JP2017105167A - 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】板状部材に流体抵抗部となる貫通穴を形成するとき、流体抵抗部の長手方向の端部で寸法ばらつきが生じて、流体抵抗がばらつく。【解決手段】板状部材２Ｃの貫通穴１２２は、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃの幅広部１２１ａにつながる端部部分である流体抵抗部７の出口部分７ａの角部１２１ｄに対向し、板状部材２Ｃの貫通穴１２３は、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃの幅広部１２１ｂにつながる端部部分である流体抵抗部７の入口部分７ｂの角部１２１ｅに対向している。【選択図】図６

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（液滴吐出ヘッド）においては、個別液室の液体を加圧するときの効率を高めるなどするために、共通液室あるいは共通液室に通じる液体導入部から流体抵抗部を介して個別液室に液体を供給する構成が採られている。

従来、幅の狭い流体抵抗部と、流体抵抗部の下流側の個別液室、上流側の共通液室あるいは液体導入部などの流体抵抗部よりも幅の広い流路とを形成する流路板（流路部材）として複数の板状部材を積層したものが知られている（特許文献１）。

また、ノズル板に流体抵抗部となる溝を形成し、流路板に形成する個別液室と共通液室との間の隔壁部の全体を流体抵抗部となる溝に対向させ、隔壁部の幅（長さ）で流体抵抗部の長さを規定するものが知られている（特許文献２）。

特開平１０−１３８４７４号公報 特開平９−２３９９７８号公報

ところで、複数枚の板状部材を積層して流路及び流体抵抗部を構成する場合、板状部材に流体抵抗部となる溝部又は貫通穴を形成するとき、液体の流れの方向（流体抵抗部の長手方向）の両端部で寸法ばらつきが生じる。

そのため、流体抵抗部の長手方向の長さにばらつきが生じて流体抵抗（流体抵抗値）がばらつくという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、流体抵抗のばらつき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、
流体抵抗部、及び、前記流体抵抗部の下流側及び上流側の少なくとも一方に、面内方向において液体の流れの方向と直交する方向の幅が前記流体抵抗部よりも広い流路を形成している流路板を備え、
前記流路板は、少なくとも積み重なった第１板状部材及び第２板状部材を含み、
前記第１板状部材は、前記流路の一部となる前記幅が広い幅広部と、前記幅広部につながり、前記流体抵抗部となる前記幅の狭い幅狭部とを含む貫通穴又は溝部を有し、
前記第２板状部材は、前記第１板状部材の前記貫通穴又は溝部の幅広部とともに前記流路の一部となる貫通穴又は溝部を有し、
前記第２板状部材の前記貫通穴又は溝部の一部は、前記第１板状部材の前記貫通穴又は溝部の幅狭部の前記幅広部につながる端部部分に対向している
構成とした。

本発明によれば、流体抵抗のばらつきを低減できる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの図３のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。 同ヘッドの図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。 同ヘッドの要部平面説明図である。 同ヘッドの流路板を構成する板状部材２Ｂ、２Ｃを積層した状態で板状部材２Ｂ側から見た平面説明図である。 同流路板を構成する板状部材２Ａ、２Ｂを積層した状態で板状部材２Ｂ側から見た平面説明図である。 同ヘッドの流体抵抗部を含む流路部分の拡大平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける流体抵抗部を含む流路部分の拡大平面説明図である。 同ヘッドの図１と同様なノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける流体抵抗部を含む流路部分の拡大平面説明図である。 同ヘッドの図１と同様なノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図である。 本発明の第４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。 同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの循環流路部分の平面説明図である。 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。

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。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１ないし図３を参照して説明する。図１は同ヘッドの図３のＡ−Ａ線に沿うノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図２は図１のＢ−Ｂ線に沿うノズル配列方向（液室短手方向）の断面説明図、図３は同ヘッドの板状部材２Ｂを最上面とする平面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての薄膜部材からなる振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通液室部材としてのフレーム部材２０とを備えている。

流路板２は、液体を吐出する複数のノズル４が通じる個別液室６、流体抵抗部７、液体導入部８を形成する。

そして、フレーム部材２０の共通液室１０から振動板部材３に形成した開口部９を通じて液体導入部８に液体が導入され、液体導入部８から流体抵抗部７を経て個別液室６に液体が供給される。なお、開口部９にはフィルタが設けられても良い。

ここで、ノズル板１は、ノズル基材となるＳＵＳ基板にプレス加工でノズル４となるノズル孔を形成している。ノズル板１の吐出側面には撥液膜が設けられている。

流路板２は、厚み方向に積み重なった複数枚（ここでは、３枚とする）の板状部材２Ａ、２Ｂ，２Ｃで構成している。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成し、第１層３Ａ、第２層３Ｂの２層構造（１層又は３層以上でもよい。）としている。そして、流路板２側の第１層３Ａで個別液室６に対応する部分に変形可能な振動領域（振動板）３０を形成している。

この振動板部材３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材や樹脂と金属の複層部材を用いることができる。

そして、この振動板部材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、ベース部材１３上に接着剤接合した積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して所要数の柱状の圧電素子（圧電柱）１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。

圧電部材１２の圧電素子１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電素子１２Ａと、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電素子１２Ｂとしている。

そして、圧電素子１２Ａを振動板部材３の振動領域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。また、圧電素子１２Ｂを振動板部材３の厚肉部である凸部３０ｂに接合している。

この圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、圧電素子１２Ａの外部電極に駆動信号を与えるための可撓性を有するフレキシブル配線部材としてのＦＰＣ１５が接続されている。

フレーム部材２０は、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成し、ヘッドタンクや液体カートリッジから供給口１９を介して液体が供給される共通液室１０が形成されている。

この液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２Ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３０が面外に引かれて個別液室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１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子１２Ａ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方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させる。これにより、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（噴射）される。

そして、圧電素子１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３０が初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から個別液室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の吐出のための動作に移行する。

なお、この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詳細について図４ないし図６も参照して説明する。図４は同流路板を構成する板状部材２Ｂ、２Ｃを積み重ねた状態で板状部材２Ｂ側から見た平面説明図、図５は同流路板を構成する板状部材２Ａ、２Ｂを積み重ねた状態で板状部材２Ａ側から見た平面説明図である。図６は流体抵抗部を含む流路部分の拡大平面説明図である。

流路板２は、流体抵抗部７と、流体抵抗部７の下流側及び上流側に、面内方向において液体の流れの方向と直交する方向の幅が流体抵抗部７よりも広い流路である個別液室６及び液体導入部８をそれぞれ形成する。

つまり、図６に示すように、板状部材２Ｂにおける流体抵抗部７の幅をＷ１とし、個別液室６の幅をＷ２、液体導入部８の幅をＷ３（Ｗ３＝Ｗ２でもよい。）としたとき、Ｗ１＜Ｗ２、Ｗ１＜Ｗ３の関係にある。ただし、後述するように、個別液室６及び液体導入部８の一部を形成する板状部材２Ｃ、個別液室６及び液体導入部８の一部を形成する板状部材２Ａは、個別液室６、液体導入部８に対応する部分の幅が幅Ｗ２、Ｗ３より若干狭い。

この流路板２は、前述したように、ノズル板１側から３枚の板状部材２Ａ、２Ｂ，２Ｃを積層して構成している。本実施形態では、板状部材２Ｂが「第１板状部材」であり、板状部材２Ａ、２Ｃがいずれも「第２板状部材」である。

第１板状部材である板状部材２Ｂは、幅が広い幅Ｗ２の幅広部１２１ａと、幅が広い幅Ｗ３の幅広部１２１ｂと、幅広部１２１ａ、１２１ｂにつながる狭い幅Ｗ１の幅狭部１２１ｃとを含む貫通穴１２１を有している。

この板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅広部１２１ａは流体抵抗部７の下流側の流路である個別液室６の一部となり、貫通穴１２１の幅広部１２１ｂは流体抵抗部７の上流側の流路である液体導入部８の一部となる。

板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃは幅広部１２１ａ、１２１ｂにつながって流体抵抗部７となる。板状部材２Ｂの幅狭部１２１ｃは、幅Ｗ１で一定である直線状の長さＬ０の領域（幅が一定の領域）１２７を有している。

第２板状部材である板状部材２Ｃは、貫通穴１２２と貫通穴１２３とを有する。

この板状部材２Ｃの貫通穴１２２は板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅広部１２１ａとともに流路である個別液室６の一部となり、貫通穴１２３は板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅広部１２１ｂとともに流路である液体導入部８の一部となる。貫通穴１２２と貫通穴１２３との間には流体抵抗部７における液体の流れ方向の長さが長さＬ１（Ｌ１≦Ｌ０）である隔壁部１２５を有している。

第２板状部材である板状部材２Ａは、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅広部１２１ａとともに流路である個別液室６の一部となる貫通穴１２４を有する。

なお、図４ないし図６では、板状部材２Ｃの貫通穴１２２、１２３及び板状部材２Ａの貫通穴１２４の幅は、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅広部１２１ａ、１２１ｂの幅Ｗ２、Ｗ３よりも狭い例で示しているが、幅Ｗ２，Ｗ３と同じ幅とすることも、幅Ｗ２，Ｗ３よりも広い幅とすることもできる。

また、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃが幅広部１２１ａ、１２１ｂとつながる端部部分は、流体抵抗部７の出口部分７ａ、入口部分７ｂとなる。そして、端部部分の角部１２１ｄ、１２１ｅの壁面は、面内方向において曲面形状（Ｒ形状）としている。なお、端部部分の角部１２１ｄ、１２１ｅは、曲面形状に代えて傾斜形状とすることもできる。

ここで、板状部材２Ｃの貫通穴１２２は、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃの幅広部１２１ａにつながる端部部分である流体抵抗部７の出口部分７ａの角部１２１ｄに対向している。また、板状部材２Ｃの貫通穴１２３は、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃの幅広部１２１ｂにつながる端部部分である流体抵抗部７の入口部分７ｂの角部１２１ｅに対向している。

このとき、板状部材２Ｃの貫通穴１２２の液体の流れの方向の上流側一端１２２ａは、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃの幅が一定の領域１２７に対向することになる。同様に、板状部材２Ｃの貫通穴１２３の液体の流れの方向の下流側一端１２３ａは、板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃの幅が一定の領域１２７に対向することになる。

したがって、この場合、板状部材２Ｃの貫通穴１２２と貫通穴１２３との間の隔壁部１２５の全体が板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃの幅が一定の領域１２７に対向して配置される。

このとき、板状部材２Ａの貫通穴１２４の上流側一端１２４ａの位置は、板状部材２Ｃの貫通穴１２２の上流側一端１２２ａの位置と同じか、下流側に位置する。

このように構成することで、流体抵抗部７の流体抵抗は、板状部材２Ｃの貫通穴１２２と貫通穴１２３との間の隔壁部１２５の長さＬ１よって規定することができるようになり、流体抵抗のばらつきが低減する。

この場合、個別液室６を形成する貫通穴１２２の端部１２２ａで流体抵抗部７となる幅狭部１２１ｃの長さを規定しているので、幅狭部１２１ｃの長さや端部形状にばらつきがあっても流体抵抗にばらつきが生じない。

次に、本実施形態についてより具体的に説明する。

流路板２を構成する板状部材２Ａ〜２ＣにはＳＵＳ材を使用し、エッチングによって貫通穴１２１〜１２４を形成している。

エッチング加工で貫通穴を形成した場合、角部は腐食されやすいため、流体抵抗部７の出口部分７ａ及び入口部分７ｂには、Ｒ５〜１００μｍの曲面形状（Ｒ形状）の角部１２１ｄ、１２１ｅが形成される。

このように、流体抵抗部７の入口部分７ｂ、出口部分７ａを曲面形状とすることで、流体抵抗部７の入口、出口の近傍における流速の均一性が向上し、液体が滞留しにくくなり、気泡の滞留を抑制できる。これにより、安定した吐出を行うことができる。

また、エッチング加工は、プレス加工に比べて加工後の板状部材の平面度が高いため、複数枚の板状部材を積み重ねて流路を形成する場合、板状部材間の重ね合わせ精度が高く、流路の寸法精度を高くすることができ、吐出速度、吐出量のばらつきが低減する。

また、板状部材２Ｃの貫通穴１２２、１２３と板状部材２Ｂの貫通穴１２１の幅狭部１２１ｃとの位置関係については、図６に示すように、貫通穴１２２、１２３の一端１２２ａ、１２３ａが板状部材２Ｂの貫通穴１２１の角部１２１ｄ、１２１ｅに対向しないように配置している。

この場合、貫通穴１２２、１２３と幅狭部１２１ｃとの重なり量である図６の長さＬ２、Ｌ３が大きくなると、ヘッドの大型化につながるので、長さＬ２、Ｌ３は２００μｍ以下としている。

ここで、流体抵抗Ｒと、長さＬ１の関係は、次の式で表すことができる（以下の式ではＬ１をｌとしている。）。液体粘度や流路板の厚みと、目標とする流体抵抗値を設定して、流体抵抗部の長さを求める。

ただし、Ｒ：流体抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍ^３］、Ｃｊ：形状抵抗（粘度１の流体での規格化流体抵抗）、μ：液体の粘度［Ｐａ・ｓ］、ａ：板状部材２Ｂの幅狭部１２１ｃ（流体抵抗部７）の幅／２［ｍ］、ｂ：板状部材２Ｂの厚み（流体抵抗部７の厚み）／２［ｍ］、ｌ：板状部材２Ｂの幅狭部１２１ｃの内の板状部材２Ｃの２つの貫通穴１２２、１２３が対向していない領域の長さ（流体抵抗部の長さ）［ｍ］である。

したがって上記式に、Ｒ，ａ、ｂ、μを代入することで、長さｌを求めることができる。例えば、使用する液体の粘度が０．００４〜０．００８Ｐａ・ｓ、板状部材２Ａ、２Ｂ、２Ｃの厚みが３０〜５０μｍ、板状部材２Ｂの流体抵抗部７となる幅狭部１２１ｃの幅は３０〜１００μｍ、であるとき、板状部材２Ｃの２つの貫通穴１２２、１２３が対向していない板状部材２Ｂの幅狭部１２１ｃの長さ（隔壁部１２５の長さ）Ｌ１は、次式で算出される流体抵抗が５〜５０×１０^１２［Ｐａ・ｓ／ｍ^３］となるように、３０〜９０００μｍにしている。

また、図６からも分かるように、流路抵抗部７の全体の長さからＬ１を引くことで、Ｌ２及びＬ３を算出することも可能である。

流体抵抗部７の出口部分７ａ、入口部分７ｂの断面積（液体の流れと直交する断面の断面積）に対して、流体抵抗部７の幅が一定な領域１２７の断面積の比が小さいほど、流体抵抗は、流体抵抗部７の幅が一定な領域１２７の断面積、長さに依存するようになる。

本実施形態では、板状部材２Ｃの２つの貫通穴１２２、１２３を、板状部材２Ｂの流体抵抗部７の出口部分７ａ、入口部分７ｂの角部１２１ｄ、１２１ｅに対向させたので、流体抵抗部７の出口部分７ａ、入口部分７ｂ付近の断面積に対して、流体抵抗部７の幅が一定な領域１２７の断面積の比が小さくなる。

これにより、流体抵抗は、流体抵抗部７の幅が一定な領域１２７の断面積、長さに依存し、流体抵抗部７の出口部分７ａ、入口部分７ｂの角部１２１ｄ、１２１ｅのアール形状のばらつきの影響を受けないようになる。

流体抵抗部７の幅が一定な領域１２７の断面積、長さは寸法精度が高いので、流体抵抗のばらつきを小さくすることができ、吐出特性のばらつきも低減する。

また、本実施形態では、板状部材２Ｃの２つの貫通穴１２２、１２３の幅は、板状部材２Ｂの幅狭部１２１ｃの幅より大きくしている。

この場合、流体抵抗部７の出口部分７ａ、入口部分７ｂの断面積に対して、流体抵抗部７の幅が一定な領域１２７の断面積の比が小さくなるので、流体抵抗は、より流体抵抗部７の幅が一定な領域１２７の断面積、長さに依存することになる。

これにより、流体抵抗は、流体抵抗部７の出口部分７ａ、入口部分７ｂの角部１２１ｄ、１２１ｅのアール形状のばらつきの影響を受けにくくなり、流体抵抗のばらつきを一層小さくすることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図７及び図８を参照して説明する。図７は同実施形態における流体抵抗部を含む流路部分の平面説明図、図８は同じく図１と同様なノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。

本実施形態では、板状部材２Ｃの２つの貫通穴１２２、１２３の一方（ここでは、貫通穴１２３とする。）の一端１２３ａだけを幅狭部１２１ｃの幅が一定な領域１２７に対向させて配置している。

この場合には、上述した構成よりも流体抵抗のばらつきは大きくなるが、板状部材２Ｃの２つの貫通穴１２２、１２３の一端１２２ａ、１２３ａのいずれもが幅狭部１２１ｃの幅が一定な領域１２７に対向しない場合よりも流体抵抗のばらつきを低減できる。

また、本実施形態では、板状部材２Ａの貫通穴１２４の一端１２４ａ及び、板状部材２Ｃの貫通穴１２２の一端１２２ａ（即ち、個別液室６側にある一端）が、幅狭部１２１ｃの幅が一定な領域１２７に対向していない。第１実施形態と比較して、個別液室６内の壁面に角部１２１ｄが突出しなくなるため、個別液室６内での液体の振動の反射が抑制される。

次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９及び図１０を参照して説明する。図９は同実施形態における流体抵抗部を含む流路部分の平面説明図、図１０は同じく図１と同様なノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。

本実施形態では、板状部材２Ａの貫通穴１２４の一端１２４ａを幅狭部１２１ｃの幅が一定な領域１２７に対向させ、板状部材２Ｃの貫通穴１２３の一端１２３ａを幅狭部１２１ｃの幅が一定な領域１２７に対向させている。

この場合にも、前記第１実施形態と同様に、流体抵抗部７（幅狭部１２１ｃ）の幅が一定な領域１２７内を使用して流体抵抗を規定することができ、流体抵抗のばらつきを低減できる。

また、本実施形態では、板状部材２Ｃの貫通穴１２２の一端１２２ａが、幅狭部１２１ｃの幅が一定な領域１２７に対向していない。そのため、第１実施形態と比較して、気泡が溜まりやすい一端１２２ａをノズル孔４側へと近づけることができ、先述した効果に加えて、ヘッドクリーニングをしたときの気泡の排出性も向上する。

また、一端１２２ａを流体抵抗部７から遠ざけることで、よどみ点を流体抵抗部７の近傍から遠ざけ、流体抵抗部７近傍の流れの乱れを低減する効果もある。

次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１１ないし図１３を参照して説明する。図１１は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図１２は同じく液室長手方向に沿う断面説明図、図１３は同じく循環流路部分の平面説明図である。なお、前記第１実施形態と対応する部分には同一符号を付して説明を省略ないし簡略化する。

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３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通液室部材としてのフレーム部材２０と、カバー２１とを備えている。

そして、図１２に示すように、流路板２には、ノズル板１側に、ノズル４と個別液室６を通じているノズル通路５に、循環流路側流体抵抗部４２を介して通じる循環流路４３が形成されている。循環流路４３は、面直方向に形成された通路４４を通じて、フレーム部材２０に形成された循環共通液室４５に通じている。

そして、フレーム部材２０には、図１１に示すように、共通液室１０に通じる供給ポート２３と、循環共通液室４５に通じる循環ポート（排出ポート）４６がそれぞれ設けられている。

ここで、流路板２は、ノズル板１側から、積み重なった５枚の板状部材２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｂ、２Ｃで構成されている。本実施形態では、板状部材２Ｂ、２Ｄが「第１板状部材」であり、板状部材２Ｃ，２Ｅが「第２板状部材」である。

板状部材２Ｄは、図１３（ａ）にも示すように、流体抵抗部４２となる幅狭部１４１ｃと、流体抵抗部４２の上流側のノズル通路５の一部となる幅広部１４１ｂ及び流体抵抗部４２の下流側の循環流路４３の一部となる幅広部１４１ａを有する貫通穴１４１を有している。

板状部材２Ｅは、図１３（ｂ）にも示すように、板状部材２Ｄの貫通穴１４１の幅広部１４１ｂとともにノズル通路５の一部となる貫通穴１４２と、板状部材２Ｄの貫通穴１４１の幅広部１４１ａとともに循環流路４３の一部となる貫通穴１４３とを有している。

そして、前記第１実施形態と同様に、板状部材２Ｅの貫通穴１４２と貫通穴１４３との間の隔壁部１４５を、板状部材２Ｄの貫通穴１４１の幅狭部１４１ｃに対向させている。

この場合、前記第１実施形態と同様に、板状部材２Ｅの貫通穴１４２は、板状部材２Ｄの貫通穴１４１の幅狭部１４１ｃが幅広部１４１ａにつながる端部部分である流体抵抗部４２の出口部分に対向する。また、板状部材２Ｅの貫通穴１４３は、板状部材２Ｄの貫通穴１４１の幅狭部１４１ｃが幅広部１４１ｂにつながる端部部分である流体抵抗部４２の入口部分に対向する。

この場合、板状部材２Ｅの貫通穴１４２、１４３の液体の流れの方向の一端は板状部材２Ｄの貫通穴１４１の幅狭部１４１ｃの幅が一定の領域に対向する。したがってまた、隔壁部１４５の全体が幅狭部１４１ｃの幅が一定の領域に対向する。

これにより、隔壁部１４５の長さによって流体抵抗部４２の流体抵抗を規定でき、流体抵抗のバラツキを低減できることは、前記第１実施形態で説明したと同様である。

なお、前記第２実施形態と同様に、板状部材２Ｅの貫通穴１４２、１４３のいずれか一方の液体の流れの方向の一端が板状部材２Ｄの貫通穴１４１の幅狭部１４１ｃの幅が一定の領域に対向する構成とすることもできる。

また、個別液室６側に液体を供給する流体抵抗部７の構成は、前記第１実施形態と同様である。ただし、板状部材２Ｆは、前記第１実施形態の板状部材２Ａとは異なり、流体抵抗部７の下流側及び上流側の流路を形成する貫通穴は設けていない。

なお、上記各実施形態では、個別液室に液体を供給する側の流体抵抗部の上流側の流路が、共通液室に通じる液体導入部である例で説明しているが、共通液室とすることもできる。この場合、流路板には流体抵抗部を形成し、共通液室は流路板と異なる共通液室部材に形成する、つまり、流体抵抗部の下流側だけに流体抵抗部よりも幅の広い流路を形成している構成とすることもできる。

また、上記各実施形態では、流体抵抗部、流路となる貫通穴を有する例で説明しているが、板状部材の厚み方向の面が閉じていてもよい場合には、流体抵抗部、流路となる溝を設ける構成として本発明を同様に適用することができる。

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１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同装置の要部平面説明図、図１５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１６を参照して説明する。図１６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１７を参照して説明する。図１７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。

本願において、「液体を吐出する装置」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である。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」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。

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。

「液体吐出ユニット」とは、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である。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、図１５で示した液体吐出ユニット４４０のように、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、図１６で示したように、液体吐出ユニットとして、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、図１７で示したように、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。

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。

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ以外にも、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でもよい。

また、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
２Ａ、２Ｃ、２Ｅ 板状部材（第２板状部材）
２Ｂ、２Ｄ 板状部材（第１板状部材）
３ 振動板部材
４ ノズル
５ ノズル通路
６ 個別液室
７ 流体抵抗部
８ 液体導入部
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
２０ フレーム部材
４２ 流体抵抗部
４３ 循環流路
４５ 循環共通液室
１２１〜１２４ 貫通穴
１２５ 隔壁部
１２１ａ、１２１ｂ 幅広部
１２１ｃ 幅狭部
１４１〜１４３ 貫通穴
１４１ａ、１２１ｂ 幅広部
１４１ｃ 幅狭部
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット

Claims (9)

1. 流体抵抗部、及び、前記流体抵抗部の下流側及び上流側の少なくとも一方に、面内方向において液体の流れの方向と直交する方向の幅が前記流体抵抗部よりも広い流路を形成している流路板を備え、
   前記流路板は、少なくとも積み重なった第１板状部材及び第２板状部材を含み、
   前記第１板状部材は、前記流路の一部となる前記幅が広い幅広部と、前記幅広部につながり、前記流体抵抗部となる前記幅の狭い幅狭部とを含む貫通穴又は溝部を有し、
   前記第２板状部材は、前記第１板状部材の前記貫通穴の幅広部とともに前記流路の一部となる貫通穴又は溝部を有し、
   前記第２板状部材の前記貫通穴又は溝部は、前記第１板状部材の前記貫通穴の幅狭部の前記幅広部につながる端部部分に対向している
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１板状部材の前記貫通穴又は溝部の幅狭部は前記幅が一定である領域を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１板状部材の前記貫通穴又は溝部の前記幅狭部の前記幅広部につながる前記端部部分の壁面は、面内方向において曲面形状又は傾斜形状を有している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１板状部材の前記貫通穴又は溝部は、前記幅狭部の上流側及び下流側にそれぞれ前記幅広部を有し、
   前記第１板状部材の前記貫通穴又は溝部の幅狭部は、前記幅が一定である領域を有し、
   前記第２板状部材は、前記第１板状部材の２つの前記幅広部にそれぞれ通じて前記流路の一部となる２つの前記貫通穴又は溝部を有し、
   前記第２板状部材の前記２つの貫通穴又は溝部の間の隔壁部の全体が前記第１板状部材の前記貫通穴又は溝部の前記幅が一定である領域に対向している
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記流体抵抗部の下流側の流路は、液体を吐出するノズルが通じる個別液室であり、
   前記流体抵抗部の上流側の流路は、前記個別液室に液体を供給する共通液室又は前記共通液室から前記液体を導入する液体導入部である
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記流体抵抗部の上流側の流路は、液体を吐出するノズルと前記ノズルが通じる個別液室とを通じるノズル通路であり、
   前記流体抵抗部の下流側の流路は、前記液体の循環流路である
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか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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