JP2018047683A - 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】循環型ヘッドにおけるヘッド内への異物の混入を抑制する。【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、個別液室６に液体を供給する供給側共通液室１０と、個別液室６に通じる排出流路５１と、排出流路５１が通じる排出側共通液室５０とを備え、供給側共通液室１０と個別液室６との間に供給側フィルタ９が配置され、排出流路５１と排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ９０が配置されている。【選択図】図４

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、個別液室に供給された液体の内の吐出されなかった液体を排出流路から排出側共通液室に戻し、液体を循環させることで、個別液室内に混入した気泡の排出性の向上及び液体の特性変化の抑制を図る循環型ヘッドが知られている。

従来、液体吐出ヘッドの個別流路への異物の混入を抑制するために、複数の個別液室に液体を供給する共通液室と個別液室との間にフィルタを配置することが行われている（特許文献１）。

特開２０１４−０４３０３２号公報

液体吐出ヘッドにおいては、液体とともにゴミなどの異物が個別液室内に流入すると、ノズルの目詰まりを生じて吐出不良や吐出不能になることがある。そこで、一般的には、特許文献１に開示されているように個別液室の上流側にフィルタが配置されている。

これに対して、循環型ヘッドのように排出経路を有する場合、排出経路から排出側共通液室に液体が流れることからフィルタを配置することは行われていない。そのため、ヘッド組立時などに異物が排出経路に混入す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、ヘッド内への異物の混入を抑制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、
液体を吐出する複数のノズルと、
前記複数のノズルにそれぞれ通じる複数の個別液室と、
前記複数の個別液室にそれぞれ前記液体を供給する供給側共通液室と、
前記複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の排出流路と、
前記複数の排出流路から前記液体を排出する排出側共通液室と、を備え、
前記個別液室の上流側に供給側フィルタが配置され、
前記排出流路の下流側に排出側フィルタが配置されている
構成とした。

本発明によれば、ヘッド内への異物の混入を抑制することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例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（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と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。 本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの図５のＡ１−Ａ１線に相当するノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の要部断面説明図である。 同じく図４の矢印Ｃ１方向から見た平面説明図である。 図５のＢ１−Ｂ１線に相当するノズル配列方向に沿う方向の要部断面説明図である。 同ヘッドの流路板及び振動板部材の分解平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの図９のＡ２−Ａ２線に相当するノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の要部断面説明図である。 同じく図８の矢印Ｃ２方向から見た平面説明図である。 図９のＢ２−Ｂ２線に相当するノズル配列方向に沿う方向の要部断面説明図である。 同ヘッドの流路板及び振動板部材の分解平面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの図５と同様な平面説明図である。 図１２のＢ３−Ｂ３線に相当するノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。 同ヘッドの流路板及び振動板部材の分解平面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの図６と同様なノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。 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。 本発明に係る液体を吐出する装置の他の例の概略説明図である。 同装置のヘッドユニットの平面説明図である。 同装置における液体循環システムの一例の説明に供するブロック説明図である。

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は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図２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３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）の断面説明図である

この液体吐出ヘッド４０４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（振動板）３０を変位させる圧電アクチュエータ１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通液室部材２０と、カバー２９を備えている。なお、流路板２と振動板部材３で構成される部分を流路部材４０という。

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にそれぞれノズル連通路５を介して通じる複数の個別液室６、複数の個別液室６にそれぞれ通じる複数の供給側流体抵抗部７、複数の供給側流体抵抗部７にそれぞれ通じる１又は複数の液導入部８となる貫通穴や溝部を形成している。ノズル連通路５は、ノズル４と個別液室６にそれぞれ連なって通じる流路である。

振動板部材３は、流路板２の複数の個別液室６の壁面をそれぞれ形成する変形可能な振動領域３０を有する。ここでは、振動板部材３は２層構造（限定されない）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３０を形成している。

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。

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、外部電極にフレキシブル配線部材１５が接続されている。

共通液室部材２０は、供給側共通液室１０と排出側共通液室５０を形成する。供給側共通液室１０は供給ポート７１に通じ、排出側共通液室５０は排出側ポート８１に通じている（図１）。

なお、ここでは、共通液室部材２０は、第１共通液室部材２１及び第２共通液室部材２２によって構成され、第１共通液室部材２１を流路部材４０の振動板部材３側に接合し、第１共通液室部材２１に第２共通液室部材２２を積層して接合している。

第１共通液室部材２１は、液導入部８に通じる供給側共通液室１０の一部である下流側共通液室１０Ａと、排出流路５１に通じる排出側共通液室５０とを形成している。また、第２共通液室部材２２は、供給側共通液室１０の残部である上流側共通液室１０Ｂを形成している。

このとき、供給側共通液室１０の一部である下流側共通液室１０Ａと排出側共通液室５０とはノズル配列方向と直交する方向に並べて配置されるとともに、排出側共通液室５０は供給側共通液室１０内に投影される位置に配置される。

また、流路板２には、複数の個別液室６にそれぞれノズル連通路５を介して通じる複数の排出流路５１を形成している。排出流路５１は、流路板２の面方向に沿って設けられている。また、複数の排出流路５１から液体を排出側共通液室５０に排出する。

このように構成した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（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。

また、ノズル４から吐出されない液体はノズル４を通過して排出流路５１から排出側共通液室５０に排出され、排出側共通液室５０から外部の循環経路を通じて供給側共通液室１０に再度供給される。

なお、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実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図４ないし図７を参照して説明する。図４は同液体吐出ヘッドの図５のＡ１−Ａ１線に相当するノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の要部断面説明図、図５は同じく図４の矢印Ｃ１方向から見た平面説明図、図６は図５のＢ１−Ｂ１線に相当するノズル配列方向に沿う方向の要部断面説明図である。図７は同ヘッドの流路板及び振動板部材の分解平面説明図である。

本実施形態において、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、ノズル連通路５を介して個別液室６に通じる排出流路５１が設けられている。

排出流路５１のノズル連通路５側には排出側流体抵抗部５３が設けられている。また、排出流路５１のうちの排出側流体抵抗部５３と反対側の流路板２を貫通する貫通部分５１Ａの振動板部材３に面する側には、ノズル配列方向で２以上の隣り合う排出流路５１に相互に通じる共通排出流路５２を設けている。

ここでは、排出流路５１の貫通部分５１Ａ、５１Ａ間の隔壁部５５は振動板部材３に接する部分の一部を設けないで共通排出流路５２を形成している。この共通排出流路５２が排出側共通液室５０に対向している。

そして、供給側共通液室１０（下流側共通液室１０Ａ）と液導入部８（個別液室６）との間には、異物をろ過する供給側フィルタ９が配置されている。供給側フィルタ９は、個別液室６の上流であれば、例えば上流側共通液室１０Ｂと下流側共通液室１０Ａとの間に配置することもできる。

また、排出流路５１の共通排出流路５２と排出側共通液室５０との間には、所要の大きさ以上の異物を通過させない排出側フィルタ９０が配置されている。排出側フィルタ９０は、排出流路５１の下流側であれば、排出側共通液室５０内に配置することもできる。

なお、振動板部材３は、複数の個別液室６の壁面の一部を構成している。また供給側フィルタ９及び排出側フィルタ９０は、振動板部材３に設けられている。

ここで、供給側フィルタ９は２以上の個別液室６に連通する（対応する）フィルタ領域を有している。また、排出側フィルタ９０も２以上の排出流路５１に対応するフィルタ領域を有している。この場合、供給側フィルタ９が連通する個別液室６の数と、排出側フィルタ９０が連通する排出流路５１の数とは、同じでも、異なってもよい。

本実施形態では、図６に示すように、排出側フィルタ９０に対向する３つの隔壁部５５が、いずれも振動板部材３（排出側フィルタ９０）に接していないことで、共通排出経路５２を形成している。そして、それぞれの排出流路５１を流れてきた液体は、共通排出経路５２で合流し、まとめて排出側フィルタ９０を通過する。つまり本実施形態では、排出側フィルタ９０は４つの排出流路５１に連通（対応）している。

これらの供給側フィルタ９と排出側フィルタ９０はいずれも振動板部材３にて形成されている。つまり、供給側フィルタ９と排出側フィルタ９０は同じ部材からなる。これにより、供給側フィルタ９及び排出側フィルタ９０を同時に形成することができるとともに、フィルタの配置も容易になる。

また、これらの供給側フィルタ９のフィルタ孔９ａの径及び排出側フィルタ９０のフィルタ孔９０ａの径は、いずれもノズル４の径よりも小さい。これにより、ノズル４に詰まる異物を除去することができる。

この場合、排出側フィルタ９０のフィルタ孔９０ａの径は供給側フィルタ９のフィルタ孔９ａの径よりも大きくすることができる。これにより、供給側フィルタ９を通過した異物がノズル４から排出されない場合でも、排出側フィルタ９０を通過して排出され、ヘッド内に溜まることを抑制できる。

ここで、本実施形態では、流路板２は、ノズル板１側から複数枚の板状部材（薄層部材）４１〜４４を積層接合して形成され、これらの板状部材４１〜４４と振動板部材３を積層接合して流路部材４０が構成されている。

流路板２を構成する板状部材４１には、図７（ａ）に示すように、ノズル連通路５を構成する貫通溝部（溝形状の貫通穴の意味）５ａと、排出流路５１を構成する貫通溝部５３ａ、５１ａが形成されている。貫通溝部５３ａは排出側流体抵抗部５３を形成する部分である。

同じく板状部材４２には、図７（ｂ）に示すように、ノズル連通路５を構成する貫通溝部５ｂと、排出流路５１を構成する貫通溝部５１ｂが形成されている。

同じく板状部材４３には、図７（ｃ）に示すように、個別液室６を構成する貫通溝部６ａと、供給側流体抵抗部７となる貫通溝部７ａと、液導入部８を構成する貫通溝部８ａと、排出流路５１を構成する貫通溝部５１ｃが形成されている。

同じく板状部材４４には、図７（ｄ）に示すように、個別液室６を構成する貫通溝部６ｂと、液導入部８を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部８ｂと、ノズル配列方向を長手方向とする共通排出流路５２を構成する貫通溝部５２ａが形成されている。

このように、本実施形態では、供給側共通液室１０と液導入部８（個別液室６）との間に供給側フィルタ９を、排出流路５１（共通排出流路５２）と排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ９０が配置されている。

これにより、供給側共通液室１０から個別液室６に供給される液体に混入する異物を供給側フィルタ９でトラップすることができる。また、ヘッドの組み立てを行うときに、排出側共通液室５０から排出流路５１に異物が侵入することを防止できる。したがって、ヘッド内への異物の混入を抑制することができる。

つまり、排出流路５１から排出側共通液室５０に液体が流れることから、液体中の異物の除去を目的として排出流路５１と排出側共通液室５０との間にフィルタを設ける必要はないが、例えばヘッドを組み立てるときに、排出側共通液室５０から排出流路５１に異物が侵入することを防止するために排出側フィルタ９０を設けている。

また、排出流路５１の共通排出流路５２と排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ９０を設けることで、排出側共通液室５０から排出流路５１に液体が逆流した場合に、排出側共通液室５０から異物が排出流路５１に流入することを防止できる。

なお、図５及び図６では、４つの個別液室６と、１つの供給側フィルタ９と、４つの排出流路５１と、１つの排出側フィルタ９０とを１つのまとまりを図示している。しかしながら、実際は、液体吐出ヘッド４０４には、これらのまとまりがノズル配列方向に複数ならべるように構成されている。

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８ないし図１１を参照して説明する。図８は同液体吐出ヘッドの図９のＡ２−Ａ２線に相当するノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の要部断面説明図、図９は同じく図８の矢印Ｃ２方向から見た平面説明図、図１０は図９のＢ２−Ｂ２線に相当するノズル配列方向に沿う方向の要部断面説明図である。図１１は同ヘッドの流路板及び振動板部材の分解平面説明図である。

本実施形態では、隣り合う排出流路５１はそれぞれ独立して流路板２を貫通している。つまり、前記第１実施形態における排出流路５１の貫通部分５１Ａ、５１Ａ間の隔壁部５５は振動板部材３に接する部分まで設けて共通排出流路５２を形成していない。

そして、各排出流路５１毎に排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ９０を配置している。

具体的には、流路板２を構成する板状部材４４には、図１１（ｄ）に示すように、個別液室６を構成する貫通溝部６ｂと、液導入部８を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部８ｂと、排出流路５１の貫通部分５１Ａを構成する貫通溝部５１ｄが形成されている。

本実施形態では、複数の排出側フィルタ９０を備え、供給側フィルタ９は、２以上の個別液室６に連通し、複数の排出側フィルタ９０は、複数の排出流路５１にそれぞれ連通している。

図４に示すように、１つの排出側フィルタ９０に連通する複数の排出流路５１の数は１つである。また、図９及び図１０に示すように、１つの供給側フィルタ９に連通する個別液室６の数は４つである。

このように、排出側フィルタ９０を各排出流路５１毎に設けることで、排出側フィルタ９０が連通（対応）する排出流路５１は１つとなる。これにより、排出側フィルタ９０が２以上の排出流路５１に連通する場合（つまり、共通排出流路５２を設けた場合）よりも、排出流路５１の断面積の急激な拡大が抑えられ、排出流路５１から排出側フィルタ９０に流入するときの液体の流速が高くなる。

これにより、排出側フィルタ９０を気泡が通過しやすくなり、気泡排出性が向上する。

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１２ないし図１４を参照して説明する。図１２は同液体吐出ヘッドの図５と同様な平面説明図、図１３は図１２のＢ３−Ｂ３線に相当するノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。図１４は同ヘッドの流路板及び振動板部材の分解平面説明図である。

本実施形態では、前記第１実施形態における共通排出流路５２を隣り合う２つの排出流路５１毎に設けている。つまり、排出流路５１の貫通部分５１Ａ、５１Ａ間の隔壁部５５を２つの排出流路５２毎に振動板部材３に接するまで設けている。

そして、隣り合う２つの排出流路５１毎に排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ９０を配置している。

具体的には、流路板２を構成する板状部材４４には、図１４（ｄ）に示すように、個別液室６を構成する貫通溝部６ｂと、液導入部８を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部８ｂと、隣り合う２つの排出流路５１に跨る共通排出流路５２を構成する貫通溝部５２ｂが形成されている。

このように、排出側フィルタ９０を２以上の所定数の排出流路５１毎に設けることで、すべての排出流路５１に対応する１つの排出側フィルタ９０を設ける場合よりも、排出流路５１から排出側フィルタ９０に流入するときの液体の流速が高くなる。

これにより、排出側フィルタ９０を気泡が通過しやすくなり、前記第１実施形態よりも気泡排出性が向上する。

また、本実施形態では、１つの供給側フィルタ９は、２以上の個別液室６に連通し、１つの排出側フィルタ９０は、１つの供給側フィルタ９が連通（対応）する個別液室６の数よりも少ない数の排出流路５１に連通する。

具体的には図１２および図１３に示すように、１つの供給側フィルタ９は４つの個別液室６に連通し、１つの排出側フィルタ９０は２つの排出流路５１（共通排出流路５２）に連通している。

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１５を参照して説明する。図１５は同液体吐出ヘッドの図６と同様なノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。

本実施形態では、排出流路５１の貫通部分５１Ａは、排出側共通液室５０側に向かってノズル配列方向の幅が広がるように拡開する形状としている。

具体的には、流路板２を構成する板状部材４１〜４４の貫通溝部５１ａ〜５１ｄのノズル配列方向の幅を漸次広くしている。

つまり、特に、流路板２を複数枚の板状部材を積層して構成する場合、貫通溝部５１ａ〜５１ｄの幅が同じであると、接合位置ずれが生じたときに段差が発生し、段差部分で液体の流れの淀みが生じる気泡が段差部分でトラップされるおそれがある。

そこで、排出流路５１の貫通部分５１Ａは、排出側共通液室５０側に向かってノズル配列方向の幅が広がるように拡開する形状とすることで、板状部材の接合位置ずれが生じたときでも段差が生じないようにすることができ、気泡排出性の低下を抑えることができる。

なお、本実施形態でも、共通排出流路５２を設ける場合よりも、排出流路５１の断面積の急拡大が抑えられているため、排出流路５１を流れる液体の流速低下を十分に低減することができる。

なお、上記実施形態においては、個別液室の上流側に供給側フィルタが配置され、排出流路の下流側に排出側フィルタが配置されている例として、供給側フィルタは、供給側共通液室と複数の個別液室との間に配置され、排出側フィルタは、排出側共通液室と複数の排出流路との間に配置される例で説明しているが、これに限るものではない。供給側共通液室内に供給側フィルタを配置し、排出側共通液室内に排出側フィルタを配置することもできる。

また、個別液室と供給側共通液室との間、排出流路と排出側共通液室との間に代えて、ノズルと供給側共通液室との間に供給側フィルタを配置し、ノズルと排出側共通液室との間に排出側フィルタを配置することもできる。例えば、個別液室内又はノズルと個別液室との間に供給側フィルタを配置し、排出流路内又はノズルが配置された位置と排出流路との間に排出側フィルタを配置することもできる。

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１６及び図１７を参照して説明する。図１６は同装置の要部平面説明図、図１７は同装置の要部側面説明図である。

この液体を吐出する装置１０００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４９１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１８を参照して説明する。図１８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４４０Ａは、前記液体を吐出する装置１０００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４９１の部分と、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１９を参照して説明する。図１９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４４０Ｂ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。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の例について図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は同装置の概略説明図、図２１は同装置のヘッドユニットの平面説明図である。

この液体を吐出する装置２０００は、連続媒体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連続媒体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続媒体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続媒体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続媒体５１０を排出する排出手段５０９などを備えている。

連続媒体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、排出手段５０９の各ローラによって矢印Ｄ方向に案内、搬送されて、排出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。

この連続媒体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０及びヘッドユニット５５５に対向して搬送され、ヘッドユニット５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

ここで、ヘッドユニット５０には、例えば、媒体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ５５１Ｋ、５５１Ｃ、５５１Ｍ、５５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ５５１」という。）が配置されている。

各ヘッドアレイ５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続媒体５１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

ヘッドアレイ５５１は、例えば、図２１に示すように、本発明に係る複数の液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）４０４をベース部材５５２上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。

次に、この装置における液体循環システムの一例について図２２を参照して説明する。図２２は同システムの説明に供するブロック説明図である。

液体循環システム６３０は、メインタンク６０２、ヘッド４０４、供給タンク６３１、循環タンク６３２、コンプレッサ６３３、真空ポンプ６３４、第１送液ポンプ６３５、第２送液ポンプ６３６、供給側圧力センサ６３７、循環側圧力センサ６３８、レギュレータ（Ｒ）６３９ａ，６３９ｂなどで構成されている。

供給側圧力センサ６３７は、供給タンク６３１とヘッド４０４との間であって、ヘッド４０４の供給ポート７１（図１参照）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６３８は、ヘッド４０４と循環タンク６３２との間であって、ヘッド４０４の排出ポート８１（図１参照）に繋がった排出流路側に接続されている。

循環タンク６３２の一方は、第１送液ポンプ６３５を介して供給タンク６３１と接続されており、循環タンク６３２の他方は第２送液ポンプ６３６を介してメインタンク６０２と接続されている。

これにより、供給タンク６３１から供給ポート２３を通ってヘッド４０４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６３２へ排出される。そして、さらに第１送液ポンプ６３５によって循環タンク６３２から供給タンク６３１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６３１にはコンプレッサ６３３がつなげられており、供給側圧力センサ６３７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６３２には真空ポンプ６３４がつなげられており、循環側圧力センサ６３８で所定の負圧が検知されるよう制御される。

これにより、ヘッド４０４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、ヘッド４０４のノズル４から液体を吐出すると、供給タンク６３１及び循環タンク６３２内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第２送液ポンプ６３６を用いて、メインタンク６０２から循環タンク６３２に液体を補充する。メインタンク６０２から循環タンク６３２への液体補充のタイミングは、循環タンク６３２内の液体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６３２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。

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
４ ノズル
５ ノズル連通路
６ 個別液室
９ 供給側フィルタ
１０ 供給側共通液室
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通液室部材（フレーム部材）
５０ 排出側共通液室
５１ 排出流路
５２ 共通排出流路
９０ 排出側フィルタ
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
６３０ 液体循環システム
１０００ 液体吐出ヘッド

Claims (12)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記複数のノズルにそれぞれ通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室にそれぞれ前記液体を供給する供給側共通液室と、
   前記複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の排出流路と、
   前記複数の排出流路から前記液体を排出する排出側共通液室と、を備え、
   前記個別液室の上流側に供給側フィルタが配置され、
   前記排出流路の下流側に排出側フィルタが配置されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記複数のノズルにそれぞれ通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に前記液体を供給する供給側共通液室と、
   前記複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の排出流路と、
   前記複数の排出流路から前記液体を排出する排出側共通液室と、を備え、
   前記ノズルと前記供給側共通液室との間に供給側フィルタが配置され、
   前記ノズルと前記排出側共通液室との間に排出側フィルタが配置されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記供給側フィルタは、前記供給側共通液室と前記複数の個別液室との間に配置され、
   前記排出側フィルタは、前記排出側共通液室と、前記排出流路との間に配置される
   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. 前記供給側フィルタと前記排出側フィルタとは同じ部材からなる
   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. 前記個別液室の一部の壁面を形成する振動板を有し、
   前記供給側フィルタ及び前記排出側フィルタは前記振動板を形成する振動板部材に設けられている
   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. 前記排出側フィルタ及び前記供給側フィルタは各々フィルタ孔を有し、
   前記排出側フィルタは前記供給側フィルタよりもフィルタ孔の径が大きい
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記供給側フィルタは、２以上の前記個別液室に連通し
   前記排出側フィルタは、前記供給側フィルタが連通する前記個別液室の数よりも少ない数の前記排出流路に連通する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記載の液体吐出ヘッド。
8. 複数の排出側フィルタを備え、
   前記供給側フィルタは、２以上の前記個別液室に連通し
   前記複数の排出側フィルタは、前記複数の排出流路にそれぞれ連通する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記排出流路は、少なくとも、前記排出側フィルタに臨む部分では、前記排出側フィルタに向かって拡開する流路形状を有している
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか記載の液体吐出ヘッド。
10. 請求項１ないし９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。
11. 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１０に記載の液体吐出ユニット。
12. 請求項１ないし９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項１０若しくは１１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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