JP7056085B2 - 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、個別液室に供給された液体の内の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循環型ヘッドが知られている。

従来、圧力室にそれぞれ個別に連通して設けられた個別供給流路と、各個別供給流路と連通する共通供給流路を形成した共通供給流路形成部材を備え、共通供給流路形成部材の共通供給流路内にフィルタが設けられ、フィルタを間にして共通供給流路内が、フィルタよりも液体流れ方向上流側に形成された上流側共通供給流路と、フィルタよりも液体流れ方向下流側に形成された下流側共通供給流路に分かれており、上流側共通供給流路内ならびに下流側共通供給流路内に、それぞれノズルの配列方向と直交する方向に延びる上流側格子部と下流側格子部をノズルの配列方向に沿って当該格子部と隣の格子部との間に４～１６の前記個別供給流路があるように間隔をおいて複数それぞれ形成したものがある（特許文献１）。

特開２０１４－０４３０３２号公報

液体吐出ヘッドにおいては、液体とともにゴミなどの異物が個別液室内に流入すると、ノズルの目詰まりを生じて吐出不良や吐出不能になることがある。そこで、一般的には、特許文献１に開示されているように個別液室の上流側にフィルタが配置されている。

これに対して、循環型ヘッドのように排出流路を有する場合、排出流路から排出側共通液室に液体が流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。しかし、ヘッド組立時などには異物が排出側共通液室から排出流路に混入するおそれがあり、これを避けるために排出流路の下流側にもフィルタを配置することが考えられる。

しかしながら、排出流路の下流側にフィルタを配置した場合、気泡がフィルタでトラップされて排出流路内に留まると、気泡滞留量の違いによってノズルメニスカス圧力のばらつきが発生し、吐出特性にばらつきが生じるおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッド内への異物の混入を抑制するとともに、気泡滞留による吐出特性のばらつきを低減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と、
前記複数のノズルに各々連通する複数の個別液室と、
前記複数の個別液室に各々連通し、前記液体を前記複数の個別液室に供給する複数の個別供給流路と、
前記複数の個別供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記複数の個別液室に各々連通し、前記液体を前記複数の個別液室から排出する複数の個別排出流路と、
前記複数の個別排出流路に通じる排出側共通液室と、
前記個別排出流路と前記排出側共通液室との間に配置されたフィルタと、を備え、
前記フィルタと前記個別排出流路との間には、前記フィルタに面し、２以上の前記個別排出流路に通じる中間排出流路を有し、
前記中間排出流路の前記液体の流れ方向と直交する方向の断面積は、前記個別排出流路の前記液体の流れ方向と直交する方向の断面積よりも広い
構成とした。

本発明によれば、ヘッド内への異物の混入を抑制するとともに、気泡滞留による吐出特性のばらつきを低減することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の外観斜視説明図である。 同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。 同ヘッドのノズル配列方向の断面説明図である。 本発明の第１実施形態における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４のＸ－Ｘ線に相当するノズル配列方向の要部断面説明図である。 同じく流路部材の要部分解平面説明図である。 本発明の第２実施形態におけるノズル配列方向の要部断面説明図である。 同じく中間排出流路を形成する板状部材の分解平面説明図である。 本発明の第３実施形態におけるノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 同じく中間排出流路を形成する板状部材の分解平面説明図である。 本発明の第４実施形態における中間排出流路及び中間供給流路を形成する板状部材の平面説明図である。 本発明の第５実施形態における中間排出流路及び中間供給流路を形成する板状部材の平面説明図である。 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。本発明に係る液体吐出ヘッドの概要について図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外観斜視説明図、図２は同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３は同ヘッドのノズル配列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、カバー２９を備えている。なお、流路板２と振動板部材３で構成される部分を流路部材４０という。

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、ノズル４にノズル連通路５を介して通じる個別液室６、個別液室６に通じる供給側流体抵抗部７、供給側流体抵抗部７に通じる個別供給流路８、ノズル配列方向において隣り合う２以上の個別供給流路８に通じる中間供給流路８２を形成している。

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を振動板部材３の厚肉部である凸部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。

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を形成する。供給側共通液室１０は供給ポート７１に通じ、排出側共通液室５０は排出ポート７２に通じている（図１）。

また、流路板２は、各個別液室６にノズル連通路５を介して通じる流路板２の面方向に沿う個別排出流路５１と、ノズル配列方向において隣り合う２以上の個別排出流路５１に通じる中間排出流路５２を形成している。

さらに、供給側共通液室１０と中間供給流路８２との間には供給側フィルタ９１を配置し、排出側共通液室５０と中間排出流路５２との間には排出側フィルタ９２を配置している。

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を通過して個別排出流路５１から排出側共通液室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。

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、本発明の第１実施形態について図４ないし図６を参照して説明する。図４は同実施形態におけるノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図５は同じく図４のＡ－Ａ線に相当するノズル配列方向の要部断面説明図である。図６は同じく流路部材の要部分解平面説明図である。

本実施形態においては、前述したように、流路板２には、個別液室６と反対側であるノズル板１側に、ノズル連通路５を介して個別液室６に通じる個別排出流路５１が設けられ、排出側共通液室５０は各個別排出流路５１に通じている。

そして、個別排出流路５１と排出側共通液室５０との間には、排出側フィルタ９２が配置されている。この排出側フィルタ９２の上流側（個別排出流路５１側）には、排出側フィルタ９２に面し、ノズル配列方向において隣り合う２以上（図５の例では４つ）の個別排出流路５１に通じる中間排出流路５２を有している。

この中間排出流路５２の液体の流れ方向と直交する方向の断面積（開口断面積）は個別排出流路５１の液体の流れ方向と直交する方向の断面積（開口断面積）よりも広くしている。

言い換えれば、中間排出流路５２とフィルタ９２との境界部分９２Ｂの断面積は、個別排出流路５１と中間排出流路５２との境界部分５１Ｂの断面積よりも広くしている。少なくともこのような構成であれば、中間排出流路５２と個別排出流路５１とで液体の流れ方向が異なっている場合や、中間排出流路５２と個別排出流路５１の断面積が位置によって変化する場合でも、吐出のばらつきを低減することができる。

なお、図５では境界部分５１Ｂ及び境界部分９２Ｂの位置を図面の左端部分としているが、これは例示であって、上述した断面積の大小関係は他の個別排出流路５１や他のフィルタ９２においても同様である。

ここで、本実施形態では、流路板２は、ノズル板１側から複数枚の板状部材（薄層部材）４１～４４を積層接合して形成され、これらの板状部材４１～４４と振動板部材３を積層接合して流路部材４０が構成されている。

流路板２を構成する板状部材４１には、図６（ａ）に示すように、個別排出流路５１を構成する貫通溝部（溝形状の貫通穴の意味）５１ａが形成されている。

同じく板状部材４２には、図６（ｂ）に示すように、板状部材４１の貫通溝部５１ａに通じて個別排出流路５１の一部５１Ａを構成する貫通溝部５１ｂが形成されている。

同じく板状部材４３には、図６（ｃ）に示すように、個別供給流路８を構成する貫通溝部８ａと、中間排出流路５２を構成する貫通溝部５２ａが形成されている。隣り合う中間排出流路５２に対応する貫通溝部５２ａ、５２ａは隔壁５４ａで区画されている。

同じく板状部材４４には、図６（ｄ）に示すように、中間供給流路８２を構成する貫通溝部８２ａと、中間排出流路５２を構成する貫通溝部５２ｂが形成されている。隣り合う中間供給流路８２に対応する貫通溝部８２ａ、８２ａは隔壁８４ａで区画されている。隣り合う中間排出流路５２に対応する貫通溝部５２ｂ、５２ｂは隔壁５４ｂで区画されている。

振動板部材３には、図６（ｅ）に示すように、中間排出流路５２と排出側共通液室５０との間に介在する排出側フィルタ９２と、中間供給流路８２と供給側共通液室１０との間に介在する供給側フィルタ９１とが設けられている。

このように、この液体吐出ヘッドにおいては、個別排出流路５１及び中間排出流路５２と排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ９２を配置しているので、ヘッドの組み立てを行うときに、排出側共通液室５０から個別排出流路５１に異物が侵入することを防止できる。したがって、ヘッド内への異物の混入を抑制することができる。

つまり、個別排出流路５１から排出側共通液室５０に液体が流れることから、液体中の異物の除去を目的として個別排出流路５１と排出側共通液室５０との間にフィルタを設ける必要はないが、例えばヘッドを組み立てるときに、排出側共通液室５０から個別排出流路５１に異物が侵入することを防止するために排出側フィルタ９２を設けている。

また、個別排出流路５１と排出側共通液室５０との間に排出側フィルタ９２を設けることで、排出側共通液室５０から個別排出流路５１に液体が逆流した場合に、排出側共通液室５０から異物が個別排出流路５１に流入することを防止できる。

なお、供給側フィルタ９１のフィルタ孔９１ａの径及び排出側フィルタ９２のフィルタ孔９２ａの径は、いずれもノズル４の径（ノズル径）よりも小さくしている。これにより、ノズル４に詰まる異物を除去することができる。

そして、排出側フィルタ９２の上流側に、隣り合う２以上の個別排出流路５１に通じる中間排出流路５２を設けているので、１つの個別排出流路５１に繋がる排出側フィルタ９２の面積が大きくなる。

したがって、個別排出流路５１側からの気泡が排出側フィルタ９２で滞留しても、中間排出流路５２に対応する排出側フィルタ９２の面積に対する気泡で覆われる面積の割合が小さくなるので、気泡滞留による影響が低減して、吐出特性のバラツキが低減する。

つまり、個別排出流路５１がそのままの排出側フィルタ９２に臨んでいると、対応する排出側フィルタ９２の面積は１つの個別排出流路５１分の面積しかない。そのため、気泡が滞留した場合、滞留した気泡によって排出側フィルタ９２の当該個別排出流路５１に対押する領域の大半が覆われることになる。

その結果、当該個別排出流路５１の流体抵抗が高くなり、ノズル４のメニスカス圧力が高くなって吐出量が多くなる。また、各個別排出流路５１における気泡滞留量の違いが発生することで、ノズル４のメニスカス圧力にばらつきが生じるので、吐出特性にばらつきが発生する。

これに対して、２以上の個別排出流路５１に通じる中間排出流路５２を、個別排出流路５１と排出側フィルタ９２との間に設けることで、１つの個別排出流路５１が対応する排出側フィルタ９２の面積が広くなるので、気泡滞留による影響が分散されて小さくなり、吐出特性のばらつきが低減する。

また、すべての個別排出流路５１を１つの中間排出経路５２に対応させるのではなく、２以上の個別排出流路５１に対応させた中間排出流路５２を複数設けている。これにより、すべての個別排出流路５１に対応する１つの中間排出経路５２を設ける場合よりも、個別排出流路５１から排出側フィルタ９２に流入するときの液体の流速が高くなり、排出側フィルタ９２を気泡が通過しやすくなり、気泡排出性が向上する。

次に、本発明の第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。図７は同実施形態におけるノズル配列方向の要部断面説明図、図８は同じく中間排出流路を形成する板状部材の分解平面説明図である。

本実施形態では、中間排出流路５２は、隣り合う２以上の個別排出流路５１に通じる上流側中間排出流路５２Ａと、隣り合う２以上の上流側中間排出流路５２Ａに通じる下流側中間排出流路５２Ｂとを含んでいる。

このように、段階的に中間排出流路５２の面積が広がることで、気泡滞留の影響をより抑制するために中間排出流路５２Ｂで規定されるような大きな断面積の中間排出経路を設ける場合であっても、流速の低下を抑えることができて、気泡排出性を向上できる。

次に、本発明の第３実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。図９は同実施形態におけるノズル配列方向の要部断面説明図、図１０は同じく中間排出流路を形成する板状部材の分解平面説明図である。

本実施形態では、前記第２実施形態と同様に中間排出流路５２は、隣り合う２以上の個別排出流路５１に通じる上流側中間排出流路５２Ａと、隣り合う２以上の上流側中間排出流路５２Ａに通じる下流側中間排出流路５２Ｂとを含んでいる。

そして、上流側中間排出流路５２Ａを区画する隔壁５４ａと下流側中間排出流路５２Ｂを区画する隔壁５４ｂとは、ノズル配列方向にずれて配置している。

これにより、中間排出流路５２Ａ、５２Ｂはノズル配列方向において全域が共通化される。したがって、気泡滞留による影響をさらに分散することができ、吐出特性のばらつきを低減できる。

また、排出側フィルタ９２に対向する中間排出流路５２Ｂは区画されていることで、すべての個別排出流路５１を区画のない１つの中間排出経路５２に対応させた場合に比べて、相対的に流速の低下を抑えることができて、気泡排出性を向上できる。さらに、ノズル配列方向で隔壁５４ａ、５４ｂが千鳥状に配置されることで、板状部材４３、４４の剛性を保つこともできる。

次に、本発明の第４実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態における中間排出流路及び中間供給流路を形成する板状部材の平面説明図である。

本実施形態では、中間排出流路５２の隔壁５４ｂと中間供給流路８２の隔壁８２ａとは、ノズル配列方向において、互い違いに設けている。

これにより、板状部材の剛性を確保できる。

次に、本発明の第５実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態における中間排出流路及び中間供給流路を形成する板状部材の平面説明図である。

本実施形態では、中間排出流路５２の隔壁５４ｂ、５４ｂ間の間隔Ｌ１と中間供給流路８２の隔壁８４ａ、８４ａ間の間隔Ｌ２とは同じ（ほぼ同じを含む）にしている。

これにより、板状部材の剛性を部材内で均一化することができ、強度を確保できる。

なお、上記各実施形態においては、中間供給流路を有する構成で説明しているが、個別供給流路がそのまま供給側共通液室に通じる構成とすることもできる。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は同装置の要部平面説明図、図１４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１５を参照して説明する。図１５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１６を参照して説明する。図１６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１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同装置の概略説明図、図１８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、図２１に示すように、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１９を参照して説明する。図１９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７１（図１参照）に繋がった供給流路側に接続されている。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７２（図１参照）に繋がった排出流路側に接続されている。

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７１を通ってヘッド１０００内に液体が流入し、排出ポート７２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
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（フレーム部材）
５０ 排出側共通液室
５１ 個別排出流路
５２ 中間排出流路
９２ 排出側フィルタ
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 (11)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記複数のノズルに各々連通する複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に各々連通し、前記液体を前記複数の個別液室に供給する複数の個別供給流路と、
   前記複数の個別供給流路に通じる供給側共通液室と、
   前記複数の個別液室に各々連通し、前記液体を前記複数の個別液室から排出する複数の個別排出流路と、
   前記複数の個別排出流路に通じる排出側共通液室と、
   前記個別排出流路と前記排出側共通液室との間に配置されたフィルタと、を備え、
   前記フィルタと前記個別排出流路との間には、前記フィルタに面し、２以上の前記個別排出流路に通じる中間排出流路を有し、
   前記中間排出流路の前記液体の流れ方向と直交する方向の断面積は、前記個別排出流路の前記液体の流れ方向と直交する方向の断面積よりも広い
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記複数のノズルに各々連通する複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に各々連通し、前記液体を前記複数の個別液室に供給する複数の個別供給流路と、
   前記複数の個別供給流路に通じる供給側共通液室と、
   前記複数の個別液室に各々連通し、前記液体を前記複数の個別液室から排出する複数の個別排出流路と、
   前記複数の個別排出流路に通じる排出側共通液室と、
   前記個別排出流路と前記排出側共通液室との間に配置されたフィルタと、を備え、
   前記フィルタと前記個別排出流路との間には、前記フィルタに面し、２以上の前記個別排出流路に通じる中間排出流路を有し、
   前記中間排出流路と前記フィルタとの境界部分の断面積は、前記個別排出流路と前記中間排出流路との境界部分の断面積よりも広い
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記中間排出流路には、上流側中間排出流路と下流側中間排出流路が含まれ、
   前記下流側中間排出流路は２以上の前記上流側中間排出流路に通じている
   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. 前記中間排出流路には、上流側中間排出流路と下流側中間排出流路が含まれ、
   ２つの隣り合う前記上流側中間排出流路間の隔壁と２つの隣り合う前記下流側中間排出流路間の隔壁とはノズル配列方向における位置がずれている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記供給側共通液室と前記個別液室との間で、２以上の前記個別液室に通じる中間供給流路と、を有し、
   前記中間排出流路及び前記中間供給流路を形成する板状部材を備え、
   隣り合う前記中間排出流路間の隔壁と隣り合う前記中間供給流路間の隔壁とはノズル配列方向における位置がずれている
   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. 隣り合う前記中間排出流路間の隔壁の間隔と、隣り合う前記中間供給流路間の隔壁の間隔とは、同じである
   ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記個別液室の一部の壁面を形成する振動板を有し、
   前記フィルタは前記振動板を形成する振動板部材に設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記フィルタの径はノズル径よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか記載の液体吐出ヘッド。
9. 請求項１ないし８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。
10. 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９に記載の液体吐出ユニット。
11. 請求項１ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項９若しくは１０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。

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