JP4595369B2 - 液体移送ヘッド及びこれを備えた液体移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、流路内での液体の流れを制御することができる液体移送ヘッド及びこれを備えた液体移送装置に関する。

インクを吐出して記録紙に画像を形成するインクジェットヘッドが知られている。かかるインクジェットヘッドとして、特許文献１に記載されているように、圧電素子を用いたタイプがある。圧電タイプのインクジェットヘッドは、圧力室と称されるインク室の容積が圧電素子を含むアクチュエータで変動させられると、圧力室と連通したノズルからインクを吐出する。圧電タイプのインクジェットヘッドは、吐出される液体としてインク以外にも様々な液体を用いることができる、精密な液滴コントロール及び液滴階調の実現が可能である、そして、耐久性が高いという利点を有している。
特開２００３−３２６７１２号公報

近年、多数のノズルを有しつつ小型のインクジェットヘッドの開発が望まれている。しかしながら、圧電タイプのインクジェットヘッドでは、一定のインク吐出量を確保しようとすると圧力室を所定サイズよりも小さくすることができない。したがって、圧電タイプのインクジェットヘッドは、高集積化するのに適していない。つまり、ノズルを高密度に配列できず、多数のノズルが形成されたヘッドは大型なものとなってしまう。しかも、圧電タイプのインクジェットヘッドは、圧力室を含む流路構成が複雑であり、製造過程が煩雑なものとなってしまいやすい。

そこで、本発明の目的は、圧電タイプのインクジェットヘッドに代わる、高集積化するのに適しており且つ流路構成が簡略な装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の液体移送ヘッドは、液体排出口を有していると共に、液体が接する内壁に、第１の領域と、前記第１の領域に対して液体の流動方向に隣接した位置にあって且つ前記第１の領域よりも撥液性が高い第２の領域とが形成されており、前記第２の領域に対応した位置が、前記液体排出口に向けて加圧された液体が前記液体排出口に向かって通過することができず気体が定在する位置となる個別流路と、前記加圧された液体が前記第２の領域に対応した位置を通過することを選択的に許容する液体通過許容手段とを備えており、前記液体通過許容手段を構成する部材の少なくとも一部が、前記第２の領域に対応する位置に設けられており、液体に加圧される圧力が変動する。

この構成によると、液体を選択的に排出可能なヘッドを、高集積化が容易で小型化しやすく、しかも比較的簡略な構造とすることができる。

また、液体が排出される状態と排出されない状態との切換を容易に行わせることができる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記内壁において液体の流動方向における前記第２の領域の縁に対応した位置に、一又は複数の突起が形成されていることが好ましい。この構成によると、第２の領域に対応した位置に定在する気体が動きにくくなる。したがって、メニスカス位置の安定性が向上する。その結果、液体が排出される状態と排出されない状態との切換の信頼性が向上すると共に、第２の領域を通過する液体の体積が一定となる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記第２の領域の液体に接する面が、前記第１の領域の液体に接する面に対して突出していることが好ましい。この構成によると、液体遮断時において、第２の領域に対応した位置に定在する気体が動きにくくなる。したがって、メニスカス位置の安定性が向上する。その結果、液体が排出される状態と排出されない状態との切換の信頼性が向上すると共に、第２の領域を通過する液体の体積が一定となる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記個別流路が断面が凹状に形成されるように大気開放された開口を有し、前記開口が液体の流動方向に沿って延在していることが好ましい。この構成によると、構造がより簡略化され、低コストで製造可能になる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記個別流路の前記開口が形成された外壁は、前記第１の領域よりも撥液性が高く形成されていることが好ましい。この構成によると、液体移送ヘッドが、前記個別流路が断面が凹状に形成されるように大気開放された開口を有している場合に、各個別流路内の液体が個別流路外に漏れ出すことを抑制することができる。

本発明の液体移送ヘッドでは、液体としてインクを排出することが好ましい。この構成によると、インクを記録媒体上に排出することにより、高解像度での印字が可能となる。

本発明の液体移送ヘッドでは、複数の前記液体排出口が一列に配列されるように複数の前記個別流路が配置されていることが好ましい。この構成によると、多数の液体排出口から液体を一直線状に同時に排出することが可能となる。

本発明の液体移送ヘッドでは、ｎを２以上の固定された自然数として、最も端にある前記個別流路からｎ×Ｎ＋１（Ｎは０以上の整数変数）番目に当たる前記個別流路に接続された第１の共通流路と、ｎ×Ｎ＋２番目に当たる前記個別流路に接続された第２の共通流路と、…、ｎ×Ｎ＋ｎ番目に当たる前記個別流路に接続された第ｎの共通流路とをさらに備えており、これらｎ個の共通流路がそれぞれ個別流路との距離が異なる位置に形成されていることが好ましい。この構成によると、複数種類の液体を同じ間隔で一直線状に同時に排出することが可能となる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記ｎ個の共通流路には、液体としてそれぞれ色の異なったインクが充填されることが好ましい。この構成によると、インクを記録媒体上に排出することにより、カラー画像を記録することが可能となる。

本発明の液体移送ヘッドでは、複数の前記個別流路に共通に接続する共通流路をさらに備えていることが好ましい。この構成によると、個別流路への液体の供給構造を簡単にすることができる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記液体通過許容手段が、少なくとも前記第２の領域において前記個別流路の内壁を振動させる発振機構を備えていてもよい。この構成によると、個別流路の内壁のうち第２の領域を振動させることで、第２の領域よりも液体の流動方向上流側の液体に対して、第２の領域を乗り越えることが可能なだけの加速度を与えて、液体排出口から排出させることができる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記発振機構が、電圧の印加に伴って、前記個別流路内における液体の流動方向に前記第２の領域に対向した外壁を振動させる圧電素子を含んでいることが好ましい。この構成によると、第２の領域において個別流路の内壁を効率的に振動させることができる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記第２の領域が２つの前記第１の領域の間に挟まれており、前記第２の領域は、液体が、前記第２の領域に対応した位置に対して前記液体排出口側にある前記第１の領域から前記第２の領域へ浸入するよりも、前記第２の領域に対応した位置に対して前記液体排出口とは反対側にある前記第１の領域から前記第２の領域へ浸入し易い構造を有していることが好ましい。この構成によると、個別流路内での液体の逆流発生を抑制することができる。

本発明の液体移送ヘッドでは、製造しやすさを考慮して、前記第２の領域と前記第２の領域に対して前記液体排出口側にある前記第１の領域との境界線は、液体の流動方向に直交する直線からなり、前記第２の領域と前記第２の領域に対して前記液体排出口側とは反対側にある前記第１の領域との境界線は前記直線に対する傾斜角が異なる部分を含んだ線であることが好ましい。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記個別流路には、液体の流動方向における前記第２の領域に対応した位置に、大気連通孔が形成されていることが好ましい。この構成によると、第２の領域に対応した位置において、気泡を確実に形成することができる。また、温度や気圧変化によるメニスカスの変動を抑制できる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記液体通過許容手段が、前記第２の領域よりも撥液性が低い面を有しており、前記面が前記第２の領域と対向するように配置された低撥液性部材と、前記低撥液性部材の前記面を前記個別流路内の液体に接する位置と離間する位置との間で変位させることが可能な駆動機構とを備えていてもよい。この構成によると、低撥液性部材の面の位置を個別流路内の液体に接する位置とすることで、液体が、第２の領域に対応する位置を通過することが可能となる。したがって、液体排出口から液体を排出することができる。

本発明の液体移送ヘッドでは、前記駆動機構が、電圧の印加に伴って、前記低撥液性部材の前記面と前記第２の領域との間の距離が変化する方向に変形する圧電素子を含んでいることが好ましい。この構成によると、低撥液性部材の面と第２の領域との間の距離を効率的に変化させることができる。

本発明の液体移送装置は、液体排出口を有する液体移送ヘッドと、前記液体移送ヘッド内の液体を前記液体排出口に向かう方向に加圧する加圧機構と、前記液体移送ヘッドを制御するための制御手段とを備えており、前記液体移送ヘッドが、液体が接する内壁に、第１の領域と、前記第１の領域に対して液体の流動方向に隣接した位置にあって且つ前記第１の領域よりも撥液性が高い第２の領域とが形成されており、前記第２の領域に対応した位置が、前記加圧機構によって加圧された液体が前記液体排出口に向かって通過することができず気体が定在する位置となる個別流路と、前記制御手段の制御に基づいて、前記加圧された液体が前記第２の領域に対応した位置を通過することを選択的に許容する液体通過許容手段とを備えており、前記液体通過許容手段を構成する部材の少なくとも一部が、前記第２の領域に対応する位置に設けられており、前記加圧機構は、前記液体移送ヘッド内の液体に変動する圧力を加圧する。

この構成によると、高集積化が容易なヘッドを用いているために、高密度に配列された液体排出口からの液体排出が可能となる。

また、液体が排出される状態と排出されない状態との切換を容易に行わせることができる。

本発明の液体移送装置では、前記液体通過許容手段が、少なくとも前記第２の領域において前記個別流路の内壁を振動させる発振機構を備えており、前記制御手段が、前記発振機構が前記個別流路の内壁を振動させる時間を調整可能であってもよい。

また、本発明の液体移送装置では、前記液体通過許容手段が、前記第２の領域よりも撥液性が低い面を有しており、前記面が前記第２の領域と対向するように配置された低撥液性部材と、前記低撥液性部材の前記面を前記個別流路内の液体に接する位置と離間する位置との間で変位させることが可能な駆動機構とを備えており、前記制御手段が、前記低撥液性部材の前記面が前記個別流路内の液体に接する位置に前記低撥液性部材が保持される時間を調整可能であってもよい。

これらの構成によると、液体排出口から排出される１滴あたりの液体体積を調整することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の参考の実施の形態に係るプリンタ６０の概略構成を示す模式図である。プリンタ６０は、インクカートリッジ５３から供給されたインクを貯蔵するインクタンク５０と、用紙に対してインクを排出して画像を形成するヘッド１とを有している。インクカートリッジ５３とインクタンク５０とは、インク供給管５２によって連結されている。また、インクタンク５０には、空気供給管５１が接続されている。ここで、インクタンク５０のインクは後述する加圧機構によって加圧されている。インクタンク５０とヘッド１とは直結されているので、ヘッド１内のインクにはインクタンク５０内のインクと同じ圧力が加えられる。なお、本実施の形態で用いられるインクは、導電性を有するインクである。

ここで、図２を参照しつつ、インクタンク５０のインクを加圧する機構について説明する。図２は、インクタンク５０の模式的な断面図である。図２に示すように、インクタンクに接続されている空気供給管５１にはポンプ５１ａと弁５１ｂとが設けられており、インク供給管５２にはポンプ５２ａと弁５２ｂとが設けられている。したがって、インク供給管５２の弁５２ｂを閉じると共に、空気供給管５１の弁５１ｂを開放し、ポンプ５１ａによってインクタンク５０に空気を供給することによって、インクタンク５０のインクを加圧することができる。このとき、ポンプ５１ａは、空気の供給量を周期的に微少変動させインクへの加圧力を変動させる。なお、カートリッジ５３のインクをインクタンク５０に供給する際には、空気供給管５１の弁５１ｂ及びインク供給管５２の弁５２ｂを開放し、ポンプ５２ａによってインクタンク５０にインクを供給する。ただし、インクタンク５０にインクを供給する際には、画像の形成は行わない。

次に、ヘッド１の概略構成について、図３〜図８を参照しつつ説明する。図３は、図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿う断面を共に描いたヘッド１の要部斜視図である。図４は、図３のヘッド１の横断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿うヘッド１の断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿うヘッド１の断面図である。図７は、図５のヘッド１の一点破線で囲まれた部分の拡大図である。図８は、図６のヘッド１の一点破線で囲まれた部分の拡大図である。なお、図３〜図８において互いに直交する矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ本実施の形態に係るヘッド１の長手方向、幅方向、上下方向を示す。

ヘッド１は、図５及び図６に示すように、インク排出ユニット１０とインク供給ユニット２０とを備えている。インク排出ユニット１０は、略直方体状部材であり、その上面には長手方向（Ｘ方向）に沿って凹溝１３が形成されている。さらに、凹溝１３とインク排出面１２（図４、５においては紙面左側面）との間には、Ｙ方向に沿って複数の個別流路３８が形成されている。したがって、図３及び図４に示すように、インク排出面１２には、Ｘ方向に沿って一列に配列されたインク排出口１１が形成されている。なお、図６に示すように、個別流路３８の断面は四角形状である。そして、個別流路３８の高さＨ（図７参照）は２４μｍ程度、幅Ｗ（図８参照）は２８μｍ程度である。

凹溝１３の底面には、Ｘ方向に沿って共通電極３１が設けられている。個別流路３８のインク排出口１１近傍の底面には、Ｘ方向に沿って帯状に個別電極３２がそれぞれ設けられている。さらに、個別電極３２の表面は、絶縁性を有すると共に、個別流路３８の底面の撥液性と比べて高い撥液性を有する高撥液絶縁膜３３で覆われている。したがって、個別電極３２は高撥液絶縁膜３３と電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、共通電極３１、個別電極３２及び高撥液絶縁膜３３はインク通過許容機構３４として機能する。インク通過許容機構３４の機能については、後で詳述する。

ここで、共通電極３１及び個別電極３２は、金属材料の蒸着やスパッタ等によって形成される。高撥液絶縁膜３３は、例えば化学蒸着法で形成されたパレリン膜等である。なお、個別流路３８は、高撥液絶縁膜３３よりも撥液性の低いポリイミド等から形成されている。また、本実施の形態では、高撥液絶縁膜３３は個別流路３８の底面として形成されている。つまり、高撥液絶縁膜３３は個別流路３８の底面に凹凸が生じないように形成されている。そして、個別電極３２及び高撥液絶縁膜３３のＹ方向に沿う長さＬ（図７参照）は１８μｍ程度であり、高撥液絶縁膜３３の膜厚ｔ（図７参照）は０．１μｍ程度である。

なお、共通電極３１は、図５に示すように、接地電極に接続されている。また、個別電極３２は、図５及び図６に示すように、それぞれ異なる信号電極に接続されており、選択的に接地電位と所定電位とを取り得る。なお、所定電位は、共通電極３１と個別電極３２との電位差が、後述するエレクトロウェッティング現象を生じさせるのに必要な大きさとなるように設定される。

インク供給ユニット２０は、略直方体状部材であり、そのＸ方向に沿う長さはインク排出ユニット１０のＸ方向に沿う長さと等しく、そのＹ方向に沿う長さはインク排出ユニット１０のＹ方向に沿う長さよりも小さい。また、インク供給ユニット２０の下面には、Ｘ方向に沿って下方に開いた凹部２０ａが形成されている。なお、上述のように、インク供給ユニット２０内に凹部２０ａによって形成された空間は、インクタンク５０を介して空気供給管５１及びインク供給管５２と連通している。

インク排出ユニット１０の上面とインク供給ユニット２０の下面とは、インク排出ユニット１０内に凹溝１３によって形成された空間と、インク供給ユニット２０内に凹部２０ａによって形成された空間とが連通するように、接着固定されている。そして、インク排出ユニット１０内に凹溝１３によって形成された空間と、インク供給ユニット２０内に凹部２０ａによって形成された空間とによって共通流路３９が形成されている（図５参照）。したがって、インクタンク５０のインクは、変動する圧力が加圧された状態でヘッド１内の共通流路３９に供給され、さらに個別流路３８に流入する。その結果、個別流路３８内には、凹溝１３からインク排出口１１に向かうインクの流れが生じる。なお、図５に示すように、上述の共通電極３１は共通流路３９に形成されており、複数の個別流路３８に対して共通に使用される。

ここで、インク通過許容機構３４の機能について説明する。加圧されたインクがヘッド１に供給された際に、個別電極３２を接地電位としている場合は、インクが加圧されているものの高撥液絶縁膜３３の撥液作用のために、図３における紙面左から１、３、４番目の個別流路３８のように、高撥液絶縁膜３３に対応する領域（以降、単に「選択的通過領域」と称する）をインクが流れることはない。したがって、個別流路３８のインクは、個別流路３８内の選択的通過領域よりもインクの流動方向について上流側のインク（以降、単に「上流側のインク」と称する）と、選択的通過領域よりもインクの流動方向について下流側のインク（以降、単に「下流側のインク」と称する）とに分断される。よって、インク排出口１１からインクが排出されることはない。

一方、個別電極３２を所定電位とし、上流側のインクと個別電極３２との間に電圧を印加すると、後述するエレクトロウェッティング現象が生じ、高撥液絶縁膜３３の撥液作用に打ち勝って、図３における紙面左から２、５番目の個別流路３８のように、選択的通過領域をインクが流れるようになり、インク排出口１１からインクを排出することができる。

このように、インク通過許容機構３４は、各個別流路３８の個別電極３２の電位を接地電位または所定電位とすることで、加圧されたインクが個別流路３８内の選択的通過領域を通過することを選択的に許容することができる。よって、インク排出口１１から選択的にインクを排出することができる。

また、個別流路３８内の選択的通過領域をインクが通過する時間が長くなる程、インク排出口１１から排出されるインクの体積は増加する。したがって、個別流路３８内の選択的通過領域をインクが通過する時間、すなわち上流側のインクと個別電極３２との間に電圧を印加する時間を調節することによって、１つのインク排出口１１から排出されたインクにより用紙に形成されるドット径の大きさを変化させることができる。

次に、図９を参照しつつ、プリンタ６０の制御について説明する。図９は、プリンタ６０の制御に係るブロック図である。プリンタ６０の制御は、パソコン７０とヘッド１とに接続されたコントローラ４０で行われる。コントローラ４０は、データ記憶部４１と印加時間算出部４２と電圧印加制御部４３とを有している。

データ記憶部４１は、パソコン７０から送信されたプリントデータを記憶するためのものである。印加時間算出部４２は、データ記憶部４１に記憶されたプリントデータに基づいて算出されるインク排出口１１からのインクの排出量に対応するように、インクと個別電極３２との間に電圧を印加する時間を算出する。電圧印加制御部４３は、印加時間算出部４２によって算出された電圧印加時間に基づいて、個別電極３２を所定電位とし、上流側のインクと個別電極３２との間に電圧を印加する。

ここで、エレクトロウェッティング現象について説明する。エレクトロウェッティング現象とは、電極と電気的に接続されている絶縁膜によって、電極が導電性を有する液体から絶縁されている際に、電極と液体との間に電圧を印加すると、電極と液体との間に電圧の差が存在しない場合と比べて、絶縁膜表面と液体との間の接触角が小さくなる現象である。つまり、電極と液体との間に電圧を印加すると、電極と液体との間に電圧の差が存在しない場合と比べて、見かけ上、絶縁膜表面の撥液性が低下する。なお、エレクトロウェッティング現象が生じるのに必要な、電極と液体との間に印加する電圧の大きさは比較的小さい。（参照：特許文献 特開２００３−１７７２１９号公報）

次に、図１０に示す選択的通過領域付近での個別流路３８の断面図を用いて、インク排出口１１からインクが排出されない状態から、インクが排出される状態に切り換えられた際の、個別流路３８内でのインクの動きを説明する。まず、加圧されたインクが個別流路３８に流入する際に、個別電極３２の電位を接地電位としておく。すると、選択的通過領域まで流れ着いたインクは、高撥液絶縁膜３３には濡れず個別流路３８の側面に濡れることで、選択的通過領域よりも下流側に流れ込む。図１０（ａ）に示すように、個別流路３８内の高撥液絶縁膜３３上において、個別流路３８を塞ぐような大きさを有する気泡が定在するようになる。したがって、加圧されたインクがインク排出口１１に向かって選択的通過領域を通過できなくなる。よって、インク排出口１１からインクが排出されることはない。このとき、インクと高撥液絶縁膜３３との間の接触角θは１１０°程度である。

その後、電圧印加制御部４３により、個別電極３２の電位を所定電位とし、上流側のインクと個別電極３２との間に電圧が印加されると、エレクトロウェッティング現象により、図１０（ｂ）に示すように、高撥液絶縁膜３３の撥液性が低下し、上流側のインクと高撥液絶縁膜３３との間の接触角θは５０°程度に小さくなる。したがって、上流側のインクが高撥液絶縁膜３３上に濡れ広がる。また、このとき上流側のインクは加圧されているために、高撥液絶縁膜３３上に濡れ広がったインクは、高撥液絶縁膜３３上をインクの流動方向下流側に向かって流れる。その結果、図１０（ｃ）に示すように、選択的通過領域をインクが通過するようになり、インク排出口１１からインクが排出される。

続いて、電圧印加制御部４３によって、個別電極３２の電位が接地電位とされると、高撥液絶縁膜３３が再び高い撥液性を有するようになり、図１０（ｄ）に示すように、再び、選択的通過領域に対応した高撥液絶縁膜３３上の位置において、個別流路３８を塞ぐような大きさを有する気泡が定在しするようになる。したがって、選択的通過領域を加圧されたインクがインク排出口１１に向かって通過できなくなり、インク排出口１１からのインクの排出が停止される。

なお、インクには小刻みに変動する圧力が加圧されていることから、気泡は常に微小振動している。したがって、インクが選択的通過領域を通過する状態と気泡が選択的通過領域に定在する状態とを切換は容易である。

以上のように、参考の実施の形態のヘッド１では、個別流路３８内の選択的通過領域をインクが通過する状態と、通過しない状態とに切り換えることにより、インク排出口１１から選択的にインクを排出することができる。上述した説明から理解できるように、ヘッド１は、圧電タイプのインクジェットヘッドと比較して、高集積化が容易で小型化しやすく、しかも比較的簡略な構造とすることができるという利点を有している。

また、インク通過許容機構３４は、凹溝１３の底面に設けられており接地された共通電極３１と、個別流路３８の底面に設けられており、接地電位及び所定電位を選択的に取り得る個別電極３２と、個別電極３２の表面を覆っており、絶縁性を有すると共に高い撥液性を有する高撥液絶縁膜３３とから構成されている。このように、インク通過許容機構３４が可動部材を有していないので、ヘッド１の故障が生じにくい。また、消費電力を削減することができる。

さらに、上流側のインクと個別電極３２との間に電圧を印加することで、高撥液絶縁膜３３とインクとの間の接触角をエレクトロウェッティング現象によって変形させることができる。そして、このとき加圧されたインクは、個別流路３８内の選択的通過領域を通過する。したがって、小さい電圧を印加したとしても加圧されたインクを通過させることが可能となる。

加えて、インク排出面１２においてインク排出口１１が、Ｘ方向に沿って一列に配列されるように、複数の個別流路３８が配置されている。したがって、多数のインク排出口１１からインクを一直線状に同時に排出することが可能となる。

また、複数の個別流路３８に対して、インクタンク５０からインクが供給される共通流路３９が共通に接続されている。したがって、個別流路３８へのインクの供給構造を簡単にすることができる。

加えて、インク排出口１１からインクが排出されるので、インク排出面１２に近接して用紙を配置することにより、用紙上に高解像度での画像の形成を行うことが可能となる。

また、参考の実施の形態のプリンタ６０は、高集積化が容易なヘッド１を用いているために、高い解像度での画像形成が可能となる。

さらに、上流側のインクと個別電極３２との間に電圧を印加する時間を制御することができる電圧印加制御部４３を有している。したがって、インク排出口１１から排出される１滴あたりのインク体積を調整することが可能となる。つまり、極めて多段階の階調印字が可能となる。

次に、本発明の第１の実施の形態に係るプリンタについて説明する。

本実施の形態にかかるプリンタの構成が、参考の実施の形態にかかるプリンタ６０の構成と主に異なる点は、プリンタ６０に備えられているヘッド１のインク通過許容機構３４が、共通電極３１、個別電極３２及び高撥液絶縁膜３３とを有しているのに対して、本実施の形態のプリンタに備えられているヘッド１０１のインク通過許容機構が、個別流路１３８の内壁を振動させることが可能なアクチュエータ１３１を有している点である。その他の構成については、図１に示すプリンタ６０とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、参考の実施の形態のプリンタ６０では、導電性を有するインクが用いられるが、本実施の形態のプリンタで用いられるインクは、特に導電性を有している必要はない。

ここで、図１１〜図１３を参照しつつ、ヘッド１０１の構成について説明する。図１１〜図１３は、それぞれ参考の実施形態の図４〜図６に対応する図である。

図１２及び図１３に示すように、ヘッド１０１は、インク排出ユニット１１０とインク供給ユニット１２０とを備えている。インク排出ユニット１１０内には、複数の個別流路１３８が形成されている。ここで、図１３に示すように、個別流路１３８の断面は凹状である。つまり、本実施の形態では、個別流路１３８は大気開放されている。そして、図１１及び図１３に示すように、各個別流路１３８を区切る壁の外壁には、個別流路１３８の内壁に比べて撥液性が高い高撥液層１１５が形成されている。

また、図１２に示すように、インク排出ユニット１１０の下面のインク排出口１１１近傍には、Ｘ方向に沿って下方に開いた凹部１１６が形成されている。そして、凹部１１６の底面には、突起部１１７が設けられている。さらに、凹部１１６の側面と突起部１１７との間には、アクチュエータ１３１が配置されている。ここで、アクチュエータ１３１は、電圧が印加されることによってＹ方向に振動する。したがって、アクチュエータ１３１
は、突起部１１７をＹ方向に振動させることが可能である。本実施の形態では、アクチュエータ１３１がインク通過許容機構として機能する。なお、インク通過許容機構の機能については後述する。

さらに、個別流路１３８の底面における、突起部１１７と対向する領域には、個別流路１３８の底面の撥液性と比べて高い撥液性を有する高撥液膜１１４が形成されている。そして、本実施の形態では、個別流路１３８内の高撥液膜１１４に対応する領域を「選択的通過領域」と称する。また、個別流路１３８内において、選択的通過領域よりもインクの流動方向について上流側のインクを単に「上流側のインク」と称し、選択的通過領域よりもインクの流動方向について下流側のインクを単に「下流側のインク」と称する。ここで、図１１に示すように、高撥液膜１１４のインク排出口１１１側の境界線は、インクの流動方向に直交する直線（Ｘ方向に平行な直線）からなる。一方、インク排出口１１１とは反対側の境界線は、インク流動方向に直交する直線に対して傾斜方向が逆の直線が交互に並べられたジグザグ形状である。

このようにジグザグ形状の境界線が形成されていることによって、インクに加えられる流動方向について下流側への力が大きくなったときに、上流側のインクが高撥液膜１１４を通過しやすくなる。なぜならば、インクメニスカスがブレイクして高撥液膜１１４を通過するときのインクメニスカスの限界仰角が一定であると考えられること、及び、インクに加えられる流動方向について下流側への力が大きくなっていく過程において、高撥液膜１１４の境界線で最もインク排出口１１１から離れており、その境界線のうち傾斜角の異なる２つの部分によって構成されたジグザグ先端部においてインクメニスカスの仰角が他の個所よりも大きくなって限界仰角に達しやすいからである。

ここで、本実施の形態におけるインク通過許容機構の機能について説明する。加圧されたインクがヘッド１０１に供給された際に、アクチュエータ１３１が稼動していない場合には、インクが加圧されているものの高撥液膜１１４の撥液作用のために、個別流路１３８内の選択的通過領域をインクが流れることはない。したがって、個別流路１３８のインクは、上流側のインクと下流側のインクとに分断される。よって、インク排出口１１１からインクが排出されることはない。

一方、アクチュエータ１３１に対して電圧を印加し、突起部１１７をＹ方向に振動させると、突起部１１７の振動が伝わることによって、個別流路１３８の底面の高撥液膜１１４に対応する領域が振動する。このとき、上流側のインクに対して加速度が加わる。そして、上流側のインクに加わる加速度が、インクが高撥液膜１１４を乗り越えることが可能なだけの大きさとなると、高撥液膜１１４の撥液作用に打ち勝って、個別流路１３８内の選択的通過領域をインクが流れるようになり、インク排出口１１１からインクを排出することができる。

このように、インク通過許容機構は、各個別流路１３８の底面の高撥液膜１１４に対応する領域を、アクチュエータ１３１により選択的に振動させることによって、加圧されたインクが個別流路１３８内の選択的通過領域を通過することを選択的に許容することができる。よって、インク排出口１１１から選択的にインクを排出することができる。

なお、アクチュエータ１３１のＸ方向の変位量及び振動数等は、上流側のインクに対して、高撥液膜１１４を乗り越えることが可能なだけの加速度を与えることができるように設定されている。

次に、本実施の形態のプリンタの制御について説明する。本実施の形態では、参考の実施の形態と同様に、データ記憶部、印加時間算出部及び電圧印加制御部を有するコントローラ（図示せず）でプリンタの制御が行われる。データ記憶部の機能については参考の実施の形態と同様である。印加時間算出部は、データ記憶部に記憶されたプリントデータに基づいて算出されるインク排出口１１１からのインクの排出量に対応するように、アクチュエータ１３１に電圧を印加する時間を算出する。電圧印加制御部は、印加時間算出部によって算出された電圧印加時間に基づいて、アクチュエータ１３１に電圧を印加する。

ここで、図１４に示す選択的通過領域付近での個別流路の断面図を用いて、インク排出口１１１からインクが排出されない状態から、インクが排出される状態に切り換えられた際の、個別流路１３８内でのインクの動きを説明する。まず、加圧されたインクが個別流路１３８に流入すると、参考の実施の形態と同様に、高撥液膜１１４の撥液作用により、図１４（ａ）に示すように、個別流路１３８内の選択的通過領域に対応した位置において、個別流路１３８を塞ぐような大きさを有する気体が定在するようになる。したがって、加圧されたインクがインク排出口１１１に向かって選択的通過領域を通過できなくなる。よって、インク排出口１１１からインクが排出されることはない。

その後、図１４（ｂ）に示すように、電圧印加制御部により、アクチュエータ１３１に電圧を印加し、突起部１１７をＹ方向に振動させると、突起部１１７の振動が伝わることによって、個別流路１３８の底面の高撥液膜１１４に対応する領域が振動する。これにより、高撥液膜１１４を乗り越えることが可能なだけの加速度が上流側のインクに対して加わる。したがって、高撥液膜１１４上をインクが流動方向下流側に向かって流れる。その結果、図１４（ｃ）に示すように、個別流路１３８内の選択的通過領域をインクが通過するようになり、インク排出口１１１からインクが排出される。

続いて、電圧印加制御部によって、アクチュエータ１３１への電圧の印加が終了し、突起部１１７の振動が停止すると、上流側のインクに加速度が加わらなくなる。したがって、図１４（ｄ）に示すように、再び個別流路１３８内の選択的通過領域に対応した位置において、個別流路１３８を塞ぐような大きさを有する気体が定在するようになる。よって、選択的通過領域を加圧されたインクが排出口１１１に向かって通過できなくなり、インク排出口１１１からのインクの排出が停止される。

以上のように、第１の実施の形態のヘッド１０１は、参考の実施の形態のヘッド１と同様に、高集積化が容易で小型化しやすく、しかも比較的簡略な構造である。

また、個別流路１３８の断面は凹状である。したがって、インク排出ユニット１１０の構造がより簡略化され、低コストで製造可能になる。

加えて、各個別流路１３８を区切る壁の外壁には、個別流路１３８の内壁に比べて撥液性が高い高撥液層１１５が形成されている。そのため、個別流路１３８内のインクが隣接する個別流路１３８内に漏れ出しにくくなっている。

また、インク通過許容機構は、インク排出ユニット１１０の下面に形成された凹部１１６の底部において、個別流路１３８内の高撥液膜１１４に対向する位置に形成された突起部１１７を振動させることが可能なアクチュエータ１３１である。したがって、突起部１１７を振動させることによって、個別流路１３８の底面の高撥液膜１１４に対応する領域を振動させることができる。これにより、上流側のインクに、高撥液膜１１４を乗り越えることが可能なだけの加速度を与えることができる。その結果、個別流路１３８内の選択的通過領域を、加圧されたインクが通過することができ、インク排出口１１１からインクが排出される。

さらに、高撥液膜１１４のインク排出口１１１側の境界線は、インクの流動方向に直交する直線からなっており、インク排出口１１１とは反対側の境界線は、インク流動方向に直交する直線に対して傾斜方向が逆の直線が交互に並べられたジグザグ形状である。よって、インクに加えられる流動方向について下流側への力が大きくなったときに、上流側のインクが高撥液膜１１４を通過しやすくなる。

その他、本実施の形態に係るプリンタは、参考の実施の形態に係るプリンタと同様の利点を有している。

次に、本発明の第２の実施の形態に係るプリンタについて説明する。

本実施の形態にかかるプリンタの構成が、参考の実施の形態にかかるプリンタ６０の構成と主に異なる点は、プリンタ６０に備えられているヘッド１のインク通過許容機構３４が、共通電極３１、個別電極３２及び高撥液絶縁膜３３とを有しているのに対して、本実施の形態のプリンタに備えられているヘッド２０１のインク通過許容機構２３３が、低撥液板２３１とアクチュエータ２３２とを有している点である。その他の構成については、図１に示すプリンタ６０とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、参考の実施の形態のプリンタ６０では、導電性を有するインクが用いられるが、本実施の形態のプリンタで用いられるインクは、特に導電性を有している必要はない。

ここで、図１５〜図１７を参照しつつ、ヘッド２０１の構成について説明する。図１５〜図１７は、それぞれ参考の実施形態の図４〜図６に対応する図である。

図１６及び図１７に示すように、ヘッド２０１は、インク排出ユニット２１０とインク供給ユニット２２０とを備えている。インク排出ユニット２１０内には、複数の個別流路２３８が形成されている。ここで、図１７に示すように、個別流路２３８の断面は凹状である。つまり、本実施の形態では、個別流路２３８は大気開放されている。そして、図１５及び図１７に示すように、各個別流路２３８を区切る壁の外壁には、個別流路２３８の内壁に比べて撥液性が高い高撥液層２１５が形成されている。さらに、個別流路２３８の底面のインク排出口１１１近傍には、個別流路２３８の底面の撥液性と比べて高い撥液性を有する高撥液膜２１４が形成されている。

なお、本実施の形態では、個別流路２３８内の高撥液膜２１４に対応する領域を「選択的通過領域」と称する。また、個別流路２３８内において、選択的通過領域よりもインクの流動方向について上流側のインクを単に「上流側のインク」と称し、選択的通過領域よりもインクの流動方向について下流側のインクを単に「下流側のインク」と称する。

さらに、図１６及び図１７に示すように、インク供給ユニット２２０の上面には、支持板２３３ａが接着固定されている。ここで、支持板２３３ａは平板状部材であり、そのＸ方向に沿う長さは、インク排出ユニット２１０及びインク供給ユニット２２０のＸ方向に沿う長さに等しい。そして、支持板２３３ａは、インク供給ユニット２２０の上面からインクの流動方向に延出しており、その延出方向端部近傍の下面は、個別流路２３８内の高撥液膜２１４と対向している。

また、支持板２３３ａの下面において、複数の個別流路２３８の高撥液膜２１４と対向している部分には、Ｚ方向に沿った長さが可変であるアクチュエータ２３２がそれぞれ設けられている。そして、アクチュエータ２３２の支持板２３３ａによって支持されている面と反対側の面には、低い撥液性を有する低撥液板２３１が取り付けられている。したがって、低撥液板２３１の下面と高撥液膜２１４とは対向している。ここで、低撥液板２３１は四角形状であり、そのＹ方向に沿う長さは、高撥液膜２１４のＹ方向に沿う長さよりも長い。なお、アクチュエータ２３２は、電圧が印加されていない場合には、低撥液板２３１を個別流路２３８内のインクと離間する位置で支持しており、電圧が印加されることによって、その長さが長くなって、低撥液板２３１を個別流路２３８内のインクに接触する位置に変位させることができる。本実施の形態では、低撥液板２３１及びアクチュエータ２３２が後述するインク通過許容機構２３３（図１６参照）として機能する。

ここで、本実施の形態のインク通過許容機構２３３の機能について説明する。加圧されたインクがヘッド２０１に供給された際に、アクチュエータ２３２に電圧が印加されていない場合には、インクが加圧されているものの、高撥液膜２１４の撥液作用のために、個別流路２３８内の選択的通過領域をインクが流れることはない。したがって、個別流路２３８のインクは、上流側のインクと下流側のインクとに分断される。よって、インク排出口２１１からインクが排出されることはない。

一方、アクチュエータ２３２に対して電圧を印加して、低撥液板２３１が個別流路２３８内の上流側のインク及び下流側のインクに接触するまで低撥液板２３１を下方に変位させると、インクは低撥液板２３１の表面で濡れ広がる。そして、選択的通過領域を、低撥液板２３１の表面に沿って、且つインク排出口２１１に向かって、加圧されたインクが通過するようになる。そして、インク排出口２１１からインクが排出される。

このように、インク通過許容機構２３３は、各個別流路２３８内のインクと、各個別流路２３８の高撥液膜２１４に対向して支持されている低撥液板２３１とを選択的に接触さることによって、加圧されたインクが個別流路２３８内の選択的通過領域を通過することを選択的に許容することができる。よって、インク排出口２１１から選択的にインクを排出することができる。

次に、本実施の形態のプリンタの制御について説明する。本実施の形態では、参考の実施の形態と同様に、データ記憶部、印加時間算出部及び電圧印加制御部を有するコントローラ（図示せず）でプリンタの制御が行われる。データ記憶部の機能については参考の実施の形態と同様である。印加時間算出部は、データ記憶部に記憶された印刷データに基づいて算出されるインク排出口２１１からのインクの排出量に対応するように、アクチュエータ２３２に電圧を印加する時間を算出する。電圧印加制御部は、印加時間算出部によって算出された電圧印加時間に基づいて、アクチュエータ２３２に電圧を印加する。

ここで、図１８を用いて、インク排出口２１１からインクが排出されない状態から、インクが排出される状態に切り換えられた際の、個別流路２３８内でのインクの動きを説明する。図１８は、個別流路２３８内でのインクの動きを示す図である。まず、インクが個別流路２３８に流入すると、図１８（ａ）に示すように、個別流路２３８内の選択的通過領域に対応した高撥液膜２１４上の位置において、個別流路２３８を塞ぐような大きさを有する気体が定在するようになる。したがって、加圧されたインクがインク排出口２１１に向かって選択的通過領域を通過できなくなる。よって、インク排出口２１１からインクが排出されることはない。

その後、電圧印加制御部により、アクチュエータ２３２に電圧を印加し、低撥液板２３１が個別流路２３８内の上流側のインク及び下流側のインクに接触するまで、低撥液板２３１を下方に変位させる。このとき、図１８（ｂ）に示すように、インクは低撥液板２３１の表面で濡れ広がる。また、このとき上流側のインクは加圧されているために、低撥液板２３１の表面で濡れ広がった上流側のインクは、低撥液板２３１の表面に沿って、流動方向下流側に向かって流れる。その結果、図１８（ｃ）に示すように、選択的通過領域をインクが通過するようになり、インク排出口２１１からインクが排出される。

続いて、電圧印加制御部によって、アクチュエータ２３２への電圧の印加が終了すると、低撥液板２３１が上方に変位し、低撥液板２３１とインクとが接触しなくなる。したがって、図１８（ｄ）に示すように、再び選択的通過領域に対応した高撥液膜２１４上の位置において、個別流路２３８を塞ぐような大きさを有する気体が定在するようになる。よって、個別流路２３８内の選択的通過領域を加圧されたインクが排出口２１１に向かって通過できなくなり、インク排出口２１１からのインクの排出が停止される。

以上のように、第２の実施の形態のヘッド２０１は、参考の実施の形態のヘッド１及び第１の実施の形態のヘッド２と同様に、高集積化が容易で小型化しやすく、しかも比較的簡略な構造である。

また、インク通過許容機構は、個別流路２３８内の高撥液膜２１４と対向するように支持された低撥液板２３１と、低撥液板２３１を上下方向に変位させることが可能なアクチュエータ２３２とを有している。したがって、低撥液板２３１を下方に変位させ、上流側のインク及び下流側のインクに接触させることができる。これにより、インクが低撥液板２３１の表面に濡れ広がる。その結果、個別流路２３８内の高撥液膜２１４に対応する領域を、加圧されたインクが通過することができ、インク排出口２１１からインクが排出される。

その他、本実施の形態に係るプリンタは、参考の実施の形態に係るプリンタと同様の利点を有している。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。

例えば、参考の実施の形態における第１の変形例を、図１９に示す。図１９は、個別流路３８のインクの流動方向に沿う縦断面図である。本変形例にかかる個別流路３８内の上面における、高撥液絶縁膜３３のＹ方向両端部と対向する位置には、突起体１９が形成されている。したがって、本変形例では、上流側のインクと個別電極３２との間に電圧が印加されていない場合に、個別流路３８内の選択的通過領域に定在する気泡が動きにくくなる。したがって、メニスカス位置の安定性が向上する。

なお、突起体１９が形成される面は、個別流路３８内の上面には限定されない。個別流路３８の部分横断面図である図２０に示すように、個別流路３８内の両側面における、高撥液絶縁膜３３のＹ方向両端部に対応する位置に突起体１９を形成してもよい。

また、上述の変形例では、参考の実施の形態のヘッド１の個別流路３８内に突起体１９を形成する場合について説明したが、これと同様に、第１の実施の形態の個別流路１３８内に突起体を形成してもよいし、第２の実施の形態の個別流路２３８内に突起体を形成してもよい。

さらに、参考の実施の形態における第２の変形例を、図２１に示す。図２１は、個別流路３８のインクの流動方向に沿う縦断面図である。参考の実施の形態では、高撥液絶縁膜３３は個別流路３８の底面に凹凸が生じないように形成されているが、本変形例にかかる個別流路３８の底面には、個別電極３２が個別流路３８の底面から突出するように形成されており、高撥液絶縁膜３３は、個別電極３２の個別流路３８の底面から突出している部分を覆うように形成されている。したがって、個別流路３８の底面の高撥液絶縁膜３３が形成される領域が、個別流路３８の底面において周囲に比べて突出することになる。これにより、本変形例では、インク遮断時において、個別流路３８内の選択的通過領域に定在する気泡が動きにくくなる。その結果、メニスカス位置の安定性が向上する。

加えて、参考の実施の形態における第３の変形例を、図２２に示す。図２２は、個別流路３８のインクの流動方向に沿う縦断面図である。本変形例にかかる個別流路３８の上面において、高撥液絶縁膜３３と対向する位置には、大気と連通する孔１８が形成されている。したがって、本変形例では、個別流路３８内の選択的通過領域に、確実に気泡を形成することができる。また、温度や気圧変化によるメニスカスの変動を抑制できる。

さらに、参考の実施の形態における第４の変形例を、図２３及び図２４に示す。図２３は、個別流路３８のインクの流動方向に沿う縦断面図である。図２４は、図２３の個別流路３８のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図の一部分である。参考の実施の形態では、個別流路３８の断面が四角形状である場合について説明したが、図２４に示すように、本変形例にかかる個別流路３８の断面は凹状である。したがって、本変形例では、インク排出ユニット１０の構造がより簡略化され、低コストで製造可能になる。また、本変形例では、各個別流路３８を区切る壁の上壁には、個別流路３８の内壁に比べて撥液性が高い高撥液層１５が形成されている。よって、個別流路３８内のインクが隣接する個別流路３８内に漏れ出すのを抑制することができる。

なお、第１の実施の形態では、上述の変形例と同様に、個別流路１３８の断面が凹状である場合について説明したが、個別流路１３８の断面は四角形状であってもよい。また、第２の実施の形態においても、上述の変形例と同様に、個別流路２３８の断面が凹状である場合について説明したが、個別流路１３８の断面は四角形状であってもよい。ただし、この場合には、個別流路１３８の上面に、低撥液板２３１が通過することが可能な開口を形成する必要がある。

また、第１の実施の形態、第２の実施の形態及び上述の変形例では、各個別流路を区切る壁の上壁において、個別流路の内壁に比べて撥液性が高い高撥液層が形成されている場合について説明したが、高撥液層は形成されていなくてもよい。

さらに、参考の実施の形態における第５の変形例を、図２５〜図２７に示す。図２５及び図２６は、それぞれ参考の実施形態の図４及び図５に対応する図である。図２７は、図２５のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿う断面図である。本変形例にかかるインク排出ユニット１０には、インク排出面１２に、Ｘ方向に沿って一列に配列されたインク排出口１１が形成されるように、複数の個別流路３８がＹ方向に沿って形成されている。なお、複数の個別流路３８は、イエローインク用→マゼンタインク用→シアンインク用→ブラックインク用→イエローインク用→・・・の順番で周期的に配列されている。

また、本変形例にかかるインク供給ユニット２０は、図２６及び図２７に示すように、イエローインク供給部２１、マゼンタインク供給部２２、シアンインク供給部２３及びブラックインク供給部２４とを有している。各インク供給部２１〜２４には、いずれも略直方体部材であり、その下面には下方に開いた凹部２１ａ〜２４ａがそれぞれ形成されている。さらに、インク供給部２１〜２４内に凹部２１ａ〜２４ａによって形成された空間には、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク及びブラックインクが、対応するインクタンク（図示せず）からそれぞれ供給される。

そして、図２７に示すように、各イエローインク用個別流路３８と、イエローインク供給部２１内に凹部２１ａによって形成された空間とが連結されるように、マゼンタインク供給部２２、シアンインク供給部２３及びブラックインク供給部２４の凹部２２ａ〜２４ａが形成されていない部分にそれぞれ貫通孔２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが形成されている。同様に、各マゼンタインク用個別流路３８と、マゼンタインク供給部２２内に凹部２２ａによって形成された空間とが連結されている。また、各シアンインク用個別流路３８と、シアンインク供給部２３内に凹部２３ａによって形成された空間とが連結されている。さらに、各ブラックインク用個別流路３８と、ブラックインク供給部２４内に凹部２４ａによって形成された空間とが連結されている。

以上の構成により、本変形例では、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色をそれぞれインク排出口１１から選択的に排出させることができる。したがって、用紙上に各色に対応するインクを排出することで、フルカラーの画像を形成することができる。

また、上述の第５の変形例では、参考の実施の形態のヘッド１において、インク供給ユニット２０が４つのインク供給部２１〜２４を有しており、インク排出口１１からイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のインクを排出することが可能な場合について説明したが、これと同様に、第１の実施の形態及び第２の実施の形態のヘッドにおいても、インク供給ユニットが４つのインク供給部を有しており、インクは排出口から４色のインクを排出することが可能であってもよい。

なお、上述の第５の変形例におけるインクの種類については、上述のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色のインクには限らず、この４色以外の色のインクを用いてもよい。また、１種類以上の複数のインクを用いていればよい。

さらに、上述の参考の実施の形態、並びに第１及び第２の実施の形態では、加圧されたインクが個別流路内の選択的通過領域を通過することを選択的に許容するインク通過許容機構の一例がそれぞれ説明されている。したがって、本実施の形態と同様の効果が得られる範囲で、インク通過許容機構の構成は任意に変更可能である。

加えて、上述の参考の実施の形態では、共通電極３１が選択的通過領域に対してインク排出口１１１とは反対側に形成されている場合について説明したが、これに限らず、共通電極３１は、選択的通過領域よりもインク排出口１１１側にあってもよい。また、共通電極３１が共通流路３９に形成されている場合について説明したが、共通電極３１は、各個別流路３８に形成されていてもよい。

また、上述の第１の実施の形態では、インク排出ユニット１１０の下面において個別流路１３８内の高撥液膜１１４に対向する位置に突起部１１７が形成されている場合について説明しているがこれには限られない。例えば、突起部１１７は形成せずに、インク排出ユニット１１０の下面において、個別流路１３８内の高撥液膜１１４のＹ方向両端部と凹部１１６のＹ方向両端部とが対向するように凹部１１６を形成すると共に、凹部１１６のＹ方向の両側面間にアクチュエータ１３１を配置し、凹部１１６のＹ方向の両側面をＹ方向に振動させるようにしてもよい。

また、上述の第１の実施の形態では、高撥液膜１１４のインク排出口１１１側の境界線は、インクの流動方向に直交する直線からなっており、インク排出口１１１とは反対側の境界線は、インク流動方向に直交する直線に対して傾斜方向が逆の直線が交互に並べられたジグザグ形状である場合について説明しているが、これには限られない。高撥液膜１１４は、インクに加えられる流動方向について下流側への力が大きくなったときに、上流側のインクが高撥液膜１１４を通過しやすくなる形状であればどのような形状であってもよい。例えば、高撥液膜１１４の表面に、撥液性の低い低撥液領域の島を設け、インク排出口１１１側のよりもインク排出口１１１とは反対側の方が、低撥液領域の島の数が多くなるようにしてもよい。また、インク排出口１１１側の境界線とインク排出口１１１とは反対側の境界線とは、同じ形状であってもよい。

さらに、上述の第１の実施の形態では、アクチュエータ１３１によって突起部１１７を振動させる場合について説明したが、突起部１１７を振動させる発振機構はこれには限られない。例えば、モータを用いて突起部１１７を振動させてもよい。

また、上述の第２の実施の形態では、Ｚ方向に沿った長さが可変であるアクチュエータ２３２に低撥液板２３１を取り付けることによって、低撥液板２３１をＺ方向に沿って変位させる場合について説明したが、低撥液板２３１を変位させる駆動機構はこれには限られない。例えば、棒状の金属部材の先端に低撥液板２３１を取り付け、金属部材を加熱又は冷却することによって伸縮させて、低撥液板２３１を変位させてもよい。

加えて、上述の参考の実施の形態、並びに第１及び第２の実施の形態では、空気供給管に設けられたポンプによりインクタンクに空気を供給することによって、インクタンク内のインクを加圧し、ヘッドに加圧されたインクを供給する場合について説明したが、加圧されたインクをヘッドに供給する方法はこれには限られない。例えば、インクタンクをヘッドよりも高い位置に配置し、水頭圧によってヘッドに加圧されたインクが供給されるようにしてもよい。

また、上述の参考の実施の形態、並び第１及び第２の実施の形態では、電圧印加制御部によって、インク排出口から排出される１滴あたりのインクの体積を調整し、多段階の階調印字を行うことが可能な場合について説明したが、電圧制御部は無くてもよい。

さらに、上述の参考の実施の形態、並び第１及び第２の実施の形態では、インクを選択的に排出可能なプリンタについて説明したが、本発明の適用範囲はこれには限られない。例えば、各個別流路内に複数種類の薬液を供給し、これらを選択的に排出することによって、所定の順番で薬液の調合を行い反応を観察するようなマイクロファクトリとして用いてもよいし、マイクロマシン内に設けられるマイクロバルブとして用いてもよい。

本発明の参考の実施の形態に係るプリンタの概略構成を示す模式図である。 図１のインクタンクの模式的な断面図である。 図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿う断面を共に描いたヘッド１の要部斜視図である。 図３のヘッドの横面図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿うヘッドの断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿うヘッドの断面図である。 図５のヘッドの部分拡大図である。 図６のヘッドの部分拡大図である。 図１のプリンタの制御を示すブロック図である。 図１のヘッドの選択的通過領域付近での個別流路の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るプリンタに備えられたヘッドのインク排出ユニットの横断面図である。 図１１のヘッドのＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。 図１１のヘッドのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１１のヘッドの選択的通過領域付近での個別流路の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプリンタに備えられたヘッドのインク排出ユニットの横断面図である。 図１５のヘッドのＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う断面図である。 図１５のヘッドのＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う断面図である。 図１５のヘッドの選択的通過領域付近での個別流路の断面図である。 図１のヘッドの第１の変形例であり、個別流路のインクの流動方向に沿う縦断面図である。 図１９のヘッドの一変形例であり、個別流路の部分横断面図である。 図１のヘッドの第２の変形例であり、個別流路のインクの流動方向に沿う縦断面図である。 図１のヘッドの第３の変形例であり、個別流路のインクの流動方向に沿う縦断面図である。 図１のヘッドの第４の変形例であり、個別流路のインクの流動方向に沿う縦断面図である。 図２３の個別流路のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図の一部分である。 図１のヘッドの第５の変形例であり、インク排出ユニットの横断面図である。 図２５のヘッドのＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿う断面図である。 図２５のヘッドのＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿う断面図である。

１ ヘッド（液体移送ヘッド）
１１ インク排出口（液体排出口）
３１ 共通電極（第１の電極）
３２ 個別電極（第２の電極）
３３ 高撥液絶縁膜（絶縁体）
３４ インク通過許容機構（液体通過許容手段）
３８ 個別流路
３９ 共通流路
４３ 電圧印加制御部（制御手段）
５０ インクタンク
６０ プリンタ（液体移送装置）

Claims (20)

1. 液体排出口を有していると共に、液体が接する内壁に、第１の領域と、前記第１の領域に対して液体の流動方向に隣接した位置にあって且つ前記第１の領域よりも撥液性が高い第２の領域とが形成されており、前記第２の領域に対応した位置が、前記液体排出口に向けて加圧された液体が前記液体排出口に向かって通過することができず気体が定在する位置となる個別流路と、
   前記加圧された液体が前記第２の領域に対応した位置を通過することを選択的に許容する液体通過許容手段とを備えており、
   前記液体通過許容手段を構成する部材の少なくとも一部が、前記第２の領域に対応する位置に設けられており、
   液体に加圧される圧力が変動することを特徴とする液体移送ヘッド。
2. 前記内壁において液体の流動方向における前記第２の領域の縁に対応した位置に、一又は複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体移送ヘッド。
3. 前記第２の領域の液体に接する面が、前記第１の領域の液体に接する面に対して突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の液体移送ヘッド。
4. 液体としてインクを排出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体移送ヘッド。
5. 複数の前記液体排出口が一列に配列されるように複数の前記個別流路が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体移送ヘッド。
6. ｎを２以上の固定された自然数として、最も端にある前記個別流路からｎ×Ｎ＋１（Ｎは０以上の整数変数）番目に当たる前記個別流路に接続された第１の共通流路と、ｎ×Ｎ＋２番目に当たる前記個別流路に接続された第２の共通流路と、…、ｎ×Ｎ＋ｎ番目に当たる前記個別流路に接続された第ｎの共通流路とをさらに備えており、これらｎ個の共通流路がそれぞれ個別流路との距離が異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液体移送ヘッド。
7. 前記ｎ個の共通流路には、液体としてそれぞれ色の異なったインクが充填されることを特徴とする請求項６に記載の液体移送ヘッド。
8. 複数の前記個別流路に共通に接続する共通流路をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５に記載の液体移送ヘッド。
9. 前記液体通過許容手段が、少なくとも前記第２の領域において前記個別流路の内壁を振動させる発振機構を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体移送ヘッド。
10. 前記発振機構が、電圧の印加に伴って、前記個別流路内における液体の流動方向に前記第２の領域に対向した外壁を振動させる圧電素子を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の液体移送ヘッド。
11. 前記第２の領域が２つの前記第１の領域の間に挟まれており、
    前記第２の領域は、液体が、前記第２の領域に対応した位置に対して前記液体排出口側にある前記第１の領域から前記第２の領域へ浸入するよりも、前記第２の領域に対応した位置に対して前記液体排出口とは反対側にある前記第１の領域から前記第２の領域へ浸入し易い構造を有していることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液体移送ヘッド。
12. 前記第２の領域と前記第２の領域に対して前記液体排出口側にある前記第１の領域との境界線は、液体の流動方向に直交する直線からなり、前記第２の領域と前記第２の領域に対して前記液体排出口側とは反対側にある前記第１の領域との境界線は前記直線に対する傾斜角が異なる部分を含んだ線であることを特徴とする請求項１１に記載の液体移送ヘッド。
13. 前記液体通過許容手段が、
    前記第２の領域よりも撥液性が低い面を有しており、前記面が前記第２の領域と対向するように配置された低撥液性部材と、
    前記低撥液性部材の前記面を前記個別流路内の液体に接する位置と離間する位置との間で変位させることが可能な駆動機構とを備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体移送ヘッド。
14. 前記駆動機構が、電圧の印加に伴って、前記低撥液性部材の前記面と前記第２の領域との間の距離が変化する方向に変形する圧電素子を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の液体移送ヘッド。
15. 前記個別流路が断面が凹状に形成されるように大気開放された開口を有し、前記開口が液体の流動方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の液体移送ヘッド。
16. 前記個別流路の前記開口が形成された外壁は、前記第１の領域よりも撥液性が高く形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の液体移送ヘッド。
17. 前記個別流路には、液体の流動方向における前記第２の領域に対応した位置に、大気連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液体移送ヘッド。
18. 液体排出口を有する液体移送ヘッドと、
    前記液体移送ヘッド内の液体を前記液体排出口に向かう方向に加圧する加圧機構と、
    前記液体移送ヘッドを制御するための制御手段とを備えており、
    前記液体移送ヘッドが、
    液体が接する内壁に、第１の領域と、前記第１の領域に対して液体の流動方向に隣接した位置にあって且つ前記第１の領域よりも撥液性が高い第２の領域とが形成されており、前記第２の領域に対応した位置が、前記加圧機構によって加圧された液体が前記液体排出口に向かって通過することができず気体が定在する位置となる個別流路と、
    前記制御手段の制御に基づいて、前記加圧された液体が前記第２の領域に対応した位置を通過することを選択的に許容する液体通過許容手段とを備えており、
    前記液体通過許容手段を構成する部材の少なくとも一部が、前記第２の領域に対応する位置に設けられており、
    前記加圧機構は、前記液体移送ヘッド内の液体に変動する圧力を加圧することを特徴とする液体移送装置。
19. 前記液体通過許容手段が、少なくとも前記第２の領域において前記個別流路の内壁を振動させる発振機構を備えており、
    前記制御手段が、前記発振機構が前記個別流路の内壁を振動させる時間を調整可能であることを特徴とする請求項１８に記載の液体移送装置。
20. 前記液体通過許容手段が、
    前記第２の領域よりも撥液性が低い面を有しており、前記面が前記第２の領域と対向するように配置された低撥液性部材と、
    前記低撥液性部材の前記面を前記個別流路内の液体に接する位置と離間する位置との間で変位させることが可能な駆動機構とを備えており、
    前記制御手段が、前記低撥液性部材の前記面が前記個別流路内の液体に接する位置に前記低撥液性部材が保持される時間を調整可能であることを特徴とする請求項１８に記載の液体移送装置。

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