(57)【要約】【課題】インク液滴を安定的に再現性よく吐出するインクジェット装置を提供する。【解決手段】一方の面にインク保持部を有する円盤状のインク担持体と、インク担持体の他方の面側に設けられ、音波を発生し音波をインク保持部に保持されるインクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるヘッドと、インク担持体を、ヘッドに対して回転させる回転駆動機構と、インク担持体の回転と、音波の発生を制御する制御機構とを備えることを特徴とするインクジェット装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面にインクを保持するインク保持部を有する円盤状のインク担持体と、
前記インク担持体の他方の面側に設けられ、音波を発生し前記音波を前記インクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるヘッドと、
前記インク担持体を、前記ヘッドに対して回転させる回転駆動機構と、
前記インク担持体の回転と、前記音波の発生を制御する制御機構とを備えることを特徴とするインクジェット装置。
【請求項２】
前記インク担持体が複数のインク保持部を有し、前記複数のインク保持部が前記インク担持体の回転方向に対して断続的に設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項３】
前記インク担持体が複数のインク保持部を有し、前記複数のインク保持部が前記インク担持体の回転軸に対する同心円を成す位置に分離して設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項４】
前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ、前記インク保持部にインクを供給するインク供給部をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のインクジェット装置。
【請求項５】
前記インク担持体が第１と第２のインク保持部を有し、前記第１のインク保持部に対応する位置に前記ヘッドが位置する場合、前記第２のインク保持部に対応する位置に前記インク供給部が位置するよう前記ヘッドと前記インク担持体が配置されることを特徴とする請求項４記載のインクジェット装置。
【請求項６】
前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ、前記同心円の円周上に設けられた前記インク保持部のそれぞれに対応する複数のインク供給部と、
前記インク保持部のそれぞれに対応する複数の前記ヘッドとをさらに備えることを特徴とする請求項３記載のインクジェット装置。
【請求項７】
前記ヘッドを前記インク担持体の回転方向に対し垂直方向に移動させるヘッド移動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項８】
前記インク供給部が前記インク担持体の回転軸近傍に設けられることを特徴とする請求項１記載のインクジェット装置。
【請求項９】
インクジェット装置と前記インクジェット装置に着脱可能なインクカートリッジで構成されるインクジェットシステムであって、
前記インクカートリッジは、一方の面にインクを保持するインク保持部を有し回転可能な円盤状のインク担持体と、前記インク担持体を内包するケースとを備え、前記ケースは、前記インク担持体の前記インク保持部の反対側に設けられ前記インク保持部に保持されるインクの液面近傍に音波を集束させるための第１の開口部と、前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ前記インク保持部からインク液滴を飛翔させるための第２の開口部と、前記インクカートリッジを前記インクジェット装置に固定した際に前記第１と第２の開口部を開いた状態にする開閉機構を有し、
前記インクジェット装置は、前記インクカートリッジを固定する固定部と、前記インクカートリッジを固定した際に、前記インク担持体の前記インク保持部の反対側に設けられ、音波を発生し前記音波を前記インク保持部に保持されるインクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるヘッドと、前記インク担持体を、前記ヘッドに対して回転させる回転駆動機構と、前記インク担持体の回転と、前記音波の発生を制御する制御機構とを備えることを特徴とするインクジェットシステム。
【請求項１０】
一方の面にインクを保持するインク保持部を有し回転可能な円盤状のインク担持体と、前記インク担持体を内包するケースとを備え、
前記ケースは、前記インク担持体の前記インク保持部の反対側に設けられ前記インク保持部に保持されるインクの液面近傍に音波を集束させるための第１の開口部と、前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ前記インク保持部からインク液滴を飛翔させるための第２の開口部と、前記インクカートリッジをインクジェット装置に固定した際に前記第１と第２の開口部を開いた状態にする開閉機構を有し、インクジェット装置に着脱可能であることを特徴とするインクカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波を集束させてインク液滴を飛翔させるインクジェット装置、インクジェットシステム、インクカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドに設けられた振動子から発生する音波を集束させて、その音圧でインク液面からインク液滴を吐出させる方式のインクジェット装置が提案されている。この方式はノズルを必要としないため、ノズルの目詰まりの問題が生じない。また、ノズルを必要としないため、非常に小さな径のインク滴を飛翔させることができる。このため、高解像度化にも適し、使用できるインク材料に対する制約も少ない、という利点を有する。
【０００３】
しかしながら、工業分野で用いられるような粘度の高いインクは概して音波の減衰も大きく、液滴の飛翔に大きなパワーが必要となる。粘度が著しく高いインクの場合は飛翔できない問題も生じる。また、例えばインクの消費に伴うインクの液面変動により振動子から発生する音波を集束させる位置（音波集束位置）のずれが発生し、結果的にインクが飛翔しなくなる。このような場合は、液面変動に対処するためのヘッド位置の調整機構が必要となり、装置の複雑化を招く。
【０００４】
特許文献１では音波の進行路部分に音波を伝える物質を用いてインク層を薄くする技術が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、薄層にインクを供給しなければならない。このため、粘度の高いインクを細い隙間に送り込むこと自体が困難になる。
【０００５】
また、特許文献２にはインク層とヘッドを相対的に移動させる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２３８８８４号公報
【特許文献２】特開昭６３−１６６５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
音波を集束させてインク液滴を飛翔させるインクジェット技術においては、さらに、インク液滴を安定的に再現性よく吐出することが必要とされている。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、インク液滴を安定的に再現性よく吐出するインクジェット装置、インクジェットシステムおよびインクカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様のインクジェット装置は、一方の面にインクを保持するインク保持部を有する円盤状のインク担持体と、前記インク担持体の他方の面側に設けられ、音波を発生し前記音波を前記インクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるヘッドと、前記インク担持体を、前記ヘッドに対して回転させる回転駆動機構と、前記インク担持体の回転と、前記音波の発生を制御する制御機構とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記態様のインクジェット装置において、前記インク担持体が複数のインク保持部を有し、前記複数のインク保持部が前記インク担持体の回転方向に対して断続的に設けられていることが望ましい。
【００１１】
上記態様のインクジェット装置において、前記インク担持体が複数のインク保持部を有し、前記複数のインク保持部が前記インク担持体の回転軸に対する同心円を成す位置に分離して設けられていることが望ましい。
【００１２】
上記態様のインクジェット装置において、前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ、前記インク保持部にインクを供給するインク供給部をさらに備えることが望ましい。
【００１３】
上記態様のインクジェット装置において、前記インク担持体が第１と第２のインク保持部を有し、前記第１のインク保持部に対応する位置に前記ヘッドが位置する場合、前記第２のインク保持部に対応する位置に前記インク供給部が位置するよう前記ヘッドと前記インク担持体が配置されることが望ましい。
【００１４】
上記態様のインクジェット装置において、前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ、前記同心円の円周上に設けられた前記インク保持部のそれぞれに対応する複数のインク供給部と、前記インク保持部のそれぞれに対応する複数の前記ヘッドとをさらに備えることが望ましい。
【００１５】
上記態様のインクジェット装置において、前記ヘッドを前記インク担持体の回転方向に対し垂直方向に移動させるヘッド移動機構をさらに備えることが望ましい。
【００１６】
上記態様のインクジェット装置において、前記インク供給部が前記インク担持体の回転軸近傍に設けられることが望ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様のインクジェットシステムは、インクジェット装置と前記インクジェット装置に着脱可能なインクカートリッジで構成されるインクジェットシステムであって、前記インクカートリッジは、一方の面にインクを保持するインク保持部を有し回転可能な円盤状のインク担持体と、前記インク担持体を内包するケースとを備え、前記ケースは、前記インク担持体の前記インク保持部の反対側に設けられ前記インク保持部に保持されるインクの液面近傍に音波を集束させるための第１の開口部と、前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ前記インク保持部からインク液滴を飛翔させるための第２の開口部と、前記インクカートリッジを前記インクジェット装置に固定した際に前記第１と第２の開口部を開いた状態にする開閉機構を有し、前記インクジェット装置は、前記インクカートリッジを固定する固定部と、前記インクカートリッジを固定した際に、前記インク担持体の前記インク保持部の反対側に設けられ、音波を発生し前記音波を前記インク保持部に保持されるインクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるヘッドと、前記インク担持体を、前記ヘッドに対して回転させる回転駆動機構と、前記インク担持体の回転と、前記音波の発生を制御する制御機構とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第３の態様のインクカートリッジは、一方の面にインクを保持するインク保持部を有し回転可能な円盤状のインク担持体と、前記インク担持体を内包するケースとを備え、前記ケースは、前記インク担持体の前記インク保持部の反対側に設けられ前記インク保持部に保持されるインクの液面近傍に音波を集束させるための第１の開口部と、前記インク担持体の前記インク保持部側に設けられ前記インク保持部からインク液滴を飛翔させるための第２の開口部と、前記インクカートリッジをインクジェット装置に固定した際に前記第１と第２の開口部を開いた状態にする開閉機構を有し、インクジェット装置に着脱可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、インク液滴を安定的に再現性よく吐出するインクジェット装置、インクジェットシステムおよびインクカートリッジを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態のインクジェット装置の概略図である。
【図２】第１の実施の形態のインク担持体とヘッドとが接触する部分の詳細図である。
【図３】図２に対応させた位置におけるインクが飛翔する状態を示す模式図である。
【図４】第１の実施の形態のヘッドの音波発生部周辺の詳細図である。
【図５】第１の実施の形態のインク担持体に設けられるインク保持部の形状の例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態のインク担持体に設けられるインク保持部の形状の他の例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態のインク担持体に設けられるインク保持部の形状のさらに他の例を示す図である。
【図８】第１の実施の形態のインク担持体の他の構成の例を示す図である。
【図９】第１の実施の形態のインク担持体の他の構成の例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態のインク担持体の他の構成の例を示す図である。
【図１１】第１の実施の形態のヘッドの駆動回路を示すブロック図である。
【図１２】図１１の回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１３】図１１の回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１４】図１１の回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１５】第２の実施の形態のインクジェット装置の概略図である。
【図１６】第３の実施の形態のインクジェット装置の概略図である。
【図１７】第４の実施の形態のインクジェット装置の概略図である。
【図１８】第４の実施の形態のインク担持体の周端部を示す詳細図である。
【図１９】第５の実施の形態のインクカートリッジの概略上面図である。
【図２０】第５の実施の形態のインクカートリッジの開閉機構を示す図である。
【図２１】第５の実施の形態のインクジェットシステムの構成および機能を説明する図である。
【図２２】第６の実施の形態においてインクが飛翔する状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
なお、本明細書中、「インク」とは、紙のような画像の印刷用途に用いられる色素や顔料などの色材入りの液体に限らない概念である。例えば、液状電子材料の塗布やダイレクトパターニング等の工業分野で用いられる液状材料、例えば、金属粒子を含有するいわゆる金属インク、あるいは、ＬＥＤ製造で用いられる蛍光体を液体中に分散させた液状蛍光体等も本明細書中の「インク」の概念に含まれる。また、例えば食品表面にパターンを描くために用いられる液状の食材も「インク」の概念に含まれる。
【００２３】
また、本明細書中、「インクジェット装置」とは、上記「インク」を対象物に対してインクジェット技術を用いて塗布する装置を総称する概念である。
【００２４】
（第１の実施の形態）
本実施の形態のインクジェット装置は、一方の面にインクを保持するインク保持部を有する円盤状のインク担持体と、このインク担持体の他方の面側に設けられ、音波を発生しこの音波をインク保持部に保持されるインクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるヘッドと、インク担持体をヘッドに対して回転させる回転駆動機構と、インク担持体の回転と、前記音波の発生を制御する制御機構とを備える。
【００２５】
本実施の形態のインクジェット装置は、変形の少ない回転する円盤状のインク担持体表面にインクを保持する。これにより、インク層の厚みの制御性が向上する。また、インク担持体とヘッドとの距離が安定するとともに、インク層とヘッドとの相対運動も回転で生ずる慣性があるため安定する。したがって、インク液滴を安定的に再現性よく吐出するインクジェット装置が実現される。
【００２６】
図１は、本実施の形態のインクジェット装置の概略図である。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図である。
【００２７】
図１において、円盤状のインク担持体１０には、略中心部にインク担持体１０の上面および下面の法線方向に伸長する回転軸１２が設けられている。そして、インク担持体１０は、この回転軸１２に連結された回転駆動機構であるモータ１４の駆動によって回転するよう構成されている。
【００２８】
インク担持体１０の、回転軸１２に対して回転方向となる円周上の位置に、インク保持部１６が設けられている。このインク保持部１６は、インク担持体１０の一方の面に形成されている。図１の例では、インク担持体１０の全面に対して３箇所の独立したインク保持部１６を有している。それぞれのインク保持部１６はインク担持体１０の回転方向に対して断続的に同一の円周上に設けられている。また、インク担持体１０にはインク保持部１６の位置検出のためのマーカー９９が設けられている。
【００２９】
インク担持体１０の、他方の面、すなわちインク保持部１６の設けられた面と反対側の面側には、ヘッド１８が配置されている。インク担持体１０の回転に伴い、ヘッド１８の一部はインク担持体１０の面と接触した状態で摺動するよう構成されている。ヘッド１８は、インク保持部１６が回転移動する円周に対応させた位置に配置されている。そして、音波を発生し、この音波をインク保持部１６に保持されるインクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるよう構成されている。
【００３０】
インク担持体１０のインク保持部１６の設けられた面側には、インク供給部２０と、インク回収部２２とが配置されている。インク供給部２０では、インク保持部１６に所定の量のインクを供給し、インク回収部２２では、不要となったインクを回収する。
【００３１】
ここでは、３つのインク保持部１６を有し、そのうちの１つのインク保持部１６の下側にヘッド１８が位置する場合、他のインク保持部１６の上側にインク供給部が位置するよう構成される。
【００３２】
インク担持体１０を回転させるためのモータ１４や、ヘッド１８、インク供給部２０およびインク回収部２２は、制御機構である制御部２４によって、回転速度などの駆動量、回転や音波発生等の駆動タイミング、あるいは駆動の有無などが制御される。
【００３３】
図２は、インク担持体とヘッドとが接触する部分の詳細図である。図１（ｂ）において点線で囲まれた領域の拡大図である。
【００３４】
図２に示すように、インク担持体１０は大きく分類して支持体２６と薄膜フィルム２８とから構成されている。支持体２６はステンレスなどの金属や、プラスチックなどから成り、機能的に強度のある材質であることがヘッド１８とインク３０の液面との位置関係を安定させる観点から望ましい。また、支持体２６の材質として、使用するインクに対する腐食性に優れるものがよい。また、支持体２６の表面は、使用するインクに応じた撥水処理や撥油処理などの表面処理が施され、インクの付着を抑止する機能を備えていてもよい。
【００３５】
支持体２６には部分的に孔が設けてあり、その孔の一端を薄膜フィルム２８で塞ぐことによって、プール状のインク保持部１６を形成している。薄膜フィルム２８はヘッド１８からの音波が伝搬しやすく、使用するインクに対する腐食性に優れるものがよい。そのため、ＰＥＴやポリイミドなどの樹脂などで構成され、音波の減衰を考慮して１０〜１００μｍ程度の厚さのものが好適である。
【００３６】
薄膜フィルム２８の一面には、インクとの親和性を増すための親水性や親油性などの処理を施してもよい。また、薄膜フィルム２８の他方の面には、ヘッド１８との摺動時に滑りやすくするために、グリース等の滑性層を設けることもできる。
【００３７】
インク保持部１６には、予め充填しておいたインクや、あるいは図１に示すインク供給部２０からの供給によって充填されたインク３０が保持される。
【００３８】
ヘッド１８は、音波を発生させ、インク保持部１６に保持されたインク３０の表面近傍に音波を集束させるものであり、主に音波発生部、音波集束部、および音波伝搬部とからなる。音波発生部は主に圧電体３２からなる振動子であり、音波集束部は圧電体３２に密接して設けられた凹面レンズ３４からなり、音波伝搬部３６は音波の伝搬が良好な水などが好適である。これらはヘッド筐体３８の内部に収納されている。
【００３９】
また、ヘッド筐体３８の上面には必要に応じて蓋材４０が設けられ、インク漏れ等を防止するためにヘッド１８内部を密閉構造としている。蓋材４０には、ヘッド１８からの音波を伝播しやすく、インク担持体１０との摺動に耐えられる機械的強度を有する材料を用いる。蓋材４０としては、例えば、薄い樹脂フィルム等を用いることができる。
【００４０】
図２に示すように、音波の良好な伝搬のために、ヘッド１８はインク担持体１０の面と接触させることが望ましい。また、インク担持体１０のインク保持部１６に対応する位置では、薄膜フィルム２８が形成されている。この部分にヘッド１８の端部が強く押し当てられるなどすると、薄膜フィルム２８を損傷することがある。したがって、ヘッド１８はインク保持部１６に対応する位置を跨ぐように配置されることが望ましい。
【００４１】
図３は、図２に対応させた位置におけるインクが飛翔する状態を示す模式図である。ヘッド１８の駆動により音波が発生し、インク３０の液面近傍に音波が集束されて、インク３０の液面からインク滴４２が飛翔する様子を示している。
【００４２】
ここで、インク３０は、用途によって選択されて使用される。例えば、画像記録用途では、染料や顔料などの色材を含んだものが適用される。一方、産業用インクジェット装置としては、金属粒子、酸化物粒子のような粒子を分散させることを許容する。金属粒子は、例えば金、銀、銅、ニッケル、白金を用いることができる。酸化物粒子は例えばシリカ（ＳｉＯ２）や二酸化チタン（ＴｉＯ２）、また、赤、緑、青、黄色の蛍光体材料およびそれらを組み合わせた混合物を用いることができる。粒子の粒径は小さいほど低いエネルギーで飛翔でき、少なくとも、例えば５〜５０μｍ程度であれば良好な飛翔が可能である。
【００４３】
図４は、ヘッドの音波発生部周辺の詳細図である。圧電体３２の両面には電極４４ａと４４ｂが配置されている。そして、これら両電極に、例えば、制御部２４に備えられる駆動回路４６からの駆動信号が印加されると圧電体３２が振動し音波が発生する。圧電体３２の面と密着した位置に配置された凹面レンズ３４によって、圧電体３２で発生した音波は凹面の内側方向に集束するように伝搬する。
【００４４】
図３に示すように、発生した音波は音波伝搬部３６を伝わり、さらに、蓋材４０とインク担持体１０の薄膜フィルム２８を透過し、インク保持部１６に保持されたインク３０の内部を伝搬してインク３０の液面付近に集束する。集束された音波の音圧によりインク滴４２がインク３０の表面から飛翔する。
【００４５】
圧電体３２には、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛、チタン酸バリウムのような圧電セラミックス；ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、マグネシウム・ニオブ酸鉛とチタン酸鉛の複合酸化物、インジウム・ニオブ酸鉛とチタン酸鉛の複合酸化物のような圧電単結晶；ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような高分子圧電体；または酸化亜鉛のような圧電半導体；を用いることができる。
【００４６】
駆動回路４６は、例えば、外部から入力される図示しないインク滴飛翔データに基づき、圧電体３２を駆動する。
【００４７】
音波集束部は、発生した音波を音波集束位置に集束させる役割を担う。音波集束部は、例えば図４に示すようなガラスの一面を円弧状に研磨した凹面レンズ３４を用いることができる。音波集束部の材質は、ガラスの他に、アルミナのような無機系材料、金属、エポキシ樹脂などを用いることができる。また音波集束部は、音波伝搬部の面に金属膜または金属系酸化膜、窒化膜、ポリオレフィン系樹脂膜を被覆する表面処理を施して耐久性を向上させたものでもよい。音波集束部の音響インピーダンスは、振動素子を構成する圧電体３２の音響インピーダンス（ＺＰ）と音波伝達部の音響インピーダンス（ＺＬ）の中間値であり、その幾何平均［√（ＺＰ・ＺＬ）］に近いことが音波の効率的な伝播のためには望ましい。
【００４８】
音波伝播部３６（図３）は、音波集束部で集束しつつある音波が進行する領域であり、ヘッド筐体３８内に収納される音波伝達物質から作られる。音波伝達物質は、音波減衰の小さいものが好ましく、例えば水のような液体が好適である。
【００４９】
図５は、インク担持体に設けられるインク保持部の形状の例を示す図である。
【００５０】
図５（ａ）は同一円周上に３つのインク保持部１６を設けた例である。図１はこの図５（ａ）に示すインク保持部の形状を有したインク担持体を用いている。図１に示すように、円盤状のインク担持体１６の円周方向を約３分割するように３つのインク保持部１６を設けている。
【００５１】
図１では、その３つのインク保持部１６にそれぞれにヘッド１８、インク供給部２０、およびインク回収部２２を配置する構成としている。いいかえれば、３つのインク保持部１６の１つのインク保持部１６の下側にヘッド１８が位置する場合、他のインク保持部１６の上側にインク供給部２０が位置し、残ったインク保持部１６の上側にインク回収部２２が位置するよう構成される。
【００５２】
この構成にすることで、インク供給部２０やインク回収部２２でのインクの供給動作や回収動作に関わるインク保持部１６内のインクの液量（液面の高さ）の変動やインク液面の振動などの影響が、ヘッド１８におけるインク飛翔動作に伝達しない構成になっている。このようにインク保持部１６を複数個に分割することで、１つのインク保持部で発生するノイズ要素を他のインク保持部に伝達させず干渉ノイズを防止する効果がある。
【００５３】
また、ヘッド１８とインク供給部２０とを別々のインク保持部１６に対応させることにより、ヘッド１８を駆動してインク滴を飛翔させることにより消費するインクの量と関係なく、別のインク保持部１６にインク供給部２０を用いて予め定めたインク量あるいはインクの高さとなるようにインクを供給することができ、インク供給の制御が簡素化されるメリットがある。
【００５４】
図５（ｂ）は、同心円状の複数のトラックとなるようにインク保持部１６を設けた例である。すなわち、複数のインク保持部１６がインク担持体１０の回転軸に対する同心円を成す位置に分離して設けられている。なお、本明細書中では、１つの円周上に設けられたインク保持部をトラックと称する。すなわち、３つの同心円状に設けられた保持部は３つのトラックを有することになる。図５（ｂ）のように、複数のトラックを設けることによりインク担持体のインク保持面積を増加させることができ、インク担持体の有効利用が図れる。
【００５５】
図５（ｃ）は、同一円周上に多数のインク保持部１６を設けた例である。このように構成することで、インク担持体１０の強度が高くなる。
【００５６】
図５（ｄ）は、円周方向に４分割となるように比較的広い面積を有するインク保持部１６を設けた例である。この構成によりインク担持体のインク保持面積を増加させることができ、インク担持体の有効利用が図れる。
【００５７】
図６は、インク担持体に設けられるインク保持部の形状の他の例を示す図である。図６（ａ）は、円周上に１本のトラックとなるように連続的にインク保持部１６を設けた例である。図６（ｂ）は、複数のトラックとなるように連続的なインク保持部１６を設けた例である。
【００５８】
図７は、インク担持体に設けられるインク保持部の形状のさらに他の例を示す図である。図７（ａ）は、インク担持体１６のほぼ全面にインク保持部を設けた例である。インクの担持量が多いため利用効率の高いインク担持体を提供できる。また、図７（ｂ）は渦巻き状にインク保持部１６を設けた例である。このように構成することで、インク担持体１０の強度が高くなる。また、すべての領域に連続的にインクを供給できるため、生産性が向上する。
【００５９】
図８、９、１０は、インク担持体の他の構成の例を示す図である。図８は、上面図である。図９は、インク担持体とヘッドとが配置される部分の詳細図である。図１０は、インク飛翔の状態を模式的に示している。
【００６０】
インク担持体１０は凹部のない平面形状をなすものであり、例えば、図２に示す薄膜フィルム２８と同様の樹脂などで構成される。そして、ヘッドからの音波を透過させる機能として支障のない程度の機械的強度を付加するために、比較的厚みのあるものが選択される。
【００６１】
インク担持体１０の表面には部分的にインク保持部１６を構成するための領域５０が設けられている。この領域５０は、インク担持体１０の表面を処理したもので、インク保持部１６以外の領域１７よりもインクが付着しやすく、したがってインクを保持可能な領域である。ここでインク担持体のインク保持部に対応する領域５０の表面処理は、利用するインクが親水性の場合には親水性処理を施し、一方、インクが油性の場合には親油性の処理を施す。
【００６２】
また、インク担持体の表面に微小の凹凸を設けて粗面化したものでもよい。すなわち、インクの保持が可能であれば一般的に知られている方法が利用できる。また、インク保持部１６以外の領域１７に対して撥水性や撥油性の処理を施すことによってインクの非付着領域を設けることによって、所望する領域にインクを保持させるものでもよい。
【００６３】
例えば、親水性の処理を施す場合には、シリコーン系の親水性コーティング剤を薄膜状に形成するなどの一般的なコーティング方法を利用できるほか、プラズマなどによる表面改質を利用できる。また、光触媒や光で変性する高分子を塗布して用いることもできる。光触媒としては酸化チタンを利用でき、例えば光触媒をコーティングしたラクリーンＦＴ２（（株）きもと製）などを使用することができる。光触媒や光変性の高分子を用いる場合には、図示しない光照射手段によりインク担持体の表面を紫外光などで照射して、オンデマンドな形状のインク保持部を形成することができる。インク保持部をオンデマンドに形成する場合には、図５乃至図７に示すような様々な形状のインク保持部に対応できるメリットがある。
【００６４】
次に、本実施の形態のインクジェット装置の制御について説明する。図１１は、ヘッドの駆動回路を示すブロック図である。この駆動回路は図１に示す制御部２４の一部として格納されている。図１２、図１３および図１４は、図１１の回路の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【００６５】
駆動回路の全体的な制御はタイミング生成部（ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）でおこなっている。
【００６６】
ラインメモリ部（ＬｉｎｅＭｅｍｏｒｙ）は、図示しない１対のラインメモリで構成され、一方のラインメモリにデータを書き込むと同時に他方のラインメモリからデータを読み出すことができる。これら１対のラインメモリから成るラインメモリ部（ＬｉｎｅＭｅｍｏｒｙ）は、図示しない外部回路に接続されていて、液滴飛翔のための一連のデータを所定の周波数のクロックＣＫ１に同期して書き込む。またラインメモリ部（ＬｉｎｅＭｅｍｏｒｙ）は、液滴を飛翔させたいタイミングと同期したクロックＣＫ２に基づき読み出される。
【００６７】
ラインメモリ部から読み出されたデータはクロックＣＫ２と同期したロード信号ＬＤでラッチ回路（Ｌａｔｃｈ）に一時保存される。ラッチ回路（Ｌａｔｃｈ）の出力はＮＡＮＤ回路の一方の入力端に接続されている。ＮＡＮＤ回路の他方の入力端には、液滴の飛翔を許可するための飛翔許可信号ＥＮが入力されている。飛翔許可信号ＥＮは、図１におけるヘッド１８の振動子を駆動する時間を決定する信号である。
【００６８】
飛翔許可信号ＥＮが許可状態になるとＮＡＮＤ回路がオンになり、ドライバ回路（Ｄｒｉｖｅｒ）を出力可能状態とする。ドライバ回路（Ｄｒｉｖｅｒ）は、高周波信号を発する高周波信号源ＲＦが接続されていて、ドライバ回路が出力可能となると、高周波信号源ＲＦからの高周波信号を出力する。
【００６９】
ここで、高周波信号源ＲＦは、所定の周波数の正弦波または矩形波などの高周波信号を発するものであり、その周波数は使用するヘッド１８の仕様によって決定される。概ね数百ＫＨｚから数百ＭＨｚの範囲のものが利用される。
【００７０】
次に、図１に示すインク担持体１０、すなわち図５（ａ）に示す形状のものと同じインク担持体１０を適用した場合について具体的な動作を説明する。
【００７１】
図１２に示すように、インク担持体１０の回転に伴い、１周毎に同期した周回信号ＳＹＮＣがタイミング生成部（ＴｉｍｉｎｇＧｅｎｅｒａｔｏｒ）で生成され、この周回信号ＳＹＮＣに基づきインクの飛翔を制御する。同心円上には３つに分割されて配置されたインク保持部１６があり、これらインク保持部１６に対応するように、インク領域信号ＰＯＯＬが生成される。
【００７２】
インクを飛翔させる前段階として、インク担持体１０の１周分に対応する複数個のデータがラインメモリ部（ＬｉｎｅＭｅｍｏｒｙ）に書き込まれて、インク担持体の次の周回でインクが飛翔される。以下、ラインメモリ部（ＬｉｎｅＭｅｍｏｒｙ）に書き込みと読み出しを同時におこないつつ、インクの飛翔をおこなう。図１２に示すＷとＲは、このラインメモリ部（ＬｉｎｅＭｅｍｏｒｙ）の書き込みＷと読み出しＲのタイミング関係を示している。
【００７３】
図１３に示すように、ラインメモリ部（ＬｉｎｅＭｅｍｏｒｙ）から読み出されたデータはラッチ回路（Ｌａｔｃｈ）に一時的に保持され、データが保持されている間に、飛翔許可信号ＥＮがオンとなる。飛翔許可信号ＥＮがオンになっている時間の期間ｔだけ高周波信号源ＲＦからの高周波信号をバースト信号Ｂｕｒｓｔとして出力し、ヘッド１８を駆動する。
【００７４】
また、インク保持部１６にヘッド１８が対応している場合だけインクを飛翔させることができるため、図１４に示すように、インク領域信号ＰＯＯＬに基づきインク保持部１６に対応する期間（Ｖａｌｉｄ期間）において、データを読み出してインクを飛翔させ、インク保持部１６に対応しない期間（Ｉｎｖａｌｉｄ期間）ではインクを飛翔させないように制御している。
【００７５】
インク保持部の位置の検出については、予め設定される場合のほか、インク保持部の有無を図示しない検出器で逐次検出する方法や、図１に示すようにインク担持体の一部に予め設けたマーカー９９を、図示しない検出器で検出する方法などがある。
【００７６】
以上のように、図１の制御部２４は、ヘッド１８を駆動する駆動回路４６（図４）を備えている。そして、この駆動回路はインク担持体の回転に同期して、ヘッドにおける音波の発生を制御することでインク液滴の飛翔を制御する。また、この制御は上記のようにインク担持体のインク保持部の形状に合わせた形で実行される。
【００７７】
（第２の実施の形態）
本実施の形態のインクジェット装置は、ヘッドをインク担持体の回転方向に対し垂直方向に移動させるヘッド移動機構をさらに備えること以外は、基本的に第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。  
【００７８】
図１５は、本実施の形態のインクジェット装置の概略図である。図１５（ａ）は上面図、図１５（ｂ）は側面図である。上述のように図１５におけるインクジェット装置は、図１に示すインクジェット装置に、ヘッド１８の移動機構を付加した構成である。
【００７９】
すなわち、ヘッド１８はスライダ５２に搭載されている。スライダ５２は、インク担持体１０の回転方向に対して異なる方向となる半径方向（ラジアル方向）に、ヘッド１８を相対移動させる。従って、モータ１４の駆動によりインク担持体１０は回転すると共に、スライダ５２の駆動によりヘッド１８はラジアル方向に移動するよう構成されている。
【００８０】
図１５に示すインク担持体１０には、同心円状に３つの独立したインク保持部１６が設けられている。上述のように、１つの円周上に設けられたインク保持部をトラックと呼ぶ。図１５では、３つのトラックを有することになる。
【００８１】
ヘッド１８は３つのトラックのうちの１つのトラックに該当するインク保持部１６に対応するように配置され、そのインク保持部１６に保持するインクを飛翔させる。インク担持体１０の回転に伴い、１つのトラック内の異なる位置に保持されたインクを逐次飛翔させる。そして、インク担持体１０の１回転の動作の間、断続的にインクを飛翔させる。
【００８２】
続いてスライダ５２を駆動してヘッド１８の位置を、３つのトラックのうちの別のトラックに移動させる。そして、同様にインク担持体１０を回転させながらヘッド１８に対応したトラックに保持されたインクを飛翔させる。
【００８３】
図１５では、インク供給部２０およびインク回収部２２にもそれぞれ移動手段であるスライダ５４とスライダ５６が設けられている。すなわちスライダ５４を駆動してインク供給部２０の位置を別のトラックに対応する位置に移動することが可能であり、スライダ５６を駆動してインク回収部２２を別のトラック位置に移動することができる。
【００８４】
図１５に示すように、ヘッド１８とインク供給部２０およびインク回収部２２は、それぞれ異なるトラックに対応するように配置されるよう構成される。ヘッド１８が別のトラックに移動する場合には、インク供給部２０とインク回収部２２も異なるトラックに移動するように制御される。
【００８５】
このようにヘッド１８とインク供給部２０またはインク回収部２２がそれぞれ異なるトラックに配置されることにより、インク供給動作やインク回収動作によって同じトラック内に保持されたインクの液量（インク面の高さ）の変動やインク面の振動などの影響を、ヘッド１８によるインク滴の飛翔動作に伝達させない効果が得られる。したがって、本実施の形態によれば、一層インク液滴を安定的に再現性よく吐出するインクジェット装置が実現可能である。また、スライダ５２、５４、５６を設けることで、ヘッド１８、インク供給部２０、インク回収部２２の個数を最小化でき簡易な装置構成を実現できる。
【００８６】
（第３の実施の形態）
本実施の形態のインクジェット装置は、複数のインク保持部を有し、インク保持部がインク担持体の回転軸に対する同心円を成す位置に分離して設けられている。そして、インク担持体のインク保持部側に設けられ、同心円の円周上に設けられたインク保持部のそれぞれに対応する複数のインク供給部を備えている。さらに、インク保持部のそれぞれに対応する複数のヘッドを備えている。上記構成以外は、基本的に第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。  
【００８７】
図１６は、本実施の形態のインクジェット装置の概略図である。図１６（ａ）は上面図、図１６（ｂ）は側面図である。
【００８８】
図１６におけるインクジェット装置は、図１５に示すインクジェット装置に示すものと同様の複数トラックのインク保持部１６を有する。もっとも、インク供給部２０の移動手段や、ヘッド１８の移動手段は具備していない。その代わり、複数のトラックに対応するように、複数個のインク供給部２０と複数個のヘッド１８が設けられている。
【００８９】
複数個のヘッド１８ａ、１８ｂ、１８ｃの一つひとつは、それぞれ独立分離したインク保持部１６に対応していて、ヘッド１８への独立した制御によってインクを飛翔させる。このように複数個のヘッドを装備することにより、同時に異なる位置からインク滴を飛翔させることができ、スピードを必要とする用途に向いている装置構成を実現できる。
【００９０】
また、この例では、インク回収部を有してない装置を示している。したがって、ヘッド１８を駆動してインク保持部１６からインク滴を飛翔させて消費したインクの量に対応するインク量を、複数のインク供給部２０によって補償するように供給する。複数のインク供給部２０を持つことで、インク供給部２０をトラック間で移動させる必要がなくなり、この点からもスピードを必要とする用途に向いている装置構成を実現できる。
【００９１】
（第４の実施の形態）
本実施の形態のインクジェット装置は、インク供給部を回転軸近傍に配置した構成のインクジェット装置である。第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。  
【００９２】
図１７は、本実施の形態のインクジェット装置の概略図である。図１７（ａ）は上面図、図１７（ｂ）は側面図である。
【００９３】
回転軸１２の近傍にはインク供給部２０が設けられている。そして、図示しない制御部によってインクの供給が制御されるよう構成されている。
【００９４】
インク供給部２０から供給されたインクは、インク担持体１０の回転に伴い、インク担持体１０の外周方向に徐々に拡散され、インク保持部１６を満たす。インク保持部１６を満たした後に供給されたインクは、インク担持体１０の周端部から溢れる。
【００９５】
図１８は、インク担持体の周端部を示す詳細図である。すなわち、図１７（ｂ）において点線で囲んだ領域の拡大図である。
【００９６】
図１８に点線矢印で示すように、溢れたインク３０はインク担持体１６の外周部に設けたインク回収機構６０によって回収され、図示しないドレインや図示しないインクタンクを通って、インク供給部２０に循環される。
【００９７】
このような構成により、予め設定したインク保持部の高さとほぼ一致したインク厚（インク高さ）になるようにインクを供給することができる。すなわち、複雑なインク厚調整などの機構を付加しなくてもよい。したがって、より簡易な構成でインク液滴を安定的に再現性よく吐出するインクジェット装置が実現可能である。また、インクを循環させることでインクの効率的な利用が図れる。
【００９８】
（第５の実施の形態）
本実施の形態のインクジェットシステムは、インクジェット装置とこのインクジェット装置に着脱可能なインクカートリッジで構成されるインクジェットシステムである。そして、インクカートリッジは、一方の面にインクを保持するインク保持部を有し回転可能な円盤状のインク担持体と、インク担持体を内包するケースとを備える。そして、このケースは、インク担持体のインク保持部の反対側に設けられインク保持部に保持されるインクの液面近傍に音波を集束させるための第１の開口部と、インク担持体のインク保持部側に設けられインク保持部からインク液滴を飛翔させるための第２の開口部と、インクカートリッジをインクジェット装置に固定した際に第１と第２の開口部を開いた状態にする開閉機構を有している。また、インクジェット装置は、インクカートリッジを固定する固定部と、インクカートリッジを固定した際に、インク担持体のインク保持部の反対側に設けられ、音波を発生し音波をインク保持部に保持されるインクの液面近傍に集束させてインク液滴を飛翔させるヘッドと、インク担持体を、ヘッドに対して回転させる回転駆動機構と、インク担持体の回転と、音波の発生を制御する制御機構とを備える。
【００９９】
図１９は、本実施の形態のインクカートリッジの概略上面図である。このインクカートリッジ７０は、一方の面にインク保持部を有し回転可能な円盤状のインク担持体１０を内包するようケース７２に収納している。そして、インクカートリッジ７０は、略中心に穴７４を有している。
【０１００】
そして、ケース７２は、インク担持体１０のインク保持部の反対側に設けられインク保持部に保持されるインクの液面近傍に音波を集束させるための第１の開口部７６と、インク担持体１０のインク保持部側に設けられインク保持部からインク液滴を飛翔させるための第２の開口部７８とを備えている。ここでは、第１の開口部７６と第２の開口部７８が連結して１つの開口部となる例を示しているが、これらの開口部は窓状に配置するなどして別々に設けることもできる。
【０１０１】
また、図２０は、本実施の形態のインクカートリッジの開閉機構を示す図である。図２０に示すように、開口部に対応する位置には、遮蔽部材８０が取り付けられている。
【０１０２】
インクカートリッジ７０の非利用時には、遮蔽部材８０をもってインク担持体１０を露出させない状態になるよう構成されている。一方、インクカートリッジ７０の利用時、すなわちインクカートリッジ７０をインクジェット装置に固定してインクを飛翔させる場合には、図示しないバネなどによって遮蔽部材８０をスライドさせてインク担持体１０が露出する状態となるよう構成されている。
【０１０３】
また、本実施の形態のインクジェット装置は、上記インクカートリッジが着脱可能な構成となっている。すなわち、図１のインクジェット装置において、インク担持体１０部分が着脱可能であり、インクカートリッジを装填する際にインクカートリッジを固定する固定部を備えている。インクの供給はインクカートリッジから行い、回収はインクカートリッジの取り外しにより行われるため、インク供給部やインク回収部は備えていない。
【０１０４】
図２１は、本実施の形態のインクジェットシステムの構成および機能を説明する図である。図２１（ａ）はインクカートリッジ、図２１（ｂ）はインクジェット装置にインクカートリッジを装填した状態図、図２１（ｃ）はインクジェット装置からインクカートリッジを取り外した状態の図である。
【０１０５】
インクカートリッジ７０に設けた穴７４には、固定部を兼ねる回転軸１２が着脱可能な状態で挿入される。この回転軸１２に連結されたモータ１４の駆動によって、インクカートリッジ７０に収納されたインク担持体１０が、インクカートリッジ７０に収納された状態のままで回転する。
【０１０６】
インクカートリッジ７０に設けた開口部を介して、収納されたインク担持体１０の下面側にヘッド１８が配置され、音波が照射可能な状態となる。インクカートリッジ７０に収納されるインク担持体１０は、例えば、前述した図５乃至図７に示す各種のインク担持体を用いることができる。
【０１０７】
インク担持体１０として、同心円状に複数のトラックとなるインク保持部を有するものを利用する場合には、図１５に示すようなスライダ２０を用意してヘッドを異なるトラックに移動可能にするか、あるいは、図１６に示す複数のヘッドを用意して異なるトラックに異なるヘッドをそれぞれ配置する構成とすることができる。
【０１０８】
また、ここではインクカートリッジの固定を、インクカートリッジに設けた穴に回転軸を通す形態としたが、例えば、固定具としてインクカートリッジを挿入するスロットをインクジェット装置に設けるような構成であっても構わない。
【０１０９】
本実施の形態のインクジェットシステムやインクカートリッジを用いることによって多くのメリットが生じる。例えば、インクカートリッジの非利用時、すなわち保管や保存、あるいは輸送などの場合においては、遮蔽部材によりインクカートリッジを密閉状態とし、インクの漏れ防止やインクの乾燥防止、あるいは埃などの異物の混入を防止することができ、取り扱いが簡便になる。また、インクカートリッジを着脱可能に取り付けることにより、交換が容易となる。また、異なる種類のインクを保持させたインク担持体を収納させたインクカートリッジを用意することで、多種類のインクを同じインクジェット装置で簡単に利用することができる。さらに、予めインクを保持させたインク担持体を収納したインクカートリッジを用意することで、インク供給部などを付加する必要がなく、インクジェット装置の構成を簡素化できる。
【０１１０】
本実施の形態によれば、インク液滴を安定的に再現性よく吐出するインクジェット装置、インクジェットシステムおよびインクカートリッジを提供することが可能となる。
【０１１１】
（第６の実施の形態）
本実施の形態のインクジェット装置は、インク液滴を下向きに飛翔させる構成となる以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。  
【０１１２】
図２２は、本実施の形態においてインクが飛翔する状態を示す模式図である。図に示すように、本実施の形態のインクジェット装置は、図３の天地をさかさまにした構成を有する。
【０１１３】
本実施の形態によれば、インク保持部１６が下側を向いて開いていることにより、インク面がインク担持体１０の下側にある。したがって、例えば、インク面に異物が混入しにくいという利点がある。
【０１１４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、インクジェット装置、インクジェットシステム、インクカートリッジ等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるインクジェット装置、インクジェットシステム、インクカートリッジ等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【０１１５】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのインクジェット装置、インクジェットシステム、インクカートリッジが、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【０１１６】
１０      インク担持体
１２      回転軸
１４      モータ
１６      インク保持部
１８      ヘッド
２０      インク供給部
２２      インク回収部
２４      制御部
３０      インク
５２      スライダ
５４      スライダ
５６      スライダ
７０      インクカートリッジ
７２      ケース
７６      第１の開口部
７８      第２の開口部
８０      遮蔽部材
【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】
2011167907.tif 000011
【図１０】
2011167907.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2011167907.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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