JP7434865B2 - 液体吐出ヘッド、ノズル板、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッド、ノズル板、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。

液体吐出ヘッドにおいては、液体を吐出するノズル板の吐出面に撥液膜を設け、払拭部材で払拭することによってヘッドの性能の維持、回復を行うようにしている。

従来、液体吐出ヘッドとして、プレス加工によってノズル（ノズル孔）を加工し、ノズル配列方向と直交する方向の断面において、ノズル部（ノズルとその周縁部）が凸部となり、ノズル部の両側に凹部が形成されたノズル板を備えるものが知られている（特許文献１）。

特開２０１２－０５６２９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、払拭部材でノズル板の吐出面を払拭するとき、凸部となっているノズル部で払拭部材が局所的に擦られ、払拭部材が損傷しやすくなるなど、安定した吐出特性を維持できなくなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、安定した吐出特性を維持することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルが配列された２つのノズル列を有するノズル板を備え、
前記ノズル板の吐出面側には、ノズル配列方向と直交する方向において、前記２つのノズル列の間は平坦部が設けられ、前記２つのノズル列の間の前記平坦部の外側には、前記ノズル列に沿って連続するように第１の凹部がそれぞれ設けられている
構成とした。

本発明によれば、安定した吐出特性を維持できる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。 同じく図１のＸ１－Ｘ１線に相当するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明の第１実施形態に係るノズル板の平面説明図である。 同ノズル板を流路板と共に示す断面説明図である。 同ノズル板の１つのノズル部分の異なる例の拡大説明図である。 同実施形態に係るノズル板を払拭するときの説明に供する説明図である。 比較例１に係るノズル板を払拭するときの説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態に係るノズル板の平面説明図である。 同ノズル板を流路板と共に示す断面説明図である。 同実施形態及び比較例１におけるワイピング機能及び撥液膜の剥がれに関する説明に供する説明図である。 ノズルエッジ形状がピン角形状である場合と撥液膜の剥離の関係の説明に供するノズル部分の断面説明図である。 ノズルエッジ形状がアール形状である場合と撥液膜の剥離の関係の説明に供するノズル部分の断面説明図である。 ワイピングの拭き残しの説明に供する説明図である。 ノズル板のノズル配列方向と直交する方向における断面高さの一例を示す説明図である。 断面高さが１．０μｍを超える場合の拭き残しの説明に供する説明図である。 ノズル列間の平坦部の断面高さと拭き残し量の関係の説明に供する説明図である。 ノズル列間の平坦部の断面高さとワイピング機能の関係の説明に供する説明図である。 第１の凹部の深さｄと幅ａとの関係の第１例の説明に供する説明図である。 第１の凹部の深さｄと幅ａとの関係の第２例の説明に供する説明図である。 第１の凹部の深さｄと幅ａの比率と拭き残し量の関係の説明に供する説明図である。 第１の凹部の深さｄと幅ａの比率とワイピング機能の関係の説明に供する説明図である。 第２実施形態に係るノズル板の拭き残しの説明に供する説明図である。 比較例２に係るノズル板の拭き残しの説明に供する説明図である。 比較例１に係るノズル板の拭き残しの説明に供する説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の概略説明図である。 同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の他の例の要部平面説明図である。 同装置の要部側面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例の正面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図２は同じく図１のＸ１－Ｘ１線に相当するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッド１００は、ノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３の振動領域（振動板）３０を変位させる圧電アクチュエータ１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通流路部材２０とを備えている。

ノズル板１は、液体を吐出する複数のノズル４を配列した４つのノズル列を有している。

流路板２は、複数のノズル４に通じる複数の圧力室６、各圧力室６にそれぞれ通じる流体抵抗部を兼ねる個別供給流路７、１又は複数の個別供給流路７に通じる１又は複数の中間供給流路８を形成している。

振動板部材３は、流路板２の圧力室６の壁面を形成する変位可能な複数の振動領域（振動板）３０を有する。ここでは、振動板部材３は３層構造（限定されない）とし、流路板２側から薄肉部を形成する第１層と、厚肉部を形成する第２層及び第３層で構成し、第１層で圧力室６に対応する部分に変形可能（変位可能）な振動領域３０を形成している。

そして、振動板部材３の圧力室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接合した圧電部材にハーフカットダイシングによって溝加工をして、ノズル配列方向において、所要数の柱状の圧電素子１２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。圧電素子１２は、振動板部材３の振動領域３０に形成した厚肉部である凸部３０ａに接合している。

本実施形態では、１つの圧電アクチュエータ１１に圧電素子１２の列を２列配置している。これにより、１つの圧電アクチュエータ１１，１１で４列のノズル４の列から所要の液体を吐出する。

なお、圧電素子１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極（端面電極）に接続され、外部電極にフレキシブル配線部材１５が接続されている。フレキシブル配線部材１５にはドライバＩＣ（駆動回路）１６が搭載されている。

共通流路部材２０は共通供給流路１０を形成している。共通供給流路１０は、振動板部材３に設けた開口部９を介して中間供給流路８に通じている。

この液体吐出ヘッド１００においては、例えば圧電素子１２に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子１２が収縮し、振動板部材３の振動領域３０が引かれて圧力室６の容積が膨張することで、圧力室６内に液体が流入する。

その後、圧電素子１２に印加する電圧を上げて圧電素子１２を積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４に向かう方向に変形させて圧力室６の容積を収縮させることにより、圧力室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。

なお、ヘッドの駆動方法については上記の例（引き－押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

次に、本発明の第１実施形態に係るノズル板について図３ないし図５を参照して説明する。図３は同ノズル板の平面説明図、図４は同ノズル板を流路板と共に示す断面説明図、図５は１つのノズル部分の拡大説明図である。

ノズル板１は、ノズル４となるノズル穴４０を形成したノズル基材４１の吐出面側に撥液膜４２を成膜し、流路板２と接着剤６０で接合される。

ここで、ノズル４のエッジ部分の形状については、図５（ａ）に示すように、アール形状（又は面取り形状）のノズルエッジ４ａとし、あるいは、図５（ｂ）に示すようにピン角形状のノズルエッジ４ｂとすることができる。アール形状とする方が払拭部材による払拭による撥液膜４２の剥がれを抑制できる。

ノズル板１は、複数のノズル４を配列した２つのノズル列４４（４４ａ、４４ｂ）で構成される２つのノズル列群４５（４５Ａ、４５Ｂ）を有している。２つのノズル列４４ａ、４４ｂの間隔Ｗ１よりも２つのノズル列群４５Ａ、４５Ｂの間の間隔Ｗ２の方が広くなっている。

ここで、ノズル板１の吐出面側は、ノズル列配列方向と直交する方向において、２つのノズル列４４ａ、４４ｂの間に平坦部４６が設けられ、２つのノズル列４４ａ、４４ｂの間の平坦部４６の外側にはノズル列４４ａ、４４ｂに沿ってそれぞれ第１の凹部４７が設けられている。

なお、断面形状（寸法を含む）において、ノズル列４４ａの傍の第１の凹部４７と、ノズル列４４ｂの傍らの第１の凹部４７とは、同じ形状であってもよいし、異なる形状であってよい。

また、ノズル板１の吐出面側は、一方のノズル列群４５Ａのノズル列４４ｂに沿って設けられた第１の凹部４７と、他方のノズル列群４５Ｂのノズル列４４ａに沿って設けられた第１の凹部４７との間の領域は平坦部４８としている。

次に、本実施形態の作用について図６及び図７を参照して説明する。図６は本実施形態に係るノズル板を払拭するときの説明に供する説明図、図７は比較例１に係るノズル板を払拭するときの説明に供する説明図である。

図７に示す比較例１のノズル板１は、２つのノズル列４４ａ、４４ｂの間にも第１の凹部４７を設ける構成である。

この比較例１のノズル板１においては、ノズル４及びノズル４の周縁部（ノズル部４３）が局所的に独立した凸形状となる。

ここで、ノズル板１の第１の凹部４７の底部まで払拭を行うためには、払拭部材８０が第１の凹部４７の底部に所要の押付け圧で押し付けられるように、払拭部材８０を吐出面に押し付ける必要がある。

そのため、払拭部材８０によってノズル配列方向に沿ってノズル面（吐出面）を払拭するとき、比較例１のノズル板１にあっては、第１の凹部４７の底部より大きな押付け圧で凸形状となっているノズル部４３に払拭部材８０が押し付けられる。

その結果、払拭部材８０の同じ箇所が繰り返し局所的な凸形状のノズル部４３で擦られ、払拭部材８０が損傷しやすくなる。払拭部材８０が損傷すると、払拭性が低下し、吐出特性が安定しなくなる。

これに対し、本実施形態のノズル板１にあっては、図６に示すように、ノズル列４４ａ、４４ｂの間が平坦部４６であり、ノズル部４３が局所的に凸形状とならない。

これにより、払拭部材８０によって繰り返し払拭動作を行っても、払拭部材８０に対するダメージは少なく、長期にわたり安定した払拭動作を行うことができ、吐出特性が安定する。

次に、本発明の第２実施形態に係るノズル板について図８及び図９を参照して説明する。図８は同ノズル板の平面説明図、図９は同ノズル板を流路板と共に示す断面説明図である。

本実施形態では、ノズル板１の吐出面側は、一方のノズル列群４５Ａのノズル列４４ｂに沿って設けられた第１の凹部４７と、他方のノズル列群４５Ｂのノズル列４４ａに沿って設けられた第１の凹部４７との間に第２の凹部４９を設けている。

第２の凹部４９は、ここでは２つ設けているが、１つでもよいし、あるいは、３つ以上でもよい。また、複数の第２の凹部４９を設ける場合、断面形状（寸法を含む）において、同じ形状であっても良いし、異なる形状であってもよい。

また、第１の凹部４７と第２の凹部４９との間は、前記第１実施形態と同様に、平坦部４８としている。

第２の凹部４９のノズル配列方向と直交する方向の幅ｂは、第１の凹部４７のノズル配列方向と直交する方向の幅ａよりも狭くしている。

このように、第２の凹部４９を設けることで、単なる幅広の平坦部４８だけの場合に比べて、払拭部材８０で払拭するときの押し付け力が大きくなり、払拭性が向上する。

次に、上記実施形態及び比較例におけるワイピング機能（ワイピング機能とは、拭き残しが少ないという意味）及び撥液膜の剥がれに関して図１０を参照して説明する。図１０は同説明に供する説明図である。

＜実施例１＞
第１実施形態のノズル板１において、ピン角形状のノズルエッジ４ｂを有するもの。
＜実施例２＞
第２実施形態のノズル板１において、ピン角形状のノズルエッジ４ｂを有するもの。

＜実施例３＞
第１実施形態のノズル板１において、アール（Ｒ）形状のノズルエッジ４ａを有するもの。
＜実施例４＞
第２実施形態のノズル板１において、アール（Ｒ）形状のノズルエッジ４ａを有するもの。

＜比較例１＞
前記比較例１と同じである（ノズル列間にも第１の凹部を形成したもの）。
＜比較例２＞
ノズル板の吐出面に凹部がなく、平坦面であり、ノズルエッジをアール（Ｒ）形状としたもの。

＜評価試験＞
実施例１ないし４、比較例１、２にノズル板１に対して、ワイパブレードを使用した払拭部材で４０万回のワイピング（払拭）動作を行い、拭き残し（ワイピング機能）及び撥液膜の剥がれについて確認した。その結果を図１０に示している。

図１０において、ワイピング機能の欄の記号の意味は、次のとおりである。
◎： 拭き残しが全くみられない
〇： 拭き残しが少しみられる
△： 拭き残しがみられる

また、図１０において、撥液膜剥がれ抑制の欄の記号の意味は、次のとおりである。
◎： 撥水膜の剥がれが発生しない
〇： 撥水膜の剥がれが発生しにくい
×： 撥水膜の剥がれが発生しやすい

比較例２のノズル板では、ワイピング機能に関してノズル列４４は「△」である。比較例２のノズル板は、ノズル板全面が平坦であるため、ワイピング時（払拭時。以下、同じである。）にワイパブレードを使用した払拭部材８０が液体の付着している箇所（ノズル部４３）に対して強く押圧されないので、拭き残しが生じる。

また、比較例２のノズル板では、撥液膜の剥がれ抑制に関して「◎」である。比較例２のノズル板は、ノズル板全面が平坦であるため、ワイピング時に払拭部材８０に対して部分的に強く押圧されないので、撥液膜４２の剥がれが抑制される。

比較例１のノズル板では、ワイピング機能に関してノズル列４４は「○」、第１の凹部４７は「△」である。比較例１のノズル板は、ノズル列４４のノズル部４３のみ凸形状となっているため、強く押圧されることで拭き残しがなく清掃される。これに対し、比較例１のノズル板では、第１の凹部４７はノズル部４３より低く位置しており、また、窪み形状ではなくアール（Ｒ）の付いた段差となっているため、第１の凹部４７の底部に払拭部材８０がしっかりと押圧されないことで、拭き残しが生じる。

また、比較例１のノズル板では、撥液膜の剥がれ抑制に関しては「×」である。比較例１のノズル板は、ノズル部４３のみ凸形状となっているため、ワイピング時に払拭部材８０がノズル列４４に付着した残留液体を清掃するとき、ノズル列４４（ノズル部４３）と接触する箇所に対して強く押圧される。これにより、接触箇所を起因として撥液膜４２の剥がれが起きる。

これに対し、実施例１のノズル板１では、ワイピング機能に関してノズル列４４及び第１の凹部４７はいずれも「〇」であり、撥液膜の剥がれ抑制に関しても「〇」である。実施例１のノズル板１は、ノズル列４４ａ、４４ｂ間を平坦部４６とし、ノズル列４４の隣に第１の凹部４７を設けている。これにより、ワイピング時に払拭部材８０の接触による撥液膜４２の剥がれを抑制し、かつ、残留液体を清掃できる強さでノズル列４４と第１の凹部４７に対して押圧することが可能となる。

実施例４のノズル板１では、ワイピング機能に関してノズル列４４は「◎」、第１の凹部４７は「〇」であり、撥液膜の剥がれ抑制に関しては「◎」である。実施例４のノズル板１は、第２の凹部４９を設けることで、払拭部材８０をノズル部４３と第１の凹部４７に対してさらに強く押圧することができる。また、ノズル部４３のノズルエッジ４ａがアール形状であることで、ワイピング時に払拭部材８０がノズル列４４に対して局所的に押圧されることが防止される。これにより、撥液膜４２の剥がれを更に抑制することができる。

次に、ノズルエッジ形状と撥液膜の剥離の関係について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１はノズルエッジ形状がピン角形状である場合の説明に供するノズル部分の断面説明図、図１２はノズルエッジ形状がアール形状である場合の説明に供するノズル部分の断面説明図である。

比較例１及び実施例１、２のノズル板のノズル４は、図１１（ａ）に示すように、ピン角形状のノズルエッジ４ｂを有している。このようなノズルエッジ４ｂに対して払拭部材８０が接触するときに、撥液膜４２に対して払拭部材８０が垂直に接触する。

そのため、図１１（ｂ）に示すように、撥液膜４２の剥がれが起きやすくなる。

ただし、後述するように、実施例１、２では、ノズル列４４の隣に第１の凹部４７を設けているので、比較例１に比べて、撥液膜４２の剥がれは起きにくい。

比較例２及び実施例３、４のノズル板のノズル４は、アール形状のノズルエッジ４ａを有している。このようなノズルエッジ４ａに対して払拭部材８０が接触するとき、撥液膜４２の表面に沿うように接触し摩擦や抵抗が小さくなる。

これにより、撥液膜４２の剥がれが抑制される。

次に、実施例１と実施例３におけるワイピングの拭き残しについて図１３を参照して説明する。図１３は同説明に供する説明図であり、（ａ）はワイピング前、（ｂ）はワイピング後をそれぞれ示している。

例えば、図１３（ａ）に示すように、残留液体３００が付着している状態のノズル板１の吐出面側に払拭部材８０を接触させて払拭する。このとき、ノズル板１の吐出面における払拭部材８０の押し付け力（押圧力）を、相対的に、強い押圧力Ｐａ、弱い押圧力Ｐｃ、中間の押圧力Ｐｂとすると、押圧力の分布は、例えば図１３（ｂ）に示すようになる。

ここで、実施例１と実施例３のノズル板１は、払拭部材８０をノズル板１に接触させたとき、ノズル列４４（ノズル列群４５）の隣に第１の凹部４７を設けてあることで、ノズル列４４の領域は強く押圧される。

これにより、ワイピング時にノズル列４４（ノズル部４３）に付着した残留液体３００を確実に除去して清掃することができる。

また、第１の凹部４７では窪み形状となっているため、ノズル部４３よりも少し弱いが、払拭部材８０が第１の凹部４７に対して押圧される。第１の凹部４７に付着した残留液体３００はノズル部４３と比べて付着箇所は深いが、ノズル部４３では微細孔が並列されているためブレードを強く押圧しなければ、ブレードをしっかりと押し当てることができないことに対して、凹部４７では平滑な面であるためノズル部４３よりも少し弱い押圧であってもブレードをしっかりと押し当てることができる。このためノズル４３よりも少し弱いが拭き残しなく清掃することができる。

また、一般的に、撥液膜４２はワイピング時に払拭部材８０がノズルエッジ４ａ、４ｂに対して繰返し接触することで剥がれが起きるが、ノズル列４４の隣に第１の凹部４７が設けてあることで、ノズルエッジ４ａ、４ｂに対して清掃に必要な力以上に強く押圧されることを防止し、ワイピングによる撥液膜の剥がれを抑制できる。

次に、ノズル板の断面高さ（表面高さ）について図１４を参照して説明する。図１４はノズル板のノズル配列方向と直交する方向における断面高さの一例を示す説明図である。

ノズル配列方向と直交する方向において、両端のノズル４，４、すなわち、ノズル列群４５Ａのノズル列４４ａのノズル４と、ノズル列群４５Ｂのノズル列４４ｂのノズル４とを結んだ直線ｆに対する変動幅を「断面高さ」とする。

ここで、ノズル列群４５Ａ、ノズル群列４５Ｂ間の平坦部４６と、ノズル列群４５Ａの各ノズル列４４の隣、ノズル列群４５Ａの各ノズル列４４の隣の最表面をなす平坦部４８では、断面高さが±１．０μｍ以下になるようにしている。ただし、中央の平坦部４８ａは外れている。

次に、断面高さが１．０μｍを超える場合の拭き残しについて図１５を参照して説明する。図１５は同説明に供する説明図であり、（ａ）はワイピング前の状態、（ｂ）はワイピング後の状態をそれぞれ示している。

ここでは、ノズル列群４５Ａのノズル列４４ａ、４４ｂ間の平坦部４６の断面高さが１．０μｍ以上の場合の例を示している。ここで、払拭部材８０をノズル板１の吐出面に押し付けて払拭するとき、押圧力の分布は、図１５（ｂ）に示すようになる。

つまり、断面高さが１．０μｍ以上であると、払拭部材８０がノズル列４４ａ、４４ｂに対して均一に押圧されないため、図１５（ａ）に示すような残留液体３００がある状態で払拭を行ったとき、図１５（ｂ）に示すように拭き残しの箇所が発生する。

また、ノズル列群４５Ａのノズル列４４ａ、４４ｂ間の平坦部４６の最も低い位置において強く押圧されるため、この周辺部（ノズル列４４ａのノズル部４３）においては強く押圧されない。そのため、ワイピング時にノズル列４４と第１の凹部４７において、拭き残しなく清掃することができないことがある。

次に、ノズル列間の平坦部の断面高さと拭き残し量について図１６を参照して説明する。図１６は同説明に供する説明図である。

ノズル列４４間の平坦部４６の断面高さが１．０μｍ以下の場合、規格の拭き残し量以下（これを「拭き残しがない状態」という。）で清掃できるが、断面高さが１．０μｍを超えると、拭き残し量を規格内に収めることができなくなる（これを「拭き残しがある状態」という。）。

次に、ノズル列間の平坦部の断面高さとワイピング機能について図１７を参照して説明する。図１７は同説明に供する説明図である。

ノズル列４４間の平坦部４６の断面高さが１．０μｍ以下の場合には、ノズル列４４と第１の凹部４７のいずれも拭き残しがない状態に清掃できる。これに対し、ノズル列４４間の平坦部４６の断面高さが１．０μｍを超える場合には、ノズル列４４と第１の凹部４７のいずれも拭き残しがない状態に清掃することができないことがある。

次に、第１の凹部４７の深さｄとノズル配列方向と直交する方向の幅ａとの関係について図１８及び図１９を参照して説明する。図１８及び図１９は同説明に供する説明図であり、（ａ）はワイピング前の状態、（ｂ）はワイピング後の状態をそれぞれ示している。

図１８に示す第１例では、第１の凹部４７の（深さｄ／幅ａ）＜１／１０００、の関係にしている。

この例では、図１８（ａ）に示す状態の吐出面を払拭部材８０で払拭したとき、図１８（ｂ）に示すように、ノズル列群４５Ａのノズル列４４ａ、ノズル列４４ｂ、ノズル列群４５Ｂのノズル列４４ａ、ノズル列４４ｂに拭き残しが生じている。

つまり、第１の凹部４７の深さｄに対する幅ａの比率（第１の凹部４７の深さｄ／幅ａ）が１／１０００未満であるため、ワイピング時に払拭部材８０がノズル板１の全体に押圧される。

この場合、払拭部材８０をノズル板１の吐出面に押し付けて払拭するときの押圧力の分布は、図１８（ｂ）に示すようになる。払拭部材８０は、ノズル列群４５Ａ、４５Ｂの各ノズル列４４ａ、ノズル列４４ｂに対して強く押圧されないため、拭き残しが生じる。

一方、第１の凹部４７に付着した残留液体３００は、ノズル列群４５Ａのノズル列４４ａ、ノズル列４４ｂ、ノズル列群４５Ｂのノズル列４４ａ、ノズル列４４ｂと比べて付着箇所は深いが、ノズル列群４５Ａとノズル列群４５Ｂでは微細孔が並列されているためブレードを強く押圧しなければ、ブレードをしっかりと押し当てることができないことに対して、凹部４７では平滑な面であるためノズル部４３よりも少し弱い押圧であってもブレードをしっかりと押し当てることができる。このためノズル４３よりも少し弱いが拭き残しなく清掃することができる。

次に、図１９に示す第２例では、第１の凹部４７の（深さｄ／幅ｗ）＞３／１０００の関係にしている。

この例では、図１９（ａ）に示す状態の吐出面を払拭したとき、図１９（ｂ）に示すように、第１の凹部４７に拭き残しが生じている。

これは、第１の凹部４７の深さｄに対する幅ｗの比率（第１の凹部４７の深さｄ／幅ｗ）が３／１０００を超えるため、ワイピング時に払拭部材８０の第１の凹部４７の底部に対する接触が弱くなる。

この場合、払拭部材８０をノズル板１の吐出面に押し付けて払拭するときの押圧力の分布は、図１９（ｂ）に示すようになる。払拭部材８０は、第１の凹部４７に対する押し付け力（押圧力）が弱くなり、第１の凹部４７に拭き残しが発生する。

次に、第１の凹部の深さｄと幅ａの比率と拭き残し量の関係について図２０を参照して説明する。図２０は同説明に供する説明図である。

第１の凹部４７の深さｄと幅ａの比率が１／１０００未満の場合には、第１の凹部４７の拭き残しがない状態（規格以下の拭き残し量の状態）に清掃でき、ノズル列４４では拭き残しが起きる。

また、第１の凹部４７の深さｄと幅ａの比率が３／１０００を超える場合には、ノズル列４４の拭き残しがない状態（規格以下の拭き残し量の状態）に清掃でき、第１の凹部４７では拭き残しが起きる。

したがって、第１の凹部４７の深さｄと幅ａの比率は、１／１０００以上、３／１０００以下とすることが好ましい。また、第１の凹部４７の深さｄは、２～４μｍとすることが好ましい。

次に、第１の凹部の深さｄと幅ａの比率とワイピング機能について図２１を参照して説明する。図２１は同説明に供する説明図である。

第１の凹部４７の深さｄと幅ａの比率が、１／１０００以上、３／１０００以下の場合、ノズル列４４（ノズル部４３）と第１の凹部４７のいずれも拭き残しがない状態に清掃できる。

したがって、この点でも、第１の凹部の深さｄと幅ａの比率は、１／１０００以上、３／１０００以下とすることが好ましい。

次に、前記第２実施形態に係るノズル板の拭き残しについて図２２を参照して説明する。図２２は同説明に供する説明図である。

図２２（ａ））に示す状態にあるノズル板１を払拭部材８０で払拭することで、図２２（ｂ）に示すように、拭き残しがない状態に払拭することができる。

つまり、前記第２実施形態のノズル板１では第２の凹部４９と平坦部４８を設けているので、払拭部材８０がノズル列群４５Ａ、４５Ｂ及び両側の第１の凹部４７、４７を含む領域に対して弱く押圧されることとなる。このときの払拭部材８０をノズル板１の吐出面に押し付けて払拭するときの押圧力の分布は、図２２（ｂ）に示すようになる。

これにより、前記第１実施形態のノズル板１と比較して、ノズル列４４と第１の凹部４７に対して、払拭部材８０が強く押圧され、拭き残しがない状態に清掃することができる。

次に、前述した比較例１、２に係るノズル板の拭き残しについて図２３及び図２４を参照して説明する。図２３は比較例２の同説明に供する説明図、図２４は比較例１の同説明に供する説明図である。

図２３に示す比較例２では、吐出面側に凹部が無く全体が平坦部になっている。そのため、払拭部材８０の全体に均等に押圧されるため、ノズル列４４に対して弱く押圧されることとなり、拭き残しが生じる。

図２４に示す比較例１では、ノズル列４４の部分が局所的に凸形状になっているため、払拭部材８０が第１の凹部４７に対して弱く押圧され、拭き残しが生じる。また、ノズル列４４の両隣に第１の凹部４７、４７が設けられていることで、払拭部材８０がノズルエッジ４ａ、４ｂに対して清掃に必要な力以上に強く押圧され応力集中となる。

これにより、撥液膜の剥がれが起きてしまう。払拭部材８０の押し付け力は、押し付け変位量で管理されるため、前記した実施例１～実施例４のように、平坦部４６が払拭部材８０内に押し込まれることで、その分の払拭部材８０の体積部がノズル列４４の隣にある第１の凹部４７、４７に作用し、拭き残りが少なくなることを確認している。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図２５及び図２６を参照して説明する。図２５は同装置の概略説明図、図２６は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。

この液体を吐出する装置である印刷装置５００は、連帳紙、ロール紙、その他の連続体などのウェブ５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入されたウェブ５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、ウェブ５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、ウェブ５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、ウェブ５１０を搬出する搬出手段５０９などを備えている。

ウェブ５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、搬出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。

このウェブ５１０は、印刷手段５０５において、ヘッドユニット５５０及びヘッドユニット５５５に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット５５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

ここで、ヘッドユニット５５０には、例えば、搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ５５１Ａ、５５１Ｂ、５５１Ｃ、５５１Ｄ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ５５１」という。）が配置されている。

各ヘッドアレイ５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送されるウェブ５１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

ヘッドアレイ５５１は、例えば、本発明に係る液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）１００をベース部材５５２上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の他の例について図２７及び図２８を参照して説明する。図２７は同装置の要部平面説明図、図２８は同装置の要部側面説明図である。

この印刷装置５００は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド１００及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド１００は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド１００は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド１００は、前述した液体循環装置６００と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。

この印刷装置５００は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド１００に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド１００の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。

維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド１００のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

このように構成したこの印刷装置５００においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１００を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図２９を参照して説明する。図２９は同ユニットの要部平面説明図である。

この液体吐出ユニット４４０、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド１００で構成されている。

なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０を更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図３０を参照して説明する。図３０は同吐出ユニットの正面説明図である。

この液体吐出ユニット４４０は、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド１００と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。

なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド１００と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構、液体循環装置の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ ノズル板
４ ノズル
２ 流路板
３ 振動板部材
６ 圧力室
１０ 共通流路
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通流路部材
４０ ノズル穴
４１ ノズル基材
４２ 撥液膜
４３ ノズル部
４４ａ、４４ｂ ノズル列
４５Ａ、４５Ｂ ノズル列群
４６ 平坦部
４７ 第１の凹部
４８ 平坦部
４９ 第２の凹部
１００ 液体吐出ヘッド
４０３ キャリッジ
４４０ 液体吐出ユニット
５００ 印刷装置（液体を吐出する装置）
５５０ ヘッドユニット

Claims (12)

1. 液体を吐出する複数のノズルが配列された２つのノズル列を有するノズル板を備え、
   前記ノズル板の吐出面側には、ノズル配列方向と直交する方向において、前記２つのノズル列の間は平坦部が設けられ、前記２つのノズル列の間の前記平坦部の外側には前記ノズル列に沿って連続するように第１の凹部がそれぞれ設けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記２つのノズル列をノズル列群とするとき、少なくとも２つのノズル群が、前記２つのノズル列の間隔よりも広い間隔で配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記ノズル板の吐出面側には、一方の前記ノズル列群のノズル列に沿って連続するように設けられた前記第１の凹部と、他方の前記ノズル列群のノズル列に沿って連続するように設けられた前記第１の凹部との間に、ノズル配列方向に沿って連続するように第２の凹部が設けられており、
   前記第２の凹部は、前記ノズル配列方向と直交する方向において、１又は複数設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１の凹部と前記第２の凹部とは、ノズル配列方向と直交する方向の幅が異なる
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. ノズル配列方向において両端に位置するノズルを結ぶ線に対する変動幅を断面高さとするとき、前記平坦部の断面高さは±１．０μｍを超えない
   ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記ノズル板の面直方向において、
   前記２つのノズル列の間の平坦部の傾きが１．０μｍを超えない
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１の凹部の深さｄとノズル配列方向と直交する方向の幅ａとの比率（ｄ／ａ）が、１／１０００～３／１０００、の範囲内である
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 液体を吐出する複数のノズルが配列された２つのノズル列を有し、
   吐出面側には、ノズル配列方向と直交する方向において、前記２つのノズル列の間は平坦部が設けられ、前記２つのノズル列の間の前記平坦部の外側には前記ノズル列に沿って連続するように第１の凹部がそれぞれ設けられている
   ことを特徴とするノズル板。
9. 前記２つのノズル列をノズル列群とするとき、少なくとも２つのノズル群が、前記２つのノズル列の間隔よりも広い間隔で配置されている
   ことを特徴とする請求項８に記載のノズル板。
10. 請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項８若しくは９に記載のノズル板を含む
    ことを特徴とする液体吐出ユニット。
11. 請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと、を一体化した
    ことを特徴とする液体吐出ユニット。
12. 請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項８若しくは９に記載のノズル板、又は、請求項１０若しくは１１に記載の液体吐出ユニットを備えている
    ことを特徴とする液体を吐出する装置。

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