JP2017140826A - 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】ヘッドから吐出させる液体の粘度に応じた流体抵抗部及び循環流体抵抗部の流体抵抗値を有するヘッドを簡単に構成できるようにする。【解決手段】ノズル４と、個別液室６と、共通液室１０と、個別液室６と共通液室１０の間に配置された流体抵抗部７と、個別液室６に通じる循環流路４３と、個別液室６と循環流路４３との間に配置された循環流体抵抗部４２とを含み、個別液室６及び流体抵抗部７、循環流体抵抗部４２を構成する積み重なった板状部材２２Ｉ，２２Ｌ、２２Ｋからなる流路板２を有し、流路板２を構成する複数の板状部材の内の１枚の板状部材２２Ｌで、流体抵抗部７の流体抵抗値及び循環流体抵抗部４２の流体抵抗値が規定されている。【選択図】図１４

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のために、共通液室あるいは共通液室に通じる液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、個別液室や流体抵抗部を複数枚の板状部材を積み重ねて形成したものが知られている（特許文献１）。

特開２００６−１９８９５２号公報

ところで、流体抵抗部の流体抵抗値は例えば吐出させる液体の粘度によって異なる。そのため、例えばヘッドから吐出させる液体の粘度に応じた流体抵抗値を有するヘッドを簡単に構成できるようにすることが好ましい。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、所要の流体抵抗部及び循環流体抵抗部の各流体抵抗値を有するヘッドを簡単に構成できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルと、
前記ノズルが通じる個別液室と、
前記個別液室に前記液体を供給する共通液室と、
前記個別液室と前記共通液室との間に配置された流体抵抗部と、
前記個別液室に通じる循環流路と、
前記個別液室と前記循環流路との間に配置された循環流体抵抗部と、を含み、
前記流体抵抗部と、前記個別液室と、前記循環流体抵抗部とを構成する積み重なった複数の板状部材を有し、
前記流体抵抗部の流体抵抗値及び前記循環流体抵抗部の流体抵抗値は、前記複数の板状部材のうちの１枚の板状部材で規定されている
構成とした。

本発明によれば、所要の流体抵抗部及び循環流体抵抗部の各流体抵抗値を有するヘッドを簡単に構成できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの概要の説明に供する図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。 本発明の第１実施形態に係るヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 同ヘッドの流体抵抗部を構成する板状部材の異なる例の平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係るヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 同ヘッドの流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。 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要部断面説明図である。 同ヘッドの流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。 同ヘッドの循環流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 同ヘッドの循環流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。 本発明の第５実施形態に係るヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。 同ヘッドの流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。 同ヘッドの循環流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。 循環流路を有する液体吐出ヘッドを含む液体循環システムの一例の説明に供するブロック図である。 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。本発明に係る液体吐出ヘッドの概要について図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を通じて液導入部８に液体が導入され、液導入部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（中間電位）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、本発明の第１実施形態について図４及び図５を参照して説明する。図４は同実施形態に係るヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図、図５は同ヘッドの流体抵抗部を構成する板状部材の異なる例の平面説明図である。

本実施形態では、流路板２は２枚の板状部材２２Ａ、２２Ｂで構成している。流体抵抗部７は、積み重なった、板状部材であるノズル板１と、流路板２を構成する２枚の板状部材２２Ａ、２２Ｂとで構成される。

ここで、流体抵抗部７の流体抵抗値は、複数枚の板状部材のうちの１枚の板状部材である板状部材２２Ａによって規定されている。

すなわち、板状部材２２Ａには、図５に示すように、個別液室６を形成する貫通穴部２６（２６ａ、２６ｂ）、流体抵抗部７を形成する貫通穴部２７（２７ａ、２７ｂ）、液導入部８を形成する貫通穴部２８（２８ａ、２８ｂ）が設けられている。

ここで、図５（ａ）に示す板状部材２２Ａ１は、流体抵抗部７の流体抵抗値を規定する流路幅（ノズル配列方向と直交する方向の幅）ｗが幅Ｗ１の貫通穴部２７ａとしている。一方、図５（ｂ）に示す板状部材２２Ａ２は、流体抵抗部７の流体抵抗値を規定する流路幅ｗが幅Ｗ２（Ｗ１＜Ｗ２）の貫通穴部２７ｂとしている。

流体抵抗値は、流路の形状と液体の粘度によって、次の（１）式で求められる。

ただし、μ：粘度、ｌ：流路長さ、ｈ：流路高さ、ｗ：流路幅、である。

したがって、流体抵抗部７の流路幅ｗが広くなる板状部材２２Ａ２の方が板状部材２２Ａ１を使用するときよりも流体抵抗値が小さくなる。

そこで、例えば粘度の高い液体を吐出させるヘッドを構成する場合には、板状部材２２Ａとして板状部材２２Ａ２を使用し、粘度の低い液体を吐出させるヘッドを構成する場合には、板状部材２２Ａとして板状部材２２Ａ１を使用する。

このように、流体抵抗部を構成する複数枚の板状部材のうち、流体抵抗値を規定する１枚の板状部材を変更するだけで、例えば液体の粘度に応じた流体抵抗値のヘッドを構成することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を参照して説明する。図６は同実施形態に係るヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図、図７は同ヘッドの流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。

本実施形態では、流路板２は３枚の板状部材２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃで構成している。流体抵抗部７は、積み重なった、板状部材であるノズル板１と、流路板２を構成する２枚の板状部材２２Ａ、２２Ｂで構成される。

そして、流体抵抗部７の流体抵抗値は、複数枚の板状部材のうちの１枚の板状部材である板状部材２２Ｂによって規定されている。

すなわち、図７（ａ）に示すように、板状部材２２Ａには、個別液室６を形成する貫通穴部２６ａ、流体抵抗部７を形成する貫通穴部２７ａ及び液導入部８を形成する貫通穴部２８ａを含む同じ幅の１つの貫通穴が設けられている。

一方、図７（ｂ）に示すように、板状部材２２Ｂには、個別液室６を形成する貫通穴部２６ｂ及び液導入部８を形成する貫通穴部２８ｂがノズル配列方向と直交する方向の間隔Ｌ１で設けられている。

このとき、板状部材２２Ｂの貫通穴部２６ｂと貫通穴部２８ｂとの間隔Ｌ１が流体抵抗部７の流路長さｌになるので、流体抵抗部７の流体抵抗値は１枚の板状部材２２Ｂによって規定されることになる。

そこで、例えば、貫通穴部２８ｂの長さＧ１が異なることで間隔Ｌ１が異なる板状部材２２Ｂを使用することで、流体抵抗部７の流体抵抗値を変化させることができる。

これにより、流体抵抗部を構成する複数枚の板状部材のうち、流体抵抗値を規定する１枚の板状部材を変更するだけで、例えば液体の粘度に応じた流体抵抗値のヘッドを構成することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図８ないし図１１を参照して説明する。図８は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図９は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図、図１０は同ヘッドの流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図、図１１は同ヘッドの循環流体抵抗部を構成する板状部材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、振動板部材３の振動領域３０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９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。

また、フレーム部材２０には、図８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。

本実施形態では、流路板２は５枚の板状部材２２Ｄ、２２Ｅ，２２Ｆ，２２Ｇ，２２Ｈで構成している。流体抵抗部７は、積み重なった、板状部材である流路板２を構成する３枚の板状部材２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈで構成される。循環流体抵抗部４２は、積み重なった、板状部材であるノズル板１と、流路板２を構成する２枚の板状部材２２Ｄ、２２Ｅとで構成される。

そして、流体抵抗部７の流体抵抗値は、複数枚の板状部材のうちの１枚の板状部材である板状部材２２Ｇによって規定されている。

すなわち、板状部材２２Ｇには、図１０に示すように、個別液室６を形成する貫通穴部２６（２６ａ、２６ｂ）、流体抵抗部７を形成する貫通穴部２７（２７ａ、２７ｂ）、液導入部８を形成する貫通穴部２８（２８ａ、２８ｂ）、通路４４を形成する貫通穴部１４４（１４４ａ、１４４ｂ）が設けられている。

ここで、図１０（ａ）に示す板状部材２２Ｇ１は、流体抵抗部７の流体抵抗値を規定する流路幅（ノズル配列方向と直交する方向の幅）ｗが幅Ｗ１の貫通穴部２７ａとしている。一方、図１０（ｂ）に示す板状部材２２Ｇ２は、流体抵抗部７の流体抵抗値を規定する流路幅ｗが幅Ｗ２（Ｗ１＜Ｗ２）の貫通穴部２７ｂとしている。

したがって、流体抵抗部７の流路幅ｗが大きくなる板状部材２２Ｇ２の方が板状部材２２Ｇ１を使用するときよりも流体抵抗値が小さくなる。

したがって、流体抵抗部を構成する複数枚の板状部材のうち、流体抵抗値を規定する１枚の板状部材を変更するだけで、例えば液体の粘度に応じた流体抵抗値のヘッドを構成することができる。

また、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値は、複数枚の板状部材のうちの１枚の板状部材である板状部材２２Ｄによって規定されている。

すなわち、板状部材２２Ｄには、図１１に示すように、ノズル通路５を形成する貫通穴部２５（２５ａ、２５ｂ）、循環流体抵抗部４２を形成する貫通穴部１４２（１４２ａ、１４２ｂ）、循環流路４３を形成する貫通穴部１４３（１４３ａ、１４３ｂ）が設けられている。

ここで、図１１（ａ）に示す板状部材２２Ｄ１は、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値を規定する流路幅（ノズル配列方向と直交する方向の幅）ｗが幅Ｗ３の貫通穴部１４２ａとしている。一方、図１１（ｂ）に示す板状部材２２Ｄ２は、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値を規定する流路幅ｗが幅Ｗ４（Ｗ３＜Ｗ４）の貫通穴部１４２ｂとしている。

したがって、循環流体抵抗部４２の流路幅ｗが大きくなる板状部材２２Ｄ２の方が板状部材２２Ｄ１を使用するときよりも流体抵抗値が小さくなる

したがって、循環流体抵抗部を構成する複数枚の板状部材のうち、流体抵抗値を規定する１枚の板状部材を変更するだけで、例えば液体の粘度に応じた流体抵抗値のヘッドを構成することができる。

次に、本発明の第４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は同実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図、図１３は同ヘッドの循環流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。

本実施形態では、個別液室６、流体抵抗部７、循環流路４３及び循環流体抵抗部４２を構成する積み重なった板状部材であるノズル板１と、流路板２を構成する４枚の板状部材２２Ｉ、２２Ｊ、２２Ｆ、２２Ｋとを有している。

流体抵抗部７は、積み重なった、板状部材である流路板２を構成する２枚の板状部材２２Ｆ、２２Ｋで構成される。循環流体抵抗部４２は、積み重なった、板状部材であるノズル板１と、流路板２を構成する２枚の板状部材２２Ｉ、２２Ｊとで構成される。

そして、流体抵抗部７の流体抵抗値は、複数枚の板状部材のうちの１枚の板状部材である板状部材２２Ｋによって規定されている。

したがって、流体抵抗部を構成する複数枚の板状部材のうち、流体抵抗値を規定する１枚の板状部材を変更するだけで、例えば液体の粘度に応じた流体抵抗値のヘッドを構成することができる。

また、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値は、複数枚の板状部材のうちの１枚の板状部材である板状部材２２Ｊによって規定されている。

すなわち、図１３（ａ）に示すように、板状部材２２Ｉには、ノズル通路５を形成する貫通穴部２５ａ、循環流体抵抗部４２を形成する貫通穴部１４２ａ、循環流路４３を形成する貫通穴部１４３ａを構成する、同じ幅の貫通穴部が設けられている。

一方、図１３（ｂ）に示すように、板状部材２２Ｊには、ノズル通路５を形成する貫通穴部２５ｂ及び循環流路４３を形成する貫通穴部１４３ｂがノズル配列方向と直交する方向の間隔Ｌ２で設けられている。

このとき、板状部材２２Ｊの貫通穴部２５ｂと貫通穴部１４３ｂとの間隔Ｌ２が循環流体抵抗部４２の流路長さｌになるので、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値は１枚の板状部材２２Ｊによって規定されることになる。

そこで、例えば、貫通穴部１４３ｂの長さＧ２が異なることで間隔Ｌ２が異なる板状部材２２Ｊを使用することで、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値が変化する。

したがって、循環流体抵抗部を構成する複数枚の板状部材のうち、流体抵抗値を規定する１枚の板状部材を変更するだけで、例えば液体の粘度に応じた流体抵抗値のヘッドを構成することができる。

次に、本発明の第５実施形態について図１４ないし図１６を参照して説明する。図１４は同実施形態に係るヘッドのノズル配列方向と直交する方向の要部断面説明図である。図１５は同じく流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図、図１６は同じく循環流体抵抗部を構成する板状部材の平面説明図である。

ここでは、個別液室６、流体抵抗部７、循環流路４３及び循環流体抵抗部４２を構成する積み重なった板状部材であるノズル板１と、流路板２を構成する３枚の板状部材２２Ｉ、２２Ｌ、２２Ｋとを有している。

板状部材２２Ｋには、個別液室６を形成する貫通穴部２６ａ、流体抵抗部７を形成する溝部２７ｃ、液導入部８を形成する貫通穴部２８ａ、通路４４を形成する貫通穴部１４４ａが設けられている。

また、板状部材２２Ｉには、ノズル通路５を形成する貫通穴部２５ａ、循環流体抵抗部４２を形成する貫通穴部１４２ａ、循環流路４３を形成する貫通穴部１４３ａを構成する、同じ幅の貫通穴部が設けられている。

そして、板状部材２２Ｌには、流体の流れる流路の一部となる、個別液室６の一部を形成する凹部２６ｃと、循環流路４３の一部を形成する凹部１４３ｃを設けている。この板状部材２２Ｌは、供給側の流路（液導入部８、流体抵抗部７、個別液室６）と循環側の流路（循環流体抵抗部４２、循環流路４３）とを分けており、流体抵抗部７と循環流路抵抗部４２との間に配置される板状部材である。

ここで、凹部２６ｃは、板状部材２２Ｌのうちノズル通路５に対向する面Ｘから、流体抵抗部７へ向けて、板状部材２２Ｌの流体抵抗部７に対向する面に設けられている。また、凹部１４３ｃは、板状部材２２Ｌのうち通路４４に対向する面Ｙから、循環流体抵抗部４２へ向けて、板状部材２２Ｌの循環流体抵抗部４２に対向する面に設けられている。

そして、液体の流れの方向において、凹部２６ｃは流体抵抗部７に隣接して設けられ、凹部１４３ｃは循環流体抵抗部４２に隣接して設けられている。

したがって、板状部材２２Ｌの凹部２６ｃ、１４３ｃのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の長さＧ３、Ｇ４が異なることで、流体抵抗部７の流体抵抗値、及び、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値が異なることになる。

そこで、凹部２６ｃ、１４３ｃの長さＧ３、Ｇ４が異なる板状部材２２Ｌを使用することで、流体抵抗部７の流体抵抗値、循環流体抵抗部４２の流体抵抗値が変化する。

すなわち、本実施形態では、板状部材２２Ｌが供給側の流体抵抗部７及び循環側の循環流体抵抗部４２の各流体抵抗値を規定する共通の１枚の板状部材となる。

したがって、複数枚の板状部材のうち、流体抵抗値を規定する１枚の板状部材を変更するだけで、液体の粘度に応じた流体抵抗部の流体抵抗値及び循環流体抵抗部の流体抵抗値のヘッドを構成することができる。

ここで、流体抵抗部７の流体抵抗値及び循環流体抵抗部４２の流体抵抗値を凹部２６ｃ、１４３ｃによって規定できる理由についてより詳細に説明する。

図１４から分かるように、流体抵抗部７は、もし凹部２６ｃがない場合は、Ｒ１からＲ２間の範囲が流体抵抗として機能する。ここで、板状部材２２Ｌに凹部２６ｃを設け、凹部２６ｃの一部を、流体抵抗部７を形成する溝部２７ｃに対向させると、図１４の例では、流体抵抗部７はＲ１からＲ３間の範囲が流体抵抗として機能する。Ｒ３からＲ２にかけては、流路断面積が増加するため流体抵抗として機能しない。

すなわち、凹部２６ｃの長さＧ３によって流体抵抗部７の流体抵抗を規定でき、凹部２６ｃの長さＧ３を変更することで、流体抵抗部７の流体抵抗を容易に変更することができる。

同様に、循環流体抵抗部４２は、もし凹部１４３ｃがない場合は、Ｒ４からＲ５間の範囲が流体抵抗として機能する。ここで、板状部材２２Ｌに凹部１４３ｃを設けると、図１４の例では、循環流体抵抗部４２はＲ４からＲ６間の範囲が流体抵抗として機能する。Ｒ６からＲ５にかけては、流路断面積が増加するため流体抵抗として機能しない。

すなわち、凹部１４３ｃの長さＧ４によって循環流体抵抗部４２の流体抵抗を規定でき、凹部１４３ｃの長さＧ４を変更することで、循環流体抵抗部４２の流体抵抗を容易に変更することができる。

さらに、凹部２６ｃと凹部１４３ｃは１つの板状部材２２Ｌに形成されているため、板状部材２２Ｌを取り替えるだけで、流体抵抗部７と循環流体抵抗４２の両方の流体抵抗を変更して調節することができる。

また、本実施形態では、板状部材２２Ｋの溝部２７ｃの幅Ｗを狭くしているが、幅Ｗを狭くしない場合でも、流体抵抗の変更は可能である。また同様に、板状部材２２Ｉの貫通穴部１４２ａの一部を狭くしても良い。

また、流体抵抗を規定する手段は、凹部に限定されない。例えば、流体抵抗近傍に管状の別経路を設けることでも流路断面積を大きくできるので、流体抵抗を変更できる。

また、板状部材の表面粗さを変えることで、流体抵抗を調節することもできる。たとえば、板状部材２２Ｌのうち流体抵抗７に対向する部分の表面を荒くしたり、板状部材２２Ｌのうち循環流路抵抗４２に対向する部分の表面を滑らかにしたりすることで、流体抵抗の変更が可能である。

次に、循環流路を有する液体吐出ヘッドを含む液体循環システムの一例について図１７のブロック図を参照して説明する。

この液体循環システムは、メインタンク６００、液体吐出ヘッド６０１、供給タンク６０２、循環タンク６０３、コンプレッサ６０４、真空ポンプ６０５、第１送液ポンプ６０７及び第２送液ポンプ６０８、レギュレータ６０９、６１０、供給側圧力センサ６１１、循環側圧力センサ６１２などで構成されている。

供給側圧力センサ６１１は、供給タンク６０２と液体吐出ヘッド６０１との間であって、液体吐出ヘッド６０１の供給ポート２３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６１２は、液体吐出ヘッド６０１と循環タンク６０３との間であって、液体吐出ヘッド６０１の循環ポート４６に繋がった循環流路側に接続されている。

循環タンク６０３の一方は、第１送液ポンプ６０７を介して供給タンク６０２と接続されており、循環タンク６０３の他方は、第２送液ポンプ６０８を介してメインタンク６００と接続されている。

これにより、供給タンク６０２から供給ポート２３を通って液体吐出ヘッド６０１内に液体が流入し、循環ポート４６から排出されて循環タンク６０３へ排出され、更に第１送液ポンプ６０７によって循環タンク６０３から供給タンク６０２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６０２にはコンプレッサ６０４がつなげられていて、供給側圧力センサ６１１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６０３には真空ポンプ６０５がつなげられていて、循環側圧力センサ６１２で所定の負圧が検知されるよう制御される。

これにより、液体吐出ヘッド６０１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、液体吐出ヘッド６０１のノズルから液体を吐出すると、供給タンク６０２及び循環タンク６０３内の液体量が減少していくため、適宜メインタンク６００から第二送液ポンプ６０８を用いて、メインタンク６００から循環タンク６０３に液体を補充することが好ましい。メインタンク６００から循環タンク６０３への液体補充のタイミングは、循環タンク６０３内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６０３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。

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２０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。

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（板状部材）
２ 流路板
２Ａ、２Ｃ、２Ｅ 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 液導入部
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
２０ フレーム部材
４２ 循環流体抵抗部
４３ 循環流路
４５ 循環共通液室
２２Ａ〜２２Ｋ 板状部材
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット

Claims (13)

1. 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、
   前記個別液室に前記液体を供給する共通液室と、
   前記個別液室と前記共通液室との間に配置された流体抵抗部と、
   前記個別液室に通じる循環流路と、
   前記個別液室と前記循環流路との間に配置された循環流体抵抗部と、を含み、
   前記流体抵抗部と、前記個別液室と、前記循環流体抵抗部とを構成する積み重なった複数の板状部材を有し、
   前記流体抵抗部の流体抵抗値及び前記循環流体抵抗部の流体抵抗値は、前記複数の板状部材のうちの１枚の板状部材で規定されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記１枚の板状部材は、液体の流れる流路の一部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記流路の一部は、凹部である
   ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記凹部は、前記流体抵抗部に対向する面に設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記凹部は、前記循環流体抵抗部に対向する面に設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記1枚の板状部材は、前記凹部を複数有し、
   前記凹部は、前記流体抵抗部に対向する面と、前記循環流体抵抗部に対向する面とに設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記流体抵抗部に対向する面の前記凹部は、前記流体抵抗部に隣接して設けられている
   ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記流体抵抗部に対向する面の前記凹部は、前記個別液室と前記流体抵抗部との間に設けられ、
   前記循環流体抵抗部に対向する面の凹部は、前記循環流路と前記循環流体抵抗部との間に設けられる
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 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、
   前記個別液室に前記液体を供給する共通液室と、
   前記個別液室と前記共通液室との間に配置された流体抵抗部と、
   前記個別液室に通じる循環流路と、
   前記個別液室と前記循環流路との間に配置された循環流体抵抗部と、を含み、
   前記流体抵抗部と、前記個別液室と、前記循環流体抵抗部とを構成する積み重なった複数の板状部材を有し、
   前記１枚の板状部材は、前記流体抵抗部と前記循環流体抵抗部との間に配置され、
   前記１枚の板状部材は、凹部を有し、
   前記凹部は、前記板状部材の前記流体抵抗部に対向する面と、前記循環流路抵抗部に対向する面にそれぞれ設けられ、
   前記流体抵抗部に対向する面の凹部は、前記流体抵抗部に隣接して設けられ、
   前記循環流体抵抗部に対向する面の凹部は、前記循環流体抵抗部に隣接して設けられる
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 前記流体抵抗部に対向する面の凹部は、前記個別液室と前記流体抵抗部との間に設けられ、
    前記循環流体抵抗部に対向する面の凹部は、前記循環流路と前記循環流体抵抗部との間に設けられる
    ことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 請求項１ないし１０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。
12. 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１１に記載の液体吐出ユニット。
13. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項１１若しくは１２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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