JP2017119391A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出時及び吐出待機時のいずれであっても吐出する液体を確実に循環させることができ、液体の粘度上昇を防止し、液体の吐出速度や吐出精度の低下を抑制可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】ノズル板１と、個別液室を形成する流路板４と、連通管板３と、振動板５と、振動板５に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段６と、を備え、ノズル１０に供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を有し、循環流路は、連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路２１、及び個別循環流路内の液体を集める共通循環流路２２から構成され、個別循環流路２１は、共通循環流路２２との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域２７を有し、断面拡大領域２７の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段３０を備える液体吐出ヘッド。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、及び該液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、及びこれらの複合機等の画像形成装置としては、例えば、液体吐出ヘッドまた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（例えばインクジェット記録装置）等が知られている。

液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルと、このノズルと連通して液体を蓄える個別液室が設けられた流路板と、個別液室内の液を加圧する圧力発生手段（駆動手段、或いはエネルギー発生手段）と、液体を流路板に流すまで貯蔵するための共通液室が設けられた共通液室基板とを備え、圧力発生手段を駆動することにより個別液室内のインクを加圧し、ノズルからインク滴を吐出させ、記録媒体上に着弾させるものである。

最近では、記録（印字）が必要な時にのみインクの微小液滴を吐出するように構成されたオン・デマンド方式の液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）が主流となっている。オン・デマンド方式の液体吐出ヘッドにおいて、圧力発生手段としては、圧電素子を用いて個別液室の壁面を形成する振動板を変形させて液体を吐出させるものや、発熱抵抗体を用いて液室内で液を加熱して気泡を発生させ、圧力により液体を吐出させるものなどが知られている。

インクジェットヘッドで使用されるインクが、溶媒の蒸発しやすいインク（例えば、固形の色彩顔料を有する水溶性インク等）である場合、印字中や印字待機中に溶媒の蒸発によってインク中の色彩顔料の濃度が増加し、粘度が高くなるという問題がある。

吐出される液体であるインクの粘度が高くなると、ノズルから吐出される時の流体抵抗が増加するため、液滴の吐出速度が遅くなったり、吐出できなくなるなどの吐出不良が発生する。その結果、記録媒体上のインク液滴の着弾位置ズレが発生し、画質に悪影響を与えることとなる。また、粘度が高くなった液室内のインクを除去するために空吐出や吸引を実行し、廃棄されるインク量が多くなるという問題が発生する。

インク粘度を一定にしてインクの吐出精度を上げるために、インク循環を行うことが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

インク循環系では、循環している間のインク温度低下のために加熱を行う一方でヘッドドライバ側を冷却する必要がある。この場合、冷却及び加熱を行う装置の出力や数量の削減や、冷却効率及び加熱効率の向上が求められる。これに対し、特許文献１では、ノズル近傍に循環流路を設け、圧力室からノズルへインクを供給し、ノズルからインクを吐出する際に、循環流路にも一部のインクを流し、インクが循環することによりインク粘度が上昇するのを抑制する構成が提案されている。

また、循環型の液滴吐出ヘッドでは、並列関係に流路が並ぶため、吐出時やメンテナンス時に意図した方向とは逆の方向にインクの流れが発生してしまう場合がある。これに対し、特許文献２では、平常時の循環では逆流を防ぎつつ、メンテナンス時などは逆方向に流れを発生させることができる液滴吐出ヘッドとして、インクが圧力室のまわりを循環する循環流路を設け、循環流路と圧力室間と、圧力室と循環流路を連結する連結流路の形状を変えて、形状変化から生じる流体抵抗を利用して、循環流路から圧力室へ、圧力室から循環流路へインクが流れるような構成が提案されている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された構成では、循環流路のインクを流すための手段（例えば、ポンプ）が必要となる。また、循環流路から圧力室へのインクの移動と、圧力室から循環流路へのインクの移動は、圧力室の圧力素子に依存するため、ノズルからインクが吐出されない場合、ノズルからインク中の溶媒が蒸発し、ノズル内のインク粘度が増加するため、印刷を再開した際にノズルからのインク吐出速度が遅くなり、画質が悪くなるという問題がある。

そこで本発明は、液体吐出時及び吐出待機時のいずれであっても吐出する液体を確実に循環させることができ、液体の粘度上昇を防止し、液体の吐出速度や吐出精度の低下を抑制可能な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルを複数有するノズル板と、一端が連通管を介して前記ノズルに連通し、他端が共通液室に連通する個別液室を形成する流路板と、前記連通管を形成する連通管板と、前記個別液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、前記振動板に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズルに供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を備え、前記循環流路は、前記連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路、及び前記個別循環流路内の液体を集める共通循環流路から構成され、前記個別循環流路は、前記共通循環流路との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域を有し、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドである。

本発明によれば、液体吐出時及び吐出待機時のいずれであっても吐出する液体を確実に循環させることができ、液体の粘度上昇を防止し、液体の吐出速度や吐出精度の低下を抑制可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。

本発明の液体吐出ヘッドを分解した状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面図である。 循環流路板の部分拡大図である。 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面の部分拡大図である。 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面の部分拡大図である。 本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す断面の部分拡大図である。 本発明に係る液体吐出装置の一実施態様であるインクジェット画像形成装置の概略図である。 断面積比と流体抵抗係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る液体吐出ヘッド及び液体吐出装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

〔液体吐出ヘッド〕
本願において、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。
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。

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。

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の液体吐出ヘッドを分解した状態を模式的に示す斜視図である。また、図２は、図１中に示すＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３は、循環流路を形成する循環流路板２の部分拡大図である。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズル１０を複数有するノズル板１と、一端が連通管１５を介してノズル１０に連通し、他端が共通液室１２に連通する個別液室１１を形成する流路板４と、連通管１５を形成する連通管板３と、個別液室１１の少なくとも一部の壁面を形成する振動板５と、振動板５に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段６と、を備えている。
本実施形態では、第一の圧力発生手段６として、圧電素子（圧電アクチュエータ）を備える態様に基づき説明する。

また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、圧電素子支持部材７と、共通液室形成部材８、ヘッド保護部材９を備え、第一の圧力発生手段（吐出用圧電素子）６には第一の駆動回路（吐出用駆動回路）１３を搭載した第一のフレキシブル基板（吐出用ＦＰＣ）１４が接続されている。第一のフレキシブル基板１４は柔軟性があり、大きく変形させることが可能な薄膜状の部材で形成されており、内側面に複数の電路が設けられている。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、さらに、ノズル１０に供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を有し、前記循環流路は、連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路２１、及び個別循環流路内の液体を集める共通循環流路２２から構成され、個別循環流路２１は、共通循環流路２２との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域２７を有し、断面拡大領域２７の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段３０を備える。
本実施形態では、第二の圧力発生手段３０として、圧電素子（圧電アクチュエータ）を備える態様に基づき説明する。

図２に示す例では、ノズル板１の断面拡大領域２７の壁面を構成する領域に第二の圧力発生手段（循環用圧電素子）３０が設けられている。循環用圧電素子３０は、循環用圧電体２０、循環用上部電極２５及び循環用下部電極２６からなる。
なお、循環用圧電素子３０を構成する循環用圧電体２０としては、厚みを低減可能な薄膜ＰＺＴが好ましい。
循環用圧電素子３０には第二の駆動回路（循環用駆動回路）２３を搭載した第二のフレキシブル基板（循環用ＦＰＣ）２４が接続されている。第二のフレキシブル基板２４は柔軟性があり、大きく変形させることが可能な薄膜状の部材で形成されており、内側面に複数の電路が設けられている。

以下、吐出される液体がインクである場合について説明する。
印刷中、吐出されるインクは、インクタンクから吐出用共通液室１２ａを経て各個別液室１１に供給される。個別液室１１内のインクは、吐出用圧電素子６の変位によって発生する圧力により連通管１５を通じてノズル１０から外部に吐出される。
一方、ノズル１０から外部に吐出されずに連通管１５内に残ったインクの一部は、個別循環流路２１へ流入し、断面拡大領域２７を経て共通循環流路２２から循環用共通液室１２ｂへ流れる。循環用共通液室１２ｂに流入したインクは、再び吐出用に供給される。

上述のように、個別循環流路２１から共通循環流路２２までの間の流路において、印刷時に吐出用圧電素子６が稼動すると、個別循環流路２１から断面拡大領域２７へのインクの流れが生じる。
一方、印刷待機時は、循環用圧電素子３０が稼働し、個別循環流路２１の断面拡大領域２７に圧力変化を発生させる結果、断面拡大領域２７内のインクは、個別循環流路２１の連通管１５方向への流れと共通循環流路２２方向への流れが生じる。
個別循環流路２１の連通管１５側は断面拡大領域２７よりも断面積が小さいため、流体抵抗は大きくなるのに対し、共通循環流路２２は断面拡大領域２７よりも断面積が大きいため、流体抵抗が小さくなる。そのため、断面拡大領域２７内のインクは、共通循環流路２２の方向に流れることとなり、循環用圧電素子３０の駆動によるノズル１０からの誤吐出を防止することができる。

このように、断面拡大領域２７から個別循環流路２１へは流体抵抗が高く、インクが流れにくく、かつ個別循環流路２１から断面拡大領域２７へは流体抵抗が低く、インクが流れやすいことが好ましい。
図３に示すような形状の流路において、個別循環流路２１から断面拡大領域２７へインクが流れるときの流体抵抗（急拡大管流体抵抗）と、断面拡大領域２７から個別循環流路２１にインクが流れるときの流体抵抗（急縮小管流体抵抗）とが一定になるように断面積比を設定することによりこれらの条件をいずれも満たすことができる。
図８は、急縮小管及び急拡大管における断面積比と流体抵抗係数との関係を示すグラフである。図８に示すように、個別循環流路２１の断面積を断面拡大領域２７の断面積との比が０．５となるようにすることが好ましい。

なお、個別循環流路２１の断面拡大領域２７における断面積の拡大率が、断面拡大領域２７に対する共通循環流路２２の断面積の拡大率よりも大きいことが好ましい。

本実施形態の液体吐出ヘッドによれば、インクを循環させるための循環ポンプを備えなくても、共通液室１２ｂ、個別液室１１、連通管１５、個別循環流路２１、断面拡大領域２７を経て共通循環流路２２へとインクを循環させることができる。
また、液体吐出時及び吐出待機時のいずれであっても吐出するインクを確実に循環させることができ、インクの粘度上昇を防止し、インクの吐出速度や吐出精度の低下を抑制することができる。

（第二の実施形態）
本実施形態の液体吐出ヘッドを、図４に基づき説明する。図４は、図１中に示すＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。
図４に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、循環流路を形成する循環流路板２とノズル板１とが接合され、断面拡大領域２７の少なくとも一部の壁面がノズル板１により構成されてなり、第二の圧力発生手段３０は、ノズル板１上に設けられている。
ノズル板１は、少なくとも個別循環流路２１の断面拡大領域２７の壁面を構成する領域に薄肉部２８を有し、該薄肉部２８に第二の圧力発生手段３０が設けられている。

循環用圧電素子３０がノズル板１の厚みが低減した薄肉部２８に設けられているため、厚みが低減されていないノズル板に設けた場合（例えば、図２の例）に比べて循環用圧電素子３０による変位が大きくなる。
その結果、断面拡大領域２７で発生する圧力が大きくなり、個別循環流路２１から共通循環流路２２への流量が多くなり、インクの循環効率を向上させることができる。

（第三の実施形態）
本実施形態の液体吐出ヘッドを、図５に基づき説明する。図５は、図１中に示すＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。
図５に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、循環流路を形成する循環流路板２の一方の面に弾性変形可能な弾性板２９が接合され、断面拡大領域２７の少なくとも一部の壁面が弾性板２９により構成されてなる。そして、第二の圧力発生手段３０は、弾性板２９上に設けられている。

ノズル板１と弾性板２９とが別部材であるため、弾性板２９として循環用圧電素子３０からの変位を断面拡大領域２７に伝達するために好適な材料（種類、厚み）を適宜選択することができる。
その結果、断面拡大領域２７で発生する圧力を最大に引き出せるため、個別循環流路２１から共通循環流路２２への流量が多くなり、インクの循環効率を向上させることができる。

（第四の実施形態）
本実施形態の液体吐出ヘッドを、図６に基づき説明する。図６は、図１中に示すＡ−Ａ線に沿った断面図に相当する。
図６に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、循環流路板２と連通管板３との間に弾性板２９が設けられており、断面拡大領域２７のノズル板１と対向する壁面が弾性板２９により構成されている。そして、第二の圧力発生手段３０は、弾性板２９上に設けられている。

循環用圧電素子３０は液体吐出ヘッド本体内部に配置されるため、外部からの衝撃から保護される。また、循環用圧電素子３０がノズル板１の外側に突出して配置された他の実施形態と比較して、ノズル１０とメディアとの間のギャップを短くすることができる。

上述のいずれの実施形態においても、圧力発生手段による変形の方向は適宜設定することができる。
第二の圧力発生手段３０により個別循環流路２１の断面拡大領域２７を変形させる方向と、第一の圧力発生手段６により個別液室１１を変形させる方向とが逆方向であってもよく、第二の圧力発生手段３０により個別循環流路２１の断面拡大領域２７を変形させる方向と、第一の圧力発生手段６により個別液室１１を変形させる方向とが同じ方向であってもよい。

〔液体吐出装置〕
本発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出する装置であって、本発明の液体吐出ヘッドを備えている。以下、図７を用いて、本発明の液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置を説明する。

なお、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、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。

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。

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。

図７（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドとして搭載した液体吐出装置であるインクジェット画像形成装置を実施例として説明するものである。
図７（Ａ）及び（Ｂ）は、液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を備える液体吐出ユニットを搭載した液体吐出装置であるインクジェット画像形成装置３０１を示した図であり、（Ａ）は要部構成の概略を示す斜視図、（Ｂ）は側面図である。

「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、供給・循環機構、キャリッジ、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、液体吐出ヘッドと供給・循環機構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、液体吐出ヘッドと供給・循環機構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供給・循環機構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、供給・循環機構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。

このインクジェット画像形成装置３０１は、装置本体の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される液体吐出ユニットが印字機構部３０２に収納されている。装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙３０３を積載可能な給紙カセット（給紙トレイ）３０４を抜き差し自在に装着することができ、また、記録紙３０３を手差しで給紙するための手差しトレイ３０５を開倒することができ、給紙カセット３０４或いは手差しトレイ３０５から給送される記録紙３０３を取り込み、印字機構部３０２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３０６に排紙する。

印字機構部３０２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１１と従ガイドロッド３１２とでキャリッジ３１３を主走査方向（紙面の垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ３１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなる記録ヘッド３１４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ３１３には記録ヘッド３１４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ３１５を交換可能に装着している。

インクカートリッジ３１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。

また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド３１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、記録ヘッド３１４として用いるインクジェットヘッドは、圧電素子などの電気機械変換素子で液室壁面を形成する振動板を介してインクを加圧するピエゾ型、或いは発熱抵抗体により気泡を生じさせてインクを加圧するバブル型、若しくはインク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する静電型などを使用することができるが、本実施形態では静電型インクジェットヘッドを用いている。

ここで、キャリッジ３１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド３１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッド３１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ３１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ３１７で回転駆動される駆動プーリ３１８と従動プーリ３１９との間にタイミングベルト３２０を張装し、このタイミングベルト３２０をキャリッジ３１３に固定しており、主走査モータ３１７の正逆回転によりキャリッジ３１３が往復駆動される。

一方、給紙カセット３０４にセットした記録紙３０３を記録ヘッド３１４の下方側に搬送するために、給紙カセット３０４から記録紙３０３を分離給装する給紙ローラ３２１及びフリクションパッド３２２と、記録紙３０３を案内するガイド部材３２３と、給紙された記録紙３０３を反転させて搬送する搬送ローラ３２４と、この搬送ローラ３２４の周面に押し付けられる搬送コロ３２５及び搬送ローラ３２４からの記録紙３０３の送り出し角度を規定する先端コロ３２６とを設けている。搬送ローラ３２４は副走査モータ３２７によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ３１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ３２４から送り出された記録紙３０３を記録ヘッド３１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材３２９を設けている。この印写受け部材３２９の用紙搬送方向下流側には、記録紙３０３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３３１、拍車３３２を設け、さらに記録紙３０３を排紙トレイ３０６に送り出す排紙ローラ３３３及び拍車３３４と、排紙経路を形成するガイド部材３３５，３３６とを配設している。

記録時には、キャリッジ３１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３１４を駆動することにより、停止している記録紙３０３にインクを吐出して１行分を記録し、記録紙３０３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、記録紙３０３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙３０３を排紙する。

また、キャリッジ３１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド３１４の吐出不良を回復するための回復装置３３７を配置している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ３１３は印字待機中にはこの回復装置３３７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド３１４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド３１４の吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

１ ノズル板
２ 循環流路板
３ 連通管板
４ 流路板
５ 振動板
６ 第一の圧力発生手段（吐出用圧電素子）
７ 圧電素子支持部材
８ 共通液室形成部材
９ ヘッド保護部材
１０ ノズル
１１ 圧力室
１２ 共通液室
１２ａ 吐出用共通液室
１２ｂ 循環用共通液室
１３ 第一の駆動回路（吐出用駆動回路）
１４ 第一のフレキシブル基板（吐出用ＦＰＣ）
１５ 連通管
２０ 循環用圧電体
２１ 個別循環流路
２２ 共通循環流路
２３ 第二の駆動回路（循環用駆動回路）
２４ 第二のフレキシブル基板（循環用ＦＰＣ）
２５ 循環用下部電極
２６ 循環用上部電極
２７ 断面拡大領域
２８ 薄肉部
２９ 弾性板
３０ 第二の圧力発生手段（循環用圧電素子）
３０１ 液体吐出装置（インクジェット画像形成装置）
３１３ キャリッジ
３１４ 記録ヘッド
３１５ インクカートリッジ

特開２００９−２４１３１６号公報 特許第５４９５３８５号公報

Claims (8)

1. 液体を吐出するノズルを複数有するノズル板と、
   一端が連通管を介して前記ノズルに連通し、他端が共通液室に連通する個別液室を形成する流路板と、
   前記連通管を形成する連通管板と、
   前記個別液室の少なくとも一部の壁面を形成する振動板と、
   前記振動板に圧力変動を伝達する第一の圧力発生手段と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、
   前記ノズルに供給される液体の一部を回収して循環させる循環流路を備え、
   前記循環流路は、前記連通管内に残留した液体が流入する個別循環流路、及び前記個別循環流路内の液体を集める共通循環流路から構成され、前記個別循環流路は、前記共通循環流路との接続部に向かって流路の断面積が拡大した断面拡大領域を有し、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面を構成する部材に圧力変動を伝達する第二の圧力発生手段を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記個別循環流路の前記断面拡大領域における断面積の拡大率が、前記断面拡大領域に対する前記共通循環流路の断面積の拡大率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記循環流路を形成する循環流路板と前記ノズル板とが接合され、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面が前記ノズル板により構成されてなり、
   前記第二の圧力発生手段は、前記ノズル板上に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ノズル板は、少なくとも前記個別循環流路の前記断面拡大領域の壁面を構成する領域に薄肉部を有し、該薄肉部に前記第二の圧力発生手段が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記循環流路を形成する循環流路板の一方の面に弾性変形可能な弾性板が接合され、前記断面拡大領域の少なくとも一部の壁面が前記弾性板により構成されてなり、
   前記第二の圧力発生手段は、前記弾性板上に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第二の圧力発生手段により前記個別循環流路の前記断面拡大領域を変形させる方向と、前記第一の圧力発生手段により前記個別液室を変形させる方向とが逆方向であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第二の圧力発生手段により前記個別循環流路の前記断面拡大領域を変形させる方向と、前記第一の圧力発生手段により前記個別液室を変形させる方向とが同じ方向であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体吐出装置。