JP2010143049A - 液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高粘度な混合液を高効率かつ安定に吐出できる液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】流路部材１２は、液滴吐出方向および逆方向に撓み可能であり、液流路１３を通ってノズル１６まで達した液を、慣性によって吐出方向に液滴２として吐出する。ノズル１６に至るまで、図５（Ｂ）に示すように長手方向両端より液流路１３の内部をそれぞれＡ液、Ｂ液が給送される。図５（Ｃ）に楕円で示される反応進行領域である区間Ｍでは、ノズル１６近傍で接触したＡ液とＢ液とが混合され、反応が進行し高粘度化が起こる。次いで図５（Ｄ）に示されるようにノズル１６より液滴２が吐出される。
【選択図】図５

Description

本発明は液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関し、特に高粘度の液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置に関する。

液滴吐出装置として知られている現在市販されている水性インクジェットプリンターは、概ね粘度５cps前後、高々１０cpsオーダの染料液や顔料インクを採用している。媒体に着弾した際の液滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制／短時間乾燥、あるいは、そうした高品質液をトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、インク粘度を増加することによってプリント性能は向上できることが知られている。

本願発明者らは、梁に圧縮と回転運動を与え、座屈曲げ方向が反転する際の急峻な上下運動を利用して、ノズルから高粘度液滴を所望の方向に慣性離脱させる液滴吐出ヘッドを先に出願した（特許文献１〜４参照）。

ところで、主に吐出液滴（インク）の色濃度制御を目的として、異なる２液を混合し吐出する技術が従来から知られている（特許文献５〜６参照）。
特願２００４−３２２３４１号公報 特願２００４−３２２３４２号公報 特願２００４−３２２３４３号公報 特願２００４−３２２３４４号公報 特開平６−０７１９０１号公報 特開平６−１２２２０１号公報

本発明は、高粘度な混合液を高効率かつ安定に吐出できる液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、混合により粘度が増加する少なくとも２種類の液体が前記ノズルに向けて別々に供給される液体流路部材と、前記液体流路部材と接合もしくは液体流路部材を含み、液滴吐出面に凹となるように座屈反転変形した後、液滴吐出方向に凸となるよう座屈反転変形し、前記ノズル近傍の液体に吐出方向の慣性を与えることにより、前記ノズルの近傍で混合された混合液の液滴を前記ノズルより吐出させる梁部材と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の構成において、前記液体流路部材の両端部からそれぞれ種類の異なる液体が前記ノズルに向けて供給されることを特徴とする。

請求項３に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１または請求項２に記載の構成において、前記液体流路部材の流路は、長手方向に沿って仕切部材で仕切られていることを特徴とする。

請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構成において、前記梁部材あるいは前記梁部材および前記液体流路部材は、前記ノズルより溢れた液体を液滴吐出方向の反対側に排出する液体排出部を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の構成において、吸引口が前記ノズルの近傍に向いた吸引路と、前記吸引路に負圧を発生させる負圧発生手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項５に記載の構成において、前記吸引路の前記吸引口へ空気を送る送風路と、前記送風路に正圧を発生させる送風手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の液滴吐出装置は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの構成によれば、本構成を有していない場合と比較して、混合により粘度が増加した混合液を高効率かつ安定に吐出できる液滴吐出ヘッドとすることができる。

請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの構成によれば、本構成を有していない場合と比較して、ノズル位置を中心とする梁部材の構造対称性を高くし、梁部材の座屈動作を高精度化することができる。

請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの構成によれば、本構成を有していない場合と比較して、２液の混合点がノズル箇所より外れることなく、かつ流路端部を加工して簡易にノズル形成を可能とすることができる。

請求項４に記載の液滴吐出ヘッドの構成によれば、本構成を有していない場合と比較して、ノズル近傍での液停滞を抑制できる。

請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの構成によれば、本構成を有していない場合と比較して、ノズル近傍を清浄に保つことができる。

請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの構成によれば、本構成を有していない場合と比較して、吸引口からノズル近傍のゴミや残留液の吸引を容易にすることができる。

請求項７に記載の液滴吐出装置の構成によれば、本構成を有していない場合と比較して、座屈反転変形を採用しない場合と比べ、混合により粘度が増加した混合を、高効率かつ安定に吐出できる液滴吐出装置とすることができる。

＜基本構成＞
図１には、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの基本構造が示されている。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように液滴吐出ヘッド１０は、内部に液流路１３を備え長さ方向略中央にノズル１６を備えた中空チューブ状の流路部材１２と、流路部材１２を支持する梁部材１４とが柱状に接合され、両端を支持部材１８が支持する構造となっている。

梁部材１４にはピエゾ素子３０が接合され、さらにピエゾ素子３０には信号電極３２が接合され梁部材１４、ピエゾ素子３０、信号電極３２でアクチュエータ３６を構成している。梁部材１４はピエゾ素子３０の共通電極を兼ねており、梁部材１４と信号電極３２とでピエゾ素子３０を挟む構造となっている。信号電極３２の一方の端には電極パッド３３が設けられ、配線３４にて図示しないスイッチングＩＣと接続されている。このスイッチングＩＣからの信号によりピエゾ素子３０は駆動され、梁部材１４を撓ませるか撓ませないかの制御が行われる。

流路部材１２は、液滴吐出方向（図中上）および逆方向に撓み可能であり、液溜まり２４から供給され液流路１３を通ってノズル１６まで達した液を、慣性によって吐出方向に液滴として吐出する。

このとき、回転エンコーダ２０に設けられた２箇所の液溜まり２４からはそれぞれ別個の液体、すなわちＡ液とＢ液とが液流路１３に供給され、長手方向両端よりノズル１６近傍にて合流、混合され、ノズル１６より液滴２として吐出される。

支持部材１８は回転エンコーダ２０の回転中心からオフセットされた位置にて両側から押圧され、あるいは曲げ方向に力が加えられインク液吐出方向あるいは逆方向に梁部材１４と接合した流路部材１２を撓ませる。支持部材１８は、例えば図１（Ａ）の紙面前後方向に長い棒状でもよく、支持部材１８に複数の流路部材１２が設けられた梯子状の構造であってもよい。

図１（Ｃ）は、梁部材１４の斜視図である。図１（Ｃ）に示すように流路部材１２は中空チューブ状の部材を複数並べ、長さ方向の略同一位置にノズル１６を切り欠いて設けた構造とされている。

ここで用いられる液は前述のように、主に吐出液滴（インク）の色濃度制御を目的として、異なる２液を混合し吐出するものであり、また混合に伴い粘度が高くなるような液体である。

＜座屈反転吐出＞
図２および図３には本発明に係る液滴吐出ヘッドの梁部材あるいは流路部材の撓み方向と座屈反転の関係が示されている。両図とも、支持部材に複数の流路部材が梯子状に設けられた構造の液滴吐出ヘッドにおいて、その中の１本の流路部材に注目して変形の様子を表したものである。

液滴２を吐出しないように制御された場合、まず図２（Ａ）のように回転エンコーダ２０が逆回転（流路部材１２を引き伸ばす方向へ回転）し、初期状態では吐出方向へ凸形状となっている流路部材１２を真っ直ぐに伸ばす。

次いで図２（Ｂ）のように、流路部材１２の伸びを緩めると、流路部材１２に吐出を指示する信号が送られないためアクチュエータ３６が駆動されず、吐出方向に凸となるように撓んだ状態のままとなる。

さらに図２（Ｃ）および図２（Ｄ）で回転エンコーダ２０を吐出方向に正回転させ続けると、吐出方向に凸となるように撓んだ状態のまま撓み量が増大してゆくが、座屈反転による流路部材１２の吐出方向への変形が起こらないため、ノズル１６より液滴２の吐出には至らない。

これに対して液滴２を吐出するように液滴吐出ヘッド１０が制御された場合、まず図３（Ａ）のように回転エンコーダ２０が反転（流路部材１２を引き伸ばす方向へ回転）し、初期状態では吐出方向へ凸形状となっている流路部材１２を真っ直ぐに伸ばし、撓みのない状態とする。

次いで図３（Ｂ）のように流路部材１２に吐出を指示する信号が図示しないスイッチングＩＣより送られてアクチュエータ３６が駆動され、吐出方向に凹となるように撓んだ状態となる。

さらに図３（Ｃ）で回転エンコーダ２０を図中矢印方向に正回転させると、流路部材１２は回転エンコーダ２０に近い方、すなわち長手方向両端側から次第に吐出方向（図中上）に凸へと撓み方向が変化する。

この変化が両端から中央に近付くと、流路部材１２（あるいは梁部材１４）はある点で急峻な座屈反転を起こし、図３（Ｄ）に示すように液滴吐出方向（図中上）へと急激に変形する。

流路部材１２の長さ方向略中央にはノズル１６が設けられているため、流路部材１２内部を給送されノズル１６まで達している液はこの座屈反転による流路部材１２の吐出方向への変形に伴い、ノズル１６から液滴２として吐出される。

さらに図３（Ｄ）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転して流路部材１２を平坦にする（図３（Ａ））ことで流路部材１２は初期位置図３（Ａ）へ復帰する。

図４には本実施形態に係る液滴吐出ヘッドの、他の構造が示されている。すなわち、梁部材１４の長手方向一端を回転エンコーダ２０に保持された支持部材１８に固定され、長手方向他端は固定端として、固定された支持部材１８Ｂに保持されている。

また梁部材１４に設けられた流路部材１２には長手方向両端より液流路１３が設けられており、長手方向一端よりＡ液が、長手方向他端よりＢ液が、それぞれ長手方向中央近傍に設けられたノズル１６に向けて給送され、ノズル１６近傍で混合される。

図４（Ａ）に示すように梁部材１４の回転エンコーダ２０側半分を吐出側に凹、他端側半分を吐出側に凸とした初期状態より、図４（Ｂ）に示すように梁部材１４（流路部材１２）の両端よりＡ液、Ｂ液が液流路１３内を給送され、ノズル１６近傍で混合される。

さらに図４（Ｃ）に示すように回転エンコーダ２０が吐出方向に回転すると支持部材１８によって保持されている梁部材１４の一端より、吐出方向に凸となるように変形し始め、図４（Ｄ）に示すようにノズル１６近傍（長手方向中央付近）が吐出方向に座屈反転し、ノズル１６よりＡ液とＢ液が混合された液滴２が吐出される。

＜液混合と吐出＞
図５には本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における液の混合と液滴の吐出が示されている。

図５（Ａ）には液滴吐出ヘッド１０のノズル１６近傍の断面図が示されている。支持部材１８に一端を保持された梁部材１４上には流路部材１２が設けられ、流路部材１２の内部には長手方向に液流路１３が設けられている。

例えばＹＡＧレーザ５０などによる貫通加工で形成されたノズル１６に至るまで、図５（Ｂ）に示すように長手方向両端より液流路１３の内部をそれぞれＡ液、Ｂ液が給送される。図５（Ｃ）に楕円で示される反応進行領域である区間Ｍでは、ノズル１６近傍で接触したＡ液とＢ液とが混合され、反応が進行し高粘度化が起こる。

次いで図５（Ｄ）に示されるようにノズル１６より液滴２が吐出される。この液滴２は反応したＡ液、Ｂ液の混合液の大部分であり、高粘度化が進行し粘性が高い状態となっているが、梁部材１４の座屈反転による慣性離脱で吐出されるため、高粘度の液滴２であっても吐出可能であり、剛体で形成された圧力室、絞り等を必要としない。

ここで、上記のＡ液およびＢ液について具体的に説明する。本発明ではＡＢ２液として公知のDCLS(Double-Component Liquid System）技術を使用する。

従来から、２液を別々のヘッドで吐出し、媒体上で着弾した液体を混合することにより、色材の凝集を起こし、印字性能を向上する技術が知られている。媒体表面で色材を凝集させることで、媒体の内部に色材が浸透することを抑制でき、溶媒等は媒体の内部に浸透する。光学濃度の向上や滲みの防止を実現することを目的としている。

本発明では、上記のような液（インク）として、既に知られている酸−塩基（イオン）反応の２液（共に４ｃｐｓ程度）を混合吐出した。２液の一方（Ａ液）として、例えばカルボン酸を有する高分子分散材を使った黒顔料インクを、また、他方（Ｂ液）には、例えば多価金属塩を含有する水溶液を用いた。

この場合、主溶媒は水であり、他に界面活性剤、粘度調整や保湿のためグリセリンを添加したものであり、混合前の２液のそれぞれの粘度は約５０mPa・sに調整した。なお、粘度範囲は２〜２００mPa・s、さらに好適には１０〜１００mPa・sが望ましい。すなわち２液の粘度が高過ぎると、２液がノズル１６近傍の液流路１３内部でぶつかった界面で混合（相互拡散）が起こりにくく、均一な反応をコントロールし難く、加えて着弾時のレベリングが進まずに液滴２が媒体表面で盛り上がった印字状態になってしまう。一方、Ａ液およびＢ液が低粘度過ぎると、ノズル１６近傍で急激に混合が進むため、やはり混合反応の制御が困難になる。

Ａ液、Ｂ液の２液がノズル１６近傍で混合された後は、色材の凝集、それに伴う液体の高粘度化が進行する。本願発明者らの検討によると、凝集の進行具合からミリ秒オーダで高粘度化が始まり、最終的には数千mPa・s以上に高粘度化する。液滴２として吐出の段階では概ね、数十〜数百mPa・sに高粘度化していると考えられる。

なお、混合２液の組合せは、上述のようにイオン反応で高粘度化するものに限定されない。例えば、混合によってポリマー化するような液体の組合せにおいても、同様の効果を得ることができる。

＜製造工程＞
図６には、本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの製造工程が示されている。先ず厚さ２０μｍ程度のＳＵＳ板をスリット幅７０μｍ程度で一列飛ばしにエッチング処理（スリットエッチ）し、梁部材１４とする。

図６（Ａ）に示すように、吐出面裏側にＰＩ（ポリイミド）フィルム１２Ｂを融着した厚さ１０μｍ程度のＳＵＳ板を流路部材１２Ｂとしてスリット幅７０μｍでスリットエッチ処理する。

次いで図６（Ｃ）に示されるように、流路部材１２Ｂの吐出面側にＰＩフィルム１２Ｃを熱融着する。ＹＡＧレーザ５０などでノズル１６を穿孔し、支持部材１８の長手方向に並列に設けられた梁部材１４を互いに分離する。また同時に流路部材１２Ｂに設けられたスリット（＝液流路１３）と連通する液溜まり２４がＰＩフィルム１２Ｃを除去することで設けられる。このとき梁部材１４、流路部材１２Ｂは予めスリットエッチ処理が行われているので、表面のＰＩフィルム１２Ｃのみレーザアブレーションで除去する。

さらに吐出裏面からは長手方向半分までの領域に、予め信号電極３２が形成されたピエゾ素子３０が接合される。支持部材１８内に設けられた液溜まり２４に、図示しない送液ポンプより液を供給される供給ポート２５が接続され、液滴吐出ヘッド１０として形成される。

＜背面開放＞
図７には、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１０のノズル１６近傍の断面図が示されている。液滴吐出ヘッド１１０は支持部材１８に一端を保持された梁部材１４上に流路部材１２が設けられ、流路部材１２の内部には長手方向に液流路１３が設けられている。

図７（Ａ）に示すように液滴吐出ヘッド１１０の流路部材１２は、内部長手方向に貫通した液流路１３と、長さ方向略中央に設けられたノズル１６とを備え、ノズル１６の裏側（反吐出方向側）にはノズル１６から梁部材１４まで吐出方向に貫通した開口１７が設けられている。開口１７は、例えばＹＡＧレーザ５０などによる貫通加工で形成され、例えば表面（吐出側面）に５０μｍのノズル１６が、裏面（反吐出面側）に７５μｍの開口１７が形成されている。

図７（Ｂ）に示すように、ノズル１６に至るまで長手方向両端より液流路１３の内部をそれぞれＡ液、Ｂ液が給送される。図７（Ｃ）に楕円で示される反応進行領域である区間Ｍでは、ノズル１６近傍で接触したＡ液とＢ液とが混合され、反応が進行し高粘度化が起こる点は第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１０と同様である。

次いで図７（Ｄ）に示されるようにノズル１６より液滴２が吐出される。この液滴２は反応したＡ液、Ｂ液の混合液の大部分であり、高粘度化が進行し粘性が高い状態となっているが、梁部材１４の座屈反転による慣性離脱で吐出されるため、高粘度の液滴２であっても吐出可能であり、剛体で形成された圧力室、絞り等を必要としない点もまた第１実施形態に係る液滴吐出ヘッド１０と同様である。

本実施形態では、上記の点に加えて裏面に開口１７を形成したことによって、開放流路構造となるため、液滴２吐出時の液体せん断抵抗や液流路１３内面からの剥離力が軽減され、より弱い慣性力によって液滴２の吐出が可能となる。さらに、定期的に強制的な吸引による排出を行い、余剰混合液（区間Ｍで混合されながら液滴２として吐出されず、ノズル１６近傍の液流路１３内部に残った液）の停滞を抑制している。

＜平行流路＞
図８には、本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１１の断面図が示されている。

本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１１は、図８（Ａ）に示されているように、流路部材１２の内部において液流路１３に沿って長手方向に設けられた仕切部材１３０によって、液流路１３は液流路１３１と液流路１３２とに分割される。

これにより図８（Ｂ）に示されるように、流路部材１２の長手方向片側（一方の支持部材１８側）からＡＢ２液を供給することができる。図示しない液溜まりから給送されたＡ液・Ｂ液はノズル１６近傍で接触、混合され、液滴２として吐出される。

なお製造工程としては、例えば図６に示した工程に加え、ＳＵＳスリット板とＰＩフィルムの積層工程とを繰り返すことによって、吐出方向に積層された仕切部材１３０を液流路１３の内部に設けることができる。

液流路１３をこの構成とすることによって、図８（Ｂ）のように流路部材１２の端面をノズル１６とすることができる。ヘッドが実現できる。これにより第１および第２実施形態におけるノズル１６加工のように高精度な孔加工が不要となり、単純なレーザーや機械加工を用いて流路部材１２の端部を斜めにカットする方法で製造することが可能となる。

また図８（Ａ）、（Ｂ）に示す本実施形態では仕切部材１３０を梁部材１４と平行に設けたが、これに限定せず図８（Ｃ）に示す液滴吐出ヘッド１１２のように、吐出方向に平行な仕切部材１３０Ｂを液流路１３の内部に設け、液流路１３１および液流路１３２として分割してもよい。

＜送風・吸引＞
図９には、本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１２のノズル１６近傍の断面図が示されている。

本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１２は、図９（Ａ）に示されているように、梁部材１４の吐出面裏側に沿って通風路部材４０が設けられ、梁部材１４との間に吸引路４２が形成されている。通風路部材４０は梁部材１４の長手方向一方よりノズル１６の背面に設けられた開口１７近傍まで延設され、開口１７に向けて吸引口３９が設けられている。

この吸引路４２は図示しない負圧発生手段（吸引ポンプなど）と連通し、負圧を印加されることにより矢印４１のように吸引口３９より外気を吸引する。このためＡ液、Ｂ液が混合しながら液滴２として吐出されなかった液滴２Ｂやノズル１６の背面に付着する虞のあるゴミ等を吸引口３９より吸引路４２に吸引する。

図９（Ｂ）には、本発明の第４実施形態の別の構造に係る液滴吐出ヘッド１１２のノズル１６近傍の断面図が示されている。

液滴吐出ヘッド１１２は、図９（Ｂ）に示されているように梁部材１４の吐出方向裏側の全長にわたって通風路部材４０が設けられ、開口１７の近傍は通風路部材４０で封止されている。

梁部材１４の長手方向一方から開口１７まで通風路部材４０と梁部材１４との間は吸引路４２として図示しない負圧発生手段と連通し矢印４１のように開口１７近傍の空気を吸引すると同時に、他方からは開口１７へ空気を給送する送風路４４として図示しない送風ファンなどの送風手段と連通し、矢印４３のように開口１７近傍へ空気を給送する。このとき、送風路４４の途中にはゴミ等を除去するフィルタや、Ａ液、Ｂ液の乾燥を防止するため溶媒の蒸気を添加する加湿手段が設けられていてもよい。

これによりＡ液、Ｂ液が混合しながら液滴２として吐出されなかった残留混合液を吸引口３９より吸引路４２に吸引しつつ、送風路４４より清浄な空気を給送することで、ノズル１６の背面に付着する虞のあるゴミ等の混入を防止する。

図１０には、本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１３のノズル１６近傍の断面図が示されている。

本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１３は、図１０に示されているように、梁部材１４の全長にわたって通風路部材４０が設けられ、ノズル１６の背面に設けられた開口１７の近傍は通風路部材４０で封止されている。

梁部材１４の長手方向一方から開口１７まで通風路部材４０Ａと梁部材１４との間は吸引路４２Ａとして図示しない負圧発生手段と連通し矢印４１Ａのように開口１７近傍の空気を吸引すると同時に、他方からは開口１７へ空気を給送する送風路４４Ａとして図示しない送風ファンなどの送風手段と連通し、矢印４３Ａのように開口１７近傍へ空気を給送する。このとき、送風路４４Ａの途中には第４実施形態と同様、ゴミ等を除去するフィルタや、Ａ液、Ｂ液の乾燥を防止するため溶媒の蒸気を添加する加湿手段が設けられていてもよい。

さらに流路部材１２の長手方向一方からノズル１６まで流路部材１２の全長にわたって吐出側面に通風路部材４０Ｂが設けられ、通風路部材４０Ｂと流路部材１２との間は吸引路４２Ｂとして図示しない負圧発生手段と連通し矢印４１Ｂのようにノズル１６近傍の空気を吸引すると同時に、他方からはノズル１６へ空気を給送する送風路４４Ｂとして図示しない送風ファンなどの送風手段と連通し、矢印４３Ｂのようにノズル１６近傍へ空気を給送する。このとき、送風路４４Ｂの途中にもゴミ等を除去するフィルタや、Ａ液、Ｂ液の乾燥を防止するため溶媒の蒸気を添加する加湿手段が設けられていてもよい。

これによりＡ液、Ｂ液が混合しながら液滴２として吐出されなかった残留混合液を吸引路４２Ａに吸引しつつ、送風路４４より清浄な空気を給送することで、ノズル１６の背面に付着する虞のあるゴミ等の混入を防止する。同時にノズル１６周囲の吐出面側に発生する可能性のある液溜まりを吸引路４２Ｂに吸引しつつ、ノズル１６の周囲に付着する虞のあるゴミ等の混入を防止する。

図１１には、本発明の第６実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１４のノズル１６近傍の断面図が示されている。

本発明の第６実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１４は、図１１に示されているように、梁部材１４の全長にわたって通風路部材４０が設けられ、ノズル１６の背面に設けられた開口１７の近傍は通風路部材４０による封止が存在せず、開口４３として大気中に開放されている。

梁部材１４の長手方向一方から開口１７まで、通風路部材４０と梁部材１４との間は吸引路４２Ａとして図示しない負圧発生手段と連通し、矢印４１Ａのように開口１７近傍の空気を吸引する。同時に長手方向他方から開口１７まで、通風路部材４０と梁部材１４との間は吸引路４２Ｂとして図示しない負圧発生手段と連通し、矢印４１Ｂのように開口１７近傍の空気を吸引する。

これによりＡ液、Ｂ液が混合しながら液滴２として吐出されなかった残留混合液を吸引路４２Ａおよび４２Ｂにて吸引し、ノズル１６の背面に付着する虞のあるゴミ等の混入を防止する。

図１２には、本発明の第７実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１５のノズル１６近傍の断面図が示されている。

本発明の第７実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１５は、図１２に示されているように、梁部材１４の吐出面側に沿って長手方向一方より流路部材１２が設けられ、梁部材１４との間に液流路１３が形成されている。液流路１３は内部で長手方向に沿って延設された仕切部材１３０によって液流路１３１、１３２に分割されている。

一方、梁部材１４の吐出面側に沿って長手方向他方よりノズル１６まで設けられた流路部材１２との間には吸引路４２が形成されている。梁部材１４にはノズル１６の背面に開口１７が設けられ、吸引路４２は開口１７で大気に連通している。吸引路４２はノズル１６の裏側で液流路１３に向けて吸引口３９として開口している。

この吸引路４２は図示しない負圧発生手段（吸引ポンプなど）と連通し、負圧を印加されることにより矢印４１のように吸引口３９より外気を吸引する。このためＡ液、Ｂ液が混合しながら液滴２として吐出されなかった液滴２Ｂやノズル１６の背面に付着する虞のあるゴミ等を吸引口３９より吸引路４２に吸引する。吸引口３９は開口１７で大気中に連通しているため、液流路１３に負圧は印加されない。

図１３には、本発明の第８実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１６のノズル１６近傍の断面図が示されている。

本発明の第８実施形態に係る液滴吐出ヘッド１１６は、図１３に示されているように、梁部材１４の吐出面側に沿って長手方向一方より流路部材１２が設けられ、梁部材１４との間に液流路１３が形成されている。液流路１３は内部で長手方向に沿って延設された仕切部材１３０によって液流路１３１、１３２に分割されている。

一方、梁部材１４の吐出面側に沿って長手方向他方よりノズル１６まで設けられた流路部材１２との間には吸引路４２が形成されている。梁部材１４にはノズル１６の背面に開口１７が設けられ、吸引路４２は開口１７を介して後述する送風路４４に連通している。吸引路４２はノズル１６の裏側で液流路１３に向けて吸引口３９として開口している。

また、梁部材１４の吐出面裏側に沿って通風路部材４０が設けられ、梁部材１４との間に送風路４４および回収路４６が形成されている。通風路部材４０は梁部材１４の長手方向に沿って延設され、梁部材１４のノズル１６背面に設けられた開口１７で吸引口３９と連通している。

ノズル１６へ空気を給送する送風路４４は図示しない送風ファンなどの送風手段と連通し、矢印４３Ｂようにノズル１６近傍へ空気を給送する。このとき、送風路４４の途中にもゴミ等を除去するフィルタや、Ａ液、Ｂ液の乾燥を防止するため溶媒の蒸気を添加する加湿手段が設けられていてもよい。

吸引路４２は図示しない負圧発生手段（吸引ポンプなど）と連通し、負圧を印加されることにより矢印４１のように吸引口３９よりノズル１６近傍の空気を吸引する。このためＡ液、Ｂ液が混合しながら液滴２として吐出されなかった液滴２Ｂやノズル１６の背面に付着する虞のあるゴミ等を吸引口３９より吸引路４２に吸引する。また、開口１７を通じて送風路４４より給送された空気を矢印４７のように吸引する。

一方、回収路４６は図示しない循環ポンプなどのような回収手段と連通し、矢印４５のようにノズル１６近傍の空気を一旦吸引すると同時に、送風路４４あるいは送風手段に連通することで、空気を循環させる。

＜その他＞
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、Ａ液、Ｂ液をノズル近傍で混合する２液混合とされているが、３液またはそれ以上の液を混合する構成であっても良い。

また、本明細書における液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッドを例にあげているが、必ずしもインクを用いた記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出される液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上に液を吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、液状の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの構造を示す側面図、断面図および斜視図である。 本発明に係る液滴吐出ヘッドの動作を示す側面図である。 本発明に係る液滴吐出ヘッドの動作を示す側面図である。 本発明に係る液滴吐出ヘッドの動作を示す側面図である。 本発明に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す斜視図および断面図である。 本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造工程を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す斜視図および断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す斜視図および断面図である。 本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す断面図である。 本発明の第８実施形態に係る液滴吐出ヘッドのノズル近傍における構造を示す断面図である。

符号の説明

２ 液滴
１０ 液滴吐出ヘッド
１２ 流路部材
１３ 流液路
１４ 梁部材
１６ ノズル
１７ 開口
１８ 支持部材
２０ 回転エンコーダ
３０ ピエゾ素子
３６ アクチュエータ
３９ 吸引口
４０ 通風路部材
４２ 吸引路
４４ 送風路
４６ 回収路
５０ レーザ
１３０ 仕切部材
１３１ 液流路
１３２ 液流路

Claims (7)

1. 液滴を吐出するノズルと、
   混合により粘度が増加する少なくとも２種類の液体が前記ノズルに向けて別々に供給される液体流路部材と、
   前記液体流路部材と接合もしくは液体流路部材を含み、液滴吐出面に凹となるように座屈反転変形した後、液滴吐出方向に凸となるよう座屈反転変形し、前記ノズル近傍の液体に吐出方向の慣性を与えることにより、前記ノズルの近傍で混合された混合液の液滴を前記ノズルより吐出させる梁部材と、を備えた液滴吐出ヘッド。
2. 前記液体流路部材の両端部からそれぞれ種類の異なる液体が前記ノズルに向けて供給される請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記液体流路部材の流路は、長手方向に沿って仕切部材で仕切られている請求項１または請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記梁部材あるいは前記梁部材および前記液体流路部材は、前記ノズルより溢れた液体を液滴吐出方向の反対側に排出する液体排出部を備えた請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 吸引口が前記ノズルの近傍に向いた吸引路と、
   前記吸引路に負圧を発生させる負圧発生手段と、
   を備えた請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記吸引路の前記吸引口へ空気を送る送風路と、
   前記送風路に正圧を発生させる送風手段と、
   を備えた請求項５に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。

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