JP4941136B2

JP4941136B2 - 流体噴射装置

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Publication number: JP4941136B2
Application number: JP2007178353A
Authority: JP
Inventors: 聡細野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2027-07-06
Also published as: US20090009553A1; US8226202B2; JP2009012376A

Description

本発明は、流体を噴射する流体噴射装置のヘッドにおいて予備吐出を行う技術に関する。

従来より、ラインヘッドを有するインクジェット式記録装置がある。このラインヘッドは、ノズルを介してインクを記録用紙等に吐出するため、ノズル近傍においてインクが増粘したりノズル内に気泡が混入したりして、インクの吐出が良好に行えなくなるおそれがあった。そこで、印刷とは別に各ノズルからインクを吐出させて、インクの吐出不良を回復する、いわゆる予備吐出を行うインクジェット式記録装置が提案されている（下記特許文献１参照）。

特開２００６−３５５３７号公報

一般に、ラインヘッドは、記録用紙等の幅全体にわたってインクを同時に吐出できるように、記録用紙等の幅に沿った方向に多数（例えば数千個）のノズルが並んで配置されている。したがって、予備吐出を実行する際に全てのノズルからインクを吐出させると、記録装置全体では多量のインクを使用することとなる。そして、上記特許文献１に記載のインクジェット式記録装置では、予備吐出時に吐出されたインクは廃棄タンクに溜められ、その後廃棄されていた。したがって、印刷に用いられない無駄なインクが多量に消費されてしまうという問題があった。

なお、上述した問題点は、ラインヘッドに限らず、シリアルヘッドのインクジェット式記録装置においても発生し得る。また、インクジェット式記録装置に限らず、インク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体や、流体として噴射可能な粉体等の固体を含む）を噴射する流体噴射装置において発生し得る。

本発明は、流体噴射装置において、予備吐出を実行する際に消費する流体量を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明は、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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］流体を噴射するための流体噴射装置であって、前記流体を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部から供給された前記流体を複数のノズルから吐出し、かつ、前記貯蔵部から各ノズルを介さずに前記流体を排出するための流体排出路を備えるヘッドと、前記ヘッドと当接し、前記複数のノズルから吐出される前記流体と前記流体排出路から排出された流体とを受けるためのヘッドキャップ装置と、を備え、前記ヘッドと前記ヘッドキャップ装置とは、前記ヘッドキャップ装置と前記ヘッドとが当接した状態において、前記貯蔵部から各ノズルを介して流出した前記流体と前記流体排出路から排出された前記流体とが再び前記貯蔵部に戻る循環流路を形成するヘッド側流路とヘッドキャップ装置側流路とを有している、流体噴射装置。

適用例１の流体噴射装置では、ヘッドとヘッドキャップ装置とが当接した状態において、貯蔵部から流出した流体が再びタンクに戻る循環流路が形成されるので、予備吐出を実行する際に消費する流体を再利用することができ、無駄となる流体の量を抑制することができる。

［適用例２］適用例１に記載の流体噴射装置において、前記ヘッド側流路は、各ノズルの入口側に設けられた入口側流路部を有し、前記ヘッドキャップ装置側流路は、各ノズルと前記流体排出路との出口側に設けられた出口側流路部を有し、前記入口側流路部と前記出口側流路部とは、前記出口側流路部における前記流体の流速が、前記入口側流路部における前記流体の流速よりも速くなるように構成されている、流体噴射装置。

このようにすることで、流体排出口から貯蔵部の流体を排出しつつ、入口側流路部と出口側流路部とにおける流速の差によって、各ノズルにおいて入口側流路部から出口側流路部に向かう負圧が発生し、この負圧によって、ヘッド側流路に供給される流体をノズルを介してヘッドキャップ装置側流路に吐出させることができる。よって、貯蔵部に存在する吐出不良の原因も、ノズル部に存在する吐出不良の原因も除去可能となる。

［適用例３］適用例２に記載の流体噴射装置において、前記出口側流路部の断面積は、前記入口側流路部の断面積よりも小さい、流体噴射装置。

このようにすることで、出口側流路部における流体の流速が、入口側流路部における流体の流速よりも速くなるようにすることができる。

［適用例４］適用例３に記載の流体噴射装置において、前記ヘッド側流路は少なくとも１つのポンプを備える、流体噴射装置。

このようにすることで、ポンプを用いない構成に比べてより多くの流体をヘッド側流路において流通させることができる。

［適用例５］適用例２に記載の流体噴射装置において、前記ヘッド側流路と前記ヘッドキャップ装置側流路とにそれぞれポンプが備えられ、前記出口側流路部の断面積は、前記入口側流路部の断面積と略等しく、前記ヘッドキャップ装置側流路に備えられたポンプは前記ヘッド側流路に備えられたポンプと比べて単位時間あたりの流通流体量が多い、流体噴射装置。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか一項に記載の流体噴射装置であって、さらに、前記ヘッドキャップ装置と前記ヘッドとが当接していない状態において、前記ヘッドから前記流体を吐出させる吐出対象物と、前記ヘッドと、のうちの少なくとも一方を、所定の走査方向に走査する走査部を備え、前記ヘッドは、前記走査方向と垂直方向に沿った前記吐出対象物の幅の全体にわたって前記流体を同時に吐出可能なラインヘッドである、流体噴射装置。

このようにすることで、ラインヘッドを備える流体噴射装置において、予備吐出を実行する際に消費する流体量を抑制する効果が大きくなる。

［適用例７］適用例１ないし適用例６のいずれか一項に記載の流体噴射装置において、前記流体は、液体である、流体噴射装置。

このようにすることで、予備吐出を実行して、ヘッド内に残留している気泡や増粘した液体を取り除くことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．変形例：

Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての流体噴射装置であるインクジェット式プリンタの概略構成を示す説明図である。このプリンタ１０００は、ヘッド１００と、キャップＣ１と、給紙装置２５０と、紙搬送ベルトＢＬと、紙搬送ベルトＢＬを駆動するための２つのベルト駆動ローラＲ１１，Ｒ１２と、２つの排紙ローラＲ２１，Ｒ２２と、を備えている。キャップＣ１は、紙搬送ベルトＢＬと排紙ローラＲ２１との間に配置されている。

印刷実行時において、給紙装置２５０は、印刷用紙Ｐを＋Ｘ方向に送り出す。紙搬送ベルトＢＬは、給紙装置２５０から送り出された印刷用紙を更に＋Ｘ方向に搬送する。紙搬送ベルトＢＬによって搬送された印刷用紙Ｐは、２つの排紙ローラＲ２１，Ｒ２２の間を通って排出される。ここで、ヘッド１００は、印刷実行時においては、紙搬送ベルトＢＬの上面の上方位置に固定され、印刷用紙Ｐが紙搬送ベルトＢＬ上を通る際にインクを吐出して印刷を行う。なお、紙搬送ベルトＢＬと２つのベルト駆動ローラＲ１１，Ｒ１２とは、請求項における走査部に相当し、＋Ｘ方向は、請求項における所定の走査方向に相当する。

ヘッド１００は、予備吐出を行う際に、図示せざるヘッド移動機構によって移動して、キャップＣ１に当接する。キャップＣ１は、予備吐出においてヘッド１００から吐出されたインクを受ける。なお、予備吐出を実行するタイミングとしては、例えば、印刷実行中の定期的なタイミングや、印刷が実行されていない状態においてユーザから指示があったタイミングや、プリンタ１０００の電源をオンしたタイミング等とすることができる。

ヘッド１００は、いわゆるラインヘッドであり、その幅（Ｙ軸方向の長さ）は、印刷用紙Ｐの幅よりも若干長く、印刷用紙Ｐの幅全体にわたってインクを同時に吐出することができる。吐出するインクの色数は、シアン（Ｃ）色，マゼンダ（Ｍ）色，黄色（Ｙ），黒色（Ｂ）の合計４色である。ヘッド１００は、吐出するインク（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）に対応する４つのヘッド部をＸ軸方向に合わせて構成されている。具体的には、ヘッド１００は、シアン色のインクを吐出するためのヘッド部１００ｃと、マゼンダ色のインクを吐出するためのヘッド部１００ｍと、黄色のインクを吐出するためのヘッド部１００ｙと、黒色のインクを吐出するためのヘッド部１００ｋと、を備えている。なお、吐出するインクの色数は４色に限らず、１色や６色など任意の数とすることができる。

図２は、図１に示すヘッド部１００ｋのＡ−Ａ断面を示す説明図である。このヘッド部１００ｋは、黒色インクを貯蔵するインクタンク１１０ｋと、Ｙ軸方向に並んだ複数のノズルｎｚと、インク供給流路１２０と、２つのポンプＰ１，Ｐ２と、バルブＢ１と、インク流路１１５と、インク流路１３０と、インク流路１４０と、を備えている。インクタンクが請求項における貯蔵部に相当する。なお、インクタンク１１０ｋとヘッド部１００ｋとを別体として構成することもできる。

ノズルｎｚは、一端が圧力室ｒ１０と連通し、他端がヘッド部１００ｋの外部に達している。したがって、ヘッド部１００ｋの底面には、Ｙ軸方向に並んだノズル孔列１０ｋが形成されている。圧力室ｒ１０は、インク流路ｒ２０を介してインク供給流路１２０と連通している。圧力室ｒ１０には、ピエゾ素子等の圧電振動子（図示省略）が当接されており、この圧電振動子の伸縮等によって圧力室ｒ１０が変形することで、ノズルｎｚからインク滴が吐出される。なお、以下では、ノズルｎｚと圧力室ｒ１０とインク流路ｒ２０とを合わせて、単に「ノズルｎｚ」とも呼ぶ。

インク流路１１５は、一端がインクタンク１１０ｋと連通し、他端がポンプＰ１を介してインク供給流路１２０と連通している。また、インク流路１３０は、一端がバルブＢ１を介してインク供給流路１２０と連通し、他端がヘッド部１００ｋの外部に達しており、インク流通孔ｈ３４が形成されている。なお、インク流路１３０が、請求項における流体排出路に相当する。インク流路１４０は、一端がポンプＰ２を介してインクタンク１１０ｋと連通し、他端がヘッド部１００ｋの外部に達しており、インク流通孔ｈ４４が形成されている。

ポンプＰ１は、インクタンク１１０ｋに貯蔵されている黒色インクを、インク流路１１５を介してインク供給流路１２０へと送り出す。ポンプＰ２は、後述するように、インク流路１４０を介してインクタンク１１０ｋにインクを戻すための役割を果たす。ここで、２つのポンプＰ１，Ｐ２は、いずれも定量ポンプであり、単位時間あたり所定量のインクを流通するように構成されている。なお、ポンプＰ１とポンプＰ２とにおいて、単位時間あたりの流通インク量は同じである。これらのポンプＰ１，Ｐ２としては、例えば、回転するプーリ（図示省略）によって流路を変形させて（つぶして）負圧を発生させるようなポンプを用いることができる。バルブＢ１は、電磁弁であり、図示せざる制御部からの指示に従って開閉し、インク供給流路１２０からインク流路１３０へのインクの流通の可否を制御する。具体的には、バルブＢ１は、予備吐出時には開放され、予備吐出以外の時には閉塞される。なお、ポンプＰ２の下流側であってインクタンク１１０ｋの前段には、図示せざるフィルタ及び気泡除去部が設けられており、インクタンク１１０ｋに戻るインクから不純物や気泡を取り除くようにしている。なお、前述の２つのポンプＰ１，Ｐ２のうち、少なくともいずれか一方を省略することもできる。

ここで、インク供給流路１２０の内部断面形状は、例えば、１辺が３ｍｍの正方形とすることができ、この場合、その断面積Ｓ１は９ｍｍ²となる。また、インク流路１３０の内部断面形状は、例えば、１辺が１ｍｍの正方形とすることができる。なお、インク供給流路１２０及びインク流路１３０の内部断面の形状は、正方形に限らず長方形等の矩形や円形など、任意の形状とすることができる。

以上ヘッド部１００ｋについて説明したが、他の３つのヘッド部１００ｃ，１００ｍ，１００ｙも同様な構成を有している。

図３は、図１に示すヘッド１００の底面を示す説明図である。ヘッド１００の底には、ノズルプレート１０５が配置されている。このノズルプレート１０５は、Ｙ軸方向に沿って並んだ複数のノズル孔から成る４つのノズル孔列１０ｃ，１０ｍ，１０ｙ，１０ｋを備えている。ノズル孔列１０ｃは、ヘッド部１００ｃ（図１）に対応して配置されている。同様に、ノズル孔列１０ｍはヘッド部１００ｍに、ノズル孔列１０ｙはヘッド部１００ｙに、ノズル孔列１０ｋはヘッド部１００ｋに、それぞれ対応して配置されている。

ノズル孔列１０ｋの上端から上方（−Ｙ方向）にずれた位置には、インク流通孔ｈ３４が設けられている。このインク流通孔ｈ３４は、上述したように、インク流路１４０（図２）の一端を構成する。一方、ノズル孔列１０ｋ（図３）の下端から下方（＋Ｙ方向）にずれた位置には、インク流通孔ｈ４４が設けられている。このインク流通孔ｈ４４は、上述したように、インク流路１４０（図２）の一端を構成する。同様にして、ノズル孔列１０ｃに対応してインク流通孔ｈ３１及びインク流通孔ｈ４１が、ノズル孔列１０ｍに対応してインク流通孔ｈ３２及びインク流通孔ｈ４２が、ノズル孔列１０ｙに対応してインク流通孔ｈ３３及びインク流通孔ｈ４３が、それぞれ設けられている。

図４は、図１に示すキャップＣ１の詳細構成を示す説明図である。このキャップＣ１の上面の大きさは、ヘッド１００の底面を構成するノズルプレート１０５（図３）の大きさと略同一である。そして、キャップＣ１の上面には、長手方向（Ｙ軸方向）に延びた溝がＸ軸方向に沿って４つ並んで設けられている。具体的には、ヘッド１００の底面（図３）のノズル孔列１０ｋに対応する位置にインク流通溝２０ｋ（図４）が設けられている。同様に、ノズル孔列１０ｃに対応する位置にインク流通溝２０ｃが、ノズル孔列１０ｍに対応する位置にインク流通溝２０ｍが、ノズル孔列１０ｙに対応する位置にインク流通溝２０ｙが、それぞれ設けられている。なお、各インク流通溝２０ｃ，２０ｍ，２０ｙ，２０ｋの周囲には、シリコンゴム等の樹脂製のシール部（図示省略）が設けられており、ヘッド１００とキャップＣ１とが当接した際に気密性が保たれるように構成されている。同様に、各インク流通孔ｈ１１〜ｈ２４の周囲にもシール部（図示省略）が設けられている。

各インク流通溝２０ｃ，２０ｍ，２０ｙ，２０ｋの大きさ（Ｙ軸方向の長さ及び断面積）は、互いに同一である。ここで、各インク流通溝２０ｃ，２０ｍ，２０ｙ，２０ｋの断面形状は、例えば、１辺が０．５ｍｍの正方形とすることができ、この場合、その断面積Ｓ２は、０．２５ｍｍ²となる。なお、断面形状は、正方形に限らず長方形等の矩形や円形（半円形）など、任意の形状とすることができる。

ヘッド１００の底面（図３）のインク流通孔ｈ３４に対応する位置には、インク流通孔ｈ１４（図４）が設けられている。また、インク流通孔ｈ４４に対応する位置には、インク流通孔ｈ２４が設けられている。同様に、インク流通孔ｈ３１に対応する位置にインク流通孔ｈ１１が、インク流通孔ｈ４１に対応する位置にインク流通孔ｈ２１が、インク流通孔ｈ３２に対応する位置にインク流通孔ｈ１２が、インク流通孔ｈ４２に対応する位置にインク流通孔ｈ２２が、インク流通孔ｈ３３に対応する位置にインク流通孔ｈ１３が、インク流通孔ｈ４３に対応する位置にインク流通孔ｈ２３が、それぞれ設けられている。

ここで、各インク流通孔ｈ１１〜ｈ２４は、インク流通溝２０ｃ，２０ｍ，２０ｙ，２０ｋと同じ深さ（Ｚ軸方向の長さ）の空間として形成されている。そして、各インク流通孔ｈ１１〜ｈ２４は、対応するインク流通溝２０ｃ，２０ｍ，２０ｙ，２０ｋとキャップＣ１内部において連通している。例えば、インク流通孔ｈ１４とインク流通孔ｈ２４とは、いずれもキャップＣ１の内部において、インク流通溝２０ｋと連通している。なお、他のインク流通溝２０ｃ，２０ｍ，２０ｙについても同様な構成となっている。

図５は、予備吐出時のヘッド部１００ｋとキャップＣ１とにおけるインクの流通を模式的に示す説明図である。なお、図５では、図２と同様に、ヘッド部１００ｋ（及び当接するキャップＣ１）におけるＡ−Ａ断面を示す。

予備吐出を実行するために、ヘッド１００（図１）は、キャップＣ１の配置位置まで移動して、上方からキャップＣ１に当接する。そうすると、ヘッド１００とキャップＣ１とにわたってインクの循環流路が形成される。具体的には、ヘッド部１００ｋ（図５）では、インク流通溝２０ｋがノズルプレート１０５と当接して、インク排出流路２２０が形成される。また、各ノズルｎｚはインク排出流路２２０と連通するので、インク供給流路１２０とインク排出流路２２０とは各ノズルｎｚを介して連通する。また、インク流通孔ｈ４４とインク流通孔ｈ２４とが当接することで、インク流路１４０とインク排出流路２２０とは連通する。このようにして、インクタンク１１０ｋを起点として、インク流路１１５とインク供給流路１２０とノズルｎｚとインク排出流路２２０とインク流路１４０とを、この順番で通って再びインクタンク１１０ｋに戻る循環流路が形成される。なお、インク流通孔ｈ３４とインク流通孔ｈ１４とが当接することで、インク流路１３０とインク排出流路２２０とは連通する。

なお、インク流路１１５とインク供給流路１２０とインク流路１４０とは、請求項におけるヘッド側流路に相当する。また、インク流通孔ｈ１４とインク排出流路２２０とインク流通孔ｈ２４とは請求項におけるヘッドキャップ装置側流路に、インク供給流路１２０は請求項における入口側流路部に、インク排出流路２２０は請求項における出口側流路部に、それぞれ相当する。

図示せざる制御部からの指示によって、予備吐出が開始されると、バルブＢ１は、開放される。それゆえ、インク供給流路１２０は、インク流路１３０を介してインク排出流路２２０と連通する。ポンプＰ１は、インクタンク１１０ｋからインク供給流路１２０へとインク流路１１５を介して黒色インクを供給する。ここで、各ノズルｎｚの直径は２０μｍとインク流路１３０に比べて圧倒的に小さく、全ノズルを合わせてもインク流路１３０に比べて流路抵抗が大きい。それゆえ、インクは、インク供給流路１２０及びインク流路１３０を介してインク排出流路２２０に流入する。なお、かかる構成においては、インク流路１１５とインク供給流路１２０とインク流路１３０とからなる流路は、請求項における流体排出路として機能する。インク排出流路２２０に流入したインクは、インク排出流路２２０を通ってインク流路１４０へと排出される。ポンプＰ２は、インク流路１４０に排出されたインクを吸い上げて、インクタンク１１０ｋへと戻す。

ここで、インク供給流路１２０の単位時間あたりに流通するインク量と、インク排出流路２２０の単位時間あたりに流通するインク量とは、２つの定量ポンプＰ１，Ｐ２のインク流通量が同じことから、同量となっている。また、インク供給流路１２０の断面積Ｓ１（９ｍｍ²）とインク排出流路２２０の断面積Ｓ２（０．２５ｍｍ²）とを比較すると、断面積Ｓ２が比較的小さい。したがって、インク供給流路１２０とインク排出流路２２０とで、予備吐出時のインクの流速を比較すると、インク排出流路２２０では比較的速く、インク供給流路１２０では比較的遅い。そうすると、各ノズルｎｚにおいて、インク供給流路１２０からインク排出流路２２０へと負圧が発生し、インク供給流路１２０を流れる黒色インクは、各ノズルｎｚに流入してインク排出流路２２０へと排出（吐出）される。つまり、ノズルを介さないインクの流れ（インク供給流路１２０からインク流路１３０、インク排出流路２２０への流れ）により、各ノズルｎｚからインク排出流路２２０へインクが流れる。そして、インク供給流路１２０のインクをインク流路１３０を介して排出しつつ、各ノズルｎｚからもインクを排出するので、このとき、各ノズルｎｚ内に留まっていた気泡や、各ノズルｎｚ近傍に付着していた増粘インクは、吐出するインクと共に取り除かれる。また、インク供給流路１２０内に残留していた気泡は小径のノズルｎｚではなくインク流路１３０から排出されるので、より容易に取り除かれる。なお、以上の予備吐出時の動作は、ヘッド部１００ｋに限らず、他のヘッド部１００ｃ，１００ｍ，１００ｙにおいても同様に行われる。

以上説明したように、プリンタ１０００では、ヘッド１００がキャップＣ１と当接することでインクの循環流路が形成され、予備吐出によって吐出されたインクはインクタンク１１０ｃ，１１０ｍ，１１０ｙ，１００ｋに戻されることとなる。従って、予備吐出を実行する際に消費するインク量を抑制することができる。また、各ノズルｎｚからのインクの吐出は、インク供給流路１２０とインク排出流路２２０とにおけるインクの流速の差により生じた負圧を利用して行う。したがって、予備吐出のために、圧電振動子（図示省略）を用いて圧力室ｒ１０を変形させずに済み、各ノズルｎｚの劣化を抑制することができる。

Ｂ．第２の実施例：
図６は、第２の実施例において、予備吐出時のヘッド部とキャップとにおけるインクの流通を模式的に示す説明図である。第２の実施例におけるプリンタ（図示省略）は、インク排出流路２２０からインクタンク１１０ｋにインクが戻る経路において第１の実施例のプリンタ１０００（図１，図５）と異なり、他の構成については同じである。

具体的には、第２の実施例のヘッド部１００ｋａは、ポンプＰ２及びインク流路１４０を有していない。一方、ヘッド部１００ｋａは、インクタンク１１０ｋと連通するインク流路１７０を有している。このインク流路１７０は、バルブＢ２を介してヘッド１００の外部に達している。バルブＢ２は、電磁弁であり、図示せざる制御部によって予備吐出時に開放され、予備吐出以外の時には閉塞されている。

第２の実施例のキャップ部Ｃ２０は、キャップＣ２１と吸引部Ｃ２２とからなる。吸引部Ｃ２２はポンプＰ３を有している。ポンプＰ３の流通可能な単位時間あたりのインク量は、ポンプＰ１と同じである。キャップＣ２１は、キャップＣ１（図４，図５）とは異なり、インク流通孔ｈ２４を有しておらず、ポンプＰ３に接続されたインク排出流路１６２を有している。ヘッド部１００ｋａとキャップ部Ｃ２０との外部側面には、インク流路１６４が設けられている。インク流路１６４の一端は、バルブＢ１を介してインク流路１７０と接続されている。なお、インク流路１６４には、図示せざるフィルタ及び気泡除去部が設けられており、インクタンク１１０ｋに戻るインクから不純物や気泡を取り除くようにしている。

インク排出流路２２０を流れたインクは、インク排出流路１６２に排出され、ポンプＰ３によってインク流路１６４へと送られる。そして、インク流路１６４を通ったインクは、バルブＢ２及びインク流路１７０を介してインクタンク１１０ｋへと戻る。

以上の構成を有する第２の実施例におけるプリンタも、第１の実施例におけるプリンタ１０００と同じ効果を有する。なお、上述した第２の実施例の構成において、キャップＣ２１と吸引部Ｃ２２とを別体として構成して、互いに離れた位置に配置してインク排出流路１６２によって接続するように構成することもできる。

Ｃ．第３の実施例：
図７は、第３の実施例において、予備吐出時のヘッド部とキャップＣ１とにおけるインクの流通を模式的に示す説明図である。第３の実施例におけるヘッド部１００ｋｂは、以下の５点において、第１の実施例のヘッド部１００ｋ（図５）と異なる。すなわち、各ノズルｎｚにインクを供給するためのインク供給流路１２０ａの断面積と、２つのポンプＰ１，Ｐ２におけるインクの流通量と、インク供給流路１２０ａとインク排出流路２２０との接続構成と、インク排出流路２２０へのインクの供給経路と、インク供給流路１２０ａとインク排出流路２２０とのそれぞれにおけるインクの排出経路と、において異なる。なお、ヘッド部１００ｋｂを除く他の３色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）に対応するヘッド部の構成は、ヘッド部１００ｋｂと同じである。そして、キャップＣ１などのプリンタ１０００における他の構成については、第１の実施例と同じである。

具体的には、インク供給流路１２０ａの断面積Ｓ２ａは、インク排出流路２２０の断面積と同じ（０．２５ｍｍ²）である。また、２つのポンプＰ１，Ｐ２において、単位時間あたりの流通インク量は、ポンプＰ１が比較的少なくポンプＰ２が比較的多い。また、インク供給流路１２０ａとインク排出流路２２０とは、各ノズルｎｚを介してのみ連通しており他に連通する経路がない。また、インク排出流路２２０には、インク流路１４０を介してインクタンク１１０ｋから黒色インクが供給される。したがって、ポンプＰ２は、第１実施例とは反対の方向にインクを流通させる。なお、かかる構成においては、インク流路１４０は、請求項における流体排出路として機能する。また、インク排出流路２２０から排出されるインクは、インク流路１５４を介してインクタンク１１０ｋに戻される。インク流路１５４には、図示せざるフィルタ及び気泡除去部が設けられており、インクタンク１１０ｋに戻るインクから不純物や気泡を取り除くようにしている。なお、インク供給流路１２０ａは、一端がインクタンク１１０ｋに接続されたインク排出流路１５２と連通している。そして、インク供給流路１２０ａに供給されたインクのうち、ノズルｎｚを介してインク排出流路２２０に吐出されなかった残余インクは、インク排出流路１５２を介してインクタンク１１０ｋに戻る。

以上の構成においても、インクタンク１１０ｋを起点として、インク流路１１５とインク供給流路１２０ａとノズルｎｚとを介してインク排出流路２２０に至ると共に、インク排出流路２２０からインク流路１５４を通ってインクタンク１１０ｋに戻る循環流路が形成されている。また、インク供給流路１２０ａとインク排出流路２２０とは断面積が同じであり、インク排出流路２２０に流入する単位時間あたりのインク量は、インク供給流路１２０ａに流入する単位時間あたりのインク量に比べて多い。そうすると、インクの流速は、上述した各実施例と同様に、インク排出流路２２０において比較的速く、インク供給流路１２０ａにおいて比較的遅い。したがって、第３の実施例におけるプリンタも第１の実施例におけるプリンタ１０００と同じ効果を有する。

Ｃ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｃ１．変形例１：
上述した第１及び第２の実施例では、インク供給流路１２０とインク排出流路２２０とで流通するインクの流速差を生じさせるために、インク排出流路２２０の断面積をインク供給流路１２０の断面積よりも小さくしていた。また、第３の実施例では、インク供給流路１２０ａとインク排出流路２２０とで断面積を同じとしつつも、単位時間あたりのインク流通量をインク排出流路２２０において比較的多くすることで、前述のインクの流速差を生じさせていた。しかしながら、本発明は、これらの構成に限定されるものではなく、例えば、インク排出流路の断面積をインク供給流路の断面積をよりも大きくすると共に、インク供給流路とインク排出流路との単位時間あたりのインク流通量の差を第２の実施例よりも大きくするようにしてもよい。すなわち、一般には、互いにノズルｎｚを介して連通するインク供給流路とインク排出流路とにおいて、インク排出流路におけるインクの流速がインク供給流路におけるインクの流速に比べて速くなるような任意の構成を、本発明の流体噴射装置において採用することができる。

Ｃ２．変形例２：
上述した各実施例では、予備吐出実行時における各ノズルｎｚからのインクの吐出は、インク供給流路１２０とインク排出流路２２０とのインクの流速の差により生じた負圧を利用して行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、通常印刷と同様に、圧縮振動子（図示省略）を用いてインクを吐出させてもよい。かかる構成においても、吐出したインクが循環流路を介して各インクタンク１１０ｃ，１１０ｍ，１１０ｙ，１１０ｋに戻るので、予備吐出を実行する際に消費するインク量を抑制することができる。なお、かかる構成では、第１の実施例及び第２の実施例において、インク排出流路２２０に対してノズルｎｚを介さずにインクを供給するためのインク流路１３０（図５，図６）を省略することもできる。そして、予備吐出を実行する際に、先ず、圧縮振動子（図示省略）を用いて各ノズルｎｚからインクを吐出しておく。そして、インク排出流路２２０にインクが溜まった後に、ポンプＰ２で吸い上げることで、ノズルｎｚに負圧を発生させるようにしてもよい。

Ｃ３．変形例３：
上述した第３の実施例では、インク供給流路１２０ａに供給されたインクのうち、ノズルｎｚを介してインク排出流路２２０に吐出されなかったインクは、インク排出流路１５２を介してインクタンク１１０ｋに戻る構成であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、インク排出流路１５２を省略し、インク供給流路１２０ａに供給されたインクは全てノズルｎｚを介してインク排出流路２２０に排出する構成としてもよい。なお、かかる構成では、ポンプＰ１におけるインク流通量を制御して、ノズルｎｚを介してインク排出流路２２０に排出可能な量のインクを、インク供給流路１２０ａに供給することもできる。

Ｃ４．変形例４：
上述した各実施例では、印刷時に、各ノズルｎｚにおいて圧電振動子（図示省略）の伸縮等により圧力室ｒ１０を変形させてインクを吐出するものとしたが、圧電振動子に代えてヒータを用いるようにしてもよい。

Ｃ５．変形例５：
上述した各実施例では、各ノズルｎｚから吐出されたインクは、インク流路１４０，１６４，１５４を介してインクタンク１１０ｋに直接戻る構成であったが、これに代えて、インクタンク１１０ｋに間接的に戻る構成とすることもできる。例えば、予備吐出で用いられたインクを、インクタンク１１０ｋとは別に設けられたインク回収用タンク（図示省略）に一時的に溜め、このインク回収用タンク（図示省略）を介して専用の流路（図示省略）を通ってインクタンク１１０ｋに戻す構成とすることができる。なお、ユーザがインク回収用タンク（図示省略）に溜まったインクをインクタンク１１０ｋに移し変える作業を行うようにすることもできる。また、第３の実施例において、インク供給流路１２０ａに供給されたインクのうち、ノズルｎｚを介してインク排出流路２２０に吐出されなかった残余インクについても、上述した各ノズルｎｚから吐出されたインクと同様に、間接的にインクタンク１１０ｋに戻すようにしてもよい。以上のような構成においても、予備吐出で用いたインクを再利用することができ、無駄なインク量を抑制することができる。

Ｃ６．変形例６：
上述した各実施例では、印刷実行時において、ヘッド１００の位置は固定されたままで印刷用紙Ｐが＋Ｘ方向に搬送されるものとしたが、これに代えて、印刷用紙Ｐの位置が固定され、ヘッド１００がＸ軸方向に移動（走査）して印刷を行う構成とすることもできる。また、印刷用紙Ｐとヘッド１００とのいずれも移動する構成とすることもできる。すなわち、本発明の流体噴射装置は、印刷用紙Ｐとヘッド１００とのうち、少なくとも一方を走査方向（Ｘ軸方向）に走査させる構成を採用することができる。なお、ヘッド１００が移動（走査）する構成においては、ヘッド１００を移動させる移動機構（図示省略）が請求項における走査部に相当する。

Ｃ７．変形例７：
上述した各実施例では、ヘッド１００は、ラインヘッドであるものとしたが、ラインヘッドに代えてシリアルヘッドを用いることもできる。また、シリアルヘッドを複数並べて構成されたヘッドを用いることもできる。シリアルヘッドを複数並べて構成するヘッドとしては、例えば、複数のシリアルヘッドを用紙送り方向と垂直となる方向（図１におけるＹ軸方向）に一列に並べて構成されたヘッドや、複数のシリアルヘッドを千鳥状に配置して構成されたヘッドなどを用いることができる。

Ｃ８．変形例８：
上述した各実施例では、インクジェット式プリンタについて説明したが、本発明は、これに限らず、インク以外の他の流体（液体や、機能材料の粒子が分散されている液状体や、流体として流したり噴射したりできる固体を含む）を噴射する任意の流体噴射装置に適用することができる。例えば、液晶ディスプレイやＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイや面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や、色材などの材料を分散又は溶解のかたちで含む液状体を噴射する液状体噴射装置に適用することもできる。また、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や、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や、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や、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性樹脂等の透明樹脂液を基板上に噴射する液体噴射装置や、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や、トナーなどの粉体を例とする固体を噴射する噴射装置に適用することもできる。

本発明の一実施例としての流体噴射装置であるインクジェット式プリンタの概略構成を示す説明図である。図１に示すヘッド部１００ｋのＡ−Ａ断面を示す説明図である。図１に示すヘッド１００の底面を示す説明図である。図１に示すキャップＣ１の詳細構成を示す説明図である。予備吐出時のヘッド部１００ｋとキャップＣ１とにおけるインクの流通を模式的に示す説明図である。第２の実施例において予備吐出時のヘッド部とキャップＣ１とにおけるインクの流通を模式的に示す説明図である。第３の実施例において予備吐出時のヘッド部とキャップとにおけるインクの流通を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１０ｃ，１０ｍ，１０ｙ，１０ｋ…ノズル孔列
２０ｃ，２０ｍ，２０ｙ，２０ｋ…インク流通溝
１００…ヘッド
１００ｃ，１００ｍ，１００ｙ，１００ｋ…ヘッド部
１０５…ノズルプレート
１１０ｋ…インクタンク
１１５，１３０，１４０，１５４，１６４，１７０…インク流路
１２０…インク供給流路
１５２，１６２，２２０…インク排出流路
２５０…給紙装置
Ｒ１１，Ｒ１２…ベルト駆動ローラ
Ｒ２１，Ｒ２２…排紙ローラ
１０００…プリンタ
Ｐ…印刷用紙
Ｃ１…キャップ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ポンプ
Ｂ１，Ｂ２…バルブ
ＢＬ…紙搬送ベルト
ｎｚ…ノズル
ｒ１０…圧力室
ｒ２０…インク流路
ｈ１１〜ｈ４４…インク流通孔
Ｃ２０…キャップ部
Ｃ２１…キャップ
Ｃ２２…吸引部

Claims

流体を噴射するための流体噴射装置であって、
前記流体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部から供給された前記流体を複数のノズルから吐出し、かつ、前記貯蔵部から各ノズルを介さずに前記流体を排出するための流体排出路を備えるヘッドと、
前記ヘッドと当接し、前記複数のノズルから吐出される前記流体と前記流体排出路から排出された前記流体とを受けるためのヘッドキャップ装置と、
を備え、
前記ヘッドと前記ヘッドキャップ装置とは、前記ヘッドキャップ装置と前記ヘッドとが当接した状態において、前記貯蔵部から各ノズルを介して流出した前記流体と前記流体排出路から排出された前記流体とが再び前記貯蔵部に戻る循環流路を形成するヘッド側流路とヘッドキャップ装置側流路とを有し、
前記ヘッド側流路は、各ノズルの入口側に設けられた入口側流路部を有し、
前記ヘッドキャップ装置側流路は、各ノズルと前記流体排出路との出口側に設けられた出口側流路部を有し、
前記出口側流路部における前記流体の流れる方向と垂直な断面の断面積は、前記入口側流路部における前記流体の流れる方向と垂直な断面の断面積よりも小さく、
前記流体排出路における前記流体の流れる方向と垂直な断面の断面積は、前記複数のノズルにおける前記流体の流れる方向と垂直な断面の合計断面積よりも小さく、
前記流体排出路は、前記ヘッド側流路において、前記複数のノズルのうち、前記流体の流れに沿って最も下流側に位置するノズルよりも前記流体の流れの下流側に位置し、
前記ヘッド側流路は、少なくとも１つのポンプを有する、流体噴射装置。
請求項１に記載の流体噴射装置において、さらに、
前記流体排出路は、前記流体排出路を閉塞可能な弁を有する、流体噴射装置。
請求項１または請求項２に記載の流体噴射装置において、
前記ヘッドキャップ装置側流路は、ポンプを有する、流体噴射装置。