(57)【要約】【課題】少量の液体をインクジェットヘッドに供給する場合に細長いチューブ状のもので液体を供給すると、気泡等が混入した場合に安定して液体を供給できないという問題を有していた。【解決手段】インクを受け入れるインク供給口と、インクを排出するインク排出口と、インク排出口と前記インク供給口との間に配置されたインク流路と、を含むインク供給装置であり、インク流路が水平面内に存在し、インク流路の断面積が、インク排出口の側よりインク供給口の側が大きいこと特徴とするインク供給装置を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを受け入れるインク供給口と、
前記インクを排出するインク排出口と、
前記インクが前記インク供給口から前記インク排出口へ移動する間に配置されたインク流路と、
を含むインク供給装置であり、
前記インク流路が水平面内に存在し、
前記インク流路の断面積が、前記インク排出側より前記インク供給側が大きいこと特徴とするインク供給装置。
【請求項２】
前記インク流路が複数あり、各々のインク流路は、壁で分離されており、
すべての前記複数のインク流路が、前記インク排出口に繋がっている請求項１記載のインク供給装置。
【請求項３】
前記壁に開口がある請求項１または２記載のインク供給装置。
【請求項４】
前記複数のインク流路が、１つのインク流路に合流し、前記インク排出口に繋がっている請求項１または３記載のインク供給装置。
【請求項５】
前記インク流路は、その上面が前記壁より軟質のシートで覆われている請求項１から４のいずれか１項に記載のインク供給装置。
【請求項６】
前記インク流路は、その底面は水平であり、その上面の高さが変化する請求項１から５のいずれか１項に記載のインク供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク供給装置に関する。特に、医療、創薬、バイオテクノロジー分野における液滴吐出装置用のインク供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療、創薬、バイオテクノロジー分野において、少量の液体からでも液滴吐出可能な液体供給装置が望まれている。これは、使用する液体が非常に高価であるためである。
【０００３】
この場合に、液滴吐出装置としてインクジェットヘッドを用いる例（特許文献１）がある。インク使用量に応じてインクタンクを昇降することにより、液面高さ制御する方法である。図８にその構成を示す。液面高さセンサー６で液面高さ３をモニタリングする。そして、液面高さ３を一定に制御するため、インクタンク昇降手段４により、液体を含むタンク２を移動させる。
結果、インクジェットヘッド１内の内圧を一定に制御でき、液滴７を安定して吐出していた。
【０００４】
ところが、医療、創薬、バイオテクノロジーの分野で小量の貴重なインクを定量で吐出する場合には、タンク２を小さくすればある程度の少量まで対応可能である。しかし、さらに、インク量が少なくなると、この方式では対応できない。
【０００５】
つまり、極少量のインクを吐出するためには、タンク２に入れるための十分なインクを供給することができないために、インクの液面高さ３を制御するという方法自体が非常に困難である。
【０００６】
一方、特許文献２では、少量のインクからでも使用ができることを目的として、チューブ状の細長い液体貯留ユニットにインクを貯めることにより、インクジェットヘッド用の液体供給装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６２−０９４０３９号公報
【特許文献２】特許第４２３５７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２のチューブ状の細長い流路上で、水平面上にインクを供給するという方法では、液体が入ったチューブ内で異物、接触角分布等が生じた場合に、インク供給が途切れ易くなる。一旦、インクが途切れるとその後のインク供給することができなくなってしまう不具合を有していた。
【０００９】
本願発明の目的は、水平面方向でインクを供給するという方法であっても、インク供給が途切れずにできること、インクへ泡など混入なく、インクを安定供給することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、インクを受け入れるインク供給口と、インクを排出するインク排出口と、インク排出口と前記インク供給口との間に配置されたインク流路と、を含むインク供給装置であり、インク流路が水平面内に存在し、インク流路の断面積が、インク排出口の側よりインク供給口の側が大きいこと特徴とするインク供給装置を用いる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のインクタンクでは、インク流路の断面積を、インク供給口からインク排出口へ小さくしたので、インク供給を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）実施の形態１のインクタンクの内部平面図、（ｂ）実施の形態１のインクタンクの内部斜視図、（ｃ）実施の形態１のインクタンクの側面図
【図２】（ａ）実施の形態１のインクタンクがインクで満たされた時の内部平面図、（ｂ）（ａ）の断面図
【図３】（ａ）実施の形態１のインクタンクでインクが使用された時の内部平面図、（ｂ）（ａ）の断面図
【図４】（ａ）実施の形態１のインクタンクの内部平面図、（ｂ）実施の形態２のインクタンクの内部平面図
【図５】実施の形態３のインクタンクの内部平面図
【図６】（ａ）実施の形態１から３のインクタンクの断面図、（ｂ）実施の形態４のインクタンクの断面図
【図７】（ａ）実施の形態５のインクタンクの内部平面図、（ｂ）（ａ）の断面図
【図８】従来のヘッドに液体を供給するインクタンク構造の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）に、実施の形態１のインク供給タンクであるインクタンク１００の内部平面図を示す。図１（ｂ）に、実施の形態１のインクタンク１００の内部斜視図を示す。図１（ｃ）に、実施の形態１のインクタンク１００の側面図を示す。
【００１４】
＜構造＞
インクタンク１００は、インクジェットノズルなどにインクを供給するものである。この例では、水平方向に位置する円盤状のものである。外周に斜め部分があり、中心部分は平面（水平面）である。
【００１５】
インクタンク１００の中央に、インク排出口１１を有し、インク排出口１１に向かってインクが流れるインク流路１２がその周辺にある。インク流路１２間にインク流路壁１３が形成されている。インク供給口１６が外周にあり、外周からインクが供給され、インクが外周の供給側から内周の排出側へ、インク流路１２を通って流れる。
【００１６】
インク流路壁１３は、各々のインク流路１２を分離している。また、インク流路壁１３は、図１（ｂ）に示すように、通路下面１４から通路上面１５までつながっている。インク排出口１１の周辺まで、インク流路壁１３は存在する。しかし、インク排出口１１の上部には、インク流路壁１３は存在しない。このことで、インク排出口１１の上に位置するインクと、各々のインク流路１２に位置するインクとが繋がる。結果、インク同士の連続性が生じる。安定して一定量のインクを供給できる。
【００１７】
この例では、インク流路１２は、インク排出口１１を中心に８本、放射状にある。それぞれのインク流路１２は、その断面が、インク供給口１６（インク供給側）からインク排出口１１（インク排出側）へ向かって単調に小さくなる。または、インク排出口１１へ向かって、その断面積は小さくなる。この例では、一定の割合で小さくなる。
【００１８】
また、インクは、インクタンク１００の外周の傾斜部分に位置するインク供給口１６より供給される。インクは傾斜部分にあたりスムーズに供給される。以下の例では、最初にインクが、インクタンク１００内に満たされ、その後、インクは供給されず、インクタンク１００内部のインクをインク排出口１１から、インクを供給する。インク使い切りの方式である。特に、医療、創薬、バイオテクノロジー分野における液滴吐出装置用のインク供給装置を前提にしている。使い捨てのインク供給装置である。ただし、数回使用してもよい。また、インク供給口１６からインク供給しながら、インク排出口１１からインクを供給してもよい。
【００１９】
＜インクの流れ＞
次に、図２から図３で、インクの流れを説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）は、インクタンク１００にインクを供給したときの様子を示している。図２（ａ）は、インクタンク１００の内部の平面図である。図２（ｂ）は、インクタンク１００の内部の断面図である。
【００２０】
インク２１をインク流路１２の内側から外側まで供給することにより、放射線状のインク流路１２のすべてにインク２１を供給した状態である。インク排出口１１より、インク２１を使用開始すると、重力により、インク２１は、水平面上に移動する。さらに、インク２１を使用することにより、水平面内でインク２１が移動する。
【００２１】
ある一定量のインク２１を排出した時の状態を、図３（ａ）と図３（ｂ）に示す。図３（ａ）、図３（ｂ）は、それぞれ、図２（ａ）、図２（ｂ）に相当する図である。インク２１が、各々のインク流路１２で使用され、均等に減少し、インク排出口１１へ集まっている。
【００２２】
これは、インク流路１２の断面積が、周辺（インク供給側）からインク排出口１１（インク排出側）へ向かって減少しているために、インク２１がインク排出口１１に向かって、引き寄せられる。つまり、インク２１の張力によりインクが２１引き寄せられている。また、これは、上記に示したように、インク排出口１１の上部のインク２１により、各々のインク流路１２のインクが繋がり連続性を有することで生じている。
【００２３】
結果、インク２１の途切れが発生せず、放射線上にインク２１が減少するということになる。インク２１は、インク排出口１１に向かって移動する。このことで、インク２１の液面高さを一定することが可能となり、インクジェットヘッドでインク２１を塗布する場合には、安定したインク塗布が可能となる。
【００２４】
インク流路１２は、インク排出口１１（インク排出側）に向かってインク流路１２の断面積が、単調に減少すればよい。好ましくは、一定の割合で減少するのがよい。
【００２５】
また、インク排出口１１の流路断面積は、インク流路１２がインク排出口１１に接続するそれぞれのインク流路１２の断面積よりも小さいことが好ましい。小さいことで、各々のインク流路１２に均等に力が働く。
【００２６】
また、それぞれのインク流路１２がインク排出口１１に接続する部分の流路断面積は等しいことが好ましい。これは流路断面積を等しくすることにより、ある特定のインク流路のみインクが無くなるのを防ぐことが可能になるためである。
【００２７】
また、医療、薬品、バイオテクノロジーの分野では、このインクタンク１００を、使用して使い捨てとしてもよい。
【００２８】
また、インク２１に関しては、インク２１に溶媒が溶解しているものを用いてもよい。また、バイオテクノロジーの分野で細胞等が浮遊している溶液を用いてよい。
（実施の形態２）
図４（ａ）と図４（ｂ）で実施の形態２を説明する。それぞれ、インクタンク１００の内部の平面図である。
【００２９】
図４（ａ）では、実施の形態１の図２のインクタンク１００において、インク２１の排出開始からしばらく経過した時の状態を示す。各々のインク流路１２毎で、インク２１量がばらついている。これは、インク２１の不均質性やインク２１内の固形成分のばらつきや、インクタンク１００の加工精度などいろいろ要因から生じる。
【００３０】
さらに、インク２１が排出され、インク２１の量が減ると、インク２１の供給が不均一になり、泡が入る可能性がある。
【００３１】
そこで、実施の形態２の図４（ｂ）の構造がある。つまり、インク流路壁１３に開口４１を設けた。このことで、インク流路１２間でインク２１が行ききでき、繋がる。各々のインク流路１２間のインク２１を均質化（レベリング）できる。つまり、半径方向で同じ半径のところにインク２１の端部が位置する。
【００３２】
結果、図４（ｂ）に示すように、インク２１の量が均質化される。
【００３３】
なお、開口４１は、インク流路壁１３において、インクタンク１００の通路下面１４（図１（ｃ））から通路上面１５（図１（ｃ））まで開口しているものが好ましい。しかし、上面から下面までの一部分が開口しているものでもよい。
【００３４】
また、開口４１の位置に関しては、同一の半径上にないほうが好ましい。それぞれが異なる半径方向の位置がよい。それぞれの半径位置で均質化がされる。
【００３５】
さらに、半径方向に対して、均等に分布した方がよい。半径方向で均等に均質化されやすい。
【００３６】
１つのインク流路壁１３に１つの開口４１を示したが、複数の開口４１でもよい。ただし、多く設けすぎると、均質化とインク排出との関係で、インク２１の安定供給ができない。
また、開口４１の大きさは、少なくともその地点のインク流路１２の断面積より小さい必要がある。そうしないと、インク流路１２より、開口４１へインクが引かれてしまう。
【００３７】
（実施の形態３）
図５に、実施の形態３のインクタンク１００の内部平面図を示す。インク流路壁１３により、多くのインク流路１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅがある。上記の例と異なり、各々のインク流路１２は、同じ配置でない。対称でない。
【００３８】
インク流路１２ａとインク流路１２ｂは、合流点５０で１つになる。同様に、インク流路１２ｃとインク流路１２ｄも、合流点５０で１つになる。さらに、２つの流路が１つになる。この繰り返しで、最終、インク排出口１１のところで、１つのインク流路１２からインクが、インク排出口１１へ供給される。
【００３９】
実施の形態１、２では、インク排出口１１のところに複数のインク流路１２が存在した。しかし、この場合、各々のインク流路１２の問題から、不均質性が生じ、泡などがインクに入る場合があった。特に、インク残量が少なくなった場合に起こる可能性が高かった。
【００４０】
しかし、この例では、１つのインク排出口１１に、１つのインク流路１２からインクを供給されるので、泡など混入しない。安定してインクが排出される。
【００４１】
実施の形態３では、２つのインク流路１２を合流させた、３つのインク流路１２を合流させるよりよい。なぜなら、不均質性が低く、泡などが混入しにくいからである。
【００４２】
少なくとも最終、１つのインク流路１２とする。また、実施の形態１と同様に、インク流路１２の断面積を、インク排出口１１へ向かって小さくする必要がある。
（実施の形態４）
図６（ａ）と図６（ｂ）は、インクタンク１００の断面図である。図６（ａ）は、実施の形態１〜３の通路上面１５が、硬質の蓋を使用した場合を示す。図６（ｂ）は、実施の形態４の通路上面１５が、軟質の蓋を使用した場合を示す。
【００４３】
インクタンク１００にインク２１が満タンの場合は、問題がないが、インク２１の排出により、インク２１の流動とともに、インク流路１２の一部に空隙ができる場合がある。これは、インク２１の不均質性やインク２１内の固形成分のばらつきや、インクタンク１００の加工精度などいろいろ要因から生じる。こうなると、インク２１に空気の泡が混入する可能性や、インクが途切れ、安定供給ができない可能性が生じる。
【００４４】
そこで、図６（ｂ）では、通路上面１５を軟質の材料、たとえば、ポリエチレンなどの樹脂シートを用いる。インク２１の表面とともに、通路上面１５が変形し、空隙ができない。少なくとも、通路上面１５を軟質の材料は、インク流路壁１３より、柔らかい材質である必要がある。
【００４５】
さらに、インク供給時に、減圧にしておけば、さらに、通路上面１５はインク２１のインク液面に追随しやすい。減圧にすることで、インク２１の内部の泡も除ける。インク安定供給ができる。
（実施の形態５）
図７（ａ）と図７（ｂ）は、それぞれ実施の形態５のインクタンク１００の内部平面図と断面図である。
【００４６】
図７（ａ）では、複数のインク流路１２が、左右に同じ幅で配置され、１つのインク排出口１１へ繋がっている。
【００４７】
図７（ｂ）の断面図では、インク流路壁１３は、インク供給口１６からインク排出口１１へ、小さくなっている。
【００４８】
結果、各々のインク流路１２の断面積は、インク供給口１６からインク排出口１１へ、小さくなっている。
【００４９】
実施の形態１では、インク流路１２の断面積は、水平方向の断面積が、インク供給口１６からインク排出口１１へ、小さくなっている。一方、実施の形態５では、垂直方向で、断面積が小さくなっている。実施の形態１と同様の効果がある。
【００５０】
（なお書き）
なお、実施の形態１〜５は、組み合わせることができる。たとえば、実施の形態２の開口４１（図４（ａ））は、実施の形態５の図５のインク流路壁１３にあってもよい。
【００５１】
上記実施形態では、インク排出口１１よりインクを重力方向下側に向かって滴下させるように排出した。しかし、インクは必ずしも下側に排出する必要はなく、水平方向や上方に向かってインクを排出させるように使用しても構わない。
【００５２】
インク流路１２は、水平方向を前提にしたが、数度傾いていてもよい。インク流路１２の断面積は、方形であったが、円形、楕円、多角形でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、化学実験、バイオテクノロジー実験、医療診断、エレクトロニクス生産等に利用することができる。液体は多種類のものを用いることができる。例えば、ＤＮＡ・蛋白質・菌類等の生体材料、蛍光微粒子、導電体微粒子、樹脂微粒子、セラミック微粒子、顔料染料等、微粒子を含む液体を用いることができる。また、蒸留水等、表面張力の高い液体や、高価な液体を少量用いるのにも適している。印刷により線画等を描く他、例えば、電極形成やマイクロレンズを作成することができる。さらに、液滴を吐出させることで、例えば生体材料チップ等所定の複数箇所に液滴を配置させる他、分注、散布による匂い発生、吐出量調整による配合調整、成膜等に用いることもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１  インクジェットヘッド
２  タンク
４  インクタンク昇降手段
６  センサー
７  液滴
１１  インク排出口
１２  インク流路
１２ａ  インク流路
１２ｂ  インク流路
１２ｃ  インク流路
１２ｄ  インク流路
１３  インク流路壁
１４  通路下面
１５  通路上面
１６  インク供給口
２１  インク
４１  開口
５０  合流点
１００  インクタンク
【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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