JP7003760B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニットおよび液体を吐出する装置 - Google Patents

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を吐出する装置に関する。

画像等を形成する画像形成装置において、液体インクを吐出させる液体吐出ヘッドを有する液体吐出ユニットを備え、媒体に液体インクを吐出して画像等を形成する装置が知られている。このような装置は「液体を吐出する装置」の一種である。当該装置が備える液体吐出ヘッドは、液体の吐出口となる複数のノズルを有し、当該ノズルのそれぞれに対してインクを供給する圧力室と、インク供給源からインク供給孔を介して複数の圧力室にインクを分配する共通インク室と、圧力室のそれぞれに対応する複数の圧力発生部と、を備える。上記の構成を備える液体吐出ヘッドは、圧力発生部によって圧力室に加えられた吐出エネルギーが当該圧力室内の液体インクに圧力変動を生じさせることで、ノズルから当該液体インクを吐出させるように動作する。圧力室内で生じた圧力変動は、共通液室に伝播し、隣接する他の圧力室にも共通液室を介して伝播することがある。

隣接する圧力室（個別液室）に圧力変動が伝播すると他の圧力室内の液体吐出特性に影響を及ぼすような「相互干渉」が生じることになる。相互干渉が生ずると、各ノズルからのインク滴の漏洩や意図しないインク吐出などが発生する原因になる。すなわち、液体吐出ヘッドの動作の制御に関わらない意図しないノズルからのインク滴の漏洩等が生ずることになる。このように吐出状態が不安定になると、結果として高品位なインクの吐出制御ができなくなる。そうすると、インク吐出ヘッドを備える画像形成装置において、画像形成の質を低下させる原因になる。

上記のような圧力変動の伝播を防ぐには、共通液室と個別液室との間に圧力変動を吸収する構造を用いればよい。そこで、共通液室と個別液室の間にダンパーを配置し、圧力変動の伝播を防ぐ構成を備える液体吐出ヘッドが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に開示されている構成のように、共通液室内に設けられたフィルタの下にダンパーを設けると、フィルタ下共通液室の接合状態により剛性の差が均一にならなくなる、という課題が生ずる。複数のノズルにおける吐出性能のバラツキを防ぐには、ノズルにインクを供給する流路を構成する部品の接合状態による剛性を均一にすることが望ましい。

そこで本発明は、ノズルにインクを供給する流路を構成する部品の接合状態による剛性の差を均一にするように構成され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の本発明は、液体吐出ヘッドに関するものであって、液体を吐出する複数のノズルに当該液体を供給する流路部と、前記ノズルから前記液体を吐出させる駆動部と、を有し、前記流路部は、前記ノズルに前記液体を供給する個別液室と、当該個別液室に液体を供給する共通液室と、を有し、前記個別液室の構成部品である複数のプレート状の部品のそれぞれの積層部分には、前記個別液室と前記共通液室との間に配置されるダンパー部材の接合位置に相当する部分に切り欠き部が無い、ことを特徴とする。

本発明によれば、ノズルにインクを供給する流路を構成する部品の接合状態による剛性の差を均一にすることができる。

本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図。 同上の一例に係る液体吐出ヘッドの断面図。 図２のＡ－Ａ線断面図。 図２のＢ－Ｂ線断面図。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するチャンパープレートの平面図。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するダイアフラムプレートの平面図。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するダンパープレートの（ａ）平面図、（ｂ）Ｃ－Ｃ線断面図、（ｃ）Ｃ’－Ｃ’線断面図。 本実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するフィルタプレートの（ａ）平面図、（ｂ）Ｄ－Ｄ線断面図。 本発明の別の実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図。 別の実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するダンパープレートの（ａ）平面図、（ｂ）Ｅ－Ｅ線断面図。 別の実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するスペーサープレートの（ａ）平面図、（ｂ）Ｆ－Ｆ線断面図。 本発明のさらに別の実施形態に係る液体吐出ヘッドの斜視図。 さらに別の実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するダンパープレートの（ａ）平面図、（ｂ）Ｇ－Ｇ線断面図。 さらに別の実施形態に係る液体吐出ヘッドを構成するダイアフラムプレートの平面図。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例を示す要部平面説明図。 本発明に係る液体を吐出する装置の他の一例を示す要部側面説明図。 本発明に係る液体吐出ユニットの一例を示す要部平面説明図。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の一例を示す正面説明図。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、ダンパーと個別液室を異なる平面に形成し、ダンパーの下部に中空となる領域を形成せず、個別液室を形成する部材において未加圧領域が存在しない構造を備えることを要旨の一つとする。

なお、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。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（積層型圧電素子および薄膜型圧電素子）、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。

［第一実施形態］
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１の外観構造を例示する図である。図１に例示する三次元直交座標系の座標軸に基づけば、液体吐出ヘッド１が備えるインク吐出口であるノズル２０は、ＹＺ平面と平行する面に配列される。すなわち、図１は、液体吐出ヘッド１のインク吐出口の方から見た斜視図である。

図２は、液体吐出ヘッド１の内部構造について説明するＹＺ断面図である。液体吐出ヘッド１は、後述するように、複数のノズル２０が二列で配列されて形成されるノズル列を備える。複数のノズル２０には、それぞれ対してインクを供給するインク供給路を備える。

インクの流路であるインク供給路は、共通液室と個別液室によって形成されている。ノズル２０のそれぞれに対してインクを供給する個別液室は、ノズルプレート２と、チャンバープレート３と、ダイアフラムプレート４と、によって形成される。共通液室から個別液室に供給されるインクは、ダイアフラムプレート４を介して、チャンバープレート３の圧力室２１に至る。圧電素子９が圧力室２１の体積を変化させて圧力変動を発生させると、この圧力変動によって、ノズルプレート２に形成されているノズル２０からインクが吐出される。液体吐出ヘッド１の構成を大きく区別すると、流路部と駆動部８に区別される。流路部は、インクがノズル２０に至るように共通液室と個別液室によって形成されるインク供給路を構成する。駆動部８は、ノズル２０からインクを吐出させる吐出エネルギーを発生させて圧力室２１に加圧する。

流路部は、ノズルプレート２と、チャンバープレート３、ダイアフラムプレート４と、ダンパー部品であるダンパープレート５と、フィルタプレート６と、から構成される。ノズルプレート２には、ノズル２０が形成されている。チャンバープレート３は、ノズルプレート２に積層されて、圧力室２１と、流体抵抗２２と、導入路２３と、を形成する。チャンバープレート３に形成される導入路２３は、フィルタ下共通液室３１から圧力室２１にインクを導入するインク導入空間に相当する。

ダイアフラムプレート４は、チャンバープレート３に積層され、圧力室２１の体積を変化させる振動板２４と、アイランド２５と、連通孔２６を有する。ダイアフラムプレート４の詳細な構成については後述する。ダンパー部材であるダンパープレート５は、ダイアフラムプレート４に積層され、ダンパー２７と、大気開放室２８と、大気連通路２９と、第二導入路３０とを形成する。フィルタプレート６は、ダンパープレート５に積層される。フィルタプレート６は、フィルタ３３を備える。

流路部において、ノズルプレート２と、チャンバープレート３と、ダイアフラムプレート４と、を積層して相互に接合する部分（積層部分）には、ダンパー２７を形成するような切り欠き部（孔を含む）が無い。すなわち、流路部には、これを構成する各部品（プレート状部材）の接合位置に特徴を備える。具体的には、各部品の接合位置のダンパー部材であるダンパープレート５が配置される位置に相当する部分（上記の積層部分に相当）には、穴のような空間が存在しない構成になっている。言い換えると、流路部は、上記の各部品が互いに積層されて接着される部分のうち、ダンパープレート５と接合する部分に相当する、各部品の接合部分には切り欠き部のような接合部分に空間を形成するようなものは無い態様で構成されている。これによって、本実施形態に係る流路部は、ノズル２０にインクを供給する流路を構成する構成部品の接合状態による剛性の差が生じない構造を備える。すなわち、流路を構成する部品の接合状態による剛性の差を均一にすることができる。

フィルタプレート６にフレーム７が接合されて共通液室が形成される。フィルタプレート６が備えるフィルタ３３よりも上流側（フレーム７側）をフィルタ上共通液室３２とする。また、フィルタプレート６が備えるフィルタ３３より下流側（ダンパープレート５側）をフィルタ下共通液室３１とする。共通液室は、フィルタプレート６が備えるフィルタ３３によって上下に分割されている。

次に、各部品の素材および製造方法について説明する。ノズルプレート２は、ステンレス鋼材（ＳＵＳ３１６）を素材とし、プレス加工でノズル２０が形成される板状の部品である。チャンバープレート３も、ステンレス鋼材（ＳＵＳ３１６）を素材とし、プレス加工によって、インクの流れる圧力室２１と流体抵抗２２と導入路２３が形成される板状の部品である。ダイアフラムプレート４は、ニッケル（Ｎｉ）またはニッケル合金（Ｎｉ合金）を素材とし、電気鋳造により形成される板状の部品である。ダイアフラムプレート４に形成される振動板２４（図６参照）は、圧力室２１の壁になる。振動板２４は圧力室２１の体積を変化させる。また、ダイアフラムプレート４に形成されるアイランド２５（図６参照）は、振動板２４の略中心に位置し、振動板２４の変位を効率的に伝播させる。

ダンパープレート５は、ニッケル（Ｎｉ）またはニッケル合金（Ｎｉ合金）を素材とし、電気鋳造（電鋳）により形成される。ダンパープレート５における電鋳の成長方向は、ノズル２０に向かって行われる。なお、ダンパー２７として作用する部分のダンパープレート５の薄板部の厚さは、２～４マイクロメートル程度である。また、ダンパー２７として作用する部分の周囲のダンパープレート５の厚さ（ダンパー２７を囲む部分の厚さ）は、７～２０マイクロメートル程度である。

フィルタプレート６は、ニッケル（Ｎｉ）またはニッケル合金（Ｎｉ合金）を素材とし、電気鋳造（電鋳）により形成される。フィルタプレート６の厚さは２～４マイクロメートル程度であって、その一部には、無数の孔が形成されている。この孔の径はノズル２０のノズル径の６０％～９０％程度の寸法である。この孔は、俵積みで配置されている。

フレーム７は、ステンレス鋼材（ＳＵＳ３０３）を素材とする。フィルタプレート６との間に形成される共通液室は、フレーム７の該当箇所を機械加工することで形成される。

次に、駆動部８の構成について説明する。図２に示すように、駆動部８は、振動板２４を変形させる圧力を発生させる圧電素子９と、圧電素子９を保持するベース１０と、圧電素子９に電気信号を印加する回路を備えるＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）１１と、を含んで構成される。

圧電素子９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２４を加圧する振動子がノズル２０の数の倍以上の数設けられる。ベース１０は、ステンレス鋼材（ＳＵ４３０）であって、機械加工により形成される。ＦＰＣ１１は、ポリイミドと銅箔により形成される基板に、駆動チャネル選択するドライバＩＣ１２が備え付けられている。

図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。図３に示すように、駆動部８が備えるドライバＩＣ１２はダイアフラムプレート４の振動板２４に接続されていて、ドライバＩＣ１２からの動作制御により各振動板２４が圧力室２１に圧力を加えるように動作する。すなわち、駆動部８が振動板２４を介して圧力室２１に圧力を加えることでノズル２０からインクが吐出される。

図４は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。図４に示すように、フィルタ上共通液室３２にはインク供給孔４５が連通していて、このインク供給孔４５からインクが供給される。フィルタ上共通液室３２に供給されたインクは、フィルタプレート６が備えるフィルタ３３により濾過されて、フィルタ３３の下部に形成されるフィルタ下共通液室３１に移動する。フィルタ下共通液室３１は、ノズル列と略同一の幅となる。フィルタ下共通液室３１から第二導入路３０などを介して圧力室２１にインクが供給される。以上の構成のように、液体吐出ヘッド１は、複数のプレート状の部品が積層されて接合されることで共通液室と個別液室が形成される。

次に、液体吐出ヘッド１を構成する部材のそれぞれについて、より詳細に説明する。まず、本実施形態に係るチャンバープレート３について説明する。図５に示すように、チャンバープレート３は、ノズルプレート２に形成されるノズル２０の列（ノズル列）に合わせて圧力室２１が二列で配列されている。チャンバープレート３には、圧力室２１に続くように流体抵抗２２と導入路２３も形成されている。また、チャンバープレート３には、ノズルプレート２およびダイアフラムプレート４と接合するときの位置決めに用いられる基準穴４１と基準長穴４２が設けられている。

次に、ダイアフラムプレート４について説明する。図６に示すように、ダイアフラムプレート４は、チャンバープレート３の圧力室２１に対応する位置に振動板２４が配列されている。振動板２４の外側には、ノズルプレート２の導入路２３に続く位置に連通孔２６が形成されている。チャンバープレート３と同じく、他の部材と接合するときの位置決めに用いられる基準穴４１と基準長穴４２が設けられている。

次に、ダンパープレート５について説明する。図７（ａ）に示すように、ダンパープレート５は、平面視においてその中心部分に、駆動部８が設けられる空間となる開口部（ＡＣＴ開口３９）が形成されている。このＡＣＴ開口３９を中心としてその周辺部に大気開放室２８が形成されている。また、ＡＣＴ開口３９の周囲には、連通孔２６に続く位置に第二導入路３０が複数形成されている。

図７（ｂ）は、図７（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。図７（ｂ）に示すように、大気開放室２８が形成されている部分がダンパープレート５によるダンパー２７が形成される部分になる。ダンパー２７はダンパープレート５の板厚が薄くなった板薄部によって形成される。ダンパー２７が形成される板薄部の裏側が大気開放室２８になる。図７（ｃ）は、図７（ａ）のＣ’－Ｃ’線断面図である。図７（ｃ）に示すように、大気開放室２８は、第二導入路３０が配列されている部分よりも外側において、大気連通路２９を介してＡＣＴ開口３９と連通している。

図７（ａ）に示すように、大気連通路２９を示す破線で囲まれた領域は、ダンパープレート５によって形成されるダンパー２７が個別液室を構成する部品（ノズルプレート２、チャンバープレート３、ダイアフラムプレート４）に投影される投影面の輪郭を示す。この破線で示す領域は、全域において個別液室を構成する部品に未加圧領域が存在しない。すなわち、当該領域は全域が加圧されている領域である。

次に、フィルタプレート６について説明する。図８（ａ）に示すように、フィルタプレート６はＡＣＴ開口３９を中心として、その周囲にフィルタ３３が配置される構成になっている。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ－Ｄ断面である。図８（ｂ）に示すように、フィルタ３３を囲む部分の隔壁によりフィルタ下共通液室３１が形成される。

以上の各部品を積層することで、ダンパー２７が個別液室を構成する部品（ノズルプレート２、チャンバープレート３、ダイアフラムプレート４）と同一平面上には配置されないように形成される。また、ダンパー２７がインクの流路（連通孔２６、第二導入路３０）の上流側に配置される。さらに、個別液室を構成する部品にダンパー２７を投影した場合の投影面には、加圧されていない領域（未加圧領域）が無いように構成される。すなわち、個別液室を構成する部材は、ダンパー２７が投影される領域は全領域において加圧された状態で構成される。

上記の構成を備える本実施形態に係る液体吐出ヘッド１によれば、圧力室２１を形成する部品は共通液室の下部の個別液室構成部品が積層される積層部分において空洞や未接合部が生ずることなく、高い剛性を確保することができる。そしてフィルタ３３より下で、かつ個別液室を構成する部品（ノズルプレート２、チャンバープレート３、ダイアフラムプレート４）より上にダンパー２７を設ける。これによって、圧力室２１への加圧によって生じた圧力変動による脈動が隣接する共通液室に伝播することを抑制し、他の圧力室２１への脈動の伝播を抑制することができる。これらの効果により流路部品に発生する振動を極力抑えることができ、ノズル２０に対して余計な外乱が入らないため、吐出速度のばらつきが小さくなり、安定した吐出性能を得ることができる。

［第二実施形態］
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの別の実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１ａの内部構造について説明する断面図である。液体吐出ヘッド１ａは、液体吐出ヘッド１と同様に、複数のノズル２０が二列で配列されたノズル列を備える。複数のノズル２０は、それぞれにインクを供給する独立したインク供給路を備える。なお、液体吐出ヘッド１ａは、ダンパー２７が共通液室を構成する部品（ノズルプレート２、チャンバープレート３、ダイアフラムプレート４）の上部に配置されている点で液体吐出ヘッド１と共通する。一方、大気開放室２８を形成するダンパー部品としてダンパープレート５のみでなく、薄板状のダンパープレート５ａとスペーサープレート１５を含む点で異なる構成を備える。スペーサープレート１５は、ダンパープレート５とダイアフラムプレート４との間に配置される板状の部品である。なお、以下の説明において、液体吐出ヘッド１と共通する部品について詳細な説明は省略する。

図１０（ａ）は、ダンパープレート５ａの平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＥ－Ｅ線断面図である。図１０に示すように、本実施形態に係るダンパープレート５ａは、フラットな一枚の板により形成される。これによりダンパープレート５ａの加工方法・材質などの自由度が増す。その結果、例えば、ポリイミドフィルムなどを素材として選択し、ダンパープレート５ａを形成することができる。なお、ダンパープレート５ａは、長方形の外形を有し、その中央には、ダンパープレート５ａの長手方向に長辺を有する長方形の開口であるＡＣＴ開口３９が形成されている。ＡＣＴ開口３９の長辺に沿って長尺の第二導入路３０ａが形成されている。すなわち、第一実施形態に係るダンパープレート５の第二導入路３０とは異なり、ノズル２０ごとの区別されたものではない。

次に、本実施形態に係るスペーサープレート１５について図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、スペーサープレート１５の平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＦ－Ｆ線断面図である。スペーサープレート１５は、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）のエッチングまたは電鋳によって形成される。第二実施形態に係る液体吐出ヘッド１は、大気開放室２８をダンパー２７の略直下に配置する構成を有する。したがって、大気開放するための第二導入路３０はハーフエッチングまたは二層電鋳にて形成される。

上記の構成により、ダンパープレート５ａとスペーサープレート１５との間の接着剤が緩衝材になる。この緩衝材によって、個別液室への伝播する圧力変動による振動（脈動）の影響をより小さくすることができる。本実施形態に係る液体吐出ヘッド１ａによれば、共通液室の脈動をダンパー２７で抑えることができ、個別液室を構成する部品において、脈動がノズル２０からの吐出性能に悪影響を与えることを低減させることができる。すなわち、ノズル２０からの吐出速度のばらつきを低減することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドのさらに別の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１ｂの内部構造について説明する断面図である。液体吐出ヘッド１ｂは、すでに説明をした液体吐出ヘッド１および液体吐出ヘッド１ｂと共通する部品を用いて構成される。すでに説明をした部品と同じ物については詳細な説明を省略する。本実施形態に係る液体吐出ヘッド１ｂは、スペーサープレート１５を用いることなく、ダンパープレート５の一部を変形させた板反り部を有するダンパープレート５ｂをダンパー部品として用いるものである。ダンパープレート５ｂは、ダンパープレート５においてダンパー２７として作用する部分を変形させた部品であって、この変形部分に大気開放室２８が形成されるものである。

図１３を用いて、本実施形態に係るダンパープレート５ｂについて説明する。図１３（ａ）は、ダンパープレート５ｂの平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＧ－Ｇ線断面図である。本実施形態に係るダンパープレート５ｂは、電鋳または、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）の薄膜で形成される板状の部品である。ダンパープレート５ｂは、一旦板状に形成された物に対して、加圧治具を用いて所定の箇所を塑性変形させて板反り部を形成し、この板反り部において大気開放室２８が形成されている。図１３（ｂ）に示すように、ダンパー２７として作用する部分がフィルタ下共通液室３１の方向に沿った形状を有する板反り部の共通液室側が大気開放室２８となる。

図１４は、本実施形態に係るダイアフラムプレート４ｂの平面図である。ダイアフラムプレート４ｂは、ダンパープレート５ｂを積層する部品である。ダイアフラムプレート４ｂは、ダンパープレート５ｂの大気開放室２８を大気と連通させる大気連通路２９を形成する。大気連通路２９は、ダイアフラムプレート４ｂの短手方向に沿うように形成されていて、連通孔２６や振動板２４がノズル２０に対応するように配列されている方向に直交する方向に形成されている。ダイアフラムプレート４ｂのように、大気連通路２９をノズル列の外側に配置することにより、剛性が低下した影響が個別液室に影響することを極力減らすことができる。

本実施形態に係る液体吐出ヘッド１ｂによれば、部品点数を少なくしつつ、かつ、個別液室を構成する備品の剛性を低下させずに、ダンパー２７をフィルタ３３の下に配置することができる。このような構成により、少ない枚数で液体吐出ヘッド１ｂを形成でき、個別液室を構成する部品の剛性を低下させることなく、個別液室の上流にダンパー２７を配置することができる。これによって、共通液室で発生した脈動を抑制することができ、個別液室を構成する部品の振動による吐出速度のばらつきを低減することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える液体吐出ユニット、および、液体を吐出する装置の実施形態について説明する。

まず、本発明に係る液体を吐出する装置の実施形態について図１５および図１６を参照しながら説明する。図１５は、本実施形態に係る液体吐出装置１００の要部平面説明図である。また、図１６は、液体吐出装置１００の要部側面説明図である。

液体吐出装置１００として、シリアル型装置を例示する。当該装置は、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、本発明で用いられるダンパー構造を備える１およびヘッドタンク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１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、１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。

１の外部に貯留されている液体を１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。

液体吐出装置１００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１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。また、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およ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１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１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ー部材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。

以上の構成を備える液体吐出装置１００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１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、液体吐出装置１００では、本発明で用いられ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一例について図１７を参照しながら説明する。図１７は、液体吐出ユニットの要部平面説明図である。

本実施形態に係る液体吐出ユニットは、液体を吐出する装置である液体吐出装置１００を構成している部品のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂおよび背板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、１で構成されている。なお、当該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、および供給機構４９４の少なくともいずれかを、さら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、本発明に係る液体を吐出する装置に搭載可能な液体吐出ユニットの他の一例について図１８を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係る液体吐出ユニットの正面説明図である。

当該前記液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた１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１と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

以上説明した本発明において、「液体を吐出する装置」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である。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。

また、「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。

前記「液体が付着可能もの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。前記「液体が付着するもの」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、前記「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、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のいずれも含まれる。

また、前記「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。

前記「液体吐出ユニット」とは、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である。例えば、前記「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よい。

例えば、前記液体吐出ユニットとして、図１８で示した液体吐出ユニットのように、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、前記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、前記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、図１６で示したように、液体吐出ユニットとして、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、前記液体吐出ユニットとして、図１６で示したように、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。

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。

また、前記「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、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でもよい。

また、本明細書において、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 液体吐出ヘッド
２ ノズルプレート
３ チャンバープレート
４ ダイアフラムプレート
５ ダンパープレート
６ フィルタプレート
７ フレーム
８ 駆動部
９ 圧電素子
１０ ベース
１１ ＦＰＣ
１２ ドライバＩＣ
１５ スペーサープレート
２０ ノズル
２１ 圧力室
２２ 流体抵抗
２３ 導入路
２４ 振動板
２５ アイランド
２６ 連通孔
２７ ダンパー
２８ 大気開放室
２９ 大気連通路
３０ 第二導入路
３１ フィルタ下共通液室
３２ フィルタ上共通液室
３３ フィルタ
３９ ＡＣＴ開口
１００ 液体吐出装置
４４０ 液体吐出ユニット

特開２０１５－１５０６８７号公報

Claims (7)

1. 液体を吐出する複数のノズルに当該液体を供給する流路部と、
   前記ノズルから前記液体を吐出させる駆動部と、を有し、
   前記流路部は、前記ノズルに前記液体を供給する個別液室と、当該個別液室に液体を供給する共通液室と、を有し、
   前記個別液室の構成部品である複数のプレート状の部品のそれぞれの積層部分には、前記個別液室と前記共通液室との間に配置されるダンパー部材の接合位置に相当する部分に切り欠き部が無い、ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記共通液室は、フィルタによってインクの供給側と個別液室側に分かれている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記個別液室の構成部品は、前記ノズルが形成されているノズルプレートと、前記ノズルプレートに積層され前記ノズルから液を吐出させる圧力室を備えるチャンバープレートと、前記チャンバープレートに積層され前記駆動部の制御により前記圧力室の体積を変化させる振動板を備えるダイアフラムプレートと、を含み、
   前記ダンパー部材は、前記ダイアフラムプレートに積層されダンパーを形成する、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記ダンパー部材は、一部の板厚が薄く形成された板薄部を有するダンパープレートにより構成され、
   当該板薄部がダンパーとして機能し、
   当該板薄部の、前記個別液室の構成部品に対向する側が大気開放室であり、
   前記大気開放室の周囲に大気連通路が形成されている、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. 前記ダンパー部材は、薄板状のダンパープレートと、当該ダンパープレートと前記個別液室の構成部品との間に積層されるスペーサープレートと、により構成され、
   前記スペーサープレートに大気開放室と大気連通路が形成され、
   前記大気開放室に対向する前記ダンパープレートがダンパーとして機能する、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。
6. 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と、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジと、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構と、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構と、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と、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、
   前記液体吐出ヘッドは、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする液体吐出ユニット。
7. 液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出する装置であって、
   前記液体吐出ヘッドは、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする液体を吐出する装置。
   

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