JP7077678B2 - 液体吐出ヘッド、ヘッドモジュール、ヘッドユニット、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、ヘッドモジュール、ヘッドユニット、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においては、液体吐出に伴う圧力変動が共通流路を介して他の圧力室（個別液室）の吐出特性に影響を与えるクロストークを抑制する必要がある。

従来、液体吐出ヘッドとして、複数のノズルを二次元マトリックスで配置し、媒体の搬送方向に対して斜めに配置されたノズル列を複数段有し、供給側の共通流路支流と回収側の共通流路支流を交互に配置したものが知られている（特許文献１ないし３）。

特開２０１４－５１０６４９号公報 特開２０１０－２４１１２０号公報 特表２０１１－５２０６６５号公報

しかしながら、特許文献１ないし３に開示の構成にあっては、ノズル配列と支流の方向の関係は、ノズル列（最も近接して配置されたノズルの配列）の長手方向（列方向）と、支流が延びている方向（流路方向）とが略平行な関係になっている。

そのため、支流と支流の間にノズル列が配置されることになり、支流の配置間隔とノズルの配置間隔がほぼ同じになり、支流の幅を広くできず、支流の幅はノズルの配置間隔よりも狭くなる。

その結果、支流のコンプライアンスが低く、同じ支流に連通する圧力室同士の支流を介した相互干渉が大きくな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、クロストークを抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１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圧力室と、
前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別供給流路と、
前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別回収流路と、
２以上の前記個別供給流路に連通する複数の共通供給流路支流と、
２以上の前記個別回収流路に連通する複数の共通回収流路支流と、を備え、
前記複数のノズルは、二次元状にマトリクス配置され、少なくとも、第１方向と、前記第１方向に対して傾きを持って交差する第２方向にそれぞれ並び、
前記共通供給流路支流及び前記共通回収流路支流は、前記第１方向に延びており、
前記共通供給流路支流と前記共通回収流路支流は、前記第２方向に交互に配置され、
前記共通供給流路支流と前記共通回収流路支流の配置間隔は、前記第２方向に並ぶ前記ノズル間の配置間隔の２倍以上であり、
同じ前記共通供給流路支流で、前記個別供給流路に連通する供給口が最も隣接している２つの前記ノズルは、前記個別回収流路を介して異なる前記共通回収流路支流に通じている
構成とした。

本発明によれば、クロストークを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。 同じく分解斜視説明図である。 同じく断面斜視説明図である。 同じくフレーム部材を除く分解斜視説明図である。 同じく流路部分の断面斜視説明図である。 同じく流路部分の拡大断面斜視説明図である。 同じく流路部分の平面説明図である。 図７の要部拡大平面説明図である。 図７の要部拡大平面説明図である。 図７の要部拡大平面説明図である。 図７の要部拡大平面説明図である。 本発明に係るヘッドモジュールの一例の分解斜視説明図である。 同ヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の概略説明図である。 同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。 液体循環装置の一例のブロック説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の他の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。

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実施形態について図１ないし図８を参照して説明する。図１は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図２は同じく分解斜視説明図、図３は同じく断面斜視説明図である。図４は同じくフレーム部材を除く分解斜視説明図、図５は同じく流路部分の断面斜視説明図、図６は同じく流路部分の拡大断面斜視説明図である。図７は同じく流路部分の平面説明図である。

この液体吐出ヘッド１は、ノズル板１０と、流路板（個別流路部材）２０と、振動板部材３０と、共通流路部材５０と、ダンパ部材６０と、フレーム部材８０と、駆動回路１０２を実装した基板（フレキシブル配線基板）１０１などを備えている。

ノズル板１０には、液体を吐出する複数のノズル１１を有している。複数のノズル１１は、二次元状にマトリクス配置され、図７に示すように、第１方向Ｆ、第２方向Ｓ及び第３方向Ｔの三方向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。１つの圧力室２１及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の変形な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及び振動板部材３０を同一部材で一体に形成することができる。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、シリコン層及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、シリコン層及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、ノズル１１の第２方向Ｓに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又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又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と対面する（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と対面する（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及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又は回収側ダンパ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又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。

次に、本実施形態における流路配置構成について図８ないし図１１も参照して説明する。図８ないし図１１は図７の要部拡大平面説明図である。なお、支流については仮想線で図示している。

まず、図８を参照して、複数のノズル１１は、二次元状にマトリクス配置され、第１方向Ｆ、第２方向Ｓ及び第３方向Ｔの三方向に並んで配置されている。この二次元状にマトリクス配置されたノズル１１のまとまりを、図７に示すように、ノズル群ＮＧ（ＮＧ１、ＮＧ２）とする。

１つのノズル群ＮＧにおいて、第１方向Ｆは、第２方向Ｓにおける複数のノズル１１の配列をノズル列とするとき、ノズル１１の配列方向に対して所定の傾き角度θ１でノズル列が並ぶ方向となる。共通供給流路支流５２及び共通回収流路支流５３は第１方向に延びている。したがってまた、共通供給流路支流５２及び共通回収流路支流５３の長手方向は第１方向Ｆに沿っている。

１つのノズル群ＮＧにおいて、第２方向Ｓは、最も隣接したノズル１１が並ぶ方向（ノズル配列方向）であり、第１方向Ｆを基準とすると、第１方向に角度θ１で交差する方向である。共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３とは、第２方向Ｓに交互に配置されている。

１つのノズル群ＮＧにおいて、第３方向Ｔは、第１方向Ｆ及び第２方向Ｓと交差する方向であり、本実施形態では、個別供給流路２２、圧力室２１及び個別回収流路２３で構成される個別流路２５は第３方向に沿って配置されている。

ここで、個別供給流路２２、圧力室２１、個別回収流路２３で構成される個別流路２５は、ノズル１１の軸（液体吐出方向の中心軸）に対して２回軸対称の形状としている。

個別流路２５を２回軸対称とすることで、図８に示す例では、例えばノズル１１Ａに通じる個別流路２５とノズル１１Ｅに通じる個別流路２５の関係のように、個別流路２５における液体の流れに平行な方向（第３方向Ｔ）で隣接するノズル１１Ａ、１１Ｅに対して個別流路２５を反転して配置することができる。

つまり、同一の共通供給流路支流５２に配置されるノズル１１Ａの個別液室２５に通じる供給口５４Ａとノズル１１Ｅの個別液室２５に通じる供給口５４Ｅに対して、個別液室の方向を反転して配置することができる。

これにより、共通供給流路支流５２の配置に制約されずに、個別液室２５（ノズル１１）の実装密度を高密度化することができ、ヘッドを小型化できる。

また、同じ共通供給流路支流５２内で互いに最近接で隣接する（最も隣接する）２つの供給口５４、５４に各々通じる２つのノズル１１、例えば、図８の例では供給口５４Ａに接続されるノズル１１Ａと、供給口５４Ｅに接続されるノズル１１Ｅは、回収口５５Ａ，５５Ｅを通じて異なる共通回収流路支流５３に通じている。

なお、個別流路２５は、共通供給流路支流５２及び共通回収流路支流５３における液体の流れの方向（第１方向Ｆ）に対しては併進対称配置（反転しない配置）としている。

次に、図９を参照して、第３方向Ｔにおけるノズル１１の配置間隔Ｐ３は任意の方向にとることができるが、第１方向Ｆにおけるノズル１１の配置間隔Ｐ１と第２方向Ｔにおけるノズル１１の配置間隔Ｐ２より広くとることができる。

第３方向Ｔは、第３方向Ｔにおけるノズル１１の配置間隔Ｐ３が第２方向Ｓにおけるノズル１１の配置間隔Ｐ２の２倍以上の距離をとれる方向とすることで、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の配置間隔Ｐ０を、第２方向Ｓに並ぶノズル１１の配置間隔Ｐ２の２倍以上としている。

なお、配置間隔Ｐ０は、本実施形態では、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３が交互に配置される方向（第２方向Ｓ）における流路幅の中心間距離に相当する。

また、共通供給流路支流５２の幅Ｗ１は第２方向Ｓに並ぶノズル１１の配列間隔Ｐ２より広くしている（ここでは、２倍以上としている）。同様に、共通回収流路支流５３の幅Ｗ２も、第２方向Ｓにおけるノズル１１の配列間隔Ｐ２より広くしている（ここでは、２倍以上としている。）。

次に、図１０を参照して、同じ共通供給流路支流５２に属するノズル１１の内で最も隣接する２つのノズル１１の各供給口５４間の距離と供給口５４から供給側ダンパ６２までの距離の関係について説明する。

ここで、隣接する２つのノズル１１、１１のうち、最も隣接するノズル１１の組合せを、それぞれ第１ノズル１１Ａ、第２ノズル１１Ｂとする。図８では第２方向Ｓに並ぶノズル１１、１１が、同じ列の、最も隣接するノズル１１の組み合わせとなる。

そして、第１ノズル１１Ａに通じる供給口５４を第１供給口５４Ａとし、第２ノズル１１Ｂに通じる供給口５４を第２供給口５４Ｂとするとき、第１ノズル１１Ａに通じる第１供給口５４Ａ及び第２ノズル１１Ｂに通じる第２供給口５４Ｂは、同じ共通供給流路支流５２に配置されている。

このとき、第１供給口５４Ａと第２供給口５４Ｂとの間の距離ａは、供給口５４（第１供給口５４Ａ、第２供給口５４Ｂ）から供給側ダンパ６２までの距離ｂ（図６参照）よりも離れている（ａ＞ｂ）構成としている。

この場合、第１供給口５４Ａと第２供給口５４Ｂとは最も隣接する供給口５４ではないが、第１ノズル１１Ａと第２ノズル１１Ｂとは同じ列に属する最も隣接したノズルの関係にある。

一方、第１供給口５４Ａに最も隣接する供給口５４は、上述したように、ノズル１１Ｅに通じる供給口５４Ｅとなるが、ノズル１１Ｅは、第１ノズル１１Ａ及び第２ノズル１１Ｂと異なる列に配置されている。

このように構成したので、圧力室２１の液体を加圧してノズル１１から液体を吐出させると、個別供給流路２２から第１供給口５４Ａを通じて共通供給流路支流５２に圧力波が伝搬する。

このとき、第１供給口５４Ａから出た圧力波は、球面上に広がり、第２供給口５４Ｂに伝搬して到達する前に、供給側ダンパ６２との間の距離ｂが短いので、供給側ダンパ６２に到達して吸収され、第２供給口５４Ｂまで到達する圧力波は減少する。

これにより、共通供給流路支流５２を通じた他のノズル１１に対する圧力干渉（相互干渉）を抑制して、クロストークを低減することができる。

一方、第１供給口５４Ａに最も隣接する供給口５４はノズル１１Ｅの供給口５４Ｅであり、第１ノズル１１Ａの液体吐出に伴う圧力波は供給口５４Ｅを通じてノズル１１Ｅの圧力室２１に伝搬する。しかしながら、ノズル１１Ｅは第１ノズル１１Ａと異なる列にあり、ノズル１１Ａとは同時に駆動されないので、クロストークによる影響は小さくなる。

そして、図７（図８ないし図１１）に示す流路配置構成とすることによって、ノズル密度の高密度化とクロストークの低減を図ることができる。

つまり、一般的に、すべての供給口５４、５４間の距離を、供給口５４と供給側ダンパ６２との距離よりも大きくなるように配置することで、隣接ノズル間のクロストークを抑制することができる。

しかしながら、供給口５４間の距離を大きくすることは、ノズル１１の配置密度を低下させることになり、ヘッドサイズが大型化することになる。

そこで、前述した流路配置構成をとることで、個別液室２５の実装密度（ノズル１１の配置）の高密度化を図り、ヘッドを小型化している。

また、供給口５４から供給側ダンパ６２までの距離ｂは短い方が良いが、供給共通流路支流５２の断面積を考慮して最適な寸法とする必要がある。この場合、同じ共通供給流路支流５２に接続されている各供給口５４に液体を配分するために、共通供給流路支流５２は接続されるノズル１１の数分の液体流量を確保する必要がある。

供給口５４から供給側ダンパ６２までの距離ｂは、共通供給流路支流５２の流路高さに相当する。供給口５４と供給側ダンパ６２との間の距離ｂを短くすることは、共通供給流路支流５２の流路高さを小さくすることになり、共通供給流路支流５２の断面積が小さくなり、共通供給流路支流５２の流体抵抗が増大することになる。

共通供給流路支流５２の流体抵抗が大きい場合、吐出により各ノズル１１の流量が変動したときに共通供給流路支流５２内の圧力損失の変動が大きくなる（圧力損失は抵抗と流量の積に依存する）。圧力損失の変動が大きくなると、流量に応じて各ノズル１１での圧力が変動するため、吐出特性ばらつきが発生する。

そこで、本実施形態では上記の流路配置構成とすることで、１つの共通供給流路支流５２の幅W１を、第２方向Ｓにおけるノズル１１の配置間隔Ｐ２の２倍以上とし、断面積を大きくし、流体抵抗を低減している。

このようにして、流体抵抗の低減とクロストークの低減を両立することができる。

また、共通供給流路支流５２の幅Ｗ１を広くすることで、供給側ダンパ６２の幅が広くなり、供給側ダンパ６２のコンプライアンスを高めることができる。したがって、共通供給流路支流５２の流体抵抗が許容される範囲内で、共通供給流路支流５２の流路高さを十分小さくして、幅を広くすることで、クロストーク低減しつつ、吐出ばらつきを低減できることになる。

次に、図１１を参照して、本実施形態の流路配置構成では、圧力室２１の個別供給流路２２と反対側に個別回収流路２３を配置し、回収口５５を介して共通回収流路支流５３に接続し、複数の共通回収流路支流５３は共通回収流路本流５７に連通している。

これにより、本実施形態の液体吐出ヘッド１は個別液室（圧力室）循環型ヘッドを構成し、乾燥性の高い液体や沈降性の高い液体を使用することができる。

ここで、前述したように、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３は交互に配置し、共通回収流路支流５３の壁面には、回収口５５に対向して、回収側ダンパ６３を配置している。

吐出時に圧力室２１で発生する圧力波は、供給側だけでなく、共通回収流路支流５３を経由して他のノズル１１に干渉し、共通供給流路支流５２と同じく、共通回収流路支流５３を介してクロストークによる吐出特性のばらつきが発生することになる。

そこで、共通回収流路支流５３の壁面には回収側ダンパ６３を配置することで、共通回収流路支流５３を介したクロストークを低減することができる。

ここで、供給側と同様に、隣接する２つのノズル１１、１１のうち、最も隣接するノズル１１の組合せを、それぞれ第３ノズル１１Ｃ、第４ノズル１１Ｄとする。図１１では第２方向Ｓに並ぶノズル１１、１１が、同じ列の、最も隣接するノズル１１の組み合わせとなる。

そして、第３ノズル１１Ｃに通じる回収口５５を第１回収口５５Ｃとし、第４ノズル１１Ｄに通じる回収口５５を第２回収口５５Ｄとするとき、第３ノズル１１Ｃに通じる第１回収口５５Ｃ及び第４ノズル１１Ｄに通じる第２回収口５５Ｄは、同じ共通回収流路支流５３に配置されている。

そして、第１回収口５５Ｃと第２回収口５５Ｄとの間の距離ｃは、回収口５５（第１回収口５５Ｃと第２回収口５５Ｄ）から回収側ダンパ６３までの距離ｄ（＝ｂ）よりも離れている（ｃ＞ｄ）構成としている。

ここで、第１回収口５５Ｃと第２回収口５５Ｄとは最も隣接する回収口５５ではないが、第３ノズル１１Ｃと第４ノズル１１Ｄとは同じ列に属する最も隣接したノズルの関係にある。

このように構成したので、圧力室２１の液体を加圧してノズル１１から液体を吐出させたとき、個別回収流路２３から第１回収口５５Ｃを通じて共通回収流路支流５３に圧力波が伝搬するとき、第１回収口５５Ｃから出た圧力波は、第２回収口５５Ｄに伝搬して到達する前に、回収側ダンパ６３に到達して吸収減衰される。

これにより、共通回収流路支流５３を通じた他のノズル１１に対する圧力干渉（相互干渉）を抑制して、クロストークを低減することができる。

また、本実施形態では、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３は共通流路部材５０に交互に配置している。

これにより、１枚のダンパ部材６０で、共通供給流路支流５２の供給側ダンパ６２と、共通回収流路支流５３の回収側ダンパ６３を形成することができ、ヘッドの小型化が可能となる。

また、前述したように、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の配置間隔Ｐ０を、第２方向Ｓにおけるノズル１１の配置間隔Ｐ２の２倍以上としている。また、共通回収流路支流５３の幅Ｗ２を、共通供給流路支流５２の幅Ｗ１と同様に、第２方向Ｓにおけるノズル１１の配列間隔Ｐ２の２倍以上としている。

これにより、共通回収流路支流５３においても、流体抵抗を低減しつつ、回収側ダンパ６３のコンプライアンスを高くするとともに、回収側ダンパ６３と回収口５５の距離を十分に短くすることができる。

したがって、圧力波の伝搬によるクロストークの低減と、循環型ヘッドによる多様な液体に対する対応と、信頼性向上を図ることができる。

以上のように、図７ないし図１１で説明した流路配置構成をとることで、共通供給流路支流及び共通回収流路支流の各流体抵抗を低減し、また、共通供給流路支流及び共通回収流路支流に配置されるダンパのコンプライアンスを増大することができ、ヘッドの小型化と、クロストーク低減、流体抵抗低減による特性安定性の向上を図ることができる。

次に、本発明に係るヘッドモジュールの一例について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は同ヘッドモジュールの分解斜視説明図、図１３は同ヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。

ヘッドモジュール１００は、液体を吐出する液体吐出ヘッドである複数のヘッド１と、複数のヘッド１を保持するベース部材１０３と、複数のヘッド１のノズルカバーとなるカバー部材１１３とを備えている。

また、ヘッドモジュール１００は、放熱部材１０４と、複数のヘッドに対して液体を供給する流路を形成しているマニホールド１０５と、フレキシブル配線部材１０１と接続するプリント基板（ＰＣＢ）１０６と、モジュールケース１０７とを備えている。

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１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同装置の概略説明図、図１５は同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。

この液体を吐出する装置である印刷装置５００は、連続体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、連続体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続体５１０を搬出する搬出手段５０９などを備えている。

連続体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、搬出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、搬出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。

この連続体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印刷される。

ここで、ヘッドユニット５５０には、本発明に係る２つのヘッドモジュール１００Ａ、１００Ｂを共通ベース部材５５２に備えている。

そして、ヘッドモジュール１００の搬送方向と直交する方向におけるヘッド１の並び方向をヘッド配列方向とするとき、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ａ１，１Ａ２で同じ色の液体を吐出する。同様に、ヘッドモジュール１００Ａのヘッド列１Ｂ１、１Ｂ２を組とし、ヘッドモジュール１００Ｂのヘッド列１Ｃ１、１Ｃ２を組とし、ヘッド列１Ｄ１、１Ｄ２を組として、それぞれ所要の色の液体を吐出する。

次に、液体循環装置の一例について図１６を参照して説明する。図１６は同循環装置のブロック説明図である。なお、ここでは１つのヘッドのみ図示しているが、複数のヘッドを配列する場合には、マニホールドなどを介して複数のヘッドの供給側、回収側にそれぞれ供給側液体経路、回収側液体経路を接続することになる。

液体循環装置６００は、供給タンク６０１、回収タンク６０２、メインタンク６０３、第１送液ポンプ６０４、第２送液ポンプ６０５、コンプレッサ６１１、レギュレータ６１２、真空ポンプ６２１、レギュレータ６２２、供給側圧力センサ６３１、回収側圧力センサ６３２などで構成されている。

ここで、コンプレッサ６１１及び真空ポンプ６２１は、供給タンク６０１内の圧力と回収タンク６０２内の圧力とに差圧を生じさせる手段を構成している。

供給側圧力センサ６３１は、供給タンク６０１とヘッド１との間であって、ヘッド１の供給ポート８１に繋がった供給側液体経路に接続されている。回収側圧力センサ６３２は、ヘッド１と回収タンク６０２との間であって、ヘッド１の回収ポート８２に繋がった回収側液体経路に接続されている。

回収タンク６０２の一方は、第１送液ポンプ６０４を介して供給タンク６０１と接続されており、回収タンク６０２の他方は第２送液ポンプ６０５を介してメインタンク６０３と接続されている。

これにより、供給タンク６０１から供給ポート７１を通ってヘッド１内に液体が流入し、回収ポート７２から回収タンク６０２へ回収され、第１送液ポンプ６０４によって回収タンク６０２から供給タンク６０１へ液体が送られることによって、液体が循環する循環経路が構成される。

ここで、供給タンク６０１にはコンプレッサ６１１がつなげられており、供給側圧力センサ６３１で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、回収タンク６０２には真空ポンプ６２１がつなげられており、回収側圧力センサ６３２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１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１のノズル１１から液体を吐出すると、供給タンク６０１及び回収タンク６０２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６０５を用いて、メインタンク６０３から回収タンク６０２に液体を補充する。

なお、メインタンク６０３から回収タンク６０２への液体補充のタイミングは、回収タンク６０２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、回収タンク６０２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。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷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は同装置の要部平面説明図、図１８は同装置の要部側面説明図である。

この印刷装置５００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、本発明に係る液滴吐出ヘッドであるヘッド１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のヘッド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、液体吐出ヘッド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。

液体吐出ヘッド１は、前述した液体循環装置６００と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。

この印刷装置５００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を吸着してヘッド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。

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、例えばヘッド１のノズル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、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印刷装置５００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ヘッド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。

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１９を参照して説明する。図１９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４４０、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、ヘッド１で構成されている。

なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０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２０を参照して説明する。図２０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４４０は、流路部品４４４が取付けられたヘッド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の上部には液体吐出ヘッド１と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

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、液体循環装置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。

なお、ここでは、「液体吐出ユニット」について、液体吐出ヘッドとの組み合わせで説明しているが、「液体吐出ユニット」には上述した液体吐出ヘッドを含むヘッドモジュールやヘッドユニットと上述したような機能部品、機構が一体化したものも含まれる。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、ヘッドモジュール、ヘッドユニットなどを備え、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 液体吐出ヘッド
１０ ノズル板
１１ ノズル
２０ 個別流路部材
２１ 圧力室
２２ 個別供給流路
２３ 個別回収流路
３０ 振動板部材
４０ 圧電素子
５０ 共通流路部材
５２ 共通供給流路支流
５３ 共通回収流路支流
５４ 供給口
５５ 回収口
５６ 共通供給流路本流
５７ 共通回収流路本流
１００ ヘッドモジュール
４０３ キャリッジ
４４０ 液体吐出ユニット
５００ 印刷装置（液体を吐出する装置）
５５０ ヘッドユニット
６００ 液体循環装置

Claims (8)

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圧力室と、
   前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別供給流路と、
   前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別回収流路と、
   ２以上の前記個別供給流路に連通する複数の共通供給流路支流と、
   ２以上の前記個別回収流路に連通する複数の共通回収流路支流と、を備え、
   前記複数のノズルは、二次元状にマトリクス配置され、少なくとも、第１方向と、前記第１方向に対して傾きを持って交差する第２方向にそれぞれ並び、
   前記共通供給流路支流及び前記共通回収流路支流は、前記第１方向に延びており、
   前記共通供給流路支流と前記共通回収流路支流は、前記第２方向に交互に配置され、
   前記共通供給流路支流と前記共通回収流路支流の配置間隔は、前記第２方向に並ぶ前記ノズル間の配置間隔の２倍以上であり、
   同じ前記共通供給流路支流で、前記個別供給流路に連通する供給口が最も隣接している２つの前記ノズルは、前記個別回収流路を介して異なる前記共通回収流路支流に通じている
   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圧力室と、
   前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別供給流路と、
   前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別回収流路と、
   ２以上の前記個別供給流路に連通する複数の共通供給流路支流と、
   ２以上の前記個別回収流路に連通する複数の共通回収流路支流と、を備え、
   前記複数のノズルは、二次元状にマトリクス配置され、少なくとも、第１方向と、前記第１方向に対して傾きを持って交差する第２方向にそれぞれ並び、
   前記共通供給流路支流及び前記共通回収流路支流は、前記第１方向に延びており、
   前記共通供給流路支流及び前記共通回収流路支流の幅は、前記第２方向に並ぶ前記ノズル間の配置間隔よりも広く、
   同じ前記共通供給流路支流で、前記個別供給流路に連通する供給口が最も隣接している２つの前記ノズルは、前記個別回収流路を介して異なる前記共通回収流路支流に通じている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記第２方向で隣り合う前記ノズルの配置間隔が他の方向で隣り合う前記ノズルの配置間隔よりも短い
   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. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドが複数配列されている
   ことを特徴とするヘッドモジュール。
5. 請求項４に記載のヘッドモジュールが並べて配置されている
   ことを特徴とするヘッドユニット。
6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、請求項４に記載のヘッドモジュール、又は、請求項５に記載のヘッドユニットを含む
   ことを特徴とする液体吐出ユニット。
7. 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６に記載の液体吐出ユニット。
8. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、請求項４に記載のヘッドモジュール、請求項５に記載のヘッドユニット、請求項６又は請求項７に記載の液体吐出ユニット、の少なくともいずれかを備えている
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。

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