JP7552111B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置が知られている。このような画像形成装置としては、例えばインクジェット記録装置が知られている。

インクジェットヘッドを複数組み合わせて構成されるインクジェット記録装置では、複数のインクジェットヘッドを設置できるベース部材を設け、複数のインクジェットヘッドを組み合わせ、ヘッドアレイとする技術がある。ヘッドアレイは、複数のヘッドを配列して１ラインを構成するライン型ヘッドユニットにおいても使用されている。

ヘッドアレイを用いた装置においては、インク供給のためにインクチューブを接続しなければならない等、装置の小型化が難しく、インク供給のための部材を設ける手間やコストが問題視されている。例えば、ヘッドアレイへのインク供給のためには、それぞれのインジェットヘッドのインク供給ノズルにインクチューブを接続しなければならないという問題がある。

特許文献１では、インクジェットヘッドへのインク供給のためのインクチューブの干渉を防ぎつつ、小型化を図る目的で、インク供給ノズルのテーパ段付部の高さ方向の位置をずらす構成が開示されている。

しかしながら、従来技術においては、インク供給ノズルへインクを供給するためのインクチューブ等の供給部材を接続しなければならないという問題は解消できていない。

そこで、本発明は、ヘッド部材に液体を供給するためのインクチューブ等の供給部材を接続する手間を減らすことが可能な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルが形成されたヘッド部材と、前記ヘッド部材を保持する保持部材と、を有し、前記ヘッド部材は、前記液体が供給される複数の第１の液体供給口を有し、前記保持部材は、前記第１の液体供給口に対向し、前記第１の液体供給口に前記液体を供給する第２の液体供給口を有するとともに、前記ヘッド部材が収まる開口部を有し、複数の前記第１の液体供給口を結ぶ方向において、複数の前記第１の液体供給口を結ぶ距離Ｗ１は、前記開口部の長さＷ２よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、ヘッド部材に液体を供給するためのインクチューブ等の供給部材を接続する手間を減らすことが可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す斜視概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す断面概略図である。 ヘッド部材の一例を示す平面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例を示す断面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例における断面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例における他の断面概略図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの他の例における断面概略図である。 本発明に係る液体吐出装置の一例における概略図である。 ヘッドユニットの一例における概略図である。 本発明に係る液体循環装置の一例における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における概略図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の他の例における概略図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの一例における概略図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例における概略図である。 従来例に係る液体吐出ヘッドの一例を示す斜視概略図である。 従来例に係るヘッド部材の一例を示す斜視概略図である。 従来例に係る液体吐出ヘッドの一例を示す断面概略図である。

以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルが形成されたヘッド部材と、前記ヘッド部材を保持する保持部材と、を有し、前記ヘッド部材は、前記液体が供給される第１の液体供給口を有し、前記保持部材は、前記第１の液体供給口に対向し、前記第１の液体供給口に前記液体を供給する第２の液体供給口を有することを特徴とする。

まず、図１５～図１７を用いて従来技術について説明する。図１５は、従来例の液体吐出ヘッドにおける斜視概略図であり、図１６は、従来例のヘッド部材における斜視概略図であり、図１７は、従来例の液体吐出ヘッドにおける断面概略図である。

図１５では、ベース部材５５２’に１つのヘッド部材１０１’を設置した例が示されている。ベース部材５５２’には、開口部５５４が複数設けられており、開口部５５４にヘッド部材１０１’を設置する。図１６では、供給ポート７１及び回収ポート７２が図示されている。

従来例では、図１７に示されるように、インク供給ノズル７０が設けられており、例えばヘッドハウジングの端部に設置される。このインク供給ノズル７０にインクチューブ等の供給部材を接続し、インク（液体）を供給する。複数のヘッド部材１０１’を設置してヘッドアレイにする場合は、各ヘッド部材１０１’にインクチューブを接続する必要がある。なお、インク供給ノズル７０は供給ポート７１及び回収ポート７２に相当する。

インク供給ノズル７０から供給されたインクは、共通流路部材２０’に形成された共通供給流路１０を流れた後、個別液室部４０’に移動する。個別液室部４０’内のインクは、電気－機械変換素子などの圧力発生手段により圧力が加えられ、ノズルから液滴として吐出される。

従来技術においては、インク供給ノズルへインクを供給するためのインクチューブ等の供給部材を接続しなければならないという問題があった。従来技術においては、ベース部材にヘッド部材を配置してヘッドアレイ化した後、各ヘッド部材のインク供給ノズルへインクチューブなどを用いて供給部材を接続することが必要であった。このため、供給部材を接続する手間がかかっていた。

次に、図１～図３を用いて本実施形態について説明する。図１は、本実施形態の液体吐出ヘッド１００における斜視概略図であり、図２は、本実施形態の液体吐出ヘッド１００における断面概略図である。図３は、ヘッド部材１０１の平面概略図である。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、液体（例えばインク）を吐出するノズル４が形成されたヘッド部材１０１と、ヘッド部材１０１を保持するベース部材５５２（保持部材の一例）と、を有している。本実施形態では、液体が吐出される側を下面として、ベース部材５５２の上面からヘッド部材１０１をベース部材５５２に設置する。ヘッド部材１０１は、ベース部材５５２に１つ設置されてもよいし、複数設置してヘッドアレイとして用いられてもよい。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、共通流路部材２０の図示下面側に、液体を吐出する複数のノズル４を有する個別液室部４０を有している。共通流路部材２０は、共通供給流路１０が形成されている。個別液室部４０は、例えば、圧力室（個別液室などとも称する）が形成された流路板と、ノズル４が形成されたノズル板と、圧力室の一部を形成する振動板部材と、を有する。インクは、共通供給流路１０から圧力室に流れ、電気－機械変換素子などの圧力発生手段により圧力が印加されてノズル４から液滴として吐出される。

本実施形態において、ヘッド部材１は、液体が供給される第１の液体供給口２１ａ、２１ｂを有している。また、ベース部材５５２は、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂに対向し、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂに液体を供給する第２の液体供給口５４２ａ、５４２ｂを有している。図２では、第１の液体供給口２１ａと第２の液体供給口５４２ａが対向し、第１の液体供給口２１ｂと第２の液体供給口５４２ｂが対向している。

また、ベース部材５５２は、液体が流れるインク供給路５４０ａ、５４０ｂが形成されており、インク供給路５４０ａは第２の液体供給口５４２ａを有し、インク供給路５４０ｂは第２の液体供給口５４２ｂを有している。ヘッド部材１０１へのインク供給は、ベース部材５５２に設けられたインク供給路５４０ａ、５４０ｂから、第２の液体供給口５４２ａ、５４２ｂ及び第１の液体供給口２１ａ、２１ｂを介して行われる。

なお、第２の液体供給口５４２ａ及び５４２ｂから共に液体を供給するようにしてもよいし、一方から液体を供給し、他方から液体を流出させるようにしてもよい。後者の場合、循環型の液体吐出ヘッドとすることができる。

図示されるように、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂは、液体を吐出する方向（液体吐出方向）に開口している。すなわち、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂは、ヘッド部材１０１におけるノズル面側に設けられている。

本実施形態では、ヘッド部材１０１にインクを供給するための第１の液体供給口２１ａ、２１ｂがベース部材５５２に設けられた第２の液体供給口５４２ａ、５４２ｂと対向しているため、ベース部材５５２にヘッド部材１０１を設置することでインク供給路の接続が可能となる。これにより、ヘッド部材に液体を供給するためのインクチューブ等の供給部材を接続する手間を減らすことができる。

また従来、複数のヘッド部材１をベース部材５５２に設置する際には、各ヘッド部材１０１にインクチューブを接続する必要があり、非常に手間がかかっていた。これに対して本実施形態によれば、このような手間を減らすことができ、複数のヘッド部材を用いてヘッドアレイとする際に特に有用である。

本実施形態において、ヘッド部材１はベース部材５５２に対して着脱可能であり、ヘッド部材１がベース部材５５２に対して装着されているとき、ヘッド部材１の第１の液体供給口とベース部材５５２の第２の供給口が対向する。図２に示す例では、ヘッド部材１がベース部材５５２に対して装着されており、この状態では第１の液体供給口２１ａと第２の液体供給口５４２ａが対向しており、第１の液体供給口２１ｂと第２の液体供給口５４２ｂが対向している。

ヘッド部材１０１をベース部材５５２に配置させる際には、固定部材を用いるようにしてもよい。この場合、ヘッド部材１０１のずれをより抑制することができる。

図２に示すように、第１の液体供給口２１ａと第１の液体供給口２１ｂを結ぶ方向（例えば液体吐出方向と垂直な方向）において、第１の液体供給口２１ａと第１の液体供給口２１ｂを結ぶ距離Ｗ１は、開口部５５４の長さＷ２よりも大きくなっている。この構成にすることで、ヘッド部材１の自重により位置合わせの精度を向上させることができる。また、対向する液体供給口どうしを接続させやすくなり、対向する液体供給口が互いに連通する位置に部材を配置しやすくなる。

図２に示される例では、ヘッド部材１側の第１の液体供給口２１ａ、２１ｂと、ベース部材５５２側の第２の液体供給口５４２ａ、５４２ｂとの接続面は水平となっている。しかし、本実施形態においては、ヘッド部材１０１をベース部材５５２に取り付けることでインク供給路の接続を行うものであり、接続面が水平に限られるものではなく、接続面が角度を有していてもよい。

本実施形態のように、第１の液体供給口は液体吐出方向に開口し、第２の液体供給口は液体吐出方向と反対側の方向に開口していることが好ましい。この場合、部材が作製しやすくなる等の利点がある。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、第１の液体供給口及び第２の液体供給口の開口方向が液体吐出方向に対して角度を有していてもよい。

第１の液体供給口及び第２の液体供給口の配置箇所、個数、大きさ、形状等は、図示される例に限られるものではなく、適宜選択することができる。例えば、図１に第２の液体供給口５４２ａ、５４２ｂが図示されているが、配置箇所等、適宜変更することが可能である。

ベース部材５５２にインクを供給するための供給口は、適宜選択することが可能である。例えば、図１に示されるように、ベース部材５５２に第３の液体供給口５４３ａを設けるようにしてもよい。すなわち、本実施形態におけるベース部材５５２は、液体を吐出する方向（液体吐出方向）と直交する方向に第３の液体供給口５４３ａを有している。この場合、第２の液体供給口５４２ａは、インク供給路５４０ａ（流路）を介して第３の液体供給口５４３ａに連通している。このように、ベース部材５５２が第３の液体供給口５４３ａを有することにより、従来のインク供給ノズル７０を設ける必要がなく、装置の小型化や部材の削減を図ることができる。

なお、図１においては、ベース部材５５２における第３の液体供給口５４３ａが設けられている反対側の面に、第３の液体供給口５４３ｂが設けられているが、この図示を省略している。第２の液体供給口５４２ｂは、インク供給路５４０ｂ（流路）を介して第３の液体供給口５４３ｂに連通している。また、ここで示される例では、ベース部材５５２の側面５５２ａに第３の液体供給口５４３ａが設けられているが、これに限られず、ベース部材５５２の側面５５２ｂに設けられていてもよい。

図１に示されるように、ベース部材５５２は、第３の液体供給口５４３ａ、５４３ｂを複数有していてもよい。第３の液体供給口を複数する場合、特に制限されるものではないが、例えば、ヘッド部材１０１を複数設けた場合に、それぞれのヘッド部材１０１に対応するインク供給口を設ける構成とすることができる。この場合、設計の自由度にもつながる。

上記でも一部説明したが、本実施形態における液体（インク）は、インク供給路５４０ａ、５４０ｂ、第２の液体供給口５４２ａ、５４２ｂ、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂ、共通供給流路１０、圧力室、ノズル４の順に流れて吐出される。液体が流れる方向は、適宜変更が可能であり、例えば循環型にすることもできる。

本実施形態において、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂが設けられる箇所は、適宜選択することができる。液体を吐出する方向（液体吐出方向）から見たときに、ヘッド部材１０１は、長手と短手を有し、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂは、ヘッド部材１０１の短手側に配置されることが好ましい。

この構成について図３を用いて説明する。図３は、液体吐出方向からヘッド部材１０１を見た場合の平面概略図であり、図２のヘッド部材１０１を紙面下側から見た場合の平面概略図である。図示するようにヘッド部材１０１は長手方向と短手方向を有しており、ヘッド部材１０１の短手側を符号１０１ａ、１０１ｂで示している。図示するように、第１の液体供給口２１ａ、２１ｂは、ヘッド部材１０１の短手側１０１ａ、１０１ｂに配置されている。これにより、複数のヘッド部材１０１を配置する際に、ヘッド部材１０１同士の距離を近づけることが可能になる等、装置の小型化を図ることができる。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、循環型の液体吐出ヘッドとしてもよい。以下、ヘッド部材が循環型のヘッド部材である場合の例を用いて説明するが、これは循環型の液体吐出ヘッドの一例に相当する。

本例において、第１の液体供給口は、ヘッド部材の一方の短手側に配置された第１の液体供給口（１）と、他方の短手側に配置された第１の液体供給口（２）と、を有する。例えば、図２及び図３に示される例において、ヘッド部材１０１の一方の短手側に配置された第１の液体供給口（１）は第１の液体供給口２１ａが該当し、他方の短手側に配置された第１の液体供給口（２）は第１の液体供給口２１ｂが該当する。

この場合、液体は第１の液体供給口（１）から流入して第１の液体供給口（２）から流出する、又は、液体は第１の液体供給口（２）から流入して第１の液体供給口（１）から流出する。このように、本例におけるヘッド部材は循環型のヘッド部材となる。循環型とすることにより、インクの固化を防ぐ等の利点が得られる。なお、循環式の構成については後述の説明も参照されたい。

本実施形態では、第１の液体供給口及び第２の液体供給口の少なくとも一方に気密保持部材が設けられていることが好ましい。これにより、第１の液体供給口と第２の液体供給口の接合部分の気密性を高めることができ、液体の漏れを抑制することができる。
気密保持部材としては、例えば弾性体からなるＯリング等が挙げられる。

図４に気密保持部材を用いた場合の例を示す。図４は、図２に相当する要部断面概略図である。気密保持部材としてＯリングを用いた場合の例である。図示するように、Ｏリング６０が第１の液体供給口２１ａに設けられている。Ｏリング６０の配置箇所、形状等は適宜変更することができる。

次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの基本構成について説明する。図５は本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（圧力室長手方向）に沿う断面説明図であり、図６は同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。

本実施形態の液体吐出ヘッド１００は、ヘッド部材とベース部材（保持部材の一例）を有し、ヘッド部材は、ノズル板１と、個別流路部材である流路板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に通じる複数の圧力室６と、各圧力室６にそれぞれ通じる個別流路である個別供給流路７と、１又は複数（本実施形態では１つ）の個別供給流路７に通じる液導入部となる中間供給流路８を形成している。

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。

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、保持部材１３上に接合した圧電部材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１２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。そして、圧電素子１２は、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。

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１５が接続されている。

共通流路部材２０は複数の圧力室６に通じる共通供給流路１０を形成している。共通供給流路１０は、振動板部材３に設けた開口部９を介して液導入部となる中間供給流路８に連通し、中間供給流路８を介して個別供給流路７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１２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１２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１２に印加する電圧を上げて圧電素子１２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。

図７は、更に他の実施形態における液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（圧力室長手方向）に沿う断面説明図である。本実施形態の液体吐出ヘッド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。

そして、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流体抵抗部を兼ねる個別供給流路７と、２以上の個別供給流路７に通じる１又は複数の液導入部となる中間供給流路８などを形成している。

個別供給流路７は、前記実施形態と同様に、個別供給流路７は、圧力室６よりも流体抵抗が高い２つの第１流路部７Ａ及び第２流路部７Ｂと、第１流路部７Ａと第２流路部７Ｂとの間に配置され、第１流路部７Ａ及び第２流路部７Ｂよりも流体抵抗が低い第３流路部７Ｃとを含む。

なお、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。

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５７と、２以上の個別回収流路５７に通じる１又は複数の液導出部となる中間回収流路５８を形成している。

個別回収流路５７は、圧力室６よりも流体抵抗が高い２つの第１流路部５７Ａ及び第２流路部５７Ｂと、第１流路部５７Ａと第２流路部５７Ｂとの間に配置され、第１流路部５７Ａ及び第２流路部５７Ｂよりも流体抵抗が低い第３流路部５７Ｃとを含む。個別回収流路５７は、第２流路部５７Ｂよりも循環方向において下流側となる流路部５７Ｄは第３流路部５７Ｃと同じ流路幅にしている。

共通流路部材２０は、共通供給流路１０と共通回収流路５０とを形成している。なお、本実施形態においては、共通供給流路１０は、ノズル配列方向において共通回収流路５０と並ぶ流路部分１０Ａと、共通回収流路５０と並ばない流路部分１０Ｂとで構成している。

共通供給流路１０は、振動板部材３に設けた開口部９を介して液導入部となる中間供給流路８に連通し、中間供給流路８を介して個別供給流路７に通じている。共通回収流路５０は、振動板部材３に設けた開口部５９を介して液導出部となる中間回収流路５８に連通し、中間回収流路５８を介して個別回収流路５７に通じている。

また、共通供給流路１０は例えばインク供給路５４０ａに通じ、共通回収流路５０は例えばインク供給路５４０ｂに通じている。

なお、その他の振動板部材３の層構成、圧電アクチュエータ１１の構成などは、上記実施形態と同様である。

この液体吐出ヘッド１００においても、上記実施形態と同様にして、圧電素子１２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５７から共通回収流路５０に回収され、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、ノズル４から液体吐出を行っていないときも、共通供給流路１０から圧力室６を経て共通回収流路５０に液体が循環し、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。

本実施形態においても、簡単な構成で、液体吐出に伴う圧力変動を減衰して、共通供給流路１０、共通回収流路５０に対する伝搬を抑制することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置について説明する。
本発明の液体吐出ユニットは、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えている。また、本発明の液体吐出ユニットは、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構成が好ましい。

本発明に係る液体を吐出する装置は、本発明に係る液体吐出ヘッド、又は、本発明に係る液体吐出ユニットを備えている。

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は同装置の概略説明図、図９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から搬入された連帳紙、シート材などの連続体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、ヘッド部材１０１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。なお、液体吐出ヘッドを単に「ヘッド」と称することがある。

次に、液体循環装置の一例について図１０を参照して説明する。図１０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１００と回収タンク６０２との間であって、ヘッド１００の回収ポート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から供給ポートを通ってヘッド１００内に液体が流入し、回収ポートから回収タンク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１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同装置の要部平面説明図、図１２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１３を参照して説明する。図１３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１４を参照して説明する。図１４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。

４ ノズル
１０ 共通供給流路
２０ 共通流路部材
２１ 第１の液体供給口
４０ 個別液室部
６０ 気密保持部材
７０ インク供給ノズル
１００ 液体吐出ヘッド
１０１ ヘッド部材
１０１ａ、１０１ｂ 短手側
５４０ インク供給路
５４２ 第２の液体供給口
５４３ 第３の液体供給口
５５２ ベース部材
５５２ａ、５５２ｂ 側面
５５４ 開口部

特許第５３９２３２４号公報

Claims (15)

1. 液体を吐出するノズルが形成されたヘッド部材と、
   前記ヘッド部材を保持する保持部材と、を有し、
   前記ヘッド部材は、前記液体が供給される複数の第１の液体供給口を有し、
   前記保持部材は、前記第１の液体供給口に対向し、前記第１の液体供給口に前記液体を供給する第２の液体供給口を有するとともに、前記ヘッド部材が収まる開口部を有し、
   複数の前記第１の液体供給口を結ぶ方向において、複数の前記第１の液体供給口を結ぶ距離Ｗ１は、前記開口部の長さＷ２よりも大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 液体を吐出するノズルが形成されたヘッド部材と、
   前記ヘッド部材を保持する保持部材と、を有し、
   前記ヘッド部材は、前記液体が供給される第１の液体供給口を有し、
   前記保持部材は、前記第１の液体供給口に対向し、前記第１の液体供給口に前記液体を供給する第２の液体供給口を有し、
   前記液体を吐出する方向から見たときに、前記ヘッド部材は、長手と短手を有し、
   前記第１の液体供給口は、前記ヘッド部材の短手側に配置されるとともに、前記ヘッド部材の一方の短手側に配置された第１の液体供給口（１）と、他方の短手側に配置された第１の液体供給口（２）と、を有し、
   前記ヘッド部材は、前記液体が前記第１の液体供給口（１）から流入して前記第１の液体供給口（２）から流出する、又は、前記液体が前記第１の液体供給口（２）から流入して前記第１の液体供給口（１）から流出する循環型のヘッド部材であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 前記保持部材は、前記ヘッド部材が収まる開口部を有し、
   前記ヘッド部材は、複数の前記第１の液体供給口を有し、
   複数の前記第１の液体供給口を結ぶ方向において、複数の前記第１の液体供給口を結ぶ距離Ｗ１は、前記開口部の長さＷ２よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記液体を吐出する方向から見たときに、前記ヘッド部材は、長手と短手を有し、
   前記第１の液体供給口は、前記ヘッド部材の短手側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１の液体供給口は、前記ヘッド部材の一方の短手側に配置された第１の液体供給口（１）と、他方の短手側に配置された第１の液体供給口（２）と、を有し、
   前記ヘッド部材は、前記液体が前記第１の液体供給口（１）から流入して前記第１の液体供給口（２）から流出する、又は、前記液体が前記第１の液体供給口（２）から流入して前記第１の液体供給口（１）から流出する循環型のヘッド部材であることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記ヘッド部材は、前記保持部材に対して着脱可能であり、
   前記ヘッド部材が前記保持部材に対して装着されているとき、前記ヘッド部材の第１の液体供給口と前記保持部材の第２の供給口が対向することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１の液体供給口は、前記液体を吐出する方向に開口し、
   前記第２の液体供給口は、前記液体を吐出する方向と反対側の方向に開口していることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記保持部材は、前記液体を吐出する方向と直交する方向に第３の液体供給口を有し、
   前記第２の液体供給口は、流路を介して前記第３の液体供給口に連通していることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記保持部材は、前記第３の液体供給口を複数有することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記ヘッド部材は、共通供給流路が形成された共通流路部材と、前記ノズルに連通する圧力室が形成された流路板と、を有し、
    前記液体は、前記第２の液体供給口、前記第１の液体供給口、前記共通供給流路、前記圧力室、前記ノズルの順に流れて吐出されることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記第１の液体供給口及び前記第２の液体供給口の少なくとも一方に気密保持部材が設けられていることを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記保持部材は、複数の前記ヘッド部材を保持することを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
13. 請求項１～１２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。
14. 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１３に記載の液体吐出ユニット。
15. 請求項１～１２のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項１３若しくは１４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