(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能液を液滴として吐出する吐出ノズルを備える記録部と、
前記記録部に供給する前記機能液を貯留する機能液貯留部と、
前記記録部と前記機能液貯留部との間に配置され、前記機能液中の溶存気体を減圧除去する脱気機構部と、
前記機能液の種類に関わらず、前記脱気機構部における前記機能液の通過時間を一定に保つように駆動制御する制御部と、
前記機能液の流量を測定する流量計と、
を備え、
前記脱気機構部は、前記機能液の種類に応じて、脱気処理前あるいは脱気処理中の前記機能液の温度を所定の温度まで加温する加熱装置を有し、
前記制御部は、前記流量計の計測結果に基づいて、前記加熱装置による前記機能液の加温温度の制御を行う
ことを特徴とする液体噴射装置。
【請求項２】
前記脱気機構部は、前記機能液の種類に関わらず、前記脱気機構部における前記機能液の粘度を一定に保つ機能を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射装置。
【請求項３】
前記脱気機構部は、チャンバーと、前記チャンバー内に設けられ前記機能液を通過させる複数の脱気チューブと、前記チャンバーに接続された減圧ポンプと、を有し、
各脱気チューブの流路径は、前記脱気機構部と前記機能液貯留部とを接続する機能液供給流路の流路径よりも小さい
ことを特徴とする請求項１から２のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項４】
前記機能液がＵＶインクであって、
前記加熱装置により４０℃以上６０℃未満まで加温される
ことを特徴とする請求項３に記載の液体噴射装置。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばインクジェット型のプリンターなどの液体噴射装置においては、記録ヘッドからインク滴を噴射することにより記録媒体に文字や画像などを記録するようになっている。このようにインクを噴射する記録ヘッドは微細な圧力室やノズル孔を有しており、微小気泡の発生でさえインク滴の噴射に影響をおよぼす虞がある。このため、脱気したインクを記録ヘッドに供給する必要がある。
【０００３】
インクに対して脱気を行う技術としては、下記の特許文献１〜３に開示されている。
特許文献１には、脱気されたインクを使用する旨記載されており、その脱気度は、インクが加熱される温度の飽和溶存酸素濃度の１０％未満となっている。
特許文献２には、インク供給路を加熱して、脱気時のインクの温度を上昇させることにより、圧力損失を抑える技術が記載されている。
特許文献３には、脱気モジュールを加温するにより脱気効率を向上させる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４５８８９号公報
【特許文献２】特開２００７−１３０９０７号公報
【特許文献３】特開２００６−２９７９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、脱気モジュールを利用する場合、インクの種類によって脱気度が変化してしまうことがある。特に、ＵＶインクなどの高粘度インクを用いた場合には、脱気モジュールを通過する際の流路抵抗が増加して、加温時の温度変動、流量変動が懸念される。その結果、脱気モジュールによる脱気度が低下してしまい、後に記録ヘッドに対して行われる目詰まり防止のための吸引処理時にインク中に気泡が発生して吐出不良が改善されなくなってしまうなどのリスクが生じる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、機能液の種類に関わらず、脱気度を一定にすることのできる液体噴射装置を提供することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体噴射装置は、機能液を液滴として吐出する吐出ノズルを備える記録部と、前記記録部に供給する前記機能液を貯留する機能液貯留部と、前記記録部と前記機能液貯留部との間に配置され、前記機能液中の溶存気体を減圧除去する脱気機構部と、前記機能液の種類に関わらず、前記脱気機構部における前記機能液の通過時間を一定に保つように駆動制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これによれば、機能液の種類に関わらず脱気機構部を通過する機能液の通過時間を一定に保つことができるので、結果として、機能液の種類を変えても脱気機構部による機能液の脱気度が一定になる。これにより、液滴吐出精度を良好に維持することができる。
【０００９】
また、前記脱気機構部は、前記機能液の種類に関わらず、前記脱気機構部における前記機能液の粘度を一定に保つ機能を有する構成としてもよい。
これによれば、機能液の種類に関わらず、脱気機構部における機能液の粘度を一定に保つことによって、機能液の種類を変えても脱気機構部を通過する機能液の通過時間を一定に保つことができる。これにより、機能液に関わらず、脱気機構部によって一定の脱気度が得られ、液滴吐出精度を良好に維持することができる。
【００１０】
また、前記脱気機構部は、前記機能液の種類に応じて、脱気処理前あるいは脱気処理中の前記機能液の温度を所定の温度まで加温する加熱装置を有する構成としてもよい。
これによれば、機能液の種類に応じて、脱気処理前の機能液の温度を所定の温度まで加温することが可能となり、機能液の種類に関わらず一定の粘度にすることができる。これにより、機能液の種類を変えても脱気機構部を通過する機能液の通過時間を一定に保つことができる。また、脱気前、脱気中における機能液を加温することによって機能液の粘性を低下させることにより、脱気機構部での流路抵抗を低く抑えることができる。
【００１１】
また、前記脱気機構部は、減圧チャンバーと、前記減圧チャンバー内に設けられ前記機能液を通過させる複数の脱気チューブと、前記減圧チャンバーに接続された減圧ポンプと、を有し、各脱気チューブの流路径は、前記脱気機構部と前記機能液貯留部とを接続する機能液供給流路の流路径よりも小さい構成としてもよい。
これによれば、減圧ポンプの作用により減圧チャンバー内を減圧する（真空にする）ことによって、各脱気チューブ内を通過する機能液の溶存気体を脱気チューブの外部に排出させることができる。また、上述したように、本発明においては機能液の粘度が一定に保持されているので、機能液供給流路を介して脱気機構部内に供給された機能液が各脱気チューブ内に分流される際の流路抵抗の上昇を抑えることができる。また、機能液を複数の脱気チューブに分流させることによって機能液の脱気処理効率が高められる。
【００１２】
また、前記機能液がＵＶインクであって、前記加熱装置により４０℃以上６０℃未満まで加温される構成としてもよい。
これによれば、上記温度に加温することにより、高粘度のＵＶインクであっても他の種類の機能液と同様の精度で脱気処理が行われるようになる。
【００１３】
また、前記機能液の流量を測定する流量計を備えており、前記制御部は、前記流量計の計測結果に基づいて、前記加熱装置による前記機能液の加温温度の制御を行う構成としてもよい。
これによれば、流量計によって機能液の流量を測定し、その測定結果に基づいて、加熱装置による機能液の加温温度の制御を行うことによって、機能液の種類に関わらず、脱気機構部内に送り込まれる機能液の粘度を一定に保つことができる。その結果、脱気機構部内における機能液の通過時間を一定に保つことができるので、機能液の種類に関わらず一定の脱気度で処理が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液体噴射装置の概略構成を示す外観斜視図。
【図２】液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図、（ａ）は、液滴吐出ヘッドの概略構成を示す外観斜視図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す斜視断面図、（ｃ）は、液滴吐出ヘッドの吐出ノズルの部分の構造を示す断面図。
【図３】ヘッドユニットの概略構成を示す平面図、また、ノズルプレートの側から見た図。
【図４】液滴吐出ヘッドの電気的構成と信号の流れを示す説明図。
【図５】脱気機構部およびその周辺要素を示す図。
【図６】脱気機構部の概略構成を示す図。
【図７】脱気される状態を示す脱気チューブの部分拡大断面図。
【図８】機能液の温度に関する粘度と流量との関係について示すグラフ。
【図９】機能液の温度に関する流量と溶存気体量との関係について示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、吐出検査方法、吐出検査装置、描画方法、及び描画装置について、図面を参照して説明する。本実施形態は、液滴吐出ヘッド２０を備え、当該液滴吐出ヘッド２０を用いて、被描画媒体上に画像を描画する液体噴射装置１における、液滴吐出ヘッド２０の吐出ノズル２４の吐出検査を例に説明する。液体噴射装置１は、液滴吐出ヘッド２０と被描画媒体とを相対移動させると共に、液滴吐出ヘッド２０の吐出ノズル２４から機能液の液滴を吐出して、被描画媒体上の所定の位置に着弾させることによって、所定の画像を形成する装置である。液体噴射装置１装置が、描画装置に相当する。なお、以下の説明において参照する図面では、図示の便宜上、部材又は部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
【００１６】
＜液滴吐出法＞
最初に、液状体を液滴として吐出する液滴吐出法について説明する。液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換方式、電気熱変換方式、静電吸引方式等が挙げられる。
帯電制御方式は、液伏体に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で液状体の飛翔方向を制御して吐出ノズル２４から吐出させるものである。また、加圧振動方式は、液状体に３０ｋｇ／ｃｍ２程度の超高圧を印加して吐出ノズル先端側に液状体を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には液状体が直進して吐出ノズル２４から吐出され、制御電圧をかけると液状体間に静電的な反発が起こり、液状体が飛散して吐出ノズル２４から吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエソ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって液状体を貯留した空間に可僥物質を介して圧力を与え、この空間から液状体を押し出して吐出ノズル２４から吐出させるものである。
【００１７】
また、電気熱変換方式は、液状体を貯留した空間内に設けたヒーターにより、液状体を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の液状体を吐出させるものである。静電吸引方式は、液状体を貯留した空間内に微小圧力を加え、吐出ノズル２４に液状体のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから液状体を引き出すものである。この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。
【００１８】
液滴吐出法は、液状体の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の液状体を的確に配置できるという利点を有する。このうち、ピエゾ方式は、液状体に熱を加えないため、液状体の組成等に影響を与えないなどの利点を有する。本実施形態では、液状体選択の自由度の高さ、及び液滴の制御吐の良さの点から上記ピエゾ方式を用いる。
【００１９】
＜ＵＶインク＞
液体噴射装置１で利用する機能液としては様々なものが利用できるが、特に、高粘度であるＵＶインクを用いる場合に有効である。
ＵＶインクは、ビヒクル、光重合開始剤および顔料の混合物に、消泡剤、重合禁止剤等の補助剤を添加して調合され、有機溶媒に溶解又は分散された状態になっている。ビヒクルは、光重合硬化性を有するオリゴマー、モノマー等を、反応性希釈剤により粘度調整して調合される。したがって、インクを硬化させる目的で溶媒を揮発させることはない。ビヒクルとしては、単官能あるいは多官能の重合性化合物が使用できる。より具体的には、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマー（プレポリマー）を例示でき、インクとしての粘度を調整する反応性希釈剤もこれらの材料を用いることができる。
【００２０】
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、アセトフェノン系、チオキサントン系が広く用いられる。より具体的には、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  ｂｅｎｚｅｎｅｍｅｔｈａｎｅａｎｎｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ、２−ｈｙｄｒｏｘｙ  ３−（４−ｂｅｎｚｏｙｌ−ｐｈｅｎｏｘｙ）−Ｎ，Ｎ，Ｎ−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  １−ｐｒｏｐａｎｅ  ａｎｎｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ、４−ｂｅｎｚｏｙｌ−Ｎ，Ｎ−ｄｉｍｅｔｈｙｌ  Ｎ−［２−（１−ｏｘｏ−２−ｐｒｏｐｅｎｙｌｏｘｙ）  ｅｔｈｙｌ）  ｂｅｎｚｅｎｅ  ｍｅｔｈａｍｍｏｎｉｕｍ  ｂｒｏｍｉｄｅ等、第４級アンモニウム塩型の水溶性有機物等を用いることができる。光重合開始剤は、その組成に応じて、紫外線吸収特性、反応開始効率、黄変性等が異なるので、インクの色等に応じて使い分けられる。
【００２１】
重合禁止剤としては、ラジカル捕捉能力を有してラジカル重合を阻害する化合物であれば何れも使用できる。ただし、インクジェット式記録装置における吐出適性等を配慮すると、ハイドロキノン類、カテコール類、ヒンダードアミン類、フェノール類、フェノチアジン類、縮合芳香族環のキノン類から選択された少なくとも１種類以上の化合物が好ましい。
【００２２】
ハイドロキノン類としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、１−ｏ−２，３，５−トリメチルハイドロキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルハイドロキノン等を例示できる。
カテコール類としては、カテコール、４−メチルカテコール、４−ｔｅｒｔ−ブチルカテコール等を例示できる。ヒンダードアミン類としては、テトラメチルピペリジニル基を有する化合物等を例示できる。
【００２３】
フェノール類としては、フェノール、ブチルヒドロキシトルエン、ブチルヒドロキシアニソール、ピロガロール、没食子酸、没食子酸アルキルエステル等を例示できる。
フェノチアジン類としては、フェノチアジン等を例示できる。
縮合芳香族環のキノン類としては、ナフトキノン等を例示できる。
【００２４】
更に、重合禁止剤は、カーボンブラックまたは表面に重合防止官能基を導入した無機・有機微粒子であってもよい。
重合防止官能基としては、例えば、ヒドロキシフェニル基、ジヒドロキシフェニル基、テトラメチルピペリジニル基、縮合芳香族環等を例示できる。
【００２５】
＜液体噴射装置＞
次に、液滴吐出ヘッド２０（図２参照）を備える液体噴射装置１の構成の全般について、図１を参照して説明する。図１は、液体噴射装置１の概略構成を示す外観斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、液体噴射装置１は、ヘッド機構部２と、ワーク機構部３と、機能液供給部４と、保守装置部７と、脱気機構部１０と、メンテナンス機構部１１とを備えている。ヘッド機構部２は、機能液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド２０を有している。ワーク機構部３は、液滴吐出ヘッド（記録部）２０から吐出された液滴の吐出対象であるワークＷを載置するワーク載置台３０を有している。機能液供給部（機能液貯留部）４は、貯留タンク４１と、中継タンク４２と、供給チューブ（機能液供給流路）４３とを有し、当該供給チューブ４３が、液滴吐出ヘッド２０に接続されており、供給チューブ４３を介して機能液が液滴吐出ヘッド２０に供給される。保守装置部７は、液滴吐出ヘッド２０の検査又は保守を実施する各装置を備えている。脱気機構部１０は、機能液供給部４とヘッド機構部２との間に設けられ、液滴吐出ヘッド２０に供給するインクに対して脱気処理を行う。液体噴射装置１は、また、これら各機構部などを総括的に制御する吐出装置制御部６を備えている。
【００２７】
さらに、液体噴射装置１は、床上に設置された複数の支持脚８と、支持脚８の上側に設置された定盤９とを備えている。定盤９の上側には、ワーク機構部３が定盤９の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配設されている。ワーク機構部３の上方には、定盤９に固定された２本の支持柱で支持されているヘッド機構部２が、ワーク機構部３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在するように配設されている。また、定盤９の傍らには、ヘッド機構部２の液滴吐出ヘッド２０に連通する供給管を有する機能液供給部４の機能液を貯留する貯留タンク４１などが配置されている。ヘッド機構部２の一方の支特柱の近傍には、保守装置部７がワーク機構部３と並んでＸ軸方向に配設されている。さらに、定盤９の下側に、吐出装置制御部６が収容されている。
【００２８】
ヘッド機構部２は、液滴吐出ヘッド２０を有するヘッドユニット２１と、ヘッドユニット２１を有するヘッドキャリッジ２７と、ヘッドキャリッジ２７が吊設された移動枠２２とを備えている。ヘッド機構部２は、ヘッドキャリッジ２７と、移動枠２２との組を２組備えている。ヘッド機構部２は、移動枠２２をＹ軸方向に移動させる、Ｙ軸走査機構も備えている。
移動枠２２を、Ｙ軸走査機構によってＹ軸方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド２０をＹ軸方向に自在に移動させる。また、移動した位置に保持する。２個の移動枠２２は、それぞれ独立して移動させたり保持したりすることも、２個の移動枠２２を一緒に移動させたり保持したりすることも可能である。
ワーク機構部３は、ワーク載置台３０と、Ｘ軸走査機構とを備えている。ワーク機構部３は、ワーク載置台３０を、Ｘ軸走査機構によって、Ｘ軸方向に移動させることで、ワーク載置台３０に載置されたワークＷをＸ軸方向に自在に移動させる。また、移動した位置に保持する。
【００２９】
液滴吐出ヘッド２０は、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動して停止し、下方にあるワークＷのＸ軸方向の移動に同調して、機能液を液滴として吐出する。Ｘ軸方向に移動するワークＷと、Ｙ軸方向に移動する液滴吐出ヘッド２０とを相対的に制御することにより、ワークＷ上の任意の位置に液滴を着弾させることで、所望する平面形状の描画を実施することが可能である。
【００３０】
保守装置部７は、各種検査装置、各種保守装置、及び保守装置走査機構７５を備えている。検査装置は、液滴吐出ヘッド２０の吐出状態の検査を実施する吐出検査ユニット７０などの、液滴吐出ヘッド２０の検査を実施する装置である。保守装置は、液滴吐出ヘッド２０の各種の保守を実施する装置である。保守装置走査機構７５は、これらの各装置をＸ軸方向に移動可能であって、任意の位置に保持可能に支持する装置である。
液滴吐出ヘッド２０の検査や保守を実施する際には、ヘッドユニット２１（液滴吐出ヘッド２０）が、Ｙ軸走査機構を用いて保守装置部７に臨む位置に移動させられる。また、実施する検査又は保守に対応する検査装置又は保守装置が、保守装置走査機構７５によって、ヘッドユニット２１（液滴吐出ヘッド２０）に臨む位置に移動させられる。
【００３１】
吐出検査ユニット７０は、検査シート載置台７１と、撮像カメラ７２とを備えている。
検査シート載置台７１は、ワーク載置台３０の載置面と略平行な載置面を有し、当該載置面に、検査シートを吸着支持可能である。検査シート載置台７１は、保守装置走査機構７５によって、Ｘ軸方向に移動可能であって、任意の位置に保持可能に支持されている。
【００３２】
保守装置走査機構７５によって、検査シート載置台７１をＸ軸方向に移動させることで、検査シート載置台７１の載置面に保持された検査シートを、保守装置部７に臨む位置に移動されたヘッドユニット２１（液滴吐出ヘッド２０）に臨ませる。当該位置状態で、液滴吐出ヘッド２０から液状体を吐出させることで、検査シート載置台７１に保持された検査シートに液滴を着弾させることができる。保守装置走査機構７５による検査シートのＸ軸方向の移動に同調させて、液滴吐出ヘッド２０が備える吐出ノズル２４（図２参照）から液状体を吐出させることで、Ｘ軸方向における着弾位置を調整することができる。
【００３３】
撮像カメラ７２は、カメラ支持部７３に、図示省略した昇降機構によってＺ軸方向に昇降自在であって、任意の位置に保持可能に支持されている。カメラ支持部７３は、保守装置走査機構７５の脇で、定盤９に立設されており、撮像カメラ７２は、保守装置走査機構７５に、略Ｚ軸方向から臨んで支持されている。検査シート載置台７１は、保守装置走査機構７５によって、撮像カメラ７２が臨んでおり、撮像カメラ７２によって撮影可能な位置に移動可能である。保守装置走査機構７５によって、検査シート載置台７１を撮像カメラ７２に臨む位置に移動することで、検査シート載置台７１に保持された検査シートの面を、撮像カメラ７２によって撮影可能である。
【００３４】
脱気機構部１０は、機能液供給部４の中継タンク４２からヘッドユニット２１に機能液を供給するための供給チューブ４３上に配置されている。詳しい構成については後述するものとする。
【００３５】
メンテナンス機構部１１は、液滴吐出ヘッド２０の各吐出ノズル２４（図２）から増粘した機能液を吸引する吸引動作等に用いられるキャップ部材３４と、液滴吐出ヘッド２０のノズルプレート２５に付着した機能液を払拭するワイピング動作に用いられるワイプ部材（不図示）と、を有しており、液滴吐出ヘッド２０のホームポジションに配置されている。
キャップ部材３４は、液滴吐出ヘッド２０のノズルプレート２５（図２）を覆うことができる枠状の部材から構成され、その上面に設けられた当接部をノズルプレート２５に当接させることにより、ノズルプレート２５との間に空間を形成可能である。キャップ部材３４の底面には排出チューブ４４を介して不図示の吸引ポンプが接続されており、この吸引ポンプが駆動されることでノズルプレート２５との間に形成される空間が減圧されて、各吐出ノズル２４から機能液が吸引される。また、この吸引ポンプの作用によって、キャップ部材３４内に排出された機能液が排出チューブ４４を経て排出タンク３５へと排出されるようになっている。
また、ワイプ部材（不図示）は、例えばエラストマー等の弾性部材から構成されており、ノズルプレート２５を良好に払拭可能となっている。
【００３６】
＜液滴吐出ヘッド＞
次に、液滴吐出ヘッド２０について、図２を参照して説明する。図２は、液滴吐出ヘッド２０の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、液滴吐出ヘッド２０の概略構成を示す外観斜視図であり、図２（ｂ）は、液滴吐出ヘッド２０の構造を示す斜視断面図であり、図２（ｃ）は、液滴吐出ヘッド２０の吐出ノズル２４の部分の構造を示す断面図である。図２に示したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、液滴吐出ヘッド２０が液体噴射装置１に装着された状態において、図１に示したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸と一致している。
【００３７】
図２（ａ）に示したように、液滴吐出ヘッド２０は、ノズルプレート２５を備えている。ノズルプレート２５には、多数の吐出ノズル２４が略一直線状に並んだノズル列２４Ａが２列形成されている。吐出ノズル２４から機能液Ｌを液滴として吐出し、対向する位置にある描画対象物などに着弾させることで、当該位置に機能液Ｌを配置する。ノズル列２４Ａは、液滴吐出ヘッド２０が液体噴射装置１に装着された状態で、図１に示したＹ軸方向に延在している。ノズル列２４Ａにおいて吐出ノズル２４は等間隔のノズルピッチで並んでおり、２列のノズル列２４Ａ間で、吐出ノズル２４の位置がＹ軸方向に半ノズルピッチずれている。したがって、液滴吐出ヘッド２０としては、Ｙ軸方向に半ノズルピッチ間隔で機能液Ｌの液滴を配置することができる。
【００３８】
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、液滴吐出ヘッド２０は、ノズルプレート２５に圧力室プレート５１が積層されており、圧力室プレート５１に振動板５２が積層されている。
圧力室プレート５１には、液滴吐出ヘッド２０に供給される機能液Ｌが常に充填される液たまり５５が形成されている。液たまり５５は、振動板５２と、ノズルプレート２５と、圧力室プレート５１の壁とに囲まれた空間である。機能液Ｌは、機能液供給部４から液滴吐出ヘッド２０に供給され、振動板５２の液供給孔５３を経由して液たまり５５に供給される。また、圧力室プレート５１には、複数のヘッド隔壁５７によって区切られた圧力室５８が形成されている。振動板５２と、ノズルプレート２５と、２個のヘッド隔壁５７とによって囲まれた空間が圧力室５８である。
【００３９】
圧力室５８は吐出ノズル２４のそれぞれに対応して設けられており、圧力室５８の数と吐出ノズル２４の数とは同じである。圧力室５８には、２個のヘッド隔壁５７の間に位置する供給口５６を介して、液たまり５５から機能液Ｌが供給される。ヘッド隔壁５７と圧力室５８と吐出ノズル２４と供給口５６との組は、液たまり５５に沿って１列に並んでおり、１列に並んだ吐出ノズル２４がノズル列２４Ａを形成している。図２（ｂ）では図示省略したが、図示した吐出ノズル２４を含むノズル列２４Ａに対して液たまり５５に関して略対称位置に、１列に並んで配設された吐出ノズル２４がもう１列のノズル列２４Ａを形成している。当該ノズル列２４Ａに対応するヘッド隔壁５７と圧力室５８と供給口５６との組が、１列に並んでいる。
【００４０】
振動板５２の圧力室５８を構成する部分には、それぞれ圧電素子５９の一端が固定されている。圧電素子５９の他端は、固定板（図示省略）を介して液滴吐出ヘッド２０全体を支持する基台（図示省略）に固定されている。
圧電素子５９は、電極層と圧電材料とを積層した活性部を有している。圧電素子５９は、電極層に駆動電圧を印加することで、活性部が長手方向（図２（ｂ）又は（ｃ）における振動板５２の厚さ方向）に縮む。電極層に印加されていた駆動電圧が解除されることで、活性部が元の長さに戻る。
【００４１】
電極層に駆動電圧が印加されて、圧電素子５９の活性部が縮むことで、圧電素子５９の一端が固定された振動板５２が圧力室５８と反対側に引張られる力を受ける。振動板５２が圧力室５８と反対側に引張られることで、振動板５２が圧力室５８の反対側に挑む。これにより、圧力室５８の容積が増加ずることがら、機能液Ｌが液たまり５５から供給口５６を経て圧力室５８に供給される。次に、電極層に印加されていた駆動電圧が解除されると、活性部が元の長さに戻ることで、圧電素子５９が振動板５２を抑圧する。振動板５２が押圧されることで、圧力室５８側に戻る。これにより、圧力室５８の容積が急激に元に戻る、すなわち増加していた容積が減少することから、圧力室５８内に充填されていた機能液Ｌに圧力が加わり、当該圧力室５８に連通して形成された吐出ノズル２４から機能液Ｌが液滴となって吐出される。
【００４２】
＜ヘッドユニット＞
次に、ヘッド機構部２が備えるヘッドユニット２１の概略構成について、図３を参照して説明する。図３は、ヘッドユニットの概略構成を示す平面図である。図３に示したＸ軸及びＹ軸は、ヘッドユニット２１が液体噴射装置１に取り付けられた状態において、図１に示したＸ軸及びＹ軸と一致している。
【００４３】
図３に示したように、ヘッドユニット２１は、ユニットプレート２３と、ユニットプレート２３に搭載された９個の液滴吐出ヘッド２０と、を有している。液滴吐出ヘッド２０は、図示省略したヘッド保持部材を介してユニットプレート２３に固定されている。固定された液滴吐出ヘッド２０は、ヘッド本体がユニットプレート２３に形成された孔（図示省略）に遊嵌して、ノズルプレート２５が、ユニットプレート２３の面より突出した位置に位置している。図３は、ノズルプレート２５の側から見た図である。９個の液滴吐出ヘッド２０は、Ｙ軸方向に分かれて、それぞれ３個ずつの液滴吐出ヘッド２０を有するヘッド組２０Ａを３群、形成している。それぞれの液滴吐出ヘッド２０のノズル列２４Ａは、ヘッドユニット２１が液体噴射装置１に取り付けられた状態において、Ｙ軸方向に延在している。
【００４４】
一つのヘッド組２０Ａが有する３個の液滴吐出ヘッド２０は、Ｙ軸方向において、互いに隣り合う液滴吐出ヘッド２０の、一方の液滴吐出ヘッド２０の端の吐出ノズル２４に対して、もう一方の液滴吐出ヘッド２０の端の吐出ノズル２４が半ノズルピッチずれて位置する位置に、配設されている。ヘッド組２０Ａが有する３個の液滴吐出ヘッド２０において、全ての吐出ノズル２４のＸ軸方向の位置を同じにすると、吐出ノズル２４は、Ｙ軸方向に半ノズルピッチの等間隔で並ぶ。すなわち、Ｘ軸方向の同じ位置において、それぞれの液滴吐出ヘッド２０が有するそれぞれのノズル列２４Ａを構成する吐出ノズル２４から吐出された液滴は、設計上では、Ｙ軸方向に等間隔に並んで一直線上に着弾する。
【００４５】
一つのヘッド組２０Ａが備える３個の液滴吐出ヘッド２０が有する６列のノズル列２４Ａは、１本のノズル列として扱うこともできる。当該ノズル列は、例えば１８０個の６倍、１０８０個の吐出ノズル２４を有し、Ｙ軸方向におけるノズルピッチは、７０μｍであり、Ｙ軸方向の両端の吐出ノズル２４の中心間距離（ノズル列長さ）は、約７５．５ｍｍである。液滴吐出ヘッド２０は、Ｙ軸方向において互いに重なるため、Ｘ軸方向に階段状に並んでヘッド組２０Ａを構成している。
【００４６】
ヘッドユニット２１が有する３つのヘッド組２０Ａは、それぞれが有する１本のノズル列とみなせるノズル列が、Ｙ軸方向において、ノズル列２４Ａの半ノズルピッチずれて位置する位置に、配設されている。言い換えると、それぞれのヘッドユニット２１は、互いに隣り合うヘッド組２０Ａを構成する液滴吐出ヘッド２０の、一方のヘッド組２０Ａにおける液滴吐出ヘッド２０の端の吐出ノズル２４に対して、もう一方のヘッド組２０Ａにおける液滴吐出ヘッド２０の端の吐出ノズル２４が、Ｙ軸方向において、半ノズルピッチずれた位置に、配設されている。
【００４７】
一つのヘッドユニット２１が備える３つのヘッド組２０Ａにおける９個の液滴吐出ヘッド２０が有する１８列のノズル列２４Ａは、１本のノズル列として扱うこともできる。当該ノズル列を「ユニットノズル列２４０Ａ」と表記する。ユニットノズル列２４０Ａは、例えば１８０個の１８倍、３２４０個の吐出ノズル２４を有しＹ軸方向におけるノズルピッチは、７０μｍであり、Ｙ軸方向の両端の吐出ノズル２４の中心間距離（ノズル列長さ）は、約２２６．７ｍｍである。即ち、一つのヘッドユニット２１の吐出ノズル２４から一滴ずつ吐出させて、Ｘ軸方向が同じ位置になるように着弾させると、３２４０個の点が７０μｍのピッチ間隔で連なる直線が形成される。
【００４８】
上述したように、液体噴射装置１は、２個のヘッドユニット２１を備えており、２個のユニットノズル列２４０ＡがＹ軸方向に連なったノズル列を構成することができる。当該ノズル列によって、１回の走査の間に、例えば６４８０個の点が７０μｍのピッチ間隔で連なる直線を形成することができる。
【００４９】
＜機能液の吐出＞
次に、液体噴射装置１における液滴吐出ヘッド２０からの吐出制御方法について、図４を参照して説明する。図４は、液滴吐出ヘッド２０の電気的構成と信号の流れを示す説明図である。
【００５０】
上述したように、液体噴射装置１は、液体噴射装置１の各部の動作を制御する吐出装置制御部（制御部）６を備えている。吐出装置制御部６は、制御信号を出力するＣＰＵ８４と、液滴吐出ヘッド２０の電気的な駆動制御を行うヘッドドライバー２０ｄとを備えている。
図４に示すように、ヘッドドライバー２０ｄは、ＦＦＣケーブルを介して各液滴吐出ヘッド２０と電気的に接続されている。また、液滴吐出ヘッド２０は、吐出ノズル２４（図２参照）ごとに設けられた圧電素子５９に対応して、シフトレジスクー（ＳＬ）８５と、ラッチ回路（ＬＡＴ）８６と、レベルシフター（ＬＳ）８７と、スイッチ（ＳＷ）８８とを備えている。
【００５１】
液体噴射装置１における吐出制御は次のように行われる。最初に、ＣＰＵ８４がワークＷなどの描画対象物における機能液の配置パターンをデータ化したドットパターンデータをヘッドドライバー２０ｄに伝送する。そして、ヘッドドライバー２０ｄは、ドットパターンデータをデコードして吐出ノズル２４ごとのＯＮ／ＯＦＦ（吐出／非吐出）情報であるノズルデータを生成する。ノズルデータは、シリアル信号（ＳＩ）化されて、クロック信号（ＣＫ）に同期して各シフトレジスター８５に伝送される。
【００５２】
シフトレジスター８５に伝送されたノズルデータは、ラッチ信号（ＬＡＴ）がラッチ回路８６に入力されるタイミングでラッチされ、さらにレベルシフター８７でスイッチ８８用のゲート信号に変換される。即ち、ノズルデータが「ＯＮ」の場合にはスイッチ８８が開いて圧電素子５９に駆動信号（ＣＯＭ）が供給され、ノズルデータが「ＯＦＦ」の場合にはスイッチ８８が閉じられて圧電素子５９に駆動信号（ＣＯＭ）は供給されない。そして、「ＯＮ」に対応する吐出ノズル２４からは機能液が液滴となって吐出され、吐出された機能液の液滴がワークＷなどの描画対象物の上に着弾して、描画対象物の上に機能液が配置される。
【００５３】
＜脱気機構部＞
次に、液体噴射装置１における脱気機構部１０の概略構成とその周辺要素について説明する。
図５は、脱気機構部１０およびその周辺要素を示す図である。図６は、脱気機構部１０の概略構成を示す図である。図７は、脱気される状態を示す脱気チューブ１２２の部分拡大断面図である。
液体噴射装置１において、例えば、脱気されていない機能液Ｌを用いた場合には、機能液Ｌ中に気泡が溶存している状態のため、長時間の使用によって溶存気体Ａが気泡へと成長し、機能液Ｌ中に浮遊している気泡はさらに成長することになる。これらの気泡が液滴吐出ヘッド２０へ供給されると吐出不良が発生する虞がある。
そこで、本実施形態では、液滴吐出ヘッド２０へ供給される前に機能液Ｌに対して脱気処理を行う脱気機構部１０を設けた。ここで、機能液Ｌの溶存気体量は８０〜９０％とする。
【００５４】
図５に示すように、脱気機構部１０は、機能液Ｌ中の溶存気体Ａや浮遊気体を除去するための脱気モジュール１２０と、脱気モジュール１２０へ流入する機能液Ｌを加温するヒーター（加熱装置）１３０と、機能液Ｌを液送する液送ポンプＰ１と、機能液Ｌの流量を測定する流量計１４０と、を具備し、ＣＰＵ８４によって、脱気モジュール１２０内を機能液が通過する時間が機能液の種類に関わらず一定に保つように駆動制御される。つまり、機能液の種類に関わらず、脱気処理に要する時間は一定である。
【００５５】
脱気モジュール１２０は、図５および図６に示すように、中継タンク４２とヘッドユニット２１との間に配置され、真空チャンバー（減圧チャンバー）１２１と、真空チャンバー１２１内に配置される複数の脱気チューブ１２２とを有して構成されており、これら複数の脱気チューブ１２２の一端側が、流入口１２１Ａを介して供給チューブ４３に接続され、他端側が流出口１２１Ｂを介して排出チューブ４４にそれぞれ接続されている。脱気チューブ１２２は、例えば、ＰＭＰ（オイリメチルペンテン）などによって形成され、気体に対して透過性を有する中空糸である。
真空チャンバー１２１には真空ポンプ（減圧ポンプ）Ｐ２が接続されており、この真空ポンプＰ２の作用によって真空チャンバー１２１内の真空状態が保たれることになる。本実施形態では、常に一定の出力で駆動され、５〜１０ｋＰａの範囲内で設定される。
【００５６】
複数の脱気チューブ１２２は水を通さず気体のみを通過させる特性を有するため、真空チャンバー１２１内を真空にすると、各脱気チューブ１２２内を流動する機能液Ｌ中の溶存気体Ａが脱気チューブ１２２の外へと排出（吸引）されることになる（図７）。このため、液送ポンプＰ１の作用により、中継タンク４２から供給チューブ４３を介して送られてきた機能液Ｌは、流入口１２１Ａから各脱気チューブ１２２内へと流入（分流）し、これら各脱気チューブ１２２内を通過する間に脱気されて、流出口１２１Ｂから排出チューブ４４を介してヘッドユニット２１へと送られることになる。
このようにして、脱気モジュール１２０では各脱気チューブ１２２を通過する機能液Ｌに対して、機能液Ｌ中に溶解した溶存気体Ａを除去する脱気処理を行う。
【００５７】
ヒーター１３０は、中継タンク４２と脱気モジュール１２０とを接続する供給チューブ４３上であって、脱気モジュール１２０の近傍に配置されている。このヒーター１３０による供給チューブ４３内の機能液Ｌの温度制御は、制御部ＣＰＵ８４によって制御される。ヒーター１３０よりも上流側の機能液Ｌの温度は２０〜３０℃であるが、ヒーター１３０の作用により、中継タンク４２から送液されてきた機能液Ｌを所定の温度Ｔまで加温できる。所定の温度Ｔとは、機能液Ｌの種類に関わらず一定の粘度になる温度であって、本実施形態では、４０℃以上６０℃未満の範囲内で設定される。ここで、機能液Ｌを６０℃以上まで加温してしまうと、吸引処理時に液滴吐出ヘッド２０において気泡が生じやすくなって吐出不良が懸念されることから、これよりも低い温度にする。
【００５８】
流量計１４０は、脱気モジュール１２０と液滴吐出ヘッド２０とを接続する排出チューブ４４上であって液送ポンプＰ１よりも下流側に配置され、排出チューブ４４内の機能液Ｌの流量を計測する。ここで測定される流量は、脱気モジュール１２０内を通過する機能液Ｌの流量とみなすことができる。この流量計１４０は制御部ＣＰＵ８４に接続されており、制御部ＣＰＵ８４は、流量計１４０による排出チューブ４４内の機能液Ｌの流量結果に基づいて、ヒーター１３０による機能液Ｌの加温温度の制御を行う。
【００５９】
供給チューブ４３を介してこれよりも径（流路径）の小さい脱気チューブ１２２内に機能液Ｌが流入する際、機能液Ｌの流路抵抗が上昇する。特に、水溶性の機能液Ｌに比べて粘度の高い高粘度であるＵＶインクを用いる場合は、これが顕著となり、圧力変動に伴う流量変動が生じやすい。脱気チューブ１２２へ流入する際のインクの圧力変動を低減させるためには、脱気モジュール１２０内へ送り込まれる前に機能液Ｌを所定の温度まで加温させて粘度を低くしておく必要がある。
【００６０】
本実施形態においては、中継タンク４２と脱気モジュール１２０との間に配置されたヒーター１３０によって、上記した脱気モジュール１２０に流入する脱気処理前の機能液Ｌの温度を予め調整する構成となっている。機能液Ｌを加温した結果、機能液Ｌの粘度が下がり、供給チューブ４３から流入口１２１Ａを介して各脱気チューブ１２２内へと機能液Ｌがスムーズに流れ込むこととなる。また、機能液Ｌの圧力が低いほど機能液Ｌ中に溶存している気体は外部へと排出されやすくなる。このため、脱気処理前に機能液Ｌを予め加熱しておくことによって、供給チューブ４３から各脱気チューブ１２２内へ流入する際の圧力上昇が抑えられるので脱気効率が高まる。
【００６１】
図８は、機能液の温度に関する粘度と流量との関係について示すグラフであり、図９は、機能液の温度に関する流量と溶存気体量との関係について示すグラフである。
図８に示すように、一般的に、機能液Ｌの温度が高くなるにしたがって粘度が低下して流量が増加する。また、図９に示すように、機能液Ｌの温度が高くなるにしたがって溶存気体量（対飽和）も徐々に増加する。
加温する前、温度２０℃、粘度１６ｍＰａ・ｓ、流量０．５ｃｃ／ｓｅｃであった機能液Ｌをヒーター１３０によって４０℃にまで加温した場合、粘度が９ｍＰａ・ｓまで低下し、これに伴って流量が０．５ｃｃ／ｓｅｃから１ｃｃ／ｓｅｃまで上昇する。溶存気体量について着目すれば、加温前でも８０％程度ある。
【００６２】
加温することによって機能液Ｌの粘度が下がれば、脱気チューブ１２２での流路抵抗が減るため、供給チューブ４３，４４と脱気モジュール１２０との間での圧力変動が少なくなる。
【００６３】
このとき、ヒーター１３０による機能液Ｌの加温温度を一定に制御したとしても、使用する機能液Ｌの種類によって粘度が異なるため、脱気モジュール１２０における機能液Ｌの流量が変動してしまう。つまり、流量の変動によって脱気モジュール１２０内を機能液Ｌが通過する時間が変わってしまうと、機能液Ｌの種類ごとに脱気度が違ってしまう。
【００６４】
このため、機能液Ｌの種類に応じてヒーター１３０による機能液Ｌの加温温度を制御することによって、脱気モジュール１２０内へ送られる機能液Ｌの粘度が常に一定になるように調整する。具体的には、流量計１４０による機能液Ｌの計測結果に基づいてヒーター１３０による機能液Ｌの加温温度を変化させることによって、脱気モジュール１２０内を通過する機能液Ｌの流量を一定にする。これにより、機能液Ｌの種類に関わらず脱気モジュール１２０を通過する時間を一定にすることができる。その結果、機能液Ｌの種類に関わらず一定の脱気度が得られることになる。
【００６５】
あるいは、ヒーター１３０による機能液Ｌの加温温度を一定にした状態で、流量計１４０の計測結果に基づいて液送ポンプＰ１の駆動を制御することにより、脱気モジュール１２０内へ供給される機能液Ｌの流量を一定に保つようにしてもよい。
【００６６】
ここで、機能液Ｌの流量が低いほど脱気モジュール１２０内に長い時間存在することになるので脱気効率は向上する。しかしながら、ヘッドユニット２１における機能液Ｌの噴射圧力が５〜１５ｍＰａ・ｓであることから、機能液Ｌの噴射特性を維持できる範囲内の流量とすべく適宜調整を行う。
【００６７】
ところで、ヘッドユニット２１の吐出ノズル２４の目詰まり等による吐出不良を防止するために、メンテナンス機構部１１によりキャップ部材３４を利用した吸引処理が行われる。吸引処理では、キャップ部材３４に接続された吸引ポンプ（不図示）により液滴吐出ヘッド２０とキャップ部材３４との間に形成された空間内を減圧することで、各吐出ノズル２４から増粘した機能液Ｌを強制的に吸引してキャップ部材３４内へ排出させる。キャップ部材３４内が減圧状態になると機能液Ｌの圧力も低下する。吸引処理時の減圧によって機能液Ｌ中に気泡が発生してその気泡が吐出ノズル２４内に入り込んでしまうと、増粘した機能液Ｌは除去できても吐出不良が改善されないままになってしまう。このため、脱気モジュール１２０において、吸引処理時に減圧されたとしても機能液Ｌ中に気泡が発生しない程度に機能液Ｌを脱気しておく。
【００６８】
つまり、本実施形態では、上記した脱気モジュール１２０による機能液Ｌに対する脱気度を、機能液供給部４からメンテナンス機構部１１の間で最も低い圧力となる領域において、機能液Ｌ中に気泡が発生しない程度の脱気度に設定する。
【００６９】
本実施形態の液体噴射装置１によれば、流量計１４０の計測結果に基づいてヒーター１３０による機能液Ｌの加温温度を制御することによって、機能液Ｌの種類に関わらず、脱気モジュール１２０内を通過する機能液Ｌの粘度を一定にすることができる。あるいは、液送ポンプＰ１の駆動を制御することによって、脱気モジュール１２０内に供給される機能液Ｌの流量がその種類に関わらず一定になるようにしても良い。
これにより、機能液Ｌの種類に関わらず、脱気チューブ１２２内を通過する時間を一定にすることができる。その結果、各種の機能液Ｌに対して所定の脱気度になるまで脱気処理を行うことができ、液滴吐出ヘッド２０おける液滴の吐出精度を良好に維持することが可能になる。
【００７０】
また、ヒーター１３０によって脱気処理前の機能液を所定の温度まで加温することによって、機能液の粘度を低下させることにより、供給チューブ４３よりも流路径の小さい複数の脱気チューブ１２２内に機能液が分流される際の流路抵抗の上昇を抑えることができる。これにより、供給チューブ４３から各脱気チューブ１２２内に機能液額ムーズに流れ込むことになる。また、機能液を複数の脱気チューブ１２２に分流させることによって機能液に対する脱気処理効率が高められ、短時間で脱気処理を行うことができる。
【００７１】
また、本実施形態の脱気機構部１０によれば、機能液が粘性の高いＵＶインクであっても、他の種類の機能液（例えば、水溶性インク）と同様の精度で脱気処理を行えるようになる。
【００７２】
また、本実施形態では、流量計１４０によって機能液の流量を測定し、その測定結果に基づいて、ヒーター１３０による機能液の加温温度の制御を行っており、これにより、機能液の種類に関わらず、脱気モジュール１２０内に送り込まれる機能液の粘度を一定に保つようになっている。その結果、脱気モジュール１２０内における機能液の通過時間を一定に保つことができるので、機能液の種類に関わらず一定の脱気度で処理が行えるようになる。
【００７３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７４】
例えば、ヒーター１３０は、供給チューブ４３上に配置される構成に限られず、脱気モジュール１２０の真空チャンバー１２１の内側に配置してもよいし、あるいは外側に取り付けてもよい。
また、液送ポンプＰ１の出力を一定に制御するとしたが、これに限られず、流量計１４０の計測結果に基づいて液送ポンプＰ１の出力を制御することにより、機能液Ｌの流量を制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…液体噴射装置、４…機能液供給部（機能液貯留部）、６…吐出装置制御部（制御部）、Ａ…溶存気体、Ｌ…機能液、Ｔ…温度、１０…脱気機構部、２０…液滴吐出ヘッド（記録部）、２４…吐出ノズル、４３…供給チューブ（機能液供給流路）、１２０…脱気モジュール、１２１…真空チャンバー（減圧チャンバー）、１２２…脱気チューブ、１３０…ヒーター（加熱装置）、１４０…流量計、Ｐ２…真空ポンプ（減圧ポンプ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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