JP7131317B2 - 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。

液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう。）として、ノズルに連通する圧力室（個別液室）への供給流路と個別液室に通じる回収流路とを有し、供給流路に通じる液体の供給口と、回収流路に通じる液体の回収口を備えるフロースルー型ヘッド（循環型ヘッド）がある。また、共通流路のみを循環させる循環型ヘッドもある。

従来、例えば、複数の個別液室（圧力室）に通じる共通液室（共通供給流路）と複数の個別液室に通じる循環共通液室（共通回収流路）とを有し、共通液室の循環共通液室と並ばない部分の壁面を形成する振動減衰部材としてのダンパ部材を、共通液室部材と減衰部材保持部材とに挟んで保持したものが知られている（特許文献１）。

特開２０１７－１４４６５９号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、共通供給流路や共通回収流路などの共通流路（共通液室）の壁面を形成する振動減衰部材を配置することでヘッドが大型化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、ヘッドの大型化を抑制しつつ共通流路に振動減衰機能を持たせ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圧力室と、
前記複数の圧力室に通じる共通供給流路と、
前記複数の圧力室に通じる共通回収流路と、備え、
前記共通供給流路及び前記共通回収流路の少なくともいずれかは、ノズル配列方向において、前記複数の圧力室の並びの外側に、変位可能な壁面を有し、
前記変位可能な壁面の流路側と反対側に気体室が配置され、
前記気体室は大気と連通し、
前記圧力室を形成する流路部材を有し、
前記流路部材は複数層から構成され、
前記複数層の一部の層で前記気体室を形成し、前記気体室を形成した層と異なる層で前記気体室を大気に連通させる大気連通路を形成し、
前記大気連通路は、前記流路部材の面内方向に沿って設けられ、前記流路部材の短手方向の端部に開口している
構成とした。

本発明によれば、ヘッドの大型化を抑制しつつ共通流路に振動減衰機能を持たせることができる。

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。 同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。 図２のＡ－Ａ線に相当する同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室短手方向）の断面説明図である 同実施形態における共通流路の振動減衰構造（ダンパ構造）の説明に供する共通流路部材を振動板部材側から見た平面説明図である。 振動板部材を共通流路部材側から見た平面説明図である。 共通流路部材に振動板部材を接合したときのダンパ領域と共通回収流路の関係の説明に供する平面説明図である。 図６のＢ－Ｂ線に相当する断面説明図である。 本発明の第２実施形態における共通流路の振動減衰構造（ダンパ構造）の説明に供する共通流路部材を振動板部材側から見た平面説明図である。 振動板部材を共通流路部材側から見た平面説明図である。 共通流路部材に振動板部材を接合したときのダンパ領域と共通供給流路の関係の説明に供する平面説明図である。 本発明の第３実施形態におけるノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 は同じく流路板を構成する板状部材の平面説明図である。 本発明の第４実施形態におけるノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じく流路板を構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３を参照して説明する。図１は同第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図３は図２のＡ－Ａ線に相当する同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室短手方向）の断面説明図である

この液体吐出ヘッド１００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を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通流路部材２０と、カバー２９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、流路部材であり、ノズル４に通じる圧力室６、圧力室６に通じる供給側流体抵抗部７、供給側流体抵抗部７に通じる供給側導入部８を形成している。供給側導入部８は、供給側開口部９を介して、共通流路部材２０で形成した共通供給流路１０に通じている。

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）２Ａ～２Ｅを積層接合して形成された複層構造としている。なお、図２では流路板２を簡略化して１つの部材で図示している。

振動板部材３は、流路板２の圧力室６の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材３は２層構造（３層以上とすることもできる）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層で圧力室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、この振動板部材３の圧力室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を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対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。

ここでは、圧電部材１２の圧電素子１２Ａは駆動波形を与えて駆動させる圧電素子とし、圧電素子１２Ｂは駆動波形を与えないで単なる支柱として使用しているが、すべての圧電素子１２Ａ、１２Ｂを駆動させる圧電素子として使用することもできる。

そして、圧電素子１２Ａを振動板部材３の振動領域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。

また、流路板２は、各圧力室６に通じる流路板２の面方向に沿う回収側流体抵抗部５７と、回収側個別流路５６と、回収側導出部５８とを形成している。回収側導出部５８は、振動板部材３に形成した回収側開口部５９を介して、共通流路部材２０で形成した共通回収流路５０に通じている。

共通流路部材２０は、共通供給流路１０と共通回収流路５０を形成し、共通供給流路１０に外部の循環経路から液体を供給する供給口（供給ポート）７１と、外部の循環経路に液体が回収される回収口（回収ポート）７２とが設けられている。

本実施形態では、共通供給流路１０の流路部分１０Ａは、ノズル配列方向と直交する方向において、共通回収流路５０と並んで配置されている。また、共通供給流路１０の一部である流路部分１０Ｂは、共通回収流路５０の上方に配置され、ノズル配列方向と直交する方向において、共通回収流路５０とは並んでいない構成としている。

この液体吐出ヘッド１００においては、例えば圧電素子１２Ａに与える電圧を基準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が下降して圧力室６の容積が膨張することで、圧力室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圧力室６の容積を収縮させることにより、圧力室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。

そして、圧電素子１２Ａに与える電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３０が初期位置に復元し、圧力室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通供給流路１０から圧力室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の吐出のための動作に移行する。

また、ノズル４から吐出されない液体はノズル４を通過して回収側流体抵抗部５７、回収側個別流路５６、回収側導出部５８及び回収側開口部５９を経て共通回収流路５０に排出される。そして、共通回収流路５０から外部の循環経路を通じて共通供給流路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、共通供給流路１０から共通回収流路５０に流れ、更に外部の循環経路を通じて共通供給流路１０に再度供給される。

なお、この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。

この液体吐出ヘッド１００においては、共通供給流路１０の流路部分１０Ａは、ノズル配列方向と直交する方向において、共通回収流路５０と並んで配置されている。また、共通供給流路１０の一部である流路部分１０Ｂは、共通回収流路５０の上方に配置され、ノズル配列方向と直交する方向において、共通回収流路５０とは並んでいない構成としている。

次に、本実施形態における共通流路の振動減衰構造（ダンパ構造）について図４ないし図７を参照して説明する。図４は共通流路部材を振動板部材側から見た平面説明図、図５は振動板部材を共通流路部材側から見た平面説明図、図６は共通流路部材に振動板部材を接合したときのダンパ領域と共通回収流路の関係の説明に供する平面説明図である。図７は図６のＢ－Ｂ線に相当する断面説明図である。

共通流路部材２０には、共通供給流路１０と、共通回収流路５０と、圧電アクチュエータ１１用の開口部２１が設けられている。

共通回収流路５０は、ノズル配列方向に沿って圧力室６に振動板部材３の回収側開口部５９を介して通じる流路部分５０ａと、ノズル配列方向において、複数の圧力室６の外側に配置され、回収ポート７２に通じる流路部分５０ｂとで構成されている。

そして、ノズル配列方向（圧力室６、振動領域３０の並び方向、共通流路の長手方向）において、複数の圧力室６の並びの外側に配置された流路部分５０ｂの一部の壁面は、変位可能な壁面（ダンパ）８０としている。つまり、共通回収流路５０は、ノズル配列方向において、複数の圧力室６の並びの外側に、変位可能な壁面であるダンパ８０を有している。

ここでは、共通回収流路５０の壁面を形成している壁面部材である振動板部材３は、第１層３Ａのみの薄肉部と、第１層３Ａ及び第２層３Ｂを設けた厚肉部とを含み、ダンパ８０は第１層３Ａ（薄肉部）で構成している。

これにより、ヘッド１００の積層方向における大型化を抑制しながら、共通回収流路にダンパ機能を持たせることができる。

また、壁面部材（ここでは振動板部材３）が厚肉部と薄肉部とを含み、変位可能な壁面であるダンパ８０が薄肉部で形成されていることで、小さな面積で効果的に、圧力減衰機能を有することができる。

この場合、壁面部材は、剛性の異なる部材から形成して、変位可能な壁面であるダンパは剛性の低い部材で形成されている構成とすることでも、小さな面積で効果的に、圧力減衰機能を有することができる。

また、図６に示すように、共通回収流路５０の流路部分５０ｂの流路幅Ｗ２は、流路部分５０ａの流路幅Ｗ１よりも広くしている（Ｗ２＞Ｗ１）。そして、この相対的に流路幅の広い流路部分５０ｂにダンパ８０を配置することで、圧力減衰機能を高めることができる。

そして、図７に示すように、流路部材である流路板２を構成する複数層をなす板状部材２Ａないし２Ｅのうち、振動板部材３に接する層である板状部材２Ｅによって、ダンパ８０を挟んで共通回収流路５０と反対側に気体室８１を形成している。

さらに、板状部材２Ｅとは別の層である板状部材２Ｄないし２Ａには、流路部材である流路板２の面直方向に沿って気体室８１を大気に連通する大気連通路８２を設けている。

これにより、ダンパ８０は安定した変位を行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態について図８ないし図１０を参照して説明する。図８は同実施形態における共通流路の振動減衰構造（ダンパ構造）の説明に供する共通流路部材を振動板部材側から見た平面説明図、図９は振動板部材を共通流路部材側から見た平面説明図、図１０は共通流路部材に振動板部材を接合したときのダンパ領域と共通供給流路の関係の説明に供する平面説明図である。

共通供給流路１０は、ノズル配列方向に沿って圧力室６に振動板部材３の供給側開口部９を介して通じる流路部分１０ａと、ノズル配列方向において、複数の圧力室６の外側に配置され、供給ポート７１に通じる流路部分１０ｂとで構成されている。

共通供給流路１０の流路部分１０ｂの流路幅は、流路部分１０ａの流路幅よりも広くしている。

そして、ノズル配列方向（圧力室６、振動領域３０の並び方向、共通流路の長手方向）において、複数の圧力室６の並びの外側に配置された流路部分１０ｂの一部の壁面は、変位可能な壁面（ダンパ）８０としている。つまり、共通供給流路１０は、ノズル配列方向において、複数の圧力室６の並びの外側に、変位可能な壁面であるダンパ８０を有している。

これにより、ヘッド１００の積層方向における大型化を抑制しながら、共通供給流路にダンパ機能を持たせることができる。

なお、ノズル配列方向の長さは上記実施形態よりも長くなるが、共通供給流路及び共通回収流路のいずれにも複数の圧力室の並びの外側にダンパを配置する流路部分を設ける構成とすることもできる。

次に、本発明の第３実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同実施形態におけるノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１２は同じく流路板を構成する板状部材の平面説明図である。

本実施形態では、流路部材である流路板２に気体室８１を設けるとともに、流路板２の面内方向に沿って、流路板２の短手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の端部に開口する大気連通路８２を設けている。

具体的には、振動板部材３に接する側の板状部材２Ｅに気体室８１を形成する貫通穴８１ａ、８１ｂを形成している。そして、板状部材２Ｄに、貫通穴８１ａに連通し、流路板２の短手方向の一方の端部に開口する貫通溝部８２ａと、貫通穴８１ｂに連通し、流路板２の短手方向の他方の端部に開口する貫通溝部８２ｂとを形成している。

このように、流路板２の端部に大気連通路８２を開口することで、ノズル面を伝う液体が大気連通路８２から気体室８１内に侵入することを抑制できる。

次に、本発明の第４実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は同実施形態におけるノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１４は同じく流路板を構成する板状部材の平面説明図である。

本実施形態では、流路部材である流路板２に気体室８１を設けるとともに、流路板２の短手方向に配置された複数（ここでは２つ）の気体室８１、８１を連通する架橋連通路８３を設け、複数の気体室８１のいずれかを大気に連通する大気連通路８２を設けている。

ここでは、架橋連通路８３及び大気連通路８２は、いずれも、流路板２の面内方向に沿って設けられ、大気連通路８１は流路板２の短手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の端部に開口する。

具体的には、振動板部材３に接する側の板状部材２Ｅに気体室８１を形成する貫通穴８１ａ、８１ｂを形成している。そして、板状部材２Ｄに、流路板２の短手方向に沿って、貫通穴８１ａと貫通穴８１ｂとを連通する貫通溝部８３ａを形成している。さらに、板状部材２ｄに、一方の貫通穴８１ａに連通し、流路板２の短手方向の一方の端部に開口する貫通溝部８２ａを形成している。

このように、複数の気体室を流路部材内で連通することで、流路部材の端部に開口する大気連通路を少なくすることができ、ノズル面を伝う液体が大気連通路８２から気体室８１内に侵入することを抑制できる。

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１５及び図１６を参照して説明する。図１５は同装置の概略説明図、図１６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、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５５５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、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５５１Ａ、５５１Ｂ、５５１Ｃ、５５１Ｄ（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、本発明に係る液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）１００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、液体循環装置の一例について図１７を参照して説明する。図１７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１００との間であって、ヘッド１００の供給ポート７１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１００の回収ポート７２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１００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１００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１００のノズル４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１８及び図１９を参照して説明する。図１８は同装置の要部平面説明図、図１９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、本発明に係る液体吐出ヘッド１００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１００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１００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１００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を吸着して液体吐出ヘッド１００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１００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１００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、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液体吐出ヘッド１００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２０を参照して説明する。図２０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、液体吐出ヘッド１００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２１を参照して説明する。図２１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が取付けられた液体吐出ヘッド１００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１００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。

「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
４ ノズル
２ 流路板
３ 振動板部材
６ 圧力室
１０ 共通供給流路
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通流路部材
５０ 共通回収流路
８０ ダンパ（変位可能な壁面）
１００ 液体吐出ヘッド
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 (10)

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圧力室と、
   前記複数の圧力室に通じる共通供給流路と、
   前記複数の圧力室に通じる共通回収流路と、備え、
   前記共通供給流路及び前記共通回収流路の少なくともいずれかは、ノズル配列方向において、前記複数の圧力室の並びの外側に、変位可能な壁面を有し、
   前記変位可能な壁面の流路側と反対側に気体室が配置され、
   前記気体室は大気と連通し、
   前記圧力室を形成する流路部材を有し、
   前記流路部材は複数層から構成され、
   前記複数層の一部の層で前記気体室を形成し、前記気体室を形成した層と異なる層で前記気体室を大気に連通させる大気連通路を形成し、
   前記大気連通路は、前記流路部材の面内方向に沿って設けられ、前記流路部材の短手方向の端部に開口している
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記共通供給流路及び前記共通回収流路の一面を封止する壁面部材を有し、
   前記壁面部材は、厚肉部と薄肉部とを含み、
   前記変位可能な壁面が前記薄肉部で形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記共通供給流路及び前記共通回収流路の一面を封止する壁面部材を有し、
   前記壁面部材は、剛性の異なる部材から形成されており、
   前記変位可能な壁面が剛性の低い部材で形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記壁面部材は、前記圧力室の壁面の一部の変位可能な領域を形成する振動板部材である
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記共通供給流路及び前記共通回収流路の少なくともいずれかの前記変位可能な壁面が臨む流路幅は、液体吐出方向及び前記ノズル配列方向の両方に直交する方向における前記複数の圧力室に連通する流路幅よりも広い
   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. 請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えている
   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５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項６若しくは７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。
9. 液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ通じる複数の圧力室と、
   前記複数の圧力室に通じる共通供給流路と、
   前記複数の圧力室に通じる共通回収流路と、備え、
   前記共通供給流路及び前記共通回収流路の少なくともいずれかは、ノズル配列方向において、前記複数の圧力室の並びの外側に、変位可能な壁面を有し、
   前記変位可能な壁面の流路側と反対側に気体室が配置され、
   前記気体室は大気と連通し、
   前記圧力室を形成する流路部材を有し、
   前記流路部材は複数層から構成され、
   前記複数層の一部の層で前記気体室を形成し、前記気体室を形成した層と異なる層で前記気体室を大気に連通させる大気連通路を形成し、
   前記流路部材の短手方向に複数の前記気体室が配置され、
   前記複数の気体室は相互に架橋連通路を介して連通され、
   前記複数の気体室の一部の前記気体室に通じる前記大気連通路が設けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 液体を吐出する複数のノズルにそれぞれ通じる複数の圧力室と、
    前記複数の圧力室に通じる共通供給流路と、
    前記複数の圧力室に通じる共通回収流路と、備え、
    前記共通供給流路及び前記共通回収流路の少なくともいずれかは、ノズル配列方向において、前記複数の圧力室の並びの外側であって、前記液体が吐出される方向から見た平面視において前記複数の圧力室が設けられた範囲を前記ノズル配列方向に伸ばしたときに重なる位置に、変位可能な壁面を有している
    ことを特徴とする液体吐出ヘッド。

Images