JP2018154067A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】循環型ヘッドにおける吐出特性のバラツキを低減する。【解決手段】液体を吐出するノズル４と、ノズル４に連通する個別液室６と、個別液室６に連通して液体を供給する供給流路を構成する２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂと、２つの供給側導入部８Ａ、８Ｂと、供給側共通液室１０と、個別液室６にノズル連通路５を介して連通して液体を排出する１つの排出流路を構成する２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂと、２つの排出側導出部５８Ａ、５８Ｂと、排出側共通液室５０を有している。【選択図】図２

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッドとして、個別液室に供給された液体の内の吐出されなかった液体を排出流路から排出側共通液室に戻し、液体を循環させることで、個別液室内に混入した気泡の排出性の向上及び液体の特性変化の抑制を図る循環型ヘッドが知られている。

従来、液滴が吐出されるノズル、ノズルと連通する圧力室、及び圧力室の壁面を変位させる圧電素子を含んで構成される複数の液滴吐出素子と、複数の液滴吐出素子にそれぞれ供給路を介して連通する共通流路と、複数の液滴吐出素子にそれぞれ回収路を介して連通する共通循環路を備えるものがある（特許文献１）。

特開２０１４−１８８８３７号公報

循環型ヘッドにおいては、常にヘッド内を液体が流れているために排出流路側の流体抵抗のバラツキによってノズル間、あるいは、ヘッド間で、吐出特性にバラツキが発生するという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出特性のバラツキを低減することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
１つの前記排出流路を構成する少なくとも２つの排出側流体抵抗部を有している
構成とした。

本発明によれば、吐出特性のバラツキを低減することができる。

本発明に第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。 同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 同ヘッドの流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面説明図である。 比較例のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じく流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。 比較例の１ノズル分の電気的等価回路の説明図である。 比較例の複数のノズルが配列されたときの電気的等価回路の説明図である。 図７におけるメニスカス圧力に対応する電位ＶＡの分布の説明図である。 第１実施形態の１ノズル分の電気的等価回路の説明図である。 第１実施形態の複数のノズルが配列されたときの電気的等価回路の説明図である。 図１０におけるメニスカス圧力に対応する電位ＶＡの分布の説明図である。 本発明の第２実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じく流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。 本発明の第３実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じく流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。 本発明の第４実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 本発明の第５実施形態の流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。 同装置の要部側面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例の正面説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の他の例の概略説明図である。 同装置のヘッドユニットの平面説明図である。 同装置における液体循環システムの一例の説明に供するブロック説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に第１実施形態係る液体吐出ヘッドについて図１及び図２を参照して説明する。図１は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３の振動領域（振動板）３０を変位させる圧電アクチュエータ１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通液室部材２０と、カバー２９を備えている。なお、流路板２と振動板部材３で構成される部分を流路部材４０という。

ノズル板１は、液体を吐出する複数のノズル４を有している。

流路板２は、ノズル４にノズル連通路５を介して通じる個別液室６、個別液室６に連通する供給流路を構成する２つの供給側流体抵抗部７Ａ，７Ｂ（以下、区別しないときは「供給側流体抵抗部７」という。他の部材も同様とする）、各供給側流体抵抗部７に通じる供給側導入部８を形成している。ここでは、２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂは異なる面内に配置されている。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する変形可能な振動領域３０を有する。ここでは、振動板部材３は３層構造（限定されない）とし、流路板２側から薄肉部を形成する第１層と、厚肉部を形成する第２層、第３層で形成され、第１層で個別液室６に対応する部分に変形可能な振動領域３０を形成している。

そして、振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１は、例えば、圧電部材に対してハーフカットダイシングによって溝加工して形成した所要数の柱状の圧電素子１２を所定の間隔で有している。圧電素子１２は振動板部材３の振動領域（振動板）３０に形成した島状の厚肉部である凸部３０ａに接合している。

共通液室部材２０は、供給側共通液室１０と排出側共通液室５０を形成する。供給側共通液室１０は供給ポート４１に通じ、排出側共通液室５０は排出ポート４２に通じている（図１）。

供給側共通液室１０は、フィルタ部材９を介して供給側導入部８に通じている。フィルタ部材９は、振動板部材３の第１層にて形成している。

また、流路板２は、各個別液室６にノズル連通路５を介して連通する排出流路を構成する２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂと、２つの排出側導出部５８Ａ、５８Ｂを形成している。２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂは異なる面内に配置されている。

排出側導出部５８はフィルタ部材５９を介して排出側共通液室５０に通じている。フィルタ部材５９は、振動板部材３の第１層にて形成している。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子１２が収縮し、振動板部材３の振動領域３０が引かれて個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。

その後、圧電素子１２に印加する電圧を上げて圧電素子１２を積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４に向かう方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。

このとき、本実施形態では、排出流路を構成する２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂを有しているので、１つの排出側流体抵抗部５７を設けた場合に比べて、排出側流体抵抗部の製造上のバラツキによる吐出特性のバラツキを低減することができる。なお、この点の詳細については後述する。

また、ノズル４から吐出されない液体はノズル４を通過して個別排出流路５１から排出側共通液室５０に排出され、排出側共通液室５０から外部の循環経路を通じて供給側共通液室１０に再度供給される。また、液体吐出を行っていないときも、供給側共通液室１０から排出側共通液室５０に流れ、更に外部の循環経路を通じて供給側共通液室１０に再度供給される。

なお、ヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

次に、本実施形態における流路板の一例について図３も参照して説明する。図３は同流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面説明図である。

流路板２は、図３（ａ）ないし（ｈ）に示すように、振動板部材３側から図３（ｉ）のノズル板１に向かって、８枚の板状部材２Ａ〜２Ｈを積層して構成している。

板状部材２Ａは、図３（ａ）に示すように、個別液室６を形成する貫通溝部（溝形状の貫通穴の意味）６ａと、供給側導入部８の一部を形成する２つの貫通溝部８ａと、排出側導出部５８の一部を形成する２つの貫通溝部５８ａが形成されている。

板状部材２Ｂは、図３（ｂ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｂと、流体抵抗部７Ａと共に、供給側導入部８Ａの一部及び流体抵抗部７Ａと個別液室６との間の流路を形成する貫通溝部７ｂと、供給側導入部８Ｂの一部を形成する貫通溝部８ｂと、排出側導出部５８の一部を形成する２つの貫通溝部５８ｂが形成されている。

板状部材２Ｃは、図３（ｃ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｃと、流体抵抗部７Ａと個別液室６との間の流路を形成する貫通溝部７ｃと、供給側導入部８Ｂの一部を形成する貫通穴部８ｃと、排出側導出部５８の一部を形成する２つの貫通溝部５８ｃが形成されている。

板状部材２Ｄは、図３（ｄ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｄと、流体抵抗部７Ｂと共に、供給側導入部８Ｂの一部及び流体抵抗部７Ｂと個別液室６との間の流路を形成する貫通溝部７ｄと、排出側導出部５８の一部を形成する２つの貫通溝部５８ｄが形成されている。

板状部材２Ｅは、図３（ｅ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｅと、排出側導出部５８の一部を形成する２つの貫通溝部５８ｅが形成されている。

板状部材２Ｆは、図３（ｆ）に示すように、ノズル連通路５の一部及び排出側流体抵抗部５７Ｂと共に、排出側導出部５８Ａの一部を形成する貫通溝部５７ｆと、排出側導出部５８Ｂの一部を形成する貫通溝部５８ｆが形成されている。

板状部材２Ｇは、図３（ｇ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｇと、排出側導出部５８Ｂの一部を形成する貫通溝部５８ｇが形成されている。

板状部材２Ｈは、図３（ｈ）に示すように、ノズル連通路５の一部及び排出側流体抵抗部５７Ｂと共に、排出側導出部５８Ａの一部を形成する貫通溝部５７ｈが形成されている。

次に、複数の排出側流体抵抗部を備えることによる流体抵抗値のバラツキの低減について説明する。

まず、比較例について図４及び図５を参照して説明する。図４は同比較例のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図５は同じく流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。

この比較例は、１つの供給側導入部８と、１つの供給側流体抵抗部７と、１つの排出側流体抵抗部５７と、１つの排出側導入部５８とを有する構成としている。

この比較例では、図５に示すように、４枚の板状部材２Ａないし２Ｄで流路板２を構成している。

そして、板状部材２Ａは、図５（ａ）に示すように、個別液室６を形成する貫通溝部６ａと、供給側導入部８の一部を形成する貫通溝部８ａと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ａが形成されている。

板状部材２Ｂは、図５（ｂ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｂと、供給側流体抵抗部７を形成する貫通溝部７ｂと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｂが形成されている。

板状部材２Ｃは、図５（ｃ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｃと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｃが形成されている。

板状部材２Ｄは、図５（ｄ）に示すように、ノズル連通路５の一部、排出側流体抵抗部５７、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５７ｄが形成されている。

ここで、１つの個別液室６に圧力を与えたときの電気的等価回路は図６に示すようになる。つまり、供給側共通液室１０の圧力をＶ１、供給側導入部８及び供給側流体抵抗部７の合成流体抵抗値をＲ１、排出側流体抵抗部５７及び排出側導出部５８の合成流体艇庫値をＲ２、排出側共通液室５０の圧力をＶ２とするとき、ノズル４の部分にかかる圧力は節点Ａの電位ＶＡに相当する。

電位ＶＡは、（１）式で求められる。

そして、ヘッドにおいては、複数のノズル４が配列されるので、電気的等価回路は図７に示すようになる。

このとき、節点Ａｎに係る電位ＶＡは、製造バラツキによって、図８に示すように、分布を持ってしまうことになる。電位ＶＡはノズル４にかかる圧力、つまりノズル孔に張るメニスカス状態を表しており、電位ＶＡが分布を持つということは、個々のノズル４のメニスカス状態が分布を持つことを意味している。

このように、個々のノズルでメニスカス状態が異なると、液滴の吐出速度、吐出体積（吐出特性）の差（バラツキ）につながり、結果として、画像品質が低下してしまうことになる。

これに対し、本実施形態のように、１つのノズル４について、２つの供給側導入部８、２つの供給側流体抵抗部７、２つの排出側流体抵抗部５７、２つの排出側導出部５８を備える構成の電気的等価回路は図９に示すようになる。つまり、節点Ａに対して流体抵抗がブリッジ接続された回路となる。

そして、ヘッドにおいて、複数のノズル４を備えるので、電気的等価回路は図１０に示すようになる。

このとき、節点Ａｎに係る電位ＶＡは、製造バラツキによって、分布を持ってしまうが、図１１に示すように、破線で示す比較例の分布に対して、本実施形態の方の分布が小さく（狭く）なる。

節点Ａｎの電位分布が小さくなるということは、メニスカス圧力の分布が小さくなるということである。これにより、吐出される液滴の体積・速度のバラツキが小さくなり、良好な画像品質が得られる。

次に、本発明の第２実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は同実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１３は同じく流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。

本実施形態では、２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂに共通の１つ供給側導入部８を配置し、２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂに共通の１つ排出側導出部５８を配置している。

ここでも、流路板２は、図１３（ａ）ないし（ｈ）に示すように、振動板部材３側から図１３（ｉ）のノズル板１に向かって、８枚の板状部材２Ａ〜２Ｈを積層して構成している。

板状部材２Ａは、図１３（ａ）に示すように、個別液室６を形成する貫通溝部６ａと、供給側導入部８の一部を形成する貫通溝部８ａと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ａが形成されている。

板状部材２Ｂは、図１３（ｂ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｂと、流体抵抗部７Ａと共に、供給側導入部８の一部及び流体抵抗部７Ａと個別液室６との間の流路を形成する貫通溝部７ｂと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｂが形成されている。

板状部材２Ｃは、図１３（ｃ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｃと、流体抵抗部７Ａと個別液室６との間の流路を形成する貫通溝部７ｃと、供給側導入部８の一部を形成する貫通穴部８ｃと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｃが形成されている。

板状部材２Ｄは、図１３（ｄ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｄと、流体抵抗部７Ｂと共に、供給側導入部８の一部及び流体抵抗部７Ｂと個別液室６との間の流路を形成する貫通溝部７ｄと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｄが形成されている。

板状部材２Ｅは、図１３（ｅ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｅと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｅが形成されている。

板状部材２Ｆは、図１３（ｆ）に示すように、ノズル連通路５の一部及び排出側流体抵抗部５７Ｂと共に、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５７ｆが形成されている。

板状部材２Ｇは、図１３（ｇ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｇと、排出側導出部５８Ｂの一部を形成する貫通溝部５８ｇが形成されている。

板状部材２Ｈは、図１３（ｈ）に示すように、ノズル連通路５の一部及び排出側流体抵抗部５７Ｂと共に、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５７ｈが形成されている。

本実施形態では、排出側導出部５８が２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂに共通であることにより、排出側導出部５８が対向するフィルタ部材５９のフィルタ面積が大きくなり、気泡排出性が向上する。

次に、本発明の第３実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１５は同じく流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。

本実施形態では、２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂを同じ面内に配置し、同様に、２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂを同じ面内に配置している。したがって、２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂに共通の１つ供給側導入部８を配置し、２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂに共通の１つ排出側導出部５８を配置する。

ここでは、流路板２は、図１５（ａ）ないし（ｅ）に示すように、振動板部材３側から図１５（ｆ）のノズル板１に向かって、５枚の板状部材２Ａ〜２Ｅを積層して構成している。

板状部材２Ａは、図１５（ａ）に示すように、個別液室６を形成する貫通溝部６ａと、供給側導入部８の一部を形成する貫通溝部８ａと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ａが形成されている。

板状部材２Ｂは、図１５（ｂ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｂと、２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂと共に、供給側導入部８の一部及び２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂと個別液室６との間の流路を形成する２つの貫通溝部７ｂと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｂが形成されている。２つの供給側流体抵抗部７Ａ、７Ｂを形成する２つの貫通溝部７ｂ、７ｂは同じ面内に配置されている。

板状部材２Ｃは、図１５（ｃ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｃと、排出側導出部５８の一部を形成する貫通溝部５８ｃが形成されている。

板状部材２Ｄは、図１５（ｄ）に示すように、ノズル連通路５の一部、２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂ、排出側導出部５８の一部を形成する２つの貫通溝部５７ｄが同じ面内に形成されている。

板状部材２Ｅは、図１５（ｅ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通溝部５ｅが形成されている。

本実施形態では、複数の排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂを同じ面内に配置する（並置する）ことで、厚み（高さ）を低くすることができる。排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂに共通する排出側導出部５８が対向するフィルタ部材５９のフィルタ面積が大きくなり、気泡排出性が向上する。

次に、本発明の第４実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は同実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。

本実施形態では、前記第１実施形態において、供給側を１つの供給側流体抵抗部７とし、排出側のみを２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂとしている。

排出側流体抵抗部を複数配置するだけでも、前記図１０の電気的等価回路における排出側がブリッジ配置になることは変わらないので、その分メニスカス圧力の分布を小さくすることができ、吐出特性のバラツキを低減できる。

次に、本発明の第５実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態の流路板及びノズル板の１ノズル分の分解平面図である。なお、同実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図は図１４と同じであるので省略する。

本実施形態は、前記第３実施形態において、供給側を１つの供給側流体抵抗部７とし、排出側を２つの排出側流体抵抗部５７Ａ、５７Ｂとしている。

このようにしても、前記第４実施形態と同様に、メニスカス圧力の分布を小さくすることができ、吐出特性のバラツキを低減できる。

なお、上記各実施形態において、排出側流体抵抗部、供給側流体抵抗部は、１つの個別液室について３つ以上とすることもできる。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は同装置の要部平面説明図、図１９は同装置の要部側面説明図である。

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。

この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。

維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。

このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図２０を参照して説明する。図２は同ユニットの要部平面説明図である。

この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図２１を参照して説明する。図２１は同ユニットの正面説明図である。

この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。

なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の例について図２２及び図２３を参照して説明する。図２２は同装置の概略説明図、図２３は同装置のヘッドユニットの平面説明図である。

この装置は、連続媒体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連続媒体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続媒体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続媒体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続媒体５１０を排出する排出手段５０９などを備えている。

連続媒体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、排出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。

この連続媒体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０及びヘッドユニット５５５に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

ここで、ヘッドユニット５５０には、例えば、媒体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ５５１Ｋ、５５１Ｃ、５５１Ｍ、５５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ５５１」という。）が配置されている。

各ヘッドアレイ５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続媒体５１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

ヘッドアレイ５５１は、本発明に係る複数の液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）１０００をベース部材５５２上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。

次に、この装置における液体循環システムの一例について図２４を参照して説明する。図２４は同システムの説明に供するブロック説明図である。

液体循環システム６３０は、メインタンク６０２、ヘッド１０００、供給タンク６３１、循環タンク６３２、コンプレッサ６３３、真空ポンプ６３４、第１送液ポンプ６３５、第２送液ポンプ６３６、供給側圧力センサ６３７、循環側圧力センサ６３８、レギュレータ（Ｒ）６３９ａ，６３９ｂなどで構成されている。

供給側圧力センサ６３７は、供給タンク６３１とヘッド１０００との間であって、ヘッド１０００の供給ポート４１（図１参照）に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ６３８は、ヘッド１０００と循環タンク６３２との間であって、ヘッド１０００の排出ポート４２（図１参照）に繋がった排出流路側に接続されている。

循環タンク６３２の一方は、第１送液ポンプ６３５を介して供給タンク６３１と接続されており、循環タンク６３２の他方は第２送液ポンプ６３６を介してメインタンク６０２と接続されている。

これにより、供給タンク６３１から供給ポート４１を通ってヘッド１０００内に液体が流入し、排出ポート４２から排出されて循環タンク６３２へ排出される。そして、さらに第１送液ポンプ６３５によって循環タンク６３２から供給タンク６３１へ液体が送られることによって液体が循環する。

また、供給タンク６３１にはコンプレッサ６３３がつなげられており、供給側圧力センサ６３７で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、循環タンク６３２には真空ポンプ６３４がつなげられており、循環側圧力センサ６３８で所定の負圧が検知されるよう制御される。

これにより、ヘッド１０００内を通って液体を循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。

また、ヘッド１０００のノズル４から液体を吐出すると、供給タンク６３１及び循環タンク６３２内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第２送液ポンプ６３６を用いて、メインタンク６０２から循環タンク６３２に液体を補充する。メインタンク６０２から循環タンク６３２への液体補充のタイミングは、循環タンク６３２内の液体の液面高さが所定高さよりも下がったときに液体補充を行うなど、循環タンク６３２内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板
４ ノズル
５ ノズル連通路
６ 個別液室
７、７Ａ、７Ｂ 供給側流体抵抗部
８、８Ａ、８Ｂ 供給側導入部
１０ 供給側共通液室
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通液室部材（フレーム部材）
５０ 排出側共通液室
５７、５７Ａ、５７Ｂ 排出側流体抵抗部
５８、５８Ａ、５８Ｂ 排出側導出部
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
６３０ 液体循環システム
１０００ 液体吐出ヘッド

Claims (9)

1. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルに連通する個別液室と、
   前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
   前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
   １つの前記排出流路を構成する少なくとも２つの排出側流体抵抗部を有している
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記２つの排出側流体抵抗部のそれぞれは前記ノズルが形成された面と平行な異なる面内に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記２つの排出側流体抵抗部は前記ノズルが形成された面と平行な同一面内に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. １つの前記供給流路を構成する少なくとも２つの供給側流体抵抗部を有している
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記２つの供給側流体抵抗部のぞれぞれは前記ノズルが形成された面と平行な異なる面内に配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記２つの供給側流体抵抗部は前記ノズルが形成された面と平行な同一面内に配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
8. 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化した
   ことを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ユニット。
9. 請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項７若しくは８に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。

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