JP7151319B2 - 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においては、液体の吐出に伴って生じる残留振動によって吐出特性が変動する。

従来、ノズル開口側とインク供給口側とにコンプライアンスを確保するための薄肉部が形成され、また中央部にアイランド部が形成された振動板を備え、アイランド部を介して圧電振動子により圧力発生室を圧縮してノズル開口からインク滴を吐出させる記録ヘッドであって、振動板全体のコンプライアンスをノズル開口側とインク供給口側とで実質的に同一となるように按分するため、ノズル開口側の薄肉部、又はインク供給口側の薄肉部に質量体を付加した記録ヘッドが知られている（特許文献１）。

特開平８－２５６３２号公報

特許文献１に開示の構成にあっては、ノズル開口側とインク供給口側とでコンプライアンが異なることによる残留振動の発生を抑制することがはできるが、液体吐出に伴う残留振動を抑制することはできないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体吐出特性の変動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、
液体を吐出するノズルに通じる圧力室の壁面を形成する変位可能な振動領域を有する振動板部材を備え、
前記振動領域は、薄肉部と、凸部と、を含み、
前記圧力室の長手方向において、前記振動領域を形成している前記薄肉部は、前記圧力室に対する前記液体の供給側の長さをＬｉ、前記液体の供給側と反対側の長さをＬｎとするとき、Ｌｎ＞Ｌｉ、の関係にあり、
前記振動領域を形成する前記薄肉部の周囲には前記薄肉部よりも厚い厚肉部が配置され、
前記圧力室の長手方向における前記液体の供給側において、前記薄肉部と前記厚肉部との境界は前記圧力室内に位置している
構成とした。

本発明によれば、液体吐出特性の変動を低減することができる。

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。 同じく図１のＡ－Ａ線に沿うノズル配列方向に沿う断面説明図である。 同じく各部材の平面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。 本発明の第３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に沿う断面説明図である。 本発明の第４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に沿う断面説明図である。 同じく振動板部材の平面説明図である。 本発明の第６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。 同じく図１と同様な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。 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４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ノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図２は同じく図１のＡ－Ａ線に沿うノズル配列方向に沿う断面説明図、図３は同じく各部材の平面説明図である。

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流路部材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を配列したノズル列を有している。

流路板２は、複数のノズル４に通じる複数の圧力室である圧力室６、各圧力室６にそれぞれ通じる流体抵抗部７、１又は複数の流体抵抗部７に通じる１又は複数の液導入部８を形成している。

本実施形態では、流路板２は、板状部材２Ａ及び２Ｂを積層して構成している。板状部材２Ａには、各圧力室６、流体抵抗部７、及び液導入部８を形成する貫通溝部６Ａ、７Ａ、８Ａを形成し、板状部材２Ｂには、各圧力室６を形成する貫通溝部６Ｂ及び液導入部８を形成する貫通溝部８Ｂをそれぞれ形成している。

振動板部材３は、流路板２の圧力室６の壁面を形成する変位可能な複数の振動板（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３ａと、厚肉部を形成する第２層３ｂで構成されている。

そして、薄肉部である第１層３ａ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。振動領域３０内には、第２層３ｂで圧電アクチュエータ１１と接合する厚肉部である凸部３０ａを形成している。また、振動領域３０を形成している薄肉部である第１層３ａの周囲には第２層３ｂで厚肉部３０ｃを形成している。厚肉部３０ｃの内の圧力室６、６間の隔壁部６ａに対応する部分を凸部３０ｂとする

そして、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にハーフカットダイシングによって溝加工をして、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３０に形成した厚肉部である凸部３０ａに接合している。また、支柱部となる圧電素子１２Ｂを振動板部材３の凸部３０ｂに接合している。圧電素子１２Ａには凸部３０ａと接合する部分に凸部１２ｃを形成している。

この圧電素子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（端面電極）に接続され、外部電極にフレキシブル配線部材が接続されている。

共通流路部材２０は共通流路１０を形成している。共通流路１０は、振動板部材３に設けたフィルタ部９を介して液導入部８に通じている。

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（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。

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、本実施形態における振動領域の構成について説明する。

圧力室６の壁面を形成し、変位可能な領域である振動領域３０は、薄肉部である第１層３ａと、凸部３０ａとを含む。そして、図３に示すように、圧力室６の長手方向において、振動領域３０を形成している薄肉部（第１層３ａのみの部分）は、圧力室６に対する液体の供給側の長さをＬｉ、液体の供給側と反対側の長さをＬｎとするとき、Ｌｎ＞Ｌｉ、の関係にある。

このように、振動領域３０を形成している薄肉部（第１層３ａのみの部分）の液体の供給側と反対側の長さＬｎを液体の供給側の長さＬｉよりも長くする。これにより、圧力室６の長手方向において、振動領域３０を形成している薄肉部（第１層３ａのみの部分）の液体の供給側と反対側の剛性が液体の供給側の剛性よりも低くなる。

ここで、圧力室６の長手方向において、液体の供給側と反対側にノズル４を配置しているので、ノズル４側の薄肉部（第１層３ａのみの部分）と接する圧力室６のコンプライアンスが、イ液体の供給側の薄肉部（第１層３ａのみの部分）と接する圧力室６のコンプライアンスに比べて大きくなる。

ノズル４側の圧力室６のコンプライアンスが大きいと、吐出後に圧力室６で発生した圧力波がノズル４に形成されたメニスカスに伝わる前に、圧力波の振幅が小さくなるので、吐出後のメニスカス残留振動が小さくなる。

また、ノズル４側の圧力室６のコンプライアンスと液体の供給側の圧力室６のコンプライアンスが異なると、吐出後の圧力室６で圧力波が発生したとき、ノズル４側の薄肉部と液体の供給側の薄肉部は、振動周期が異なって振動する。

したがって、ノズル４側の薄肉部と液体の供給側の薄肉部の振動が打ち消し合うことによって振動が早く減衰するので、吐出後の圧力室６で発生した圧力波も早く減衰し、吐出後のノズル４に生じたメニスカス残留振動が早く減衰する。

これにより、安定した液体吐出特性を得ることができ、液体吐出特性のばらつきを低減できる。

また、図１に示すように、振動領域３０を形成している薄肉部（第１層３ａのみの部分）と、薄肉部の周囲に設けた第２層３ｂで形成される厚肉部との境界ａが圧力室６の内側になるようにしている。

これにより、複数の圧力室６間において振動領域３０の面積がほぼ同じになり、複数のノズル４間での吐出特性（吐出量、吐出速度）のばらつきを低減することができる。

つまり、各圧力室６毎に、振動領域３０の薄肉部（第１層３ａのみの部分）が、圧力室６の外側の隔壁にかかったり、かからなかったりした場合、薄肉部が圧力室６の外側の隔壁にかかった圧力室６では、薄肉部の隔壁にかかった長さ分は振動板の剛性が低下しないので、目標とするコンプライアンス増加量が得られず、薄肉部が圧力室６の外側の隔壁にかからない圧力室６では目標とするコンプライアンス増加量が得られる。

そうすると、圧力室６、６間でコンプライアンスの違いが発生し、各圧力室６のノズル４間で吐出速度や吐出量のバラツキが発生する。

そこで、振動領域３０を形成している第１層３ａのみの薄肉部と、薄肉部の周囲に設けた第２層３ｂで形成される厚肉部との境界ａが圧力室６の内側になるようにすることで、吐出特性のばらつきをできる。

次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。図４は同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に沿う断面説明図である。

本実施形態では、振動板部材３は、第１層３ａ、第２層３ｂ、第３層３ｃの三層構造としている。そして、圧電素子１２Ａと接合する凸部３０ａは、第２層３ｂ及び第３層３ｃの２層で構成している。

次に、本発明の第３実施形態について図５を参照して説明する。図５は同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に沿う断面説明図である。

本実施形態では、振動板部材３は、前記第１実施形態と同様に第１層３ａ、第２層３ｂの二層構造とし、圧電素子１２Ａの凸部３０ａとの接合面を平坦面としている。

次に、本発明の第４実施形態について図６及び図７を参照して説明する。図６は同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に沿う断面説明図、図７は同じく振動板部材側から見た平面説明図である。

本実施形態では、振動領域３０を形成している第１層３ａのみの薄肉部と、薄肉部の周囲に設けた第２層３ｂで形成される厚肉部との境界ａが圧力室６の外側になるようにしている。

このように構成することで、ヘッドの小型化を図れる。

次に、本発明の第５実施形態について図８及び図９を参照して参照して説明する。図８は同実施形態に係る液体出ヘッドの外観斜視説明図、図９は同じく図１と同様な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。

この液体吐出ヘッド１００は、循環型液体吐出ヘッドであり、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流路部材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に各々ノズル連通路５を介して通じる複数の圧力室６と、複数の圧力室６に各々通じる複数の供給側の流体抵抗部７と、１又は複数の供給側の流体抵抗部７に通じる１又は複数の液導入部８などを形成している。液導入部８は、振動板部材３の供給側の開口部１９を介して供給側の共通流路１０に通じている。

なお、本実施形態では、流路板２は、複数枚の板状部材２Ａ～２Ｅを積層して構成しているが、これに限るものではない。

振動板部材３は、流路板２の圧力室６の壁面を形成する変形可能な複数の振動板（振動領域）３０を有する。ここでは、振動板部材３は３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３ａと、厚肉部を形成する第２層３ｂ、第３層３ｃで構成されている。

そして、薄肉部である第１層３ａ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。振動領域３０内には、第２層３ｂ及び第３層３ｃで圧電アクチュエータ１１と接合する厚肉部である凸部３０ａを形成している。また、振動領域３０を形成している薄肉部（第１層３ａのみの部分）の周囲には第２層３ｂで厚肉部３０ｃを形成している。

また、流路板２は、複数の圧力室６にノズル連通路５を介して各々通じる流路板２の面方向に沿う複数の個別回収流路５６と、１又は複数の個別回収流路５６に通じる１又は複数の液導出部５８を形成している。液導出部５８は、振動板部材３の回収側の開口部５９を介して回収側の共通流路５０に通じている。

共通流路部材２０は、供給側の共通流路１０と回収側の共通流路５０を形成する。供給側の共通流路１０は供給ポート７１に通じ、回収側の共通流路５０は回収ポート７２に通じている。

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（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。

また、ノズル４から吐出されない液体はノズル４を通過して個別回収流路５６から回収側の共通流路５０に回収され、回収側の共通流路５０から外部の循環経路を通じて供給側の共通流路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。

そして、本実施形態においても、圧力室６の長手方向において、振動領域３０を形成している薄肉部（第１層３ａのみの部分）は、圧力室６に対する液体の供給側の長さをＬｉ、液体の供給側と反対側の長さをＬｎとするとき、Ｌｎ＞Ｌｉ、の関係にある。

これにより、圧力室６の残留振動を減衰ないし抑制して、安定した液体吐出特性を得ることができ、吐出特性のばらつきを低減できる。

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１０及び図１１を参照して説明する。図１０は同装置の概略説明図、図１１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１２を参照して説明する。図１２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 共通流路
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通流路部材
３０ 振動領域
３０ａ 凸部
３０ｃ 厚肉部
５０ 共通流路
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 (7)

1. 液体を吐出するノズルに通じる圧力室の壁面を形成する変位可能な振動領域を有する振動板部材を備え、
   前記振動領域は、薄肉部と、凸部と、を含み、
   前記圧力室の長手方向において、前記振動領域を形成している前記薄肉部は、前記圧力室に対する前記液体の供給側の長さをＬｉ、前記液体の供給側と反対側の長さをＬｎとするとき、Ｌｎ＞Ｌｉ、の関係にあり、
   前記振動領域を形成する前記薄肉部の周囲には前記薄肉部よりも厚い厚肉部が配置され、
   前記圧力室の長手方向における前記液体の供給側において、前記薄肉部と前記厚肉部との境界は前記圧力室内に位置している
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記液体の供給側と反対側に前記ノズルが配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記圧力室の長手方向における前記液体の供給側と反対側において、前記薄肉部と前記厚肉部との境界は前記圧力室内に位置している
   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. 前記圧力室の長手方向における前記液体の供給側と反対側において、前記薄肉部と前記厚肉部との境界は前記圧力室外に位置している
   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。
5. 請求項１ないし４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。
6. 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５に記載の液体吐出ユニット。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項５若しくは６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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