液体噴射装置

【課題】液体噴射装置の液体噴射面が、斜めあるいは垂直に配置されても、液体の吐出量
がより均一な液体噴射装置を提供すること。
【解決手段】鉛直方向の位置が互いに異なる複数のノズル１１から液体を噴射する液体噴
射装置１において、複数のノズル１１に液体を供給する第１のリザーバー５と、第１のリ
ザーバー５が液体を供給するノズル１１よりも鉛直方向下側の複数のノズル１１に上記液
体を供給する第２のリザーバー６と、第１のリザーバー５に液体を供給する第１の供給路
７と、第２のリザーバー６に液体を供給する第２の供給路８と、第１の供給路７と第２の
供給路８とに液体を供給する液体供給部４と、を備える液体噴射装置１としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
色材や電極材料などの様々な液体を噴射する液体噴射装置が、ディスプレイの製造や電
気配線の形成などに利用されている。そして液体噴射装置の一つとして従来、インクヘッ
ドに設けられたノズルからインクを噴出するインクジェット方式のプリンター装置が用い
られている。インクジェット方式のプリンター装置が有するインクヘッドは、インクカー
トリッジからインクの供給を受けて、リザーバーにて一定量のインクを蓄え、複数のノズ
ルにインクを分配する。分配されたインクは、インクヘッドに設けられたノズルから液滴
として噴出され、プリンター装置内を通過する印刷用紙にドットを形成することによって
印刷が行われる。
【０００３】
また、インクジェット方式のプリンターによっては、インクヘッドのノズル面が、水平
ではなく、水平面に対して角度を為して配置される場合がある。（たとえば、特許文献１
参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５６２４６号公報（図５等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本発明者の研究によると、特許文献１に記載のインクヘッドが大型化した場
合には、以下の問題が生じることが判明した。すなわち、鉛直方向で上端側のノズルから
吐出されるインクの量と、下端側のノズルから吐出されるインクの量とが異なるという問
題である。なぜなら、大型インクヘッドを斜めあるいは垂直に取り付けた場合、丈夫に配
置されるノズルから下方に配置されるノズルまでの距離が大きく異なるため、鉛直方向で
上端側のノズルの位置と、下端側のノズルの位置とでは、水頭圧値が異なるからである。
この結果、鉛直方向の上端側と下端側とでインクの供給量が不均一になり印刷品質の低下
を招くという問題が生ずる。これは、インクを噴射するインクジェット方式のプリンター
に限られない。色材や電極材料などを噴射するさまざまな液体噴射装置であっても同様に
、液体の供給量が不均一になるという問題が生ずる。
【０００６】
そこで、本発明は、液体噴射装置の液体噴射面が、斜めあるいは垂直に配置されても、
液体の吐出量がより均一な液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体噴射装置の一側面は、鉛直方向の位置が互いに異なる複数のノズルから液
体を噴射する液体噴射装置において、１以上のノズルに液体を供給する第１のリザーバー
と、第１のリザーバーが液体を供給するノズルよりも鉛直方向下側に位置する１以上のノ
ズルに液体を供給する第２のリザーバーと、第１のリザーバーに液体を供給する第１の供
給路と、第２のリザーバーに液体を供給する第２の供給路と、第１の供給路と上記第２の
供給路とに液体を供給する液体供給部と、を備えるものとしている。なお、本明細書にお
いて、相対的に鉛直方向で上方側のノズルを「鉛直方向上側のノズル」という。同様に、
相対的に鉛直方向で下方側のノズルを「鉛直方向下側のノズル」という。
【０００８】
また、第１の供給路の動水頭の総和を、第２の供給路の動水頭の総和に比べ大きいもの
が好ましい。
【０００９】
また、第１の供給路の流路断面積を、第２の供給路の流路断面積に比べ大きくすると好
ましい場合もある。
【００１０】
さらに、第１の供給路の本数は、第２の供給路の本数よりも多いのが好ましい場合もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、各実施の形態に係る液体噴射装置が有するヘッドと印刷媒体との位置関係を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る液体噴射装置の概略を示す断面図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る液体噴射装置が有するヘッドの内部構造を説明する断面図である。
【図４】図４は、従来の分割されていないリザーバーにおいて、供給路から各ノズルまでの距離を説明する断面図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係るリザーバーにおいて、供給路から各ノズルまでの距離を説明する断面図である。
【図６】図６は、第２の実施の形態に係る液体噴射装置の概略を示す断面図である。
【図７】図７は、第３の実施の形態に係る液体噴射装置の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施の形態）
まず初めに、本発明の第１の実施の形態に係る液体噴射装置１について、図面を参照し
ながら説明する。なお、液体噴射装置１として、インクジェットプリンターを例に挙げて
説明する。
【００１３】
（液体噴射装置の全体構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液体噴射装置１が有するヘッド２と、印刷媒
体３との位置関係を示す斜視図である。また、図２は、液体噴射装置１の構成を説明する
ための概略図である。なお、図２は、図１のヘッド２を図１のＡ−Ａ線で切断し、矢印方
向に見た場合の断面図として示している。
【００１４】
液体噴射装置１のヘッド２は、印刷用紙等の印刷媒体３と対向して配置されている。ヘ
ッド２は、たとえば、１１色に対応した１１列のノズル列を有している。各ノズル列は、
図１に示す１１の領域２０〜３０のそれぞれに対応して配置される。この実施の形態では
、たとえば、各領域２０〜３０に配置されたノズルは、各領域で別の色のインクを吐出す
る。
【００１５】
また、液体噴射装置１の印刷媒体３と対向する面は、水平面に対して０度を超えた角度
θ（たとえば、６０度）を為している。また、液体噴射装置１は、ヘッド２の他に、液体
貯蔵部としてのインクタンク４、第１の供給路５および第２の供給路６を有する。インク
タンク４も、ヘッド２と同様に１１の領域に分かれており、上述した１１色の顔料インク
が分かれて貯蔵されている。
【００１６】
ヘッド２の各領域の内部は、上下方向に２つの区域に分けられている。すなわち、ヘッ
ド２の各領域の２０〜３０には、第１のリザーバー７および第２のリザーバー８が設けら
れている。図３は、ヘッド２の内部の構造を示す断面図である。第１のリザーバー７およ
び第２のリザーバー８には、それぞれ圧力室９，１０が連通している。そして圧力室９ま
たは圧力室１０とヘッド２の外部とを貫通する複数のノズル１１とが、連通している。
【００１７】
インクタンク４は、液体としてのインクを貯蔵する部分である。また、インクタンク４
には、加圧ポンプ等の加圧部（不図示）が、インクタンク４に圧力を加えられるように配
置されている。インクタンク４の中にある液体を、ヘッド２へ供給する際には、不図示の
加圧ポンプが、インクタンク４の内部に空気を圧送する。すると、インクタンク４からイ
ンクが押し出され、インクタンク４に連通する第１の供給路５および第２の供給路６から
、ヘッド２へインクが供給される。そして、ヘッド２へ供給されたインクは、第１の供給
路５から第１のリザーバー７に供給される。そして、第１のリザーバー７は、連通する複
数の圧力室９にインクを供給し、圧力室９に加わる圧力によって、圧力室９に連通するノ
ズル１１からインクが噴射される。一方、ヘッド２へ供給されたインクは、第２の供給路
６から第２のリザーバー８に供給され、第２のリザーバー８に連通する複数の圧力室１０
にインクを供給する。そして、圧力室１０に加わる圧力によって、圧力室１０に連通する
ノズル１１からインクが噴射される。
【００１８】
第１のリザーバー７および第２のリザーバー８は、インクタンク４から第１の供給路５
または第２の供給路６から供給されたインクを圧力室へ供給する部分である。本実施の形
態では、第１のリザーバー７と第２のリザーバー８は一方の壁を挟んで隣接している。ま
た、第２のリザーバー８は、第１のリザーバー７の鉛直方向の上方側に配置されている。
【００１９】
ノズル１１は、図２の点線の矢印で示すように、インクを液滴として印刷媒体３に向か
って噴射する部分であり、ヘッド２の印刷媒体３と対向する面に配置されている。また、
ヘッド２の印刷媒体３と対向する面には、ヘッド２の長手方向にノズル１１が複数設けら
れ１つのノズル列を形成している。そして、ヘッド２の印刷媒体３と対向する面は水平面
に対して角度θを為しているために、ノズル１１は鉛直方向に異なる位置に存在する。
【００２０】
なお、図２等では、図を見やすくする目的で、ノズル１１の図示を一部省略している。
ノズル１１は、第１のリザーバー７または第２のリザーバー８と、ノズル１１との間に設
けられる圧力室が、伸縮等によって変形することで、圧力室に充填されているインクがノ
ズル１１から排出される。たとえば、圧力室９は、ピエゾ素子などの圧電振動子１２が当
接されていて、その圧電振動子１２が伸縮等することで、圧力室９が変形して圧力室９の
内部のインクに圧力が加わる。なお、ノズル１１のうち鉛直方向の上端のノズル１１ｕと
鉛直方向の下端のノズル１１ｄにおいて、ノズル列方向に２インチ離れ、角度θが６０度
であれば、鉛直方向に約４０ｍｍ程度の静水頭差が生じる。
【００２１】
第１の供給路６は、一端側がインクタンク４と連通し、他方側が第１のリザーバー７に
連通している。一方、第２の供給路７は、一端側がインクタンク４と連通し、他方側が第
２のリザーバー８に連通している。すなわち、供給経路６，７は、インクタンク４からリ
ザーバー７，８へインクを供給する供給路である。また、第１の供給路６は、第２の供給
路７と、流路の断面積（すなわち管の内径）が異なる。第１のリザーバー７の鉛直方向で
上方側に配置されている第２のリザーバー８には、第１の供給路５よりも内径の大きい第
２の供給路６が接続されている。
【００２２】
したがって、第２の供給路６は、第１の供給路５よりも小さい流体抵抗でインクを供給
するものとなる。そのため、第１のリザーバー７と第２のリザーバーとの静水頭差による
圧力差を緩和することができる。なぜなら、第１の供給路５および第２の供給路内の流れ
やすさの違いから生ずる動水頭差が、高低差から生ずる静水頭差による圧力差を緩和でき
るからである。したがって、鉛直方向の下端側のノズル１１ｄから噴射されるインクの重
量と、鉛直方向の上端側のノズル１１ｕから噴射されるインクの重量との差を小さくする
ことができる。
【００２３】
（液体噴射装置の動作）
以上のような構成を有する液体噴射装置１において、液体を噴射する際の動作を以下に
説明する。
【００２４】
まず、インクタンク４へ、加圧ポンプ（不図示）が高い圧力の空気を送り込む。すると
、インクタンク４に充填しきれなくなったインクの一部が、第１の供給路５および第２の
供給路６へ押し出される。すなわち、第１の供給路５を介して第１のリザーバー７へイン
クが供給されると共に、第２の供給路６を介して第２のリザーバー８へインクが供給され
る。
【００２５】
第１のリザーバー７および第２のリザーバー８に供給されたインクは、適宜、第１のリ
ザーバー７または第２のリザーバー８に連通する圧力室９，１０にそれぞれ供給される。
圧力室９，１０に当接する圧電振動子１２が、制御部（不図示）からの電気信号等により
振動すると、その振動により圧力室９，１０が変形する。圧力室９，１０の変形に伴い、
圧力室９，１０に充填されたインクがノズル１１から押し出されて、液滴としてヘッド２
から噴射される。
【００２６】
上述のような、液体噴射装置１とすることにより、第１のリザーバー７と第２のリザー
バーとの静水頭差による圧力差を緩和することができる。なぜなら、第１の供給路５の内
径は、第２の供給路６の内径よりも小さいことにより生じる動水頭差が、前述の静水頭差
による圧力差を緩和できるからである。したがって、鉛直方向の下端側のノズル１１ｄか
ら噴射されるインクの吐出量と、鉛直方向の上端側のノズル１１ｕから噴射されるインク
の吐出量との差を小さくすることができる。すなわち、鉛直方向に上端側のノズル１１ｕ
からも、下端側のノズル１１ｄからも同程度の圧力でインクを噴射できるものとなる。
【００２７】
また、第１のリザーバー７および第２のリザーバー８に分割されていない場合（図４参
照）と比較して、第１のリザーバー７および第２のリザーバー８に分割されている場合（
図５参照）には、第１のインク供給路６あるいは第２のインク供給路７から各ノズル１１
までの距離の差が小さくなる。具体的には、図４に示すように、第１のリザーバー７およ
び第２のリザーバー８に分割されていない場合には、供給路から最も近いノズル１１まで
の距離Ｘ_１は、上端側ノズル１１ｕあるいは下端側ノズル１１ｄまでの距離Ｘ_２よりも小
さいものとなる。一方、図５に示すように、第１のリザーバー７および第２のリザーバー
８に分割されている場合には、供給路から最も近いノズル１１までの距離Ｘ_４と、上端側
ノズル１１ｕあるいは下端側ノズル１１ｄまでの距離Ｘ_３との差は、Ｘ_１とＸ_２との差よ
りも小さい。したがって、第１のインク供給路６あるいは第２のインク供給路７から各ノ
ズル１１までの各流体抵抗が近い値となる。そのため、インクの供給路６，７から各ノズ
ル１１までの流体抵抗の違いを考慮して、各ノズル１１の長さや形状等を変化させる等の
補正を必要しないものとなる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る液体噴射装置１Ａについて、図６を参照しながら説明す
る。なお、第２の実施の形態に係る液体噴射装置１Ａと、第１の実施の形態に係る液体噴
射装置１とは、主に、第１の実施の形態における第２の供給路６について異なる。以下の
説明においては、その異なる部分を中心に説明すると共に、第１の実施の形態と同一また
は、同種の部材については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００２９】
図７は、第２の実施の形態に係る液体噴射装置１Ａの構成を説明するための概略図であ
る。なお、図７は、図２と同様に、図１のＡ−Ａ線で切断し、矢印方向に見た場合の断面
図として示している。
【００３０】
本実施の形態において、第１の供給路５と、第２の供給路６ａ，６ｂは、それぞれ同程
度の内径を有するものである。しかし、第１のリザーバー７には、１本の第１の供給路５
が連通しているが、一方、第２のリザーバー８には、２本の第２の供給路６ａ，６ｂが連
通している。
【００３１】
上述のような、液体噴射装置１Ａとすることにより、鉛直方向上方側のノズル１１ｕと
下方側のノズル１１ｄとの静水頭差を緩和できる。なぜなら、第２のリザーバー８に連通
する第２の供給路６ａ，６ｂの流路の断面積の合計は、第１のリザーバー７に連通する第
１の供給路５の流路の断面積よりも大きいため、第２の供給路６ａ，６ｂは、第１の供給
路５よりも大きい流量でインクをリザーバー７に供給するからである。すなわち、上述の
ような、液体噴射装置１Ａであっても、第１のリザーバー７と第２のリザーバー８の静水
頭差により生じる圧力差を、動水頭差にて緩和できる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態に係る液体噴射装置１Ｂについて、図７を参照しながら説明す
る。なお、第３の実施の形態に係る液体噴射装置１Ｂと、第１の実施の形態に係る液体噴
射装置１とは、主に、第１の供給路５ａについて異なる。
【００３３】
図７は、液体噴射装置１の構成を説明するための概略図である。なお、図７は、図２と
同様に、図１のＡ−Ａ線で切断し、矢印方向に見た場合の断面図として示している。
【００３４】
本実施の形態において、第１の供給路５ａと、第２の供給路６ｄとは同程度の内径を有
している。また、第１のリザーバー７および第２のリザーバー８には、それぞれ第１の供
給路５ａおよび第２の供給路６ｄが、１本ずつ連通している。しかし、第２の供給路６ｄ
は、直線的であるのに対して、第１の供給路５ａは、直線的な形状ではなく湾曲部を有し
ている。
【００３５】
上述のような、液体噴射装置１Ｂとすることにより、第１の供給路５ａの湾曲部におけ
る流体抵抗が他の部分と比較して大きいため、第１の供給路５ａでは、圧力損失が大きく
なり、損失水頭が大きくなる。したがって、第２の供給路６の動水頭よりも第１の供給路
５ａの動水頭が小さいものとなる。すなわち、鉛直方向上方側のノズル１１と下方側のノ
ズル１１との静水頭圧差を、第１の供給路５ａと第２の供給路６ａの動水頭の差で緩和で
きる。
【００３６】
（本発明の変形例）
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は、上述の各形態に限定され
ることなく、種々変形した形態にて実施可能である。
【００３７】
たとえば、上述の各実施の形態において、第１のリザーバー７と第２のリザーバー８の
２つが一方の壁を挟んで隣接するものとしているが、このような形態に限らない。たとえ
ば、２以上のリザーバーが配置されていてもよいし、必ずしも隣接して配置されていなく
てもよい。また、１のリザーバーが分割されて２以上のリザーバーが構成されるようにし
てもよいし、あるいは、別個のリザーバーが複数配置されるような形態としてもよい。
【００３８】
また、上述の各実施の形態において、供給路５の動水頭と供給路６の動水頭とは、異な
るものとしているが、同じヘッド内に複数のリザーバーを設けるだけでも、第１のインク
供給路６あるいは第２のインク供給路７から各ノズル１１までの距離の差が小さくなると
いう効果を有する。
【００３９】
また、第１の実施の形態では、第１の供給路５と第２の供給路６の流路の断面積を異な
らせた形態とした。第２の実施の形態では、第１のリザーバー７には、第１の供給路５の
みが連通し、第２のリザーバー８には、第２の供給路６ａ，６ｂの２本が連通する形態と
した。さらに、第３の実施の形態では、第１の供給路５ａは、第２の供給路６ｄよりも流
体抵抗が大きくなるような形状とすることで動水頭差を生じさせるものとしている。しか
しこのような形態に限らない。たとえば、上述の各形態を組み合せてもよい。
【００４０】
また、第２の実施の形態において、第１のリザーバー７には、第１の供給路５のみが連
通し、第２のリザーバー８には、第２の供給路６ａ，６ｂの２本が連通する形態としたが
、動水頭差によって静水頭差を抑制できれば、本数は何本であってもよい。
【００４１】
また、第３の実施の形態において、第１の供給路５ａが湾曲部を有し、２の供給路６ｄ
は、直線的であるような形態でなくてもよい。第１の供給路５ａの流体抵抗が、第２の供
給路６ｄの流体抵抗よりも大きくなるような形状であればどのような形状であってもよい
。たとえば、供給路の一部が途中で細くなるような形状としてもよい。また、形状により
流体抵抗を変化させるのではなく、第１の供給路５ａの材質と、第２の供給路６ｄの材質
とを変化させることで、流体抵抗を変化させるような形態であってもよい。また、第１の
供給路５ａおよび第２の供給路６ｄの内面についてのみ、材質や形状を変えることで、流
体抵抗が異なるようにしてもよい。
【００４２】
また、上述の各実施の形態においては、インクジェット式プリンターを例に説明したが
、これに限らず、インク以外の他の流体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。たとえば、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等の製造に用いられる、液体を
噴射する装置等であってもよい。この場合、液体は、インク以外の液体であっても良く、
たとえば液晶ディスプレイ、ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディス
プレイに用いられる液体を噴射する装置においては、色材、電極材が液体となる。
【００４３】
また、上述の各実施の形態では、ヘッド２は、シリアル方式のヘッドとしているが、そ
の他の方式のヘッドとしてもよい。たとえば、ヘッド２をラインヘッド方式のヘッドとす
ることができる。ラインヘッド方式では、印刷媒体３の用紙幅方向の長さにわたり、イン
クを吐出するノズル１１が所定のピッチで複数列配置されている。そのため、印刷媒体３
の幅方向にヘッド２を移動させるためのキャリッジを必要としない。そして、印画の際は
、印刷媒体３が搬送手段によって停止することなく定速で移動し、それに同調してインク
がヘッドから連続的に吐出されるため、印画時間の短縮を図ることが可能である。
【００４４】
また、上述の各実施の形態では、インクタンク４、第１の供給路５，５ａ第２の供給路
６，６ａ，６ｂ等は、ヘッド２と別体としたが、このような形態に限らない。ヘッド２が
、インクタンク４、第１の供給路５，５ａおよび第２の供給路６，６ａ，６ｂを、ヘッド
２の一部として、有していても良い。
【００４５】
また、上述の各実施の形態では、ノズル１１は、鉛直方向に異なる位置で複数設けられ
ているものとしているが、最低２つのノズル１１が鉛直方向に異なる位置で設けられてい
ればよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…液体噴射装置，５…第１のリザーバー（リザーバー），６…第２のリザーバー（リザ
ーバー），７…第１の供給路（供給路），８…第２の供給路（供給路），１１…ノズル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向の位置が互いに異なる複数のノズルから液体を噴射する液体噴射装置において
、
１以上のノズルに上記液体を供給する第１のリザーバーと、
上記第１のリザーバーが液体を供給するノズルよりも鉛直方向下側に位置する１以上の
ノズルに上記液体を供給する第２のリザーバーと、
上記第１のリザーバーに液体を供給する第１の供給路と、
上記第２のリザーバーに液体を供給する第２の供給路と、
上記第１の供給路と上記第２の供給路とに液体を供給する液体供給部と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射装置において、
前記第１の供給路の動水頭の総和は、
前記第２の供給路の動水頭の総和に比べて大きいことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液体噴射装置であって、
前記第１の供給路の流路断面積を、
前記第２の供給路の流路断面積に比べ大きくしたことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３項に記載の液体噴射装置であって、
前記第１の供給路の本数は、第２の供給路の本数よりも多いことを特徴とする液体噴射
装置。

【図１】