JP2008307854A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各ノズルに対して流体を均一に供給し、良好な噴射精度を確保することのできる流体噴射装置を提供する。
【解決手段】複数のノズル１７からなるノズル群を複数有するとともに複数のノズル１７の各々から記録紙に対してインクを噴射可能なラインヘッド１３と、ラインヘッド１３に供給されるインクを貯留するインク貯留部１５と、インク貯留部１５内のインクをノズル群の各々に供給する複数のインク供給流路３４と、を備え、複数のインク供給流路３４の各々は、一端がインク貯留部１５に接続し、他端がノズル群に接続している。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体噴射装置に関するものである。

流体噴射装置は、流体を噴射可能な流体噴射ヘッドを備え、この流体噴射ヘッドから各種の流体を被記録材等に向けて噴射する装置である。
流体噴射装置の代表的なものとして、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を備え、この記録ヘッドのノズル（開口）から液体状のインクをインク滴として記録紙等の被記録材に向けて吐出・着弾させてドットを形成することで記録を行うインクジェット式プリンタ等の画像記録装置がある。
また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも流体噴射装置が応用されている。

流体噴射装置では、流体貯留部に貯留された流体を流体噴射ヘッドの圧力室内に導入し、例えば圧電振動子等の圧力発生源に駆動信号を印加してこれを駆動することにより、圧力室内の流体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を制御することでノズルから流体（液滴）を噴射（吐出）するようになっている。

このような流体噴射装置の多くは、流体貯留部から流体噴射ヘッドへ流体を供給するための供給流路が、流体貯留部に接続する本流路と、本流路から分岐して流体噴射ヘッドに接続する複数の分岐流路とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２２１２４号公報

しかしながら、上記特許文献１のような構成の場合、流体貯留部から最も遠い位置で流体噴出ヘッドに接続する分岐流路には流体が流れ難いという問題があった。また、分岐流路は、本流路に比べて流路断面積が小さいため、分岐流路内でのインクは流路抵抗による影響を受け易く、各ノズルから所望とする噴射量で流体を噴射できないということがあった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、各ノズルに対して流体を均一に供給し、良好な噴射精度を確保することのできる流体噴射装置を提供することを目的としている。

本発明の流体噴射装置は、上記課題を解決するために、複数のノズルからなるノズル群を複数有するとともに複数のノズルの各々から被噴射体に対して流体を噴射可能な流体噴射ヘッドと、流体噴射ヘッドに供給される流体を貯留する流体貯留部と、流体貯留部内の流体をノズル群の各々に供給する複数の供給流路と、を備え、複数の供給流路の各々は、一端が流体貯留部に接続され、他端が流体噴射ヘッドに接続され、流体がノズル群に供給されることを特徴とする。

本発明の流体噴射装置によれば、供給流路の一端が流体貯留部に接続され、他端が流体噴射ヘッドに接続された構成となっている。言い換えれば、流体貯留部と流体噴射ヘッドとが複数の供給流路によって直接接続されている。そのため、供給流路内におけるインクの動圧が抑えられて、各ノズル群（ノズル）に流体を均一且つ確実に供給することができる。つまり、供給流路は途中で分岐していないので流路抵抗が大きくなる部分がない。そのため、各ノズル群に安定して流体を供給することが可能となり、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できる。したがって、安定した噴射精度を確保でき、信頼性の高い流体噴射装置を得ることができる。

また、複数の供給流路は、流体貯留部から流体噴射ヘッドまでの長さがそれぞれ等しいことが好ましい。
このような構成によれば、各供給流路における流路抵抗がそれぞれ等しいため、各ノズル群に流体を均一に供給することができる。また、流体貯留部から流体噴射ヘッド（各ノズル群）に対して流体を安定的に供給することができる。また、各供給流路に同じ部品を用いることができる。

また、複数の供給流路は、流路断面積がそれぞれ等しいことが好ましい。
このような構成によれば、各供給流路の流路断面積が同一であることから流路抵抗がそれぞれ等しくなり、各供給流路における流体の流量が同じとなる。これにより、各ノズル群に流体を均一に供給することができる。

また、流体噴射ヘッドは、複数のノズル群を有する単位ヘッドを複数備えていることが好ましい。
このような構成によれば、複数のノズル群を有する単位ヘッドを複数備えているので、流体噴射ヘッドにおけるノズル配置の設計自由度が向上する。また、複数のノズル群には均一且つ確実にインクが供給されるので、各単位ヘッドにおいて、安定した噴射精度を確保することができる。

また、複数の単位ヘッドは、被噴射体の搬送方向に直交する方向に沿って直線的に配置されていることが好ましい。
このような構成によれば、被噴射体の搬送方向に直交する方向に非噴射領域が発生することが防止される。つまり、被噴射体の幅に対応して間断なく流体の噴射を可能とする。これにより、被噴射体に対する流体の噴射精度を向上させることができる。

また、複数の単位ヘッドは、被噴射体の搬送方向に直交する方向に沿って千鳥状に配置されていることが好ましい。
このような構成によれば、被噴射体の搬送方向に直交する方向における単位ヘッド間の見かけ上のピッチを狭くすることができる。これにより、例えば被噴射体に対して記録を行う場合には、解像度を向上させることができる。また、被噴射体の搬送方向に直交する方向に非噴射領域が発生することが防止され、被噴射体に対する流体の噴射精度を向上させることができる。

また、流体貯留部は、底面の長手方向に沿って複数の供給流路が配置されていることが好ましい。
このような構成によれば、多くの供給流路を配置することができるとともに、供給流路同士を密集させることなく配置することができるので、流体噴射ヘッドを作り易い。

また、流体貯留部を加圧して、流体貯留部内の流体を供給流路を介して流体噴出ヘッドへ送る加圧手段を備えることが好ましい。
このような構成によれば、流体貯留部から流体噴射ヘッドに対して（強制的に）流体を供給することにより、流体噴射ヘッドに対して必要十分な流体を確実に供給することが可能となる。また、流体貯留部から流体噴射ヘッドに対する流体の供給を安定的に行うことができる。

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。

＜第１の実施形態＞
〔プリンタの構成〕
本発明の第１の実施形態について、ラインヘッドを備えたインクジェットプリンタの例を挙げて説明する。
図１は、本発明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、インクジェットプリンタのインク供給機構を示す説明図、図３は、ラインヘッド周辺の要部平面図、図４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（被噴射体）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、インク滴を吐出して流体噴射対象物である記録紙に画像形成するラインヘッド１３と、記録紙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（流体貯留部）と、インク貯留部１５を加圧してインクを排出させるエアー供給機構７５（加圧手段）と、インク貯留部１５からラインヘッド１３へインクを供給するインク供給機構７２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、インク供給流路３４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１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２を有しており、インク供給機構７２（図２参照）を介してラインヘッド１３と連通している。

図２において、ある１色のみを示し、例えば黄色（Ｙ）代表させ、インクタンク１５Ｙのみを示している。
本実施形態におけるインクタンク１５Ｙは、図２に示すように、インクを貯留したインクパック７３と、インクパック７３を収容した収容ケース７４と、を有している。インクパック７３は、２枚の長方形の（可撓性の）フィルムシートを重ね合わせて熱溶着した袋状のものに、インクを供給する供給口（図示省略）を設けたもので変形可能に構成されている。
収容ケース７４は、インクパック７３を密閉状態で収容するもので、エアー供給流路（後述する）に連通するエアー供給口（図示省略）が設けられている。

エアー供給機構７５は、各インクタンク１５Ｙ（収容ケース７４）に独立してエアーを供給することにより、各インクタンク１５Ｙを独立加圧するものであり、５個の各インクタンク１５Ｙにそれぞれ対応して備えられ、各々が独立した駆動系を有する。

各エアー供給機構７５は、図２に示すように、対応するインクタンク１５Ｙにエアーを供給して、これを加圧する加圧ポンプ７６と、加圧ポンプ７６とインクタンク１５Ｙを連通するエアー供給流路７７と、をそれぞれ備えている。

エアー供給流路７７は、一端が加圧ポンプ７６に接続され、他端がインクタンク１５Ｙに接続されており、加圧ポンプ７６から供給されるエアーをインクタンク１５Ｙ（収容ケース７４）に供給する。

加圧ポンプ７６には、例えばダイヤフラム式のものが用いられ、当該加圧ポンプ７６を駆動するとエアー供給流路７７を介してエアーが供給され、収容ケース７４内が加圧される。これにより、インクタンク１５Ｙに収容されたインクパック７３が圧縮変形し、インクパック７３に貯留するインクが排出される。
なお、各エアー供給機構７５は、各色のインクの粘度に基づいて、加圧ポンプ７６の作動圧力を個別に設定するよう構成されている。

ラインヘッド１３は、図３に示すように、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つの流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２を備えている。各流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２は、記録紙１２の搬送方向に沿って順に配設され、インク滴を噴射するためのノズル１７（図４参照）を多数配置してなるノズル群Ｌ（図４参照）をそれぞれ複数ずつ有している。ノズル群Ｌは、ノズル１７による１列のライン又はノズル１７による複数列のラインであって、ノズル１７の数やラインの数は適宜設定される。図４は、ノズル群Ｌの配列の一実施例を示すものであって、本実施形態においては、６つのノズル群Ｌが、各流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２の長手方向に沿って直線上に配置されている。各ノズル群Ｌは、ノズル１７による複数列のラインから構成され、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１７からインク滴が記録紙１２に吐出されることにより記録紙１２に画像が記録される。

図２に示すように、インク供給機構７２は色毎に設けられ、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２から、これらに各々対応するラインヘッド１３の各流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２へインクを供給する。

以下、インクタンク１５Ｙを例に挙げて説明する。
インク供給機構７２は、インクタンク１５Ｙと流体噴射ヘッド５Ｙとを、分岐することなく直接連通させる複数（図２においては６つ）のインク供給流路３４を有している。これら６つのインク供給流路３４は、インクタンク１５Ｙの底面の長手方向に沿って配置されるとともに、ラインヘッド１３（流体噴射ヘッド５Ｙ）の長手方向に沿って配置されている。各供給流路３４は、各ノズル群Ｌにそれぞれ対応しており、一つの供給流路３４から一つのノズル群Ｌにインクが供給されるようになっている。
各インク供給流路３４は、流路断面積、流路長（インク貯留部１５からラインヘッド１３までの長さ）が同一であり、インクタンク１５Ｙから流体噴射ヘッド５Ｙへ一定量のインクが供給されるようになっている。インク供給流路３４の流路断面積はノズル１７の開口面積よりも大きい。

なお、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２に設けるインク供給流路３４の数は特に限定はしない。

また、インク供給機構７２は、各インク供給流路３４にそれぞれ設けられる複数の開閉弁７８を有している。複数の開閉弁７８は、対応するインク供給流路３４を開放又は閉塞可能とするもので、各開閉弁７８の開閉動作を連動して行うよう制御されていることが好ましい。
これにより、特定の流体噴射ヘッド（例えば、流体噴射ヘッド５Ｙ）に対応する、インク供給機構７２の６つの開閉弁７８のみを開放させ、他の流体噴射ヘッド（例えば、流体噴射ヘッド５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２）に対応するインク供給機構７２の開閉弁７８は閉塞しておくことによって、所望の流体噴射ヘッド（例えば、流体噴射ヘッド５Ｙ）のみにインクを供給することができ、色毎にインクの供給量を調整することが可能となる。

〔ラインヘッド〕
以下、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５は、ラインヘッドの一部を示す断面図である。
ラインヘッド１３は、ヘッド本体１８と、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を含む流路形成ユニット２２とを備えている。インクを噴射するノズル１７はノズル基板２１に形成され、ノズル基板２１の下面がノズル形成面２１Ａとされている。流路形成ユニット２２は、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を積層し、接着剤等で接合して一体にしたものである。

ラインヘッド１３は、例えば上記流体噴射ヘッド（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２）の各ノズル群Ｌに対応する、ヘッド本体１８の内部に形成された収容空間２３と、収容空間２３に配置された駆動ユニット２４とを備えている。駆動ユニット２４は、複数の圧電素子２５と、圧電素子２５の上端を支持する固定部材２６と、駆動信号を圧電素子２５に供給する柔軟なケーブル２７とを備えている。圧電素子２５は、複数のノズル１７のそれぞれに対応するように設けられている。

また、ヘッド本体１８の内部に形成され、インクタンクからインク供給流路３４を介して供給されたインクが流れる内部流路２８と、振動板１９、流路基板２０、及びノズル基板２１を含む流路形成ユニット２２によって形成され、内部流路２８と接続された共通インク室２９と、流路形成ユニット２２によって形成され、共通インク室２９と接続されたインク供給口３０と、流路形成ユニット２２によって形成されてインク供給口３０と接続された圧力室３１とを備えている。圧力室３１は、複数のノズル１７に対応するように複数設けられている。複数のノズル１７のそれぞれは、複数の圧力室３１のそれぞれに接続されている。

ヘッド本体１８は、合成樹脂で形成されている。振動板１９は、例えばステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工したものである。振動板１９の圧力室に対応する部分には、圧電素子２５の下端と接合される島部３２が形成されている。振動板１９の少なくとも一部は、圧電素子２５の駆動に応じて弾性変形する。振動板１９と内部流路２８の下端近傍との間にはコンプライアンス部３３が形成されている。

流路基板２０は、内部流路２８の下端とノズル１７とを接続する共通インク室２９、インク供給口３０、及び圧力室３１それぞれの空間を形成するための凹部を有する。本実施形態においては、流路基板２０は、シリコンを異方性エッチングすることで形成されている。

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１７を有する。本実施形態のノズル基板２１は、例えばステンレス鋼等の金属で形成された板状の部材である。

図１に示すように、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２から各々のインク供給流路３４を介して供給されたインクは、内部流路２８の上端に流入する。内部流路２８の下端は、共通インク室２９に接続されており、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２から各々のインク供給流路３４を介して内部流路２８の上端に流入したインクは、内部流路２８を流れた後、共通インク室２９に供給される。共通インク室２９に供給されたインクは、インク供給口３０を介して、複数の圧力室３１のそれぞれに分配されるように供給される。

ケーブル２７を介して圧電素子２５に駆動信号が入力されると、圧電素子２５が伸縮する。これにより、振動板１９が圧力室に接近する方向及び離れる方向に変形（移動）する。これにより、圧力室３１の容積が変化し、インクを収容した圧力室３１の圧力が変動する。この圧力の変動によって、ノズル１７から、インクが噴射（吐出）される。

このように、本実施形態の圧電素子２５（駆動素子）は、ノズル１７より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１７に接続された圧力室３１（空間）の圧力を変動させる。そして、ノズル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。

〔メンテナンス部〕
次に、図２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１７の乾燥防止又はノズル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機構４０、キャッピング機構４０に溜まったインクを排出するためのインク排出部４１を含めたメンテナンス装置４２と、インク排出部４１によって排出されたインクを回収する廃インクタンク３９等を備えている。

［キャッピング機構］
キャッピング機構４０は、ゴム等の弾性材をトレー形状に成型されたキャップ部材４３を備えている。キャップ部材４３は、ラインヘッド１３のノズル形成面２１Ａを覆うことができるとともに、ノズル形成面２１Ａとの間に空間を形成可能である。

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。

キャッピング機構４０は、ラインヘッド１３のノズル形成面２１Ａに対して、キャップ部材４３を近接する方向または離間する方向に相対的に移動させる不図示の駆動機構を備えている。駆動機構は、キャップ部材４３を、所定の退避位置からラインヘッド１３の下方のキャッピング位置（ラインヘッド１３に対向する位置）を往復移動させる。キャップ部材４３のキャッピング位置は、電源オフ時や長時間に亘って記録（インク噴射処理）が行われない場合にラインヘッド１３のメンテナンス処理等を行うための場所であって、ラインヘッド１３のノズル基板２１（図５参照）の表面（即ち、ノズル形成面２１Ａ）にキャップ部材４３が近接（当接）する位置である。キャップ部材４３の退避位置は、ラインヘッド１３による記録紙への記録（インク噴射処理）が行われている間に待機する場所であって、ラインヘッド１３との間に記録紙の搬送経路（図１の二点鎖線の矢印で示す）を形成すべくラインヘッド１３から離間した位置に設定される。

キャップ部材４３がキャッピング位置にある場合、ラインヘッド１３のノズル形成面２１Ａが封止状態となり、この状態で後述の吸引ポンプ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、ラインヘッド１３内のインク２をノズル１７から強制的に排出することが可能である。また、キャップ部材４３に溜まったインクを排出させることができる。さらに、詳細は後述するがキャッピング位置において、吸引ポンプ４９によるインクの流送動作は、初期のインクジェットプリンタ１００におけるラインヘッド１３（インク供給流路３４）へのインク充填時や、ラインヘッド１３を交換する際にインク供給流路３４内のインクを排出するときにも行われる。

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面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空間内が保湿され、ノズル１７の乾燥及び粘度上昇が抑制される。

［インク排出部］
以下、図６を参照してインク排出部について詳述する。図６は、キャップ部材に連結された吸引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後述のインク排出流路、キャップ部材４３に溜まったインクをインク排出流路内に吸引するための吸引ポンプ４９（送出手段）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。
突出部４６には、上記インク排出流路として機能する、可撓性材料等からなる排出チューブ４７（第２の排出流路）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。
なお、廃インクタンク３９内には、多孔質部材からなる廃インク吸収材４８が収容されており、この廃インク吸収材４８により回収されたインク２が吸収されるようになっている。

キャップ部材４３と廃インクタンク３９間には、チューブポンプ式の吸引ポンプ４９が配設されている。吸引ポンプ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、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。
これにより、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３とによって形成された空間が大気開放され、その空間の負圧状態が解除される。よって、ノズル形成面２１Ａからキャップ部材４３を容易に離間させることができる。
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Ｍによって回転駆動されるようになっている。

図７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７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、インク供給機構７２、エアー供給機構７５、キャップ部材４３及び吸引ポンプ４９を含むメンテナンス装置４２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２５を含む駆動ユニット２４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２５に入力する吐出パルスの電圧値の変化量を示すデータ、及び吐出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８に示す吐出パルスＤＰを含む駆動信号を発生する。

図８において、吐出パルス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、吐出パルス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８に示す吐出パルス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より吐出パルスＤＰが圧電素子２５に入力されると、ノズル１７よりインク滴が吐出される。第１充電要素ＰＥ１が供給されると、圧電素子２５が収縮して圧力室３１が膨張する。この圧力室３１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２５が急激に伸長する。これに伴って、圧力室３１の容積が基準容積（圧電素子２５に基準電位ＶＥを印加したときの圧力室３１の容積）以下に収縮し、ノズル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１７から吐出される。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２５に順次供給され、インクの滴の吐出に伴うメニスカスの振動を短時間で収束させるように、圧力室３１が基準容積に復帰する。

本実施形態のインクジェットプリンタ１００は、図２に示すように、メンテナンス装置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。メンテナンス装置４２は、ラインヘッド１３の噴射特性を維持するために、ラインヘッド１３と協働して、ノズル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、メンテナンス装置４２のキャップ部材４３及び吸引ポンプ４９によるインク吸引動作の少なくとも一方を含む。

ラインヘッド１３によるフラッシング動作は、ノズル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１７よりインクをキャップ部材４３に予め噴射（吐出）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１７の使用頻度が低くなり、そのノズル１７付近の粘度が増大したインクが排出され、ノズル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吸引ポンプ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、フラッシング動作では排出しきれなかった粘度が増大したインク、ノズル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１７よりインクとともに排出され、ノズル１７の噴射特性が維持又は回復される。

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、吸引ポンプ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、吸引ポンプ４９は、紙送りモータＭ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。

また、メンテナンス処理は、不図示のワイピング装置を用いて、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、ワイピング処理を含むようにしてもよい。

次に、ラインヘッド１３にインクを供給するプロセスについて、図２及び図７を用いて説明する。
ラインヘッド１３に対するインクの供給は、インクジェットプリンタ１００の初期状態の場合や、ラインヘッド１３を交換した場合に行われる。
制御装置６０は、キャッピング位置において、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３とを対向させる。このとき、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２におけるインク供給機構７２の全ての開閉弁７８を開放させておく。

次に、制御装置６０は、加圧ポンプ７６を駆動させる。加圧ポンプ７６により、所定の空気圧が各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２内に供給されてインクパック７３が変形し、各インク供給機構７２のインク供給流路３４の各々にインクが排出される。このようにして、インク供給流路３４内が所定のインクによって充填され、インク供給流路３４を介してラインヘッド１３の各流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２にインクが供給される。その結果、各ノズル１７からインクの噴射が可能となる。このようにして、ラインヘッド１３に対するインクの供給が完了する。

なお、上記においては、ラインヘッド１３に対するインクの供給を加圧ポンプ７６を用いて行う場合について述べたが、吸引ポンプ４９による吸引動作によっても可能である。
この場合、まず、制御装置６０は、キャッピング位置において、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３とを対向させて、ノズル形成面２１Ａとキャップ部材４３との間に空間を形成する。このとき、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２におけるインク供給機構７２の全ての開閉弁７８を開放させておく。

次に、制御装置６０は、吸引ポンプ４９の駆動を開始する。吸引ポンプ４９の吸引動作によって、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２から各インク供給機構７２の全てのインク供給流路３４内にインクが吸引される。これにより、各流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２にインクが充填されて各ノズル１７からインクの噴射が可能となる。

また、ラインヘッド１３に対するインクの供給は、記録処理時においても行われる。
記録処理中において、制御装置６０は、インクを充填する流体噴射ヘッド（例えば、流体噴射ヘッド５Ｙ）を選択し、この流体噴射ヘッド５Ｙに対応するインク供給機構７２の開閉弁７８を全て開放する。また、インク充填の対象となっていない他の流体噴射ヘッド（例えば、流体噴射ヘッド５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２）に対応するインク供給機構７２の開閉弁７８は全て閉塞しておく。この状態で、制御装置６０は加圧ポンプ７６を駆動させる。すると、開閉弁７８が開放されている流体噴射ヘッド５Ｙのみにインクが充填されて、特定の流体噴射ヘッドのみのインク供給が終了する。

本実施形態のインクジェットプリンタ１００によれば、インク貯留部１５の各インクタンクとラインヘッド１３の各流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２とが、複数のインク供給流路３４によって直接接続されているので、インク供給流路３４内におけるインクの動圧が抑えられ、ノズル群Ｌ（ノズル１７）にインクを均一且つ確実に供給することができる。インク供給流路３４は途中で分岐していないので動圧が大きくなる部分がない。つまり、インク供給流路３４内のインクに圧力変動が生じることを防止できる。そのため、各流体噴射ヘッド５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２に安定してインクを供給することが可能となり、各ノズル１７から所望とする噴射量でインクを噴射させることができる。したがって、安定した噴射精度を確保でき、信頼性の高いインクジェットプリンタ１００を得ることができる。

また、各インク供給流路３４は、各々の流路断面積が等しいものとされており、各インク供給流路３４におけるインクの供給流量が同じとなる。また、ラインヘッド１３の長手方向に沿って各インク供給流路３４が配置されていることから、各色の各ノズル群Ｌにインクを均一に供給することができる。これにより、インク貯留部１５からラインヘッド１３に対してインクを安定的に供給することができる。よって、ラインヘッド１３から精度良くインクを噴射させることができ、記録上の歩留まりを向上させることが可能である。
なお、インク供給流路３４の数、流路長、流路断面積等は、インクの粘性や装置構成などを鑑みた上で適宜設定する。

また、各インク供給流路３４は、各インクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２の長手方向に沿って配置されている。短手方向に比べ、より多くのインク供給流路３４を配置することが可能であるとともに、製造が容易となる。また、各インク供給流路３４をインクタンク１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ１，１５Ｋ２の深さ方向ではなく底部に配設することによって、インクの貯留量によって各インク供給流路３４に対するインクの供給量が変化することが防止される。

また、本実施形態においては、エアー供給機構７５によってインク貯留部１５からラインヘッド１３に対して強制的にインクを供給している。そのため、インク貯留部１５とラインヘッド１３の位置関係に関わらず、ラインヘッド１３に対して必要十分なインクを確実に供給することが可能となる。よって、インク貯留部１５からラインヘッド１３に対するインクの供給を安定的に行うことができる。

また、本実施形態においては、記録紙の最大記録紙幅Ｗに亘ってノズル群Ｌが形成されているため、記録紙に非噴射領域が発生することが防止される。つまり、記録紙の幅方向において間断なくインクの噴射を可能とする。これにより、記録紙に対するインクの噴射精度を向上させることができる。

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９（ａ），（ｂ）に示すように、ラインヘッド１３が、複数のノズル群Ｌを有する単位ヘッド８０（ノズル領域）を備えていてもよい。各単位ヘッド８０は、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ１，Ｋ２）に対応する５つ（あるいはそれ以上）のノズル群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５をそれぞれ有している。各単位ヘッド８０におけるノズル群Ｌ１〜Ｌ５は、記録紙の搬送方向に沿って順に配置されている。

そして、図９（ａ）に示すように、複数の単位ヘッド８０を記録紙の搬送方向に直交する方向（ラインヘッド１３の長手方向）に沿って直線的に配置してもよいし、図９（ｂ）に示すように、複数の単位ヘッド８０をラインヘッド１３の長手方向に沿って千鳥状に配列してもよい。単位ヘッド８０の各々には、各色のインクタンクと各ノズル群Ｌ１〜Ｌ５とを、対応する色毎にそれぞれ接続する複数のインク供給流路が設けられており、単位ヘッド８０の各ノズル群Ｌ１〜Ｌ５にそれぞれインクが供給されるようになっている。

このように、複数の単位ヘッド８０を記録紙の搬送方向に直交する方向（ラインヘッド１３の長手方向）に沿って直線的に配置することにより、記録紙に非噴射領域が発生することが防止され、記録紙の幅方向において間断なくインクを噴射させることが可能となる。これにより、記録紙に対するインクの噴射精度が向上する。
また、複数の単位ヘッド８０をラインヘッド１３の長手方向に沿って千鳥状に配置することにより、単位ヘッド８０間の見かけ上のピッチを狭くすることができる。これにより、記録紙に非噴射領域が発生することが防止されるとともに、記録される画像の解像度を向上させることができる。なお、単位ヘッド８０の配置は上記に限らない。

また、上記実施形態においては、インク供給機構７２における複数のインク供給流路３４の流路長をそれぞれ等しい長さとしているが、各インク供給流路３４の流路長が異なっていてもよく、各色に対応するインク供給機構７２毎にインク供給流路３４の流路長が異なっていてもよい。

また、上記実施形態においては、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、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させても良い。

また、上記実施形態においては、ライン型の記録ヘッドについて述べたが、記録紙の最大記録紙幅に亘って記録ヘッドが移動しながら記録するシリアル方式の記録ヘッドであってもよい。

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。

第１実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図。 第１実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図。 第１実施形態に係るラインヘッド周辺の要部平面図。 第１実施形態に係るラインヘッドのノズル形成面を示す平面図。 第１実施形態に係るラインヘッドの要部断面図。 第１実施形態に係る吸引ポンプの概略構成図。 第１実施形態に係るインクジェットプリンタの電気的構成を説明するブロック図である。 第１実施形態に係る圧電素子に入力する駆動信号の一例を示す図。 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）、２…インク（流体）、５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ１，５Ｋ２…流体噴射ヘッド、１３…ラインヘッド、１５…インク貯留部（流体貯留部）、１７…ノズル、Ｌ…ノズル群、２１Ａ…ノズル形成面、３４…インク供給流路、４３…キャップ部材、４７…排出チューブ、４９…吸引ポンプ、７８…開閉弁、７６…加圧ポンプ、７７…エアー供給流路、８０…単位ヘッド

Claims (8)

1. 複数のノズルからなるノズル群を複数有するとともに前記複数のノズルの各々から被噴射体に対して流体を噴射可能な流体噴射ヘッドと、
   前記流体噴射ヘッドに供給される流体を貯留する流体貯留部と、
   前記流体貯留部内の流体を前記ノズル群の各々に供給する複数の供給流路と、を備え、
   前記複数の供給流路の各々は、一端が前記流体貯留部に接続され、他端が前記流体噴射ヘッドに接続され、流体が前記ノズル群に供給されることを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記複数の供給流路は、前記流体貯留部から前記流体噴射ヘッドまでの長さがそれぞれ等しいことを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置。
3. 前記複数の供給流路は、流路断面積がそれぞれ等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体噴射装置。
4. 前記流体噴射ヘッドは、前記複数のノズル群を有する単位ヘッドを複数備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の流体噴射装置。
5. 前記複数の単位ヘッドは、前記被噴射体の搬送方向に直交する方向に沿って直線的に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の流体噴射装置。
6. 前記複数の単位ヘッドは、前記被噴射体の搬送方向に直交する方向に沿って千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の流体噴射装置。
7. 前記流体貯留部は、底面の長手方向に沿って前記複数の供給流路が配置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。
8. 前記流体貯留部を加圧して、前記流体貯留部内の流体を前記供給流路を介して前記流体噴出ヘッドへ送る加圧手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の流体噴射装置。

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