JP2017159561A - 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】個別液室をバイパスして循環共通液室と共通液室を通じるバイパス流路を設けることで循環による増粘抑制効果が低減する。【解決手段】液体を吐出する複数のノズル４と、ノズル４に通じる複数の個別液室６と、複数の個別液室６に液体を供給する共通液室と１０Ａ、１０Ｂと、複数の個別液室６から液体が戻る循環共通液室４０Ａ，４０Ｂと、個別液室６を経由しないで共通液室１０Ａ、１０Ｂと循環共通液室４０Ａ、４０Ｂとをつなぐバイパス流路５０Ａ、５０Ｂと、バイパス流路５０Ａ、５０Ｂを流れる液体の流量を制御する流量制御手段５１Ａ、５１Ｂとを備えている。【選択図】図３

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）として、ノズルに通じる複数の個別液室と、複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、複数の個別液室から液体が戻る循環共通液室とを備えて、ヘッド内で液体を循環させる循環型ヘッドが知られている。

従来、共通液室と循環共通液室とをつなぐバイパス流路を設け、共通液室側から循環共通液室側に液体を流すことで個別液室を経由しないで気泡を排出できるようにしたものが知られている（特許文献１、２）。

特開２０１０−２１４８４７号公報 特開２０１５−０３６２３８号公報

しかしながら、上述したように個別液室を経由しないで共通液室と循環共通液室とをつなぐバイパス流路を備える場合、個別液室を経由する液体の循環量が減少し、液体の循環による液体の粘度変化の抑制などの効果が減殺され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、気泡排出性の向上と循環による粘度変化の抑制効果を確保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、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルに通じる複数の個別液室と、
前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記複数の個別液室から前記液体が戻る循環共通液室と、
前記個別液室を経由しないで前記共通液室と前記循環共通液室とをつなぐバイパス流路と、
前記バイパス流路を流れる前記液体の流量を制御する流量制御手段と、を備えている
構成とした。

本発明によれば、気泡排出性の向上と循環による粘度変化の抑制効果を確保できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の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１実施形態における流路構成の説明に供する模式的平面説明図である。 同実施形態の作用説明に供する模式的平面説明図である。 同じく作用説明に供する模式的平面説明図である。 本発明の第２実施形態の説明に供する模式的平面説明図である。 流量制御手段の一例の説明図である。 本発明の第３実施形態の説明に供する模式的平面説明図である。 本発明の第４実施形態の説明に供する模式的平面説明図である。 本発明の第５実施形態の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第６実施形態の説明に供する模式的説明図である。 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。本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１及び図２を参照して説明する。図１は同ヘッドの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は同ヘッドのノズル配列方向（液室短手方向）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を変位させる圧電アクチュエータ１１と、フレーム部材を構成している共通液室部材２０を備えている。

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に通じる個別液室６、個別液室６に通じる流体抵抗部７、流体抵抗部７に通じる液導入部８を形成する貫通穴や溝部を形成している。

振動板部材３は、液導入部８と共通液室部材２０に形成される共通液室１０とを通じる開口９を有している。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材３は２層構造とし、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（振動板）３０を形成している。この振動板部材３と流路板２で流路部材を構成している。

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上に接合した圧電部材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１つの圧電部材１２に対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。

ここでは、圧電部材１２の圧電素子１２Ａは駆動波形を与えて駆動させる圧電素子とし、圧電素子１２Ｂは駆動波形を与えないで単なる支柱として使用しているが、すべての圧電素子１２Ａ、１２Ｂを駆動させる圧電素子として使用することもできる。

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。

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ている。

共通液室部材２０は、振動板部材３に接合されて、個別液室６に液体を供給する共通液室（供給共通液室）１０と、個別液室６から戻される液体が流入する循環共通液室４０とを形成する。

また、流路板２には、個別液室６と反対側であるノズル板１側に、各個別液室６に通じ、循環流体抵抗部４２を含む循環流路４１となる溝部、循環流路４１と循環共通液室４０とを通じる通路４３となる貫通穴が形成されている。また、振動板部材３には、通路４３と循環共通液室４０とを通じる開口４４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に与え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。

そして、圧電素子１２Ａに与え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３も参照して説明する。図３は同実施形態における流路構成の説明に供する模式的平面説明図である。なお、図３では流体抵抗部７及び液導入部８は個別液室６に含めて示している（以下でも同じとする）。

本実施形態では、複数のノズル４を配列した２つのノズル列４Ａ、４Ｂを有し、各ノズル列４Ａ、４Ｂに対応して２つの共通液室１０Ａ，１０Ｂ（以下、区別しないときは「共通液室１０」という。他の符号も同様とする。）と、２つの循環共通液室４０Ａ、４０Ｂとを有している。

２つの共通液室１０Ａ，１０Ｂには、ノズル配列方向の一端部に配置された供給口部（供給ポート）２１を介して外部から液体が供給される。２つの循環共通液室４０Ａ，４０Ｂからは、ノズル配列方向の他端部に配置された排出口部（循環ポート）４７を介して外部に液体が排出される。

そして、共通液室１０Ａ，１０Ｂのノズル配列方向の他端部側（供給口部２１と反対側）に、個別液室６を経由しないで、共通液室１０Ａ，１０Ｂと循環共通液室４０Ａ、４０Ｂを通じるバイパス流路５０Ａ、５０Ｂを設けている。

バイパス流路５０Ａ、５０Ｂには、バイパス流路５０Ａ、５０Ｂを流れる液体の流量を制御する流量制御手段５１Ａ、５１Ｂを設けている。

次に、本実施形態の作用について図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は同作用説明に供する模式的平面説明図である。

まず、ヘッドに初めて液体を充填する初期充填時、あるいは、共通液室１０内の気泡を排出する気泡排出動作を行うときには、図４に示すように、流量制御手段５１によってバイパス流路５０を開放する。

これにより、共通液室１０から、個別液室６を経由しないで、バイパス流路５０を通じて循環共通液室４０に直接流れる流量が多くなり、共通液室１０内の気泡３００はバイパス流路５０を通じて直接的に循環共通液室４０に排出される。

バイパス流路５０を設けることで、共通液室１０内の気泡３００を個別液室６を通じて排出する場合に比べて、容易に循環共通液室４０に気泡３０を排出することができ、気泡排出性が向上する。

ここで、バイパス流路５０が存在することによって、共通液室１０から循環共通液室４０への総流量を同等とした場合、個別液室６を通過して流れる液体の流量が減少することになる。この個別液室６を流れる液体流量の減少により、個別液室６内の液体の粘度変化に対する循環の効果が小さくなるおそれがある。

そこで、本実施形態では、バイパス流路５０内を流れる液体流量を制御する流量制御手段５１を設けている。

気泡排出動作を行わない通常の動作状態では、図５に示すように、流量制御手段５１によってバイパス流路５０を流れる液体流量を制限（バイパス流路５０を閉じることを含む。）する。

これにより、共通液室１０から個別液室６を通じて循環流路４１から循環共通液室４０に流れる液体の流量が増加し、非吐出時などの待機状態において、ノズル４での外気との接触のよる揮発で粘度が変化した液体を常に入れかえることが可能となり、待機状態からの印写が可能になる。つまり、循環によって液体の粘度変化を抑制するという効果を十分に発揮させることができる。

したがって、待機時に、次の吐出に備えてノズルの状態を維持回復するための液体吐出（空吐出）を行わない、あるいは、空吐出の動作回数を減らすことができ、無駄な液体消費を低減できる。

次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。図６は同実施形態の説明に供する模式的平面説明図である。

本実施形態では、循環共通液室４０Ａ、４０Ｂのノズル配列方向の一端部側（排出口部４７と反対側）を共通液室１０Ａ，１０Ｂの供給口部２１側に通じる導入流路５２Ａ、５２Ｂを設けている。

導入流路５２Ａ、５２Ｂは、共通液室１０Ａ、１０Ｂに供給される液体を共通液室１０Ａ、１０Ｂをバイパスして循環共通液室４０Ａ、４０Ｂに導入する流路である。この導入流路５２Ａ、５３Ｂには流路を流れる液体量を制御する流量制御手段５３Ａ、５３Ｂを設けている。流量制御手段５３Ａ、５３Ｂは、導入流路５２Ａ、５２Ｂを開閉する単なる開閉手段でもよい。

本実施形態では、循環共通液室４０Ａ，４０Ｂ内の気泡を排出するとき、流量制御手段５１Ａ、５１Ｂでバイパス流路５０Ａ，５０Ｂを閉じ、流量制御手段５３Ａ，５３Ｂで導入流路５２Ａ、５２Ｂを開放した状態とする。

この状態で、供給口部２１から共通液室１０Ａ、１０Ｂに液体を供給することで、液体が導入流路５２Ａ、５２Ｂを通じて直接的に循環共通液室４０Ａ、４０Ｂに導入されて排出口部４７に向かって流れる。

これにより、循環共通液室４０Ａ、４０Ｂに滞留する気泡を容易に排出することができる。

次に、流量制御手段について図７も参照して説明する。図７は同流量制御手段の一例の説明図である。

流量制御手段５１としては、流量制御弁を用いることができる。流量制御弁としては、ソレノイドを使用した電磁バルブ弁が一般的であるが、ヘッドが大型化する。また、手動で切り替える弁も適用可能であるが、切り替えの作業が必要となり、切り替え忘れなどが発生するおそれがある。

初期充填時や気泡排出動作を行うときには、液体を加圧供給することで、通常の使用状態よりも、供給側と循環側の圧力差を大きくし、多くの液体を循環させることが可能となる。通常動作時にはノズルでの液体のメニスカス保持力を超えた圧力がかかると液体が溢れてしまうため流量に制約があるが、メンテナンス時にはこの制約はない。すなわち、圧力差を大きくして液体を循環させることができる。

そこで、流量制御手段としては、圧力差によって開閉及び開放量が変化する弁を使用することが好ましい。すなわち、図７（ａ）に示すように、供給側（共通液室側）と循環側（循環共通液室側）との間に圧力差によって弾性変形可能な片持ち梁構造の弁体５１ａを設ける。

この弁体５１ａは、供給側（共通液室側）の圧力と循環側（循環共通液室側）の圧力との圧力差が大きいときには、図７（ｂ）に示すように、弾性変形して、バイパス流路５０を開き、液体が通過可能になる。

一方、弁体５１ａは、供給側（共通液室側）の圧力と循環側（循環共通液室側）の圧力との圧力差が小さいときには、図７（ｃ）に示すように、ほとんど変形しない（流路を開放しない）か、あるいは、変形が小さい（流路の開放量が少ない）ために液体が通過できないか、ほとんど通過できない。

このように圧力差に応じて流路の開放量が変化する流量制御弁を使用することで、容易に流量を制御することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図８を参照して説明する。図８は同実施形態の説明に供する模式的平面説明図である。

本実施形態では、上記第２実施形態と同様に、循環共通液室４０Ａ、４０Ｂの導入流路５２Ａ、５３Ｂに、導入流路５２Ａ、５２Ｂに流れる液体の流量を制御する流量制御手段５３Ａ、５３Ｂを設けている。流量制御手段５１Ａ、５１Ｂ、流量制御手段５３Ａ、５３Ｂは圧力差で流量を制御する流量制御弁としている。

そして、通常の動作の間で液体吐出ヘッドの維持回復を行うときには、例えば共通液室１０の供給口部２１から液体を加圧供給して、循環共通液室４０側と共通液室１０側との圧力差を、液体を吐出させるときよりも大きくする。

これにより、流量制御手段５１Ａ、５１、５３Ａ、５３Ｂが開放され、共通液室１０と循環共通液室４０を並列的に液体が流れる。したがって、共通液室１０、循環共通液室４０内の途中に滞留している気泡等を移動させながら排出口部４７に向けて液体が流れる。

このように、液体吐出ヘッドの維持回復を行うときには、液体吐出ヘッドから液体を吐出させるときよりも、共通液室側と循環共通液室側との圧力差を大きくすることで、気泡や異物を排出することができる。

つまり、液体吐出ヘッドの維持回復を行うときには、液体吐出ヘッドから液体を吐出させるときよりも、共通液室側と循環共通液室側との圧力差を大きくする。

なお、ここでは、圧力差で流量を制御する流量制御弁を有する液体吐出ヘッドを備え、供給側と循環側の圧力差を大きくして弁を開閉しているが、後述する実施形態のように、例えばポンプ等で流量を制御する場合には、流量を増加することで圧力損失が大きくなり、弁を開閉させることができる。

次に、本発明の第４実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態の説明に供する模式的平面説明図である。

本実施形態では、循環共通液室４０Ａ、４０Ｂのノズル配列方向の一端部側（排出口部４７と反対側）を共通液室１０Ａ，１０Ｂの供給口部２１側に通じる排出流路５４Ａ、５４Ｂを設けている。

排出流路５４Ａ、５４Ｂは、循環共通液室４０Ａ、４０Ｂから共通液室１０Ａ、１０Ｂに液体を排出する流路である。この排出流路５４Ａ、５４Ｂには流路を流れる液体の流量を制御する流量制御手段５５Ａ、５６Ｂを設けている。流量制御手段５５Ａ、５６Ｂは、循環共通液室４０Ａ、４０Ｂの圧力が共通液室１０Ａ、１０Ｂ側よりも高いときに排出流路５４Ａ、５４Ｂを開放する。なお、流量制御手段５５Ａ、５５Ｂとしては、排出流路５４Ａ、５４Ｂを開閉する単なる開閉手段とすることもできる。

このように構成したので、流量制御手段５１Ａ、５１Ｂを閉じてバイパス流路５０Ａ。５０Ｂを閉じ、流量制御手段５５Ａ，５５Ｂを開放して排出流路５４Ａ、５４Ｂを開放した状態にし、排出口部４７から循環共通液室４０Ａ、４０Ｂに液体を逆供給する。

これによって、排出流路５４Ａ、５４Ｂを通じて直接的に共通液室１０Ａ、１０Ｂの供給口部２１側に液体を排出できる。

つまり、初期充填時など循環共通液室４０内に多量の気泡、気体が存在している場合には、循環共通液室４０側から共通液室１０側に液体が流れるように圧力差を生じさせて開閉手段５５のみを開放状態にし、循環共通液室４０の気泡を排出する。

その後、圧力差を通常の共通液室１０側が高く、循環共通液室４０側が低くなる状態に戻して、開閉手段５５を閉じた状態にすることで、共通液室１０から循環共通液室１０側に液体が流れるようにする。

このようにして、通常の液体の流れでは除去することが困難な循環共通液室の端部の気泡を除去することができる。

次に、本発明の第５実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。

液体吐出ヘッドの供給口部（供給ポート２１）にはタンク６１が接続され、排出口部（循環ポート）４７にはタンク６２が接続されている。タンク６１とタンク６２との間をつなぐ流路６３には送液ポンプ６４が設けられている。タンク６１には外部から液体が補充供給される。

また、タンク６１、６２には圧力を検知する圧力センサを含む負圧調整手段６６、６７が設けられ、圧力センサで圧力を検知しながら負圧を調整する。供給側の圧力と循環側の圧力との差圧を調整することにより、循環する液体の量を調整することができる。

例えば、メンテナンス時などに、差圧を大きくすることで、バイパス流路５０Ａ、５０Ｂの流量制御手段５１Ａ、５１Ｂ内の弁が変形して開放状態になって液体が流れる。通常時は、差圧を小さくすることで、バイパス流路５０Ａ，５０Ｂの流量制御手段５１Ａ、５１Ｂ内の弁の変形が小さく、バイパス流路５０Ａ，５０Ｂ内は液体が流れない。

このように、供給、循環側の差圧を調整することでバイパス流路の流量制御手段の開閉を制御することができる。

次に、本発明の第６実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。

本実施形態では、液体吐出ヘッドの供給口部（供給ポート２１）にはタンク６１が接続されている。タンク６１には外部から液体が補充供給される。また、タンク６１には圧力を検知する圧力センサを含む負圧調整手段６６が設けられ、圧力センサで圧力を検知しながら負圧を調整する。供給側は、メニスカスで負圧が維持できるように調整する。

一方、液体吐出ヘッドの排出口部（循環ポート）４７は、流路６８を介してタンク６１に接続し、流路６８には負圧が生じるような送液ポンプ６９を設けて、循環量を調整可能としている。

ここで、液送ポンプ６９の流量を大きくすることで、循環側流路の圧力が下がり、供給側との圧力差が大きくなるので、バイパス流路５０Ａ，５０Ｂの流量制御手段５１Ａ、５１Ｂの流量を調整できる。

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１２及び図１３を参照して説明する。図１２は同装置の要部平面説明図、図１３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１４を参照して説明する。図１４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１５を参照して説明する。図１５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
２ 流路板
３ 振動板部材
４ ノズル
６ 個別液室
１０ 共通液室
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通液室部材
４１ 循環流路
４０ 循環共通液室
５０、５０Ａ、５０Ｂ バイパス流路
５１、５１Ａ、５１Ｂ 流量制御手段
５２、５２Ａ、５２Ｂ 導入流路
５３、５３Ａ、５３Ｂ 流量制御手段
５４、５４Ａ、４Ｂ 排出流路
５５、５５Ａ、５５Ｂ 流量制御手段
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット

Claims (8)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルに通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
   前記複数の個別液室から前記液体が戻る循環共通液室と、
   前記個別液室を経由しないで前記共通液室と前記循環共通液室とをつなぐバイパス流路と、
   前記バイパス流路を流れる前記液体の流量を制御する流量制御手段と、を備えている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記共通液室は、ノズル配列方向の一端部側に外部から前記液体が供給される供給口部を有し、
   ノズル配列方向において、前記バイパス流路は、前記共通液室の前記供給口部が配置された側と反対側を前記循環共通液室に通じている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記循環共通液室は、ノズル配列方向の他端部側に前記液体を外部に排出する排出口部を有し、
   ノズル配列方向において、前記循環共通液室の前記排出口部が配置された側と反対側を前記共通液室の供給口部側に通じる導入流路と、
   前記導入流路を流れる前記液体の流量を制御する流量制御手段と、を備えている
   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. 前記流量制御手段は、圧力差によって通過可能な流量を制御する流量制御弁である
   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. 請求項１ないし４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。
6. 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５に記載の液体吐出ユニット。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項５若しくは６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。
8. 前記液体吐出ヘッドの維持回復を行うときには、前記共通液室側と前記循環共通液室側との圧力差を、前記液体吐出ヘッドから液体を吐出させるときよりも大きくする
   ことを特徴とする請求項７に記載の液体を吐出する装置。

Images