JP2011224800A - 液体噴射装置及び液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズルからの液体の溶媒の揮発による液体の増粘をより効果的に抑制することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドを提供することにある。
【解決手段】ノズル２８が開口したノズル開口面を有し、前記ノズル２８に連通する圧力室３０に液体を充填し、当該圧力室３０内の液体に圧力変動を付与することにより前記ノズル２８から液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドの内部において、前記圧力室３０から前記ノズル２８に至るまでの流路に連通する通液路４５が形成され、前記通液路４５を通じて加湿用液を前記ノズル２８側に供給する加湿用液供給手段を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット式プリンター等の液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドに関するものであり、特に、ノズルからの液体の溶媒の揮発をより効果的に抑制することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドに関するものである。

液体噴射装置は、液体を噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドから液体を噴射して着弾対象に着弾させる装置である。この液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（液体噴射ヘッドの一種。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から液体状のインクを噴射させて、記録紙や光ディスクの印刷面等の記録媒体（着弾対象の一種）に着弾させることで画像やテキスト等の記録を行うインクジェット式プリンター（以下、単にプリンターという。）等の画像記録装置を挙げることができる。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ーの製造装置や電極形成装置等、各種の製造装置にも液体噴射装置のインクジェット技術が応用されている。

このような液体噴射装置では、印刷動作中においてはノズルが大気に晒される。このため、ノズルを通じて液体の溶媒成分が揮発する。その結果、ノズル付近で液体の粘度が上昇し、これにより、噴射されるインクの重量が低下したりインクの飛翔速度が低下したりする等の不具合が生じる虞がある。このような液体の増粘による不具合を抑制すべく、液体噴射装置では、種々の対策が講じられている。例えば、上記のインクジェット式プリンターを例に挙げると、記録ヘッドのノズルが開口した面（以下、ノズル開口面という。）を封止するキャップ部材に洗浄液タンクとポンプを接続してキャップ部材内に洗浄液を供給・排出できるようにし、非記録動作時に記録ヘッドのノズルを洗浄液により洗浄した後、キャップ部材内に洗浄液を保持させることでキャップ部材内を高湿度に維持することにより、ノズル近傍のインク溶媒の揮発を抑制する構成が提案されている（特許文献１参照。）。

特開２００４−２０９８９７号公報

しかしながら、上記構成では、記録媒体に対する記録処理（噴射処理中）においてはノズル開口面がキャップ部材から開放されるので、インクの増粘を確実に防止することができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズルからの液体の溶媒の揮発による液体の増粘をより効果的に抑制することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射ヘッドを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、ノズルが開口したノズル開口面を有し、前記ノズルに連通する圧力室に液体を充填し、当該圧力室内の液体に圧力変動を付与することにより前記ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドの内部において、前記圧力室から前記ノズルに至るまでの流路に連通する通液路が形成され、
前記通液路を通じて加湿用液を前記ノズル側に供給する加湿用液供給手段を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、通液路を通じて加湿用液をノズル側に供給するので、液体に加湿用液が補充されることにより、液体粘度の上昇が抑制される。その結果、液体の増粘による噴射不良、即ち、噴射される液体の量や飛翔速度が設計上目標とする値から著しく低下したり、或いはノズルから液体が噴射されなかったりする等の不具合を防止することができる。また、ノズルからの静電気を通液路側に逃すことができるので、ノズルから液体を通じて圧力発生手段や駆動回路などに伝達することが緩和される。
さらに、加湿用液を揮発させてノズル側に送る機構などの大がかりな装置が不要であるため、装置の大型化を抑えることができると共にコストも抑えることができる。

上記構成において、前記通液路の内径が、前記ノズル開口面におけるノズルの開口径よりも小さいことが望ましい。
この構成によれば、圧力室内の圧力を変化させて液体を噴射する時でも、液体が通液路内に進入することを抑制することができる。

また、上記構成において、通液路の流路抵抗が、前記ノズルの流路抵抗よりも大きくすることもできる。
この構成でも、圧力室内の圧力を変化させて液体を噴射する時に、液体が通液路内に進入することを抑制できる。

さらに、上記構成において、通液路は、半透膜を有することが望ましい。
この構成によれば、半透膜によって液体の成分を通過させないで、加湿用液のみを通過させることができるので、液体の成分が通液路内に進入することを防止することができ、液体と加湿用液が混ざることを防ぐことができる。

また、上記構成において、加湿用液供給手段は、前記ノズル開口面に対して鉛直な方向に延びる供給路を有し、加湿用液の供給源側から前記供給路および前記通液路を通じて加湿用液を前記ノズル側に供給することが望ましい。
この構成によれば、重力を利用して加湿用液をノズル側に供給することができる。

さらに、上記構成において、前記加湿用液供給手段は、加湿用液を前記通液路に供給する送液手段を有する構成を採用することが望ましい。
上記構成によれば、各通液路を介して各ノズルをムラ無く加湿用液を供給することができる。

また、上記構成において、前記液体噴射ヘッド内部の加湿用液を検出する加湿用液検出手段を備えた構成を採用することが望ましい。
この構成において、前記加湿用液供給手段は、前記加湿用液検出手段により加湿用液が検出されない場合、前記送液手段を駆動することにより、加湿用液を前記通液路に供給する構成を採用することが望ましい。
上記構成によれば、各通液路に加湿用液を過不足無く保持させるようにすることができる。

また、上記構成において、前記液体が、インクであって、
前記加湿用液は、インクの揮発成分を一種類以上含む構成を採用することができる。

さらに、本発明の液体噴射ヘッドは、ノズルが開口したノズル開口面を有し、前記ノズルに連通する圧力室に液体を充填し、当該圧力室内の液体に圧力変動を付与することにより前記ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
前記液体噴射ヘッドの内部において、前記圧力室から前記ノズルに至るまでの流路に連通する通液路が形成され、
前記通液路を通じて加湿用液を前記ノズル側に供給する加湿用液供給手段を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、通液路を通じて加湿用液をノズル側に供給するので、液体に加湿用液が補充されることにより、液体粘度の上昇が抑制される。その結果、液体の増粘による噴射不良、即ち、噴射される液体の量や飛翔速度が設計上目標とする値から著しく低下したり、或いはノズルから液体が噴射されなかったりする等の不具合を防止することができる。また、ノズルからの静電気を通液路側に逃すことができるので、ノズルから液体を通じて圧力発生手段や駆動回路などに伝達することが緩和される。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの断面図である。 第１の実施形態の図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 第１の実施形態の記録ヘッドの分解斜視図である。 第１の実施形態の記録ヘッドのノズルプレート側から見た平面図である。 第２の実施形態における記録ヘッドの断面図である。 第３の実施形態の（ａ）図２におけるＡ−Ａ線断面図（ｂ）領域Ｘの拡大図である。 第３の実施形態における記録ヘッドの分解斜視図である。 第３の実施形態における記録ヘッドのノズルプレート側から見た平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

図１に示したプリンター１は、インク（本発明における液体の一種）を貯留したインクカートリッジ５が取り付けられるカートリッジ装着部２を有し、後述する加湿用液用タンク１７（本発明における加湿用液供給手段の一部）および記録ヘッド３（本発明における液体噴射ヘッドの一種）を搭載するキャリッジ４を備えている。そして、キャリッジ４は、ガイドロッド６に軸支された状態で、駆動プーリー８と遊転プーリー９との間に架設したタイミングベルト１０に接続されている。そして、この駆動プーリー８はパルスモーター１１の回転軸に接合されており、このパルスモーター１１の作動によってキャリッジ４が記録紙７（記録媒体又は着弾対象の一種。）の幅方向、即ち、主走査方向に移動するようになっている。

ガイドロッド６の下方には、このガイドロッド６と平行に紙送りローラー１２が配置されている。この紙送りローラー１２は、紙送りモーター１３からの駆動力によって回転されて、プラテン１４上の記録紙７を副走査方向へ搬送するように構成されている。

キャリッジ４の移動範囲内であって、記録紙等の噴射対象に対して画像等の印刷が行われる記録領域よりも外側の端部領域には、記録ヘッド３の移動の基点となるホームポジションが設定されている。このホームポジション側には、記録ヘッド３のノズル開口面をキャッピング（封止）可能なキャッピング機構１５と、ノズル開口面を払拭（ワイピング）するためのワイピング機構１６とが隣り合わせて配設されている。キャッピング機構１５は、記録ヘッド３のノズル開口面、即ち、ノズルプレート２０の噴射側の面を封止可能なキャップ部材１５′を備えており、このキャップ部材１５′を上下に進退させることが可能に構成されている。キャップ部材１５′は、平面視において略矩形状の箱体、詳しくは、上面側が開放されたトレイ状の部材であり、その全体が例えばエラストマーなどの弾性素材によって作製されている。キャリッジ４がホームポジションに位置付けられると、キャップ部材１５′が上方に移動して記録ヘッド３のノズル開口面を封止するキャッピング状態となる。このキャッピング状態では、ノズル開口面に開設されたノズル３７がキャップ部材１５′の内部の空部に臨み、且つ、キャップ部材１５′の上端縁とノズル開口面とが密着するようになっている。したがって、記録ヘッド３のノズル２８からのインク溶媒の蒸発が抑制され、インク粘度の上昇が抑制される。そして、記録ヘッド３が噴射対象に対して画像等の記録を行う記録処理時には、ノズル開口面に対するキャップ部材１５′のキャッピング状態が解除される。

キャッピング機構１５と記録領域（プラテン１４）との間には、ワイピング機構１６が設けられる。このワイピング機構１６は、ワイパーブレード１６′（本発明における払拭部材の一種）を有している。このワイピング機構１６は、ワイパーブレード１６′の先端部が記録ヘッド３の移動経路に重なるワイピング位置と、この移動経路から外れてブレード１６′の先端部が記録ヘッド３に接触しない退避位置とに進退可能となっている。記録ヘッド３のノズル開口面を払拭する場合には、ワイパーブレード１６′をワイピング位置まで移動させ、ワイパーブレード１６′の先端部がノズル開口面に当接する状態で記録ヘッド３とワイパーブレード１６′とを相対移動させることで、ワイパーブレード１６′がノズル開口面に付着したインク等を払拭するようになっている。

インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７は、記録ヘッド３の上面側に位置するようにキャリッジ４に着脱可能に装着される。換言すると、インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７は、記録ヘッド３に対して重力方向の上方に配置される。これにより、重力を利用してインクや加湿用液を記録ヘッド３側に供給することができる。インクカートリッジ５は、中空箱体状に形成された部材であり、その内部にインクを収容している。インクカートリッジ５内には、記録ヘッド３の上面（ノズル開口面とは反対側の面）に設けられたインク導入針（図示せず）が挿入されるようになっており、このインク導入針を通じて、インクカートリッジ５に貯留されているインクが記録ヘッド３内部のインク流路（液体流路の一種。）に導入される。加湿用液用タンク１７は、インクカートリッジ５と同様に中空箱体状に形成された部材であり、その内部に、記録ヘッド３のノズル開口面を加湿するための加湿用液を収容している。この加湿用液用タンク１７は、加湿用液供給チューブ（図示せず）を通じて記録ヘッド３のケース２４に連通し、加湿用液を記録ヘッド３側に供給する。加湿用液は、後述する一連の加湿用液流路（液体流路の一種）を通じてノズル２８側（圧力室３０内）に供給されることにより、ノズル２８から噴射されるインクを加湿する液体である。この加湿用液としては、純水やインクの溶媒などを用いることができる。インクを加湿する観点から、加湿用液には、インクの揮発成分を一種類以上含むことが望ましい。揮発成分としては、石油類或いはアルコール類などを採用することもできる。なお、インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７に関し、本実施形態では、キャリッジ４に搭載される構成を例示したが、これには限られない。例えば、インクカートリッジ５および加湿用液用タンク１７をプリンター１の本体側に配置し、これらに貯留されているインクや加湿用液を、供給チューブ等を介して記録ヘッド３側に供給する構成を採用することも可能である。

次に記録ヘッド３について説明する。図２は記録ヘッド３の断面図（縦断面）であり、図３は第１の実施形態の図２におけるＡ−Ａ線断面図（横断面）、図４は第１の実施形態の記録ヘッド３の分解斜視図、図５は第１の実施形態の記録ヘッド３をノズルプレート２０側から見た平面図である。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態における記録ヘッド３は、ノズルプレート２０、流路基板２１、共通液室基板２２、及び、コンプライアンス基板２３から概略構成され、これらの部材を積層した状態でケース２４に取り付けられている。

ノズルプレート２０（ノズル２８形成部材の一種）は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル２８を列状に開設した板状の部材である。ノズル２８は、例えば、１８０ｄｐｉに対応するピッチで１８０個のノズル２８を列設することで、ノズル列２９（ノズル群の一種）を構成している。本実施形態においては、当該ノズルプレート２０に２列のノズル列２９が形成されている。ここで、各ノズル２８は、後述する圧力室３０内において流路基板２１の幅方向（ノズル列に直交する方向）内側（後述する供給室４７側）寄りに位置するように、列設されている。

流路基板２１はシリコン単結晶基板からなる基板である。この流路基板２１には、図２、図４に示すように、異方性エッチング処理によって複数の隔壁で区画された圧力室３０が各ノズル２８に対応して複数形成されており、本実施形態では、２列のノズル列２９に対応して２列の圧力室３０が並設されている。図２の例において、圧力室３０は、流路基板２１の板厚方向を貫通した状態で形成されているが、板厚方向の途中まで形成される場合もある。また、流路基板２１における圧力室３０の列の外側には、流路基板２１長手方向に沿って細長なリザーバー３２の一部を区画する連通空部３３が、２本形成されている。この連通空部３３は、圧力室３０よりも幅狭に形成されたインク供給口３１を介して各圧力室３０と連通している。

一方、図２に示すように、流路基板２１における圧力室３０の列の内側であり２列の圧力室３０の列の間には、供給室４７が、圧力室３０とは隔壁によって区画された状態で流路基板２１長手方向に沿って一連に形成されている。本実施形態における供給室４７は、流路基板２１の下側の面（ノズルプレート２０と接合される側の面）からエッチング処理によって流路基板２１の上面側を部分的に残す状態で板厚方向途中まで形成された直方体状の空部である。この供給室４７のノズル列方向の両端部上面には、供給路４６の一部を成す供給連通路４８が開口している（図４参照）。また、供給室４７は、その両側に位置する各圧力室３０に各通液路４５を介して連通している。ここで、通液路４５は、ノズル２８の開口径よりも小さい開口径の貫通穴であり、圧力室３０の下部に連通している。通液路４５は、圧力室３０からノズル２８に至るまでのインク流路内に連通していれば良いが、できるだけノズル２８に近い位置に連通させることが望ましい。通液路４５の内部は、圧力室３０側で半透膜６０によって塞がれて、圧力室３０等のインク流路側と供給室４７側とに仕切られている。なお、半透膜６０は加湿用液の分子が通過可能である一方で、インクの成分となる分子は通過不可能な膜である。さらに、列設した圧力室３０の列において一方の端で圧力室３０に隣接した、圧力室３０と同様の形状の加湿用液供給用圧力室３０′が、供給室４７を挟んで対向するように２つ形成されている。各加湿用液供給用圧力室３０′は、送液通路４５′を介して供給室４７に連通している（図５参照）。すなわち、各加湿用液供給用圧力室３０′は、ノズル２８が開口しない点、インク供給口３１が連通しない点、および通液路４５ではなく送液通路４５′が連通する点で、圧力室３０と異なる。

また、流路基板２１の上面（共通液室基板２２側の面）には二酸化シリコンからなる極薄い弾性体膜２５が熱酸化によって形成され、圧力室３０および加湿用液供給用圧力室３０′の上面を覆っている。各圧力室３０の弾性体膜２５上には、金属製の下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電振動子３５が、各圧力室３０に対応して２列形成されている。この圧電振動子３５は、所謂撓みモードの圧電振動子３５であり、各圧力室３０の上部を覆うように形成されている。また、各加湿用液供給用圧力室３０′の弾性体膜２５上にも、上記と同様の構成の圧電振動子３５が各加湿用液供給用圧力室３０′の上部を覆うように形成されている。さらに、各圧電振動子３５の上部（上電極膜）には、一端を接続すると共に、他端を圧電振動子３５の列と列の間の領域まで延在させた電極配線部３６が設けられている。

上記圧電振動子３５が形成された流路基板２１上には、厚さ方向に貫通した長尺な貫通空部３４を２本有する共通液室基板２２（保護基板）が配置される。この共通液室基板２２は、流路基板２１と同様にシリコン単結晶基板を用いて作製されている。また、この共通液室基板２２における貫通空部３４は、流路基板２１の連通空部３３と連通してリザーバー３２の一部を区画する。また、共通液室基板２２には、圧電振動子３５に対向する領域に当該圧電振動子３５の駆動を阻害しない程度の大きさの圧電振動子収容空部３８が形成されている。さらに、共通液室基板２２において、隣り合う圧電振動子３５列の間には、基板厚さ方向を貫通し基板長手方向に沿って細長な配線空部３９が形成されている。そして、図４に示すように、共通液室基板２２の長手方向両端部には、板厚方向に貫通した供給貫通路４９が供給連通路４８と連通可能に２つ開口している。

また、共通液室基板２２の上面側には、封止膜２６とその上に形成された固定板２７とからなるコンプライアンス基板２３が配置される。封止膜２６は、剛性が低く可撓性を有する部材で形成されており、固定板２７は、金属等の硬質の部材で形成されている。このコンプライアンス基板２３におけるリザーバー３２に対向する領域には、インクカートリッジ５側からのインクをリザーバー３２に供給するためのインク導入口４０が板厚方向に貫通して形成されている。また、このコンプライアンス基板２３のリザーバー３２に対向する領域のインク導入口４０以外の領域は、固定板２７が除去された封止膜２６からなる可撓部４２となっており、この可撓部４２によって貫通空部３４の上部開口が封止されることでリザーバー３２が区画形成される。そして、この可撓部４２は、リザーバー３２内のインクの圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能する。また、コンプライアンス基板２３の中央部には、配線空部３９に対応して細長な空部が形成されており、この空部は、ケース２４の収納空部４４と連通する。さらに、コンプライアンス基板２３の長手方向両端部には、供給貫通路４９と連通する供給導入口５０が板厚方向に貫通して２つ開口している。

ケース２４は、インク導入口４０に連通してインクカートリッジ５側から導入されたインクをリザーバー３２側に供給するためのインク導入路４３が形成されている。また、ケース２４の下部において、可撓部４２に対向する領域にこの可撓部４２の膨張を許容する凹部４１が形成されている。さらに、ケース２４の中心部には、厚さ方向に貫通した収納空部４４が開設されている。この収納空部４４内には、圧電振動子３５を駆動するためのフレキシブルケーブル３７の一端側が挿通して、電極配線部３６と接続する。

また、ケース２４内部には、図３で示すように、横供給路５２がノズル開口面（ノズルプレート２０）に対して平行になるように形成されている。この横供給路５２には、供給導入路５１の上端が連通している。詳しくは、横供給路５２は、ケース２４の横断面において、収納空部４４を挟んで対向するノズル列２９方向に対して垂直な２本の流路と、収納空部４４を挟んで対向するノズル列２９方向に対して平行な２本の流路とからなり、インク導入路４３より内側で収納空部４４の周囲を囲うように形成されている。この横供給路５２は、ケース２４の高さ方向においてノズル開口面とは反対側の上面側に位置している。また、供給導入路５１は、一方が横供給路５２のうちのノズル列方向に対して垂直な２本の流路内にそれぞれ連通し、鉛直方向（横供給路５２に対して垂直方向）に延びて、他方がケース２４下側に開口している。さらに、横供給路５２には、導入路５３を介して加湿用液供給チューブ（図示せず）の一端側が液密状態で接続される。加湿用液供給チューブは、他端側で加湿用液用タンク１７と連通し、加湿用液をケース２４側に流入させる。

そして、これらのノズルプレート２０、流路基板２１、共通液室基板２２、コンプライアンス基板２３、及び、ケース２４は、接着剤や熱溶着フィルム等を間に配置して積層した状態で加熱することで相互に接合される。

以上のように構成された記録ヘッド３は、ノズルプレート２０がプラテンに対向した状態でノズル列２９方向が副走査方向と一致するようにキャリッジ４に取り付けられる。そして、インクカートリッジ５からのインクは、インク導入針を介して、インク導入路４３、インク導入口４０、リザーバー３２、インク供給口３１からなる一連のインク流路によって導かれ、圧力室３０をインクで満たす。ここで、フレキシブルケーブル３７からの駆動電圧を圧電素子に供給して各圧力室３０に対応した圧電素子を撓み変形させることによって、対応する圧力室３０内のインクに圧力変動を生じさせ、このインクの圧力変動を利用してノズル２８からインクを噴射させる。

一方、加湿用液用タンク１７からの加湿用液は、加湿用液供給チューブ、導入路５３を介して、横供給路５２内を満たす。ここで、横供給路５２内に開口した供給導入路５１は、供給導入口５０、供給貫通路４９、供給連通路４８と連通してノズル開口面に対して鉛直な方向に延びた供給路４６（基板両端部でそれぞれ連通した２本の供給路４６）を構成するので、横供給路５２内の加湿用液が、重力を利用して加湿用液を供給室４７（ノズル開口面側）に供給される。そして、供給室４７からの加湿用液は、送液通路４５′を介して加湿用液供給用圧力室に供給されると共に、通液路４５に供給され、さらに、通液路４５を介して圧力室３０内（ノズル２８側）に供給される。このように、加湿用液用タンク１７、および加湿用液用タンク１７から通液路４５に至る一連の加湿用液流路で構成される加湿用液供給手段を備えたので、インクに加湿用液が補充されることになり、液体粘度の上昇が抑制される。その結果、液体の増粘による噴射不良、即ち、噴射される液体の量や飛翔速度が設計上目標とする値から著しく低下したり、或いはノズル２８から液体が噴射されなかったりする等の不具合を防止することができる。また、ノズル２８からの静電気を通液路４５側から加湿用液供給手段へ逃すことができるので、ノズル２８から液体を通じて圧力発生手段や駆動回路などに伝達することが緩和される。さらに、加湿用液を揮発させてノズル２８側に送る機構などの大がかりな装置が不要であるため、装置の大型化を抑えることができると共にコストも抑えることができる。

また、通液路４５の内径を、ノズル開口面におけるノズル２８の開口径よりも小さくしたので、圧力室３０内のインクに圧力変動が付与された場合においても、圧力室３０内のインクが連通路４５側に向かわずに、ノズル２８側に流れるようにすることができる。これにより、インク（インクの成分）が通液路４５内に進入することを抑制することができ、インクが加湿用液流路内に進入することを抑制する。なお、上記構成に限らず、通液路４５の流路抵抗をノズル２８の流路抵抗よりも大きくする（例えば、通液路４５を屈曲させる）ことで、同様の効果が得られる。さらに、圧力室３０側で通液路４５に半透膜６０を有する（通液路４５内を半透膜６０で塞ぐ）構造にしたので、半透膜６０によってインクの成分を通過させないで、加湿用液のみを通過させることができる。これによって、圧力室３０内のインクの成分が通液路４５内に進入することを防止することができ、インクの成分が加湿用液流路内に進入することを防止する。

また、上記したように、供給室４７は送液通路４５′を介して加湿用液供給用圧力室３０′と連通しており、加湿用液供給用圧力室３０′は上部（弾性体膜２５上）に対応した圧電振動子３５を有する構成になっている。つまり、上記構成は、加湿用液用のポンプ（送液手段）として機能する。そして、加湿用液供給用圧力室３０′に対応した圧電振動子３５をフレキシブルケーブル３７からの駆動電圧によって駆動させると、加湿用液供給用圧力室３０′の容積が変動し、この容積変動に伴って、加湿用液供給用圧力室３０′内に充填された加湿用液に圧力変動が生じる。この圧力変動を利用して加湿用液供給用圧力室３０′から送液通路４５′および供給室４７を通じて、加湿用液を通液路４５に供給することができる。これにより、加湿用液を、各通液路４５を介して各ノズル２８側にムラ無く供給することができる。また、加湿用液を各通液路４５に最初に充填する際に、より短時間で充填を完了することができる。

なお、加湿用液用のポンプとして機能する構成については、複数設けても良く、また、インクを噴射するための構成のうち、いずれかを加湿用液用のポンプとして利用することも任意に選択できる。この場合、ポンプとして機能させる圧力室３０にはノズル２８、インク供給口３１、および通液路４５を設けず、供給室４７に連通する送液通路４５′を形成すれば、圧力室３０を加湿用液用のポンプとして機能させることができる。なお、加湿用液供給用圧力室３０′やこれに対応する圧電振動子３５等を利用せずに、他の構成のポンプ機構を利用しても良い。

また、上記構成では、通液路４５に半透膜６０を有する構成にしたが、供給室４７に中空糸膜６１を備える構成とすることもできる。図６に示す、第２の実施形態では、供給室４７の幅に亘って収納可能な中空糸膜６１を、供給室４７内部に挿入している。この中空糸膜６１は、加湿用液の分子が通過可能である一方、インクの成分となる分子は通過不可能な膜からなり、供給室４７の長さと略同じ長さの円筒状に形成されている。この中空糸膜６１のノズル列方向の両端は封止されている。さらに、この中空糸膜６１の両端部の供給路４６（供給連通路４８）と対応する位置には、開口が設けられており、中空糸膜６１の開口と供給路４６が液密に連通することで、加湿用液流路の一部を構成する。そして、供給路４６からの加湿用液が中空糸膜６１を介して供給室４７内を満たし、通液路４５から各圧力室３０に加湿用液を供給することができる。ここで、インクの成分は中空糸膜６１を通過できず、中空糸膜６１内に進入することができない。これによって、圧力室３０内のインクの成分が中空糸膜６１内に進入することを防止することができ、インクの成分が加湿用液流路内に進入することを防止する。また、各通液路４５に半透膜６０を設ける必要がなく、構成が簡単なため、コストを抑えることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図７〜図９は、第３の実施形態における記録ヘッド３の構成を説明する図であり、図７は図２におけるＡ−Ａ線断面図、図８は記録ヘッド３の分解斜視図、図９は記録ヘッド３のノズルプレート２０側から見た平面図である。本実施形態は、記録ヘッド３が、インク流路を備え、ノズルプレート２０、流路基板２１、共通液室基板２２、及び、コンプライアンス基板２３を積層して構成するのは、上記実施形態と同じであるが、記録ヘッド３の内部に加湿用液検出手段を備える点および、加湿用液検出手段により加湿用液が検出されない場合、送液手段を駆動することにより、加湿用液を通液路４５に供給する構成とした点が上記実施形態と異なる。詳しくは以下に説明する。

第３の実施形態の記録ヘッド３は、供給室４７の一端部（図９における上側の端部）が、加湿用液供給用圧力室３０′に連通しないように区画されている。詳しくは、図９に示すように、第３の実施形態の流路基板２１には、各送液通路４５′を介して各加湿用液供給用圧力室３０′に連通する送液室４７′を、各圧力室３０と各通液路４５を介して連通する供給室４７に対して独立させた状態で別個に形成している。また、送液室４７′には、記録ヘッド３の外部に向けて開口した導入流路５３′が連通しており、この導入流路５３′に加湿用液供給チューブ（図示せず）が液密状態で接続される。さらに、送液室４７′の上部には、送液路４６′の一部を構成する送液連通路４８′（図８参照）が開口している。ここで、送液路４６′は、送液連通路４８′、共通液室基板２２に形成された送液貫通路４９′、コンプライアンス基板２３に形成された送液導入口５０′、ケース２４に形成された送液導入路５１′とから構成されており、ケース２４内の横供給路５２に設けられたプリズム室５５（後述）内に連通する。また、供給室４７の他端部（図９における下側の端部）には、上記第１の実施形態と同様に上端が横供給路５２に連通する供給路４６が連通している。この構成で、加湿用液供給チューブから供給された加湿用液が導入流路５３′を介して送液室４７′に供給されると、送液通路４５′を介して加湿用液供給用圧力室３０′が加湿用液に満たされる。そして、送液手段である加湿用液供給用圧力室３０′に対応した圧電振動子３５（送液手段）を駆動させると、加湿用液供給用圧力室３０′の容積が変動し、この容積変動に伴って、加湿用液供給用圧力室３０′内に充填された加湿用液に圧力変動が生じる。そして、この圧力変動を利用して加湿用液供給用圧力室３０′から送液通路４５′、送液室４７′、送液路４６′、横供給路５２、供給路４６、供給室４７と介して通液路４５に加湿用液を供給することができる。

ここで、横供給路５２には、前記した加湿用液を検出する加湿用液検出手段を備えている。詳しくは以下に説明する。横供給路５２は、図７（ａ）に示すように、ケース２４において、収納空部４４を挟んで対向するノズル列２９方向に対して平行な２本の流路と、該流路と一側（供給路４６側）端部で直交し供給路４６が連通する１本の流路と、他側端部より内側で直交する光路５４と、該光路５４が貫通するプリズム室５５とからなり、収納空部４４の周囲を囲うように形成されている。この光路５４は、光が通過でき、加湿用液が流入可能な筒状の空部である。また、プリズム室５５は、光路５４の途中に設けられた断面（平面視）長方形状の空部であり、送液路４６′が連通している。さらに、プリズム室５５内部にはプリズム５６が配置されている。詳しくは、プリズム５６は、図７（ｂ）に示すように、断面（平面視）五角形状（ホームベース型）のプリズム５６が、当該五角形状を形成する各辺のうちの３辺がプリズム室５５の内壁に当接し、内壁に当接しない残りの２辺が光路５４と交わる位置に配置されている。ここで、プリズム５６は、プラスチック、ガラス、石英ガラス等から作成され、加湿用液と屈折率が近いものを選択する。例えば、加湿用液を水（屈折率約１．３３）とした場合、プリズム５６は、石英ガラス（屈折率約１．４５）等で形成するのが望ましい。また、プリズム５６が当接する流路の内壁は、光が反射しないように黒色に塗られている。さらに、横供給路５２の上方には外部と連通する空気穴（図示せず）が開設している。なお、この空気穴内に液体が通過できないフィルタ等を具備してもよい。また、光路５４の一端部（図７(ａ)において右端部）には、発光素子５７が配設され、他端部（図７(ａ)において左端部）には、受光素子５８が配設されている。発光素子５７は、例えば、発光ダイオードなどで構成される。また、受光素子５８は、フォトダイオード或いはフォトトランジスタなどで構成される。本実施形態においては、光路５４、発光素子５７、受光素子５８、及びプリズム５６が、本発明における加湿用液検出手段として機能する。

横供給路５２に加湿用液が満たされておらず、光路５４及びプリズム室５５内に加湿用液が存在しない場合は、空気穴からの空気によって満たされるため、発光素子５７からの光は、図７（ｂ）においてＤａで示すように、プリズム５６に入射する際にプリズム５６と空気の屈折率差によって屈折する。このため、屈折した光が流路の内壁に当たり、受光素子５８に受光されない状態となる。一方、横供給路５２に加湿用液が十分に満たされ、光路５４及びプリズム室５５内に加湿用液が充填されている場合は、プリズム５６を加湿用液に近い屈折率としたため、発光素子５７からの光は、図７（ｂ）においてＤｂで示すように、プリズム５６に入射および出射する際に屈折を小さく抑えることができ、受光素子５８に受光される状態となる。

受光素子５８からの検出信号は、プリンター１本体の図示しない制御部に出力される。したがって、制御部は、受光素子５８の検出信号に基づいて、横供給路５２に加湿用液が満たされているか否かを判断することができる。そして、制御部は、加湿用液供給手段の一部として機能し、この検出信号に基づき加湿用液供給用圧力室３０′に対応した圧電振動子３５を制御することで、加湿用液用タンク１７から通液路４５に至る一連の加湿用液流路に加湿用液を過不足無く保持させるようにすることができ、通液路４５を介して圧力室３０（ノズル２８）を安定して加湿することができる。例えば、加湿用液が検出されない場合、加湿用液供給用圧力室３０′に対応した圧電振動子３５を駆動させることで、加湿用液供給用圧力室３０′内に充填された加湿用液を一連の加湿用液流路を介して圧力室３０に供給する。なお、その他の構成については、上記第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

なお、以上では、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンターを例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射装置にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極製造装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置，極く少量の試料溶液を正確な量供給するマイクロピペットにも適用することができる。そして、ディスプレイ製造装置では、色材噴射ヘッドからＲ（Ｒｅｄ）・Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）・Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各色材の溶液を噴射する。また、電極製造装置では、電極材噴射ヘッドから液状の電極材料を噴射する。チップ製造装置では、生体有機物噴射ヘッドから生体有機物の溶液を噴射する。

１…プリンター，３…記録ヘッド，１７…加湿用液用タンク，２０…ノズルプレート，２４…ケース，２８…ノズル，３０…圧力室，３０′…加湿用液供給用圧力室，３５…圧電振動子，４５…通液路，４６…供給路，４６′…送液路，４７…供給室，４７′…送液室，５２…横供給路，５４…光路，５５…プリズム室，５６…プリズム，５７…発光素子，５８…受光素子，６０…半透膜，６１…中空糸膜

Claims (10)

1. ノズルが開口したノズル開口面を有し、前記ノズルに連通する圧力室に液体を充填し、当該圧力室内の液体に圧力変動を付与することにより前記ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
   前記液体噴射ヘッドの内部において、前記圧力室から前記ノズルに至るまでの流路に連通する通液路が形成され、
   前記通液路を通じて加湿用液を前記ノズル側に供給する加湿用液供給手段を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
2. 前記通液路の内径が、前記ノズル開口面におけるノズルの開口径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
3. 前記通液路の流路抵抗が、前記ノズルの流路抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射装置。
4. 前記通液路は、半透膜を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射装置。
5. 加湿用液供給手段は、前記ノズル開口面に対して鉛直な方向に延びる供給路を有し、加湿用液の供給源側から前記供給路および前記通液路を通じて加湿用液を前記ノズル側に供給することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射装置。
6. 前記加湿用液供給手段は、加湿用液を前記通液路に供給する送液手段を有することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射装置。
7. 前記液体噴射ヘッド内部の加湿用液を検出する加湿用液検出手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の液体噴射装置。
8. 前記加湿用液供給手段は、前記加湿用液検出手段により加湿用液が検出されない場合、前記送液手段を駆動することにより、加湿用液を前記通液路に供給することを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置。
9. 前記液体が、インクであって、
   前記加湿用液は、インクの揮発成分を一種類以上含むことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載の液体噴射装置。
10. ノズルが開口したノズル開口面を有し、前記ノズルに連通する圧力室に液体を充填し、当該圧力室内の液体に圧力変動を付与することにより前記ノズルから液滴を噴射可能な液体噴射ヘッドであって、
    前記液体噴射ヘッドの内部において、前記圧力室から前記ノズルに至るまでの流路に連通する通液路が形成され、
    前記通液路を通じて加湿用液を前記ノズル側に供給する加湿用液供給手段を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。

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