JP7021514B2 - 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

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として、供給側共通液室から個別液室に供給された液体の内、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個別液室循環型ヘッド（フロースルーヘッド）が知られている。

従来、非循環型液体吐出ヘッドにおいては、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）。また、共通液室のみを循環する共通液室循環型液体吐出ヘッドにおいて、共通液室の入口及び出口にフィルタを配置したものがある（特許文献２）。

特開２０１４－０４３０３２号公報 特許第５５１５９８２号公報

ところで、個別液室循環型ヘッドのように個別液室を通過した液体を排出する排出流路を有する場合、排出流路側から排出側共通液室に液体が流れて異物が排出さ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側共通液室から排出流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、安定した吐出を行うことができるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する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通じる複数の排出側流路と、
前記複数の排出側流路に通じる排出側共通液室と、を備え、
前記排出側流路の下流側に排出側フィルタが配置され、
前記排出側フィルタよりも上流側で前記排出側流路に通じる気泡排出路が設けられ、
前記排出側流路は、
前記複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の排出側個別流路と、
１又は２以上の前記排出側個別流路に通じる１又は複数の排出側液導出部と、を含み、
前記排出側液導出部と前記排出側共通液室との間に前記排出側フィルタが配置され、
前記気泡排出路は、前記排出側液導出部から分岐して設けられている
構成とした。

本発明によれば、安定した吐出を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 同じく図１のＸ１－Ｘ１線に沿うノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。 同じく図１のＸ２－Ｘ２線に沿うノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。 同ヘッドを構成する各部材の分解斜視説明図である。 同ヘッドの各部材をノズル側から見た平面説明図である。 同ヘッドの各部材をノズルと反対側から見た平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの図３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。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図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ノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図２は同じく図１のＸ１－Ｘ１線に沿うノズル配列方向に沿う方向の断面説明図、図３は同じく図１のＸ２－Ｘ２線に沿うノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、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とを備えている。

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、複数のノズル４にノズル連通路５を介してそれぞれ通じる個別液室６、個別液室６に通じる供給流路を構成する供給側流体抵抗部７、供給側流体抵抗部７に通じる供給側液導入部８を形成している。

なお、供給側液導入部８は、２以上の供給側流体抵抗部７に通じる構成だけでなく、例えば、１つの供給側液導入部８がすべての供給側流体抵抗部７に通じる構成とできる。あるいは、複数の供給側流体抵抗部７に各々通じる複数の供給側液導入部８を備える構成とすることができ、この場合には、個別液室６の数と供給側液導入部８の数とは同じになる。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を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、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にハーフカットダイシングによって溝加工して、ノズル配列方向において、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。

そして、圧電素子１２Ａを振動板部材３の振動領域（振動板）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を個別液室６間で振動板部材３の厚肉部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。

また、流路板２は、各個別液室６にノズル連通路５を介して通じる排出側流路５１を形成している。排出側流路５１は、各個別液室６にノズル連通路５を介してそれぞれ通じる排出側個別流路５６と、２以上（この例では４つ）の排出側個別流路５６に通じる２以上の排出側液導出部（共通排出流路）５８とで構成される。

排出側個別流路５６は、液体吐出方向と直交する方向（流路板２の面内方向に沿う方向）の第１流路５６Ａと、第１流路５６Ａに連続する液体吐出方向に沿う方向（流路板の面直方向に沿う方向）の第２流路５６Ｂとを有している。排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂは、ノズル配列方向において、それぞれ隔壁部５５で隔てられ、排出側液導出部５８は複数の第２流路５６Ｂに通じている。

なお、排出側液導出部５８は、２以上の排出側個別流路５６に通じる構成だけでなく、例えば、１つの排出側液導出部５８がすべての排出側個別流路５６に通じる構成とできる。あるいは、１つの排出側個別流路５６に１つの排出側液導出部５８が通じる構成とすることもできる。この場合には、排出側個別流路５６の一部が排出側液導出部５８を兼ねることになる。

また、排出側個別流路５６には流体抵抗部を設けることもできる。

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を形成している。

供給側共通液室１０と供給側液導入部８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、振動板部材３の第１層にて形成している。

排出側共通液室５０と排出側流路５１の下流側である排出側液導出部５８との間には、異物をろ過する排出側フィルタ５９が配置されている。排出側フィルタ５９は、振動板部材３の第１層にて形成している。

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を通過して排出側個別流路５６から排出側液導出部５８を経て排出側共通液室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。また、液体吐出を行っていないときも、供給側共通液室１０から排出側共通液室５０に流れ、更に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、本実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける気泡排出構造について説明する。

流路板２には、排出側フィルタ５９よりも上流側（流路において個別液室６に近い側）で、排出側流路５１を構成している排出側液導出部５８に通じる気泡導出路６１が設けられ、振動板部材３には気泡導出路６１に通じる気泡室連通路６２が設けられている。

これらの気泡導出路６１及び気泡室連通路６２で気泡排出路６０を構成している。この気泡排出路６０の気泡導出路６１は、排出側液導出部５８を介して、排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂに通じている。

そして、共通液室部材２０には、気泡排出路６０の気泡室連通路６２を介して気泡導出路６１に通じる気泡室６３が設けられている。

本実施形態の液体吐出ヘッドのように排出側フィルタ５９を配置した場合、排出側フィルタ５９より上流側の個別液室６、排出側個別流路５６などの流路で気泡が発生した場合、当該気泡が排出側フィルタ５９に詰まることがある。排出側フィルタ５９の開口に気泡で詰まると、排出側共通液室５０に流れる排出流量が変動し、吐出特性に変動を生じるおそれがある。

そこで、排出側フィルタ５９の上流側、特に排出側フィルタ５９が臨む排出側液導出部５８から分岐した気泡排出路６０を設けることで、気泡を気泡排出路６０に導出し、更に気泡室６３に排出して貯留することができる。

これにより、排出側フィルタ５９の上流側で発生、あるいは、混入した気泡が排出側フィルタ５９のフィルタ面に付着して流れを阻害することを低減でき、安定した排出を行うことができるので、安定した液体吐出を行うことができる。

また、本実施形態においては、気泡排出路６０（気泡導出路６１と気泡室連通路６２）の流体抵抗は、排出側フィルタ５９の流体抵抗よりも小さくしている。例えば、気泡排出路６０の流体抵抗は、排出側フィルタ５９の流体抵抗の１／２以下としている。

気泡排出路６０の流体抵抗を排出側フィルタ５９の流体抵抗より小さくするには、例えば、気泡排出路６０の開口断面積（液体の流れ方向と直交する方向の断面積）は、排出側フィルタ５９の総開口断面積（各フィルタ孔の開口面積を併せた面積）よりも大きくすればよい。

これにより、排出側個別流路５６から排出側液導出部５８に流れる液体には、排出側フィルタ５９への流れと、気泡排出路６０側への流れが生じるが、気泡排出路６０の流体抵抗が相対的に小さいことで、流速が速くなり、気泡室６３への液体導出が容易になる。

また、排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂの流路壁面６４、６５は、排出側共通液室５０に向かう方向において、気泡排出路６０の入口６０ａ側に向かってノズル配列方向においてノズル４から離れる側に傾いている。

これによって、排出側フィルタ５９側への流れより、気泡排出路６０側への流速が速くなり、気泡排出路６０への気泡の導出をスムーズに行うことができる。なお、流路板２の構成によっては、流路壁面６４、６５は、直線状や曲線状に傾いた形状とすることもできる。また、少なくとも流路壁面６４、６５のいずれか一方を傾かせる構成であっても、その限りで、気泡排出路６０への気泡の導出をスムーズに行うことができる。

次に、本実施形態の液体吐出ヘッドを構成する各部について図４ないし図６も参照して説明する。図４は同ヘッドの各部材の分解斜視説明図、図５は同ヘッドの各部材をノズル側から見た平面説明図、図６は同ヘッドの各部材をノズルと反対側から見た平面説明図である。

図４も参照して、ノズル板１には、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、複数のノズル４が形成されている。

流路板２は、図３（ｂ）ないし（ｅ）及び図４（ｂ）ないし（ｅ）に示すように、板状部材２Ａないし２Ｄで構成している。

流路板２の板状部材２Ａには、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、ノズル連通路５の一部及び排出側個別流路５６の第１流路５６Ａを形成する貫通溝部（溝形状の貫通穴の意味）５６ｂが形成されている。

同じく板状部材２Ｂには、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通穴５ｃと、排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂの一部を形成する貫通溝部５６ｃが形成されている。

同じく板状部材２Ｃには、図３（ｄ）及び図４（ｄ）に示すように、ノズル連通路５の一部を形成する貫通穴５ｄと、供給側流体抵抗部７を形成する貫通溝部７ｄと、排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂの一部を形成する貫通溝部５６ｄが形成されている。

同じく板状部材２Ｄには、図３（ｅ）及び図４（ｅ）に示すように、個別液室６を形成する貫通溝部６ｅと、それぞれ３つの供給側流体抵抗部７に通じる供給側液導入部８を形成する貫通溝部８ｅと、それぞれ４つの排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂに通じる排出側液導出部５８、及び、各排出側液導出部５８と通じる気泡導出路６１を形成する貫通溝部５８ｅが形成されている。

振動板部材３には、図３（ｆ）及び図４（ｆ）に示すように、振動領域３０と、複数（ここでは４つとする。）の供給側フィルタ９（９Ａ～９Ｄ）と、複数の排出側フィルタ５９（５９Ａ～５９Ｄ）と、気泡室連通路６２（６２Ａ～６２Ｄ）が形成されている。

共通液室部材２０には、図３（ｇ）及び図４（ｇ）に示すように、圧電アクチュエータ１１が配置される貫通穴１７、供給側共通液室１０となる凹部１０ｇ、排出側共通液室５０となる凹部５０ｇ、気泡室６３となる凹部６３ｇが形成されている。

また、共通液室部材２０には、供給側共通液室１０に液体を供給する供給口（供給ポート）８１、排出側共通液室５０から液体を排出する排出口（排出ポート）８２、気泡室６３から気泡を排出する気泡排出口８３がそれぞれ形成されている。

ここで、流路板２の板状部材２Ａ～２Ｄに設けた貫通溝部５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、貫通溝部５８ｅは、前述した図１に示すように、流路板２の面直方向に沿う方向において、板状部材２Ａ側から板状部材２Ｄ側に向かって、ノズル配列方向と直交する方向においてノズル４から離れる方向に段階的にずれる位置関係で形成されている。

これにより、排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂから排出側液導出部５８までの流路壁面６４、６５は、排出側個別流路５６側から排出側共通液室５０に向かう方向において、気泡排出路６０側に向かって傾いている形状となる。

また、上述したように、複数（この例では４つ）の排出側液導出部５８と複数の排出側フィルタ５９とを設ける構成においては、排出側フィルタ５９に気泡がつまると、隔壁で区切られている各排出側フィルタ５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ、５９Ｄで流体抵抗が異なることになる。

そのため、各排出側フィルタ５９に通じている個別液室６毎にフロースルーにおける個別液室流量に差が発生し、個別液室６で発生する圧力損失がばらつくことになる。個別液室６で発生する圧力損失がばらつくと、その影響によって、ノズル４に形成されるメニスカス、個別液室６の圧力が影響を受けて、液体の吐出速度、吐出量にノズル間でばらつきが生じることになる。

そこで、個別液室６内などで発生、あるいは、混入した気泡を気泡室６３に導出することにより、排出側フィルタ５９での圧力損失の増加、排出側フィルタ５９単位でのフロースルー流量のバラツキを抑えることができる。これにより、吐出速度、吐出量のバラツキを低減して吐出品質を向上することができる。

また、気泡室６３には気泡排出口８３を設けることで、気泡室６３に経時的に貯留された気泡をヘッド外部に排出することができる。

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７を参照して説明する。図７は同液体吐出ヘッドの図３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、１つの排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂとそれぞれ個別に排出側共通液室５０に通じており、第２流路５６Ｂと排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ５９を配置している。

そして、排出側フィルタ５９の上流側で排出側個別流路５６の第２流路５６Ｂに通じる気泡排出路６０を設けている。

このように、２以上の排出側個別流路５６に通じる排出側液導出部を設けない構成でも、排気側フィルタ５９のフィルタ面積が小さくなり、第１実施形態よりも相対的に気泡による目詰まりが所持易くなるが、気泡排出路に気泡を排出することで、安定した吐出を行うことができる。

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８及び図９を参照して説明する。図８は同装置の要部平面説明図、図９は同装置の要部側面説明図である。

この装置は、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１０を参照して説明する。図１０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は、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、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１１を参照して説明する。図１１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１２及び図１３を参照して説明する。図１２は同装置の概略説明図、図１３は同装置のヘッドユニットの平面説明図である。

この装置は、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５５０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、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。）１０００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１４を参照して説明する。図１４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１０００、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１０００との間であって、ヘッド１０００の供給ポート８１に繋がった供給側流路に接続されている。循環側圧力センサ６３８は、ヘッド１０００と循環タンク６３２との間であって、ヘッド１０００の排出ポート８２に繋がった排出側流路に接続されている。

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８１を通ってヘッド１０００内に液体が流入し、排出ポート８２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１０００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１０００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 振動板部材
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
５０ 排出側共通液室
５１ 排出側流路
５６ 排出側個別流路
５８ 排出側液導出部
５９ 排出側フィルタ
６０ 気泡排出路
６１ 気泡導出路
６２ 気泡室連通路
６３ 気泡室
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 (9)

1. 液体を吐出する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通じる複数の排出側流路と、
   前記複数の排出側流路に通じる排出側共通液室と、を備え、
   前記排出側流路の下流側に排出側フィルタが配置され、
   前記排出側フィルタよりも上流側で前記排出側流路に通じる気泡排出路が設けられ、
   前記排出側流路は、
   前記複数の個別液室にそれぞれ通じる複数の排出側個別流路と、
   １又は２以上の前記排出側個別流路に通じる１又は複数の排出側液導出部と、を含み、
   前記排出側液導出部と前記排出側共通液室との間に前記排出側フィルタが配置され、
   前記気泡排出路は、前記排出側液導出部から分岐して設けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記排出側流路は、液体吐出方向と直交する方向の第１流路と、前記第１流路に連続する液体吐出方向に沿う方向の第２流路とを有し、
   前記気泡排出路は前記第２流路に通じており、
   前記第２流路の流路壁面は前記気泡排出路の入口側に向かって傾いている
   ことを
   特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記気泡排出路に通じる気泡室を有する
   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. 前記気泡室を外部に通じる気泡排出口を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記気泡排出路の流体抵抗は、前記排出側フィルタの流体抵抗よりも小さい
   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. 前記気泡排出路の開口断面積は、前記排出側フィルタの総開口断面積よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 請求項１ないし６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。
8. 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７に記載の液体吐出ユニット。
9. 請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項７若しくは８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。

Images