JP2019130748A - 流路構造体及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路構造体において、液体貯留室の液体が乾燥によって固化や異物化することを抑制する。【解決手段】流路構造体は、液体を流通させるための液体流路と、気体透過膜と、側壁とを有し、液体流路と接続され、液体流路から流入する液体を貯留する液体貯留室と、を備える。気体透過膜は、気体を透過させ、かつ、液体貯留室内と外部とを連通させ、側壁の少なくとも一部は、液体が側壁に沿って広がる濡れ広がりを抑制する抑制構造を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、流路構造体及び液体吐出装置に関する。

従来、流通する液体を一時的に貯留する空間（貯留空間）を有する流路構造体が知られている（例えば、特許文献１）。この流路構造体において、貯留空間に、液体とともに気体が流入する場合がある。貯留空間に流入した気体は、貯留空間の上部に設けられた気体透過膜を介して外部へと移動する。

特開２０１７−１３６８２２号公報

従来の流路構造体において、液体が貯留空間の側壁に沿って広がる濡れ広がりが生じる場合がある。側壁に沿って広がった液体は、乾燥による増粘が発生しやすい。液体が乾燥によって増粘した場合、液体が固化や異物化する恐れがある。

本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、流路構造体が提供される。この流路構造体は、液体を流通させるための液体流路と、気体透過膜と、側壁とを有し、前記液体流路と接続され、前記液体流路から流入する前記液体を貯留する液体貯留室と、を備え、前記気体透過膜は、気体を透過させ、かつ、前記液体貯留室内と外部とを連通させ、前記側壁の少なくとも一部は、前記液体が前記側壁に沿って広がる濡れ広がりを抑制する抑制構造を有する。この形態によれば、液体貯留室の側壁の少なくとも一部は、液体が側壁に沿って広がる濡れ広がりを抑制する抑制構造を有するので、濡れ広がりを抑制することができる。このため、液体貯留室の液体が乾燥によって固化や異物化することを抑制できる。

（２）上記形態の流路構造体において、前記抑制構造は、前記側壁の内表面に形成された撥液層を有してもよい。この形態によれば、流路構造体は、撥液層によって、液体の濡れ広がりを抑制することができる。

（３）上記形態の流路構造体において、前記抑制構造は、前記側壁の内表面に形成され、ロータス効果によって撥液を生じさせる微細な凹凸を有してもよい。この形態によれば、流路構造体は、側壁の内表面に形成された凹凸によって、液体の濡れ広がりを抑制することができる。

（４）上記形態の流路構造体において、前記抑制構造は、前記側壁の少なくとも一部を構成し、鉛直方向に対して傾斜する傾斜壁を有し前記液体貯留室は、前記傾斜壁によって鉛直方向上側に向かうにつれて幅が狭くなるテーパー室を有してもよい。この形態によれば、流路構造体は、傾斜壁によって、液体の濡れ広がりを抑制することができる。

（５）上記形態の流路構造体において、前記抑制構造は、前記側壁のうちで少なくとも前記液体貯留室の高さ方向における中央よりも上側に形成されていてもよい。この形態によれば、側壁のうちで少なくとも中央より上側において液体の濡れ広がりを抑制することができる。

（６）上記形態の流路構造において、前記抑制構造は、前記側壁のうちで少なくとも前記中央から前記気体透過膜に至るまで連続的に形成されていてもよい。この形態によれば、側壁のうちで少なくとも中央から気体透過膜に至るまでの範囲において液体の濡れ広がりを抑制することができる。

（７）上記形態の流路構造体において、前記液体流路は、前記側壁に形成され前記液体流路の前記液体を前記液体貯留室に流入させる流入口部を有し、前記抑制構造は、前記側壁のうちで少なくとも前記流入口部よりも上側に形成されていてもよい。この形態によれば、側壁のうちで少なくとも流入口部よりも上側において液体の濡れ広がりを抑制することができる。

（８）上記形態の流路構造体において、前記抑制構造は、前記液体貯留室の高さ方向において、前記側壁のうちで少なくとも前記流入口部の上側周縁部から前記気体透過膜に至るまで連続的に形成されていてもよい。この形態によれば、この形態によれば、側壁のうちで少なくとも流入口部の上側周縁部から気体透過膜に至るまの範囲において液体の濡れ広がりを抑制することができる。

（９）上記形態の流路構造体は、さらに、前記液体貯留室内の液面の変動を低減する調節機構を備えてもよい。この形態によれば、液体貯留室内の液面の変動を低減できる。

（１０）上記形態の流路構造体において、前記調節機構は、前記液体貯留室内の液体が消費される場合に、前記気体透過膜を挟んで前記液体貯留室とは反対側から前記液体貯留室の気体を吸引してもよい。この形態によれば、気体透過膜を挟んで液体貯留室とは反対側から液体貯留室の気体を吸引する調節機構によって、液体貯留室内の液面の変動が低減される。

（１１）本開示の他の形態によれば、液体吐出装置が提供される。この液体吐出装置は、上記形態の流路構造体と、前記流路構造体から流通する液体を吐出するためのノズルと、を備える。この形態によれば、液体が貯留空間の側壁を這い上がった場合における、液体の一部が乾燥によって異物化することを抑制できるので、異物がノズル側に流入することによる吐出不良を抑制できる。

（１２）上記形態の液体吐出装置において、前記液体流路は、前記液体中の異物を捕捉するフィルターを有してもよい。この形態の液体吐出装置は、液体流路において、液体中の異物が捕捉される。

本開示は、上述した流路構造体及び液体吐出装置以外の種々の形態で実現可能である。例えば、上述の流路構造体の製造方法や流路構造体とノズルとを備えるヘッドユニットの形態で実現することができる。

第１実施形態に係る液体吐出装置の内部構成を示す模式図。 第１実施形態における流路構造体の模式図。 第１実施形態における第３液体貯留室の抑制構造を説明する説明図。 比較例に係る第３液体貯留室を説明するための第１の図。 比較例に係る第３液体貯留室を説明するための第２の図。 比較例に係る第３液体貯留室を説明するための第３の図。 第２実施形態における流路構造体の模式図。 第３実施形態における流路構造体の模式図。

Ａ．第１実施形態
Ａ１．液体吐出装置の構成
図１は、液体吐出装置１の内部構成を示す模式図である。図１には、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が描かれている。Ｘ軸に沿った方向をＸ軸方向（単に、「Ｘ方向」ともよぶ。）とし、Ｙ軸に沿った方向をＹ軸方向（単に、「Ｙ方向」ともよぶ。）とし、Ｚ軸に沿った方向をＺ軸方向（上下方向、単に、「Ｚ方向」ともよぶ。）とする。液体吐出装置１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向に平行な面（ＸＹ平面）に設置されている。＋Ｚ軸方向が鉛直上方向であり、−Ｚ軸方向が鉛直下方向である。以降に説明する他の図においても、必要に応じてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を付している。

液体吐出装置１は、外殻１０の内部に、制御部１７と、ヘッドユニット１２を備えたキャリッジ１９と、キャリッジ１９に着脱可能に搭載される液体供給源３０とを備える。制御部１７は、液体吐出装置１の各種動作（例えば、印刷動作）を制御する。本実施形態において、液体供給源３０は、内部に液体を収容可能な液体タンクである。

液体吐出装置１は、いわゆるインクジェットプリンターであり、用紙や板材などの印刷媒体２０上に液体としてのインクを吐出することで印刷媒体２０に対して印刷を行う。本実施形態において、印刷媒体２０は板材である。また、インクには、速乾性を有するインクが採用されている。このため、速乾性を有さないインクを採用する場合と比べて、インクとの親和性の低い印刷媒体に対しても好適に印刷が可能である。速乾性のインクには、例えば、樹脂を含む水性インクや溶剤インクを用いることができる。本実施形態において、インクは、水性インクが用いられている。インクに含まれる樹脂は、色材の印刷媒体２０への定着性を向上させる結着剤として機能する。

キャリッジ１９は、ヘッドユニット１２と、ヘッドユニット１２上に配置された装着部１１を有する。装着部１１は、例えば＋Ｚ軸方向が開口する凹形状であり、液体供給源３０が装着される装着空間を形成する。装着部１１は、装着空間を区画する下面から＋Ｚ軸方向側に突出する液体導入針部１２２を有する。液体導入針部１２２は、液体供給源３０に接続される。液体導入針部１２２は中空状であり、先端側に内部と連通する連通孔が形成されている。液体導入針部１２２の内部には、液体導入針部１２２の連通孔を介して液体供給源３０から供給される液体が流通する。ヘッドユニット１２は、液体導入針部１２２と連通し、液体供給源３０から供給された液体を印刷媒体２０に対して吐出する。

Ａ２．ヘッドユニットの構成
図２は、第１実施形態におけるヘッドユニット１２の構成を示す模式図である。ヘッドユニット１２は、流路構造体１００と２つのヘッド１５０とを有する。本実施形態において、流路構造体１００及びヘッド１５０は、一体化されている。通常の使用状態において、図２の紙面上側は鉛直上方向側（＋Ｚ方向側）であり、紙面下側は鉛直下方向側（−Ｚ方向側）である。

ヘッド１５０は、ピエゾアクチュエーター（図示しない）及び液体を収容する内部空間（図示しない）、を含む本体部１５１と、液体供給源３０から供給された液体を外部へと吐出するための開口であるノズル１５２と、を有する。ヘッド１５０は、ピエゾアクチュエーターを用いて本体部１５１内の容積を変動させることによって、ノズル１５２から液体を吐出する。

流路構造体１００は、液体供給源３０から供給される液体をヘッド１５０へ流通させるための流路を形成する。流路構造体１００は、液体を流通させる液体流路１３０と、液体流路１３０に接続された第３液体貯留室１３５と、液体流路１３０及び第３液体貯留室１３５内の気体を除去する脱泡機構１４０と、を備える。なお、第３液体貯留室１３５は、「課題を解決するための手段」における「液体貯留室」に対応する。

液体流路１３０は、上流側（液体供給源）から下流側（第３液体貯留室１３５）に向かう順に、供給流路１３１と、第１液体貯留室１３２と、第２液体貯留室１３４と、接続流路１３４２と、を有する。第１液体貯留室１３２は、気体のみを選択的に透過する気体透過膜２０２を介して脱泡機構１４０に接続されている。

脱泡機構１４０は、気体流通部１４１と、圧力調節機構１４２と、を備える。圧力調節機構１４２は、気体流通部１４１に接続されている。圧力調節機構１４２は、気体透過膜２０４を挟んで第３液体貯留室１３５の反対側である気体流通部１４１内の気体を吸引することによって、気体流通部１４１内の圧力を液体流路１３０及び第３液体貯留室１３５内の圧力未満に調整する。圧力調節機構１４２によって吸引された気体は、外部へと排出される。液体流路１３０及び第３液体貯留室１３５内の圧力より気体流通部１４１内の圧力が小さい場合には、液体流路１３０及び第３液体貯留室１３５内の気体の気体流通部１４１側への移動を促進できる。これにより、液体流路１３０及び第３液体貯留室１３５内の気体の排出が効率的に行われ、液体流路１３０及び第３液体貯留室１３５内の気泡が除去される。このため、液体流路１３０からヘッド１５０への気泡の流入が抑制されるため、ヘッド１５０内に流入した気泡に起因する液体の吐出不良などの不具合の発生が抑制される。なお、気泡の発生は、例えば以下のような要因によって生じ得る。例えば、ヘッドユニット１２の温度上昇や環境温度の変化によって液体に溶存していた気体が析出することで気泡が発生する。また例えば、液体供給源３０の着脱による液体流路１３０内への気体の混入や、ピエゾアクチュエーターから生じる超音波によるキャビテーション気泡の発生によって気泡が発生する。なお、脱泡機構１４０は、圧力調節機構１４２による気体の吸引を常時行っていてもよく、また間欠的に行っていてもよい。本実施形態において、脱泡機構１４０は、液体吐出装置１の電源が入れられてから電源が切られる間、圧力調節機構１４２による気体の吸引を常時実行している。これにより、気体の吸引を間欠的に実行する場合と比べて、ヘッド１５０への気泡の流入をより抑制できる。

供給流路１３１は、流路構造体１００における流路構造の最上流側に位置する。供給流路１３１は、液体導入針部１２２を介して液体供給源３０に連通状態で接続されている。第３液体貯留室１３５は、流路構造体１００における流路構造の最下流側に位置する。第３液体貯留室１３５には、ヘッド１５０が連通状態で接続されている。第３液体貯留室１３５とヘッド１５０とは、途中にフィルターが配置されることなく直接に接続されている。本実施形態において、流路構造体１００の本体部は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の撥液性を有さない樹脂によって形成されている。ここで、部材における撥液性の有無は、滴下法を用いて判断される。滴下法では、評価対象である固定表面に液体を１滴だけ落とし、固体表面と液体表面とのなす角である接触角に応じて撥液性（親水性）を評価する。接触角は、液体の自由表面と固体表面の表面とが接する場所における、液面と固体表面とがなす角度である。本実施形態では、部材と液体との接触角度が７０度以上である場合には部材は撥液性を有し、接触角度が７０度未満の場合には部材は撥液性を有さない。流路構造が撥液性を有さない樹脂によって構成されている場合には、流路構造が撥液性を有する樹脂によって構成されている場合と比べて、流路構造体１００における液体の充填性が向上する。また、流路構造を構成する樹脂は、接触角度が４０度以下の樹脂であることが好ましい。この場合には、流路構造体１００における液体の充填性がより向上する。

第１液体貯留室１３２は、供給流路１３１を介して流入する液体を一時的に貯留する。第１液体貯留室１３２は、天壁から鉛直上方向側に延びる気体貯留室１３３を有している。気体貯留室１３３は、液体とともに流入した気体（例えば空気）を貯留する。気体貯留室１３３は、気体透過膜２０２を介して気体流通部１４１に連通状態で接続されている。第１液体貯留室１３２に流入した気体は、浮力により鉛直上方向側（＋Ｚ方向側）に移動する。第１液体貯留室１３２の鉛直上方向（＋Ｚ方向）に移動した気泡は、気体貯留室１３３内に移動した後に、気体透過膜２０２を介して気体流通部１４１へと移動することにより、液体流路１３０内から外部へと排出される。第１液体貯留室１３２は、フィルター２１０を介して第２液体貯留室１３４と接続されている。

フィルター２１０は、例えば、多孔質の金属部材である。フィルター２１０は、液体中の気泡や異物を捕捉することで、第１液体貯留室１３２から第２液体貯留室１３４への気泡や異物の移動を低減する。これにより、供給流路１３１を通って第１液体貯留室１３２に気泡や異物が流入した場合であっても、第１液体貯留室１３２よりも下流側に気泡や異物が流出することを抑制できる。

第２液体貯留室１３４は、液体を貯留する内部空間を有する。液体は、第２液体貯留室１３４内に貯留された後に、接続流路１３４２を介して第３液体貯留室１３５へと流入する。

第３液体貯留室１３５は、液体貯留部１３６と気体貯留部１３７とを有する。第３液体貯留室１３５は、略四角錐台形状の内部空間を区画する。液体貯留部１３６は、液体が収容されている領域であり、第３液体貯留室１３５のうち、液面より下側の領域である。気体貯留部１３７は、気体を収容している領域である。第３液体貯留室１３５は、水平方向における第３液体貯留室１３５の断面積が鉛直上方向側（＋Ｚ方向側）に向かうにつれて小さくなる略四角錐台形状の内部空間を形成する。なお、第３液体貯留室１３５の内部空間は、略四角錐台形状に限定されず、例えば、略円錐台形状であってもよい。

第３液体貯留室１３５は、天壁Ｔｓと、側壁Ｓｓと、底壁Ｂｓと、天壁Ｔｓに配置され気体のみを選択的に透過する気体透過膜２０４と、を有する。第３液体貯留室１３５は、気体透過膜２０４を介して気体流通部１４１に接続されている。第３液体貯留室１３５の側壁Ｓｓには、接続流路１３４２の下流端である流入口部１３４４が形成されている。流入口部１３４４は、液体流路１３０内の液体を第３液体貯留室１３５に流入させる開口部である。本実施形態において、流入口部１３４４は、側壁Ｓｓのうち高さ方向の中央よりも上側に形成されている。第３液体貯留室１３５の側壁Ｓｓは、液体の濡れ広がりを抑制する抑制構造１３８を有している。底壁Ｂｓは、天壁Ｔｓと対向し、ヘッド１５０が接続されている。本実施形態において、抑制構造１３８は、第３液体貯留室１３５の側壁Ｓｓが鉛直方向に対して傾斜する構造であり、側壁Ｓｓ全体が傾斜した構造である。具体的には、一方の側壁Ｓｓは、鉛直上方向側（本実施形態においては、気体透過膜２０４側）に向かうにつれて対向する他方の側壁Ｓｓとの距離が小さくなるように傾斜している。このため、第３液体貯留室１３５は、傾斜壁である側壁Ｓｓによって鉛直方向上側（＋Ｚ方向側）に向かうにつれて幅が狭くなるテーパー室を形成している。本実施形態において、気体透過膜２０４は、天壁Ｔｓに配置されているため、第３液体貯留室１３５内における液面の高さが変動する場合であっても、気体透過膜２０４が液面の下側に位置することがない。なお、天壁とは、内部空間を区画する複数の壁のうち内部空間に対して鉛直方向上側に位置する壁であり、天面を規定する壁である。例えば、天壁Ｔｓは、第３液体貯留室１３５の内部空間に対して上側に位置する壁であり、第３液体貯留室１３５の天面を規定する壁である。また、底壁とは、内部空間を区画する複数の壁のうち内部空間に対して鉛直方向下側に位置する壁であり、底面を規定する壁である。例えば、底壁Ｂｓは、第３液体貯留室１３５の内部空間に対して下側に位置する壁であり、第３液体貯留室１３５の底面を規定する壁である。

第３液体貯留室１３５に流入した、もしくは、第３液体貯留室１３５において発生した気体は、浮力により鉛直上方向側に移動する。第３液体貯留室１３５の鉛直上方向（＋Ｚ方向）に移動した気泡は、気体貯留部１３７内に移動した後に、気体透過膜２０４を介して気体流通部１４１へと移動することにより、液体流路１３０内から外部へと排出される。フィルター２１０の下流側に気泡を除去する機構（気体透過膜２０４、脱泡機構１４０）を有することにより、ヘッド１５０への気泡の流入をより低減することができる。

図３は、第１実施形態における第３液体貯留室１３５に備えられた抑制構造１３８の機能を説明するための図である。図３は、図２に示された破線Ａによって囲まれた領域の拡大図である。第３液体貯留室１３５は、液体貯留部１３６と気体貯留部１３７とを有することにより、気液界面が生じている。ここで、気液界面では、側壁Ｓｓと液体の相互作用によって液体が側壁Ｓｓを這い上がり、液体が側壁Ｓｓに沿って広がる濡れ広がりが生じる場合がある。この場合には、液面が凹状に湾曲するメニスカスが生じる。

ここで、抑制構造１３８としての側壁Ｓｓ（詳細には、側壁Ｓｓの内表面）と、Ｚ軸方向とが成す角度のうち鋭角側の角度θの大きさは、１０度以上４５度以下の範囲の大きさであることが好ましい。この場合には、側壁Ｓｓが概ね垂直（例えば角度θが０度以上１０度未満の大きさ）である場合や、鉛直下方向側（−Ｚ方向）に向かうにつれて第３液体貯留室１３５の断面積が小さくなる場合、と比べて、濡れ広がりを重力の作用によって抑制することが可能である。また、角度θの大きさは、１０度以上２０度未満の範囲の大きさであることがより好ましい。この場合には、濡れ広がりの抑制に加えて、角度θが２０度以上である場合と比べて、第３液体貯留室１３５の容積を大きくできる。

Ａ３．比較例との比較
図４は、比較例に係る第３液体貯留室４３５を説明するための第１の模式図である。図５は、比較例に係る第３液体貯留室４３５を説明するための第２の模式図である。図６は、比較例に係る第３液体貯留室４３５を説明するための第３の模式図である。比較例に係る流路構造体４００は、第３液体貯留室４３５が抑制構造を有していない点で、第１実施形態における流路構造体１００と異なる。具体的には、壁面の傾斜がない。

図４に示すように、側壁ｓｓは、鉛直方向に沿って延びており抑制構造を有していない。このため、比較例では、第１実施形態と比べて、第３液体貯留室４３５において発生する濡れ広がりが生じる濡れ広がり領域が大きい。濡れ広がり領域では、液体の体積に比して表面積が大きい。ここで、第３液体貯留室１３５、４３５は気体透過膜２０４を介して外部と連通しているため、気体貯留部１３７内の水蒸気量は飽和水蒸気量に到達していない場合がある。この場合には、第３液体貯留室１３５、４３５内の液体の水分が蒸発する。比較例では、第１実施形態と比べて、液体の体積に比して表面積が大きい濡れ広がり領域が大きいため、濡れ広がり領域における水分の蒸発速度が大きい。したがって、比較例では、第１実施形態と比べて、液体の粘度の増加が発生しやすい。このため、図５に示すように、比較例では、液体の粘度の増加によって液体が異物化する場合がある。液体の粘度の増加によって生じる異物は、例えば、液体中の樹脂である。図６に示すように、液面が上昇した場合に、異物は側壁ｓｓから剥がれて液体中に移動する場合がある。ここで、図６では、破線によって上昇前の液面（図４及び図５における液面）の位置を示している。なお、液面の変動が生じる場合には、例えば、初期充填時に液面が上昇する場合や、キャリッジ１９（図１）の移動による波立ちが発生した場合や、液体供給源３０内の液体残量の低下し液体供給量の低下することによって液面が降下する場合や、ノズル１５２側から液体を吸引するチョーク吸引によって液面が降下する場合がある。異物が側壁ｓｓから剥がれて液体中に移動した場合には、異物がノズル１５２側へ移動することによって吐出不良が発生する恐れがある。

以上説明した第１実施形態によれば、第３液体貯留室１３５の側壁Ｓｓは、液体が側壁Ｓｓに沿って広がる濡れ広がりを抑制する抑制構造１３８を有するので、濡れ広がりを抑制することができる。このため、液面の他の領域と比べて乾燥しやすい側壁Ｓｓに沿って広がった領域を小さくできる。したがって、液体が側壁Ｓｓを這い上がった場合における、液体の一部が乾燥によって増粘し、固化や異物化することを抑制できる。

また第１実施形態によれば、水分の蒸発が速い速乾性のインクや水分が蒸発することによって異物化しやすい樹脂等の固形成分を含むインクを使用した場合であっても、抑制構造１３８によって液体の異物化を抑制できるので、吐出不良の発生を抑制できる。したがって、濡れ広がりを抑制する構造を有さない場合と比べて、利用可能なインクの自由度が向上する。さらに、インク中に含まれる顔料成分、樹脂等の固形分の重量比率が１０％以上のインクにおいては、乾燥による固化物の発生が生じやすいため、更に流路構造体１００による固化や異物化の抑制効果が顕著なものとなる。

また第１実施形態によれば、抑制構造１３８は、側壁Ｓｓが傾斜することで構成されている。これにより、流路構造体１００を製造する場合において、流路構造体１００を成形した後に、表面処理等の別の工程を要せずに抑制構造１３８を形成することができる。このため、流路構造体１００を製造する場合において、流路構造体１００を成形した後に、別の工程を要する場合と比べて、安価に濡れ広がり抑制を行うことが可能である。

Ｂ．第２実施形態
図７は、第１実施形態における流路構造体５００の模式図である。第２実施形態における流路構造体５００は、側壁Ｓｓの内表面の一部に撥液構造５３９が形成されている点と、側壁Ｓｓが傾斜しておらず鉛直方向に沿って延びる点で第１実施形態の流路構造体１００と異なる。この撥液構造５３９が形成された内表面が抑制構造５３８として機能する。以下では、第１実施形態の構成と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態において、撥液構造５３９は、側壁Ｓｓの内表面に形成された微細な凹凸を有する。この微細な凹凸の大きさは、ロータス効果を生じさせる程度の大きさである、凹凸の大きさは、算術平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１２００１）に基づいて判断される。具体的には、実施形態において、微細な凹凸は、算術平均粗さが０．１μｍ以上０．９μｍ以下になるように形成されている。この場合には、抑制構造５３８は、ロータス効果による撥液性を有する。撥液性は、液体との接触角度が７０度以上であることが好ましい。この場合には、抑制構造５３８による液体の濡れ広がりを抑制が可能である。また、撥液性は、液体との接触角度が８０度以上であることがより好ましい。この場合には、液体の濡れ広がりをより抑制できる。なお、ロータス効果による撥水性を発揮することが可能な算術平均粗さは、液体と側壁Ｓｓに用いられる物質によって変化する。微細な凹凸は、例えば、微細な凹凸を形成可能な金型を用いて第３液体貯留室５３５を形成することによって形成される。また、第３液体貯留室５３５の形成後に、側壁Ｓｓに局所レーザー照射することによって微細な凹凸を形成してもよい。

本実施形態において、抑制構造５３８は、側壁Ｓｓの一部に形成されている。具体的には、第３液体貯留室５３５の側壁Ｓｓのうち高さ方向における中央から天壁Ｔｓまでの範囲に連続的に設けられている。本実施形態において、側壁Ｓｓの一部に撥液処理が施されているため、撥液処理が側壁Ｓｓの全体に施されている場合と比べて、第３液体貯留室５３５における液体の充填性を向上できる。

以上説明した第２実施形態によれば、抑制構造５３８は、側壁Ｓｓの内表面に凹凸を形成することで構成されている。これにより、抑制構造５３８として側壁Ｓｓとは異なる部材を用いる必要が無いため、別部材を用いて撥液構造５３９を形成する場合と比べて、安価に抑制構造５３８を形成できる。

また、第１実施形態と同様に、抑制構造５３８を有するため、液体が側壁Ｓｓを這い上がった場合における、液体の一部が乾燥によって増粘し、固化や異物化することを抑制できる。

Ｃ．第３実施形態
図８は、第３実施形態における流路構造体６００の模式図である。第３実施形態における流路構造体６００は、第３液体貯留室６３５の側壁Ｓｓが第１実施形態と同様に傾斜し、かつ、側壁Ｓｓの内表面の一部に撥液処理（微細な凹凸）が施された撥液構造６３９を有する点において、第１実施形態及び第２実施形態における流路構造体１００、５００と異なる。以下では、第１実施形態及び第２実施形態の構成と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。側壁Ｓｓの全体が抑制構造６３８として機能する。また、側壁Ｓｓのうち撥液構造６３９を有する領域は、より高い撥液性を有している。

以上説明した第３実施形態によれば、抑制構造６３８は重力による作用と撥液構造６３９の両方によって濡れ広がりを抑制するため、一方のみを用いる抑制構造と比べて、より濡れ広がりを抑制できる。

また、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、抑制構造６３８を有するため、液体が側壁Ｓｓを這い上がった場合における、液体の一部が乾燥によって異物化することを抑制できる。

Ｄ．他の実施形態
Ｄ１．第１の他の実施形態
第１実施形態において、抑制構造１３８は側壁Ｓｓの全体が傾斜することで形成されているが、これに限定されない。例えば、第３液体貯留室１３５は、側壁Ｓｓの一部が傾斜、つまり、側壁Ｓｓの一部が抑制構造１３８を有するテーパー室の構造を有していてもよい。この場合であっても、抑制構造を有していない場合と比べて、液体が側壁Ｓｓを這い上がった場合における、液体の一部が乾燥によって異物化することを抑制できる。

Ｄ２．第２の他の実施形態
第２実施形態及び第３実施形態において、撥液構造５３９、６３９として側壁Ｓｓに凹凸が形成されているが、撥液構造５３９、６３９に代えて、または、撥液構造５３９、６３９に加えて撥液層を側壁Ｓｓの内表面に形成することで抑制構造５３８、６３８を形成してもよい。例えば、側壁Ｓｓの内表面に撥液性を有する部材を用いてコーティングを行ってもよい。また、第３液体貯留室５３５、６３５の側壁Ｓｓの一部に撥液性を有する部材によって形成された撥液層を有していてもよい。この場合には、撥液層は、例えば、撥液性を有するフィルムを第３液体貯留室５３５、６３５にインサートモールド成形することによって形成れる。撥液性を有する部材には、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やフッ化炭素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））やシリコーン系樹脂（例えば、ＦＯＲＭ ＢＡＮ ＭＳ−５７５（Ｕｌｔｒａ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｉｎｃ．製））を用いることが可能である。この場合には、液体に対して高い撥水性が期待できる部材を撥液層に用いることができる。また、側壁Ｓｓの内表面に塗布して撥液層を形成するものとしては、例えば、以下に記載のものを用いることができる。
・フロロサーフＦＧ５０１０（フロロテクノロジー社製）（フロロサーフは登録商標。以下同様）
・フロロサーフＦＧ５０２０（フロロテクノロジー社製）
・フロロサーフＦＧ５０６０（フロロテクノロジー社製）
・フロロサーフＦＧ５０７０（フロロテクノロジー社製）
・オプツールＤＳＸ（ダイキン工業株式会社製）（オプツールは登録商標。）
・ｋｒｙｔｏｘＦＳＬ（Ｄｕｐｏｎｔ社製）（ｋｒｙｔｏｘは登録商標。以下同様）
・ｋｒｙｔｏｘＦＳＨ（Ｄｕｐｏｎｔ社製）
・ＦｏｍｂｌｉｎＺ（ソルベイソレクシス社製）（Ｆｏｍｂｌｉｎは登録商標）
・ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫＳ１０（ソルベイソレクシス社製）（ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫは登録商標。以下同様）
・ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫＣ１０（ソルベイソレクシス社製）
・モレスコホスファロールＡ２０Ｈ（（株）松村石油研究所製）
・モレスコホスファロールＡＤＯＨ（（株）松村石油研究所製）
・モレスコホスファロールＤＤＯＨ（（株）松村石油研究所製）

Ｄ３．第３の他の実施形態
流路構造体１００は、ヘッド１５０に一体化されていなくてもよい。つまり、流路構造体１００は、ヘッド１５０に着脱可能であってよい。また、流路構造体１００は、３つ以上のヘッド１５０と接続されていてもよく、１つのヘッド１５０のみと接続されていてもよい。また、ヘッド１５０は、ピエゾ方式のヘッドに限定されず、例えば、サーマル方式のヘッドであってもよい。流路構造体１００は、ヘッドユニット１２に備えられていなくてもよい。例えば、液体吐出装置１がサブタンクを備えている場合には、サブタンクに備えられていてもよい。

Ｄ４．第４の他の実施形態
上記実施形態において、圧力調節機構１４２は、第３液体貯留室１３５、５３５、６３５内の液面の高さの変動を抑制可能であるように、吸引の程度を調整する調節機構としての機能を有していてもよい。例えば、チョーク吸引によって第３液体貯留室１３５、５３５、６３５内の液体量が急激に減少する場合には、吸引の程度をより強くして、気体流通部１４１内の圧力をより小さい圧力にする。これにより、液体流路１３０からより多くの液体が流入するため、第３液体貯留室１３５、５３５、６３５における液面の変動を低減できる。この場合には、液面の高さの変動を抑制できるため、第３液体貯留室１３５、５３５、６３５において異物が生じた場合であっても、側壁Ｓｓに付着した異物の脱落を抑制できる。また、調節機構としての機能は、圧力調節機構１４２以外の構成によって実現されていてもよい。例えば、チョーク吸引によって第３液体貯留室１３５、５３５、６３５内における液体量が変動する場合には、液体供給源３０からの液体の供給量を増加させることによって、調節手段として機能を実現してもよい。液体の供給量の増加は、例えば、供給流路１３１の途中に加圧ポンプを設け、この加圧ポンプによって実行されてもよい。

Ｄ５．第５の他の実施形態
抑制構造１３８、５３８、６３８は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、第１実施形態において、抑制構造１３８は、底壁Ｂｓから気体透過膜２０４（第１実施形態において天壁Ｔｓ）までの範囲で連続的に設けられているが、これに限定されない。例えば、側壁Ｓｓのうち高さ方向における中央より下側は鉛直方向に延び、少なくとも側壁Ｓｓのうちで中央から気体透過膜２０４に至るまで連続的に傾斜する抑制構造１３８を有してもよい。この場合であっても、側壁Ｓｓのうちで少なくとも中央から気体透過膜２０４に至るまでの範囲において液体の濡れ広がりを抑制することができる。また、側壁Ｓｓ全体が傾斜している場合と比べて、第３液体貯留室１３５内の容積を大きくすることができる。また例えば、抑制構造１３８は、高さ方向において、側壁Ｓｓのうちで流入口部１３４４の上側周縁部１３５２（図２）から気体透過膜２０４に至るまで連続的に形成されていてもよい。この場合には、流入口部１３４４から流入する液体が流れる側である流入口部１３４４の下側に比べて乾燥しやすい流入口部１３４４の上側周縁部１３５２から気体透過膜２０４に至るまの範囲において、液体の濡れ広がりを抑制することができる。また、この場合であっても、側壁Ｓｓ全体が傾斜している場合と比べて、第３液体貯留室１３５内の容積を大きくすることができる。また、抑制構造１３８は、気体透過膜２０４に至るまで形成されていなくてもよい。例えば、側壁Ｓｓのうち気体透過膜２０４に至る途中にのみ抑制構造１３８が形成されていてもよい。この場合であっても、側壁Ｓｓのうち抑制構造１３８が設けられている範囲において、液体の濡れ広がりを抑制することができる。

また例えば、第２実施形態において、側壁Ｓｓは、側壁Ｓｓのうちで高さ方向における中央から気体透過膜２０４（第２実施形態において天壁Ｔｓ）に至るまで連続的に撥液構造５３９が設けられた抑制構造５３８を有するが、これに限定されない。例えば、側壁Ｓｓのうちで高さ方向における中央より下側から気体透過膜２０４に至るまで連続的に撥液構造５３９が設けられた抑制構造５３８を有してもよい。この場合には、側壁Ｓｓのうちより広い範囲において、液体の濡れ広がりを抑制することができる。また例えば、抑制構造５３８は、側壁Ｓｓのうちで流入口部１３４４の上側周縁部１３５２（図７）から気体透過膜２０４に至るまで連続的に形成されていてもよい。また、抑制構造５３８は、気体透過膜２０４に至るまで形成されていなくてもよい。例えば、側壁Ｓｓのうち気体透過膜２０４に至る途中にのみ抑制構造５３８が形成されていてもよい。抑制構造５３８を設ける範囲を小さくすることにより、表面処理に要する費用を低減できる。なお、第２の他の実施形態における撥液層の形成位置についても同様である。例えば、側壁Ｓｓのうちで高さ方向における中央より下側から気体透過膜２０４に至るまで連続的に撥液層が設けられた抑制構造５３８を有してもよい。

また例えば、第３実施形態において、抑制構造６３８は、底壁Ｂｓから気体透過膜２０４（第３実施形態において天壁Ｔｓ）までの範囲で連続的に設けられているが、これに限定されない。例えば、第１実施形態の場合と同様に、側壁Ｓｓの一部に抑制構造６３８が設けられていてもよい。また、抑制構造６３８は、側壁Ｓｓのうちで高さ方向における中央から気体透過膜２０４に至るまで連続的に撥液構造６３９が設けられているが、これに限定されない。例えば、第２実施形態の場合と同様に、側壁Ｓｓのうちより広い範囲に撥液構造６３９が設けられていてもよく、また、側壁Ｓｓのうちより狭い範囲に撥液構造６３９が設けられていてもよい。なお、第２の他の実施形態における撥液層の形成位置についても同様である。例えば、側壁Ｓｓのうちで高さ方向における中央より下側から気体透過膜２０４に至るまで連続的に撥液層が設けられた抑制構造６３８を有してもよい。

Ｄ６．第６の他の実施形態
上記実施形態において、第３液体貯留室１３５、５３５、６３５と接続流路１３４２とを接続する流入口部１３４４は、側壁Ｓｓの高さ方向における中央より上側に設けられているが、これに限定されない。例えば、側壁Ｓｓの高さ方向における中央より下側に設けられていてもよい。また、流入口部１３４４は、天壁Ｔｓに設けられていてもよい。

Ｄ７．第７の他の実施形態
上記実施形態において、流路構造体１００、５００、６００は、圧力調節機構１４２を備えているが、これに限定されない。例えば、液体供給源３０を高い位置に設けることによって液体に付与される圧力を利用して液体流路１３０内の圧力を正圧にすることによって、気体流通部１４１内の圧力より高い圧力にしてもよい。この場合であっても、液体流路１３０側から気体流通部１４１側への気体の移動が促進される。

Ｄ８．第８の他の実施形態
上記実施形態において、液体吐出装置１は、印刷媒体２０を加熱し、印刷媒体２０に吐出された液体の乾燥を促進する加熱機構を備えていてもよい。この場合には、印刷における液体の乾燥に要する時間を低減できる。また、液体吐出装置１は、抑制構造１３８、５３８、６３８を有するため、加熱機構によって生じる熱によりヘッドユニット１２が昇温され、流路構造体１００、５００、６００内における液体の蒸発量が増加した場合であっても、液体の固化や異物化を抑制できる。

Ｄ９．第９の他の実施形態
上記実施形態において、流路構造体１００、５００、６００は、第３液体貯留室１３５、５３５、６３５の上流側に１つのフィルター２１０が配置されているが、これに限定されない。流路構造体１００、５００、６００は、２以上にフィルター２１０を有していてもよい。また、流路構造体１００、５００、６００は、フィルター２１０を有していなくてもよい。フィルター２１０が設けられる位置は、第３液体貯留室１３５、５３５、６３５の上流側に限定されず、下流側に設けられていてもよい。

Ｄ１０．第１０の他の実施形態
上記実施形態において、気体透過膜２０４は、第３液体貯留室１３５、５３５、６３５の天壁Ｔｓに配置されているが、これに限定されない。例えば、気体透過膜２０４は、側壁Ｓｓに配置されていてもよい。なお、気体透過膜２０４は、側壁Ｓｓのうち天壁Ｔｓ側に配置されていることが好ましい。気体透過膜２０４が側壁Ｓｓのうち天壁Ｔｓ側に配置されている場合には、第３液体貯留室１３５内における液面が上昇した場合においても、気体透過膜２０４が液面の下側に位置する可能性を低減できる。また、気体透過膜２０４は、天壁Ｔｓに直接設けられているが、これに限定されない。例えば、第３液体貯留室１３５は、さらに、天壁Ｔｓの一部から鉛直上方向側に延びる内部空間を形成する気体貯留室を備え、この気体貯留室の天壁もしくは側壁に気体透過膜２０４が配置されていてもよい。つまり、第３液体貯留室１３５の天壁Ｔｓには、気体貯留室を介して気体透過膜２０４が配置されていてもよい。この場合には、第３液体貯留室１３５における液面と気体透過膜２０４との距離を大きくすることによって、気体透過膜２０４に液体が付着する可能性を低減できる。

Ｄ１１．第１１の他の実施形態
本開示は、インクを吐出する液体吐出装置に限らず、インク以外の他の液体を吐出する任意の液体吐出装置にも適用することができる。例えば、以下のような各種の液体吐出装置に本開示は適用可能である。
（１）ファクシミリ装置等の画像記録装置。
（２）液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置。
（３）有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや、面発光ディスプレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材吐出装置。
（４）バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を吐出する液体吐出装置。
（５）精密ピペットとしての試料吐出装置。
（６）潤滑油の吐出装置。
（７）樹脂液の吐出装置。
（８）時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置。
（９）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液等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置。
（１０）基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を吐出する液体吐出装置。
（１１）他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。

なお、「液滴」とは、液体吐出装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう「液体」とは、液体吐出装置が消費できるような材料であればよい。例えば、「液体」は、物質が液相であるときの状態の材料であれば良く、粘性の高い又は低い液状態の材料、及び、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような液状態の材料も「液体」に含まれる。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなども「液体」に含まれる。液体の代表的な例としてはインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インク及び油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種の液体状組成物を包含するものとする。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１…液体吐出装置、１０…外殻、１１…装着部、１２…ヘッドユニット、１７…制御部、１９…キャリッジ、２０…印刷媒体、３０…液体供給源、１００、４００、５００、６００…流路構造体、１２２…液体導入針部、１３０…液体流路、１３１…供給流路、１３２…第１液体貯留室、１３３…気体貯留室、１３４…第２液体貯留室、１３５、４３５、５３５、６３５…第３液体貯留室、１３６…液体貯留部、１３７…気体貯留部、１３８、５３８、６３８…抑制構造、１４０…脱泡機構、１４１…気体流通部、１４２…圧力調節機構、１５０…ヘッド、１５１…本体部、１５２…ノズル、２０２、２０４…気体透過膜、２１０…フィルター、５３９、６３９…撥液構造、１３４２…接続流路、１３４４…流入口部、１３５２…上側周縁部、Ｂｓ…底壁、Ｓｓ、ｓｓ…側壁、Ｔｓ…天壁

Claims (12)

1. 流路構造体であって、
   液体を流通させるための液体流路と、
   気体透過膜と、側壁とを有し、前記液体流路と接続され、前記液体流路から流入する前記液体を貯留する液体貯留室と、を備え、
   前記気体透過膜は、気体を透過させ、かつ、前記液体貯留室内と外部とを連通させ、
   前記側壁の少なくとも一部は、前記液体が前記側壁に沿って広がる濡れ広がりを抑制する抑制構造を有する、流路構造体。
2. 請求項１に記載の流路構造体であって、
   前記抑制構造は、前記側壁の内表面に形成された撥液層を有する、流路構造体。
3. 請求項１又は請求項２のいずれか一項に記載の流路構造体であって、
   前記抑制構造は、前記側壁の内表面に形成され、ロータス効果によって撥液を生じさせる微細な凹凸を有する、流路構造体。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の流路構造体であって、
   前記抑制構造は、前記側壁の少なくとも一部を構成し、鉛直方向に対して傾斜する傾斜壁を有し、
   前記液体貯留室は、前記傾斜壁によって鉛直方向上側に向かうにつれて幅が狭くなるテーパー室を有する、流路構造体。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の流路構造体であって、
   前記抑制構造は、前記側壁のうちで少なくとも前記液体貯留室の高さ方向における中央よりも上側に形成されている、流路構造体。
6. 請求項５に記載の流路構造体であって、
   前記抑制構造は、前記側壁のうちで少なくとも前記中央から前記気体透過膜に至るまで連続的に形成されている、流路構造体。
7. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の流路構造体であって、
   前記液体流路は、前記側壁に形成され前記液体流路の前記液体を前記液体貯留室に流入させる流入口部を有し、
   前記抑制構造は、前記側壁のうちで少なくとも前記流入口部よりも上側に形成されている、流路構造体。
8. 請求項７に記載の流路構造体であって、
   前記抑制構造は、前記液体貯留室の高さ方向において、前記側壁のうちで少なくとも前記流入口部の上側周縁部から前記気体透過膜に至るまで連続的に形成されている、流路構造体。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の流路構造体であって、さらに、
   前記液体貯留室内の液面の変動を低減する調節機構を備える、流路構造体。
10. 請求項９に記載の流路構造体であって
    前記調節機構は、前記液体貯留室内の液体が消費される場合に、前記気体透過膜を挟んで前記液体貯留室とは反対側から前記液体貯留室の気体を吸引する、流路構造体。
11. 液体吐出装置であって、
    請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の流路構造体と、
    前記流路構造体から流通する前記液体を吐出するためのノズルと、を備える、液体吐出装置。
12. 請求項１１に記載の液体吐出装置であって、
    前記液体流路は、前記液体中の異物を捕捉するフィルターを有する、液体吐出装置。

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