(57)【要約】【課題】ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制する。【解決手段】第２加湿液流路４２を循環する加湿液が、第２加湿液流路４２から貫通孔４３へ供給される。貫通孔４３へ供給された加湿液は、溝部４５を通って、開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、加湿液の表面張力により開口部４０で保持され、開口部４０で保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発する。これにより、側壁に囲まれた空間である凹部１５が加湿されて、ノズル２２近傍が加湿され、ノズル２２から吐出される液体の粘度の増加を抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルに通じた圧力室と、
前記圧力室へ液体を供給する第１流路と、
前記ノズルの周囲を囲む側壁と前記ノズルが形成されたノズル面とで形成される凹部と、
前記凹部に開口する開口部と、
前記開口部へ加湿液を供給する第２流路と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ノズルは、前記凹部に複数開口していることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第２流路は、複数形成されると共に、互いがつながっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記第２流路を流れる前記加湿液を循環させる循環手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドとしては、インク滴を吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッドが知られている。インクジェット記録ヘッドとしては、特許文献１に開示されるインクジェット記録ヘッドが公知である。
【０００３】
特許文献１のインクジェットヘッドでは、オリフィスプレートの表面のノズルの近傍に、レーヨンやポリエステル等からなる保持体を設け、水性インクに用いる溶媒が入ったタンクから毛管現象あるいはポンプにより、チューブを介して保持体に溶媒を補給する。
【０００４】
これにより、ノズル開口部近傍の空間の湿度は、ヘッド設置環境温度での飽和蒸気圧レベルとなり、設置が低湿環境下におかれても、ノズル開口部での溶媒の乾燥を防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００３−１４５７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液滴吐出ヘッド及び画像形成装置においては、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制することが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、ノズル近傍を加湿し、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルに通じた圧力室と、前記圧力室へ液体を供給する第１流路と、前記ノズルの周囲を囲む側壁と前記ノズルが形成されたノズル面とで形成される凹部と、前記凹部に開口する開口部と、前記開口部へ加湿液を供給する第２流路と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１の構成において、前記ノズルは、前記凹部に複数開口していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１又は請求項２の構成において、前記第２流路は、複数形成されると共に、互いがつながっていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項３に記載の液滴吐出ヘッドと、前記第２流路を流れる前記加湿液を循環させる循環手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１の構成によれば、本構成を有しない場合に比べ、ノズル近傍を加湿でき、ノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００１２】
本発明の請求項２の構成によれば、本構成を有していない場合に比して、一度に複数のノズル近傍を加湿でき、複数のノズルから吐出される液体の粘度の増加を抑制できる。
【００１３】
本発明の請求項３の構成によれば、本構成を有していない場合に比して、加湿液を供給する経路が複数確保され、滞りなく、開口部へ加湿液を供給できる。
【００１４】
本発明の請求項４の構成によれば、本構成を有していない場合に比して、新鮮な加湿液を開口部へ供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
【００１６】
本実施形態では、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの一例として、インク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッドについて説明する。
【００１７】
なお、液滴吐出ヘッドとしては、画像を記録するものに限定されるものではなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。液滴吐出ヘッドとしては、例えば、フィルムやガラス上にインク等を吐出してカラーフィルタを製造する液滴吐出ヘッド、溶解状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成する液滴吐出ヘッド、金属を含む液体を吐出して配線パターンを形成する液滴吐出ヘッド及び液滴を吐出して膜を形成する各種成膜用の液滴吐出ヘッドであってもよく、液滴を吐出するものであればよい。
【００１８】
（本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成）
本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成について説明する。図１（Ｂ）は、実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）における１Ａ−１Ａ線断面図である。図２は、図１（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。図３は、図１（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した平面図である。図４は、図２における４−４線断面図である。
【００１９】
本実施形態に係るインクジェット記録ヘッド１０は、図１（Ａ）、図２及び図４に示すように、ザグリプレート１３、ノズルプレート１２、加湿液流路プレート１４、流通路プレート１６、圧力室プレート１８及び振動板２０を備えている。
【００２０】
このザグリプレート１３、ノズルプレート１２、加湿液流路プレート１４、流通路プレート１６、圧力室プレート１８及び振動板２０は、この順で積層され、各プレートが接合されている。
【００２１】
ノズルプレート１２には、インク滴を吐出するノズル２２が複数形成されている。このノズル２２は、ノズルプレート１２を貫通する円孔であり、図１（Ｂ）に示すように、ノズルプレート１２に一列に配列されている。
【００２２】
ザグリプレート１３は、ノズル２２が形成されたノズルプレート１２のノズル面１２Ａに接合され、ザグリプレート１３には、ノズル２２の下方位置に、ノズル径よりも大径の円孔が形成されている。
【００２３】
この円孔の内壁はノズル２２の周囲を囲んでおり、この内壁を側壁とすると共にノズル面１２Ａを底面とする凹部１５が、ノズル２２の下方に形成される。この凹部１５は、いわゆるザグリ部と称され、ノズル面１２Ａを清掃部材で清掃する際に、清掃部材が直接ノズル２２の開口に接触しないようにし、ノズル２２を保護する。
【００２４】
加湿液流路プレート１４及び流通路プレート１６には、ノズルプレート１２のノズル２２に対応する上方位置に、ノズル径よりも大径の円孔からなる流通路２４がそれぞれ形成されている。この流通路２４は、ノズル２２と通じており、流通路２４からノズル２２へ、液体の一例としてのインクが流通可能となっている。
【００２５】
圧力室プレート１８には、流通路プレート１６の流通路２４の上方に、所定の大きさの空間とされた圧力室２６が形成されている。
【００２６】
圧力室２６の一端部が流通路２４と通じており、圧力室２６から流通路２４へインクが流通可能となっている。すなわち、圧力室２６は、流通路２４を介して、ノズル２２と通じている。
【００２７】
また、圧力室プレート１８には、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、圧力室２６の他端部と通ずる第１流路の一例としての供給路２８が形成されている。この供給路２８は、インクを貯留するインクプール３０と通じており、インクプール３０から送られるインクを圧力室２６へ供給する構成となっている。なお、供給路２８の通路幅は、圧力室２６の空間の幅よりも狭く形成されている。
【００２８】
振動板２０の上面には、図１（Ａ）に示すように、圧電素子からなる駆動部３２が設けられている。駆動部３２は、駆動信号が加えられて、圧力室２６内の容積を減少させるように振動板２０を変形し、圧力室２６内のインクへ圧力を付与する。これより、圧力室２６と通じるノズル２２からインク滴が吐出される。
【００２９】
（ノズル２２近傍を加湿する構成）
次に、ノズル２２近傍を加湿する構成について説明する。
【００３０】
ノズルプレート１２には、図２、図３及び図４に示すように、凹部１５に開口する開口部４０が形成されている。開口部４０は、各ノズル２２の周囲に、複数（例えば、８つ）形成されている。
【００３１】
また、ノズルプレート１２には、開口部４０と通じ、開口部４０へ加湿液を供給する第２流路の一例としての第１加湿液流路４１が形成されている。第１加湿液流路４１は、ノズルプレート１２を貫通する貫通孔４３と、貫通孔４３からノズル２２へ向かってノズルプレート１２に形成された溝部４５とで構成されている。
【００３２】
ノズルプレート１２にザグリプレート１３が接合されることにより、ノズルプレート１２に形成された溝部４５は、加湿液を供給する管状の流路となる。
【００３３】
貫通孔４３は、ノズル２２を間においてノズル２２を挟むように、ノズル２２の周囲に２つ形成されている。溝部４５は、ノズルプレート１２を貫通していない状態で形成されており、図３に示すように、２つの貫通孔４３からそれぞれノズル２２へ向かって延びる直線状の直線部４５Ａと、直線部４５Ａの先端部からそれぞれノズル２２の外周に沿って延びる円弧状の円弧部４５Ｂと、円弧部４５Ｂと開口部４０とを連絡する連絡部４５Ｃとを備えて構成されている。円弧部４５Ｂは、直線部４５Ａからそれぞれ延び出て、互いがつながっており、ノズル２２の外周に沿って円形状に形成され、ノズル２２の全周を囲んでいる。
【００３４】
連絡部４５Ｃは、円弧部４５Ｂから凹部１５に向かって延びて、複数の開口部４０とそれぞれ通じている。上記のように、円弧部４５Ｂがつながることにより、加湿液を開口部４０へ供給する経路が複数確保される。
【００３５】
この開口部４０へは、毛細管現象により、貫通孔４３から溝部４５を通って加湿液が供給され、開口部４０へ供給された加湿液は、その表面張力により、開口部４０で保持される。
【００３６】
加湿液流路プレート１４には、図２に示すように、貫通孔４３の上方位置に、加湿液を貫通孔４３へ供給する第２加湿液流路４２が２本形成されている。各第２加湿液流路４２は、インクが流通するインク流路（インクプール３０、供給路２８、圧力室２６、流通路２４及びノズル２２で構成される流路）とは別系統の流路とされており、図１（Ｂ）に示すように、全体として波線形状に形成されている。第２加湿液流路４２の一部は、ノズル２２の外周に沿って湾曲しており、ノズル２２の外周の半周程度にわたる円弧状をなしている。
【００３７】
第２加湿液流路４２は、供給路２８から圧力室２６へインクが供給される方向と交差する方向（詳細には、直交する方向）に沿って形成され、第２加湿液流路４２を流通する加湿液は、インクの供給方向と交差する方向に流れる。
【００３８】
また、貫通孔４３は、図４に示すように、第２加湿液流路４２の直下に形成されている。例えば、貫通孔４３を第２加湿液流路４２の直下でなく、第２加湿液流路４２からずらした斜め下方の位置に形成する場合には、第２加湿液流路４２と貫通孔４３をつなぐ横方向に延びる流路を形成する必要がある。
【００３９】
また、開口部４０へ供給される加湿液としては、例えば、水（詳細には純水）、アルコールなどが用いられる。その他にも、溶媒蒸発が起こっても粘度の増加しない液体であればよい。
【００４０】
また、２つの第２加湿液流路４２の一端部には、図１（Ｂ）に示すように、加湿液が供給される加湿液供給口４４が形成され、第２加湿液流路４２の他端部には、加湿液が排出される加湿液排出口４６が形成されている。
【００４１】
この加湿液供給口４４及び加湿液排出口４６は、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する循環手段の一例としての送液ポンプ４８が接続されている。この送液ポンプ４８が、加湿液排出口４６から加湿液を吸い上げて、加湿液供給口４４に送り込むことにより、加湿液が第２加湿液流路４２を循環するようになっている。
【００４２】
（本実施形態に係る作用）
本実施形態の構成によれば、加湿液は、送液ポンプ４８により第２加湿液流路４２を循環する。第２加湿液流路４２を循環する加湿液が、第２加湿液流路４２から第１加湿液流路４１へ供給される。第１加湿液流路４１へ供給された加湿液は、第１加湿液流路４１を構成する貫通孔４３及び溝部４５を通って、開口部４０へ供給され、開口部４０に加湿液が充填される。開口部４０に充填された加湿液は、加湿液の表面張力により開口部４０で保持され、開口部４０で保持された加湿液の液面から、加湿液が自然蒸発する。これにより、側壁に囲まれた空間である凹部１５が加湿されて、ノズル２２近傍が加湿される。
【００４３】
ここで、図５には、加湿液とノズル２２との距離と、吐出待機後の１滴目の滴速との関係が示されている。図５におけるＸの領域は、本実施形態の構成を有しない構成、すなわち、貫通孔４３からノズル２２へ延びる溝部４５を有せず、貫通孔４３から加湿液を蒸発させる構成において、加湿液とノズル２２との距離が示されている。この構成では、各プレートの接合面積を確保するため、流通路２４と第２加湿液流路４２との間の隔壁の剛性を得るため、貫通孔４３とノズル２２の距離Ｌ（図４参照）が所定長さ必要となり、貫通孔４３に充填された加湿液とノズル２２との距離の下限値は、Ｘ１となる。
【００４４】
図５におけるＹの領域は、溝部４５が形成された本実施形態に係る構成において、開口部４０に充填された加湿液とノズル２２との距離が示されている。この構成では、開口部４０で加湿液が保持されるので、加湿液をノズル２２に接近する。
【００４５】
このため、ノズル２２近傍がさらに高湿環境となり、ノズル２２での粘度の増加が抑制され、吐出待機後の１滴目の滴速が理想値に近づく。なお、理想値とは、連続的に吐出しているときの滴速であり、本来的に必要とされる滴速である。
【００４６】
（溝部４５の溝形状を変えた変形例）
次に、溝部４５の溝形状を変えた変形例を説明する。
【００４７】
本変形例に係る溝部５５は、図６に示すように、２つの貫通孔４３からそれぞれノズル２２へ向かって延びる直線状の直線部５５Ａと、直線部５５Ａからそれぞれノズル２２の外周一部に沿って延びる円弧状の円弧部５５Ｂと、円弧部５５Ｂと開口部４０とを連絡する連絡部５５Ｃとを備えて構成されている。
【００４８】
本変形例では、各円弧部５５Ｂは、つながっておらず、互いが独立しており、開口部４０へは、一の経路で加湿液が供給される。このように、溝部４５の形状は任意の形状に変形することができる。
【００４９】
（開口部４０の開口位置を変えた変形例）
上記の実施形態では、開口部４０は、凹部１５の底面、すなわちノズルプレート１２に形成されていたが、本変形例に係る開口部５０は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、凹部１５の側壁、すなわちザグリプレート１３に形成されている。
【００５０】
この変形例では、開口部５０は、各ノズル２２の周囲に、複数（例えば、８つ）形成されている。ノズルプレート１２には、開口部５０と通じ、開口部５０へ加湿液を供給する第１加湿液流路５１が形成されている。第１加湿液流路５１は、ノズルプレート１２を貫通する貫通孔５３と、貫通孔５３からノズル２２へ向かってザグリプレート１３に形成された溝部５５とで構成されている。
【００５１】
ノズルプレート１２にザグリプレート１３が接合されることにより、ザグリプレート１３に形成された溝部５５は、加湿液を供給する管状の流路となる。
【００５２】
貫通孔５３は、ノズル２２を間においてノズル２２を挟むように、ノズル２２の周囲に２つ形成されている。溝部５５は、ザグリプレート１３を貫通していない状態で形成されており、２つの貫通孔５３からそれぞれノズル２２へ向かって延びる直線状の直線部５５Ａと、直線部５５Ａの先端部からそれぞれノズル２２の外周に沿って延びる円弧状の円弧部５５Ｂと、円弧部５５Ｂ及び開口部４０を連絡する連絡部５５Ｃとを備えて構成されている。円弧部５５Ｂは、直線部５５Ａからそれぞれ延び出て、互いがつながっており、ノズル２２の外周に沿って円形状に形成され、ノズル２２の全周を囲んでいる。
【００５３】
連絡部５５Ｃは、円弧部５５Ｂから凹部１５に向かって延びて、複数の開口部５０とそれぞれ通じている。円弧部５５Ｂがつながることにより、加湿液を開口部５０へ供給する経路が複数確保される。
【００５４】
この開口部５０へは、毛細管現象により、貫通孔５３から溝部５５を通って加湿液が供給され、開口部５０へ供給された加湿液は、その表面張力により、開口部５０で保持される。
【００５５】
（ノズル配置の変形例）
上記の実施形態では、ノズル２２は、一列に配列されていたが、図８に示すように、ノズル２２が２次元に配列される構成であってもよい。この場合においても、上記と同様に、第２加湿液流路４２及び開口部４０を形成して、ノズル２２近傍が加湿される。なお、図８においては、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６から加湿液供給口４４へ送液する送液ポンプ４８を省略して図示している。
【００５６】
（凹部へ開口するノズル数の変形例）
上記の実施形態では、一の凹部１５に対して、一のノズル２２が開口していたが、図９に示すように、一の凹部１５に対して、複数のノズル２２が開口している構成であってもよい。
【００５７】
この変形例では、貫通孔４３から延びる溝部４５は、凹部１５の周囲を囲むように形成されると共に、開口部４０に延びて開口部４０へ加湿液を供給するようになっている。
【００５８】
この構成では、複数のノズル２２が開口した凹部１５を加湿し、一度に複数のノズル２２近傍が加湿される。
【００５９】
（溝部４５を通る加湿液を循環させる構成）
上記の実施形態において、溝部４５を流れる加湿液は循環していなかったが、図１０に示すように、溝部４５を流れる加湿液を、一の貫通孔４３から他の貫通孔４３循環させる構成であっても良い。
【００６０】
この構成では、２つの第２加湿液流路４２のうち、一方の第２加湿液流路４２の一端部には、図１０に示すように、加湿液が供給される加湿液供給口４４が形成されている。２つの第２加湿液流路４２のうち、他方の第２加湿液流路４２の他端部には、加湿液が排出される加湿液排出口４６が形成されている。
【００６１】
この加湿液供給口４４には、加湿液を貯留するタンク３９が接続されている。このタンク３９及び加湿液排出口４６は、チューブ等の流通管４７を介して、加湿液を加湿液排出口４６からタンク３９へ送液する送液ポンプ４８が接続されている。この送液ポンプ４８が、加湿液排出口４６から加湿液を吸い上げて、タンク３９に送り込むことにより、タンク３９から加湿液が一方の第２加湿液流路４２を流れる。一方の第２加湿液流路４２に流れた加湿液が、溝部４５を通じて、他方の第２加湿液流路４２へ流れて、加湿液が循環するようになっている。
【００６２】
（本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成）
また、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用される画像形成装置液滴の一例として、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備え、そのインクジェット記録ヘッドからインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置について説明する。図１１には、本実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成が概略図にて示されている。
【００６３】
本実施形態に係るインクジェット記録装置１０２は、インクジェット記録ヘッド１０が装着されるキャリッジ１０４と、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに沿って走査させる主走査機構１０６と、用紙等の記録媒体Ｐを副走査方向Ｓに沿って搬送する副走査機構１０８と、メンテナンス部１１０とを有している。なお、流通管４７、送液ポンプ４８、タンク３９、については図示を省略している。また、送液ポンプ４８、メンテナンス部を制御する図示しない制御部を有する。
【００６４】
このインクジェット記録装置１０２では、キャリッジ１０４が主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動しながら、インクジェット記録ヘッド１０のノズル２２から記録媒体Ｐへ選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
【００６５】
そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録媒体Ｐは、副走査機構１０８によって副走査方向Ｓに所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド１０が主走査方向（前述とは反対方向）Ｍに移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録媒体Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
【００６６】
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１（Ａ）は、図１（Ｂ）における１Ａ−１Ａ線断面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、図１（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した分解斜視図である。
【図３】図３は、図１（Ｂ）のおけるＡ部分を拡大した平面図である。
【図４】図４は、  図２は、図１における４−４線断面図である。
【図５】図５は、加湿液とノズルとの距離と、吐出待機後の１滴目の滴速との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本実施形態に係る溝部の溝形状を変えた変形例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る開口部の開口位置を変えた変形例を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドにおいて、ノズルが２次元に配列される構成を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るノズルが凹部に複数開口される構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る溝部を通る加湿液を循環させる構成における全体構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されたインクジェット記録装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０   インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
１５   凹部
２２   ノズル
２６   圧力室
２８   供給路（第１流路）
４０   開口部
４１   第１加湿液流路（第２流路）
４８   送液ポンプ（循環手段）
１０２ インクジェット記録装置（画像形成装置）
【図１】
2008221580.tif 000003
【図２】
2008221580.tif 000004
【図３】
2008221580.tif 000005
【図４】
2008221580.tif 000006
【図５】
2008221580.tif 000007
【図６】
2008221580.tif 000008
【図７】
2008221580.tif 000009
【図８】
2008221580.tif 000010
【図９】
2008221580.tif 000011
【図１０】
2008221580.tif 000012
【図１１】
2008221580.tif 000013