JP2007062367A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非導電性のノズルプレートを用いた場合でも、電気泳動現象による画質の劣化や、電気分解で発生した異物・ガスによる吐出不良の問題等を引き起こすことなく、液滴への電荷の注入を支障なく行うことができるようにする。
【解決手段】本発明の液体噴射ヘッド１２は、非導電性材料から成るノズル基材３１を含み、ノズル開口３２がノズル基材３１に貫通形成されているノズルプレート３０と、ノズル開口３２の内周壁面の少なくとも一部に被覆形成された導電膜３６とを備える。導電膜３６の形成領域は、ノズル開口３２からの液滴の吐出動作に伴ってノズル開口３２の内周壁面上を移動するメニスカス３４の移動範囲を包含している。
【選択図】図４

Description

本発明は、ノズル開口に連通する圧力室の内部の液体に圧力変動を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッド及びこの液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に関する。

従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。

液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。

このようなインクジェット式記録装置は、一般に、キャリッジ上に搭載されて記録紙等の記録媒体（被処理物）の幅方向（ヘッド走査方向）に往復移動するインクジェット式記録ヘッドと、記録媒体をヘッド走査方向と直交する方向（送り方向）に移動させる送り機構と、を備えており、さらに、記録ヘッドに対向して配置され、送り機構により搬送される記録媒体を裏面から支持して記録ヘッドに対する記録媒体の位置を規定するプラテンを備えている。

このインクジェット式記録装置においては、印刷データに対応して記録ヘッドより記録媒体に対してインク滴を吐出させることで印刷が行われる。そして、キャリッジ上に搭載される記録ヘッドを、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のインクの吐出が可能なものとすることにより、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。

このインクジェット式記録装置を用いて記録媒体の縁部に余白を残すことなく記録媒体の表面の全体に対して印刷（いわゆる四辺縁無し印刷）を施す場合、記録媒体及びキャリッジの位置ずれに対する余裕を考慮して、記録媒体のサイズよりもやや広い領域に対して印刷を行うようにしている。

すなわち、記録媒体の左右の側縁（送り方向に延在する縁）の部分に余白を残すことなく印刷を施すために、印刷時における記録ヘッドの走査範囲を、記録媒体の側縁よりも外側に外れる位置まで設定可能とされている。

さらに、記録媒体の前後縁（ヘッド走査方向に延在する縁）の部分に余白を残すことなく印刷を施す際には、記録媒体の印刷開始時においては記録媒体の前縁よりも前側に外れる領域までを印刷対象領域に指定すると共に、記録媒体の印刷終了時においては記録媒体の後縁よりも後側に外れる領域までを印刷対象領域に指定する。

そして、記録媒体から外れた領域に向けて吐出されたインク滴は、記録ヘッドに対向して記録媒体の背面側に配置された吸収部材（スポンジ、ベルイータ等）で吸収するようにしている。

上述したように、記録媒体の縁部に余白を残すことなく印刷を施す場合には、記録媒体の縁部から前後又は左右に外れた領域にまでインク滴が吐出されることになり、記録媒体の裏面側に回り込んだインクミストが記録媒体の裏面縁部に付着して記録媒体を汚損してしまうという問題があった。とくに、記録媒体に両面印刷を施す場合や、葉書のような両面を使用する記録媒体に印刷を施す場合において問題であった。また、ミスト化したインクが機内を汚損し、電気回路やリニアスケールへのインクミストの付着によって動作不良が発生したり、インクカートリッジに堆積してユーザーの手を汚すという問題もあった。

また、一般に、記録媒体を送り方向に送るための送り機構は、記録媒体を挟み込んで送るように互いに対向配置されたローラを備えている。対向配置されたローラの一方は、金属ローラ表面にアルミナを焼き付けて摩擦力を向上させた構造からなる駆動ローラであり、他方のローラはプラスチックで形成された従動ローラである。

そして、一般に、これらのローラと記録媒体との接触／剥離や、オートシートフィーダから記録媒体を供給する際の次の記録媒体とのこすり合わせ、或いは記録媒体の供給経路内での構造部材との接触などによって、印刷領域に送られた時点では記録媒体が帯電している。そして、このように記録媒体が帯電していると、上述した記録媒体裏面へのインクミストの付着が起こりやすくなる。

このような問題を解決するために、例えば、ノズルプレートと吸収部材間に電界を発生させ、クーロン力によりインク滴を吸収部材まで到達させ、インク滴をミスト化させないようにした方式が提案されている。この方式では、電界を発生させると共にインク滴に電荷を注入する必要があるが、従来はノズルプレートが金属部材（導電性部材）により形成されていたため、ノズルプレートとインクとの接触面を介してインクに電荷を注入することができた。なお、金属製ノズルプレートにおいては、プレス加工によってノズル開口が形成されていた。
特開２００４−２０２８６７

ところが、インクジェット式記録装置の更なる高画質化、高速化を実現するために、記録ヘッドに形成される複数のノズル開口の密度（ノズル密度）を高くする必要あり、このため、金属プレートのプレス加工ではノズル形成が困難になってきた。

高密度にてノズル開口を形成するための方法としては、樹脂プレートへのエキシマなどのレーザー加工や、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ、Ｓｉ基板へのドライエッチングなどが知られている。

ところが、これらの方法において製造されるノズルプレートはすべて非導電性部材で形成されるものであるため、ノズルプレートを介してインク滴に電荷を注入することは不可能である。

記録ヘッド内のインクがグランド（Ｇｎｄ）に接地（又は電源に接続）されていない場合、初期的には誘電分極によりインク滴は電荷を持つことができるが、記録ヘッド内のインクが徐々に帯電していき、吸収部材側の電位と同じくなり電位差が生じなくなるので効果は続かない。

また、インクに電荷を注入するための電極を、記録ヘッドのインク流路内に設けた場合、記録ヘッド内のインクに電界が発生する。このため、記録ヘッド内のインクに電気泳動現象が起こり、記録ヘッド内のインクの色材濃度にムラが生じて画質を劣化させたり、或いは、水性インクでは電気分解が起こり、異物やガスの発生により吐出不良となる懸念があった。

なお、Ｎｉなど電鋳により形成したノズルプレートもあるが、電鋳は生産性が悪く高価であるという問題がある。

また、従来から、ノズル開口に連通する圧力室やこの圧力室にインクを供給する流路等が形成された流路基板には、高アスペクト比で精度良く流路を形成するためにＳｉ単結晶基板が用いられている。インクジェット式記録装置の印刷速度の高速化に伴って記録ヘッドが長尺化してくると、流路基板とノズルプレートとが互いに線膨張係数の異なる材料で形成されている場合、温度環境の変化に対するヘッド信頼性を確保することが難しくなる。

この点からも、従来の金属製ノズルプレートに代えて、流路基板と同じ材質のノズルプレートを使用することが好ましいが、ノズルプレートが非導電性となるため、インク滴への電荷の注入に関して上述の問題が生じてしまう。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、非導電性のノズルプレートを用いた場合でも、電気泳動現象による画質の劣化や、電気分解で発生した異物・ガスによる吐出不良の問題等を引き起こすことなく、液滴への電荷の注入を支障なく行うことができる液体噴射ヘッド及びこの液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ノズル開口に連通する圧力室の内部の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドにおいて、非導電性材料から成るノズル基材を含むノズルプレートであって、前記ノズル開口が前記ノズル基材に貫通形成されている、ノズルプレートと、前記ノズル開口の内周壁面の少なくとも一部に被覆形成された導電膜であって、前記導電膜の形成領域が、前記ノズル開口からの液滴の吐出動作に伴って前記ノズル開口の前記内周壁面上を移動するメニスカスの移動範囲を包含している、導電膜と、を備えたことを特徴とする。

また、好ましくは、前記ノズル開口は、前記ノズル基材の吐出面側に形成された絞り部と、前記絞り部の反吐出面側に形成された拡開部と、を有し、液滴の吐出方向に垂直な断面において前記拡開部は前記絞り部よりも大きな断面積を有し、前記絞り部の内周壁面が前記メニスカスの移動範囲を包含している。

また、好ましくは、前記ノズル基材の吐出面側の表面には、撥水性材料より成る撥水膜が全体にわたって被覆形成されており、前記導電膜は、前記ノズル開口の内周壁面の一部のみならず、前記ノズル基材と前記撥水膜との間にも全体にわたって形成されている。

また、好ましくは、前記ノズル基材の吐出面側の表面の一部には前記撥水膜が形成されておらず、この撥水膜が形成されていない部分において前記導電膜の一部が露出している。

また、好ましくは、前記導電膜は、前記ノズル開口の内周壁面の一部のみならず、前記ノズル基材の反吐出面側の表面にも全体にわたって形成されている。

また、好ましくは、前記導電膜の一部が、前記ノズル基材の端面まで延在してそこで露出している。

また、好ましくは、前記液体噴射ヘッドの吐出面側に装着された、導電材料より成るヘッドカバーをさらに有し、露出した前記導電膜の一部が前記ヘッドカバーと導通している。

また、好ましくは、前記導電膜は、少なくとも前記メニスカスの移動範囲に対応する部分が親水性である。

また、好ましくは、前記導電膜は外部回路と導通されている。

上記課題を解決するために、本発明による液体噴射装置は、上記いずれかの液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドに対向して被処理物の裏面側に配置された対向電極と、を備え、前記導電膜と前記対向電極との間に電位差を発生させるように構成されたことを特徴とする。

また、好ましくは、前記対向電極は、前記被処理物から外れた領域に向けて前記ノズル開口から吐出された液滴を受け止めて吸収する吸収部材から成る。

本発明によれば、非導電性材料から成るノズル基材で形成されたノズルプレートを用いた場合でも、電気泳動現象による画質の劣化や、電気分解で発生した異物・ガスによる吐出不良の問題等を引き起こすことなく、液滴への電荷の注入を支障なく行うことができる。

以下、本発明による液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置について、図面を参照して説明する。

図１及び図２は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図であり、図３は同インクジェット式記録装置のプラテン及びその周囲を拡大して示した図である。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。プラテン５は、記録紙（被処理物）６をその裏面から支持して記録ヘッド１２に対する記録紙６の位置を規定する。

この記録ヘッド１２は、ノズル開口に連通する圧力室に対応して設けられた圧力発生素子により、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせて、ノズル開口からインク滴を吐出させるように構成されている。圧力発生素子としては、例えば圧電振動子を用いることができる。

キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイミングベルト３、及びガイド部材４は、インクジェット式記録ヘッド１２をキャリッジ１と共にヘッド走査方向に走査させる走査機構を構成している。

インクジェット式記録ヘッド１２は、キャリッジ１の記録紙６に対向する側に搭載されている。また、キャリッジ１には、記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。

インクジェット式記録装置の非印刷領域であるホームポジション（図１中、右側）にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えるためのポンプユニット１０が配置されている。

キャップ部材１３の印刷領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。

本実施形態によるインクジェット式記録装置は、さらに、記録ヘッド１２により印刷処理が行われる記録紙６をヘッド走査方向に対して直交する送り方向に間欠的に搬送する送り機構を備えている。

図３に示したように送り機構は、記録紙６を挟み込んでプラテン５上へ送るために互いに対向配置された給紙ローラ１４ａ、１４ｂと、印刷された記録紙６を排出するために互いに対向配置された排紙ローラ１５ａ、１５ｂと、を備えている。なお、給紙ローラ１４ａ及び排紙ローラ１５ａは従動ローラであり、給紙ローラ１４ｂ及び排紙ローラ１５ｂは駆動ローラである。

図３から分かるようにプラテン５は、給紙方向（送り方向）Ｆと平行な方向に延びる複数のインク受け縦開口５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆと、給紙方向Ｆに対して直交するヘッド走査方向に延びる複数のインク受け横開口５ａ、５ｂとが形成されている。

複数のインク受け縦開口５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆのうち、一対のインク受け開口５ｃはＡ３サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｄはＢ４サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｅはＡ４サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されており、一対のインク受け開口５ｆはＢ５サイズの記録紙６の左右端がそれぞれ真上を通過するように配置されている。

また、複数のインク受け横開口５ａ、５ｂは、給紙側に配置されている給紙側インク受け開口５ａと、排紙側に配置されている排紙側インク受け開口５ｂとからなる。

これらのインク受け開口５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆには、いずれも、記録ヘッド１２から吐出されたインクを吸収する吸収部材１６が配置されている。吸収部材１６は、記録紙６の裏面側において記録紙６とは接触しないようにして配置されている。

本実施形態においては、吸収部材１６は導電性材料を含んでおり、例えば、ポリエチレン又はポリウレタンにカーボン等の導電性材料を混入させて発泡形成されている。或いは、ポリエチレン又はポリウレタンの発泡材に導電性材料をメッキにて付与して吸収部材１６を形成することもできる。

また、吸収部材１６にＮａＣｌ、ＫＣｌなどの電解質水溶液或いは水を含有させて導電性を付与することもできる。水のみを含有させた場合でも、大気中のＣＯ_２などを取り込み、導電性を有する電解質となる。

更に簡便な方法としては、インクそのものを電解質として用いることもできる。この場合、初回の縁無し印刷の実施前に、記録紙６が無い状態で、インク滴がミスト化しないようキャリッジ１をゆっくり走査しながら、記録ヘッド１２よりインク滴を吸収部材１６に吐出し、吸収部材１６にインクを含有させ、導電性を付与することもできる。

図４は、本実施形態による記録ヘッド１２の主要部を拡大して示した断面図であり、記録ヘッド１２はその吐出面（記録紙６に対向する面）側にノズルプレート３０を有している。このノズルプレート３０は、非導電性材料、好ましくはＳｉから成るノズル基材３１を含み、このノズル基材３１には複数のノズル開口３２がドライエッチングにより貫通形成されている。

ノズル開口３２は、ノズル基材３１の吐出面側に形成された絞り部３２ａと、この絞り部３２ａに連結して反吐出面側に形成された拡開部３２ｂと、を有して二段に形成されている。インク滴の吐出方向に垂直な断面において、拡開部３２ｂは絞り部３２ａよりも大きな断面積を有する。

絞り部３２ａの内周壁面は、ノズル開口３２からのインク滴の吐出動作に伴って移動するメニスカス３４の移動範囲を包含している。つまり、ノズル開口３２からインク滴を吐出するために圧力室３３内のインク３５の圧力を圧電素子等により変動させると、この圧力変動に伴ってメニスカス３４が移動し、さらに、ノズル開口３２からインク滴が吐出された後にもメニスカス３４が移動する。このようにインク滴の吐出動作に伴ってメニスカス３４が吐出方向及び反吐出方向に移動するが、このときのメニスカス３４の移動範囲が絞り部３２ａの形成範囲内に収まるようになっている。

換言すれば、一回の吐出によりノズル開口３２から吐出されるインク滴は、絞り部３２ａの内部に充填された分のインク（の一部）によって形成される。絞り部３２ａの容積は、最大ドットを形成するためのインク滴の体積以上に設定されている。

そして、本実施形態による記録ヘッド１２においては、ノズル開口３２の絞り部３２ａの内周壁面の全体及びノズル基材３１の吐出面側の表面の全体に、導電性材料より成る導電膜３６が被覆形成されている。導電膜３６は、好ましくはＡｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、又はＮｉＣｒ等によって形成されており、厚さは、好ましくは０．１〜５μｍである。

また、好ましくは、導電膜３１は、少なくともインク滴吐出動作時におけるメニスカス３４の移動範囲が、親水性である。このようにすれば、メニスカス３４が親水性の導電膜上に形成されるため、確実に電荷をメニスカス近傍のインクに注入できる。また、インク滴吐出後のメニスカスの再形成・再充填を滑らかに素早く行うことができる。

なお、親水性の導電膜３１を形成するための方法としては、例えば、プラズマ処理やコロナ放電処理で表面改質して親水性が付与されたＡｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，ＮｉＣｒ等の金属を用いること、或いは酸化チタンやＩＴＯ等の導電性を有する金属酸化物を用いることができる。

ノズル基材３１の吐出面上の導電膜３６の表面には、撥水性材料より成る撥水膜３７が全体にわたって被覆形成されている。このようにノズルプレート３０の吐出面側を撥水膜３７で被覆することにより、インク滴吐出時にメニスカスが外側に膨出した際にノズル開口３２の外側周囲へインクが濡れ拡がることを防止して、ノズル開口３２の外側周囲に付着したインクによるインク滴の吐出方向の曲がり（濡れ曲がり）を防止することができる。

図５に示したように、ノズルプレート３０は流路基板３８に接合されている。この流路基板３８には、ノズル開口３２に連通する圧力室３３やこの圧力室３３にインクを供給する流路等が形成されている。流路基板３８と共にノズルプレート３０はヘッドケース（ヘッドホルダー）３９に取り付けられている。

次に、ノズル基材３１に導電膜３６及び撥水膜３７を被覆形成する方法について説明する。

まず、ノズル開口３２の絞り部３２ａ側から蒸着又はスパッタリングによりノズル基材３１の表面に導電膜３６を形成する。このとき、絞り部３２ａの内周壁面にも粒子が回り込んで導電膜電極部３６ａが形成される。また、図５に示したようにノズル基材３１の端面側にも粒子が回り込んで導電膜端部３６ｂが形成される。なお、絞り部３２ａよりも大径に形成された拡開部３２ｂの内壁面には、導電膜は形成されない。

このようにして導電膜３６を形成したら、ノズル開口３２の拡開部３２ｂ側からマスキング部材をノズル開口３２に押し込んで、ノズル開口３２の内壁面を保護した状態で、撥水膜３７を形成する。

撥水膜３７形成後においても導電膜３６の端部３６ｂはノズルプレート３０の端面で露出しており、この導電膜３６の端部３６ｂに配線２２が接続され、この配線２２を介して導電膜３６が接地される。

一変形例としては、図６及び図７に示したように、ノズル基材３１の表面縁部に、マスキングにより撥水膜３７が形成されていない部分を形成し、これにより導電膜露出部３６ｃを形成してそこに配線２２を接続しても良い。

図６及び図７に示した例のさらに好ましい態様としては、図８に示したように導電性材料より成るヘッドカバー４０により導電膜露出部３６ｃを覆い隠してインクが付着しないようにすると共に、接地されたヘッドカバー４０と導電膜露出部３６ｃとを導電性接着剤４１により導通させるようにしても良い。なお、ヘッドカバー４０はヘッドチップ端部を保護する役目も果たしている。

さらに他の変形例としては、図９及び図１０に示したようにノズル基材３１の吐出面側には撥水膜３７のみを形成すると共に、ノズル基材３１の反吐出面側（流路側）の表面の全体に導電膜３６を形成しても良い。この例においては、ノズル基材３１の反吐出面側から蒸着又はスパッタリングにより導電膜３６が形成され、ノズル開口３２の絞り部３２ａ及び拡開部３２ｂの内壁面に粒子が回り込んで導電膜３６が形成される。

この例においては、図１０に示したように導電膜３６がノズル基材３１の端面側にも回り込んで導電膜端部３６ｂが形成されている。この導電膜端部３６ｂはノズル基材３１の端面上で露出しており、露出した導電膜端部３６ｂに配線２２が接続され、これにより導電膜３６が接地されている。

なお、図１０に示した例においても、図８に示した例と同様に導電性接着剤を介してヘッドカバー４０に導電膜端部３６ｂを導通させるようにしても良い。

さらに、本実施形態によるインクジェット式記録装置は、図１１に示したように、導電性の吸収部材１６にプラスの電圧を印加するための電源２０及びその配線２１を備えている。電源２０及び配線２１は、導電膜３６に導通する配線２２と共に、ノズルプレート３０の導電膜３６と、ノズルプレート３０に対置されて対向電極として機能する吸収部材１６との間に電位差を発生させる電位差発生手段を構成する。

この電位差発生手段によって吸収部材１６にプラスの電圧を印加すると共にノズルプレート３０の導電膜３６を接地することにより、図１２に示したように吸収部材１６にプラスの電荷が誘起されると共にノズルプレート３０の導電膜３６にマイナスの電荷が誘起される。これにより、図１２に矢印で示したように吸収部材１６からノズルプレート３０へ向かう平行な電気力線が発生する。

また、ノズルプレート３０の導電膜３６にマイナスの電荷が誘起されることにより、ノズル開口１２ａのメニスカスにもマイナスの電荷が誘起される。この電荷量は平行平板コンデンサの式を用いて簡単に計算することができる。インク滴はノズル開口１２ａの面積分のマイナス電荷を持ってノズル開口１２ａから吐出され、ノズルプレート３０の導電膜３６と吸収部材１６との間に発生している電界により、吸収部材１６の方向へのクーロン力を受ける。

このようにノズル開口１２ａから吐出されたインク滴は吸収部材１６の方向へのクーロン力を受けるので、記録紙６の縁部からはみ出した領域に向けてサイズの小さいインク滴を吐出した場合においても、インク滴を吸収部材１６まで確実に到達させることができる。これにより、記録紙６から外れた領域に向けて吐出されたインク滴のミスト化を確実に防止することができる。このため、記録紙６の縁部に余白を残すことなく印刷を施す場合においても、記録紙６の裏面縁部へのインクミストの付着や、インクミストによる機内の汚損を防止することができる。

また、記録紙６の抵抗が湿気等によって減少し、記録紙６が導電性を有していて記録紙６の一端がグランドに接地されている場合には、電圧を印加された吸収部材１６と記録紙６との間に電界が発生し、記録紙６とノズルプレート３０との間には電界が発生しない。このため、インク滴に十分な電荷を注入することができず、上述した電位差発生手段によるミスト化防止効果を十分に発揮することができない。

そこで、処理中の記録紙６を電気的に浮いた状態に保持するための保持手段を設けることが好ましく、本実施形態では、処理中の記録紙６に接触する各部材である給紙ローラ１４ａ、１４ｂの少なくとも表面に絶縁材料１８ａ、１８ｂを設けている。このように保持手段（絶縁材料１８ａ、１８ｂ）によって処理中の記録紙６を電気的に浮いた状態に保持することによって、記録紙６は単に誘電体として作用することになる。従って、記録紙６の有無に関わらず、ノズルプレート３０の導電膜３６に十分な電荷を誘起させて、インク滴に十分な電荷を注入することができる。

また、上記実施形態の他の変形例としては、図１３及び図１４に示したように、吸収部材１６の上面に導電性材料から成る格子状部材２３を隣接配置して、この格子状部材２３に対して電源２０からプラスの電圧を印加することもできる。格子状部材２３は、ヘッド走査方向に沿って延在する導電性部分２３ａと、送り方向に沿って延在する導電性部分２３ｂと、を有する。

本変形例の場合には、必ずしも吸収部材１６を導電性にする必要はなく、例えば、スポンジで吸収部材１６を形成することができる。或いは、図１１に示した実施形態と同様に吸収部材１６を導電性部材として、格子状部材２３及び吸収部材１６の両方に電圧を印加することもできる。

本変形例においては、格子状部材２３側に引き寄せられたインク滴は、格子状部材２３の表面に着弾して吸収部材１６上に流れ落ちるか、或いは吸収部材１６上に直接着弾する。

また、上記実施形態の他の変形例としては、電位差発生手段により発生させる電界の向きを逆にすることもできる。即ち、図１５に示したように、ノズルプレート３０ではなく吸収部材１６を接地すると共に、電源２０によりノズルプレート３０にプラスの電圧を印加しても良い。さらに、ノズルプレート３０に印加する電圧の極性を適宜切り換えるように構成することもできる。

以上述べたように本発明の実施形態及びその変形例によれば、ノズル開口３２の内周壁面に導電膜３６を形成すると共にこの導電膜３６をグランドに接地（又は電源に接続）する（即ち外部回路に接続する）ようにしたので、ノズル基材３１が非導電性材料にて形成されている場合でも、インク滴に電荷を効果的且つ連続的に注入することができる。

また、記録ヘッド１２内のインク中に電界が生じる領域は、ノズル開口３２の絞り部３２ａの内壁とメニスカス表面のみであるので、電気泳動による色材濃度差はノズル開口３２の絞り部３２ａ内でしか発生せず、画質には影響を与えない。つまり、絞り部３２ａの中にメニスカスができるので、直接メニスカス部のインクに電荷が注入され、電気泳動による色材濃度差が生じない。

また、電気分解が起きやすい電解質のインクを用いた場合でも、仮に電気分解が起きたとしても、絞り部３２ａ内のインクは生成物と一緒に都度吐出されるため、生成物が堆積することがなく、吐出動作の信頼性が損なわれることがない。

また、導電膜３６をノズル基材３１の表面全体に形成するようにしたので、ノズルプレート３０の全体が電極となってインク滴に効果的にクーロン力を作用させることができる。

また、図４に示したようにノズル基材３１の吐出面側の表面に導電膜３６及び撥水膜３７を積層することにより、一面側の処理のみでノズルプレート３０を容易に製造することができる。さらに、導電膜３６が撥水膜３７で被覆されることにより、ノズルプレート３０の表面のインクを拭き取るワイピング操作時や紙ジャムが発生した場合等においても、撥水膜３７により導電膜３６を保護することができる。

また、図９に示したように導電膜３６をノズル基材３１の反吐出面側の表面に形成した場合には、撥水膜３７とは別の面に導電膜３６を形成することなるので、撥水膜３７の材料を選定する際に導電膜３６の材質による制約を受けることがなく、撥水膜３７の密着強度の確保が容易となる。

また、図５に示したように導電膜３６の端部をノズル基材３１の端面上で露出させて導電膜電極部３６ａを形成することにより、グランド（又は電源）と導電膜３６との間で容易に導通を取ることができる。

また、図６に示したようにノズル基材３１の吐出面側の表面の縁部に導電膜露出部３６ｃを形成することにより、グランド（又は電源）と導電膜３６との間で容易に導通を取ることができる。さらに、ノズル基材３１の端面部で導通を取る場合（図５）に比べて、導通のための接触面積を大きく取ることができるので、導通状態をより一層確実に確保することができる。

また、図８に示したように導電性のヘッドカバー４０と導電膜露出部３６ｃとを導通させることにより、導通状態を確実に確保することができる。

また、図１１に示したように、記録紙６の裏面側に記録紙６とは接触しない状態で配置された導電性の吸収部材１６と、ノズルプレート３０の導電膜３６との間に電圧を印加して、ノズルプレート３０の全面に電界を発生させることにより、インク滴にクーロン力が作用する範囲を広く確保することができる。

本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の内部構造の概略構成を示した斜視図。 本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図。 本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置のプラテン及びその周囲を拡大して示した部分平面図。 本発明による液体噴射ヘッドの一実施形態としての記録ヘッドの主要部を拡大して示した部分縦断面図。 本発明による液体噴射ヘッドの一実施形態としての記録ヘッドの一部を示した部分縦断面図。 図５に示した記録ヘッドの一変形例を示した部分縦断面図。 図６に示した記録ヘッドの概略底面図。 図６に示した記録ヘッドの一変形例を示した部分縦断面図。 図４に示した記録ヘッドの一変形例の主要部を拡大して示した部分縦断面図。 図９に示した記録ヘッドの部分縦断面図。 本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の主要部を拡大して示した縦断面図。 本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置における作用を説明するための図。 図１１に示した液体噴射装置の他の変形例を示した部分平面図。 図１３に示した変形例を示した部分縦断面図。 図１１に示した液体噴射装置の他の変形例を示した部分縦断面図。

符号の説明

１ キャリッジ
５ プラテン
６ 記録紙
１２ インクジェット式記録ヘッド
３０ ノズルプレート
３１ ノズル基材
３２ ノズル開口
３２ａ ノズル開口の絞り部
３２ｂ ノズル開口の拡開部
３３ 圧力室
３４ メニスカス
３５ インク
３６ 導電膜
３６ａ 導電膜電極部
３６ｂ 導電膜端部
３６ｃ 導電膜露出部
３７ 撥水膜
３８ 流路基板
３９ ヘッドケース（ヘッドホルダー）
４０ ヘッドカバー
４１ 導電性接着剤

Claims (11)

1. ノズル開口に連通する圧力室の内部の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射ヘッドにおいて、
   非導電性材料から成るノズル基材を含むノズルプレートであって、前記ノズル開口が前記ノズル基材に貫通形成されている、ノズルプレートと、
   前記ノズル開口の内周壁面の少なくとも一部に被覆形成された導電膜であって、前記導電膜の形成領域が、前記ノズル開口からの液滴の吐出動作に伴って前記ノズル開口の前記内周壁面上を移動するメニスカスの移動範囲を包含している、導電膜と、を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記ノズル開口は、前記ノズル基材の吐出面側に形成された絞り部と、前記絞り部の反吐出面側に形成された拡開部と、を有し、液滴の吐出方向に垂直な断面において前記拡開部は前記絞り部よりも大きな断面積を有し、前記絞り部の内周壁面が前記メニスカスの移動範囲を包含している、請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記ノズル基材の吐出面側の表面には、撥水性材料より成る撥水膜が全体にわたって被覆形成されており、前記導電膜は、前記ノズル開口の内周壁面の一部のみならず、前記ノズル基材と前記撥水膜との間にも全体にわたって形成されている、請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記ノズル基材の吐出面側の表面の一部には前記撥水膜が形成されておらず、この撥水膜が形成されていない部分において前記導電膜の一部が露出している、請求項３記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記導電膜は、前記ノズル開口の内周壁面の一部のみならず、前記ノズル基材の反吐出面側の表面にも全体にわたって形成されている、請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記導電膜の一部が、前記ノズル基材の端面まで延在してそこで露出している、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記液体噴射ヘッドの吐出面側に装着された、導電材料より成るヘッドカバーをさらに有し、露出した前記導電膜の一部が前記ヘッドカバーと導通している、請求項４又は６に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記導電膜は、少なくとも前記メニスカスの移動範囲に対応する部分が親水性である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記導電膜は外部回路と導通されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドに対向して被処理物の裏面側に配置された対向電極と、を備え、
    前記導電膜と前記対向電極との間に電位差を発生させるように構成されたことを特徴とする、液体噴射装置。
11. 前記対向電極は、前記被処理物から外れた領域に向けて前記ノズル開口から吐出された液滴を受け止めて吸収する吸収部材から成る請求項１０記載の液体噴射装置。

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