(57)【要約】【課題】複数の液体流路を介して加圧された液体が各々供給される場合において液体流路毎に液体の供給状態を安定化できる液体流路集合体及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】一側面に凹部３３，３４が複数並設された基材３１と該基材３１の一側面に接合されるフィルム３２とでインク供給チューブ２５が構成されている。このインク供給チューブ２５においては、各凹部３３，３４とフィルム３２とで形成される空間がインクカートリッジ側から記録ヘッド側に加圧供給されるインクを流動させるためのインク流路３７〜４１とされている。そして、各インク流路３７〜４１が、流路断面積の相違により区別される少なくとも２種以上のインク流路３７〜４１を含んで構成されている。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体収容体側から液体噴射ヘッド側に加圧供給される液体を流動させるための液体流路が複数並設された液体流路集合体であって、
前記各液体流路を流路断面積の相違により区別される少なくとも２種以上の液体流路を含んで構成したことを特徴とする液体流路集合体。
【請求項２】
前記各液体流路のうち、各液体流路の流路条件が同一であるとした場合に当該液体流路を液体が流動した際の圧力損失が他の液体流路よりも高くなる液体流路は、当該液体流路の流路断面積が前記他の液体流路の流路断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体流路集合体。
【請求項３】
前記液体収容体側から液体噴射ヘッド側へは複数種の液体が各々対応する液体流路を流動して供給される構成とされており、前記各液体流路のうち、粘度の高い液体を流動させる液体流路は、粘度の低い液体を流動させる液体流路よりも、流路断面積が大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体流路集合体。
【請求項４】
前記各液体流路のうち、当該液体流路の流路長が他の液体流路の流路長よりも長い液体流路は、当該液体流路の流路断面積が他の液体流路の流路断面積より大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体流路集合体。
【請求項５】
液体を収容する液体収容体と、
液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
前記液体収容体と前記液体噴射ヘッドとの間に設けられ、加圧された液体を前記液体収容体側から前記液体噴射ヘッド側に供給する請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体流路集合体と
を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体流路集合体及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体をターゲットに対して噴射させる液体噴射装置として、インクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」という。）が広く知られている。このプリンタは、往復移動するキャリッジに記録ヘッド（液体噴射ヘッド）を搭載し、この記録ヘッドにインクカートリッジ（液体収容体）から供給されるインクを記録ヘッドに形成されたノズルから噴射することにより、ターゲットとしての記録媒体に印刷を施すようになっている。
【０００３】
こうしたプリンタにあって、インクカートリッジをプリンタ上におけるキャリッジとは別の固定位置に装着するタイプ（所謂オフキャリッジタイプ）のプリンタの場合は、インクカートリッジと記録ヘッドとの間をインク供給チューブ（液体流路集合体）で連結するようにしている。そして、このインク供給チューブを介して加圧ユニットの加圧力に基づきインクカートリッジ内のインクを記録ヘッド側へ加圧供給するようにしている（例えば、特許文献１参照）。このチューブには、通常、インク色に対応した数（例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色であれば４本）のインク流路（液体流路）が形成されている。
【特許文献１】特開２００４−３２１９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インク流路内を流れるインクには、インク流路の内壁との摩擦により圧力損失が生じる。この圧力損失は、各インクカートリッジ内のインクに対する加圧力が均等であって各インクの流速が同じであっても、各インクの組成（粘度、密度等）、又は各インクが流れるインク流路の流路長に相違があれば、インク毎に異なってくる。
【０００５】
そして、この圧力損失の相違は、各インクにおける記録ヘッド側へのインク供給圧に相違を生じさせ、各インクの流量にばらつきを生じさせることになる。例えば、圧力損失が少なく記録ヘッド側へのインク供給圧が大きければ、そのインクは記録ヘッド側へ流出しやすくなる。一方、圧力損失が大きく記録ヘッド側へのインク供給圧が小さければ、そのインクは記録ヘッド側へ流出しにくくなる。
【０００６】
一般に、各インクの流速、及び、各インク流路の流路条件（流路長、流路断面積、流路内面の摩擦係数等）は、ほぼ同様となるように構成されている。しかし、各インクのうち、ブラックインクはカラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）より粘度（動圧）が小さく、インク流路内を流れる際の圧力損失が小さいため、記録ヘッド側へのインク供給圧が大きくなりインクが流出しやすい。一方、カラーインクの中でもイエローは最も粘度（動圧）が大きく、インク流路内を流れる際の圧力損失が大きいため、記録ヘッド側へのインク供給圧が小さくなりインクが流出しにくい。このように、従来は、インク毎に圧力損失が異なることで、各インクの記録ヘッド側への供給圧及び供給量のばらつきを生じ、インクの供給状態が不安定となっていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の液体流路を介して加圧された液体が各々供給される場合において液体流路毎に液体の供給状態を安定化できる液体流路集合体及び液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明の液体流路集合体は、液体収容体側から液体噴射ヘッド側に加圧供給される液体を流動させるための液体流路が複数並設された液体流路集合体であって、前記各液体流路を流路断面積の相違により区別される少なくとも２種以上の液体流路を含んで構成した。
【０００９】
この構成によれば、流路断面積が大きい液体流路の場合、その液体流路を流動する液体の圧力損失を減少させることが可能となり、その一方、流路断面積が小さい液体流路の場合、その液体流路を流動する液体の圧力損失を増加させることが可能となる。そのため、こうした流路断面積の相違を考慮して各液体流路と当該各液体流路を流動する液体とを対応づけることにより、各液体流路を介して液体収容体側から液体噴射ヘッド側へ加圧供給される各液体の供給圧のばらつきが抑制されるとともに、各液体の供給量を均等にできる。
【００１０】
本発明の液体流路集合体において、前記各液体流路のうち、各液体流路の流路条件が同一であるとした場合に当該液体流路を液体が流動した際の圧力損失が他の液体流路よりも高くなる液体流路は、当該液体流路の流路断面積が前記他の液体流路の流路断面積よりも大きく形成されている。
【００１１】
この構成によれば、流路断面積が大きく形成された液体流路に割り当てられた液体は、その割り当てられた液体流路を流動した場合に圧力損失が小さくなり、その一方、流路断面積が小さく形成された液体流路に割り当てられた液体は、その割り当てられた液体流路を流動した場合に圧力損失が大きくなる。したがって、流路断面積の相違を考慮して各液体流路と当該各液体流路を流動する液体とを対応づけることにより、各液体流路を各液体が各々流動する際の圧力損失を平均化することが可能となり、各液体の供給圧のばらつき抑制及び供給量の均等化を良好に図ることができる。
【００１２】
本発明の液体流路集合体において、前記液体収容体側から液体噴射ヘッド側へは複数種の液体が各々対応する液体流路を流動して供給される構成とされており、前記各液体流路のうち、粘度の高い液体を流動させる液体流路は、粘度の低い液体を流動させる液体流路よりも、流路断面積が大きく形成されている。
【００１３】
この構成によれば、圧力損失が比較的大きくなる粘度の高い液体が割り当てられた液体流路は流路断面積が大きく形成される一方、圧力損失が比較的小さくなる粘度の低い液体が割り当てられた液体流路は流路断面積が小さく形成されているため、各液体の粘度に起因して生じる圧力損失を良好に均等化できる。
【００１４】
本発明の液体集合体において、前記各液体流路のうち、当該液体流路の流路長が他の液体流路の流路長よりも長い液体流路は、当該液体流路の流路断面積が他の液体流路の流路断面積より大きく形成されている。
【００１５】
この構成によれば、圧力損失が比較的大きくなる流路長の長い液体流路は流路断面積が大きく形成される一方、圧力損失が比較的小さくなる流路長の短い液体流路は流路断面積が小さく形成されているため、各流路の流路長に起因して生じる圧力損失を良好に均等化できる。
【００１６】
本発明の液体噴射装置は、液体を収容する液体収容体と、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体収容体と前記液体噴射ヘッドとの間に設けられ、加圧された液体を前記液体収容体側から前記液体噴射ヘッド側に供給する上記構成の液体流路集合体とを備えた。
【００１７】
この構成によれば、液体収容体から液体噴射ヘッドに至る各液体流路における液体の圧力損失が均等化されるため、液体噴射ヘッド側への液体の供給圧のばらつきが抑制されるとともに、各液体の供給量を均等にでき、良好な液体噴射状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態における液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」という。）１０は、直方体形状をなすフレーム１１を備えている。フレーム１１の背面には給紙トレイ１２が設けられ、フレーム１１の前面には排紙トレイ１３が設けられている。さらに、フレーム１１の上面にはプリンタカバー１４が設けられている。排紙トレイ１３及びプリンタカバー１４は、ヒンジ構造（図示略）によってフレーム１１に対して折り畳み収容可能となっている。
【００１９】
フレーム１１内の下部には、その長手方向に沿ってプラテン１５が架設されている。プラテン１５は、ターゲットとしての紙を支持する支持台であり、紙送り機構（図示略）によって、給紙トレイ１２から給送される紙を排紙トレイ１３からフレーム１１外へ排送するようになっている。
【００２０】
また、フレーム１１内においてプラテン１５の上方にはガイド軸１６が架設され、このガイド軸１６にはキャリッジ１７が移動可能に挿通支持されている。また、キャリッジ１７には、フレーム１１内に設けられたキャリッジモータが、一対のプーリに掛装されたタイミングベルト（いずれも図示略）を介して連結されている。従って、キャリッジ１７は、ガイド軸１６にガイドされながら、キャリッジモータの駆動によりタイミングベルトを介してプリンタ１０の長手方向に移動可能となっている。
【００２１】
キャリッジ１７の下面には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１８が設けられている。この記録ヘッド１８の下面側には、複数の噴射ノズル（図示略）が形成されると共に、記録ヘッド１８内には圧電素子（図示略）が各ノズルと個別対応するように配設されている。そして、各圧電素子が駆動制御されることにより、記録ヘッド１８の下方に至った紙に向けて、各ノズルからインク（液体）が噴射されるようになっている。
【００２２】
また、キャリッジ１７内には、上側に開口する収容空間が凹設され、該収容空間内には自己封止弁１９が収容されている。この自己封止弁１９は、記録ヘッド１８側へインクを圧力調整して供給するものであり、記録ヘッド１８の各ノズルに供給針（図示略）を介して接続されている。そして、キャリッジ１７の上面には、キャリッジカバー２０が取り付けられ、前記収容空間を被覆している。
【００２３】
また、図１に示すように、フレーム１１内において、キャリッジ１７の移動空間域から外れた位置には、カートリッジホルダ２１が固定配置されている。そして、カートリッジホルダ２１上には複数（本実施形態では５つ）の液体収容体としてのインクカートリッジ２２が着脱可能に装着されている。この点で、本実施形態のプリンタ１０は、インクカートリッジ２２がキャリッジ１７と共に移動する所謂オンキャリッジ１７タイプのプリンタではなく、インクカートリッジ２２がプリンタ１０上において移動しない所謂オフキャリッジ１７タイプのプリンタとして構成されている。
【００２４】
各インクカートリッジ２２のうち、２つのインクカートリッジ２２Ｂにはブラックインクを充填したインクパック（図示略）がそれぞれ収容されている。そして、その他の３つのインクカートリッジ２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙには、シアンインクを充填したインクパック（図示略）、マゼンタインクを充填したインクパック（図示略）、イエローインクを充填したインクパック（図示略）が、それぞれ収容されている。なお、ブラックインク収容用のインクカートリッジ２２Ｂを２個設けたのは、ブラックインクはカラーインク（シアンインク、マゼンタインク、イエローインク）と比較して格段にその使用量が多く、１個のみでは頻繁にインクカートリッジを交換しなければならないためである。
【００２５】
また、フレーム１１内において、カートリッジホルダ２１の上方位置には、蛇腹ポンプ等で構成された加圧ポンプ２３が設けられると共に、カートリッジホルダ２１のプラテン１５側となる位置には、各インクカートリッジ２２と接続される複数の液体流路（図示略）を備えた流路形成体２４が支持されている。そして、加圧ポンプ２３が駆動された場合には、その加圧ポンプ２３から加圧空気を送り込まれたインクカートリッジ２２内のインクパックが押し潰されるように変形することで、そのインクカートリッジ２２に収容されたインクが流路形成体２４の液体流路へ圧送されるようになっている。
【００２６】
流路形成体２４は、略四角形状の平板に形成された取着部２４ａと、取着部２４ａの上端部からフレーム１１内の中央位置に延出した延出部２４ｂとを備えている。取着部２４ａ及び延出部２４ｂには、５つのインク流路（図示略）が形成され、延出部２４ｂの先端部には、液体流路集合体としてのインク供給チューブ２５の基端部が接続されている。インク供給チューブ２５には、５つのインク流路３７〜４１（図４参照）が液体流路として形成されており、流路形成体２４の各インク流路とそれぞれ連通している。
【００２７】
インク供給チューブ２５の先端部は、同じく５つのインク流路（図示略）が形成された接続部材（図示略）を介してキャリッジ１７内の各自己封止弁１９に接続されている。したがって、インクカートリッジ２２内のインクは、加圧ポンプ２３から供給される加圧空気の加圧力により、流路形成体２４の対応する各インク流路からインク供給チューブ２５の各インク流路３７〜４１、接続部材の各インク流路及び各自己封止弁１９を介して、記録ヘッド１８の対応する各ノズルにそれぞれ供給される。
【００２８】
次に、本発明の要部であるインク供給チューブ２５の構成について図２〜図４を参照して詳述する。
インク供給チューブ２５は、可撓性を有する平板状長尺部材として形成され、基材３１とフィルム３２とで構成されている。基材３１の一側面３１ａには、溝状の複数（本実施形態では５つ）の凹部３３，３４が形成されている。図２、図３に示すように、各凹部３３，３４の両端（図２、図３における左右端）は、基材３１の両端の手前で行き止まっており、そこから凹部３３，３４の形成される一側面３１ａと反対側の他側面３１ｂに貫通する貫通孔３５，３６に連通している。
【００２９】
一方、図４に示すように、凹部３３，３４が形成された基材３１の一側面３１ａには前記フィルム３２が接合されており、前記凹部３３，３４とフィルム３２とで形成される空間が各インクを流動させるインク流路３７，３８，３９，４０，４１として形成されている。そして、両端の貫通孔３５，３６は、接続部材（図示略）を介してプリンタ１０の流路形成体２４又はキャリッジ１７にそれぞれ接続されるようになっている。これにより、各インク流路３７，３８，３９，４０，４１は、インクカートリッジ２２と記録ヘッド１８とに連通するようになっている。
【００３０】
各インク流路３７，３８，３９，４０，４１は、図４において上方から順に、シアン用流路３７、マゼンタ用流路３８、イエロー用流路３９（以下、これらを総称して「カラーインク用流路」という。）、ブラックインク用流路４０，４１として形成されている。また、本実施形態では、カラーインク用流路３７，３８，３９の幅Ｗ（＝貫通孔３５の直径）は２．１ｍｍ、ブラックインク用流路４０，４１の幅Ｗ１（＝貫通孔３６の直径）は１．４ｍｍとなっており、その深さＤは共に１．６ｍｍとなっている。従って、ブラックインク用流路４０，４１の流路断面積（流路と直交する平面における断面積）は、カラーインク用流路３７，３８，３９の流路断面積よりも小さくなっている。
【００３１】
次に、上述したプリンタ１０の作用について以下説明する。以上の構成により、各インクカートリッジ２２内のインクは、加圧ポンプ２３から供給される加圧空気に応じて、流路形成体２４の対応する各インク流路からインク供給チューブ２５の各インク流路３７，３８，３９，４０，４１へと圧送され、各自己封止弁１９を介して記録ヘッド１８の対応する各ノズルまで供給される。
【００３２】
ところで、インク供給チューブ２５内を流れるインクには、各インク流路３７，３８，３９，４０，４１の内壁との摩擦により圧力損失が生じる。この圧力損失は、インクの流速やインクの組成（粘度）、流路の流路条件（流路長、流路断面積、流路内面の摩擦係数等）により異なり、流速、粘度、流路長に比例し、流路断面積に反比例することが知られている。ここで、加圧ポンプ２３の加圧力の大きさは全てのインクに関して同じ（即ち、流速が同じ）である。また、各インク流路３７，３８，３９，４０，４１の流路長及び流路内面の摩擦係数もほぼ同様に構成されている。
【００３３】
また、一般に、ブラックインクはカラーインクよりも粘度が小さいため、その他の条件（上記インクの流速及び流路条件）が同じであれば、カラーインクよりも発生する圧力損失は小さくなる。しかし、本実施形態では、ブラックインク用流路４０，４１の流路断面積が、カラーインク用流路３７，３８，３９の流路断面積よりも小さく形成されているため、結果的に、カラーインク用流路３７，３８，３９で発生する圧力損失とブラックインク用流路４０，４１で発生する圧力損失とが、ほぼ均等となっている。つまり、内部を流れる液体（ブラックインク）の粘度が小さく動圧が小さいブラックインク用流路４０，４１と、内部を流れる液体（カラーインク）の粘度が大きく動圧が大きいカラーインク用流路３７，３８，３９とを、その流路断面積を異ならせることで双方に発生する圧力損失が均等となるように構成されている。なお、動圧は粘度に比例し、圧力損失は動圧に比例する。
【００３４】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ブラックインク用流路４０，４１の流路断面積が、カラーインク用流路３７，３８，３９の流路断面積より小さくなっている。従って、ブラックインクとカラーインクの粘度（動圧）の相違に起因する圧力損失のばらつきを解消して、記録ヘッド１８側へ供給される各インクの供給圧を均等にできる。
【００３５】
（２）さらに、各インクの供給圧が均等となることで、記録ヘッド１８側への各インクの供給量を均等とし、安定してインクを記録ヘッド１８に供給することができる。
（３）上記実施形態では、ブラックインク用流路４０，４１の幅Ｗ１をカラーインク用流路３７，３８，３９の幅Ｗより小さくすることで、ブラックインク用流路４０，４１の流路断面積がカラーインク用流路３７，３８，３９の流路断面積より小さくなるようにしている。このように、プリンタ１０の高さ方向に相当する各流路の幅を変えることで断面積を異ならせているため、プリンタ１０の前後方向厚みを増加させることがない。プリンタ１０のコンパクト化の観点から好適な態様にできる。
【００３６】
（４）上記実施形態では、ブラックインク用のインクカートリッジ２２Ｂを２つ設けており、２つのインクカートリッジ２２Ｂからそれぞれの（２本の）ブラックインク用流路４０，４１へ連通するようになっている。１本の流路へ供給する場合には、インクの流速が大きくなりすぎ圧力損失が大きくなってしまうが、２本のブラックインク用流路４０，４１とすることで圧力損失を低減できる。
【００３７】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更してもよい。
・  上記実施形態において、ブラックインク用流路４０，４１の幅Ｗ１とカラーインク用流路３７，３８，３９の幅Ｗを同じにし、ブラックインク用流路４０，４１の深さＤをカラーインク用流路３７，３８，３９の深さＤより小さくしてもよい。このように構成した場合も、ブラックインク用流路４０，４１の流路断面積はカラーインク用流路３７，３８，３９の流路断面積より小さくなる。さらに、ブラックインク用流路４０，４１を、カラーインク用流路３７，３８，３９よりも、幅Ｗ，Ｗ１と深さＤの双方において小さく構成してもよい。
【００３８】
・  上記実施形態では、インク流路３７，３８，３９，４０，４１内を流れるインクがカラーインクであるかブラックインクであるかによってその流路断面積が異なる構成としたが、カラーインク同士についても、各カラーインク（シアン、マゼンタ、イエロー）の粘度の違いに応じて流路断面積を異なるように構成してもよい。この場合、各インク流路３７，３８，３９，４０，４１の圧力損失をさらに確実に均等とすることができる。
【００３９】
・  上記実施形態では、インク流路３７，３８，３９，４０，４１の流路断面積は、各インク流路３７，３８，３９，４０，４１内を流れるインクの粘度に応じて異なるように構成した。しかし、プリンタ１０の構成上、各インク流路３７，３８，３９，４０，４１の流路長が著しく異なる場合には、各インク流路３７，３８，３９，４０，４１の流路断面積をそれぞれの流路長に応じて異なるように構成してもよい。例えば、流路長が長ければ、圧力損失は大きくなるため、流路長の短い流路と比べてその流路断面積を大きくする等適宜設定することができる。さらに、粘度と流路長とを共に考慮してそれぞれの流路断面積を異なるように設定してもよい。
【００４０】
・  さらに、上記実施形態における２本のブラックインク用流路４０，４１についても、その流路長が互いに著しく異なるようであれば、両ブラックインク用流路４０，４１の各流路断面積を互いに異なるように設定してもよい。
【００４１】
・  上記実施形態では、ブラックインク収容用のインクカートリッジ２２Ｂを２つ設け、それぞれの（２本の）ブラックインク用流路４０，４１へ連通するようにしたが、ブラックインク収容用のインクカートリッジ２２Ｂを１つ設け、このインクカートリッジに対応するブラックインク用流路を１本設ける構成としてもよい。
【００４２】
・  上記実施形態において、流路形成体２４や接続部材に設けられた各インク流路の流路断面積を異ならせる構成としてもよい。この場合、流路形成体２４及び接続部材も流路断面積が異なる２種以上の液体流路を備える液体流路集合体として機能する。
【００４３】
・  上記実施形態においては、液体噴射装置として、インクを吐出するプリンタ１０について説明したが、その他の液体噴射装置であってもよい。例えば、ファックス、コピア等を含む印刷装置や、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ及び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液体を噴射する液体噴射装置、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、精密ピペットとしての試料噴射装置であってもよい。また、液体もインクに限られず、他の液体に応用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態のインクジェット式プリンタの構成を説明する斜視図。
【図２】インク供給チューブの平面図。
【図３】インク供給チューブの下面図。
【図４】図２のＡ−Ａ線矢視断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ、１７…キャリッジ、１８…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、１９…自己封止弁、２２，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙ…液体収容体としてのインクカートリッジ、２４…流路形成体、２５…液体流路集合体としてのインク供給チューブ、３１…基材、３２…フィルム、３３，３４…凹部、３７，３８，３９…液体流路としてのカラーインク用流路（インク流路）、４０，４１…液体流路としてのブラックインク用流路（インク流路）、Ｗ…カラーインク用流路の幅、Ｗ１…ブラックインク用流路の幅、Ｄ…インク流路の深さ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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