JP2022026196A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出ヘッドにおいて、サイズを大型化させることなく、充填性を向上させる。【解決手段】液体吐出ヘッドは、圧力発生手段と振動板とを備える駆動部と、液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、前記ノズルの各々に対応する位置に配置される壁面と、を備え、前記壁面の内側を個別液室、前記壁面の外側を共通液室とし、前記壁面は、前記共通液室と前記個別液室とを連通する連通路を備えることを特徴とする。なお、壁面は、前記液体の吐出方向において、前記ノズル板から前記振動板に向かって設けられてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。

液体を液滴として吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置が知られている。従来の液体吐出ヘッドにおける吐出対象物は、流動性のよい液体インク等であり、用紙などの媒体に対し液体インクを液滴として吐出して付着させ、その液滴の像によって画像を形成するなどに用いられている。

一方、液体インクよりも粘性の高い（高粘度の）液体を用いて塗装やコーティングを行う場合にも、液体吐出ヘッドの基本的な構成を流用するニーズがある。しかし、高粘度の吐出対象物を液滴として吐出する場合、吐出ムラが生じやすくなる。

そこで、液体吐出ヘッドに適用する技術として、孔径の異なるノズルを複数用意し、インク粘性に応じて吐出抵抗を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示の技術では、従来の液体吐出ヘッドと同様に、液滴を吐出するノズルに連通する圧力室（個別液室）と、複数の個別液室に吐出対象物を補充可能にするために吐出対象物を貯留するリザーバとしての共通液室とが重力方向において層状に配置されている。特許文献１に開示の技術を適用して、高粘度の吐出対象物を吐出させるには課題がある。

例えば、高粘度のものは充填性が低く、洗浄性も低いので、充填や洗浄のために高圧力を必要とするが、その高圧力の影響により液体吐出ヘッドを構成する部品の接着剤接合部が剥離するなどが生ずる。そして、高周波駆動時において、ノズルへの吐出対象物の供給が間に合わなくなりやすく、高周波駆動に不向きである。

これらを解決するには、共通液室と個別液室の間での圧力損失を低減させる必要があるが、そのためには流路を拡大させて流路面積や体積が拡張する必要があるので、液体吐出ヘッドの大型化の原因になる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高粘度の吐出対象物に対応可能であって大型化させることなく、充填性が向上する液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、圧力発生手段と振動板とを備える駆動部と、液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、前記ノズルの各々に対応する位置に配置される壁面と、を備え、前記壁面の内側を個別液室、前記壁面の外側を共通液室とし、前記壁面は、前記共通液室と前記個別液室とを連通する連通路を備えることを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出ヘッドにおいて、高粘度の吐出対象物に対応可能であって大型化させることなく、充填性を向上させることができる。

（ａ）～（ｃ）は、それぞれ、本発明の実施形態の液体吐出ヘッドの断面図、（ａ）のＡ－Ａ’断面図、（ａ）のＢ－Ｂ’断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の実施形態の隔壁の斜視図、（ａ）のＣ－Ｃ’矢視図、（ａ）のＤ－Ｄ’矢視図である。 図１（ａ）の一部を拡大した拡大図である。 本発明の実施形態の液体吐出装置の概略構成図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施形態の変形例の液体吐出ヘッドの断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、それぞれ、本発明の実施形態の隔壁に設けられた穴部の形状の変形例を説明するための説明図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の実施形態の隔壁に設けられた穴部の形状の他の変形例を説明するための説明図である。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の実施形態の隔壁に設けられた穴部の配置を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。本実施形態においては、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッド１１０、および、液体吐出ヘッド１１０を備えた液体吐出装置１００を例に説明を行う。

図１（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッド１１０の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ’断面の斜視図である。図１（ｃ）は、Ｂ－Ｂ’断面の斜視図である。また、図２（ａ）は、隔壁の斜視図である。図２（ｂ）は、隔壁が共通液室に配された状態での、Ｃ－Ｃ’断面を含む断面図である。図２（ｃ）は、隔壁が共通液室に配された状態でのＤ－Ｄ’断面を含む断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッド１１０は、共通液室２００と、駆動部３００と、を備える。

後述するが、液体吐出装置１００は、吐出対象物としての液体（インク）を吐出させるノズル２４１を複数備える液体吐出ヘッド１１０を備える。ノズル２４１に充填される液体を圧力によって液滴として媒体に吐出して、媒体に液滴を付着させることで所定の位置に画像等を形成する。液体吐出ヘッド１１０は、複数のノズル２４１を二次元的に配列したノズル面を有する。また、液体吐出ヘッド１１０は、各ノズル２４１からのインク噴射の駆動力となる圧力を発生させる機能を担う圧力室としての個別液室２２０を有する。また、液体吐出ヘッド１１０は、インク供給源からインク供給孔を介して複数の個別液室２２０へインクを分配するためのリザーバとして機能する共通インク室としての共通液室２００を有する。そして、液体吐出ヘッド１１０は、個別液室２２０のそれぞれにおいて、個別に圧力を発生させる複数の圧力発生手段としての圧力発生室３１０を有する。液体吐出ヘッド１１０は、圧力発生室３１０によって圧力室としての個別液室２２０に加えられた吐出エネルギーが個別液室２２０内のインクに圧力変動を生じさせることで、ノズル２４１からインクを液滴として吐出させる。

本実施形態の液体吐出ヘッド１１０では、個別液室２２０が共通液室２００と同じ層に設けられている点に特徴を有する。すなわち、共通液室２００として形成されている空間の内部であって、同層として扱いうる位置に複数の個別液室２２０が含まれるように形成されている。以下、このような特徴を有する本実施形態の液体吐出ヘッド１１０について説明する。

共通液室２００は、上述のように、インク供給源から供給されたインクを一時的に貯留し、個別液室２２０に分配するためのインク流路を介して個別液室２２０のそれぞれと連通する。共通液室２００は、個別液室２２０へのインクの供給元として機能する。また、共通液室２００は、個別液室２２０においてノズル２４１から液滴を吐出したときの圧力変動がインク流路を介して流入するインク振動流れの圧力を吸収するように機能する。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、共通液室２００は、薄い直方体（高さが低い直方体）の部材の一方の開口にノズル板２４０を配置して形成される内部空間に相当する。また、本実施形態の個別液室２２０は、共通液室２００の内部空間に形成される。個別液室２２０は、共通液室２００の内部空間において、所定の配列をもって配置される隔壁２３０によって形成される。また、隔壁２３０が配置される位置には、共通液室２００の底面に相当するノズル板２４０の一部を貫通させて形成した孔によってノズル２４１が形成される。そして、ノズル２４１に向かってノズル板２４０を傾斜させた凹みに相当する空間と、当該空間の周囲を囲む壁に相当する隔壁２３０によって囲まれた空間が個別液室２２０に相当する。このため、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、共通液室２００と個別液室２２０とは、液体の吐出方向（図中Ｚ方向）において同じ高さである。

上記のとおり、ノズル板２４０は、共通液室２００の底面を構成する。ノズル板２４０は、図１（ｃ）に示すように、その断面が、共通液室２００の開口部分と同じ長方形形状であり、複数のノズル２４１を備える。各ノズル２４１は、所定の間隔（例えば、５－２０ｎｍ間隔）をあけて配置される。各ノズル２４１は、図１（ｂ）の例では、例えば、千鳥状に配置される。

なお、ノズル２４１を設ける間隔を、目的とするインクの吐出滴サイズおよびインクの粘度に応じて決定された個別液室２２０の寸法に基づいて定める構成であってもよい。また、液体吐出ヘッド１１０の平面寸法を２００ｍｍ×５０ｍｍとし、１０～３０個程度のノズル２４１を等間隔に設ける構成であってもよい。

隔壁２３０は、共通液室２００内に個別液室２２０を構成するために設けられる。本実施形態では、隔壁２３０の壁面の内側が個別液室２２０であり、外側が共通液室２００である。隔壁２３０は、例えば、図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、円筒形状を有し、上面からの平面視の形状（平面視形状）が円形形状を有するよう共通液室２００に配置される。なお、隔壁２３０の断面形状はこれに限定されない。例えば、平面視形状は楕円形状であってもよい。

隔壁２３０は、ノズル板２４０と、振動板３３０とに接合するよう設けられ、隔壁２３０の高さは、共通液室２００の高さ（ノズル板２４０の上面から、後述する振動板３３０の下面までの距離）と等しい。すなわち、隔壁２３０の壁面は、液体の吐出方向において、ノズル板２４０から振動板３３０に向かって設けられる。そして、図２（ａ）から図２（ｃ）に示すように、その壁面に穴部２３１を有する。穴部２３１は、例えば、断面が円形形状を有し、本実施形態では、２つ設けられる。２つの穴部２３１は、例えば、それぞれ、隔壁２３０の断面の中心を挟んで径方向に対向する位置に形成されることが望ましい。穴部２３１は、共通液室２００から、隔壁２３０の内部に構成される個別液室２２０にインクを供給する連通路として機能する。

隔壁２３０は、図１（ａ）に示すように、各ノズル２４１の位置に対応づけて配置される。例えば、隔壁２３０が有する円筒形状の中心軸の延長線上にノズル２４１が配されるよう、隔壁２３０は配置される。本実施形態では、共通液室２００の、各ノズル２４１に対応する位置に、隔壁２３０の壁面とノズル板２４０とで囲まれた領域を構成し、個別液室２２０とする。

駆動部３００は、液体吐出ヘッド１１０に液体吐出動作を実行させる制御信号としての駆動波形に基づいて、ノズル２４１からインクを吐出させる圧力を発生させる。本実施形態の駆動部３００は、圧力発生室３１０と、振動板３３０と、フレーム３４０と、を備える。

圧力発生室３１０は、各個別液室２２０に付与する圧力を発生する。このため、圧力発生室３１０は、個別液室２２０に対応して設けられる。圧力発生室３１０は、圧力発生手段として、圧電素子３１１と、アイランド３１２と、を備える。

圧電素子３１１は、詳細は後述するが、例えば、圧電体であるピエゾ素子と個別電極とが、それぞれ複数積層された構造を有する。圧電素子３１１は、電気信号を印加されると振動し、圧力発生室３１０内の体積を変化させ、振動板３３０を変形させる。電気信号は、例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）などの回路から印加される。圧電素子３１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を素材とし、ダイシング加工によって振動板３３０を加圧する振動子が複数設けられる。

アイランド３１２は、圧力発生室３１０内の圧電素子３１１と振動板３３０との間に配置され、振動板３３０の振動量（変位量）を大きくすることにより、圧電素子３１１の変位を振動板３３０に効率的に伝播させる。

振動板３３０は、本実施形態では、共通液室２００の上面に配置される板状部材である。振動板３３０は、圧電素子３１１の圧力変動に応じて振動、変形し、個別液室２２０の体積を変化させる。なお、個別液室２２０は、隔壁２３０の壁面と、ノズル板２４０と、振動板３３０とで囲まれる。

フレーム３４０は、振動板３３０に接合され、各圧力発生室３１０を形成する。フレーム３４０は、例えば、ステンレス鋼材（ＳＵＳ３０３）を素材とし、各圧力発生室３１０は、フレーム３４０の該当箇所を機械加工することで形成される。

なお、後述するように、フレーム３４０の、圧電素子３１１の上部には、圧電素子３１１を支持する支持板が形成される。

次に、駆動部３００の駆動の詳細を説明する。図３は、図１（ａ）の一対の圧力発生室３１０と個別液室２２０とを拡大した図である。

液体吐出ヘッド１１０は、さらに、支持板３６０、共通電極ワイヤ３７１、個別電極ワイヤ３７２を備える。

圧電素子３１１は、図３に示すように、共通電極３５１と、圧電体であるピエゾ素子３５２と、個別電極３５３とが、それぞれ複数積層された素子である。なお、共通電極３５１は、側面個別電極３５５に接触しない程度の長さであり、個別電極３５３も、側面共通電極３５４に接触しない程度の長さに設計される。圧電素子３１１は、共通電極３５１および個別電極３５３が交互にピエゾ素子３５２に挟まれるように積層され、その周囲が絶縁体である絶縁膜３５６で覆われるように形成される。

本実施形態の液体吐出ヘッド１１０では、上述のように、ノズル板２４０と、隔壁２３０と、振動板３３０とにより、個別液室２２０が形成される。また、振動板３３０と、フレーム３４０と、支持板３６０と、によって圧力発生室３１０が形成される。なお、支持板３６０は、本図に示すようにフレーム３４０の上部に架け渡されるようにして配置される。

そして、圧電素子３１１は、このようにして形成された圧力発生室３１０内に、支持板３６０によってアイランド３１２を介して振動板３３０に当接するように支持される。支持板３６０の圧電素子３１１に当接する面にステンレス材を設ける構成であってもよい。

圧電素子３１１には、個別電極ワイヤ３７２から所定の電圧が印加される。なお、電極端子である共通電極ワイヤ３７１および個別電極ワイヤ３７２は、支持板３６０に設けられた開口部３７１ａ、３７２ａを介して圧電素子３１１に接続される。また、共通電極ワイヤ３７１および個別電極ワイヤ３７２は、支持板３６０に設けられた開口部３７１ａ、３７２ａからそれぞれ引き出されるように固定され、駆動回路に接続される。

圧電素子３１１は、電圧が印加されると、その電位に応じて膨張または収縮をする。圧電素子３１１は、その一面が個別液室２２０の一面を構成している振動板３３０にアイランド３１２を介して接触している。したがって、電圧が印加されることにより圧電素子３１１が振動すると、振動板３３０も振動する。振動板３３０が、圧電素子３１１の膨張に伴って個別液室２２０の方向に向かって押し下がると、個別液室２２０の体積が収縮する。

個別液室２２０には、インクが貯留される。したがって、振動板３３０によって個別液室２２０の体積が収縮し、個別液室２２０内の圧力が大きくなることにより、個別液室２２０に貯留されているインクがノズル２４１から吐出される。

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１１０を適用した液体吐出装置１００の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る液体吐出装置１００の概略構成を示す図である。

液体吐出装置１００は、左右の側板に横架された主ガイド部材５１１および従ガイド部材でキャリッジ５３３を移動可能に保持する。キャリッジ５３３は、主走査モータ５５８の駆動によって、駆動プーリ５６６と従動プーリ５６７との間に架け渡したタイミングベルト５０８を介して主走査方向に往復移動する。

キャリッジ５３３は、画像形成手段として、複数の液体吐出ヘッド１１０と、液体吐出ヘッド１１０にインクを供給する液室を備える。なお、本図では、一例として４つの液体吐出ヘッド１１１、１１２、１１３、１１４を備える場合を例示する。液体吐出ヘッド１１１、１１２、１１３、１１４には、それぞれ、液室が設けられる。液体吐出ヘッド１１０は、図１（ｃ）に示すように、複数のノズル２４１を有する。各液体吐出ヘッド１１１、１１２、１１３、１１４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）のいずれか１色のインクを吐出する。

液室には、ＣＭＹＫの各色のインクが収容されているメインタンク５５Ｋ、５５Ｃ、５５Ｍ、５５Ｙを含むカートリッジから各色のインクが供給される。カートリッジはカートリッジホルダ５５ＨＤに交換可能に取り付けられる。

カートリッジホルダ５５ＨＤは、カートリッジから液室にインクを供給するポンプＰを備える。カートリッジからポンプＰによって各色のインクが汲み出され、色ごとに設けられるチューブ５６０を介して各液室に各色のインクが供給される。

なお、液体吐出ヘッド１１０における液体吐出機構として、例えば、上述の圧電素子３１１などの圧電アクチュエータや、サーマルアクチュエータや、振動板３３０と対向電極からなる静電アクチュエータ等を用いることができる。なお、サーマルアクチュエータは、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するアクチュエータである。

また、液体吐出装置１００は、シート材Ｓを液体吐出ヘッド１１０に対向して搬送する搬送機構Ｍとして、搬送ベルト５１２を備える。搬送ベルト５１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５１３とテンションローラ５１４との間に掛け渡されている。

また、搬送ベルト５１２は、副走査モータ５１６の駆動によってタイミングベルト５１７およびタイミングプーリ５１８を介して搬送ローラ５１３が回転駆動されることにより、副走査方向に周回移動する。また、搬送ベルト５１２は、周回移動しながら公知の帯電ローラによって電荷が付与され、帯電される。

さらに、搬送機構Ｍは、液体吐出ヘッド１１０からインクが吐出される領域よりも搬送ベルト５１２の走行方向下流側にシート材Ｓと対向するように配置されている搬送領域Ｒを備える。搬送領域Ｒとキャリッジ５３３との間にシート材Ｓが搬送され、シート材Ｓに対して液体吐出ヘッド１１０からインクが吐出されることによってシート材Ｓに画像が形成される。

キャリッジ５３３の主走査方向の一端部には、液体吐出ヘッド１１０の維持回復を行う維持回復機構５２７が配置され、他方側には搬送ベルト５１２の側方に液体吐出ヘッド１１０から空吐出を行う空吐出受け５２８がそれぞれ配置されている。

維持回復機構５２７は、例えば液体吐出ヘッド１１０のノズル面（ノズル２４１が形成された面）をキャッピングするキャップ部材と、ノズル面を払拭するワイパ部材と、画像形成に寄与しないインクを吐出する公知の空吐出受け５２８とを備える。

また、キャリッジ５３３の主走査方向に沿って両側板間には、所定のパターンを形成したエンコーダスケール５２３が張装されている。さらに、キャリッジ５３３は、エンコーダスケール５２３のパターンを読取るエンコーダセンサ５２４を備える。エンコーダスケール５２３とエンコーダセンサ５２４とによってキャリッジ５３３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）が構成される。

また、搬送ローラ５１３の軸にはコードホイール５２５が取り付けられており、このコードホイール５２５に形成したパターンを検出するエンコーダセンサ５２６が設けられている。コードホイール５２５とエンコーダセンサ５２６とによって搬送ベルト５１２の移動量および移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）が構成される。

以上説明したような構成により、本実施形態に係る液体吐出装置１００は、シート材Ｓが、帯電された搬送ベルト５１２上に吸着された状態で、搬送ベルト５１２の周回移動によって副走査方向に搬送される。

そして、キャリッジ５３３を主走査方向に移動させながら、画像を形成するための信号に応じて液体吐出ヘッド１１０を駆動させることにより、停止しているシート材Ｓにインクを吐出して１行分を記録する。次に、シート材Ｓを所定量搬送させた後、次の行の記録を行う。

記録終了信号またはシート材Ｓの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、搬送領域Ｒを介してシート材Ｓを排紙トレイに排紙する。なお、シート材Ｓの搬送は、上述の搬送ベルト方式に限定されず、複数の吸引口によりシート材Ｓを吸着し、シート材Ｓを挟んだ搬送ローラ５１３の駆動によりシート材Ｓを副走査方向に搬送する方式でもよい。

以上説明したように、本実施形態の液体吐出装置１００の液体吐出ヘッド１１０は、薄い直方体の外壁と、ノズル２４１を備えるノズル板２４０を底面とし、圧力発生手段と振動板３３０とを備える駆動部３００を天面として形成される内部空間が共通液室２００として機能する。そして、共通液室２００が形成されている空間内の一部であってそれぞれノズル２４１に対応する位置に隔壁２３０を配置して区分けし、この区分けされた空間が個別液室２２０として機能する。振動板３３０は、ノズル２４１毎に設けられた圧力発生手段による圧力変動により振動し、液体（インク）をノズル２４１から吐出させる。隔壁２３０は、共通液室２００と個別液室２２０とを連通する連通路である穴部２３１を備える。

このように、本実施形態の液体吐出装置１００は、上述の構成を有する液体吐出ヘッド１１０を備える。この液体吐出ヘッド１１０では、共通液室２００内に複数の個別液室２２０が配置される。すなわち、共通液室２００と複数の個別液室２２０とが、同一層内（レイヤ）に配置される液室構造を有する。

本実施形態によれば、共通液室２００と個別液室２２０とは、隔壁２３０のみで隔てられ、その隔壁２３０に設けられたインク供給路としての穴部２３１を通して、共通液室２００から個別液室２２０にインクが供給される。このように、本実施形態によれば、共通液室２００から個別液室２２０へインクを供給する供給路の長さが、隔壁２３０の厚みとなる。したがって、供給路が短いため、供給時の圧力損失を抑えることができる。

さらに、供給路が短いことにより、高粘度インクであっても、供給路の目詰まりを低減でき、インクの充填、供給が容易になる。これにより、高粘度インクでも、滞りなく個別液室２２０に供給でき、個別液室２２０へのインクの充填性能を向上させることができる。その結果、安定したインク吐出を実現できる。インクの充填性能が向上すると、供給不足が発生しないため、高粘度インクを用いて高周波駆動する場合であっても、安定したインク吐出を実現できる。

さらに、圧力損失を抑えられるため、圧力損失を低減するために流路面積や体積を拡大する必要がなく、液体吐出ヘッド１１０が大型化も抑えられる。

このように、本実施形態によれば、液体吐出ヘッド１１０を大型化させることなく、使用対象のインクの粘度によらず、インクの充填性を向上させることができる。

さらに、本実施形態の液室構造によれば、ノズルヘッド面積全体に共通液室２００を広げることができ、大きな共通液室２００の面積、体積を確保できる。このため、多ノズルからのインク吐出直後に共通液室２００に発生する圧力変動を緩和でき、吐出速度を抑えたり、圧力変動による以上吐出の発生を回避したりできる。

また、大きな共通液室２００の体積を有するため、高いインク供給能力を確保できる。これにより、多ノズルから多量にインクを吐出する場合であっても、個別液室２２０へのインク供給不足の発生を抑えることができる。

また、共通液室２００から個別液室２２０への供給路が、個別液室２２０を構成する隔壁２３０の穴部２３１であり、各個別液室２２０にインクを供給するためのチューブ等が不要であるため、各個別液室２２０を高い密度で配置することができる。よって、各個別液室２２０に対応して設けられるノズル２４１も、高密度配置が可能である。このように、本実施形態によれば、多ノズルの液体吐出装置１００において、ノズル２４１の高密度配置を実現できるため、生産性が向上する。

＜変形例１＞
なお、液体吐出ヘッド１１０の構造は、上記実施形態の構造に限定されない。上記実施形態では、駆動部３００の、共通液室２００上部は、フレーム３４０で覆われている。しかしながら、共通液室２００の上部領域に空隙（スペース）を設けてもよい。

この場合の、液体吐出ヘッド１１０ａの断面図を、図５（ａ）に示す。本図に示すように、駆動部３００は、上記実施形態の構成に、さらに、共通液室２００の上に設けられた空隙３５０を備える。

このような液室構造では、共通液室２００上の振動板３３０がフレーム３４０に接合拘束されていないため、高いダンパー機能を有する。一般に、多ノズルから急激に多量の液滴が吐出された際は、共通液室２００の圧力が大きく変動する。しかしながら、本変形例の構成によれば、このような場合に生じる共通液室２００の大きな圧力変動を、空隙３５０がダンパーとして機能して吸収できる。これにより、さらに、吐出が安定する。

＜変形例２＞
また、液体吐出ヘッド１１０において、振動板３３０は、個別液室２２０の上部にのみ配置されてもよい。すなわち、振動板３３０は、圧力発生室３１０と個別液室２２０とを隔てる領域にのみ設けられる。この場合の液体吐出ヘッド１１０ｂを、図５（ｂ）に示す。

本図に示すように、本変形例の液体吐出ヘッド１１０ｂでは、共通液室２００内に、圧力発生室３１０と個別液室２２０との組が配置される。図１（ａ）および図５（ａ）の例では、共通液室２００の上面の位置は、個別液室２２０の上面の位置と同じ高さである。一方、本変形例では、図５（ｂ）に示すように、共通液室２００の一部、すなわち、個別液室２２０が配置されていない部分の上面の位置は、個別液室２２０の上面の位置より高い。

この場合、共通液室２００の深さは、個別液室２２０の高さと、圧力発生室３１０の高さとを合わせたものとなる。よって、単位面積あたりの共通液室２００の体積が他の例に比べて大きくなる。これにより、共通液室２００内のインク保管量が増大し、インク供給不足が発生しにくくなる。さらに、共通液室２００内のダンパー機能も高まるため、吐出が安定する。

また、本変形例の場合、共通液室２００の上部（駆動部３００側）に気泡排出経路を設けてもよい。これにより、共通液室２００内の気泡排出性が高まり、共通液室２００内の充填性が向上する。

このように液室構成した場合、共通液室２００内の気泡逗留部と、個別液室２２０へのインク供給部である穴部２３１とが離れる。よって、共通液室２００内に気泡が存在しても、個別液室２２０へのインク供給部と接触しないため、個別液室２２０への気泡の流入を回避することができる。

＜変形例３＞
なお、個別液室２２０を構成する隔壁２３０の穴部２３１の断面形状は、円形に限定されない。共通液室２００と個別液室２２０とが貫通すればよく、例えば、図６（ａ）～図６（ｄ）に示すように、楕円形、半円形、三角形であってもよい。

また、図７（ａ）～図７（ｃ）に示すように、隔壁２３０の上部の切り欠き形状であってもよい。

＜変形例４＞
なお、隔壁２３０に設ける穴部２３１の配置についても、全ての隔壁２３０に関し、液体吐出ヘッド１１０（共通液室２００）に対し、同一方向としてもよい。すなわち、各壁面に設けられた連通路を構成する穴部２３１は、その液体吐出ヘッド１１０に設けられた他の壁面に設けられた連通路と平行になるように配置してもよい。穴部２３１の配置方向の例を、図８（ａ）～図８（ｃ）に示す。

図８（ａ）は、径方向に対向する位置に設ける２つの穴部２３１を、座標系９００の座標軸に基づけば、２つの穴部２３１を結ぶ径が、ｙ軸に平行になる位置に設けた例である。言い換えると、共通液室２００を形成する外壁の形状における長手方向の仮想直線に対して２つ穴部２３１が揃うように隔壁２３０を配置した例である。図８（ｂ）は、２つの穴部２３１を結ぶ径が、ｘ軸と所定の傾きを有する位置に当該２つの穴部２３１を設けた例である。言い換えると、共通液室２００を形成する外壁の形状における長手方向の仮想直線に対して傾斜する方向において、２つの穴部２３１が直線状に揃うように隔壁２３０を配置した例である。図８（ｃ）は、２つの穴部２３１を結ぶ径がｘ軸に平行になる位置に当該２つの穴部２３１を設けた例である。言い換えると、共通液室２００を形成する外壁の形状における長手方向の仮想直線に対して直交する方向において、２つの穴部２３１が直線状に揃うように隔壁２３０を配置した例である。

一般に、液体吐出ヘッド１１０を傾けて気泡排出を促す時、インクと気泡との比重差で気泡は気圧の低い方に移動する。個別液室２２０において生じた気泡は、各隔壁２３０の穴部２３１を通過して共通液室２００へと移動しようとする。そこで、図８（ａ）のように、各隔壁２３０の穴部２３１を同一方向に設けることにより、個別液室２２０内の気泡排出経路を同一方向に向けて、全ての個別液室２２０内の気泡を同一方向に移動させる。これによって、効率的に気泡を排出できる。

特に、図８（ｂ）および図８（ｃ）に示すように、各隔壁２３０の穴部２３１から排出された気泡の排出経路上（排出方向）に、他の隔壁２３０の穴部２３１が配置されない構成にすれば、排出気泡が他の個別液室２２０へ流入することを回避できる。これによって、さらに、気泡排出性能、インク充填性能が向上させることができる。

なお、隔壁２３０に設ける穴部２３１の数は、２つに限定されない。少なくとも２つあればよく、例えば、図８（ｄ）に示すように、３つ設けてもよい。図８（ｄ）の例では、各穴部２３１は、隔壁２３０の断面の円周上に沿って、等間隔に配置される。

さらに、複数の穴部２３１の配置高さは、異なっていてもよい。例えば、２つの穴部２３１を備える場合、一方の穴部２３１の配置高さを、他方の穴部２３１の配置高さよりも隔壁２３０の振動板３３０の側、もしくは、ノズル板２４０の側の、重力と反対側とする。これにより、配置位置が高い穴部２３１から気泡が排出されるため、気泡の滞留が低減し、インクの充填性、気泡の排出性をさらに向上させることができる。この場合、隔壁２３０の断面の中心を挟んで径方向に対向する位置に配置されなくてもよい。

なお、上記実施形態では、主として産業用の高粘度インクの大量吐出に適した液体吐出装置１００を例にあげて説明した。想定している高粘度インクとして、例えば釉薬、塗料、コーティング剤、造形剤、樹脂、メタル(はんだ)、３D造形材料、ゲル(細胞)混在インク等を含む。

しかしながら、吐出される液体（インク）としては、液体吐出ヘッド１１０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。例えば、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。

本発明は、説明した実施形態に限定されるものではなく、その他の実施形態、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や効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１００：液体吐出装置、１１０：液体吐出ヘッド、１１０ａ：液体吐出ヘッド、１１０ｂ：液体吐出ヘッド、１１１：液体吐出ヘッド、１１２：液体吐出ヘッド、１１３：液体吐出ヘッド、１１４：液体吐出ヘッド、
２００：共通液室、２２０：個別液室、２３０：隔壁、２３１：穴部、２４０：ノズル板、２４１：ノズル、
３００：駆動部、３１０：圧力発生室、３１１：圧電素子、３１２：アイランド、３３０：振動板、３４０：フレーム、３５０：空隙、３５１：共通電極、３５２：ピエゾ素子、３５３：個別電極、３５４：側面共通電極、３５５：側面個別電極、３５６：絶縁膜、３６０：支持板、３７１：共通電極ワイヤ、３７１ａ：開口部、３７２：個別電極ワイヤ、３７２ａ：開口部、
５０８：タイミングベルト、５１１：主ガイド部材、５１２：搬送ベルト、５１３：搬送ローラ、５１４：テンションローラ、５１６：副走査モータ、５１７：タイミングベルト、５１８：タイミングプーリ、５２３：エンコーダスケール、５２４：エンコーダセンサ、５２５：コードホイール、５２６：エンコーダセンサ、５２７：維持回復機構、５２８：空吐出受け、５３３：キャリッジ、５５Ｃ：メインタンク、５５ＨＤ：カートリッジホルダ、５５Ｋ：メインタンク、５５Ｍ：メインタンク、５５Ｙ：メインタンク、５５８：主走査モータ、５６０：チューブ、５６６：駆動プーリ、５６７：従動プーリ、Ｍ：搬送機構、Ｐ：ポンプ、Ｒ：搬送領域、Ｓ：シート材、
９００：座標系

特開２０１０－０４０３２３号公報

Claims (16)

1. 圧力発生手段と振動板とを備える駆動部と、
   液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、
   前記ノズルの各々に対応する位置に配置される壁面と、を備え、
   前記壁面の内側を個別液室、前記壁面の外側を共通液室とし、
   前記壁面は、前記共通液室と前記個別液室とを連通する連通路を備えること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１記載の液体吐出ヘッドであって、
   前記共通液室と前記個別液室とは、前記液体の吐出方向において同じ高さに設けれられていること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１記載の液体吐出ヘッドであって、
   前記壁面は、前記液体の吐出方向において、前記ノズル板から前記振動板に向かって設けられること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドであって、
   前記壁面は、平面視において円形形状および楕円形状のいずれかの平面視形状であること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項４記載の液体吐出ヘッドであって、
   前記壁面の前記平面視形状は、当該壁面に対応する前記ノズルを中心とした形状であること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記共通液室の上面の位置は、前記個別液室の上面の位置と同じ高さであること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 請求項１記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記共通液室の一部の上面の位置は、前記個別液室の上面の位置より高いこと
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、
   前記振動板は、前記共通液室の上面にも延在すること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 請求項８に記載の液体吐出ヘッドであって、
   前記駆動部の、前記共通液室の上部領域は、空隙を有すること
   を特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 請求項７記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記圧力発生手段も、さらに、前記共通液室内に設けられること
    を特徴とする液体吐出ヘッド。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記共通液室の底面は、前記ノズル板で構成されること
    を特徴とする液体吐出ヘッド。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
    前記連通路は、２つ以上設けられること
    を特徴とする液体吐出ヘッド。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
    前記連通路は、前記壁面の上端に設けられていること
    を特徴とする液体吐出ヘッド。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記連通路の断面形状は、円形、楕円形、半円形、三角形のいずれかであること
    を特徴とする液体吐出ヘッド。
15. 請求項１から１０いずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、
    前記壁面と前記連通路とを複数備え、
    前記壁面に設けられた前記連通路は、他の前記壁面に設けられた前記連通路と平行になるように配置されていること
    を特徴とする液体吐出ヘッド。
16. 請求項１から１５いずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えた、液体吐出装置。
    

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