞれ対応する第一及び第二のスリットを有するノズルガードと、を備え、前記ノズルガードは、前記第一のスリットと前記第二のスリットの間に位置する中間領域と、前記第一又は第二のスリットを挟んで前記中間領域とは反対側に位置する外周領域とを有し、前記中間領域の表面は前記外周領域の表面よりも吐出する液体に対する撥液性が高いこととした。

また、前記端面は前記外周領域の表面よりも吐出する液体に対する撥液性が高いこととした。

また、前記ヘッドチップは前記端面及び前記ノズルを有するノズルプレートを備え、前記ノズルプレートは撥液性の表面を有することとした。

また、前記中間領域は表面に撥液膜を有することとした。

また、前記外周領域の表面は前記中間領域の表面よりも表面粗さが小さいこととした。

また、前記外周領域は鏡面処理が施される表面が露出することとした。

また、前記ノズルガードは金属材料から成り、前記鏡面処理は電解研磨処理であることとした。

また、前記外周領域は、前記第一又は第二のスリットの長手方向の端部から前記ノズルガードの外縁に向けて末広がりの形状を有することとした。

また、前記スリットの前記外周領域の側の側面は、前記ノズルガードの前記ヘッドチップの側の裏面から反対側の表面に向けて前記スリットの口径が拡大する方向に傾斜することとした。

また、前記ノズルガードは液滴吐出方向から見る平面視で長方形を有し、前記第一及び第二のスリットは前記長方形の長手方向に細長く平行に配列し、前記第一のスリット、前記第二のスリット、前記中間領域及び前記外周領域の前記長手方向の端部と前記ノズルガードの外縁との間の端部領域は、前記中間領域の表面と同じ表面を有することとした。

また、前記ノズルガードは、前記ヘッドチップの端面近傍の側面を囲むキャップ形状を有することとした。

本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明による液体噴射ヘッドは、端面に液滴を吐出するノズルが配列し第一及び第二のノズル列を構成するヘッドチップと、ヘッドチップの端面の上に位置し、第一及び第二のノズル列にそれぞれ対応する第一及び第二のスリットを有するノズルガードと、を備え、ノズルガードは、第一のスリットと第二のスリットの間に位置する中間領域と、第一又は第二のスリットを挟んで中間領域とは反対側に位置する外周領域とを有し、中間領域の表面は外周領域の表面Ｆよりも吐出する液体に対する撥液性が高い。これにより、ノズルガードの表面及びヘッドチップの端面から液体を効果的に払拭することができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。クリーニング時に液体噴射ヘッドの液滴吐出面をワイパーによりワイピングしている状態を表す説明図である。本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドを液滴吐出方向から見る正面模式図である。本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドを液滴吐出方向から見る正面模式図である。本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。

（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図１（ａ）は、液体噴射ヘッド１を液滴吐出方向から見る正面模式図である。図１（ｂ）は、部分ＡＡの断面模式図である。図２は、クリーニング時に液体噴射ヘッド１の液滴吐出面をワイパー４によりワイピングしている状態を表す説明図である。

図１に示すように、液体噴射ヘッド１はヘッドチップ２とヘッドチップ２の端面Ｅの上に位置するノズルガード３を備える。ヘッドチップ２は、端面Ｅに液滴を吐出するノズル２ｄ１、２ｄ２が配列し、第一のノズル列Ｎ１及び第二のノズル列Ｎ２を構成する。ノズルガード３は、第一のノズル列Ｎ１及び第二のノズル列Ｎ２にそれぞれ対応する第一のスリット３ａ１及び第二のスリット３ａ２を有する。ノズルガード３は、第一のスリット３ａ１と第二のスリット３ａ２の間に位置する中間領域Ｐａと、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２を挟んで中間領域Ｐａとは反対側に位置する外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２とを有し、中間領域Ｐａの表面ＦＳは外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも吐出する液体に対する撥液性が高い。その結果、クリーニング時にノズルガード３の表面ＦＳ、及び、第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２から露出するヘッドチップ２の端面Ｅ（つまり、液体噴射ヘッド１の液滴吐出面）にゴム製のワイパーを当接させ、第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２の長手方向である列方向ｘに摺動させるワイピングにより、ノズルガード３の表面ＦＳ及びヘッドチップ２の端面Ｅに付着する液体を効果的に払拭することができる。以下、具体的に説明する。

図１（ｂ）に示すように、ヘッドチップ２は、複数の圧力室２ｂ１、２ｂ２を有するアクチュエータ基板２ａと、圧力室２ｂ１、２ｂ２にそれぞれ連通するノズル２ｄ１、２ｄ２を有するノズルプレート２ｃと、アクチュエータ基板２ａを保持するベース基板２ｅとを備える。圧力室２ｂ１、２ｂ２及びノズル２ｄ１、２ｄ２はそれぞれ紙面奥方向に複数配列する。各圧力室２ｂ１は各ノズル２ｄ１に連通し、複数のノズル２ｄ１は第一のノズル列Ｎ１を構成する。同様に、各圧力室２ｂ２は各ノズル２ｄ２に連通し、複数のノズル２ｄ２は第二のノズル列Ｎ２を構成する。第一のノズル列Ｎ１と第二のノズル列Ｎ２は同じノズルピッチで列方向ｘに半ピッチずれている。つまり、ノズル２ｄ１とノズル２ｄ２は列方向ｘに千鳥配列となっている。

アクチュエータ基板２ａは、圧電素子のピエゾ効果により圧力室２ｂ１、２ｂ２の容積を変化させ、液体を加圧するピエゾ方式のアクチュエータを用いてもよいし、圧力室２ｂ１、２ｂ２に発熱素子を設けて液体に気泡を発生させ、圧力室２ｂ１、２ｂ２の液体を加圧するサーマル方式のアクチュエータを用いてもよい。ピエゾ方式のアクチュエータを用いる場合には、紙面奥方向に隣接する圧力室２ｂ１、２ｂ２の側壁に圧電体を用い、側壁面に電極を設置し電極に電圧を印加して側壁を厚み滑り変形させるシアモード方式や、圧力室２ｂ１、２ｂ２に振動板を設け、この振動板を圧電素子のピエゾ効果により変形させる縦モード方式や撓みモード方式を用いることができる。ノズルプレート２ｃはポリイミド樹脂などの合成樹脂や金属膜を使用することができる。一枚のノズルプレート２ｃに第一及び第二のノズル列Ｎ１、Ｎ２を設けてもよいし、ノズルプレート２ｃを分割し、第一のノズルプレート２ｃに第一のノズル列Ｎ１を設け、第二のノズルプレート２ｃに第二のノズル列Ｎ２を設けてもよい。ノズル列ごとにノズルプレートを分割すれば、アクチュエータ基板２ａにノズルプレート２ｃを設置する際の各ノズル列の位置合わせが容易となる。

ノズルガード３は、ヘッドチップ２の端面Ｅを覆う上板３ｂと、ヘッドチップ２の端面Ｅ近傍の側面を囲む側板３ｃとを有するキャップ形状を備える。上板３ｂは、第一及び第二のノズル列Ｎ１、Ｎ２の対応する位置に、第一又は第二のノズル列Ｎ１、Ｎ２の列方向ｘに細長い開口からなる第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２を備える。上板３ｂの液滴吐出側が表面ＦＳであり、反対側のヘッドチップ２の端面Ｅ側が裏面ＢＳである。中間領域Ｐａは上板３ｂの第一のスリット３ａ１と第二のスリット３ａ２の間の領域である。外周領域Ｐｂ１は第一のスリット３ａ１を挟んで中間領域Ｐａとは反対側に位置し、第一のスリット３ａ１と上板３ｂの外周（つまり上板３ｂの外縁Ｇ）との間の領域である。外周領域Ｐｂ２は第二のスリット３ａ２を挟んで中間領域Ｐａとは反対側に位置し、第二のスリット３ａ２と上板３ｂの外周（つまり、上板３ｂの外縁Ｇ）との間の領域である。なお、ノズルガード３に中間領域Ｐａを設けることにより、ワイピングの際にワイパーがノズルプレート２ｃの表面に直接触れてノズルプレート２ｃの表面が損傷するのを防ぐことができる。更に、ノズル列ごとにノズルプレート２ｃを分割する場合は、分割されるノズルプレート２ｃ間に液体が溜まるのを防ぐことができる。

より具体的には、ノズルガード３は液滴吐出方向から見る平面視で長方形を有し、第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２は長方形の長手方向（列方向ｘ）に細長く平行に配列する。そして、第一のスリット３ａ１、第二のスリット３ａ２、中間領域Ｐａ、及び、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の長手方向（列方向ｘ）の各端部とノズルガード３の外縁Ｇとの間は端部領域Ｐｅを成し、この端部領域Ｐｅは中間領域Ｐａの表面ＦＳと同じ表面ＦＳを有する。

ノズルガード３として、金属材料やプラスチック材料を使用することができる。ノズルガード３としてステンレス材料を用いることができ、例えば、列方向ｘの外形が約７０ｍｍ、列方向ｘに直交する短手方向の幅が約２０ｍｍ、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の短手方向の幅が約３ｍｍ、中間領域Ｐａの短手方向の幅が約８ｍｍ、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の短手方向の幅がそれぞれ約３ｍｍ、ノズルガード３の厚さが２００μｍである。

ここで、中間領域Ｐａの表面ＦＳに撥液膜を形成して、中間領域Ｐａの表面ＦＳを外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも吐出液体に対する撥液性を相対的に高くすることができる。撥液膜として、フッ素樹脂を使用することができ、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロピルピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテツ共重合体）等を使用することができる。また、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳを中間領域Ｐａの表面ＦＳよりも吐出液体に対する親液性を高くしてもよい。例えば、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳに、親液性ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−ＬｉｋｅＣａｒｂｏｎ）膜、酸化Ｃｒ膜、ＳｉＯ₂膜、ＴｉＯ₂膜などをコーティングする、あるいは、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳをプラズマ処理により加工して親液化することができる。また、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳを中間領域Ｐａの表面ＦＳよりも表面粗さＲａを相対的に小さくして、中間領域Ｐａの表面ＦＳを外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも撥液性を高くすることができる。また、第一のスリット３ａ１、第二のスリット３ａ２、中間領域Ｐａ及び外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の列方向ｘにおける両端部の端部領域Ｐｅの表面ＦＳを中間領域Ｐａの表面ＦＳと連続して外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも撥液性を相対的に高くすることができる。

図２（ａ）は、本発明の液体噴射ヘッド１をワイパー４によりワイピングしている時のノズルガード３の中間領域Ｐａの状態を表す側面模式図である。図２（ｂ）は、比較例として、従来の液体噴射ヘッド１をワイパー４によりワイピングしているときのノズルガード３の中間領域Ｐａの状態を表す側面模式図である。いずれの場合も、ノズルガード３としてステンレスを使用している。図２（ｂ）に示す従来例において、ノズルガード３の中間領域Ｐａの表面ＦＳと外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳは撥液性が同等である。

クリーニング時においてノズルガード３の表面にワイパー４を当接して列方向ｘに摺動させる。ノズルガード３の中間領域Ｐａは外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２と比較して、凹凸が形成されやすい。特に、ノズルガード３の第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２が列方向ｘに細長い場合は中間領域Ｐａも列方向ｘに細長い形状となり、中間領域Ｐａに凹凸が発生しやすい。図２（ｂ）に示す従来例では、ワイパー４によりノズルガード３の表面ＦＳをワイピングしても、中間領域Ｐａの凹部に残留液体Ｚが残りやすい。これに対して、本発明の液体噴射ヘッド１では、図２（ａ）に示すように、ワイパー４によりノズルガード３の表面ＦＳをワイピングすると、中間領域Ｐａの表面ＦＳの凹部に残留液体Ｚが残らず、かつ、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２では液体Ｗが広がり上板３ｂの外縁Ｇに押し出される。

その結果、ワイピングの回数が低減し、短時間でクリーニングを終了させることができる。また、無理にワイピングを行う必要がないので、ヘッドチップ２の端面Ｅを傷つけることがない。また、ノズルガード３の上板３ｂの凹凸の管理値が緩くなり、歩留まりを向上させることができる。加えて、第一のノズル列Ｎ１から吐出する液体と第二のノズル列Ｎ２から吐出する液体の色が異なる場合であっても、第一のノズル列Ｎ１と第二のノズル列Ｎ２の間の端面Ｅに撥液性である中間領域Ｐａが位置することにより、吐出する液体の混色を防止することができる。即ち、ノズルガード３の中間領域Ｐａが無い場合は、ワイパー４によるワイピングを行う際に、一方のノズル列から他方のノズル列に液体が流れ込み、ワイピングの下流側に位置するノズル２ｄのメニスカスに混色液体が触れてノズル２ｄに流入する。これに対し、本発明の液体噴射ヘッド１は、第一のノズル列Ｎ１と第二のノズル列Ｎ２の間にノズルガード３の中間領域Ｐａが位置し、この中間領域Ｐａは撥液性であることから、一方のノズル列から他方のノズル列に液体が跨いで流入することが無く、混色を避けることができる。

なお、ヘッドチップ２の端面Ｅ（つまりノズルプレート２ｃの液滴吐出側の表面）を、中間領域Ｐａと同様に、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも吐出する液体に対する撥液性を高くすることができる。例えば、ノズルプレート２ｃとしてフッ素樹脂などの撥液膜を形成したポリイミド樹脂を使用すれば、表面が撥液性となる。ワイパー４によりノズルガード３の表面ＦＳをワイピングすると、中間領域Ｐａの表面ＦＳの凹部に残留液体Ｚが残らず、かつ、端面Ｅに付着する液体Ｗや中間領域Ｐａから端面Ｅに流れ込む液体Ｗは、端面Ｅ上を容易に移動し、第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２の縁部から外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２に濡れ広がって上板３ｂの外縁Ｇに効果的に押し出される。このように、ノズルガード３の表面ＦＳ及びヘッドチップ２の端面Ｅから液体Ｗを効果的に払拭することができる。この場合に、ノズルガード３の中間領域Ｐａの表面の撥液性をヘッドチップ２の端面Ｅ（つまりノズルプレート２ｃの液滴吐出側の表面）の撥液性よりも高くすれば、表面ＦＳ及び端面Ｅから液体Ｗを一層効果的に払拭することができる。

本実施形態では、ノズルガード３に側板３ｃを設けたキャップ構造を有するが、本発明はこれに限定されず、ノズルガード３を上板３ｂのみから構成してもよい。なお、上板３ｂに側板３ｃを設けることにより、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の強度が中間領域Ｐａよりも向上し、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳを中間領域Ｐａの表面ＦＳよりも平坦化することができる。また、ヘッドチップ２のノズル列は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。例えば、ヘッドチップ２の端面Ｅに第一〜第三のノズル列が並列し、端面Ｅの上に位置するノズルガード３の第一〜第三のノズル列に対応する位置にそれぞれ第一〜第三のスリットを有する場合は、第一のスリットと第二のスリットの間に位置する領域、及び、第二のスリットと第三のスリットの間に位置する領域を中間領域Ｐａとし、第一又は第三のスリットを挟んで中間領域Ｐａとは反対側に位置する領域を外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２とすればよい。また、一つの第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２に複数のノズル列を構成してもよい。

（第二実施形態）
図３は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１を液滴吐出方向から見る正面模式図である。第一実施形態と異なる点は、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳの表面粗さＲａが小さい点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。同一の部分又は同一の機能を有す部分には同一の符号を付している。

図３に示すように、液体噴射ヘッド１はヘッドチップ２とヘッドチップ２の端面Ｅの上に位置するノズルガード３とを備える。ヘッドチップ２は端面Ｅに第一のノズル列Ｎ１と第二のノズル列Ｎ２を有する。ノズルガード３は、第一のノズル列Ｎ１及び第二のノズル列Ｎ２にそれぞれ対応する第一のスリット３ａ１及び第二のスリット３ａ２を有する。ノズルガード３は、第一のスリット３ａ１と第二のスリット３ａ２の間に位置する中間領域Ｐａと、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２を挟んで中間領域Ｐａとは反対側に位置する外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２とを有し、中間領域Ｐａの表面ＦＳは外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも吐出する液体に対する撥液性が高い。

ここで、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳは中間領域Ｐａの表面ＦＳよりも表面粗さＲａが小さい。例えば、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２は表面粗さＲａがＲａ＜０．１μｍであり、中間領域Ｐａの表面ＦＳは表面粗さＲａがＲａ≧０．１μｍである。これにより、中間領域Ｐａは外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２よりも表面ＦＳの撥液性が高くなる。ノズルガード３の表面ＦＳをワイパー４によりワイピングすると、中間領域Ｐａの凹部に残留液体Ｚが残り難く、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２では液体が広がり上板３ｂの外縁Ｇに押し出される。外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳの表面粗さＲａを０．０５μｍ以下の鏡面とすれば、液体は一層広がって上板３ｂの外縁Ｇに押し出される。ヘッドチップ２の端面Ｅを中間領域Ｐａの表面ＦＳと同様に撥液性とすれば、ヘッドチップ２の端面Ｅ及びノズルガード３の表面ＦＳに付着した液体をより効果的に払拭することができる。

また、中間領域Ｐａの表面ＦＳに撥液膜を付着させ、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２に鏡面処理が施される表面ＦＳを露出させることができる。この場合は上記例とは異なり、中間領域Ｐａは外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２と同程度の表面粗さＲａの小さい表面ＦＳであってもよい。具体的には、ノズルガード３として金属板、例えばステンレス板を使用し、型抜き工程により第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２を形成する。次に、上板３ｂの表面ＦＳの全面を研磨処理、例えば電解研磨処理を施して鏡面とする。次に、上板３ｂの表面ＦＳに撥液膜を付着させる。撥液膜としてフッ素樹脂を使用することができる。次に、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳから撥液膜を除去する。例えば、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳを研磨して撥液膜を除去する。また、撥液膜を付着させる際に外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２をマスキングして外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の鏡面を露出させてもよい。電解研磨処理が施される表面ＦＳは、粗さＲａがＲａ＜０．１μｍ、例えば、粗さＲａが０．０５μｍあるいは０．０２５μｍである。また、ステンレス板は電解研磨により表面ＦＳにＣｒが析出し、吐出液体に対する耐性が向上する。また、電解研磨のプライマー効果により、撥液膜の表面ＦＳに対する付着性が向上する。

これにより、中間領域Ｐａの表面ＦＳは液体を弾きやすく、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳは液体が濡れ広がる。ワイパー４によりノズルガード３の表面ＦＳを列方向ｘにワイピングすると、中間領域Ｐａの表面ＦＳの凹部に残留液体Ｚが残らず、中間領域Ｐａの表面ＦＳやヘッドチップ２の端面Ｅから押し出される液体が外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２では濡れ広がって上板３ｂの外縁Ｇに押し出される。なお、上記いずれの場合においても、ヘッドチップ２の端面Ｅを、中間領域Ｐａと同様に、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも吐出する液体に対する撥液性を高くすれば、第一実施形態の場合と同様に、中間領域Ｐａの表面ＦＳやヘッドチップ２の端面Ｅの液体が外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２側から外縁Ｇに効果的に押し出される。また、ノズルガード３の第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２の列方向ｘの両端の端部領域Ｐｅを中間領域Ｐａの表面と同じ撥液性の表面とすれば、液体は上板３ｂの表面ＦＳから外縁Ｇに一層効果的に押し出される。このように、ノズルガード３の表面ＦＳ及びヘッドチップ２の端面Ｅから液体を効果的に払拭することができる。

（第三実施形態）
図４は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１を液滴吐出方向から見る正面模式図である。第一実施形態と異なる点は、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２がノズルガード３の上板３ｂの外縁Ｇに向けて末広がりの形状を有する点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図４に示すように、液体噴射ヘッド１はヘッドチップ２とヘッドチップ２の端面Ｅの上に位置するノズルガード３を備える。ヘッドチップ２は端面Ｅに第一のノズル列Ｎ１と第二のノズル列Ｎ２を有する。ノズルガード３は、第一のノズル列Ｎ１及び第二のノズル列Ｎ２にそれぞれ対応する第一のスリット３ａ１及び第二のスリット３ａ２を有する。ノズルガード３は、第一のスリット３ａ１と第二のスリット３ａ２の間に位置する中間領域Ｐａと、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２を挟んで中間領域Ｐａとは反対側に位置する外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２とを有し、中間領域Ｐａの表面ＦＳは外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも液体に対する撥液性が高い。

ここで、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２は、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の長手方向（列方向ｘ）の両端部からノズルガード３の上板３ｂの外縁Ｇに向けて末広がりの形状を有する。これにより、ワイパー４によりノズルガード３の表面ＦＳを第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２の列方向ｘにワイピングすると、中間領域Ｐａの表面ＦＳやヘッドチップ２の端面Ｅから押し出される液体は、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２に濡れ広がって末広がりの領域で外縁Ｇに押し出される。従って、中間領域Ｐａの表面ＦＳの凹部に残留液体Ｚが残らず、かつ、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２に残留する液体が減少する。なお、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２は、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の長手方向の一方の端部からノズルガード３の上板３ｂの外縁Ｇに向けて末広がりの形状を有してもよい。また、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２は、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の長手方向の端部の外縁Ｇ側の角部から末広がりの形状となるものでも、中間領域Ｐａ側の角部から末広がりの形状となるものであってもよい。

具体的には、第二実施形態と同様に、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳの表面粗さＲａを中間領域Ｐａの表面ＦＳの表面粗さＲａよりも小さくする。例えば、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳの表面粗さＲａをＲａ＜０．１μｍとし、中間領域Ｐａの表面ＦＳの表面粗さＲａをＲａ≧０．１μｍとする。例えば、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳを鏡面とする。また、中間領域Ｐａは表面ＦＳに撥液膜を付着させ、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２は鏡面処理が施された表面ＦＳを露出させる。

なお、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の列方向ｘの両端部に位置する端部領域Ｐｅの表面ＦＳを、中間領域Ｐａの表面ＦＳに連続して外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも液体に対する撥液性を高くすることができる。これにより、ワイパー４による列方向ｘへのワイピングで外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２に残留する液体を一層低減させることができる。例えば、中間領域Ｐａと端部領域Ｐｅの表面ＦＳに撥液膜を形成し、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の長手方向の端部からノズルガード３の外縁Ｇに向けて末広がりの形状を有する外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２に鏡面処理が施された表面ＦＳを露出させる。

（第四実施形態）
図５は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図である。図５（ａ）は、液体噴射ヘッド１の液滴吐出方向から見る正面模式図である。図５（ｂ）は、部分ＢＢの断面模式図である。第一実施形態と異なる点は、第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２の外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２側の側面が傾斜を有する点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。従って、以下、主に第一実施形態と異なる構成について説明する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図５に示すように、ノズルガード３はヘッドチップ２の端面Ｅを覆う上板３ｂと、ヘッドチップ２の端面Ｅ近傍の側面を囲む側板３ｃとを有するキャップ形状を備える。上板３ｂは、第一のノズル列Ｎ１及び第二のノズル列Ｎ２にそれぞれ対応する第一のスリット３ａ１及び第二のスリット３ａ２を有し、ヘッドチップ２の端面Ｅを覆う。そして、第一のスリット３ａ１の外周領域Ｐｂ１の側に位置する側面Ｓ１は、ノズルガード３のヘッドチップ２の側の裏面ＢＳから反対側の表面ＦＳに向けて第一のスリット３ａ１の口径が拡大する方向の傾斜を有する。また、第二のスリット３ａ２の外周領域Ｐｂ２の側に位置する側面Ｓ２は、ノズルガード３のヘッドチップ２の側の裏面ＢＳから反対側の表面ＦＳに向けて第二のスリット３ａ２の口径が拡大する方向の傾斜を有する。更に、ノズルガード３は、第一のスリット３ａ１と第二のスリット３ａ２の間に位置する中間領域Ｐａと、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２を挟んで中間領域Ｐａとは反対側に位置する外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２とを有し、中間領域Ｐａの表面ＦＳは外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも液体に対する撥液性が高い。

これにより、ワイパー４によりノズルガード３の表面ＦＳを第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２の長手方向である列方向ｘにワイピングすると、中間領域Ｐａやヘッドチップ２の端面Ｅに付着する液体は側面Ｓ１、Ｓ２を介して外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２に、更に外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２から上板３ｂの外縁Ｇに押し出される。そのため、ヘッドチップ２の端面Ｅに残留する液体が減少し、中間領域Ｐａの表面ＦＳやヘッドチップ２の端面Ｅから液体を外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２側に効果的に押し出すことができる。

具体的には、第二実施形態と同様に、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳの表面粗さを外周領域Ｐｂの表面ＦＳの表面粗さよりも小さくする。例えば、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳは表面粗さＲａをＲａ＜０．１μｍとし、中間領域Ｐａの表面ＦＳは表面粗さＲａをＲａ≧０．１μｍとする。例えば外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳを鏡面とする。また、中間領域Ｐａは表面ＦＳに撥液膜を付着させ、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２は鏡面処理が施された表面ＦＳを露出させる。また、第三実施形態と同様に、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２を、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の長手方向の端部から上板３ｂの外縁Ｇに向けて末広がりの形状とする。これにより、ヘッドチップ２の端面Ｅ（ノズルプレート２ｃの液滴吐出側の表面）から側面Ｓ１、Ｓ２を介して押し出される液体は、外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の末広がりの領域で上板３ｂの外縁Ｇに押し出される。このように、ノズルガード３の表面ＦＳ及びヘッドチップ２の端面Ｅから液体を効果的に払拭することができる。

なお、第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２は、側面Ｓ１、Ｓ２を含めて側面を撥液性とすれば、ワイパー４によるワイピングの際に、第一及び第二のスリット３ａ１、３ａ２のヘッドチップ２の端面Ｅから液体を外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２側に一層押し出しやすくなる。また、第一又は第二のスリット３ａ１、３ａ２の列方向ｘの両端部に位置する端部領域Ｐｅの表面ＦＳを、中間領域Ｐａの表面ＦＳに連続して外周領域Ｐｂ１、Ｐｂ２の表面ＦＳよりも液体に対する撥液性を高くする。これにより、液体は上板３ｂの表面ＦＳから外縁Ｇに一層効果的に押し出される。

（第五実施形態）
図６は本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’と、液体噴射ヘッド１、１’の液滴吐出面をクリーニングするためのメンテナンス部４５とを備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第四実施形態のいずれかを使用する。

液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液滴を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０と、を備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに回転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９とを備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液滴を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。メンテナンス時は、移動機構４０がキャリッジユニット４３をメンテナンス部４５の位置に移動させる。メンテナンス部４５は、図示しない液体吸引部が液体噴射ヘッド１、１’の液滴吐出面に当接し、液滴吐出面及びノズルから残留液体を吸引する。次に、メンテナンス部４５は、図示しないワイパーを液体噴射ヘッド１、１’の液滴吐出面に当接させ、スリットの長手方向である列方向ｘに摺動してワイピングを行い、液体噴射ヘッド１、１’の液滴吐出面をクリーニングする。

なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体やメンテナンス部を二次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体、及び、液体噴射ヘッドとメンテナンス部とを相対的に移動させるものであればよい。

１液体噴射ヘッド
２ヘッドチップ、２ａアクチュエータ基板、２ｂ１、２ｂ２圧力室、２ｃノズルプレート、２ｄ１、２ｄ２ノズル
３ノズルガード、３ａ１第一のスリット、３ａ２第二のスリット、３ｂ上板、３ｃ側板
４ワイパー
４５メンテナンス部
Ｐａ中間領域、Ｐｂ、Ｐｂ１、Ｐｂ２外周領域、Ｐｅ端部領域
Ｇ外縁、Ｅ端面
Ｎ１第一のノズル列、Ｎ２第二のノズル列
Ｓ１、Ｓ２側面、ＦＳ表面、ＢＳ裏面
ｘ列方向、Ｚ残留液体

Claims

端面に液滴を吐出するノズルが配列し第一及び第二のノズル列を構成するヘッドチップと、
前記ヘッドチップの端面の上に位置し、前記第一及び第二のノズル列にそれぞれ対応する第一及び第二のスリットを有するノズルガードと、を備え、
前記ノズルガードは、前記第一のスリットと前記第二のスリットの間に位置する中間領域と、前記第一又は第二のスリットを挟んで前記中間領域とは反対側に位置する外周領域とを有し、前記中間領域の表面は前記外周領域の表面よりも吐出する液体に対する撥液性が高い液体噴射ヘッド。
前記端面は前記外周領域の表面よりも吐出する液体に対する撥液性が高い請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記ヘッドチップは前記端面及び前記ノズルを有するノズルプレートを備え、前記ノズルプレートは撥液性の表面を有する請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
前記中間領域は表面に撥液膜を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記外周領域の表面は前記中間領域の表面よりも表面粗さが小さい請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記外周領域は鏡面処理が施される表面が露出する請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記ノズルガードは金属材料から成り、前記鏡面処理は電解研磨処理である請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
前記外周領域は、前記第一又は第二のスリットの長手方向の端部から前記ノズルガードの外縁に向けて末広がりの形状を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記スリットの前記外周領域の側の側面は、前記ノズルガードの前記ヘッドチップの側の裏面から反対側の表面に向けて前記スリットの口径が拡大する方向に傾斜する請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記ノズルガードは液滴吐出方向から見る平面視で長方形を有し、前記第一及び第二のスリットは前記長方形の長手方向に細長く平行に配列し、前記第一のスリット、前記第二のスリット、前記中間領域及び前記外周領域の前記長手方向の端部と前記ノズルガードの外縁との間の端部領域は、前記中間領域の表面と同じ表面を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記ノズルガードは、前記ヘッドチップの端面近傍の側面を囲むキャップ形状を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。