JP2017065249A - 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

Abstract

【課題】ノズル内部の液体の特性変化を低減する液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体を吐出するノズル４と、ノズル４に通じる個別液室６と、個別液室６とノズル４とを通じ、液体がノズル４側に向かって流れるノズル通路５と、液体がノズル通路５における流れの方向と交差する方向に流れる循環流路４１とを有し、ノズル通路５に循環流路４１の液体流入側開口４１ａが臨み、ノズル通路５と循環流路４１の境界部分６０にノズル４の液体流入側開口４ａが臨み、液体流入側開口４ａの一部がノズル通路５に対向している。【選択図】図４

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（液滴吐出ヘッド）として、複数の個別液室内の液体を循環させる循環型ヘッドが知られている。

例えば、チャンバーをバリアによって２つの流路に分け、ノズルがチャンバーの長手方向の頂壁に配置され、インク流でノズルの内面を洗い流してノズルを清浄に保つようにしたものが知られている（特許文献１）。

特許第４４６７８５８号公報

ところで、液体吐出ヘッドにおいて液体を循環させることによって、乾燥などによる液体の特性変化を抑制することができる。

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、２つの流路の折り返し部分にノズルが配置されているために、ノズル内部まで液体を確実に攪拌することができないので、ノズル内部の液体の特性変化を低減することが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、ノズル内部の液体の特性変化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と、
前記ノズルに通じる個別液室と、
前記個別液室に通じる循環流路と、を有し、
前記個別液室における前記液体の流れの方向を第１方向とし、前記循環流路における前記液体の流れの方向を第２方向とするとき、
前記第１方向と前記第２方向とは交差し、
前記ノズルの液体流入側開口は、前記液体の流れの方向が前記第１方向から前記第２方向に変化する領域に臨んでいる
構成とした。

本発明によれば、ノズル内部の液体の特性変化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（液室長手方向）の断面説明図である。 同じく図２の要部拡大断面説明図である。 同じく図３の要部拡大断面説明図である。 同じく作用説明に供する説明図である。 比較例の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。 本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。 本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。 本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。 本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。 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。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例について図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（液室長手方向）の断面説明図、図３は同じく図２の要部拡大断面説明図である。

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３とを積層接合している。そして、振動板３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通液室部材としてのフレーム部材２０、カバー２１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、ここでは複数のノズル４を配列したノズル列を２列有している。

流路板２は、ノズル４に通じるノズル通路５、ノズル通路５に通じる個別液室６、個別液室６に通じる供給流路側流体抵抗部７、供給流路側流体抵抗部７に通じる液導入部（通路）８を形成する貫通穴や溝部を形成している。供給流路側流体抵抗部７及び液導入部８が液体供給流路を構成している。

振動板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壁面部材である。

そして、この振動板３の個別液室６とは反対側に、振動板３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、積層型圧電部材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（圧電柱）１２をノズル配列方向に沿って所定の間隔で櫛歯状に形成している。圧電素子１２は振動板３に接合されている。

フレーム部材２０は、ヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１０が形成されている。

また、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、ノズル通路５に通じる循環液室４１と、循環液室４１に通じる循環流路側流体抵抗部４２と、循環流路側流体抵抗部４２に通じる排出流路４３を形成する各溝部が形成されている。さらに、排出流路４３は貫通穴で形成される通路４４を通じて、フレーム部材２０に形成された循環共通液室４５に通じている。なお、循環液室４１から循環共通液室４５に至る流路が循環流路を構成している。

そして、フレーム部材２０には、共通液室１０に通じる供給ポート２３と、循環共通液室４５に通じる循環ポート（排出ポート）４６がそれぞれ設けられている。

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１２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１２が収縮し、振動板３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３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。

そして、圧電素子１２に与える電圧を基準電位に戻すことによって振動板３が初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から個別液室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。

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。

次に、この液体吐出ヘッドにおける液体の流れとノズルの配置位置について図４も参照して説明する。図４は図３の要部拡大断面説明図である。

この液体吐出ヘッドにおいては、個別液室６とノズル４とを通じ、液体がノズル側に向かって流れるノズル通路５と、液体がノズル通路５における流れの方向と交差する方向（ここでは、直交する方向）に流れる循環液室４１を有している。

ここで、個別液室６からノズル通路５を通ってノズル４側に向かう矢印６１で示すノズル通路５における液体の流れの方向を第１方向ａとし、循環液室４１に沿って矢印６２で示す液体の流れの方向を第２方向ｂとすると、第１方向ａと第２方向ｂとは交差している。ここでは、第１方向ａと第２方向ｂとが直交するようにノズル通路５及び循環液室４１を配置している。

そして、ノズル通路５に循環液室４１の液体流入側の開口４１ａが通じ、ノズル通路５と循環液室４１の境界部分６０にノズル４の液体流入側開口４ａが臨み、液体流入側開口４ａの一部がノズル通路５に対向し（面し）、残部が循環液室４１に対向している（面している）。

これにより、ノズル４の液体流入側開口４ａは、液体の流れの方向が第１方向ａから第２方向ｂに変化する領域（境界部分６０）に臨んでいる。そして、このノズル４の液体流入側開口４ａが臨む領域には、液体の流れの方向がすべて第２方向ｂになる領域（循環液室４１に対向する領域）を含んでいる。

このように構成したので、液体は、図３及び図４に白抜き矢印を付して示すように、共通液室１０から供給流路側流体抵抗部７を得て個別液室６に供給され、個別液室６からノズル通路５を経てノズル４側に向かって流れる。

そして、ノズル通路５から流れ方向をここでは９０度転換して循環液室４１を流れ込み、更に循環流路側流体抵抗部４２、排出流路４３、通路４４を経て循環共通液室４５に流れる。

この場合、図５にも示すように、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、第１方向ａからノズル４内に液体が流れ込み易くなる。

このとき、ノズル通路５の開口断面積よりも循環液室４１の開口断面積が小さいことで、液体の流速は、第１方向ａに比べ、第２方向ｂの方が速くなり、ノズル４は、流速が速くなる直前に配置されているため、第１方向ａから流れてくる液体がノズル内に逃げ込みやすくなる。

また、第１方向ａから第２方向ｂに回り込む方向ｃの液体の流れによって、ノズル４内の液体が掻き出され易くなる。

このようにしてノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

ここで、比較例について図６も参照して説明する。図８は同比較例の説明に供する説明図である。

この比較例は、個別液室６と循環液室４１を並列に配置し、第１方向ａと第２方向ｂとが逆方向になる配置とし、ノズル４の液体流入側開口部４ａが個別液室６及び循環液室４１に跨って対向する配置としたものである。

この比較例の構成では、ノズル４の液体流入側開口４ａは、個別液室６から循環液室４１にＵターンする流れｃの外側に位置するために、液体がノズル４の内側に触れるように流れるだけである。そのため、ノズル４内の液体を掻き出したりすることができず、ノズル４内の液体を攪拌することができない。

このようにして、本実施形態によれば、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなるので、乾燥などに液体の特性変化を低減することができる。

また、本実施形態では、循環流路は、液体の流れの方向においてノズル４より下流側に循環流路側流体抵抗部４２を含んでいる。そして、ノズル４の流体抵抗は、循環流路側流体抵抗部４２の流体抵抗よりも小さくしている。

これにより、ノズル４から液体を吐出するためのエネルギーの効率が向上する。また、ノズル４の流体抵抗が小さくなることで、より液体が流れ込み易くなる。

また、本実施形態では、液体が個別液室６からノズル４に向かう流路であるノズル通路５の開口断面積よりも循環液室４１の開口断面積を小さくしている。

これにより、流速が速くなり液体が攪拌され易くなる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図７を参照して説明する。図７は同液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。

本実施形態では、個別液室６の側壁に循環流路４０の液体流入側の開口４０ａが通じている。

この場合、個別液室６における液体の流れの方向を第１方向ａとし、循環流路４０における液体の流れの方向を第２方向ｂとするとき、第１方向ａと第２方向ｂとは交差している。ここでは、第１方向ａと第２方向ｂとが直交するように個別液室６及び循環流路４０を配置している。

そして、個別液室６と循環流路４０の境界部分にノズル４の液体流入側開口４ａが臨み、液体流入側開口４ａの一部が個別液室６に対向し（面し）、残部が循環流路４０に対向している（面している）。

これにより、ノズル４の液体流入側開口４ａは、液体の流れの方向が第１方向ａから第２方向ｂに変化する領域（境界部分）に臨んでいる。そして、このノズル４の液体流入側開口４ａが臨む領域には、液体の流れの方向がすべて第２方向ｂになる領域（循環流路４０に対向する領域）を含んでいる。

このような構成でも、前記第１実施形態と同様に、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、第１方向ａからノズル４内に液体が流れ込み易くなるので、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図８を参照して説明する。図８は同液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。

本実施形態では、ノズル通路５の側壁に循環流路４０の液体流入側の開口４０ａが通じている。

この場合、ノズル通路５における液体の流れの方向を第１方向ａとし、循環流路４０における液体の流れの方向を第２方向ｂとするとき、第１方向ａと第２方向ｂとは交差している。ここでは、第１方向ａと第２方向ｂとが直交するようにノズル通路５及び循環流路４０を配置している。

そして、ノズル４の液体流入側開口４ａは、ノズル通路５における液体の流れの方向（第１方向ａ）と直交する方向の中央位置７１を含む循環流路４０側の領域４８に少なくとも一部が臨む位置に配置されている。ここでは、ノズル４の液体流入側開口４ａは、全体がノズル通路５に対向する位置であって、最も中央位置７１側に寄った位置に配置されている。

このように構成しても、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、第１方向ａからノズル４内に液体が流れ込み易くなるので、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９を参照して説明する。図９は同液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。

本実施形態では、上記第３実施形態の構成において、ノズル４は境界６０に液体流入側開口４ａがかかる位置に設けられ、ノズル４の液体流入側開口４ａは、一部がノズル通路５に対向し、残部が循環流路４０に対向している。

ここで、ノズル４の液体流入側開口４ａは、第１方向ａと直交する方向において、循環流路４０に対向する領域の方がノズル通路５に対向する領域よりも大きくなる位置に配置されている。

この場合でも、前記第１実施形態と同様に、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、第１方向ａからノズル４内に液体が流れ込み易くなるので、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０を参照して説明する。図１０は同液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。

本実施形態では、個別液室６の側壁に循環流路４０の液体流入側の開口４０ａが通じている。

この場合、個別液室６における液体の流れの方向を第１方向ａとし、循環流路４０における液体の流れの方向を第２方向ｂとするとき、第１方向ａと第２方向ｂとは交差している。ここでは、第１方向ａと第２方向ｂとが直交するように個別液室６及び循環流路４０を配置している。

そして、ノズル４の液体流入側開口４ａは、個別液室６における液体の流れの方向（第１方向ａ）と直交する方向の中央位置７１を含む循環流路４０側の領域４８に少なくとも一部が臨む位置に配置されている。ここでは、ノズル４の液体流入側開口４ａは、全体が個別液室６に対向する位置であって、最も中央位置７１側に寄った位置に配置されている。

このように構成しても、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、第１方向ａからノズル４内に液体が流れ込み易くなるので、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

次に、本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１１を参照して説明する。図１１は同液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。

本実施形態では、上記第５実施形態の構成において、ノズル４は境界６０に液体流入側開口４ａがかかる位置に設けられ、ノズル４の液体流入側開口４ａは、一部が個別液室６に対向し、残部が循環流路４０に対向している。

ここで、ノズル４の液体流入側開口４ａは、第１方向ａと直交する方向において、循環流路４０に対向する領域の方が個別液室６に対向する領域よりも大きくなる位置に配置されている。

この場合でも、前記第１実施形態と同様に、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、第１方向ａからノズル４内に液体が流れ込み易くなるので、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

次に、本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１２を参照して説明する。図１２は同液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。

本実施形態では、ノズル通路５の側壁に循環流路を構成する循環流路側流体抵抗部４２の液体流入側の開口４２ａが通じている。開口４２ａは循環流路の液体流入側の開口（前記第３実施形態の開口４０ａ）でもある。

この場合、ノズル通路５における液体の流れの方向を第１方向ａとし、循環流路側流体抵抗部４２における液体の流れの方向を第２方向ｂとするとき、第１方向ａと第２方向ｂとは交差している。ここでは、第１方向ａと第２方向ｂとが直交するようにノズル通路５及び循環流路側流体抵抗部４２を配置している。

そして、ノズル４の液体流入側開口４ａは、一部がノズル通路５に対向し、残部が循環流路側流体抵抗部４２に対向している。

ここで、循環流路側流体抵抗部４２の第２方向ｂにおける長さはノズル４の液体流入側開口４ａの径よりも長いので、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、流路断面積が小さくなって流速が速くなる。

これにより、循環流路側流体抵抗部４２に液体流入側開口４ａが臨むノズル４内に液体が流れ込み易くなるので、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

次に、本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１３を参照して説明する。図１３は同液体吐出ヘッドの要部模式的説明図である。

本実施形態では、個別液室６の側壁に循環流路を構成する循環流路側流体抵抗部４２の液体流入側の開口４２ａが通じている。

この場合、個別液室６における液体の流れの方向を第１方向ａとし、循環流路側流体抵抗部４２における液体の流れの方向を第２方向ｂとするとき、第１方向ａと第２方向ｂとは交差している。ここでは、第１方向ａと第２方向ｂとが直交するように個別液室６及び循環流路側流体抵抗部４２を配置している。

そして、ノズル４の液体流入側開口４ａは、一部が個別液室６に対向し、残部が循環流路側流体抵抗部４２に対向している。

ここで、循環流路側流体抵抗部４２の第２方向ｂにおける長さはノズル４の液体流入側開口４ａの径よりも長いので、液体が循環するとき、液体が第１方向ａから交差する第２方向ｂに流れの方向を転換するときに、流路断面積が小さくなって流速が速くなる。

これにより、循環流路側流体抵抗部４２に液体流入側開口４ａが臨むノズル４内に液体が流れ込み易くなるので、ノズル４内部の液体が攪拌され易くなる。

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は同装置の要部平面説明図、図１５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１６を参照して説明する。図１６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１７を参照して説明する。図１７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１８及び図１９を参照して説明する。図１８は同装置の概略説明図、図１９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５０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５０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１９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２０を参照して説明する。図２０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２３（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の循環ポート４６（図１参照）に繋がった循環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２３を通ってヘッド１０００内に液体が流入し、循環ポート４６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、「液体を吐出する装置」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である。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、液体を吐出させて媒体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「液体が付着可能もの」とは液体が一時的にでも付着可能なものを意味する。「液体が付着するもの」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」は、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液なども含まれる。

また、「液体を吐出する装置」には、特に限定しない限り、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のいずれも含まれる。

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。

「液体吐出ユニット」とは、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である。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、図８で示した液体吐出ユニット４４０のように、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、図９で示したように、液体吐出ユニットとして、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、図１０で示したように、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。

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。

また、「液体吐出ヘッド」は、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、上記実施形態で説明したような圧電アクチュエータ（積層型圧電素子を使用するものでもよい。）以外にも、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でもよい。

また、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 ノズル通路
６ 個別液室
７ 供給流路側流体抵抗部
１０ 共通液室
１１ 圧電アクチュエータ
２０ フレーム部材
４０ 循環流路
４１ 循環液室（循環流路）
４２ 循環流路側流体抵抗部
４５ 循環共通液室
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. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルに通じる個別液室と、
   前記個別液室に通じる循環流路と、を有し、
   前記個別液室における前記液体の流れの方向を第１方向とし、前記循環流路における前記液体の流れの方向を第２方向とするとき、
   前記第１方向と前記第２方向とは交差し、
   前記ノズルの液体流入側開口は、前記液体の流れの方向が前記第１方向から前記第２方向に変化する領域に臨んでいる
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記ノズルの液体流入側開口の臨む領域は、前記液体の流れの方向がすべて前記第２方向になる領域を含んでいる
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記液体が前記個別液室から前記ノズルに向かう流路の断面積に対して前記循環流路の断面積が小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記循環流路は、前記第２方向において前記ノズルより下流側に配置された循環流路側流体抵抗部を含み、
   前記ノズルの流体抵抗は、前記循環流路側流体抵抗部の流体抵抗よりも小さい
   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. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルに通じる個別液室と、
   前記個別液室と前記ノズルとを通じるノズル通路と、
   前記ノズル通路に通じる循環流路と、を有し、
   前記ノズル通路における前記液体の流れの方向を第１方向とし、前記循環流路における前記液体の流れの方向を第２方向とするとき、
   前記第１方向と前記第２方向とは交差し、
   前記ノズルの液体流入側開口は、前記ノズル通路と前記循環流路の境界部分に臨み、
   前記ノズルの液体流入側開口の一部が前記ノズル通路に対向している
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルに通じる個別液室と、
   前記個別液室に通じる循環流路と、を有し、
   前記個別液室における前記液体の流れの方向を第１方向とし、前記循環流路における前記液体の流れの方向を第２方向とするとき、
   前記第１方向と前記第２方向とは交差し、
   前記ノズルの液体流入側開口は、前記個別液室に対向し、前記個別液室における液体の流れの方向と直交する方向の中央位置を含む前記循環流路側の領域に配置されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. 前記個別液室と前記ノズルとを通じるノズル通路と、
   前記ノズル通路に通じる循環流路と、を有し、
   前記ノズル通路における前記液体の流れの方向を第１方向とし、前記循環流路における前記液体の流れの方向を第２方向とするとき、
   前記第１方向と前記第２方向とは交差し、
   前記ノズルの液体流入側開口は、前記ノズル通路に対向し、前記ノズル通路における液体の流れの方向と直交する方向の中央位置を含む前記循環流路側の領域に配置されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. 前記第１方向と前記第２方向とは直交する方向である
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに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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