JP2009073020A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第一の流体を噴射する噴射口と第二の流体を噴射する噴射口とが近接していた場合であっても、流体噴射ヘッドの内部の第二の流体に第一の流体が混合することを防止できる流体噴射装置を提供する。
【解決手段】第一流体を噴射する第一流体噴射口４７Ａと第二流体を噴射する第二流体噴射口４７Ｂとが近接してそれぞれ複数形成された流体噴射ヘッド３と、第二流体噴射口４７Ｂから流体噴射ヘッド３の内部への第一流体の浸入を防止する第一流体浸入防止機構ＰＭと、を備えることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

この発明は、流体噴射装置に関するものである。

従来から、流体を噴射可能な噴射ヘッドを備え、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流体噴射装置が知られている。このような流体噴射装置として、ノズルの目詰まりを防止するインクジェット装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このインクジェット装置は、クリーニング時にノズルの前面をワイパーブレードにより拭き取るように構成されている。
特開昭５９−１３１４６４号公報

しかしながら、上記従来の液体噴射装置では、従来よりも高粘度の流体（インク）を噴射する場合、ワイピングの際に、ノズルの形成面に増粘した流体をワイパーブレードにより擦り付けてダメージを与えてしまう。また、ワイピングの際にノズルの形成面に十分な流体が無いと乾拭きとなり、ノズルの形成面にダメージを与えてしまう。

このようなダメージを防止するために、ワイピングをすることなくノズルの周辺に残留した流体をノズルから吸引することが考えられる。
しかし、流体の供給圧がやや負圧となるように設定されており、さらに濃色流体を噴射する濃色用ノズルと淡色流体を噴射する淡色用ノズルとが近接して設けられているため、淡色用ノズルの周辺に残留した濃色流体が淡色用ノズルからヘッド内部に吸引され、淡色流体に混色してしまうという課題がある。
このような場合、淡色流体に混入した濃色流体の影響を排除するために多量のフラッシングが必要となり、淡色流体の無駄な消費やフラッシング時間の増加等の要因となっている。

そこで、この発明は、噴射口の形成面のダメージを防止すると共に、第一の流体を噴射する噴射口と第二の流体を噴射する噴射口とが近接していた場合であっても、流体噴射ヘッドの内部の第二の流体に第一の流体が混合することを防止できる流体噴射装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の流体噴射装置は、第一流体を噴射する第一流体噴射口と第二流体を噴射する第二流体噴射口とが近接してそれぞれ複数形成された流体噴射ヘッドと、前記第二流体噴射口から前記流体噴射ヘッドの内部への前記第一流体の浸入を防止する第一流体浸入防止機構と、を備えることを特徴とする。

このように構成することで、第一流体噴射口および第二流体噴射口からそれぞれ第一流体および第二流体が噴射される。このとき、第一流体噴射口と第二流体噴射口は近接して設けられているので、第二流体噴射口の周辺には、第一流体や第一流体と第二流体との混合流体が残留する。ここで、流体噴射装置は第一流体浸入防止機構を備えているので、第二流体噴射口から第一流体や第一流体を含む混合流体が浸入して流体噴射ヘッド内部の第二流体が汚染されることが防止できる。
したがって、本発明の流体噴射装置によれば、第一流体を噴射する第一流体噴射口と第二流体を噴射する第二流体噴射口とが近接していた場合であっても、流体噴射ヘッドの内部の第二流体に第一流体が混合することを防止し、第二流体の汚染を防止することができる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体は濃色流体であり、前記第二流体は淡色流体であることを特徴とする。

このように構成することで、第一流体噴射口および第二流体噴射口からそれぞれ濃色流体および淡色流体が噴射される。このとき、第一流体噴射口と第二流体噴射口は近接して設けられているので、第二流体噴射口の周辺には、濃色流体や濃色流体と淡色流体との混色流体が残留する。ここで、流体噴射装置は第一流体浸入防止機構を備えているので、第二流体噴射口から流体噴射ヘッドの内部に濃色流体や濃色流体を含む混色流体が浸入することが防止できる。また、濃色流体や濃色流体と淡色流体との混色流体を第一流体噴射口から吸引させ、これらをワイピングすることなく除去することができる。
したがって、流体噴射ヘッドの内部の淡色流体に濃色流体が混入することが防止され、淡色流体に混入した濃色流体の影響を排除するためのフラッシングが必要なくなる。これにより、淡色流体の消費量を抑制できるだけでなく、フラッシング時間を短縮することが可能となる。また、ワイピングによる噴射口の形成面のダメージを防止することができる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第一流体噴射口に対して所定供給圧で前記第一流体を供給する第一流体供給系と、前記第二流体噴射口に対して前記所定供給圧よりも高圧で前記第二流体を供給する第二流体供給系と、を備えることを特徴とする。

このように構成することで、第一流体噴射口および第二流体噴射口の周辺に残留した第一流体や第一流体と第二流体との混合流体が流体噴射ヘッドに吸引される場合であっても、供給圧の低い第一流体噴射口から第一流体供給系に吸引される。これにより、第二流体噴射口から流体噴射ヘッドの内部に第一流体や第一流体と第二流体との混合流体が浸入することを防止できる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体供給系の最上流に配置される第一流体貯留容器が、前記第二流体供給系の最上流に配置される第二流体貯留容器よりも鉛直方向下方側に配置されていることを特徴とする。

このように構成することで、第一流体噴射口における第一流体の水頭圧は第二流体噴射口における第二流体の水頭圧よりも低くなる。これにより、第一流体噴射口における第一流体の供給圧を第二流体噴射口における第二流体の供給圧よりも低くすることができ、第一流体噴射口および第二流体噴射口の周辺に残留した第一流体や第一流体と第二流体との混合流体を供給圧の低い第一流体噴射口から第一流体供給系に吸引させることができる。
したがって、第二流体噴射口から流体噴射ヘッドの内部に第一流体や第一流体と第二流体との混合流体が浸入することを防止できる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第二流体供給系の流路抵抗を前記第一流体供給系の流路抵抗よりも増加させる流路抵抗調整部を備えることを特徴とする。

このように構成することで、第二流体供給系に第二流体を逆流させる際の流路抵抗が第一流体供給系に第一流体を逆流させる際の流路抵抗よりも大きくなる。これにより、第二流体噴射口に残留した第一流体や第一流体と第二流体の混合流体が第一流体供給系に吸引されやすくなり、第二流体供給系に吸引されることを防止できる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第一流体供給系の途中に配置され前記第一流体を貯留する所定容積の第一流体貯留部と、前記第二流体供給系の途中に配置され前記第二流体を貯留する前記所定容積よりも小さい容積の第二流体貯留部と、を備えることを特徴とする。

このように構成することで、第二流体供給系に第二流体を逆流させる際の流路抵抗が第一流体供給系に第一流体を逆流させる際の流路抵抗よりも大きくなる。これにより、第二流体噴射口に残留した第一流体や第一流体と第二流体の混合流体が第一流体供給系に吸引されやすくなり、第二流体供給系に吸引されることを防止できる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第一流体供給系の前記第一流体の供給圧を減圧する減圧ポンプを備えることを特徴とする。

このように構成することで、減圧ポンプによって第一流体供給系の第一流体の供給圧を減圧し、第一流体噴射口における第一流体の供給圧を第二流体噴射口における第二流体の供給圧よりも低圧にすることができる。したがって、第一流体噴射口および第二流体噴射口の周辺に残留した第一流体や第一流体と第二流体との混合流体を供給圧の低い第一流体噴射口から第一流体供給系に吸引させることができる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第二流体供給系の前記第二流体の供給圧を加圧する加圧ポンプを備えることを特徴とする。

このように構成することで、加圧ポンプによって第二流体供給系の第二流体の供給圧を加圧し、第二流体噴射口における第二流体の供給圧を第一流体噴射口における第一流体の供給圧よりも高圧にすることができる。したがって、第一流体噴射口および第二流体噴射口の周辺に残留した第一流体や第一流体と第二流体との混合流体が第二流体噴射口から第二流体供給系に吸引されることを防止できる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記流体噴射ヘッドの前記第一流体噴射口の周辺に形成された親水処理膜と、前記第二流体噴射口の周辺に形成された撥水処理膜と、を備えることを特徴とする。

このように構成することで、第一流体や第一流体を含む混合流体を撥水処理膜によって第二流体噴射口の周辺から排除することができる。また、第一流体や第一流体を含む混合流体を第一流体噴射口に周辺の親水処理膜上に集めることができる。これにより、第一流体や第一流体を含む混合流体が第二流体噴射口へ浸入することが防止される。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第二流体噴射口と、前記第二流体噴射口よりも径が大きく形成された前記第一流体噴射口と、を備えることを特徴とする。

このように構成することで、第一流体噴射口の流路抵抗を第二流体噴射口の流路抵抗よりも小さくし、第一流体や第一流体を含む混合流体を第一流体噴射口から吸引させやすくすることができる。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第一流体噴射口が前記第二流噴射口よりも鉛直方向下方側に形成された前記流体噴射ヘッドの噴射面を備えることを特徴とする。

このように構成することで、噴射面の第一流体噴射口の周辺に残留した第一流体が第二流体噴射口側へ移動することが防止される。また、第一流体を含む混合流体は、鉛直方向上方側の第二流体噴射口側から鉛直方向下方側の第一流体噴射口側へと流下する。これにより、噴射面の第二流体噴射口の周辺に第一流体や第一流体を含む混合流体が残留することが防止される。

また、本発明の流体噴射装置は、前記第一流体浸入防止機構は、前記第一流体噴射口が前記第二流噴射口よりも鉛直方向下方側に位置するように前記流体噴射ヘッドを傾斜させる流体噴射ヘッド傾斜部を備えることを特徴とする。

このように構成することで、流体噴射ヘッドを傾斜させ、第一流体噴射口の周辺に残留した第一流体が第二流体噴射口側へ移動することを防止できる。また、第一流体を含む混合流体を、鉛直方向上方側の第二流体噴射口側から鉛直方向下方側の第一流体噴射口側へと流下させることができる。これにより、噴射面の第二流体噴射口の周辺に第一流体や第一流体を含む混合流体が残留することが防止される。

＜第一実施形態＞
以下、本発明に係る液体噴射装置の第一実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、プリンタ１という）を例示する。本実施形態では簡略化のため、濃色インク（第一流体）と淡色インク（第二流体）の二種類のインクを用いるプリンタ１について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構成を示す一部分解図である。
プリンタ１は、サブタンク２Ａ，２Ｂ及び記録ヘッド３を搭載したキャリッジ４と、プリンタ本体５とから概略構成される。
プリンタ本体５には、キャリッジ４を往復移動させるキャリッジ移動機構と、記録ヘッド３に供給するインクを貯留したインクカートリッジ６Ａ，６Ｂが設けられている。
一方のインクカートリッジ６Ａには、例えば、黒色（Ｋ）等の濃色インクが貯留されている。他方のインクカートリッジ６Ｂには、例えば、黄色（Ｙ）等の淡色インクが貯留されている。

キャリッジ移動機構は、プリンタ本体５の幅方向に架設されたガイド軸８と、パルスモータ９と、パルスモータ９の回転軸に接続されてこのパルスモータ９によって回転駆動される駆動プーリー１０と、駆動プーリー１０とはプリンタ本体５の幅方向の反対側に設けられた遊転プーリー１１と、駆動プーリー１０と遊転プーリー１１との間に掛け渡されてキャリッジ４に接続されたタイミングベルト１２と、から構成されている。
そして、パルスモータ９を駆動することで、キャリッジ４がガイド軸８に沿って主走査方向に往復移動するように構成されている。

また、プリンタ本体５には記録紙（不図示）を搬送する紙送り機構や、記録ヘッド３の各ノズルから増粘したインクを吸引するクリーニング動作等に用いられるキャッピング機構１４等が設けられている。
紙送り機構は、紙送りモータＭやこの紙送りモータＭによって回転駆動される紙送りローラ（不図示）等から構成され、記録紙を記録（印字・印刷）動作に連動させてプラテン１３の上に順次送り出す。

キャッピング機構１４は、キャップ部材１５およびキャップ部材１５の底壁に連結された吸引ポンプ（不図示）等から構成されている。
キャップ部材１５は、ゴム等の弾性材をトレイ形状に成型した部材によって構成してあり、ホームポジションに配設されている。このホームポジションは、キャリッジ４の移動範囲内であって記録領域よりも外側の端部領域に設定され、電源オフ時や長時間に亘って記録が行われなかった場合にキャリッジ４が位置する場所である。

ホームポジションにキャリッジ４が位置する場合には、キャップ部材１５が記録ヘッド３のノズル基板４３（図３参照）の表面（即ち、ノズル開口面４３ａ）に当接して封止する。この封止状態で吸引ポンプを作動させると、キャップ部材１５の内部が減圧されて、記録ヘッド３内のインクがノズル４７Ａ，４７Ｂから強制的に排出される。
また、キャップ部材１５は、記録ヘッド３による記録動作前や記録動作中等において、増粘したインクや気泡等を排出するためにインク滴を吐出するフラッシング処理においてインク滴を受ける。

図２は記録ヘッド３の構成を説明する断面図、図３は記録ヘッド３の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド３は、導入針ユニット１７、ヘッドケース１８、流路ユニット１９及びアクチュエータユニット２０を主な構成要素としている。

図２に示すように、導入針ユニット１７の上面にはフィルタ２１を介在させた状態で２本のインク導入針２２が横並びで取り付けられている。これらのインク導入針２２には、サブタンク２Ａ，２Ｂがそれぞれ装着される。また、導入針ユニット１７の内部には、各インク導入針２２に対応したインク導入路２３が形成されている。
このインク導入路２３の上端はフィルタ２１を介してインク導入針２２に連通し、下端はパッキン２４を介してヘッドケース１８内部に形成されたケース流路２５と連通する。

サブタンク２Ａ，２Ｂは、ポリプロピレン等の樹脂製材料によって成型されている。このサブタンク２Ａ，２Ｂには、インク室２７Ａ，２７Ｂとなる凹部が形成され、この凹部の開口面に透明な弾性シート２６Ａ，２６Ｂを貼設してインク室２７Ａ，２７Ｂが区画されている。
また、サブタンク２Ａ，２Ｂの下部にはインク導入針２２が挿入される針接続部２８が下方に向けて突設されている。サブタンク２Ａ，２Ｂにおけるインク室２７Ａ，２７Ｂは、底の浅いすり鉢形状をしている。その側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部２８との間を連通する接続流路２９の上流側開口が臨んでいる。この上流側開口にはインクを濾過するタンク部フィルタ３０が取り付けられている。
針接続部２８の内部空間にはインク導入針２２が液密に嵌入されるシール部材３１が嵌め込まれている。

サブタンク２Ａ，２Ｂのインク室２７Ａ、２７Ｂは、図４に示すように、淡色インク（第二流体）を貯留するインク室２７Ｂ（第二流体貯留部）の容積が、濃色インク（第一流体）を貯留するインク室２７Ａ（第一流体貯留部）の容積よりも小さくなるように形成されている。
サブタンク２Ａ，２Ｂには、インク室２７Ａ，２７Ｂに連通する連通溝部３２Ａ’，３２Ｂ’を有する延出部３２Ａ，３２Ｂが形成されている。この延出部３２Ａ，３２Ｂの上面にはインク流入口３３Ａ，３３Ｂが突設されている。

インク流入口３３Ａ，３３Ｂには、インクカートリッジ６Ａ，６Ｂに貯留されたインクを供給するインク供給チューブ３４Ａ，３４Ｂが接続される。淡色インクを供給するインク供給チューブ３４Ｂの途中には、流路抵抗調整弁３５（流路抵抗調整部）が設けられている。
流路抵抗調整弁３５は、例えば、弁を開閉することで流路面積を調整し、流路抵抗を調整可能に構成されている。インク供給チューブ３４Ｂは、この流路抵抗調整弁３５により、濃色インクを供給するインク供給チューブ３４Ｂよりも流路抵抗が大きくなるように調整されている。
インク供給チューブ３４Ａ,３４Ｂを通過したインクは、インク流入口３３Ａ，３３Ｂから連通溝部３２Ａ’，３２Ｂ’を通過してインク室２７Ａ，２７Ｂに流入する。

図２に示すように、弾性シート２６Ａ，２６Ｂは、インク室２７Ａ，２７Ｂを収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この弾性シート２６Ａ，２６Ｂの変形によるダンパ機能によって、インクの圧力変動が吸収される。すなわち、弾性シート２６Ａ，２６Ｂの作用によってサブタンク２Ａ，２Ｂが圧力ダンパとして機能する。従って、インクは、サブタンク２Ａ，２Ｂ内で圧力変動が吸収された状態で記録ヘッド３側に供給される。

ヘッドケース１８は、図３に示すように、合成樹脂製の中空箱体状部材である。ヘッドケース１８は、下端面に流路ユニット１９を接合し、内部に形成された収容空部３７内にアクチュエータユニット２０を収容している。ヘッドケース１８は、図２に示すように、流路ユニット１９側とは反対側の上端面にパッキン２４を介在した状態で導入針ユニット１７を取り付けるようになっている。

ヘッドケース１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路２５が設けられている。このケース流路２５の上端は、パッキン２４を介して導入針ユニット１７のインク導入路２３と連通するようになっている。
また、ケース流路２５の下端は、流路ユニット１９内の共通インク室４４に連通するようになっている。したがって、インク導入針２２から導入されたインクは、インク導入路２３及びケース流路２５を通じて共通インク室４４側に供給される。

ヘッドケース１８の収容空部３７内に収容されるアクチュエータユニット２０は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子３８と、この圧電振動子３８が接合される固定板３９と、プリンタ本体側からの駆動信号を圧電振動子３８に供給する配線部材としてのフレキシブルケーブル４０とから構成される。各圧電振動子３８は、固定端部側が固定板３９上に接合され、自由端部側が固定板３９の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板３９上に取り付けられている。
また、各圧電振動子３８を支持する固定板３９は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、アクチュエータユニット２０は、固定板３９の背面を、収容空部３７を区画するケース内壁面に接着することで収容空部３７内に収納・固定されている。

流路ユニット１９は、振動板４１、流路基板４２及びノズル基板４３からなる流路ユニット構成部材を積層し、各基板を接着剤で接合して一体化することにより作製されている。流路ユニット１９は、共通インク室４４からインク供給口４５及び圧力室４６を通りノズル４７Ａ（４７Ｂ）に至るまでの一連のインク流路（液体流路）を形成している。
圧力室４６は、ノズル４７Ａ（４７Ｂ）の配列方向（図５参照）に対して直交する方向に細長い室として形成されている。
共通インク室４４は、ケース流路２５と連通し、インク導入針２２側からのインクが導入される室である。そして、この共通インク室４４に導入されたインクは、インク供給口４５を通じて各圧力室４６に分配供給される。

図５は、ノズル基板４３の底面図である。ノズル基板４３は、図５に示すように、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル４７Ａ，４７Ｂを列状に開設した金属製の薄い板材である。
ここで、濃色インクを噴射するノズル４７Ａ（第一流体噴射口）と淡色インクを噴射するノズル４７Ｂ（第二流体噴射口）とは、それぞれ隣接して設けられている。また、ノズル４７Ａの径Ｄ１は、ノズル４７Ｂの径Ｄ２よりも大きくなるように形成されている。

図６はノズル４７Ａ，４７Ｂ近傍の拡大断面図である。図６に示すように、ノズル開口面４３ａのノズル４７Ａ，４７Ｂの周辺には、それぞれ親水処理膜５３Ａおよび撥水処理膜５３Ｂが形成されている。
親水処理膜５３Ａは、例えば、親水性を有する材料をノズル開口面４３ａに薄膜状に形成し、フォトリソグラフィー等によりパターニングすることにより形成される。また、撥水処理膜５３Ｂも同様に、例えば、撥水性を有する材料をノズル開口面４３ａに薄膜状に形成し、フォトリソグラフィー等によりパターニングすることにより形成される。

ノズル基板４３と振動板４１との間に配置される流路基板４２は、図３に示すように、インク流路となる流路部、具体的には、共通インク室４４、インク供給口４５及び圧力室４６となる空部が区画形成された板状の部材である。
本実施形態において、流路基板４２は、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。振動板４１は、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二重構造の複合板材である。この振動板４１の圧力室４６に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子３８の先端面が接合される島部４８が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。

即ち、この振動板４１は、圧電振動子３８の作動に応じて島部４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板４１は、流路基板４２の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部４９としても機能する。このコンプライアンス部４９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。

そして、上記の記録ヘッド３において、フレキシブルケーブル４０を通じて駆動信号が圧電振動子３８に供給されると、この圧電振動子３８が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部４８が圧力室４６に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室４６の容積が変化し、圧力室４６内のインクに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル４７Ａ，４７Ｂからインク滴が吐出される。

インクカートリッジ６Ａ，６Ｂは、図４に示すように、中空箱形状に形成されたケース部材５１Ａ，５１Ｂと、可塑性材料によって形成されたインクパック５２Ａ，５２Ｂとから構成されている。インクパック５２Ａ，５２Ｂはケース部材５１Ａ，５１Ｂ内の収容室に収容されている。
このインクカートリッジ６Ａ，６Ｂは、インク供給チューブ３４Ａ，３４Ｂの一端部と連通しており、記録ヘッド３のノズル開口面４３ａとの水頭差によってインクパック５２Ａ，５２Ｂ内のインクを記録ヘッド３側に供給するように構成されている。具体的には、インクカートリッジ６Ａ，６Ｂと記録ヘッド３との重量方向の相対的な位置関係がノズル４７Ａ，４７Ｂのメニスカスに対して極く僅かに負圧がかかるような状態に設定されている。

ここで、ノズル４７Ａにおける濃色インクの供給圧がノズル４７Ｂにおける淡色インクの供給圧よりも低くなるように、濃色インクを貯留するインクカートリッジ６Ａ（第一流体貯留容器）は、淡色インクを貯留するインクカートリッジ６Ｂ（第一流体貯留容器）よりもやや（高さＨ）鉛直方向下方側に配置されている。
そして、圧電振動子３８を駆動することによる圧力変化によって、圧力室４６へのインクの供給と、この圧力室４６内のインクの吐出を行う。

以上説明したように、本実施形態のプリンタ１においては、濃色インクを供給する濃色インク供給系Ｓ１（第一流体供給系）は、最上流側に配置され濃色インクが貯留されたインクカートリッジ６Ａと、インク供給チューブ３４Ａと、サブタンク２Ａと、記録ヘッド３によって構成されている。また、淡色インクを供給する淡色インク供給系Ｓ２（第二流体供給系）は、最上流側に配置され淡色インクが貯留されたインクカートリッジ６Ｂと、インク供給チューブ３４Ｂと、サブタンク２Ｂと、記録ヘッド３によって構成されている。

このように構成された本実施形態のプリンタ１において、記録ヘッド３からインクを噴射すると、濃色インクを噴射するノズル４７Ａと淡色インクを噴射するノズル４７Ｂとがそれぞれ隣接して設けられているので、ノズル４７Ｂの周辺には、濃色インクや濃色インクと淡色インクとの混色インクが残留する。
しかし、本実施形態においては、インクカートリッジ６Ａ，６Ｂは、ノズル４７Ａにおける濃色インクの供給圧がノズル４７Ｂにおける淡色インクの供給圧よりも低くなるように、濃色インクを貯留するインクカートリッジ６Ａが、淡色インクを貯留するインクカートリッジ６Ｂよりもやや（高さＨ）鉛直方向下方側に配置されている。
これにより、ノズル４７Ａにおける濃色インクの水頭圧はノズル４７Ｂにおける淡色インクの水頭圧よりも低くなる。そのため、ノズル４７Ａにおける濃色インクの供給圧をノズル４７Ｂにおける淡色インクの供給圧よりも低くすることができる。

したがって、ノズル４７Ａ，４７Ｂの周辺に残留した濃色インクや濃色インクと淡色インクとの混色インクを記録ヘッドの内部に吸引する際には、供給圧の低いノズル４７Ａから記録ヘッド内部の濃色インク供給系Ｓ１に吸引される。これにより、ノズル４７Ｂから記録ヘッド３の内部に濃色インクや濃色インクを含む混色インクの浸入が防止され、淡色インク供給系Ｓ２の汚染が防止できる。

また、淡色インクを貯留するインク室２７Ｂの容積が濃色インクを貯留するインク室２７Ａの容積よりも小さくなるように形成されているので、淡色インク供給系Ｓ２に淡色インクを逆流させる際の流路抵抗が、濃色インク供給系Ｓ１に濃色インクを逆流させる際の流路抵抗よりも大きくなる。これにより、ノズル４７Ｂの周辺に残留した濃色インクや濃色インクと淡色インクの混色インクが濃色インク供給系Ｓ１に吸引されやすくし、淡色インク供給系Ｓ２に吸引されることを防止できる。

また、インク供給チューブ３４Ｂは、流路抵抗調整弁３５により、濃色インクを供給するインク供給チューブ３４Ｂよりも流路抵抗が大きくなるように調整されているので、淡色インク供給系Ｓ２に淡色インクの逆流させる際の流路抵抗が、濃色インク供給系Ｓ１に濃色インクを逆流させる際の流路抵抗よりも大きくなる。これにより、ノズル４７Ｂの周辺に残留した濃色インクや濃色インクと淡色インクの混色インクが淡色インク供給系Ｓ２に吸引されることを防止できる。

また、ノズル開口面４３ａのノズル４７Ａ，４７Ｂの周辺には、それぞれ親水処理膜５３Ａおよび撥水処理膜５３Ｂが形成されているので、図６に示すように、濃色インクや濃色インクを含む混色インクを撥水処理膜５３Ｂによってノズル４７Ｂの周辺から排除することができる。また、濃色インクや濃色インクを含む混色インクをノズル４７Ａの周辺の親水処理膜５３Ａ上に集めることができる。これにより、濃色インクや濃色インクを含む混色インクがノズル４７Ｂから淡色インク供給系Ｓ２へ浸入することが防止される。

また、ノズル４７Ａの径Ｄ１は、ノズル４７Ｂの径Ｄ２よりも大きくなるように形成されているので、ノズル４７Ａの流路抵抗をノズル４７Ｂの流路抵抗よりも小さくし、濃色インクや濃色インクを含む混色インクをノズル４７Ａから吸引させやすくすることができる。
上述のように、本実施形態では、インクカートリッジ６Ａ，６Ｂ、流路抵抗調整弁３５、サブタンク２Ａ，２Ｂ、親水処理膜５３Ａ、撥水処理膜５３Ｂおよびノズル４７Ａ，４７Ｂによって、淡色インクを噴射するノズル４７Ｂから記録ヘッド内部へ濃色インクが侵入することを防止する濃色インク浸入防止機構ＰＭ（第一流体浸入防止機構）が構成されている。

したがって、本実施形態のプリンタ１によれば、上述した濃色インク浸入防止機構ＰＭにより、濃色インクを噴射するノズル４７Ａと淡色インクを噴射するノズル４７Ｂとが近接していた場合であっても、淡色インク供給系Ｓ２に濃色インクが混合することを防止し、淡色インクの汚染を防止することができる。これにより、淡色インクに混入した濃色インクの影響を排除するためのフラッシングが必要なくなる。このため、淡色インクの消費量を抑制できるだけでなく、フラッシング時間を短縮することが可能となる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図１〜図３および図５を援用し、図７および図８を用いて説明する。本実施形態では上述の第一実施形態で説明したプリンタ１と、濃色インク浸入防止機構の構成が異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図７に示すように、濃色インク供給系Ｓ１’および淡色インク供給系Ｓ２’は同一のサブタンク２，２を備えている。濃色インク供給系Ｓ１’のサブタンク２のインク流入口３３には、インク供給チューブ３４Ａの一端が接続されている。インク供給チューブ３４Ａの他端は濃色インクが貯留されたインクカートリッジ６Ａに接続されている。インク供給チューブ３４Ａの途中には、濃色インク供給系Ｓ１’の濃色インクの供給圧を減圧する減圧ポンプ５４Ａが設けられている。

また、淡色インク供給系Ｓ２’のサブタンク２のインク流入口３３には、インク供給チューブ３４Ｂの一端が接続されている。インク供給チューブ３４Ｂの他端は淡色インクが貯留されたインクカートリッジ６Ｂに接続されている。インク供給チューブ３４Ｂの途中には、淡色インク供給系Ｓ２’の淡色インクの供給圧を加圧する加圧ポンプ５４Ｂが設けられている。

また、本実施形態の流路ユニット１９’を構成するノズル基板４３’は、図８に示すように、ノズル４７Ａとノズル４７Ｂとの間のノズル開口面４３ａ’に傾斜が設けられ、ノズル４７Ａがノズル４７Ｂよりも鉛直方向下方側に形成されている。
また、第一実施形態と同様に、ノズル４７Ａの径Ｄ１は、ノズル４７Ｂの径Ｄ２よりも大きくなるように形成されている。

このように、本実施形態の濃色インク浸入防止機構ＰＭ’は、濃色インク供給系Ｓ１’に設けられた減圧ポンプ５４Ａと、淡色インク供給系Ｓ２’に設けられた加圧ポンプ５４Ｂと、ノズル４７Ａがノズル４７Ｂよりも鉛直方向下方側に形成されたノズル基板４３’と、径Ｄ１が径Ｄ２よりも大きくなるように形成されたノズル４７Ａおよびノズル４７Ｂにより構成されている。

次に、この実施形態の作用について説明する。
第一実施形態と同様に、記録ヘッド３からインクを噴射すると、濃色インクを噴射するノズル４７Ａと淡色インクを噴射するノズル４７Ｂとがそれぞれ隣接して設けられているので、ノズル４７Ｂの周辺には、濃色インクや濃色インクと淡色インクとの混色インクが残留する。

ここで、本実施形態では、図７に示すように、濃色インク供給系Ｓ１’に設けられた減圧ポンプ５４Ａによって濃色インクの供給圧を減圧し、ノズル４７Ａにおける濃色インクの供給圧をノズル４７Ｂにおける淡色インクの供給圧よりも低圧にすることができる。
また、淡色インク供給系Ｓ２’に設けられた加圧ポンプ５４Ｂによって淡色インクの供給圧を加圧し、ノズル４７Ｂにおける淡色インクの供給圧をノズル４７Ａにおける濃色インクの供給圧よりも高圧にすることができる。

また、ノズル４７Ａがノズル４７Ｂよりも鉛直方向下方側に形成されているので、図８に示すように、ノズル４７Ｂの周辺に残留した濃色インクや濃色インクを含む混色インクは、ノズル開口面４３ａ’に設けられた傾斜を伝ってノズル４７Ａの周辺に流下する。また、ノズル開口面４３ａ’に設けられた傾斜によって、ノズル４７Ａの周辺に集まったインクがノズル４７Ｂの周辺に移動することが防止される。

また、第一実施形態と同様に、ノズル４７Ａの径Ｄ１は、ノズル４７Ｂの径Ｄ２よりも大きくなるように形成されているので、ノズル４７Ａの流路抵抗をノズル４７Ｂの流路抵抗よりも小さくし、濃色インクや濃色インクを含む混色インクをノズル４７Ａから吸引させやすくすることができる。

したがって、本実施形態の濃色インク浸入防止機構ＰＭ’によれば、上述した第一実施形態の濃色インク浸入防止機構ＰＭと同様に、濃色インクを噴射するノズル４７Ａと淡色インクを噴射するノズル４７Ｂとが近接していた場合であっても、淡色インク供給系Ｓ２’に濃色インクが混合することを防止し、淡色インクの汚染を防止することができる。したがって、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態について、図１〜図５を援用し、図９を用いて説明する。本実施形態では上述の第一実施形態で説明したプリンタ１と、記録ヘッド３を傾斜させる記録ヘッド傾斜部６０が形成され、ノズル基板４３に親水処理膜５３Ａおよび撥水処理膜５３Ｂが形成されていない点で異なっている。その他の点は第一実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図４に示すように、本実施形態では、記録ヘッド３をノズル４７Ａ，４７Ｂの配列方向に直交する軸Ｘ周りに傾斜させる記録ヘッド傾斜部６０が設けられている。記録ヘッド傾斜部６０は、記録ヘッド３を軸Ｘ周りに回転させるモータＭ１を備えている。
このように、本実施形態の濃色インク浸入防止機構は、親水処理膜５３Ａおよび撥水処理膜５３Ｂの代わりに、記録ヘッド傾斜部６０を備えて構成されている。

次に、この実施形態の作用について説明する。
第一実施形態と同様に、記録ヘッド３からインクを噴射すると、濃色インクを噴射するノズル４７Ａと淡色インクを噴射するノズル４７Ｂとがそれぞれ隣接して設けられているので、ノズル４７Ｂの周辺には、濃色インクや濃色インクと淡色インクとの混色インクが残留する。

ここで、本実施形態では、記録ヘッド３は記録ヘッド３を傾斜させる記録ヘッド傾斜部６０を備えているので、図９に示すように、ノズル４７Ｂがノズル４７Ａよりも鉛直方向上方側に位置するように、記録ヘッド３を傾斜させることができる。
これにより、ノズル４７Ａの周辺に残留した濃色インクがノズル４７Ｂ側へ移動することを防止できる。また、濃色インクを含む混色インクを、鉛直方向上方側のノズル４７Ｂ側から鉛直方向下方側のノズル４７Ａ側へと流下させることができる。これにより、ノズル開口面４３ａのノズル４７Ｂの周辺に濃色インクや濃色インクを含む混色インクが残留することが防止される。

したがって、本実施形態の濃色インク浸入防止機構ＰＭ”によれば、上述した第一実施形態の濃色インク浸入防止機構ＰＭと同様に、濃色インクを噴射するノズル４７Ａと淡色インクを噴射するノズル４７Ｂとが近接していた場合であっても、淡色インク供給系Ｓ２に濃色インクが混合することを防止し、淡色インクの汚染を防止することができる。したがって、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施形態では、第一流体として濃色インクを、第二流体として淡色インクを使用する構成について説明したが、第一流体および第二流体はインクでなくてよい。例えば、第一流体および第二流体として、流体状の金属材料を用いてもよい。

また、２種類のインクを使用する構成であるため、サブタンク２を２つ配設しているが、本発明は３種類以上のインクを使用する構成にも当然に適用されるものである。
また、上述の実施形態において説明した濃色インク浸入防止機構の組み合わせは、いずれか一つでもよく、上述の実施形態で説明した組み合わせ以外の組み合わせであってもよい。

また、上述の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プリンタ１である場合を例にして説明したが、インクジェット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、上述の実施形態においては、流体噴射装置が、インク等の液体（液状体）を噴射する液体噴射装置（液状体噴射装置）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、上述の実施形態において、流体噴射装置から噴射される液体（液状体）としては、インクのみならず、特定の用途に対応する液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液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液体を噴射して、その液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、本発明の液体噴射装置（液状体噴射装置）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）した液体（液状体）を噴射する液体噴射装置に適用可能である。

また、液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液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液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液体噴射装置、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液体噴射装置、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液体噴射装置、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。

本発明の第一実施形態に係るプリンタの概略構成を示す一部分解図である。 本発明の第一実施形態に係る記録ヘッドの構成を説明する断面図である。 本発明の第一実施形態に係る記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。 本発明の第一実施形態に係る濃色インク供給系および淡色インク供給系の構成を説明する模式図である。 本発明の第一実施形態に係るノズル基板の底面図である。 本発明の第一実施形態に係る記録ヘッドの構成を説明する図５のＡ−Ａ’線に沿う部分の要部断面図である。 本発明の第二実施形態に係る濃色インク供給系および淡色インク供給系の構成を説明する模式図である。 本発明の第二実施形態に係る記録ヘッドの構成を説明する図６に相当する要部断面図である。 本発明の第三実施形態に係る記録ヘッドの構成を説明する図６に相当する要部断面図である。

符号の説明

１ プリンタ（流体噴射装置）、３ 記録ヘッド（流体噴射ヘッド）、６Ａ インクカートリッジ（第一流体貯留容器）、６Ｂ インクカートリッジ（第二流体貯留容器）、２７Ａ インク室（第一流体貯留部）、２７Ｂ インク室（第二流体貯留部）、３５ 流路抵抗調整弁（流路抵抗調整部）、４３ａ’ ノズル開口面（噴射面）、４７Ａ ノズル（第一流体噴射口）、４７Ｂ ノズル（第二流体噴射口）、５３Ａ 親水処理膜、５３Ｂ 撥水処理膜、５４Ａ 減圧ポンプ、５４Ｂ 加圧ポンプ、６０ 記録ヘッド傾斜部（流体噴射ヘッド傾斜部）、Ｄ１,Ｄ２ 径、ＰＭ 濃色インク浸入防止機構（第一流体浸入防止機構）Ｓ１ 濃色インク供給系（第一流体供給系）、Ｓ２ 淡色インク供給系（第二流体供給系）

Claims (12)

1. 第一流体を噴射する第一流体噴射口と第二流体を噴射する第二流体噴射口とが近接してそれぞれ複数形成された流体噴射ヘッドと、
   前記第二流体噴射口から前記流体噴射ヘッドの内部への前記第一流体の浸入を防止する第一流体浸入防止機構と、
   を備えることを特徴とする流体噴射装置。
2. 前記第一流体は濃色流体であり、前記第二流体は淡色流体であることを特徴とする請求項１記載の流体噴射装置。
3. 前記第一流体浸入防止機構は、
   前記第一流体噴射口に対して所定供給圧で前記第一流体を供給する第一流体供給系と、前記第二流体噴射口に対して前記所定供給圧よりも高圧で前記第二流体を供給する第二流体供給系と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置。
4. 前記第一流体供給系の最上流に配置される第一流体貯留容器が、記第二流体供給系の最上流に配置される第二流体貯留容器よりも鉛直方向下方側に配置されていることを特徴とする請求項３記載の流体噴射装置。
5. 前記第一流体浸入防止機構は、
   前記第二流体供給系の流路抵抗を前記第一流体供給系の流路抵抗よりも増加させる流路抵抗調整部を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の流体噴射装置。
6. 前記第一流体浸入防止機構は、
   前記第一流体供給系の途中に配置され前記第一流体を貯留する所定容積の第一流体貯留部と、前記第二流体供給系の途中に配置され前記第二流体を貯留する前記所定容積よりも小さい容積の第二流体貯留部と、を備えることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
7. 前記第一流体浸入防止機構は、
   前記第一流体供給系の前記第一流体の供給圧を減圧する減圧ポンプを備えることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
8. 前記第一流体浸入防止機構は、
   前記第二流体供給系の前記第二流体の供給圧を加圧する加圧ポンプを備えることを特徴とする請求項３ないし請求項７のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
9. 前記第一流体浸入防止機構は、
   前記流体噴射ヘッドの前記第一流体噴射口の周辺に形成された親水処理膜と、前記第二流体噴射口の周辺に形成された撥水処理膜と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
10. 前記第一流体浸入防止機構は、
    前記第二流体噴射口と、前記第二流体噴射口よりも径が大きく形成された前記第一流体噴射口と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
11. 前記第一流体浸入防止機構は、
    前記第一流体噴射口が前記第二流噴射口よりも鉛直方向下方側に形成された前記流体噴射ヘッドの噴射面を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の流体噴射装置。
12. 前記第一流体浸入防止機構は、
    前記第一流体噴射口が前記第二流噴射口よりも鉛直方向下方側に位置するように前記流体噴射ヘッドを傾斜させる流体噴射ヘッド傾斜部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の流体噴射装置。

Images