JP2023140528A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニットおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】媒体搬送またはヘッド走査による気流の影響を低減することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向とがなす平面上に複数のノズルを形成したノズル板を備える液体吐出ヘッドであって、前記第２の方向を、前記複数のノズルが記録解像度に対応する所定のピッチで等間隔に並ぶ方向と定義したとき、前記複数のノズルによって構成される複数のノズル列は、前記第１の方向に対して傾斜をなして前記ノズル板に形成され、前記複数のノズル列において、ノズル数が同一である、隣接する複数のノズル列の一端部を結ぶ仮想直線を第１の仮想直線と定義したとき、前記ノズル板の前記第２の方向の一方の端部において、前記ノズル列の先頭位置が前記第１の仮想直線から離れた前記ノズル列の他端部側に配置される第１の部位を有する。【選択図】図９

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニットおよび液体吐出装置に関するものである。

特許文献１には、液体を吐出する複数のノズルを配置したヘッドモジュールを複数つなぎあわせて構成した液滴吐出ヘッドが開示されている。

特許文献２には、平行四辺形の外形形状を有したアクチュエータユニットを複数配置して構成したインクジェットヘッドが開示されている。

特開２０１３－１７３２６４号公報 特開２００７－１６０５６６号公報

特許文献１のような構成では、複数のヘッドモジュールのつなぎ部分と、ノズルが形成されるノズル領域との間に大きなスペースを設けることが難しく、ヘッドの堅牢性が低いという課題があった。

特許文献２のような構成では、複数のアクチュエータユニットのつなぎ部分と、アクチュエータユニット内でノズルが形成されるノズル領域との間に大きなスペースを設けることが難しく、ヘッドの堅牢性が低いという課題があった。

なお、特許文献１，２には、用紙搬送やヘッド走査で生じる気流が、ヘッドから吐出された液体に及ぼす影響についての示唆はない。

本発明は、第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向とがなす平面上に複数のノズルを形成したノズル板を備える液体吐出ヘッドであって、前記第２の方向を、前記複数のノズルが記録解像度に対応する所定のピッチで等間隔に並ぶ方向と定義したとき、前記複数のノズルによって構成される複数のノズル列は、前記第１の方向に対して傾斜をなして前記ノズル板に形成され、前記複数のノズル列において、ノズル数が同一である、隣接する複数のノズル列の一端部を結ぶ仮想直線を第１の仮想直線と定義したとき、前記ノズル板の前記第２の方向の一方の端部において、前記ノズル列の先頭位置が前記第１の仮想直線から離れた前記ノズル列の他端部側に配置される第１の部位を有する液体吐出ヘッドである。

本発明によれば、媒体搬送またはヘッド走査による気流の影響を低減することが可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。

液体吐出装置の一例を示す概略構成図。 ヘッドユニットの一例を示す説明図。 ヘッドの一例を示す概略分解図。 ヘッドの流路部分の一例を示す説明図。 ヘッドの流路部分の一例を示す断面斜視図。 比較例のヘッドを示す説明図。 比較例のヘッドを複数並べた状態を示す説明図。 吐出滴の曲がりを説明する説明図。 本発明の第１の実施形態に係るヘッドの説明図。 第１の実施形態におけるノズル板長手方向のノズル列内のノズル数の推移を示す説明図。 第１の実施形態においてヘッドを複数並べた状態を示す説明図。 第１の実施形態のヘッドつなぎ部分を示す説明図。 本発明の第２の実施形態に係るヘッドの説明図。 第２の実施形態におけるノズル板長手方向のノズル列内のノズル数の推移を示す説明図。 第２の実施形態においてヘッドを複数並べた状態を示す説明図。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

＜液体吐出装置の概略＞
はじめに図１を用いて液体吐出装置の概略を説明する。図１は、液体吐出装置の一例を示す概略構成図である。例示した液体吐出装置は、インクジェット方式により用紙にインクを吐出し、用紙に画像を形成する印刷装置である。

印刷装置５００は、給紙部５０１、搬送部５０３、印刷部５０５、乾燥部５０７および排紙部５０９を備える。給紙部５０１は、ロール状に巻かれた用紙５１０を保持する保持ローラ５１１を備え、長尺に連続した用紙５１０を印刷部５０５側へ供給する。搬送部５０３は、給紙部５０１から供給された用紙５１０に対して、例えば、張力制御や蛇行補正を行い、用紙５１０の張力や搬送位置の状態を整えて、用紙５１０を印刷部５０５へ搬送する。

印刷部５０５は、ヘッドユニット５５５を搭載したインクジェット記録部５５０と、インクジェット記録部５５０に対向する搬送ガイド部材５５９とを備える。印刷部５０５は、搬送ガイド部材５５９上を移動する用紙５１０に対してヘッドユニット５５５からインクを吐出させることにより、用紙５１０に画像を形成する。

なお、インクジェット記録部５５０に搭載するヘッドユニット５５５の数は、印刷装置５００で用いるインクの色の種類や数に応じて適宜増減してよい。また、ヘッドユニット５５５で用いる液体は、インクに限らず、用紙５１０の表面を改質するための処理液、または用紙５１０に形成した画像を保護するためのコート剤などを含む構成でもよい。

乾燥部５０７は、画像を載せた用紙５１０を加熱し、用紙５１０および用紙５１０に形成された画像を乾かす。排紙部５０９は、用紙５１０を巻き取る巻取ローラ５９１を備え、乾燥部５０７から送り出された用紙５１０を巻き取る。

以降、上述の印刷装置５００の構成に基づいて説明するが、本発明に係る液体吐出装置は印刷装置に限られるものではない。例えば、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）に適用することも可能である。また、電子回路のレジストパターンを形成するために、レジストパターン形成用液を吐出させる電子素子生産装置などへの適用も可能である。

また、媒体は、用紙５１０に限られるものではない。紙以外に、例えば、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々材質に適用することが可能である。媒体の形態についても、長尺物に限られるものではなく、所定サイズに裁断された媒体でもよい。

また、印刷装置５００は、定位置のインクジェット記録部５５０に対して用紙５１０を移動させ、用紙５１０に画像形成を行う、いわゆるライン型の装置構成を例示したが、ライン型に限られるものではない。インクジェット記録部５５０と用紙５１０とは相対的に移動する構成であればよい。したがって、例えば、間欠送りされる用紙に対してインクジェット記録部を用紙送り方向と直交する方向へ移動させ、用紙５１０に画像形成を行う、いわゆるシリアル型の装置構成でもよい。あるいは、用紙載置テーブルに保持された用紙に対してインクジェット記録部をＸＹ方向へ移動させ、用紙５１０に画像形成を行う、いわゆるフラットベッド型の装置構成でもよい。

また、液体を吐出する装置で用いられる吐出物は、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、エマルジョンなどが挙げられる。また、液体は金属粉などの微粉末を含むものでもよい。これらは例えば、インクジェット用インク、塗装用塗料、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、三次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

＜ヘッドユニットの構成＞
次に、図２を用いてヘッドユニットの構成を説明する。図２は、ヘッドユニットの一例を示す説明図であり、図１のインクジェット記録部５５０に図示された８つのヘッドユニット５５５のうちの１つを、搬送ガイド部材５５９側から見た図である。

ヘッドユニット５５５は、媒体送り方向と直交する方向に隣接して並ぶ複数のヘッド１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備える。以降、これらヘッド１ａ～１ｄを総称する場合は「ヘッド１」と称する。なお、本実施形態において「媒体送り方向と直交する方向」は、後述の「第２の方向」（複数のノズルが記録解像度に対応する所定のピッチで等間隔に並ぶ方向）とおおよそ一致する。また、「媒体送り方向」は、後述の「第１の方向」（第２の方向に直交する方向）とおおよそ一致する。

ヘッド１ａ～１ｄは、液体吐出部１０１ａ～１０１ｄ、ノズル板保持部材１０２ａ～１０２ｄおよびマウント部材１０３ａ～１０３ｄを備える。以降、液体吐出部１０１ａ～１０１ｄを総称する場合は「液体吐出部１０１」、ノズル板保持部材１０２ａ～１０２ｄを総称する場合は「ノズル板保持部材１０２」、マウント部材１０３ａ～１０３ｄを総称する場合は「マウント部材１０３」と称する。

ヘッド１の液体吐出部１０１は、外形形状が概略平行四辺形をしたノズル板１０を備え、ノズル板１０は、液体を吐出するノズル１１が形成されるノズル面１２を有する。なお、図２ではノズル１１の図示を一部省略しているが、実際はノズル面１２の空白部分にもノズル１１が形成される。ノズル板１０は、ノズル板保持部材１０２によって保持される。ノズル板保持部材１０２は、その一部にマウント部材１０３を備え、マウント部材１０３をインクジェット記録部５５０に設けた支持部材５５０ａに取り付けることで、ヘッドユニット５５５はインクジェット記録部５５０に固定される。

＜ヘッドの構成＞
次に、図３乃至図５を用いてヘッドの構成を説明する。図３は、ヘッドの一例を示す概略分解図であり、図２のヘッド１を構成する液体吐出部１０１のみを表した図である。図４は、ヘッドの流路部分の一例を示す説明図、図５は、ヘッドの流路部分の一例を示す断面斜視図である。なお、ノズル板１０は、図２に示したように概略平行四辺形の外形形状を成すが、ここでは長方形に簡略化した図を用いて説明する。

ヘッド１の液体吐出部１０１は、ノズル板１０、流路板（個別流路部材）２０、振動板部材３０、共通流路部材５０、ダンパ部材６０、フレーム部材８０および駆動回路１０４を実装した基板（フレキシブル配線基板）１０５などを備える。

ノズル板１０は、液体（本実施形態ではインク）を吐出する複数のノズル１１を備え、複数のノズル１１は、ノズル板１０の短手方向（ノズル板短手方向）およびこれと直交するノズル板長手方向に二次元状に並んで配置されている。

個別流路部材２０は、複数のノズル１１に各々連通する複数の圧力室（個別液室）２１と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別供給流路２２と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別回収流路２３とを形成している。なお、１つの圧力室２１およびこれに通じる個別供給流路２２と個別回収流路２３を併せて個別流路２５と称する。

振動板部材３０は、圧力室２１の変形が可能な壁面である振動板３１を形成し、振動板３１には圧電素子４０が一体に設けられている。また、振動板部材３０には、個別供給流路２２に通じる供給側開口３２と、個別回収流路２３に通じる回収側開口３３とが形成されている。

圧電素子４０は、振動板３１を変形させて圧力室２１内の液体を加圧する圧力発生手段である。

なお、個別流路部材２０と振動板部材３０とは、部材として別部材であることに限定されるものではない。例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を使用して個別流路部材２０および振動板部材３０を同一部材で一体に形成することも可能である。つまり、シリコン基板上に、シリコン酸化膜、シリコン層、シリコン酸化膜の順に成膜されたＳＯＩ基板を使用し、シリコン基板を個別流路部材２０とし、シリコン酸化膜、シリコン層およびシリコン酸化膜とで振動板３１を形成することができる。この構成では、ＳＯＩ基板のシリコン酸化膜、シリコン層およびシリコン酸化膜の層構成が振動板部材３０となる。このように、振動板部材３０は個別流路部材２０の表面に成膜された材料で構成されるものを含む。

共通流路部材５０は、２以上の個別供給流路２２に通じる複数の共通供給流路支流５２と、２以上の個別回収流路２３に通じる複数の共通回収流路支流５３とを、媒体送り方向と直交方向において交互に隣接して形成している。共通流路部材５０には、個別供給流路２２の供給側開口３２と共通供給流路支流５２を通じる供給口５４となる貫通孔と、個別回収流路２３の回収側開口３３と共通回収流路支流５３を通じる回収口５５となる貫通孔が形成されている。また、共通流路部材５０は、複数の共通供給流路支流５２に通じる１または複数の共通供給流路本流５６と、複数の共通回収流路支流５３に通じる１または複数の共通回収流路本流５７を形成している。

ダンパ部材６０は、共通供給流路支流５２の供給口５４と対面（対向）する供給側ダンパ６２と、共通回収流路支流５３の回収口５５と対面（対向）する回収側ダンパ６３を有している。ここで、共通供給流路支流５２および共通回収流路支流５３は、同じ部材である共通流路部材５０に交互に並べて配列された溝部を、ダンパ部材６０の供給側ダンパ６２または回収側ダンパ６３で封止することで構成している。なお、ダンパ部材６０のダンパ材料としては、有機溶剤に強い金属薄膜または無機薄膜を用いることが好ましい。ダンパ部材６０の供給側ダンパ６２、回収側ダンパ６３の部分の厚みは１０μｍ以下が好ましい。

共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の内壁面、および共通供給流路本流５６と共通回収流路本流５７の内壁面には、流路中を流れる液体に対して内壁面を保護するための保護膜（接液膜とも言う）が形成されている。例えば、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の内壁面、および共通供給流路本流５６と共通回収流路本流５７の内壁面はＳｉ基板が熱処理されることで、表面に酸化シリコン膜が形成される。酸化シリコン膜の上にはインクに対してＳｉ基板の表面を保護するタンタルシリコン酸化膜が形成される。

フレーム部材８０は、その上部に供給ポート８１と排出ポート８２を備える。供給ポート８１は、共通供給流路本流５６に液体を供給し、排出ポート８２は、共通回収流路本流５７より排出される液体を排出する。

＜比較例＞
次に、図６および図７を用いて比較例の構成について説明する。図６は、比較例のヘッドを示す説明図、図７は、比較例のヘッドを複数並べた状態を示す説明図である。

比較例として示されたヘッド１Ｒは、ノズル板短手方向に対して角度θ傾斜した外形（稜線）を有し、ヘッド１Ｒの液体吐出部１０１Ｒおよびノズル板１０Ｒもこの稜線に沿う形状に形成されている。つまり、液体吐出部１０１Ｒは、外形形状が平行四辺形をしたノズル板１０Ｒを有し、ノズル板１０Ｒには複数のノズル１１Ｒが規則的に二次元状に配列されている。ノズル１１Ｒの配列は、例えば、Ｎ個のノズル１１Ｒによって１列のノズル列１１Ｎが構成され、このノズル列１１Ｎを、上述の稜線と平行に、且つノズル板短手方向と直交するノズル板長手方向に複数列設けた配列となっている。

上記構成のヘッド１Ｒは、図７に示すように複数のヘッド１Ｒａ，１Ｒｂをノズル板長手方向に１列に並べることができる。しかしながら、比較例ではノズル列１１Ｎを一律Ｎ個のノズル１１Ｒで構成している。そのため、ノズル列１１Ｎ同士の左右方向（ノズル板長手方向）の間隔が等しくなるようにヘッド１Ｒ同士を並べる際に、ヘッド１Ｒａとヘッド１Ｒｂとのつなぎ部分に十分な間隔を取ることが難しい。

つまり、ヘッド１Ｒａの右端に位置するノズル列と、ヘッド１Ｒｂの左端に位置するノズル列との間隔は、ノズル板長手方向における記録解像度の点で、他のノズル列同士がなす間隔と同じでなければならない。そのため、ヘッドのつなぎ部分から最も近い位置に設けられるノズル列は、ヘッドの縁から僅かな距離に位置することとなる。その結果、ノズル板長手方向の端部のノズル列からノズル板１０Ｒの稜線（縁）までの距離が小さくならざるを得ず、外部からの衝撃でノズルや、ノズルにつながる圧力室や流路の破損をまねきやすいという堅牢性の課題がある。

ここで、ノズル板短手方向は「第１の方向」の一例であり、ノズル板長手方向は「第２の方向」の一例である。なお、ノズル板短手方向とは、平行四辺形をしたノズル板１０Ｒの短辺の方向を指すものではなく、ノズル板を長方形と仮定し、その場合の長方形の短辺の方向をノズル板短手方向と定義する。同様に、ノズル板長手方向とは、平行四辺形をしたノズル板１０Ｒの長辺の方向を指すものではなく、ノズル板を長方形と仮定し、その場合の長方形の長辺の方向をノズル板長手方向と定義する。なお、この定義は、以降に説明する本発明の各実施形態においても同様とする。

＜その他の課題＞
図８は、上述の堅牢性とは別の課題（吐出滴の曲がり）を説明する説明図である。

図８は、３つのヘッドをノズル板長手方向に隣接させて並べた場合のノズル配置を示しており、四角（◇）部分は第１ヘッドのノズル、黒丸（●）部分は第２ヘッドのノズル、横線（－）部分は第３ヘッドのノズルとする。上記のノズル配置を用いてノズルから液体を吐出させた際、吐出された液体（吐出滴）の中でも特に風上側や端部に位置するノズルからの吐出滴が曲がりやすくなり、吐出滴を狙いの位置に着弾させることができない場合がある。例えば、図８に示すようなヘッドつなぎ部分の風上側に位置した領域Ａ１，Ａ２からの吐出滴は、曲がりやすくなる。なお、ここでの風（気流）は、ノズルからの液体吐出動作に伴い発生する気流、あるいはヘッドの下方を用紙などの媒体が通過することにより発生する気流などが影響して生成されると考えられる。

なお、本実施形態においては、図１に示した印刷装置５００の場合、媒体（用紙）送り方向の上流側が風上となる。また、別方式として、例えば、間欠送りされる用紙に対してインクジェット記録部（ヘッド）を用紙送り方向と直交する方向へ移動（ヘッド走査）させ、用紙に画像形成を行う、いわゆるシリアル方式がある。シリアル方式の場合は、インクジェット記録部の移動方向下流側が風を受ける（風の当たりが強くなる）。

そこで、本発明は、風下側に位置するノズルが吐出する液体の方が、風上側に位置するノズルが吐出する液体よりも曲がりにくいことに着目し、領域Ａ１，Ａ２のノズルを、隣接するヘッドの風下側となる領域Ａ１´，Ａ２´に配置する。これにより、吐出滴に対する気流の影響が低減され、吐出滴の曲がりに起因する画質の悪化を低減する。以下、具体的な実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図９乃至図１２を用いて説明する。図９は、本発明の第１の実施形態に係るヘッドの説明図、図１０は、同実施形態におけるノズル板長手方向のノズル列内のノズル数の推移を示す説明図である。また、図１１は、同実施形態においてヘッドを複数並べた状態を示す説明図、図１２は、同実施形態のヘッドつなぎ部分を示す説明図である。なお、ヘッド１の基本構成は、図２で説明したとおりであるため、同一要素には同一符号を付し、ここでの説明は省略する。

図９において、ヘッド１は、ノズル板短手方向（第１の方向）に対して角度θ１傾斜した２本の平行な稜線と、ノズル板長手方向（第２の方向）と平行な２本の稜線とからなる平行四辺形状の外形をしている。ヘッド１に設けられるノズル板１０も、ノズル板短手方向に対して角度θ１傾斜した２本の平行な稜線（ノズル板短辺ｅ１）と、ノズル板長手方向と平行な２本の稜線（ノズル板長辺ｆ１）とからなる平行四辺形状の外形をしている。

ノズル板１０は、液体を吐出する複数のノズル１１が配置されたノズル面１２を有する。複数のノズル１１は、ノズル板短手方向に対して角度θ２傾斜した方向（直線Ｌ１上）に配置した複数のノズル１１によりノズル列１１Ｎを形成する。このノズル列１１Ｎを、ノズル板長手方向（第２の方向）に複数並べることにより、ノズル板１０には、複数のノズル１１を規則的に二次元状に配置したノズル面１２が形成される。

また、ノズル面１２を形成する複数のノズル列１１Ｎにおいて、それぞれの先頭のノズル同士を結ぶ直線を仮想直線Ｌａとする。つまり、仮想直線Ｌａは、複数のノズル列１１Ｎのうちノズル数が同一（本例では８個のノズルで列をなしているノズル列）の、隣接する複数のノズル列１１Ｎの一端部を結ぶ。なお、仮想直線Ｌａは、図示のようにノズル板長手方向に対し角度θ３傾斜した直線である。

上述のように仮想直線Ｌａを引いたとき、ノズル板長手方向の一方の端部（図９では左側の端部）には、ノズル列１１Ｎの先頭位置が仮想直線Ｌａから離れたノズル列の他端部側に配置される部位Ｃ１が設けられる。つまり、部位Ｃ１付近では、中央から端部へ向かうに従いノズル列１１Ｎをなすノズル１１の数は、８個→６個→５個→３個→２個→１個と減少するように配置される。

また、ノズル面１２を形成する複数のノズル列１１Ｎにおいて、それぞれの後尾のノズル同士を結ぶ直線を仮想直線Ｌｂとする。つまり、仮想直線Ｌｂは、複数のノズル列１１Ｎのうちノズル数が同一（本例では８個のノズルで列をなしているノズル列）の、隣接する複数のノズル列１１Ｎの他端部を結ぶ。なお、仮想直線Ｌｂは、仮想直線Ｌａと平行な直線であり、仮想直線Ｌａと同じくノズル板長手方向に対し角度θ３傾斜した直線である。

上述のように仮想直線Ｌｂを引いたとき、ノズル板長手方向の他方の端部（図９では右側の端部）には、ノズル列１１Ｎの後尾位置が仮想直線Ｌｂを越えて外側に配置される部位Ｃ２が設けられる。つまり、部位Ｃ２付近では、中央から端部へ向かうに従いノズル列１１Ｎをなすノズル１１の数は、８個→９個→９個→８個→７個→６個→４個→３個→１個と推移し、一度９個に増加してから減少するように配置される。上述のノズル列内のノズル数の推移をグラフで表したものが図１０である。

ここで、仮想直線Ｌａは「第１の仮想直線」の一例であり、仮想直線Ｌｂは「第２の仮想直線」の一例である。また、部位Ｃ１は「第１の部位」の一例であり、部位Ｃ２は「第２の部位」の一例である。

上述のように、第１の実施形態は、ノズル板短手方向（第１の方向）とこれに直交するノズル板長手方向（第２の方向）とがなす平面上に複数のノズル１１を形成したノズル板１０を備えるヘッド１であって、ノズル板長手方向を、複数のノズル１１が記録解像度に対応する所定のピッチで等間隔に並ぶ方向と定義したとき、複数のノズル１１によって構成される複数のノズル列１１Ｎは、ノズル板短手方向に対して傾斜をなしてノズル板１０に形成される。さらに、複数のノズル列１１Ｎにおいて、ノズル数が同一である、隣接する複数のノズル列の一端部を結ぶ仮想直線を仮想直線Ｌａと定義したとき、ノズル板１０のノズル板長手方向の一方の端部において、ノズル列１１Ｎの先頭位置が仮想直線Ｌａから離れたノズル列の他端部側に配置される部位Ｃ１を有する。

また、上述のように、複数のノズル列１１Ｎにおいて、ノズル数が同一である、隣接する複数のノズル列の他端部を結ぶ仮想直線を仮想直線Ｌｂと定義したとき、ノズル板１０のノズル板長手方向の他方の端部において、ノズル列１１Ｎの後尾位置が仮想直線Ｌｂを越えて外側に配置される部位Ｃ２を有する。

これにより、気流の影響を受けやすい部位にノズル１１を配置しないため、吐出滴が気流によって曲がることに起因する画質の悪化を低減することができる。

上記構成のヘッド１は、図１１に示すように複数のヘッドをノズル板長手方向に隣接させて並べ、任意の長さでアレイ状に構成することも可能である。なお、図１１においては、ヘッド１を構成する部材のうち、ノズル板保持部材１０２およびマウント部材１０３の図示は省略している。この場合のヘッド同士のつなぎ部分（破線部Ｃ３）について、図１２を用いて説明する。

図１２は、一例としてヘッド１ａとヘッド１ｂとのつなぎ部分を示している。ヘッド１ａの一端部では、ノズル列１１Ｎをなすノズル１１の数は、ノズル列１１Ｎ－４７では８個、ノズル列１１Ｎ－４８，１１Ｎ－４９では９個、ノズル列１１Ｎ－５０では８個、ノズル列１１Ｎ－５１では７個、ノズル列１１Ｎ－５２では６個、ノズル列１１Ｎ－５３では４個、ノズル列１１Ｎ－５４では３個、ノズル列１１Ｎ－５５では１個であり、中央側に位置するノズル列１１Ｎ－４７から端部のノズル列１１Ｎ－５５へ向かった場合、一度９個に増加してから減少する。

一方、ヘッド１ｂの他端部では、ノズル列１１Ｎをなすノズル１１の数は、ノズル列１１Ｎ－７，１１Ｎ－６では８個、ノズル列１１Ｎ－５では６個、ノズル列１１Ｎ－４では５個、ノズル列１１Ｎ－３では３個、ノズル列１１Ｎ－２では２個、ノズル列１１Ｎ－１では１個であり、中央側に位置するノズル列１１Ｎ－７から端部のノズル列１１Ｎ－１へ向かうに従い減少する。

本実施形態において、ノズル１１の配列は、ヘッド１ａとヘッド１ｂとをノズル板長手方向に並べた際に、ヘッド１ａの最端のノズル列１１Ｎ－５５が、ヘッド１ｂのノズル列１１Ｎ－４とノズル列１１Ｎ－５の延長上の間に位置するように設定している。

上記構成において、ノズル１１を８個単位で駆動して、液体吐出動作が行われる場合、例えば、ノズル列１１Ｎ－４７までは１列に並んだ８個のノズル１１を用いて液体吐出が行われる。次のノズル列１１Ｎ－４８では、９個のノズル１１のうち、図において上側８個のノズル１１を用いて液体吐出が行われる。ノズル列１１Ｎ－４８の９個目のノズル１１は、次のノズル列１１Ｎ－４９の上側７個のノズル１１とともに動作する。

上記の要領で、８個単位でノズル１１を順に送って行く。つまり、順送りは、ノズル板長手方向の水平な線に対して各ノズル１１の中心から垂線を下げたとき、２つの線の交点が前に位置するノズルから順に行われる。そして、ノズル列１１Ｎ－５０の７個目および８個目（図において下２つ）のノズル１１は、隣のヘッド１ｂのノズル列１１Ｎ－１をなす１個のノズル１１、およびヘッド１ａのノズル列１１Ｎ－５１をなす５個のノズル１１とともに動作する。

その後も上記の要領で、ヘッド１ｂのノズル列１１Ｎ－５までノズル１１を順送りして行き、足りない分を次のノズル列のノズルで補完する。ヘッド１ｂのノズル列１１Ｎ－６以降は、１列に並んだ８個のノズル１１を用いて液体吐出が行われ、ヘッド１ｂの端部（ノズル列１１Ｎ－４８）では、再び上記の順送りが行われる。

なお、本実施形態では、８個単位で液体吐出動作が実施される構成に基づき説明したが、駆動単位はこれに限るものではなく、８個未満でもよいし、９個以上でもよい。また、ノズル板長手方向におけるノズル列内のノズル数の推移についても、説明に用いた数値は一例であり、これに限るものではなく、例えば、記録解像度等の仕様に応じて適宜変更されてよい。また、本実施形態では、ヘッド１ａのノズル列１１Ｎ－５５が、ヘッド１ｂのノズル列１１Ｎ－４とノズル列１１Ｎ－５の延長上の間に位置するように配置した構成としたが、ノズル１１の配列はこれに限るものではない。このように、ヘッドを複数つなげてヘッドユニットとしてモジュール化することで、気流の影響を防ぎつつ、記録解像度も所望の数値を担保できる。

なお、第１の実施形態は、ライン型インクジェット装置のようにヘッド走査がなく搬送方向が変化しない（気流の方向が変化しない）装置の場合に特に有効であり、部位Ｃ１が搬送方向上流側に位置するようにヘッドを搭載すると効果的である。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、図１３乃至図１５を用いて説明する。図１３は、本発明の第２の実施形態に係るヘッドの説明図、図１４は、同実施形態におけるノズル板長手方向のノズル列内のノズル数の推移を示す説明図、図１５は、同実施形態においてヘッドを複数並べた状態を示す説明図である。ヘッド１の基本構成は、第１の実施形態と同じであるため、同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。

第２の実施形態は、ノズル板１０のノズル板長手方向の端部におけるノズル数の推移が第１の実施形態と異なる。つまり、第２の実施形態において、ノズル板長手方向の一方の端部（図１３では右側の端部）では、中央から端部へ向かうに従いノズル列１１Ｎをなすノズル１１の数は、８個→９個→８個→７個→５個→４個→２個→１個と推移し、一度９個に増加してから減少するように配置される。

さらに、ノズル板長手方向のもう一方の端部（図１３では左側の端部）でも同様に、中央から端部へ向かうに従いノズル列１１Ｎをなすノズル１１の数は、８個→９個→８個→７個→５個→４個→２個→１個と推移し、一度９個に増加してから減少するように配置される。上述のノズル列内のノズル数の推移をグラフで表したものが図１４である。

図１４に示されるように、ノズル板長手方向の一方の端部と他方の端部とで、ノズル数が左右対称に推移する場合は、ノズルの数が一度増加してから減少する部分（増減部）を、ノズル板１０の対角に配置してもよい。つまり、図１３に示すようにノズル数の増減部を、概ねノズル板１０の対角線Ｌ２上に配置する。なお、この場合、上記増減部はノズル板１０の角から離して配置するなど、気流の影響を受けにくい位置に配置する。

また、ノズル数の増減部をノズル板１０の対角に配置する場合は、複数のノズル１１を回転対称に配列してもよい。図１３においては、１８０度回転させたときにノズル１１の位置が重なる、いわゆる２回対称が成立するようにノズル１１を配列した構成を例示している。

上述のように、本実施形態は、第１の実施形態において部位Ｃ２に相当する部位を、ノズル板１０の対角（概ね対角線Ｌ２上）に設ける。

また、上述のように、複数のノズル１１は、２回対称が成立する配列によってノズル板１０に形成される。

これにより、例えば、双方向印刷のようにヘッドと媒体とを相対的に往復移動させながら液体吐出動作が実施される場合にも、往路と復路との液体吐出品質の差を低減することができる。

第２の実施形態のヘッド１においても、図１５に示すように複数のヘッドをノズル板長手方向に隣接させて並べ、任意の長さでアレイ状に構成することが可能である。なお、図１５においては、ヘッド１を構成する部材のうち、ヘッド保持部材１０２およびマウント部材１０３の図示は省略している。また、ヘッド同士のつなぎ部分における液体吐出動作は、第１の実施形態（図１２）と同様の考え方に基づいて、ノズルの順送りが行われる。

隣接させたヘッド１ａ，１ｂ，１ｃは、一方のヘッドにおいてノズルの数が減少する部分と、他方のヘッドにおいてノズルの数が減少する部分とが、第１の方向において重なる（向かい合う）ように配置される。これにより、各ヘッドのつなぎ部分においても記録解像度を保つことができる。

なお、第２の実施形態は、シリアル型インクジェット装置のようにヘッド走査が行われる装置の場合に、ノズル配列を対称構造とすることで、気流の方向が変化する場合であっても効果が得られる。

＜適用例＞
＜＜適用例１＞＞
本発明の液体吐出ヘッドは、立体造形物を形成するために用いられる液体も吐出可能である。立体造形物を形成するために用いられる液体として例えば、治療の手技トレーニングに用いられる三次元立体構造体を形成するための、ハイドロゲル形成材料が挙げられる。ハイドロゲル形成材料は、水および重合性モノマーを含有し、鉱物、有機溶媒を含有することが好ましく、さらに必要に応じて、重合開始剤、その他の成分を含有する。重合性モノマーは、不飽和炭素－炭素結合を１つ以上有する化合物であり、紫外線や電子線等の活性エネルギー線により重合する重合性モノマーが好ましい。

重合性モノマーとしては、例えば、単官能モノマー、多官能モノマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。多官能モノマーとしては、例えば、２官能モノマー、３官能モノマー、４官能以上のモノマーなどが挙げられる。

鉱物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ハイドロゲルが水を主成分とすることから、粘土鉱物が好ましく、さらに、水中で一次結晶のレベルで均一に分散可能な層状粘土鉱物が好ましく、水膨潤性層状粘土鉱物がより好ましい。

有機溶媒としては、例えば、水溶性有機溶媒などが挙げられる。水溶性有機溶媒の水溶性とは、有機溶媒が水に対して３０質量％以上溶解可能であることを意味する。水溶性有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ－ブチルアルコール、ｓｅｃ－ブチルアルコール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール等の炭素数１以上４以下のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケトンアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，２－プロパンジオール、１，２－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２，６－ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等の多価アルコール；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（またはエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル等の多価アルコールの低級アルコールエーテル類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類；Ｎ－メチル－２－ピロリドン、２－ピロリドン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノンなどが挙げられる。

これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、保湿性の点から、多価アルコール、グリセリン、プロピレングリコールが好ましく、グリセリン、プロピレングリコールがより好ましい。

重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、光重合開始剤、熱重合開始剤などが挙げられる。光重合開始剤としては、光（特に波長２２０ｎｍ～４００ｎｍの紫外線）の照射によりラジカルを生成する任意の物質を用いることができる。なお、ハイドロゲル形成材料を用いて立体造形する場合には、ＵＶ（Ultra Violet）照射機構を設け、吐出したハイドロゲル形成材料にＵＶ照射することで硬化して形成する。

（ハイドロゲル形成材料具体例）
減圧脱気を３０分間実施したイオン交換水１２０．０質量部を撹拌させながら、層状粘土鉱物として［Ｍｇ５．３４Ｌｉ０．６６Ｓｉ８Ｏ２０（ＯＨ）４］Ｎａ－０．６６の組成を有する合成ヘクトライト（ラポナイトＸＬＧ、ＲｏｃｋＷｏｏｄ社製）１２．０質量部を少しずつ添加して撹拌した。さらに、エチドロン酸（東京化成工業株式会社製）０．６質量部を加えて撹拌して分散液を作製した。得られた分散液に、重合性モノマーとして、活性アルミナのカラムを通過させ重合禁止剤を除去したアクリロイルモルホリン（ＫＪケミカルズ株式会社製）４４．０質量部、メチレンビスアクリルアミド（東京化成工業株式会社製）０．４質量部を添加した。さらに、グリセリン（阪本薬品工業株式会社製）２０．０質量、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン（東京化成工業株式会社製）０．８質量部混合し、ハイドロゲル形成用材料を得た。

＜＜適用例２＞＞
本発明の液体吐出ヘッドは、細胞からなる組織体を人工的に形成するために、細胞を任意に配置するためのインクジェット法にも使用可能であり、細胞懸濁液（細胞インク）を吐出可能である。細胞懸濁液（細胞インク）は、少なくとも細胞および細胞乾燥抑制剤を含有する。さらに、細胞懸濁液（細胞インク）は、細胞を分散させる分散培を含有し、必要に応じて、分散剤、ｐＨ調整剤などのその他の添加材料を含有してもよい。

細胞は、その種類等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、分類学的に、例えば、真核細胞、原核細胞、多細胞生物細胞、単細胞生物細胞を問わず、すべての細胞について使用することができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

真核細胞としては、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、真菌などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、動物細胞が好ましく、細胞が細胞集合体を形成する場合は、細胞と細胞とが互いに接着し、物理化学的な処理を行わなければ単離しない程度の細胞接着性を有する接着性細胞がより好ましい。

細胞乾燥抑制剤としては、細胞の表面を覆い、細胞の乾燥を抑制する働きを有するものであり、例えば、多価アルコール類、ゲル状多糖類、および細胞外基質から選ばれる蛋白質などが挙げられる。

分散培としては、細胞培養用の培地や緩衝液が好ましい。培地は、細胞組織体の形成と維持に必要な成分を含み、乾燥を防ぎ浸透圧などの外部環境を整える溶液であり、培地として知られているものであれば適宜選択して使用することができる。細胞を常時培地液内に浸しておく必要がない場合には、細胞懸濁液から培地は適宜除去することができる。緩衝液は、細胞や目的に合わせｐＨを調整するためのものであり、公知のものを適宜選択して使用することができる。

（細胞懸濁液（細胞インク）具体例）
緑色蛍光染料（商品名：Ｃｅｌｌ Ｔｒａｃｋｅｒ Ｇｒｅｅｎ、Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）を１０ｍｍｏｌ／Ｌ（ｍＭ）の濃度でジメチルスルホキシド（以下、「ＤＭＳＯ」と称す）へ溶解させ、無血清ダルベッコ変法イーグル培地（Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）と混合し、濃度１０μｍｏｌ／Ｌ（μＭ）の緑色蛍光染料含有無血清培地を調製した。次に、培養したＮＩＨ／３Ｔ３細胞（Ｃｌｏｎｅ ５６１１、ＪＣＲＢ Ｃｅｌｌ Ｂａｎｋ）のディッシュに緑色蛍光染料含有無血清培地を５ｍＬ添加し、インキュベーター（ＫＭ－ＣＣ１７ＲＵ２、パナソニック株式会社製、３７℃、５体積％ＣＯ２環境））内で３０分間培養した。その後、アスピレータを用いて、上澄みを除去した。ディッシュにリン酸緩衝生理食塩水（Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、以下、ＰＢＳ（－）とも称する）を５ｍＬ加え、アスピレータでＰＢＳ（－）を吸引除去し、表面を洗浄した。ＰＢＳ（－）による洗浄作業を２回繰り返した後、０．０５質量％トリプシン－０．０５質量％ＥＤＴＡ溶液（ｌｉｆｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）をディッシュ１枚あたり２ｍＬ加えた。

次に、インキュベーター内にて５分間加温し、ディッシュから細胞を剥離した後、１０質量％ウシ胎児血清（以下、「ＦＢＳ」とも称す）および１質量％抗生物質（Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ－Ａｎｔｉｍｙｃｏｔｉｃ Ｍｉｘｅｄ Ｓｔｏｃｋ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ（１００ｘ）、ナカライテスク株式会社製）を含むＤ－ＭＥＭを４ｍＬ加えた。次に、トリプシンを失活させた細胞懸濁液を５０ｍＬ遠沈管１本に移し、遠心分離（商品名：Ｈ－１９ＦＭ、ＫＯＫＵＳＡＮ社製、１，２００ｒｐｍ、５分間、５℃）を行い、アスピレータを用いて上清を除去した。

除去後、遠沈管に１０質量％ＦＢＳおよび１質量％抗生物質を含むＤ－ＭＥＭを２ｍＬ添加し、穏やかにピペッティングを行い、細胞を分散させ細胞懸濁液を得た。この細胞懸濁液から１０μＬをエッペンドルフチューブに取り出し、培地を７０μＬ添加後、１０μＬを別のエッペンドルフチューブに取り出し、０．４質量％トリパンブルー染色液１０μＬを加えてピペッティングを行った。染色した細胞懸濁液から１０μＬ取り出してＰＭＭＡ製プラスチックスライドに載せた。

商品名：Ｃｏｕｎｔｅｓｓ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｃｅｌｌ Ｃｏｕｎｔｅｒ（インビトロジェン社製）を用いて細胞数を計測して細胞数を求めることで、細胞数を計測した細胞懸濁液を得た。分散培としてＰＢＳ（－）を用いた。ＰＢＳ（－）へ、細胞乾燥抑制剤としてグリセリン（分子生物学用グレード、和光純薬工業株式会社製）を質量比０．５質量％となるように溶解させ、ＮＩＨ／３Ｔ３細胞懸濁液を６×１０６ｃｅｌｌ／ｍＬとなるように分散培へ分散させて、細胞インクを得た。

以上説明した本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜構成要件を変更、追加、削除することが可能である。本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者により、多くの変形が可能である。

１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ） ヘッド（液体吐出ヘッドの一例）
１０１（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ） 液体吐出部
１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ） ヘッド保持部材
１０３（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ） マウント部材
１０ ノズル板
１１ ノズル
１１Ｎ ノズル列
１２ ノズル面
５５５ ヘッドユニット
Ｌａ 仮想直線（第１の仮想直線の一例）
Ｌｂ 仮想直線（第２の仮想直線の一例）
Ｃ１ 部位（第１の部位の一例）
Ｃ２ 部位（第２の部位の一例）

Claims (11)

1. 第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向とがなす平面上に複数のノズルを形成したノズル板を備える液体吐出ヘッドであって、
   前記第２の方向を、前記複数のノズルが記録解像度に対応する所定のピッチで等間隔に並ぶ方向と定義したとき、前記複数のノズルによって構成される複数のノズル列は、前記第１の方向に対して傾斜をなして前記ノズル板に形成され、
   前記複数のノズル列において、ノズル数が同一である、隣接する複数のノズル列の一端部を結ぶ仮想直線を第１の仮想直線と定義したとき、前記ノズル板の前記第２の方向の一方の端部において、前記ノズル列の先頭位置が前記第１の仮想直線から離れた前記ノズル列の他端部側に配置される第１の部位を有する液体吐出ヘッド。
2. 請求項１において、前記複数のノズル列において、ノズル数が同一である、隣接する複数のノズル列の他端部を結ぶ仮想直線を第２の仮想直線と定義したとき、前記ノズル板の前記第２の方向の他方の端部において、前記ノズル列の後尾位置が前記第２の仮想直線を越えて外側に配置される第２の部位を有する液体吐出ヘッド。
3. 請求項２において、前記第２の部位を、前記ノズル板の対角に設けた液体吐出ヘッド。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、前記複数のノズルは、２回対称が成立する配列によって前記ノズル板に形成される液体吐出ヘッド。
5. 第１の方向と前記第１の方向に直交する第２の方向とがなす平面上に複数のノズルを形成したノズル板を備える液体吐出ヘッドであって、
   前記第２の方向を、前記複数のノズルが記録解像度に対応する所定のピッチで等間隔に並ぶ方向と定義したとき、前記複数のノズルによって構成される複数のノズル列は、前記第１の方向に対して傾斜をなして前記ノズル板に形成され、
   前記ノズル板には、
   前記第２の方向の両端部のうち少なくとも一方の端部において、前記第２の方向の中央から前記一方の端部にかけて前記ノズル列をなすノズルの数が、一度増加してから減少するように、前記ノズルが配置される液体吐出ヘッド。
6. 請求項５において、前記ノズル板には、前記第２の方向の他方の端部において、前記第２の方向の中央から前記他方の端部にかけて前記ノズル列をなすノズルの数が減少するように、前記ノズルが配置される液体吐出ヘッド。
7. 請求項５において、前記ノズル板には、前記第２の方向の他方の端部において、前記第２の方向の中央から前記他方の端部にかけて前記ノズル列をなすノズルの数が、一度増加してから減少するように、前記ノズルが配置される液体吐出ヘッド。
8. 請求項７において、前記ノズルの数が一度増加してから減少する部分を、前記ノズル板の対角に配置する液体吐出ヘッド。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを、前記第２の方向に複数隣接させてなる液体吐出ユニット。
10. 請求項９において、前記隣接させた液体吐出ヘッドは、一方の液体吐出ヘッドにおいてノズルの数が減少する部分と、他方の液体吐出ヘッドにおいてノズルの数が減少する部分とが、前記第１の方向において重なるように配置される液体吐出ユニット。
11. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド、あるいは請求項９または１０に記載の液体吐出ユニットを備える液体吐出装置。