JP2009012385A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体噴射装置において、キャップ部材と噴射ヘッドとの密着性を確保する。
【解決手段】流体を噴射する複数のノズル開口１７を備えたラインヘッド１３と、ラインヘッド１３のノズル形成面２１Ａに対して対向配置されるキャップ部材とを備えるインクジェットプリンタであって、ノズル形成面２１Ａに複数のノズル開口１７が形成されたノズル形成領域２１ａを有するノズル基板２１と、ノズル基板２１上に設けられ、ノズル形成領域２１ａの周囲における、少なくともキャップ部材が当接する箇所を平坦化する平坦化基板２９と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体噴射装置に関するものである。

流体噴射装置として、記録ヘッド（噴射ヘッド）に形成されたノズルより記録媒体にインクを噴射するインクジェット式記録装置が知られている。
近年、プリンタ分野における高画質・高精細化の要求や、工業用途分野における微細パターン印刷の要求に対応するため、微小液滴を高精度で吐出できる高密度ヘッドの開発が望まれている。このような要求に対応するため、シリコン部材をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて加工することによりヘッド構成部品を製作する方法が開発されている。
このＭＥＭＳ技術を採用して製造した流体噴射装置としては、ノズルリムを有するノズルとヒーター素子（駆動素子）を備えるチャンバとが一体形成されたノズル基板上に、ヒーター素子を駆動する電気接続部が設けられた構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−５０７１４８号公報

流体噴射装置においては、乾燥等によるノズルの噴射特性の悪化を抑制するために、従来から、ノズルを囲うように記録ヘッドに当接されるキャップ部材を備えるキャッピング装置が設けられている。
しかしながら従来においては、ノズル自体が凹凸となっていたりノズル基板上に上記電気接続部などが設けられるなどして、記録ヘッドのキャップ部材との当接面が平坦でなく凹凸となっている場合がある。この場合、当接箇所における記録ヘッドのキャップ部材との密着性を確保することが困難となり、キャップ部材と記録ヘッドを制御上当接させた状態とした場合であっても、隙間が形成されてしまう。
このような隙間が存在するとノズルが晒される空間の良好な保湿環境を形成できなかったり、ノズルが晒される空間を十分に減圧できずにインクの良好な吸引ができなくなったりする。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、流体噴射装置においてキャップ部材と噴射ヘッドとの密着性を確保することによりメンテナンスを良好に行えるようにし、安定した噴射精度を維持することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、流体を噴射する複数のノズル開口を備えた流体噴射ヘッドと、前記流体噴射ヘッドのノズル形成面に対して対向配置されるキャップ部材とを備える流体噴射装置であって、前記流体噴射ヘッドが、前記ノズル形成面に前記複数のノズル開口が形成されたノズル形成領域を有するノズル基板と、前記ノズル基板上に設けられ、前記ノズル形成領域の周囲における、少なくとも前記キャップ部材が当接する箇所を平坦化する平坦化部材と、を備えていることを特徴とする。

このような構成によれば、平坦化部材により、ノズル形成領域の周囲における、少なくともキャップ部材が当接する箇所が平坦化されることになる。これにより、ノズル形成領域の周囲に、例えば圧電素子を駆動するための電気接続部が設けられていたとしても、キャップ部材と流体噴射ヘッド（平坦化部材）とを当接させた状態において、キャップ部材と流体噴射ヘッド（平坦化部材）との間に隙間が形成されることがなくなる。
本発明によれば、記録ヘッドのキャップ部材との当接面が平坦化されているので、キャップ部材と流体噴射ヘッドとの密着性を確保することが可能となる。したがって、キャップ部材と流体噴射ヘッドの間に形成される空間において、ノズルの保湿環境を良好なものとすることができる。また、ノズル開口が晒される空間を十分に減圧できるためノズルのメンテナンスを良好に行うことができる。よって、各ノズルから所望とする噴射量で流体を噴射させることが可能となる。これにより、安定した噴射精度が確保され、信頼性の高い流体噴射装置を得ることができる。

また、平坦化部材が、ノズル形成領域を露出させる開口部を備えていることが好ましい。
このような構成によれば、開口部を備えた一つの部材で、ノズル形成領域の周囲におけるキャップ部材が当接する箇所を平坦化することができる。これにより、製造及び組立が容易となる。

また、平坦化部材が、ノズル形成面上に接着剤を介して貼り付けられた板材からなることが好ましい。
このような構成によれば、ノズル形成面におけるノズル形成領域の周囲を確実且つ容易に平坦化することが可能となり、キャップ部材と流体噴射ヘッドとの密着性を確保することができる。また、ノズル基板と板材とを別々に加工することが可能なため作業性が良く、後は組み立てるだけでよいため製造が容易となる。

このような特徴を有する本発明によれば、平坦化部材が、ノズル形成面上に形成された樹脂層からなることが好ましい。
このような構成によれば、ノズル形成面におけるノズル形成領域の周囲を確実且つ容易に平坦化することが可能となり、キャップ部材と流体噴射ヘッドとの密着性を確保することができる。また、樹脂層は樹脂材料をノズル形成面上に塗布することで形成されることから、平坦化部材である樹脂層の膜厚調整が容易である。

また、平坦化部材の表面に、親液処理が施されていることが好ましい。
このような構成によれば、例えばワイピング処理において、ノズル形成領域内の流体が平坦化部材側へと流れ易くなるため、ノズル近傍の流体を効果的に排出させることが可能となる。これにより、ノズル近傍における流体の滞りを防止して、ノズル開口付近で流体が固形化することを阻止することができる。

また、前記平坦化部材の表面に、前記ノズル形成領域を露出させる開口部に通ずる溝を有していることが好ましい。
このような構成によれば、ノズル形成領域内の流体を、溝を介して平坦化部材側へと効果的に排出させることができる。これにより、ノズル近傍における流体の滞りを防止して、ノズル開口付近で流体が固形化することを阻止することができる。

また、前記溝は、前記ノズル開口のメンテナンスのためのワイピング方向に対して平行な溝が、前記ノズル形成領域を露出させる開口部に通ずるように形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、ワイピング処理時に、ノズル形成領域内の流体を溝内に流動させることができる。これにより、ノズル近傍における流体の滞りを防止して、ノズル開口付近で流体が固形化することを阻止することができる。

以下、本発明に係る流体噴射装置の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態では、本発明に係る流体噴射装置として、インクジェット式プリンタを例示する。

図１は、本実施形態のインクジェット式プリンタ（以下、インクジェットプリンタ１００という）の概略構成図、図２は、ラインヘッド周辺の要部平面図、図３は、ラインヘッドのノズル形成面を示す平面図である。
本実施形態においてインクジェットプリンタ１００は、図１及び図２に示すように、記録紙１２への記録を行う記録部１０と、記録部１０のメンテナンス処理を行うメンテナンス部１１とを備える。

記録部１０は、インク滴を噴射して流体噴射対象物である記録紙１２に画像形成するラインヘッド１３（流体噴射ヘッド）と、記録紙１２を搬送する記録紙搬送機構１４と、ラインヘッド１３に供給するインク（流体）を貯留したインク貯留部１５とを備えて構成されている。

記録紙搬送機構１４は、紙送りモータ（不図示）やこの紙送りモータによって回転駆動される紙送りローラ等から構成され、記録（印字・印刷）動作に連動させて、記録紙１２をラインヘッド１３に対向するように順次送り出す。

インク貯留部１５は、プリンタ本体１６の一側に配置され、不図示のインク供給手段により後述のラインヘッド１３へインクを供給する。このインク貯留部１５は、インクジェットプリンタ１００の各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ１：染料系）、黒（Ｋ２：顔料系））に対応する色のインクを貯蔵するインクタンク（流体貯留部）１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２を有しており、後述のインク供給手段を介してラインヘッド１３と連通している。

ラインヘッド１３は、インクジェットプリンタ１００が対象とする最大サイズの記録紙１２の少なくとも一辺を越える長さ（最大記録紙幅Ｗ）に亘ってノズルが多数配列されたライン型の記録ヘッドである。本実施形態においては、少なくとも各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ１、Ｋ２）に対応した５つの印字部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２を備えている。各印字部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２は、インク滴を噴射するためのノズル開口１７を多数整列配置してなるノズル群Ｌ（図３参照）をそれぞれ有しており、記録紙１２の搬送方向に沿って順に配設されている。ノズル群Ｌは、ノズル開口１７による１列のライン又はノズル開口１７による複数列のラインであって、ノズル開口１７の数やラインの数は適宜設定される。図３はノズル群Ｌの一実施例を示すものであり、ノズル開口１７による複数列のラインを示している。ライン数を増やすことにより、一度に広範囲の記録が可能になるとともに、画像の解像度も高まる。

ラインヘッド１３は、最大記録紙幅Ｗに対応する長さ方向を記録紙１２の搬送方向と直交する方向に配置され、各ノズル群Ｌのノズル開口１７からインク滴が記録紙１２に噴射されることにより記録紙１２に画像が記録される。

インク貯留部１５とラインヘッド１３とを連通するインク供給手段は、複数のインク供給流路３４（図１参照）を有しており、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２から各印字部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２へとインクが供給されるようになっている。

以下、図４及び図５を参照してラインヘッドの構成について詳述する。図４は、ラインヘッドの一部を示す斜視図、図５は、ラインヘッドの一部を示す断面図、図６は、ノズル形成面の一部を示す拡大図である。
ラインヘッド１３は、圧電駆動方式を採用した従来公知の構成をなし、図４及び図５に示すように、ヘッド本体１８、ノズル基板２１、平坦化基板２９（平坦化部材）を備えている。本実施形態のラインヘッド１３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて製造された構造体である。

ヘッド本体１８は、合成樹脂で形成されている。
ノズル基板２１は、所定方向に所定間隔（ピッチ）で形成された複数のノズル開口１７を有しており、例えばシリコン等の半導体で形成された板状の部材から構成されている。ノズル形成面２１Ａは、複数のノズル開口１７を有するノズル形成領域２１ａと、ノズル形成領域２１ａを囲むようにして設けられる非ノズル形成領域２１ｂとからなる。

本実施形態のノズル基板２１は、ノズル開口１７とインクチャンバ１９とが一体化された噴射ユニット２３を、ノズル形成領域２１ａに二次元的に配設した構造を有している。具体的には、複数の噴射ユニット２３が、各印字部に対応する複数のノズル群Ｌを構成すべく配設されている。なお、ＭＥＭＳ技術を採用することで、ラインヘッド１３の長手方向に沿って並ぶように投影される実質的なノズル開口１７同士の間隔（ノズルピッチ）の高密度化を達成している（図６参照）。

噴射ユニット２３は、図５に示すように、インクチャンバ１９を区画形成する隔壁２６と、隔壁２６に接続されノズル開口１７の開口を形成するノズルリム２７とによって構成されている。ノズル形成面２１Ａ上には、各噴射ユニット２３（各ノズル開口１７）に対応するように複数の圧電素子（不図示）が備えられている。この圧電素子の作用によってノズル開口１７からインクが噴射されることになる。このとき、ノズル開口１７から噴射されるインクの広がりがノズルリム２７によって押さえられるようになっている。
なお、上記においては、圧電素子をノズル形成面２１Ａ上に設けるとしたが、ヘッド本体１８内に備えるようにしてもよい。

一方、非ノズル形成領域２１ｂには、各ノズル開口１７に対応して設けられた複数の圧電素子を駆動させるための不図示の接続部品（フレキシブル基板等）が設けられている。各圧電素子に対する駆動信号は、接続部品及び圧電素子を繋ぐケーブル等を介して供給される。

平坦化基板２９は、例えばステンレス鋼等の金属やシリコン等の半導体で形成された平面視矩形状を呈す板状の部材から構成され、各辺がノズル基板２１の各辺と略一致するような大きさを有している。平坦化基板２９は、ノズル形成面２１Ａのノズル形成領域２１ａを露出させる開口部２９ａを有し、非ノズル形成領域２１ｂ上あるいは平坦化基板２９側に塗布される接着剤を介して、その表面２９Ａ（キャップ部材４３に対向する側の面）が水平になるようにノズル形成面２１Ａ上に貼着されている。用いられる接着剤としては、接続部品等に影響のない材料が選択される。また、平坦化基板２９の表面２９Ａには親液処理が施されており、表面２９Ａがノズルリム２７の先端よりインク噴射方向に若干突出するように設けられている。

このような平坦化基板２９によって、凹凸になっている非ノズル形成領域２１ｂ上が平坦なものとなり、ラインヘッド１３における後述のキャップ部材４３の当接部分が平滑な面とされる。よって、ラインヘッド１３に対するキャップ部材４３の密着性を確保可能となる。

各インクタンクから各々のインク供給流路を介して供給されたインクは、ヘッド本体１８内の共通インク室（不図示）に供給され、そこから流路２８を介して複数のインクチャンバ１９のそれぞれに分配されるように供給される。そして、接続部品を介して圧電素子に駆動信号が入力されると圧電素子が伸縮する。これにより、ノズル基板２１が振動してインクチャンバ１９の容積が変化し、インクを収容したインクチャンバ１９の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル開口１７からインクが噴射される。

このように、本実施形態の圧電素子（駆動素子）は、ノズル開口１７からインクを噴射するために、入力される駆動信号に基づいてノズル開口１７に接続されたインクチャンバ１９の圧力を変動させる。そして、ノズル開口１７から噴射されたインクによって記録紙１２に所望の画像が形成される。

また、ラインヘッド１３は、ラインヘッド移動機構７０（図８参照）によって上下方向に移動可能とされている。
より詳細には、ラインヘッド１３は、ラインヘッド移動機構７０によって、印刷位置とメンテナンス位置との間において上下方向に移動可能とされている。
なお、印刷位置とは、ラインヘッド１３のノズル開口１７から記録紙１２へインクを噴射することによって記録を行う位置であり、相対的にラインヘッド１３が上方に移動された位置である。また、メンテナンス位置とは、以下に詳説するメンテナンス部１１によってラインヘッド１３のメンテナンス処理が行われる位置であり、相対的にラインヘッド１３が下方に移動された位置である。

次に、図１及び図７を参照してメンテナンス部１１の構成について詳述する。
メンテナンス部１１は、ノズル開口１７の乾燥防止又はノズル開口１７近傍のインク粘度上昇を防止するためのキャッピング部４０と、キャッピング部４０に溜まったインクを排出するためのインク排出部４１とを含めたキャッピング機構４２、ノズル開口１７近傍のインクを除去するワイピング機構（不図示）等を備えている。

キャッピング部４０は、樹脂等によってトレー形状に成型されたキャップ部材４３を備えている。このキャップ部材４３は、周縁部４３ａが枠状に成型されている。
このようなキャップ部材４３は、周縁部４３ａが平坦化基板２９の表面２９Ａに当接することによってラインヘッド１３のノズル形成領域２１ａを囲うことができ、これによってノズル形成面２１Ａとの間に空間を形成可能とされている。

また、キャップ部材４３は、ラインヘッド１３による記録動作前や記録動作中等において、増粘したインク２や気泡等を排出するためにインク滴Ｄを吐出するフラッシング処理においてインク滴Ｄを受ける。そのため、キャップ部材４３の内部に、インクを吸収可能（保持可能）なスポンジ状部材や多孔部材等を設けておいてもよい。

ラインヘッド１３がメンテナンス位置にある場合、ラインヘッド１３のノズル形成面２１Ａにおけるノズル形成領域２１ａが封止状態となり、この状態で後述の第２の吸引ポンプ４９を作動させると、キャップ部材４３とノズル形成面２１Ａとの間に形成された空間が減圧されて、キャップ部材４３に溜まったインクを排出することができる。また、ラインヘッド１３内のインク２をノズルから強制的に排出することも可能である。

また、非記録（印字）中には、キャップ部材４３によってノズル形成領域２１ａをキャッピングしておくことで、キャップ部材４３内に保持されたインクによってノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に形成された封止空間内が保湿され、ノズル開口１７の乾燥が抑制される。

ワイピング機構は、ラインヘッド１３のノズル形成面２１Ａと対向可能なワイピング部材（不図示）を備えている。ワイピング部材は、シート状の部材やロール状の部材であっても良く、インクを吸収可能な材料、例えば、不織布やポリエステル等の織布で構成されている。ワイピング機構は、ラインヘッド１３の少なくとも一辺を越える長さを有したワイピング部材を用いて、残留したインク等、ノズル形成面２１Ａに付着している異物を拭き取ったり、払ったりすることができる。

以下、図７を参照してインク排出部について詳述する。図７は、キャップ部材に連結されたポンプの構成を示す図である。
インク排出部４１は、キャップ部材４３に接続してキャップ部材４３内に溜まったインクを排出するインク排出流路３６、キャップ部材４３に溜まったインクを各インク排出流路３６内に吸引するための複数のポンプ４９等を備えている。

キャップ部材４３の底壁には、キャップ部材４３内に溜まったインク２を排出する突出部４６が下方に向かって突設されており、その内部には排出通路４６ａが形成されている。

キャップ部材４３の底壁には、上記インク排出流路３６として機能する、可撓性材料等からなる排出チューブ４７の一端部が接続されており、排出チューブ４７の他端部は、廃インクタンク３９内に挿入されている。

キャップ部材４３と各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２と間には、チューブポンプ式のポンプ４９が配設されている。ポンプ４９は、円筒状のケース５０を有しており、このケース５０内には平面視で円形状をなすポンプホイル５１がケース５０の軸心に設けられたホイル軸５２を中心に回動可能に収容されている。そして、このケース５０内に、排出チューブ４７の中間部４７ａがケース５０の内周壁５０ａに沿うようにして収容されている。

ポンプホイル５１には、一対の外側に膨らむ円弧状をなすローラ案内溝５３，５４がホイル軸５２を挟んで対向するように形成されている。各ローラ案内溝５３，５４は、一端がポンプホイル５１の外周側に位置しており、他端がポンプホイル５１の内周側に位置している。すなわち、両ローラ案内溝５３，５４は、それらの一端から他端に向かうほど、徐々にポンプホイル５１の外周部から遠ざかるように延びている。
両ローラ案内溝５３，５４内には、押圧手段としての一対のローラ５５，５６が、それぞれ回動軸５５ａ，５６ａを介して挿通支持されている。なお、両回動軸５５ａ，５６ａは、それぞれ両ローラ案内溝５３，５４内を摺動自在になっている。

そして、ポンプホイル５１を、正方向（矢印方向）に回動させると、両ローラ５５，５６が両ローラ案内溝５３，５４の一端側（ポンプホイル５１の外周側）に移動し、排出チューブ４７の中間部４７ａを上流側から下流側へ順次押し潰しながら（押圧しながら）回動するようになっている。この回動により、第２の吸引ポンプ４９より上流側の排出チューブ４７の内部が減圧されるようになっている。
これにより、キャップ部材４３内に溜まったインク２は、ポンプホイル５１の正方向の回動動作により、徐々に廃インクタンク３９方向へ排出されるようになっている。

また、ポンプホイル５１を逆方向（矢印方向とは反対方向）に回動させると、両ローラ５５，５６が両ローラ案内溝５３，５４の他端側（ポンプホイル５１の内周側）に移動するようになっている。この移動により、両ローラ５５，５６がそれぞれ排出チューブ４７の中間部４７ａに軽く接した状態となり、排出チューブ４７の内部の減圧状態が解消されるようになっている。
なお、ポンプホイル５１は、記録紙搬送機構１４の紙送りモータによって回転駆動されるようになっている。

図８は、インクジェットプリンタ１００の電気的な構成を示すブロック図である。
本実施形態におけるインクジェットプリンタ１００は、図８に示すように、インクジェットプリンタ１００全体の動作を制御する制御装置６０を備えている。制御装置６０には、インクジェットプリンタ１００の動作に関する各種情報を入力する入力装置６１と、インクジェットプリンタ１００の動作に関する各種情報を記憶した記憶装置６２と、時間の計測を実行可能な計測装置６３とが接続されている。また、制御装置６０には、上述した記録紙搬送機構１４、キャッピング機構４２及びワイピング機構を含むメンテナンス部１１等が接続されている。また、インクジェットプリンタ１００は、圧電素子に入力する駆動信号を発生する駆動信号発生器６４を備えている。駆動信号発生器６４は、制御装置６０に接続されている。

駆動信号発生器６４には、ラインヘッド１３の圧電素子に入力する駆動パルスの電圧値の変化量を示すデータ、及び駆動パルスの電圧を変化させるタイミングを規定するタイミング信号が入力される。駆動信号発生器６４は、入力されたデータ及びタイミング信号に基づいて、例えば、図９に示す駆動パルスＤＰを含む駆動信号を発生する。

図９において、駆動パルスＤＰは、基準電位ＶＭから最高電位ＶＨまで所定の勾配で電位を上昇させる第１充電要素ＰＥ１と、最高電位ＶＨを一定時間維持する第１ホールド要素ＰＥ２と、最高電位ＶＨから最低電位ＶＬまで所定の勾配で電位を降下させる放電要素ＰＥ３と、最低電位ＶＬを短い時間維持する第２ホールド要素ＰＥ４と、最低電位ＶＬから基準電位ＶＭまで電位を復帰させる第２充電要素ＰＥ５とを含む。ノズル開口１７から噴射されるインクの滴の量が設計値と一致するように、駆動パルスＤＰのうち、最高電位ＶＨと最低電位ＶＬとの電位差である駆動電圧ＶＤが設定される。なお、図９に示す駆動パルスＤＰは一例であり、種々の波形のものを用いることができる。

駆動信号発生器６４より駆動パルスＤＰが圧電素子に入力されると、ノズル開口１７よりインク滴が噴射される。第１充電要素ＰＥ１が供給されると、圧電素子が収縮してインクチャンバ１９が膨張する。このインクチャンバ１９の膨張状態が短時間維持された後、放電要素ＰＥ３が供給されて圧電素子が急激に伸長する。これに伴って、インクチャンバ１９の容積が基準容積（圧電素子に基準電位ＶＥを印加したときのインクチャンバ１９の容積）以下に収縮し、ノズル開口１７に露出したメニスカスが外側に向けて急激に加圧される。これにより、所定量のインクの滴がノズル開口１７から噴射される。その後、第２ホールド要素ＰＥ４、及び第２充電要素ＰＥ５が圧電素子に順次供給され、インクの滴の噴射に伴うメニスカスの振動を短時間で収束させるように、インクチャンバ１９が基準容積に復帰する。

以上のような構成のインクジェットプリンタ１００は、記録紙に対する記録（印字・印刷）中に、所定の時間ごとに、キャッピング機構４２を用いて、ラインヘッド１３に対するメンテナンス処理を実行可能である。キャッピング機構４２は、ラインヘッド１３の噴射特性を維持あるいは回復するために、ラインヘッド１３と協働して、ノズル開口１７よりインクを排出させる動作を含むメンテナンス処理を実行する。

メンテナンス処理は、ノズル開口１７からインクをキャップ部材４３に噴射するフラッシング動作、キャッピング機構４２のキャップ部材４３及びポンプ４９によるインクの吸引動作、キャップ部材４３によるノズル開口１７の保湿も保湿動作が含まれる。さらに、本実施形態においては、ワイピング機構によるノズル近傍のワイピング動作もメンテナンス処理に含まれる。

ラインヘッド１３によるフラッシング動作は、ノズル開口１７からのインクを記録紙に供給する前に、ノズル形成面２１Ａがキャップ部材４３によって封止された状態において、ノズル開口１７よりインクをキャップ部材４３に予め噴射する動作を含む。これにより、印字中又は待機中において、特定のノズル開口１７の使用頻度が低くなり、そのノズル開口１７付近の粘度が増大したインクが排出され、ノズル開口１７の噴射特性が維持又は回復される。

吸引動作は、ノズル形成面２１Ａがキャップ部材４３によって封止された状態において、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に形成された空間をポンプ４９を用いて負圧にすることによって、ノズル形成面２１Ａのノズル開口１７からインクを吸引する動作を含む。これにより、フラッシング処理では排出しきれなかった粘度が増大したインク、ノズル開口１７内に侵入したゴミ、ラインヘッド１３内の気泡等が、ノズル開口１７よりインクとともに排出され、ノズル開口１７の噴射特性が維持又は回復される。

保湿動作は、キャップ部材４３にインク２が溜まった状態において、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に閉空間を形成することによって、ノズル開口１７が晒される環境を保湿する動作を含む。これによってノズル開口１７の乾燥が抑制され、ノズル開口１７の噴射特性が維持される。

キャップ部材４３にインク２が溜まると、このインク２が溢れる前に、ポンプ４９を駆動してインク２を排出するように制御される。上述したように、ポンプ４９は、紙送りモータにより駆動されるため、給紙・排紙を含む記録（印字・印刷）処理を停止して行う必要がある。このため、キャップ部材４３にできるだけ多くのインク２をためて、吸引処理の頻度を抑えることが要求される。

ワイピング動作は、ラインヘッド１３のメンテナンス位置において、ノズル形成面２１Ａとワイピング部材とを対向させ、ノズル形成面２１Ａをワイピング部材で払う動作を含む。これにより、ノズル開口１７近傍を含むノズル形成面２１Ａに付着している異物（残留したインクを含む）が除去され、ノズル開口１７の噴射特性が維持又が回復される。

まず、図１０のフローチャートを参照して吸引動作を含むメンテナンス部１１の動作について説明する。また、適宜図１１を参照する。図１１は、メンテナンス動作の一例を説明するための説明図である。
外部から印刷データが送信されると、制御装置６０は、ドットパターンに対応した噴射データに展開してラインヘッド１３に送信する。そして、ラインヘッド１３では、受信した噴射データに基づき、記録（印字・印刷）処理、すなわち記録紙に対するインク滴Ｄの噴射を実行する（ステップＳ１）。
そして、予め設定されている時間が経過すると（ステップＳ２）、定期メンテナンス処理を開始する。

定期メンテナンス処理が開始すると、制御装置６０は、図１１に示すように、ラインヘッド１３をメンテナンス位置まで下降させることによって、平坦化基板２９とキャップ部材４３の周縁部４３ａとを当接させる（ステップＳ３）。平坦化基板２９とキャップ部材４３の周縁部４３ａとを当接させることによって、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に形成される空間Ｋを外部空間と隔離された閉空間とすることができる。

続いて、制御装置６０は、吸引ポンプ４９を駆動することによって、空間Ｋを減圧状態とし、これによってノズル開口１７を介してラインヘッド１３の内部からインクを強制排出させる吸引動作を行う（ステップＳ４）。
この際、上述のように、キャップ部材４３とノズル形成面２１Ａとの間に形成される空間Ｋが閉空間とされているため、吸引ポンプ４９を駆動させることによって空間Ｋを良好に減圧させることができる。このため、ラインヘッド１３内のインク２をノズル開口１７から良好に強制排出させることができる。

その後、制御装置６０は、吸引ポンプ４９を逆駆動することによって、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に形成されている空間Ｋを大気開放する（ステップＳ５）。吸引ポンプ４９を逆駆動することによってノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間の空間Ｋに空気が流入し、空間Ｋが大気開放される。ノズル形成面２１Ａからキャップ部材４３の上端面を離す前に、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間の空間を大気開放することによって、ノズル開口１７のインクの界面（メニスカス）の状態を維持できる。

そして、制御装置６０は、ラインヘッド１３を上昇させることによって、ノズル形成面２１Ａからキャップ部材４３を離間させる（ステップＳ６）。
その後、制御装置６０は、ラインヘッド１３を用いて記録紙に対する記録動作を再開する。

一方、保湿動作を行う場合には、制御装置６０は、フラッシング動作等によってキャップ部材４３内にインク２を貯留した状態にて、上記ステップＳ３及びステップＳ４を行う。これによって、インク２が貯留された閉空間が形成され、ノズル開口１７が晒される空間の保湿が図られる。
この際、上述のように、ラインヘッド１３の平坦化基板２９にキャップ部材４３の周縁部４３ａを当接させることで、キャップ部材４３とノズル形成面２１Ａとの間に形成される空間Ｋが閉空間とされ、空間Ｋを良好に保湿することができる。このため、ノズル開口１７の乾燥を良好に抑制することができる。

また、ワイピング動作を行う場合には、制御装置６０は、ワイピング部材をラインヘッド１３に対向させ、その平坦化基板２９の表面２９Ａに接触させた状態のままラインヘッド１３の長手方向に沿って所定の速度で走行させる。これによって、ラインヘッド１３のノズル形成領域２１ａ内におけるインクを払うことができ、ノズル開口１７近傍に付着している異物を除去することができる。
この際、上述したように、平坦化基板２９の表面２９Ａには親液処理が施されているので、ワイピング部材によって押し出されたインクがノズル形成領域２１ａから平坦化基板２９の表面２９Ａ側へと流出し易くなっており、ノズル開口１７近傍のインクを効果的に排出させることができる。
また、本実施形態のラインヘッド１３は、平坦化基板２９の表面２９Ａがノズル開口１７の開口面（ノズルリム２７：図５参照）よりもインク噴射側に突出しており、ワイピング部材がノズル開口１７に直接接触するのを避ける構成となっている。これにより、ワイピング動作中にワイピング部材がノズルリム２７に引っかかるなどしてノズル開口１７が損傷してしまうことを防止できるようになっている。

非ノズル形成領域２１ｂ上は、接続部品等が配設されているため平坦ではなく凹凸となっている。そのため、非ノズル形成領域２１ｂ上にキャップ部材４３を直接当接させた場合、キャップ部材４３とラインヘッド１３との間に隙間が形成されてしまう。しかし、上記したような本実施形態のインクジェットプリンタ１００によれば、平坦化基板２９によって、ノズル形成面２１Ａにおける非ノズル形成領域２１ｂ上、すなわちラインヘッド１３におけるキャップ部材４３の当接部分を平坦化することができる。つまり、キャップ部材４３とラインヘッド１３（平坦化基板２９）とを当接させた状態において、キャップ部材４３とラインヘッド１３（平坦化基板２９）との間に、上記メンテナンス処理に支障をきたすような隙間が形成されることはなく、キャップ部材４３とラインヘッド１３とを良好に接触させることができる。

なお、本実施形態におけるラインヘッド１３とキャップ部材４３との当接状態において、微小な隙間が形成されていてもよい。但し、ラインヘッド１３とキャップ部材４３との間で形成される閉空間の減圧状態を、確保可能な隙間とする。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、図１２及び図１３に示すように、平坦化基板２９にインク排出溝３０を設けるようにしてもよい。インク排出溝３０は、ノズル形成領域２１ａの短手方向両側に設けられ、ノズル形成領域２１ａと連通すべく当該ノズル形成領域２１ａ側に一端が開口する複数の誘導溝３０ａと、各誘導溝３０ａの他端あるいは中央部を連結する２つの連結溝３０ｂとから構成されている。そして、これら誘導溝３０ａ及び連結溝３０ｂの内壁面にも浸水処理を施すことによって、ワイピング処理時に、ノズル形成領域２１ａ内のインクがインク排出溝３０を介してよりスムーズに平坦化基板２９側に流出することになる。これにより、ノズル開口１７近傍のインクを効果的に排出することが可能となり、ノズル開口１７近傍におけるインクの滞りを防止して、ノズル開口付近でインクが固形化することを阻止することができる。インク排出溝３０の溝の深さや幅は適宜設定される。

なお、平坦化基板２９にインク排出溝３０を設ける場合には、平坦化基板２９の表面２９Ａ上に撥液処理を施すようにしてもよい。表面２９Ａを撥液加工しておき、表面２９Ａ上にのったインクをインク排出溝３０へと落とし込むようにしても良い。

また、上記実施形態においては、凹凸のある非ノズル形成領域２１ｂ上を平坦化基板２９によって平坦化する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ノズル形成面２１Ａの非ノズル形成領域２１ｂ上に樹脂材料からなる平坦化層（平坦化部材）を設けるようにしてもよい。樹脂材料は、接続部品に影響を与えないような材料が選択され、硬化性樹脂であっても可撓性樹脂であってもよい。可撓性を有する平坦化層の場合、平坦化層を若干変形させるようにラインヘッド１３とキャップ部材４３とを当接させることによって、ラインヘッド１３に対するキャップ部材４３の密着性をより確実に確保することができる。また、平坦化層にも、内壁面に親液処理が施された上記インク排出溝３０を設けてもよい。さらに、平坦化層の表面にも親液処理を施すようにしてもよいし、逆に撥液処理を施すようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、非ノズル形成領域２１ｂ全域を覆うようにして平坦化部材を設けるとしたが、キャップ部材４３が当接する箇所のみに平坦化部材を設けるとしてもよい。
また、上記実施形態においては、平坦化基板２９に、各印字部に対応する複数のノズル群Ｌ全てを露出可能とする開口を有した開口部２９ａを一つ設けた例について述べたが、ノズル群Ｌ毎に５つの開口部２９ａを設けるようにしても良い。これに対し、各印字部に対応する複数のキャップ部材４３を設けることによって、印字部（ノズル群Ｌ）毎のキャッピングが可能となる。

また、上記実施形態においては、平坦化部材が一つの平坦化基板２９から構成される例について述べたが、複数の板材を一体化して構成したものでもよい。この場合、複数の板材を、ノズル形成面２１Ａのノズル形成領域２１ａを露出させるように、接着剤等を介して組み合わせる。このとき、キャップ部材４３と対向する側が面一となるように構成し、ラインヘッド１３におけるキャップ部材４３の当接箇所が平坦となるようにする。これにより、キャップ部材４３の周縁部４３ａ全体が全ての板材に当接し、この当接状態において、キャップ部材４３とラインヘッド１３との間に隙間が形成されることがない。

また、平坦化基板２９の板厚が、部分的に変化していてもよい。

また、上記実施形態においては、ラインヘッド１３を上下に移動させることによって、ラインヘッド１３とキャップ部材４３との相対移動を実現する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、キャップ部材４３を上下に移動させることによって、ラインヘッド１３とキャップ部材４３との相対移動を実現させても良い。

また上記実施形態においては、ラインヘッド１３が、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ１，Ｋ２）に対応する５つのラインヘッドを備えていてもよい。
また、図１４（ａ）に示すように、単一のラインヘッドが複数のユニット９０に分割されていても良い。また、図１４（ｂ）に示すように、各ユニット９０がラインヘッド１３の長手方向に沿って千鳥配置されていても良い。

例えば、上記実施形態においては、単一のラインヘッドを備え、当該ラインヘッドから全ての種類のインクが噴射される構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、インクの種類ごとにラインヘッドを設置する構成であっても良い。このような場合には、各ラインヘッドごとにキャップ部材４３が設置されることとなる。
また、本発明は、ラインヘッド方式のインクジェットプリンタに限られるものではなく、シリアル方式のインクジェットプリンタに適用することも可能である。

また、上記実施形態では、圧電駆動方式のインクジェットプリンタ１００を例に採り説明したが、これに限定されない。例えば、静電駆動方式であっても、バブルジェット（登録商標）方式（サーマルインクジェット方式）であってもよい。この場合、例えば、インクチャンバ１９内にヒーター素子が備えられ、当該ヒーター素子によって加熱されたインクがノズル開口１７から噴射する。サーマルインクジェット方式を用いた場合、ヒーター素子に対する電圧印加時間を変化させることなどにより、流体吐出量を変化させることができる。

また、上記実施形態においては、インクジェット式記録装置がインクジェット式プリンタである場合を例にして説明したが、インクジェット式プリンタに限られず、複写機及びファクシミリ等の記録装置であってもよい。

また、上述の各実施形態においては、流体噴射装置が、インク等の流体を噴射する流体噴射装置（流体噴射装置）である場合を例にして説明したが、本発明の流体噴射装置は、インク以外の他の流体を噴射したり吐出したりする流体噴射装置に適用することができる。流体噴射装置が噴射可能な流体は、液体、機能材料の粒子が分散又は溶解されている液状体、ジェル状の流状体、流体として流して噴射できる固体、及び粉体（トナー等）を含む。

また、上述の各実施形態において、流体噴射装置から噴射される流体としては、インクのみならず、特定の用途に対応する流体を適用可能である。流体噴射装置に、その特定の用途に対応する流体を噴射可能な噴射ヘッドを設け、その噴射ヘッドから特定の用途に対応する流体を噴射して、その流体を所定の物体に付着させることによって、所定のデバイスを製造可能である。例えば、本発明の流体噴射装置（流体噴射装置）は、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、及び面発光ディスプレイ（ＦＥＤ）の製造等に用いられる電極材、色材等の材料を所定の分散媒（溶媒）に分散（溶解）した流体を噴射する流体噴射装置に適用可能である。

また、流体噴射装置としては、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する流体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる流体を噴射する流体噴射装置であってもよい。

さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する流体噴射装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する流体噴射装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を噴射する流体噴射装置、ジェルを噴射する流状体噴射装置、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射するトナージェット式記録装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の流体噴射装置に本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備えるラインヘッド周辺の要部平面図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備えるラインヘッドのノズル形成面を示す平面図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備えるラインヘッドの要部断面図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの部分拡大図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備えるポンプの概略構成図。 インクジェットプリンタの電気的な構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタが備える圧電素子に入力する駆動信号の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるメンテナンス処理の一例を説明するためのフローチャート図。 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるメンテナンス動作の一例を説明するための説明図である。 インクジェットプリンタの他の構成を示す平面図。 インクジェットプリンタの他の構成を示す部分断面図。 ラインヘッドの他の構成を示す平面図。

符号の説明

１００…インクジェットプリンタ（流体噴射装置）、１７…ノズル開口、１３…ラインヘッド（流体噴射ヘッド）、２２…流路形成ユニット、２１…ノズル基板、２１Ａ…ノズル形成面、２１ａ…ノズル形成領域、２１ｂ…非ノズル形成領域、２６…隔壁、２７…ノズルリム、２９…平坦化基板（平坦化部材）、２９ａ…開口部、２９Ａ…表面、４３…キャップ部材、４３ａ……周縁部、４９…ポンプ、Ｌ…ノズル群、３６…排出流路、６０…制御装置

Claims (7)

1. 流体を噴射する複数のノズル開口を備えた流体噴射ヘッドと、前記流体噴射ヘッドのノズル形成面に対して対向配置されるキャップ部材とを備える流体噴射装置であって、
   前記流体噴射ヘッドが、前記ノズル形成面に前記複数のノズル開口が形成されたノズル形成領域を有するノズル基板と、
   前記ノズル基板上に設けられ、前記ノズル形成領域の周囲における、少なくとも前記キャップ部材が当接する箇所を平坦化する平坦化部材と、を備えていることを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記平坦化部材が、前記ノズル形成領域を露出させる開口部を備えていることを特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
3. 前記平坦化部材が、前記ノズル形成面上に貼り付けられた板材からなることを特徴とする請求項１または２記載の流体噴射装置。
4. 前記平坦化部材が、前記ノズル形成面上に形成された樹脂層からなることを特徴とする請求項１または２記載の流体噴射装置。
5. 前記平坦化部材の表面に、親液処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
6. 前記平坦化部材の表面に、前記ノズル形成領域を露出させる開口部に通ずる溝を有していることを特徴とする１乃至５のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
7. 前記溝は、前記ノズル開口のメンテナンスのためのワイピング方向に対して平行な溝が、前記ノズル形成領域を露出させる開口部に通ずるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の流体噴射装置。

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