JP2017165085A - 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】ダンパ室を設けることでノズル配列方向における吐出特性のばらつきが生じる。【解決手段】流路板３のノズル配列方向と直交する方向の端部側に、ノズル配列方向に沿ってダンパ２４に対応する凹状のダンパ室３５を形成し、ダンパ室３５のノズル配列方向の最も短い幅（長さ）Ｌ１はノズル配列方向において並ぶ複数の個別液室６の両端の最大幅Ｌ２よりも広く（Ｌ１＞Ｌ２）形成され、ダンパ室３５は、ノズル配列方向において、複数の個別液室２１の内のノズル配列方向端部に位置する個別液室２１、２１よりも外側まで延びている。【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。

液体吐出ヘッドにおいては、液体吐出に伴って生じる圧力波が共通液室に伝播することで生じる相互干渉、吐出不良、液垂れなどを低減ないし防止しなければならない。

そこで、従来、共通液室の壁面の一部に変形可能なダンパを配置して、ダンパを挟んで共通液室と反対側にノズル配列方向に沿って複数のダンパ室（ダンパ逃げ部）を配置したものが知られている（特許文献１）。

特許第５０４７７３４号公報 特開２０１５−１８６９０１号公報

ところで、ノズル配列方向に沿ってダンパ室を配置した場合、ノズル配列方向の端部側と中央部側において、ノズル列端部側の剛性が相対的に高く、ノズル列中央部の剛性が相対的に低くなる。

そのため、ノズル配列方向の端部側と中央部側において吐出特性のばらつきが発生するという課題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出特性のばらつき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、
前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
前記共通液室の壁面の一部を形成する変形可能なダンパと、
前記共通液室と前記ダンパを挟んで反対側に、ノズル配列方向に沿って設けられたダンパ室と、を備え、
前記ダンパ室は、ノズル配列方向において、前記複数の個別液室の内のノズル配列方向端部に位置する前記個別液室よりも外側まで延びている
構成とした。

本発明によれば、吐出特性のばらつきを低減できる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す外観斜視説明図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿うノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 本発明の第１実施形態の説明に供する流路板を振動板部材側から見た平面説明図である。 同じく振動板部材を第２共通液室部材側から見た平面説明図である。 本発明の第２実施形態の説明に供する振動板部材を第２共通液室部材側から見た平面説明図である。 本発明の第３実施形態の説明に供する平面説明図である。 同じく要部断面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。 図１２のＸ１−Ｘ１線に相当する断面説明図である 図１０のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。 同ヘッドの各部材をノズル側から見た平面説明図である。 同ヘッドの各部材を圧電アクチュエータ側からみた平面説明図である。 流路板のダンパ室形状の説明に供する振動板側から見た平面説明図である。 ＶＴＦ特性の説明図である。 本発明の第５実施形態における流路板のダンパ室形状の説明に供する振動板側から見た平面説明図である。 本発明の第６実施形態における流路板のダンパ室形状の説明に供する振動板側から見た平面説明図である。 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を示す側面説明図である。 同装置のヘッドユニットの要部平面説明図である。

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は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は図１のＸ−Ｘ線に沿うノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板２と、流路部材である流路板３と、壁面部材を兼ねる振動板部材４と、第２共通液室部材５と、フィルタ部材６と、第１共通液室部材７と積層を接合している。

ノズル板２には、液滴を吐出する複数のノズル２０が千鳥状に２列配列されている。このノズル板２は、例えば、ステンレス（ここでは、ＳＵＳ３１６）を用いてプレス加工でノズル２０を形成している。

流路板３は、ノズル２０に通じる個別液室である個別液室２１と、個別液室２１に通じる流体抵抗部２７と、流体抵抗部２７が通じる液導入部２８とを形成している。この流路板３は、例えばステンレス（ここではＳＵＳ３１６）を用いてプレス加工で形成し、プレスによる変形、バリは両面研磨によりほぼ平らとなるように後処理をした。

振動板部材４は、個別液室２１の一部の壁面を変位可能な振動領域４ａとして形成する。また、振動板部材４には、フィルタ下共通液室２５に臨み、フィルタ下共通液室２５と各個別液室２１の液導入部２８とを通じる液体供給路２２が形成されている。この振動板部材４は、Ｎｉ電鋳で形成している。

そして、振動板部材４の個別液室２１と反対側には第２共通液室部材５、フィルタ部材６、このヘッドのフレームを兼ねる第１共通液室部材７を順次積層して接着剤で接合している。

第１共通液室部材７と第２共通液室部材５とによって各個別液室２１に通じる共通液室１０を形成する共通液室部材を構成している。共通液室１０は、フィルタ部材６の上流側のフィルタ上共通液室２６と、下流側のフィルタ下共通液室２５とで形成されている。

フィルタ部材６には、多数のフィルタ孔を形成したフィルタ領域２９が設けられ、フィルタ上共通液室２６からフィルタ下共通液室２５に流れる液体から異物を捕集する。

第１共通液室部材７は、フィルタ上共通液室２６を形成し、外部から液体を供給するための図示しない液体供給口部が設けられている。液体供給口部は、フィルタ上共通液室２６の長手方向の両端にそれぞれ配置されている。

振動板部材４の振動領域４ａの個別液室２１とは反対側に圧電アクチュエータ８を配置している。

圧電アクチュエータ８は、２列のノズル列に合わせて１つのベース部材３３に例えばノズルピッチの半分のピッチで柱状の圧電素子（圧電柱）３２Ａを形成した２つの圧電部材３２を接合している。圧電部材３２の各圧電柱は振動板部材４の振動領域４ａに形成された凸部４ｂと接合されて、フレキシブル配線部材３４に備えられる駆動ＩＣ８１からフレキシブル配線部材３４を介して駆動信号が与えられる。

また、流路板３と共通液室部材（第２共通液室部材５）とは壁面部材である振動板部材４を挟んで積層されている。

そして、フィルタ下共通液室２５の壁面を形成する振動板部材４の部分の一部は変形可能な領域（ダンパ）２４とし、流路板３にはダンパ２４を挟んでフィルタ下共通液室２５に対向するダンパ室３５を形成している。

このダンパ室３５は、流路板３に形成した大気開放路４２、振動板部材４に形成したか大気開放穴４３及び圧電部材３２に形成した大気開放路４４を通じて、大気に開放されている。

この液体吐出ヘッドでは、圧電アクチュエータ８を駆動することで振動板部材４の振動領域４ａが変位して、個別液室２１の液体が加圧されて、ノズル２０から液滴が吐出される。

次に、本発明の第１実施形態について図４及び図５も参照して説明する。図４は同実施形態の説明に供する流路板を振動板部材側から見た平面説明図、図５は同じく振動板部材を第２共通液室部材側から見た平面説明図である。

流路板３のノズル配列方向と直交する方向の端部側に、ノズル配列方向に沿って、振動板部材４のダンパ２４に対応する凹状のダンパ室３５を形成している。ダンパ室３５は、ダンパ２４を挟んでフィルタ下共通液室２５に対向する。

このダンパ室３５のノズル配列方向両端部には、ダンパ室３５を大気に開放する（大気に通じる）大気開放路４２をそれぞれ設けている。大気開放路４２は、前述したように、振動板部材４の大気開放穴４３及び圧電部材３２の大気開放路４４を通じて大気に通じ、ダンパ室３５が大気に開放されている。

そして、ダンパ室３５の凹状の底部３５ａには支柱部である壁部５１が設けられている。壁部５１は、ノズル配列方向と直交する方向の壁面３５ｂ、３５ｂ間に部分的に（通路５２となる隙間を残して）設けられることで、空気が通じる通路５２が形成されている。なお、壁部５１は壁面３５ｂと一体に形成されているが、平面図では見やすくするために壁面３５ｂとは区別して図示している。

壁部５１は、ノズル配列方向で複数設けられ、隣り合う壁部５１の通路５２は、ノズル配列方向と直交する方向では異なる位置に設けられている。

また、ダンパ２４には、ノズル配列方向に並ぶ複数のリブ５３が設けられて、複数の領域２４ａに区画されている。１つの領域２４ａは２以上の個別液室２１に対応している。

なお、本実施形態では、リブ５３はダンパ２４と一体に形成しているが、リブ５３が形成された部材をダンパ２４に貼り付けて形成しても良い。

そして、ダンパ室３５は、ノズル配列方向において、複数の個別液室２１の内のノズル配列方向端部に位置する個別液室２１、２１よりも外側まで延びている。

つまり、ダンパ室３５のノズル配列方向の最も短い幅（長さ）Ｌ１は、ノズル配列方向において並ぶ複数の個別液室２１の列の両端の最大幅Ｌ２よりも広く（Ｌ１＞Ｌ２）形成されている。そして、ダンパ室３５の幅Ｌ１内に複数の個別液室２１がすべて配置されている。

このように、ダンパ室３５が、ノズル配列方向において、複数の個別液室２１の内のノズル配列方向端部に位置する個別液室２１、２１よりも外側まで延びていることで、ノズル配列方向に沿う方向おける剛性のばらつきを低減することができる。これにより、ノズル配列方向における吐出特性のばらつきを低減できる。

すなわち、流路板３にノズル配列方向に沿って凹部からなるダンパ室３５を形成した場合、ヘッドのノズル配列方向の中央部にダンパ室３５による剛性の低い部分が生じる。そして、ノズル配列方向のダンパ室３５の端部外側では剛性が相対的に高くなる。

その結果、圧電アクチュエータ８によって同じ圧力を与えたとしても、剛性の低いノズル配列方向の中央部の領域では変形によって圧力が吸収されるためにノズルから吐出される液体の吐出速度が、ノズル配列方向の端部の領域のノズルから吐出される液体の吐出速度よりも低下する。

そこで、複数の個別液室２１が配置されている領域を含んでダンパ室３５を配置することで、複数の個別液室２１が配置されている領域での剛性のばらつきを低減することができる。

これにより、ノズル配列方向の端部の領域の個別液室２１を加圧したとき、中央部の領域の個別液室２１と同様に圧力が吸収されるため、中央部の領域のノズルから吐出される液体の吐出速度と端部の領域のノズルから吐出される液体の吐出速度とほぼ同じになり、ばらつきが低減する。

次に、本発明の第２実施形態について上記図４とともに図６を参照して説明する。図６は同実施形態の説明に供する振動板部材を第２共通液室部材側から見た平面説明図である。

本実施形態では、ダンパ２４のノズル配列方向における幅Ｌ４は、ダンパ室３５の幅Ｌ１以上とし、ここでは、図４の幅Ｌ３と同じにしている。

これにより、ノズル配列方向における剛性のばらつきをより低減することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図７及び図８を参照して説明する。図７は同実施形態の説明に供する平面説明図、図８は同じく要部断面説明図である。

本実施形態では、ダンパ２４のリブ５３とダンパ室３５内の壁部５１は対向する位置に設けられている。

これにより、流路板３と振動板部材４を接合するときにダンパ室３５の領域でも確実に加圧することができ、振動板部材４と流路板３との接合強度を確保できる。これにより、流路板３の剛性を十分に確保できる。

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ないし図１１を参照して説明する。図９は同ヘッドの分解斜視説明図、図１０は図１２のＡ−Ａ線に相当する断面説明図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図１２は同ヘッドの各部材をノズル側から見た平面説明図、図１３は同ヘッドの各部材を圧電アクチュエータ側からみた平面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１０１と、流路板１０２と、振動板部材１０３と、圧電アクチュエータ１１１と、フレーム部材を兼ねる共通液室部材１２０とを備えている。

１０
ノズル板１０１には、液滴を吐出する複数のノズル１０４が配列された２つのノズル列１０４Ａ、１０４Ｂを有している。

流路板１０２は、ノズル１０４が通じる個別液室１０６、個別液室１０６に液体を供給する液体供給路となる流体抵抗部１０７、流体抵抗部１０７の上流側の液導入部１０８を形成している。この流路板１０２は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４など）を用いてプレス加工で形成している。

振動板部材１０３は、個別液室１０６の一部の壁面を変位可能な振動領域１０３ａを有する。また、振動板部材１０３には、共通液室１１０に臨み、共通液室１１０と各個別液室１０６の入口側である液導入部１０８とを通じる開口部１０９が形成されている。この振動板部材１０３は、二層構造をなし、Ｎｉ電鋳で形成している。

そして、振動板部材１０３の個別液室１０６と反対側には、共通液室部材１２０を接合している。

また、振動板部材１０３の振動領域１０３ａの個別液室１０６とは反対側に圧電アクチュエータ１１１を配置している。

圧電アクチュエータ１１１は、２列のノズル列に合わせて１つのベース部材１１３に例えばノズルピッチの半分のピッチで柱状の圧電素子１１２を２列並べて接合している。圧電素子１１２は振動板部材１０３の振動領域１０３ａに形成された凸部と接合され、フレキシブル配線部材１１９を介して駆動信号が与えられる。

この圧電アクチュエータ１１１は、共通液室部材１２０に設けたアクチュエータ挿入穴１２１内に挿入されて配置されている。

共通液室部材１２０には、各個別液室１０６に液体を供給する共通液室１１０が形成されている。そして、共通液室１１０に外部から液体を供給する液体供給口部１２２が形成されている。

この液体吐出ヘッドでは、例えば圧電素子１１２に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１１２が収縮し、振動板部材１０３の振動領域１０３ａが変形して個別液室１０６の容積が膨張することで、個別液室１０６内に液体が流入する。その後、圧電素子１１２に印加する電圧を上げて圧電素子１１２を積層方向に伸長させ、振動領域１０３ａをノズル１０４方向に変形させて個別液室１０６内の液体を加圧することで、ノズル１０４から液体が吐出される。

そして、圧電素子１１２に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動領域１０３ａが初期位置に復元し、個別液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１１０から個別液室１０６内に液体が充填される。そこで、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うこともできる。

次に、本実施形態におけるダンパに係わる構成について図１４も参照して説明する。図１４は流路板のダンパ室形状の説明に供する振動板側から見た平面説明図である。

本実施形態では、ノズル列１０４Ａ，１０４Ｂ毎に、ノズル１０４が通じる個別液室１０６に対して液体を供給する共通液室１１０と、ノズル配列方向に沿って共通液室１１０の壁面を形成するダンパ１３１と、ダンパ１３１を挟んで共通液室１１０と反対側に配置されたダンパ室１３２とを備えている。

ダンパ１３１は振動板部材１０３の一部の層で構成している。また、ダンパ室１３２は流路板１０２に設けた凹部で構成している。ノズル列４Ａ側をダンパ室１３２Ａ、ノズル列４Ｂ側をダンパ室１３２Ｂとする。

ダンパ室１３２Ａ、３２Ｂには、ダンパ１３１を支持する支柱部１３３Ａ、１３３Ｂが配置されている。支柱部１３３Ａ、１３３Ｂはダンパ１３１と接合されている。

一方のダンパ室１３２Ａの支柱部１３３Ａと他方のダンパ室１３２Ｂの支柱部１３３Ｂとは、ノズル配列方向において異なる位置に配置されている。ここでは、ダンパ室１３２Ａの支柱部１３３Ａとダンパ室１３２Ｂの支柱部１３３Ｂとは、ノズル配列方向において、互い違いになるように配置されている。

このように構成することで、複数のノズル列１０４Ａ、１０４Ｂを有する場合にノズル配列方向において吐出特性が異なるノズル１０４を分散することができる。

つまり、支柱部１３３が配置されている部分と支柱部１３３がない部分とではダンパとして機能の差異が生じ、支柱部１３３に対応する（ノズル配列方向で同じ位置又は隣の位置）個別液室１０６と支柱部１３３に対応しない個別液室１０６とでは、共通液室１１０から再伝搬する圧力波が異なってくる。そのため、ノズル１０４の吐出特性、特に吐出速度が異なり、着弾位置が目標着弾位置からずれることになる。

ここで、２つのノズル列１０４Ａ、１０４Ｂに対応するダンパ室１３２Ａの支柱部１３３Ａとダンパ室１３２Ｂの支柱部１３３Ｂとがノズル配列方向において同じであると、２つのノズル列１０４Ａ、１０４Ｂで１列分の吐出を行うとき、支柱部１３３が配置されるノズル１０４が集中し、着弾位置ずれによる濃度ムラが目立ち易くなる。

そこで、２つのノズル列１０４Ａ、１０４Ｂに対応するダンパ室１３２Ａの支柱部１３３Ａとダンパ室１３２Ｂの支柱部１３３Ｂとを千鳥状配置とすることで、着弾位置がずれるノズル１０４が離間し、濃度ムラの発生が目立ち難くなる。これにより、画像品質が向上する。

また、本実施形態では、ノズル配列方向において、２つのノズル列１０４Ａ、１０４Ｂ相互間で隣り合う一方のダンパ室１３２Ａの支柱部１３３Ａと他方のダンパ室１３２Ｂの支柱部１３３Ｂとの間隔Ｌ１１は、２．５ｍｍ以上としている。

これにより、濃度ムラを目立ち難くしながら、ダンパ性能を確保することができる。

すなわち、流路板１０２にダンパ室１３２となる凹部を形成した場合、振動板部材１０３との接合強度を確保するためには、上述した支柱部１３３が必要になるが、支柱部１３３を設けることによる濃度ムラが発生する。そこで、この濃度ムラに起因するＶＴＦ特性（視覚の空間周波数特性）を下げることで濃度ムラを目立ちにくくし、かつ、十分なコンプラアンスを確保する必要がある。

ここで、図１５に示すＶＴＦ特性（ＶＴＦ１）において、感度（Normalized sensitivity）が０．５以下となるように、空間周波数（spatial frequency）を２．５ｍｍ以上とする。つまり、２．５ｍｍ毎の頻度で繰り返されるようにする。

この図１５に示すＶＴＦ特性からは、空間周波数を０．２ｍｍ、０．１ｍｍ、０．０５ｍｍと小さくすることで濃度ムラの特性を抑えることができる可能性があるが、一方で、ダンパ１３１のコンプラアンスを確保しなければならない。

一般的に、ダンパ性能はコンプライアンスの大きさで決定する。ダンパのコンプラインスＣは、ダンパ長手寸法Ｌ、ダンパ短手寸法Ｗ、ヤング率Ｅ、ダンパ厚さｔ、とするとき、Ｃ＝８ＬＷ^５／（１５×３５×Ｅｔ^３）、で求められる。複数Ｘのダンパがある場合はＣ＝Ｃ１＋Ｃ２＋・・・・・ＣＸで求めることができる。

したがって、ダンパのコンプライアンスＣは、ダンパ長手寸法Ｌの１乗、ダンパ短手寸法Ｗの５乗、ンパ厚さｔの３乗であり、最もコンプライス性能に影響を及ぼす性能はダンパの短手寸法Ｗになる。

そのために、ＶＴＦ特性を確保しつつ、コンプライアンスＣを満足するためには、Ｌ＝２．５ｍｍ以上の間隔が必要になってくる。

次に、本発明の第５実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は同実施形態における流路板のダンパ室形状の説明に供する振動板側から見た平面説明図である。

本実施形態では、一方のダンパ室１３２Ａのノズル配列方向における端部壁面１３２Ａａと他方のダンパ室１３２Ｂのノズル配列方向における端部壁面１３２Ｂａとは、ノズル配列方向において異なる位置に配置されている。

ここでは、一方のダンパ室１３２Ａの端部壁面１３２Ａａ、１３２Ａａ間の距離Ｌａを他方のダンパ室１３２Ｂの端部壁面１３２ｂａ、１３２Ｂａ間の距離Ｌｂよりも長くすることで、ダンパ室１３２Ａの端部壁面１３２Ａａとダンパ室１３２Ｂの端部壁面１３２Ｂａとのノズル配列方向における位置を異ならせている。

すなわち、ダンパ室１３２Ａ、１３２Ｂのノズル配列方向における端部壁面１３２Ａａ、１３２Ｂａはダンパ１３１の固定端となるので、支柱部１３３Ａ、１３３Ｂが配置された箇所と同様に、圧力波の減衰ないし吸収特性に影響が生じる。

そこで、ダンパ室１３２Ａの端部壁面１３２Ａａとダンパ室１３２Ｂの端部壁面１３２Ｂａとのノズル配列方向における位置を異ならせることで、着弾位置ずれの集中を分散することができる。

この場合、ダンパ室１３２の端部壁面１３２Ａａとダンパ室１３２Ｂの端部壁面１３２Ｂａとのノズル配列方向における間隔Ｌ１２も２、５ｍｍ以上にすることが好ましい。

また、本実施形態では、一方のダンパ室１３２Ａの端部壁面１３２Ａａ、１３２Ａａ間の距離Ｌａを他方のダンパ室１３２Ｂの端部壁面１３２Ｂａ、１３２Ｂａ間の距離Ｌｂよりも長くすることで、ダンパ室１３２Ａの端部壁面１３２Ａａとダンパ室１３２Ｂの端部壁面１３２Ｂａとのノズル配列方向における位置を異ならせている。

これにより、支柱部１３３から端部壁面１３２Ａａ、１３２Ｂａまでの距離Ｌｃａ、Ｌｃｂを同じにすることができる。

次に、本発明の第６実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態における流路板のダンパ室形状の説明に供する振動板側から見た平面説明図である。

本実施形態では、ダンパ室１３２Ａの端部壁面１３２Ａａ、１３２Ａａ間の距離Ｌａと他方のダンパ室１３２Ｂの端部壁面１３２Ｂａ、１３２Ｂａ間の距離Ｌｂを同じにし、ノズル配列方向において反対側の端部壁面１３２Ａａ１と端部壁面１３２Ｂａ１を中央部側に寄せることで、ダンパ室１３２Ａの端部壁面１３２Ａａとダンパ室１３２Ｂの端部壁面３１２Ｂａとのノズル配列方向における位置を異ならせている。

このようにすれば、２つのダンパ室１３２Ａ、１３２Ｂの形状を対称形状とすることができる。

なお、上記実施形態では、ノズル列が２列である例で説明しているが、３列以上のノズル列を有する場合にも同様に適用することができる。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図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２２及び図２３を参照して説明する。図２２は同装置の概略説明図、図２３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、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２３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。また、ヘッドアレイ５５１は、液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体供給するヘッドタンクとで構成しているが、これに限るものではなく、液体吐出ヘッド単独の構成でもよい。

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。

２ ノズル板
３ 流路板
４ 振動板部材
５ 第２共通液室部材
６ フィルタ部材
７ 第１共通液室部材
８ 圧電アクチュエータ
１０ 共通液室
２０ ノズル
２１ 圧力室（個別液室）
２４ ダンパ
３２ 圧電部材
３５ ダンパ室
５１ 壁部（支柱部）
５２ 通路
１０１ ノズル板
１０２ 流路板
１０３ 振動板部材
１０４ ノズル
１０６ 個別液室
１１０ 共通液室
１１２ 圧電アクチュエータ
１２０ 共通液室部材
１３１ ダンパ
１３２ ダンパ室
１３３ 支柱部
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
５５０ 液体吐出ユニット
１０００ 液体吐出ヘッド

Claims (11)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
   前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、
   前記共通液室の壁面の一部を形成する変形可能なダンパと、
   前記共通液室と前記ダンパを挟んで反対側に、ノズル配列方向に沿って設けられたダンパ室と、を備え、
   前記ダンパ室は、ノズル配列方向において、前記複数の個別液室の内のノズル配列方向端部に位置する前記個別液室よりも外側まで延びている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記ダンパは、ノズル配列方向において、前記ダンパ室と同じ領域に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記ダンパには複数のリブが設けられ、
   前記ダンパ室には前記ダンパのリブに対向して複数のリブが設けられている
   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. 液体を吐出する複数のノズルが配列された少なくとも２つのノズル列を有し、
   前記ノズルが通じる個別液室に対して前記液体を供給する共通液室と、
   前記ノズル配列方向に沿って前記共通液室の壁面を形成するダンパと、
   前記ダンパを挟んで前記共通液室と反対側に配置されたダンパ室と、を前記ノズル列毎に備え、
   前記ダンパ室には前記ダンパを支持する支柱部が配置され、
   一方のダンパ室の支柱部と他方のダンパ室の支柱部とは、ノズル配列方向において異なる位置に配置されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 前記一方のダンパ室の支柱部と前記他方のダンパ室の支柱部とは、ノズル配列方向において、互い違いになるように配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. ノズル配列方向において、前記２つのノズル列相互間で隣り合う前記一方のダンパ室の支柱部と前記他方のダンパ室の支柱部との間隔が２．５ｍｍ以上である
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記一方のダンパ室のノズル配列方向における端部壁面と前記他方のダンパ室のノズル配列方向における端部壁面とは、ノズル配列方向において異なる位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 液体を吐出する複数のノズルが配列された２つのノズル列を有し、
   前記ノズルが通じる個別液室に対して前記液体を供給する共通液室と、
   前記ノズル配列方向に沿う前記共通液室の壁面を形成するダンパと、
   前記ダンパを挟んで前記共通液室と反対側に配置されたダンパ室と、を前記ノズル列毎に備え、
   前記ダンパ室には前記ダンパを支持する支柱部が配置され、
   一方のダンパ室のノズル配列方向における端部壁面と他方のダンパ室のノズル配列方向における端部壁面とは、ノズル配列方向において異なる位置に配置されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
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備えている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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