JP2021084415A - 液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置から脱着した際の液漏れを抑制できる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体をノズル孔へと供給する液体流路と、液体流路における液体の温度を調整する温度調整流体が流動する調整流体流路と、調整流体流路に温度調整流体を供給するための調整流体供給路と、調整流体流路から温度調整流体を排出するための調整流体排出路と、調整流体供給路の調整流体流路との接続端の反対側の端部である調整流体供給端部と、調整流体排出路の調整流体流路との接続端の反対側の端部である調整流体排出端部と、を備え、調整流体供給路及び調整流体排出路は、変形可能な弾性部材を少なくとも一部に含み、調整流体供給端部と調整流体排出端部には、相互に接続可能な接続部材を備える、液体吐出ヘッドによる。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド及び液体を吐出する装置に関する。

従来から、液体を吐出する装置の一種として、液体インクを吐出して画像を形成する画像形成装置（インクジェットプリンタ）が知られている。インクジェットプリンタは、液体インクなどの流体を液滴として吐出する液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を備えている。

インクジェットヘッドは、圧力発生手段の動作によって液滴を吐出するので、その吐出動作によって熱が生じ、この熱が吐出前の液体インクの温度を適温よりも高い温度へと変動させることがある。好適な吐出動作において液体インクの粘度は重要な条件となるが、液体インクの粘度は温度に依存するので、温度変動が生ずると好適な粘度から変化してしまう。したがって、インクジェットヘッドにおける吐出動作を制御するための駆動条件は、吐出動作による発熱によって変化するものとなる。したがって、最適な駆動条件の調整をするには、液体インクの温度変動を抑制することが重要となる。

従来のインクジェットヘッドにおいて、温度検知手段によって液体インクの温度（インク温度）を検知して駆動条件を調整するものがある。このインクジェットヘッドでは、液体インクの温度変化の度合いが大きいほど駆動手段の調整制御が複雑化することになる。調整制御の複雑化を避ける観点からも、インクジェットヘッドの駆動時（吐出動作）による発熱の影響で液体インクが受ける影響を小さくするための液体インクの温度変動の抑制は重要となる。

例えば、液体インクの温度変動を抑制可能な技術として、インクジェットヘッドの内部に温度調整用の液体を流動させて、液体インクの温度変動を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載されている従来技術では、吐出液である液体インクの供給経路を複数形成し（例えば、インク供給経路を複数形成し）、離接可能な接続部材を複数セット設けて、この接続部材の向きを相互の逆向きにして接続可能にする。この構成により、液体インクが充填されているインクジェットヘッドの着脱時の液漏れを防止している。

上記の従来技術を、温度調整用の液体の液漏れ防止にも適用する場合、インクジェットヘッドの内部に液体が充填されている状態で装置から脱着した時に、液体インク及び温度調整用の液体の双方の液漏れを防止することはできない。

仮に、従来技術における接続部材の内部に弁機能を搭載すれば、液体インク及び温度調整用の流体の液漏れを防ぐことはできる。しかし、その場合は弁機能によって液漏れを防止することになるので、従来技術のように複数セットの接続部材を相互に接続する接続部材を用いる必要がなくなる。したがって、従来技術のように接続部材を用いて脱着時の液漏れを防止する構成に弁機能は適用しても意味はない。また、弁機能を搭載した接続部材はコスト高になるので、これを用いることなく、搭載されている装置からインクジェットヘッドを脱着させたときに生ずる液漏れを防止できることが望ましい。

本発明は、装置から脱着した際の液漏れを抑制できる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、複数のノズル孔から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、前記液体を前記ノズル孔へと供給する液体流路と、前記液体流路における前記液体の温度を調整する温度調整流体が流動する調整流体流路と、前記調整流体流路に前記温度調整流体を供給するための調整流体供給路と、前記調整流体流路から前記温度調整流体を排出するための調整流体排出路と、前記調整流体供給路の前記調整流体流路との接続端の反対側の端部である調整流体供給端部と、前記調整流体排出路の前記調整流体流路との接続端の反対側の端部である調整流体排出端部と、を備え、前記調整流体供給路及び前記調整流体排出路は、変形可能な弾性部材を少なくとも一部に含み、前記調整流体供給端部と前記調整流体排出端部には、相互に接続可能な接続部材を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、装置から脱着した際の液漏れを抑制できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態の構成を示す概略図。 上記液体吐出ヘッドの第一実施形態に係る液体吐出機構部分を拡大した拡大縦断面図。 上記液体吐出ヘッドの第一実施形態に係るノズル孔部分を拡大した拡大縦断面図。 上記液体吐出ヘッドが備える接続部材の構成を示す構成図。 上記液体吐出ヘッドの第二実施形態に係る構成を示す縦断面図。 上記液体吐出ヘッドに適用可能な液体循環装置を例示するブロック説明図。 本発明に係る液体を吐出する装置の一実施形態であるインクジェットプリンタの構成を示す概略図。 上記インクジェットプリンタが備える液体吐出ユニットの配置構成を示す図。 変形例に係るインクジェットプリンタの要部平面説明図。 変形例に係るインクジェットプリンタの要部側面説明図。 変形例に係る液体吐出ユニットの要部平面説明図。 変形例に係る液体吐出ユニットの正面説明図。

以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体を吐出する装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、液体吐出ヘッドの実施形態であるインクジェットヘッド１００の内部構造を概略的に示す概略図である。インクジェットヘッド１００は液体を吐出する装置に搭載される液体吐出ヘッドの例である。

［液体吐出ヘッドの第一実施形態］
図１に示すように、インクジェットヘッド１００には、吐出口に吐出液である液体インクを供給するための液体流路を構成する共通液室１０と、液体インクの温度変動を抑制するための温度調整流体を流動させるための流路である調整流体流路８０と、を備える。

また、インクジェットヘッド１００は、共通液室１０へ液体インクを供給するための供給口を構成するインク供給ポート１７１と、共通液室１０から液体インクを循環させるための循環口を構成するインク循環ポート１７２と、を備える。インク供給ポート１７１は、液体インクを貯留するインクタンク１０１に接続している。インク循環ポート１７２は、吐出口から吐出されなかった液体インクを循環させる循環路１０２に接続している。

インクタンク１０１は、インクジェットヘッド１００を搭載する装置（液体を吐出する装置）が備えるメインタンクからインクタンク１０１へ液体インクを供給する供給経路を構成するインク供給口１１１を備える。インク供給口１１１には、液体インクの供給経路を構成する供給パイプ１２１が接続されている。供給パイプ１２１の端部には、第三接続部材１２３が取り付けられている。

循環路１０２は、液体インクを循環させる循環経路を構成するインク循環口１１２を備える。インク循環口１１２には、循環パイプ１２２が接続されている。循環パイプ１２２の端部には、第四接続部材１２４が取り付けられている。

第三接続部材１２３及び第四接続部材１２４は、後述する第一接続部材９３及び第二接続部材９４と相互に接続不能な部材である。すなわち、第三接続部材１２３と、第一接続部材９３及び第二接続部材９４は、相互に接続不能な構造を有している。また、第四接続部材１２４と、第一接続部材９３及び第二接続部材９４は、相互に接続不能な構造を有している。

また、インクジェットヘッド１００は、調整流体流路８０へ温度調整流体の供給するための供給口を構成する供給ポート８１と、調整流体流路８０から温度調整流体を排出するための排出口を構成する排出ポート８２と、を備える。

供給ポート８１には、温度調整流体供給源（温度調整流体タンク）と接続するための調整流体供給路を構成する第一調整チューブ９１が接続されている。排出ポート８２には、同じく調整流体タンクと接続するための調整流体排出路を構成する第二調整チューブ９２が接続されている。

供給ポート８１に接続される第一調整チューブ９１の接続端の反対側の端部である調整流体供給端部には、第一接続部材９３が取り付けられている。排出ポート８２に接続される第二調整チューブ９２の接続端の反対側の端部である調整流体排出端部には、第二接続部材９４が取り付けられている。なお、第一接続部材９３と第二接続部材９４の詳細については後述するが、前述のとおり、第一接続部材９３と第二接続部材９４は、第三接続部材１２３と第四接続部材１２４には接続不能の接続部材である。

第一調整チューブ９１と第二調整チューブ９２は、変形可能な弾性部材である。インクジェットヘッド１００を装置（液体を吐出する装置）に搭載したときは、第一調整チューブ９１と第二調整チューブ９２は、それぞれ温度調整流体の供給源及び循環経路に接続しているが、脱着時には、図１に例示するように自重によって垂下する。

液体インクを供給するための液体流路である共通液室１０の近傍には、調整流体流路８０が配置されている。調整流体流路８０は、液体インクの温度変動を抑制するための温度調整流体を流動させるための流路である。温度調整流体の温度は、液体インクの温度変動を抑制する温度となるように調整されていて、調整流体流路８０を循環する。

温度調整流体は、調整流体用ポンプを駆動させることで調整流体タンクから第一調整チューブ９１と供給ポート８１を介して調整流体流路８０に流入する。そして、温度調整流体は調整流体流路８０の内部を流動し、排出ポート８２から第二調整チューブ９２を介して調整流体タンクへと循環する。

したがって、調整流体流路８０は、共通液室１０を流動する液体インクの温度が、吐出動作の駆動制御を鑑みた場合の適温よりも上昇したとき、その熱が共通液室１０の壁を伝って温度調整流体へと移動し、液体インクの温度変動を抑制できるように構成されている。

また、調整流体流路８０は、共通液室１０を流動する液体インクの温度が、吐出動作の駆動制御を鑑みた場合の適温よりも下降したとき、温度調整流体の熱が共通液室１０へと移動し、液体インクの温度変動を抑制できるように構成されている。

なお、共通液室１０と調整流体流路８０の配置関係は、上記のように、液体インクの温度変動を抑制できるものであれば、特定の配置関係に限定されるものではない。たとえば、図１のように、共通液室１０の長手寸法に沿って略並行となるように調整流体流路８０を配置してもよい。また、液体インクの流動方向と温度調整流体の流動方向が平行、または平行に近い方向になるような配置関係であればよい。また、互いの流路の一部が熱交換可能な程度に接近している配置関係でもよい。

温度調整流体の温度の調整は、循環流路の途中での自然放熱によって行うようにしてもよい。また、調整流体タンク又は温度調整流体の流路の一部には、温度調整流体の温度を調整するための熱交換器を備えてもよい。すなわち、温度調整流体は調整流体流路８０を含む循環路を循環することで、一定の温度に維持される流体であればよい。

調整流体流路８０の機能について、より詳細に説明する。共通液室１０を流動する液体インクは、後述する圧力発生手段（圧電アクチュエータ７１と圧電素子７２）を駆動させることで生ずる熱の影響により、温度が変動する。温度が変動した液体インクは、循環流路を介して共通液室１０を含む液体流路を流動する。このときの液体インクの熱が共通液室１０の壁面を伝わって、その近傍に設けられている調整流体流路８０にも伝わる。調整流体流路８０を流動する温度調整流体の温度は、液体インクの温度が好適な粘度を維持可能な温度になるように調整されて維持される。したがって、液体インクの温度が圧力発生手段の発熱によって温度が変動し、適正温度より上昇した場合、その熱が共通液室１０から調整流体流路８０へと放熱され、温度調整流体の温度を上昇させる。これによって、液体インクの温度が下降し、好適な温度へ調整される。以上のように、圧力発生手段の駆動によって温度が上昇する液体インクを冷ますように、温度調整流体が機能する。なお、液体インクにおいて、適正温度よりも低くなるような温度変動が起きれば、温度調整流体によって適正温度になるように温められる。

このように、調整流体流路８０が設けられ、温度調整流体が内部を流動することにより、共通液室１０における液体インクの温度を適正な温度へと調整することができ、液体インクの粘度を適正に維持することが可能となる。

温度調整流体は、液体でも気体でもよい。例えば、液体インクと同様の液体あって吐出用途ではない「非吐出液」や、冷却効果を備える「冷却液」、温度を保持する機能を備える「保温液」や「循環液」及び空気等でもよい。

次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００について図２及び図３を参照して説明する。図２はインクジェットヘッド１００のノズル配列方向と直交する方向（圧力室長手方向）に沿う断面説明図、図３はノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態のインクジェットヘッド１００は、ノズル板１１と、個別流路部材である流路板２０と、壁面部材としての振動板部材３０とを積層接合している。そして、振動板部材３０の振動領域（振動板）３０を変位させる圧電アクチュエータ７１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通流路部材４０と、を備えている。また、インクジェットヘッド１００は、前述したとおり、液体インクの温度を調整するための温度調整流体を循環させる調整流体流路８０を内部に備える。図２及び図３において、調整流体流路８０を図示していないが、図１の如く、共通液室１０に隣接する位置に調整流体流路８０は配置されている。

ノズル板１１は、液体を吐出する複数のノズル１４を有している。

流路板２０は、複数のノズル１４に通じる複数の圧力室１６と、各圧力室１６にそれぞれ通じる個別流路である個別供給流路１７と、１又は複数（本実施形態では１つ）の個別供給流路１７に通じる液導入部となる中間供給流路１８を形成している。

振動板部材３０は、流路板２０の圧力室１６の壁面を形成する変位可能な複数の振動板（振動領域）３０を有する。ここでは、振動板部材３０は２層構造（限定されない）とし、流路板２０側から薄肉部を形成する第一層３０Ａと、厚肉部を形成する第二層３０Ｂで構成されている。

そして、薄肉部である第一層３０Ａで圧力室１６に対応する部分に変形可能な振動領域７３を形成している。振動領域７３内には、第二層３０Ｂで圧電アクチュエータ７１と接合する厚肉部である凸部７３ａを形成している。

そして、振動板部材３０の圧力室１６とは反対側に、振動板部材３０の振動領域７３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７１を配置している。

この圧電アクチュエータ７１は、ベース部材１３上に接合した圧電部材にハーフカットダイシングによって溝加工をして、ノズル配列方向において、所要数の柱状の圧電素子７２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。そして、圧電素子７２は、振動板部材３０の振動板部材３０に形成した厚肉部である凸部７３ａに接合している。

この圧電素子７２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（端面電極）に接続され、外部電極にフレキシブル５部材７５が接続されている。

共通流路部材４０は複数の圧力室１６に通じる共通液室１０を形成している。共通液室１０は、振動板部材３０に設けた開口部１９を介して液導入部となる中間供給流路１８に連通し、中間供給流路１８を介して個別供給流路１７に通じている。

このインクジェットヘッド１００においては、例えば圧電素子７２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７２が収縮し、振動板部材３０の振動領域７３が引かれて圧力室１６の容積が膨張することで、圧力室１６内に液体が流入する。

その後、圧電素子７２に印加する電圧を上げて圧電素子７２を積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域７３をノズル１４に向かう方向に変形させて圧力室１６の容積を収縮させることにより、圧力室１６内の液体が加圧され、ノズル１４から液体が吐出される。

［接続部材の実施形態］
ここで、本発明の実施形態に係る第一接続部材９３と第二接続部材９４の詳細について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、インクジェットヘッド１００を画像形成装置（液体を吐出する装置の一類型）に装着して稼働可能にした状態を例示している。図４（ａ）に例示するように、第一接続部材９３は、温度調整流体の供給源との接続経路に接続されている。接続経路の端部には、第五接続部材９５が取り付けられている。第五接続部材９５は、第一接続部材９３と接続可能な接続部材である。第二接続部材９４は、温度調整流体の供給源への循環経路に接続されている。循環経路の端部には、第六接続部材９６が取り付けられている。第六接続部材９６は、第二接続部材９４と接続可能な接続部材である。

第一調整チューブ９１と第二調整チューブ９２、及び、接続経路と循環経路には、それぞれ調整流体流路を閉塞可能なチューブピンチ９９が取り付けられているが、図４（ａ）の状態においては、チューブピンチ９９は調整流体流路を閉塞していない状態である。

図４（ｂ）は、インクジェットヘッド１００を画像形成装置から取り外すときの初期の手順を例示している。インクジェットヘッド１００を取り外す際には、調整流体流路を取り外す必要がある。そこで、第一調整チューブ９１と第二調整チューブ９２とを、チューブピンチ９９によって狭窄して、調整流体流路を閉塞し、その後、第一接続部材９３と第五接続部材９５との接続、及び、第二接続部材９４と第六接続部材９６との接続をそれぞれ解除する。

第一調整チューブ９１と第二調整チューブ９２は、弾性部材で構成されているので、接続状態を解除しただけでは、第一接続部材９３と第二接続部材９４の自重によって、図１にて例示したような態様、すなわち垂下した状態になる。この状態のまま放置すると、第一調整チューブ９１と第二調整チューブ９２が装置内部の他の部分に衝突したり、チューブピンチ９９よりも先端部方向に残置している温度調整流体が漏れたりする。

そこで、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００では、第一調整チューブ９１と第二調整チューブ９２の弾性を利用して、図４（ｃ）に示すように、第一調整チューブ９１との端部に設けられている第一接続部材９３と第二調整チューブ９２の端部に設けられている第二接続部材９４と、を相互に接続する。また、温度調整流体の接続経路と循環経路も弾性部材によって構成されていれば、第五接続部材９５と第六接続部材９６を相互に接続し、これらが装置内部の他の部分に衝突しない状態にすることもできる。

第一接続部材９３と第二接続部材９４は、相互の接続をするときに、回転操作を必要としない部材である。したがって、第一接続部材９３と第二接続部材９４の接続は容易に行うことができる。また、第一接続部材９３と第二接続部材９４の接続を解除するときの操作においても、回転操作を必要とせず、第一接続部材９３と第二接続部材９４は容易に接続を解除可能な構成からなる。なお、第一接続部材９３と第二接続部材９４の接続操作、解除操作では、少なくとも１回程度の回転は許容してもよい。

第一接続部材９３と第二接続部材９４は弁機能を有さない接続部材である。したがって、調整流体流路８０に温度調整流体が残っている状態で第一接続部材９３を温度調整流体の供給源への接続経路から接続を解除し、また、第二接続部材９４を温度調整流体の供給源への循環経路との接続を解除するときは、チューブピンチ９９を必要とする。しかし、接続を解除する前に調整流体流路８０から温度調整流体を抜けば、チューブピンチ９９を用いることなく、インクジェットヘッド１００を取り外す際の液漏れを防止することができる。

第一接続部材９３と第二接続部材９４は一般的に、カップリング、ジョイント、カプラ―等で呼称される部材で構成される。

また、多少の量の温度調整流体が調整流体流路８０に残っていても、第一接続部材９３及び第二接続部材９４の接続を解除する際に、液漏れしない程度の残量であれば、第一接続部材９３と第二接続部材９４を相互に接続することで、液漏れを防止することができる。

また、装置に搭載される前のインクジェットヘッド１００は、温度調整流体を抜いた状態であることが望ましい。温度調整流体は、熱を移動させるものであるから、特に液体であれば防錆や防腐剤などを含むものとなる。この場合、温度調整流体には固形成分を含む必要はなく、調整流体流路８０の内部で乾燥しても固形分が固着して詰まり状態にはならず、温度調整流体を抜いた状態での保管や移動が望ましい。

以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００によれば、温度調整流体の流路を構成する部材において、温度調整流体の供給側と排出側の接続部材を相互に接続可能な構成とする。これによって、装置からインクジェットヘッド１００を取り外した際（脱着したとき）、接続部材同士を接続させることで、可撓性を有する部材の先端部分の自由度を制約し、液漏れなどを防止することができる。また、接続部材同士の接続により、供給側の流路と排出側の流路を、インクジェットヘッド１００の外径部に沿った姿勢で保持することができ、装置内の構成との衝突を防止することもできる。

［液体吐出ヘッドの第二実施形態］
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第二実施形態について説明する。図５は本実施形態に係るインクジェットヘッド１００ａの内部構造を示す断面図である。インクジェットヘッド１００ａの説明において、すでに説明をしたインクジェットヘッド１００と同様の構成については、共通する符号を付す。

図５に示すように、インクジェットヘッド１００ａは、吐出口に吐出液である液体インクを供給するための液体流路を構成する共通液室１０と、液体インクの温度変動を抑制するための温度調整流体を流動させるための流路である調整流体流路８０と、を備える。本実施形態に係るインクジェットヘッド１００ａは、循環型液体吐出ヘッドである。したがって、インクジェットヘッド１００ａは、ノズル孔であって吐出口を構成するノズル１４から液体インクを液滴にして吐出する。インクタンク１０１から供給された液体インクがノズル１４から吐出されなかった分はインクタンク１０１に戻るよう構成された供給流路を含むものである。

第一実施形態に係るインクジェットヘッド１００が備える調整流体流路８０（図１等を参照）は、循環型液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１００ａにおいても適用可能である。循環型液体吐出ヘッドは、吐出液体が循環しているので、第一実施形態に係るインクジェットヘッド１００のような非循環型の液体吐出ヘッドと比較して、ヘッド温度の上昇は抑えやすい。しかし、連続動作による温度上昇は、循環型でも同様に生ずるので、温度上昇が著しい場合は、調整流体流路８０を採用することで、液体インクの温度調整をより確実に行うことができる。

また、インクジェットヘッド１００ａは、前述したとおり、液体インクの温度を調整するための温度調整流体を循環させる調整流体流路８０を内部に備える。

インクジェットヘッド１００ａは、ノズル板１１と、流路板２０と、壁面部材としての振動板部材３０と、を積層し相互に接合して構成される。振動板部材３０の振動領域７３を変位させる圧電アクチュエータ７１と、インクジェットヘッド１００ａのフレーム部材を兼ねる共通流路部材４０と、を備えている。振動領域７３は、圧力室１６の内部の圧力を変動させて、液体インクを吐出するためのエネルギーを発生させる圧力発生手段を構成する。

流路板２０は、吐出口を構成する複数のノズル１４に連通する複数の圧力室１６と、複数のノズル１４と複数の圧力を連通させる連通路１５と、複数の圧力室１６に各々通じる複数の流体抵抗部を兼ねる個別供給流路１７と、二以上の個別供給流路１７に通じる一又は複数の液導入部となる中間供給流路１８と、を形成する。

個別供給流路１７は、圧力室１６よりも流体抵抗が高い二つの第一流路部１７Ａ及び第二流路部１７Ｂと、第一流路部１７Ａと第二流路部１７Ｂとの間に配置され、第一流路部１７Ａ及び第二流路部１７Ｂよりも流体抵抗が低い第三流路部１７Ｃとを含む。

なお、流路板２０は、複数枚の板状部材２０Ａ〜２０Ｅを積層して構成しているが、これに限るものではない。

また、流路板２０は、複数の圧力室１６に連通路１５を介して各々通じる流路板２０の面方向に沿う複数の個別回収流路５７と、二以上の個別回収流路５７に通じる一又は複数の液導出部となる中間回収流路５８と、を形成している。

個別回収流路５７は、圧力室１６よりも流体抵抗が高い２つの第一流路部５７Ａ及び第二流路部５７Ｂと、第一流路部５７Ａと第二流路部５７Ｂとの間に配置され、第一流路部５７Ａ及び第二流路部５７Ｂよりも流体抵抗が低い第三流路部５７Ｃとを含む。個別回収流路５７は、第二流路部５７Ｂよりも循環方向において下流側となる流路部５７Ｄは第三流路部５７Ｃと同じ流路幅にしている。

共通流路部材４０は、共通液室１０と、共通回収流路５０と、を形成している。なお、本実施形態においては、共通液室１０は、ノズル配列方向において共通回収流路５０と並ぶ流路部分１０Ａと、共通回収流路５０と並ばない流路部分１０Ｂとで構成している。

共通液室１０は、振動板部材３０に設けられた開口部１９を介して液導入部となる中間供給流路１８に連通し、中間供給流路１８を介して個別供給流路１７に通じている。共通回収流路５０は、振動板部材３０に設けた開口部５９を介して液導出部となる中間回収流路５８に連通し、中間回収流路５８を介して個別回収流路５７に通じている。

なお、個別供給流路１７、個別回収流路５１、共通液室１０、共通回収流路５０、中間供給流路１８、中間回収流路５８により、液体インクを循環させて圧力室１６に供給する液体供給路と液体排出路が形成される。

このインクジェットヘッド１００ａにおいても、圧電素子７２を積層方向に伸長させ、振動板部材３０の振動領域７３をノズル１４に向かう方向に変形させて圧力室１６の容積を収縮させることにより、圧力室１６内の液体が加圧され、ノズル１４から液体が吐出される。

また、ノズル１４から吐出されない液体はノズル１４を通過して個別回収流路５７から共通回収流路５０に回収され、共通回収流路５０から外部の循環経路を通じて共通液室１０に再度供給される。また、ノズル１４から液体吐出を行っていないときも、共通液室１０から圧力室１６を経て共通回収流路５０に液体が循環し、外部の循環経路を通じて共通液室１０に再度供給される。

調整流体流路８０は、共通流路部材４０に積層される調整流路部材８３の内部に形成される流路であって、温度調整流体が流動する空間を形成する。

次に、インクジェットヘッド１００ａに対して液体インクを循環させるための液体循環装置の一例について図８を参照して説明する。図６は同循環装置のブロック説明図である。なお、ここでは一つのインクジェットヘッド１００ａのみ図示しているが、複数を配列する場合には、マニホールドなどを介して複数のヘッドの供給側、回収側にそれぞれ供給側液体経路、回収側液体経路を接続することになる。

液体循環装置６００は、供給タンク６０１、回収タンク６０２、メインタンク６０３、第一送液ポンプ６０４、第二送液ポンプ６０５、コンプレッサ６１１、レギュレータ６１２、真空ポンプ６２１、レギュレータ６２２、供給側圧力センサ６３１、回収側圧力センサ６３２などで構成されている。

ここで、コンプレッサ６１１及び真空ポンプ６２１は、供給タンク６０１内の圧力と回収タンク６０２内の圧力とに差圧を生じさせる手段を構成している。

供給側圧力センサ６３１は、供給タンク６０１とインクジェットヘッド１００ａとの間であって、インクジェットヘッド１００ａの供給パイプ１２１に繋がった供給側液体経路に接続されている。回収側圧力センサ６３２は、ヘッド１と回収タンク６０２との間であって、インクジェットヘッド１００ａの循環パイプ１２２に繋がった回収側液体経路に接続されている。

回収タンク６０２の一方は、第一送液ポンプ６０４を介して供給タンク６０１と接続されており、回収タンク６０２の他方は第二送液ポンプ６０５を介してメインタンク６０３と接続されている。

これにより、供給タンク６０１から供給パイプ１２１を通ってインクジェットヘッド１００ａ内に液体が流入し、循環パイプ１２２から回収タンク６０２へ回収される。第一送液ポンプ６０４によって回収タンク６０２から供給タンク６０１へ液体が送られることによって、液体が循環する循環経路が構成される。

ここで、供給タンク６０１にはコンプレッサ６１１がつなげられており、供給側圧力センサ６３１で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、回収タンク６０２には真空ポンプ６２１がつなげられており、回収側圧力センサ６３２で所定の負圧が検知されるよう制御される。

これにより、インクジェットヘッド１００ａ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、インクジェットヘッド１００ａのノズル１４から液体を吐出すると、供給タンク６０１及び回収タンク６０２内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第二送液ポンプ６０５を用いて、メインタンク６０３から回収タンク６０２に液体を補充する。

なお、メインタンク６０３から回収タンク６０２への液体補充のタイミングは、回収タンク６０２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、回収タンク６０２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。

［液体を吐出する装置の実施形態］
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７及び図８を参照して説明する。図７は同装置の概略説明図、図７は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。

この液体を吐出する装置であるインクジェットプリンタ５００は、シート状の記録媒体である連続体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体５１０を画像形成手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する画像形成手段５０５と、連続体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続体５１０を搬出する搬出手段５０９などを備えている。

連続体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、搬出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、搬出手段５０９によって、搬送部が構成される。

この連続体５１０は、画像形成手段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５５０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５５５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５５０には、例えば、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５５１Ａ、５５１Ｂ、５５１Ｃ、５５１Ｄ（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。ヘッドユニット５５０は、画像形成部を構成する。

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８に例示するように、本発明に係る液体吐出ヘッドの第一実施形態であるインクジェットヘッド１００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、本発明に係る液体を吐出する装置としての画像形成装置の他の例について図９及び図１０を参照して説明する。図９は同装置の要部平面説明図、図１０は同装置の要部側面説明図である。

このインクジェットプリンタ５００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、インクジェットヘッド１００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のインクジェットヘッド１００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、インクジェットヘッド１００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。

インクジェットヘッド１００は、前述した液体循環装置６００と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。

このインクジェットプリンタ５００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を吸着してインクジェットヘッド１００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の側方にインクジェットヘッド１００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、例えばインクジェットヘッド１００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、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インクジェットプリンタ５００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インクジェットヘッド１００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。

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１１を参照して説明する。図１１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４４０、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、インクジェットヘッド１００で構成されている。

なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０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１２を参照して説明する。図１２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４４０は、流路部品４４４が取付けられたインクジェットヘッド１００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の上部にはインクジェットヘッド１００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、液体循環装置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とする。

「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。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ ：ヘッド
３ ：振動板部材
１０ ：共通液室
１０Ａ ：流路部分
１０Ｂ ：流路部分
１１ ：ノズル板
１３ ：ベース部材
１４ ：ノズル
１５ ：連通路
１６ ：圧力室
１７ ：個別供給流路
１７Ａ ：第一流路部
１７Ｂ ：第二流路部
１７Ｃ ：第三流路部
１８ ：中間供給流路
１９ ：開口部
２０ ：流路板
２０Ａ ：板状部材
２０Ｂ ：板状部材
２０Ｃ ：板状部材
２０Ｄ ：板状部材
２０Ｅ ：板状部材
３０ ：振動板部材
３０Ａ ：第一層
３０Ｂ ：第二層
４０ ：共通流路部材
５０ ：共通回収流路
５１ ：個別回収流路
５７ ：個別回収流路
５８ ：中間回収流路
５９ ：開口部
７１ ：圧電アクチュエータ
７２ ：圧電素子
７３ ：振動領域
７３ａ ：凸部
８０ ：調整流体流路
８１ ：供給ポート
８２ ：排出ポート
８３ ：調整流路部材
９１ ：第一調整チューブ
９２ ：第二調整チューブ
９３ ：第一接続部材
９４ ：第二接続部材
９５ ：第五接続部材
９６ ：第六接続部材
９９ ：チューブピンチ
１００ ：インクジェットヘッド
１０１ ：インクタンク
１０２ ：循環路
１１１ ：インク供給口
１１２ ：インク循環口
１２１ ：供給パイプ
１２２ ：循環パイプ
１２３ ：第三接続部材
１２４ ：第四接続部材
１７１ ：インク供給ポート
１７２ ：インク循環ポート

特開２０１５−２０５４１８号公報

Claims (5)

1. 複数のノズル孔から液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記液体を前記ノズル孔へと供給する液体流路と、
   前記液体流路における前記液体の温度を調整する温度調整流体が流動する調整流体流路と、
   前記調整流体流路に前記温度調整流体を供給するための調整流体供給路と、
   前記調整流体流路から前記温度調整流体を排出するための調整流体排出路と、
   前記調整流体供給路の前記調整流体流路との接続端の反対側の端部である調整流体供給端部と、
   前記調整流体排出路の前記調整流体流路との接続端の反対側の端部である調整流体排出端部と、
   を備え、
   前記調整流体供給路及び前記調整流体排出路は、変形可能な弾性部材を少なくとも一部に含み、
   前記調整流体供給端部と前記調整流体排出端部には、相互に接続可能な接続部材を備える、
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記液体流路に前記液体を供給する液体供給路と、
   前記液体流路から前記液体を排出する液体排出路と、
   を備え、
   前記液体供給路の前記液体流路との接続端の反対側の端部と、前記液体排出路の前記液体流路との接続端の反対側の端部には、前記接続部材のいずれにも接続不能の部材が取り付けられている、
   請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記接続部材は、回転操作によらず、相互に接続可能な部材である、
   請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記接続部材は、内部に弁機能を有さない部材である、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 媒体に対して液滴を付着させて画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部に対して前記媒体を搬送させる搬送部と、を備える画像形成装置であって、
   前記画像形成部は、前記液滴を前記媒体に対して吐出させる請求項１乃至４のいずれか一項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を吐出する装置。
   

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