JP2022021704A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置及び中間部材 - Google Patents

Abstract

【課題】液体流路中に不要な部材又は必要な部材を容易に着脱でき、部材を着脱した場合でも流路を容易に維持できる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体供給部８１と、前記液体供給部から供給される液体の流路が形成されたフレーム部材８２と、前記液体供給部と前記フレーム部材との間に配置される中間部材８３とを有する液体吐出ヘッドであって、前記液体供給部は、前記フレーム部材と接続可能な第１の接続部９１を有し、前記フレーム部材は、前記液体供給部と接続可能な第２の接続部９２を有し、前記第１の接続部と前記第２の接続部が接続可能であり、前記中間部材は、前記第１の接続部と形状が同一の第３の接続部９３、及び、前記第２の接続部と形状が同一の第４の接続部９４を有し、前記第１の接続部と前記第４の接続部が接続可能であり、前記第２の接続部と前記第３の接続部が接続可能であることを特徴とする。【選択図】図１

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及び中間部材に関する。

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では、フィルタ又はフィルタ機能を有する部材を接着などにより流路部品内に又は流路中に取り付け、流路部品の一部とする技術がある。しかし、従来の技術では、ヘッド内のフィルタが接着などによって固定されており、フィルタを別のフィルタに交換する場合に、流路の一部に対して切除、破壊等を行う必要があった。

近年、フィルタを着脱可能にする技術が提案されてきている。しかし、フィルタを着脱可能な構成とした場合、フィルタ内部の液体を排出したり、取り付けた後にフィルタ内部の気泡を取り除いたりする必要があり、取付作業や交換作業に手間を要していた。

これに対して、特許文献１には、フィルタ室を流入口側と流出口側とに仕切るフィルタと、流入口を開閉する弁体及び流出口を開閉する弁体と、弁体が閉じた状態でフィルタ室内に充填されている液体とを具備するフィルターユニットが開示されている。
特許文献１によれば、フィルタ室内に液体が充填されたまま流路に装着することができるため、フィルターユニットの交換作業（インクの排出、フィルターユニット交換、インク充填、気泡の除去等）の手間を省くことができ、作業時間を短縮できるとしている。

しかしながら、従来技術では、フィルターユニットがヘッドとして不要な場合でも、非破壊状態でフィルターユニットを取り外して流路を成立させることができないという問題がある。ヘッドとして不要な場合にフィルタを流路に流路に取り付けると、取り付けられたフィルタによってインク供給時の余剰な流体抵抗になり、圧力損失が発生する。これにより、インクの供給不足が生じ、吐出不良が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、液体流路中に不要な部材又は必要な部材を容易に着脱でき、部材を着脱した場合でも流路を容易に維持できる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、液体供給部と、前記液体供給部から供給される液体の流路が形成されたフレーム部材と、前記液体供給部と前記フレーム部材との間に配置される中間部材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記液体供給部は、前記フレーム部材と接続可能な第１の接続部を有し、前記フレーム部材は、前記液体供給部と接続可能な第２の接続部を有し、前記第１の接続部と前記第２の接続部が接続可能であり、前記中間部材は、前記第１の接続部と形状が同一の第３の接続部、及び、前記第２の接続部と形状が同一の第４の接続部を有し、前記第１の接続部と前記第４の接続部が接続可能であり、前記第２の接続部と前記第３の接続部が接続可能であることを特徴とする。

本発明によれば、液体流路中に不要な部材又は必要な部材を容易に着脱でき、部材を着脱した場合でも流路を容易に維持できる液体吐出ヘッドを提供することができる。

実施例１の液体吐出ヘッドにおける断面概略図（Ａ）及び接続状態を解除したときの断面概略図（Ｂ）である。 実施例１の液体吐出ヘッドにおける他の断面概略図である。 実施例２の液体吐出ヘッドにおける断面概略図（Ａ）及び接続状態を解除したときの断面概略図（Ｂ）である。 実施例３の液体吐出ヘッドにおける断面概略図（Ａ）及び接続状態を解除したときの断面概略図（Ｂ）である。 実施例４におけるインクポートの上面斜視図（Ａ）及び下面斜視図（Ｂ）である。 実施例４におけるフィルタの上面斜視図（Ａ）及び下面斜視図（Ｂ）である。 実施例４におけるフレームの上面斜視図（Ａ）及び下面斜視図（Ｂ）である。 実施例４の液体吐出ヘッドにおける斜視図である。 実施例４の液体吐出ヘッドにおける正面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）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ヘッドの他の例における斜視概略図である。 本発明に係る液体を吐出する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。 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。

以下、本発明に係る液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置及び中間部材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、液体供給部と、前記液体供給部から供給される液体の流路が形成されたフレーム部材と、前記液体供給部と前記フレーム部材との間に配置される中間部材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記液体供給部は、前記フレーム部材と接続可能な第１の接続部を有し、前記フレーム部材は、前記液体供給部と接続可能な第２の接続部を有し、前記第１の接続部と前記第２の接続部が接続可能であり、前記中間部材は、前記第１の接続部と形状が同一の第３の接続部、及び、前記第２の接続部と形状が同一の第４の接続部を有し、前記第１の接続部と前記第４の接続部が接続可能であり、前記第２の接続部と前記第３の接続部が接続可能であることを特徴とする。

（実施例１）
本実施形態の液体吐出ヘッド及び中間部材の一例について説明する。図１（Ａ）は、本実施例の液体吐出ヘッドの要部断面概略図である。図に示す例は、インクポート８１、フィルタ８３、フレーム８２を接続した場合の一例である。図１（Ｂ）は、本実施例の液体吐出ヘッドにおける各部材の接続状態を解除した場合の断面概略図であり、各部材の接続方法を説明するための図である。

インクポート８１は、液体供給部の一例であり、フレーム８２にインク等の液体を供給する。液体は、例えばインクポート８１に設けられたインク供給口８６ａ、８６ｂからインクポート８１に供給される。

フィルタ８３（フィルタ部材）は、中間部材の一例であり、例えば供給される液体をろ過する機能を有する。図に示すように、フィルタ８３は、インクポート８１とフレーム８２との間に設けられる。

フレーム８２は、フレーム部材の一例であり、インクポート８１から供給される液体の流路が形成されている。インクポート８１から供給された液体はフレーム８２の流路を流れた後、例えば後述の流路形成部材に供給される。

インクポート８１は、フレーム８２と接続可能な第１の接続部９１を有し、フレーム８２は、インクポート８１と接続可能な第２の接続部９２を有している。本実施例は第１の接続部９１と第２の接続部９２が接続する例ではないが、第１の接続部９１と第２の接続部９２は接続可能である。

フィルタ８３は、第１の接続部９１と形状が同一の第３の接続部９３、及び、第２の接続部９２と形状が同一の第４の接続部９４を有している。フィルタ８３は、インクポート８１とフレーム８２の間に取り付けることが可能であり、フィルタ８３を取り付ける場合、第１の接続部９１と第４の接続部９４が接続し、第２の接続部９２と第３の接続部９３が接続する。

各部材を接続した状態において、各部材の接続部をインクが流れる。本実施例では、インクポート８１の第１の接続部９１とフィルタ８３の第４の接続部９４が接続されている箇所をインクが流れる。また、フィルタ８３の第３の接続部９３とフレーム８２の第２の接続部９２が接続されている箇所をインクが流れる。

上記のように、インクポート８１とフィルタ８３、フィルタ８３とフレーム８２、更にインクポート８１とフレーム８２をそれぞれ接続することができるため、フィルタ８３を任意に着脱することができる。このため、液体流路中に不要な部材又は必要な部材を容易に着脱でき、部材を着脱した場合でも流路を容易に維持することができる。

第１の接続部９１～第４の接続部９４の形状としては、適宜選択することができる。例えば、第１の接続部９１及び第３の接続部９３を開口形状とすることが挙げられる。また例えば、第２の接続部９２及び第４の接続部９４を筒状形状とすることができ、開口形状とした第１の接続部９１及び第３の接続部９３に挿入して接続させることができる。なお、図１（Ｂ）に示す第１の接続部９１～第４の接続部９４の形状は説明のために模式的に示すものである。

本実施例では、フィルタ８３が着脱可能であり、例えばフィルタ８３が目詰まりを起こし、インクの供給に支障が出た場合等に、別のフィルタ、例えば新しいフィルタと交換可能である。これにより、フィルタを交換するために、ヘッド全体を交換する必要がなく、簡易に目詰まり等の不具合を解消することができる。また、他の部材を切断したり、破壊したりすることなく、フィルタ８３を着脱させることができるため、交換作業又は取付作業を容易に行うことができる。

本実施例では中間部材としてフィルタ部材を例に挙げて説明したが、本実施形態はこれに限られず、その他の部材、例えばダンパ部材等を用いることができる。ただし、用いる中間部材は第３の接続部及び第４の接続部を有するものとする。

本実施例では、第１の接続部～第４の接続部、インク供給口をそれぞれ２つ有する場合の例を示したが、本実施形態はこれに限られるものではない。第１の接続部～第４の接続部、インク供給口をそれぞれ１つとしてもよいし、２よりも多く設けてもよい。第１の接続部～第４の接続部、インク供給口をそれぞれ２以上設ける場合には、設ける数を同じにすることが好ましい。設ける数が同じになっていない場合、すなわち対応する接続先がない接続部がある場合、該接続部の流路をふさぐなどの対応が必要になることがある。

また、インクポート８１、フレーム８２及びフィルタ８３が、第１の接続部９１、第２の接続部９２、第３の接続部９３、第４の接続部９４をそれぞれ２以上有する場合、本実施形態の液体吐出ヘッドを循環型のヘッドにしてもよい。この場合、例えば１つの流路を往路とし、１つの流路を復路とすることができる。

本実施例における他の断面図を図２に示す。図２は、フレーム８２に流路構成部材８８を接合させた場合の例を示す図である。流路構成部材８８は、例えば、ノズル板、流路板、振動板部材、圧電アクチュエータ、共通流路部材等を有する。流路構成部材８８は、例えば、共通液室、個別液室、圧電素子、ノズル等が含まれる。流路構成部材８８は、例えば後述の図１０等に示すような構成とすることができるが、これに限定されない。流路構成部材８８をフレーム８２に接続した場合、フレーム８２は、流路構成部材８８に液体を供給する。

（実施例２）
次に、本実施形態の液体吐出ヘッド及び中間部材の他の例について図３を用いて説明する。上記実施例と同様の事項については説明を省略する。

図３（Ａ）は、本例の液体吐出ヘッドの要部断面概略図である。図３（Ｂ）は、本例の液体吐出ヘッドにおける各部材の接続状態を解除した場合の断面概略図である。図示されるように、インクポート８１とフレーム８２が接続されている。

図３（Ｂ）に示すように、インクポート８１が有する第１の接続部９１はフレーム８２が有する第２の接続部９２と接続可能であり、中間部材を介さずにインクポート８１とフレーム８２を接続させることができる。このように、中間部材を介さずにインクポート８１とフレーム８２を接続した場合でも流路が形成されており、中間部材を着脱した場合でも容易に流路を維持することができる。

本実施形態においては、本例のように、フィルタ部材等の中間部材を設けず、インクポート８１とフレーム８２を接続することができる。このため、フィルタ部材がヘッドとして不要な場合に、非破壊状態でフィルタ部材を取り外して流路を成立させることができる。これにより、フィルタ部材が不要であるにも関わらず、フィルタ部材を設けられる場合の吐出不良等の不具合を解消することができる。また、中間部材を取り外しても流路を形成できるため、装置の小型化にもつながる。

なお、フィルタ部材が不要な場合としては、例えば、インクポート８１よりも上流側にフィルタ部材が設けられている場合等が想定されるが、これに限られない。

（実施例３）
次に、本実施形態の液体吐出ヘッド及び中間部材の他の例について図４を用いて説明する。上記実施例と同様の事項については説明を省略する。

図４（Ａ）は、本例の液体吐出ヘッドの要部断面概略図である。図４（Ｂ）は、本例の液体吐出ヘッドにおける各部材の接続状態を解除した場合の断面概略図である。図示されるように、インクポート８１とフレーム８２の間に、中間部材としてフィルタ８３とダンパ８４が接続されている。

本実施形態では、インクポート８１とフレーム８２の間に複数の中間部材を取り付けることが可能である。複数の中間部材を取り付ける場合、中間部材はそれぞれ第３の接続部及び第４の接続部を有する。これにより、中間部材どうしを接続することができる。

このように、本実施形態によれば、液体流路中に必要な部材を任意に追加することができる。また、流路中の他の部材に対して変更を加える必要がないため、簡易に必要な部材を追加することができる。更に、追加した部材を簡易に取り外すことができる。

ダンパ８４を設けることにより、ヘッドのインク吐出による圧力変動を低減できる。ダンパ８４としては、適宜選択することができ、例えば、内部に可撓性の膜を有する部材を用いることができる。

（実施例４）
次に、本実施形態の液体吐出ヘッド及び中間部材の他の例について図５～図９を用いて説明する。上記実施例と同様の事項については説明を省略する。本実施例は上記実施例１と同様に中間部材としてフィルタを用いた場合の例であり、接続部の一例をより詳細に説明するものである。

図５（Ａ）は本実施例におけるインクポート８１の上面斜視図であり、図５（Ｂ）はインクポート８１の下面斜視図である。図５（Ａ）に示すように、インクポート８１の上面にインク供給口８６ａ、８６ｂが設けられている。また、図５（Ｂ）に示すように、第１の接続部９１は開口部を有する開口形状である。インク供給口及び第１の接続部の数としては、図示されるものに限られない。また、第１の接続部９１を円形の開口形状としているが、円形に限られず、その他の形状であってもよい。

図に示すように、本実施例におけるインクポート８１は側面に突起部９７を有している。これにより、突起部９７に後述の爪部９８を引っ掛けることで部材どうしをより強固に固定することができる。なお、突起部９７の数や配置等は図示するものに限られない。

本実施例において、突起部９７は第１の係止部材の一例であり、爪部９８は第２の係止部材の一例である。突起部９７に爪部９８を引っ掛けることにより、すなわち第１の係止部材と第２の係止部材を係止させることにより部材どうしをより強固に固定することができる。

図６（Ａ）は本実施例におけるフィルタ８３の上面斜視図であり、図６（Ｂ）はフィルタ８３の下面斜視図である。図６（Ａ）に示すように、フィルタ８３の上面に第４の接続部９４が設けられている。本実施例では、第４の接続部９４の形状を筒状形状とし、開口形状である第１の接続部９１の開口部分に挿入して接続する。このように、第１の接続部９１は第４の接続部９４と係合するように形成されている。

なお、本実施形態においては、接続部の形状は上記に限られるものではなく、適宜選択することができる。また例えば、第１の接続部９１を筒状形状とし、第４の接続部９４を開口形状にしてもよい。

また図６（Ｂ）に示すように、第３の接続部９３は第１の接続部９１と同様に開口部を有する開口形状である。

図に示すように、本実施例におけるフィルタ８３は上面に爪部９８を有している。これにより、インクポート８１に設けられた突起部９７にフィルタ８３の爪部９８を引っ掛けることで部材どうしをより強固に固定することができる。爪部９８の配置、形状等は図示するものに限られず、適宜変更することができる。

図７（Ａ）は本実施例におけるフレーム８２の上面斜視図であり、図７（Ｂ）はフレーム８２の下面斜視図である。図７（Ａ）に示すように、フレーム８２の上面に第２の接続部９２が設けられている。本実施例では、第２の接続部９２の形状を第４の接続部９４と同様に筒状形状とし、開口形状である第３の接続部９３の開口部分に挿入して接続する。

第１の接続部９１は第４の接続部９４と係合するように形成されており、また第２の接続部９２と第４の接続部９４は同じ形状であるため、第１の接続部９１と第２の接続部９２が係合するように形成されている。そのため、第１の接続部９１と第２の接続部９２が接続することができ、中間部材であるフィルタ８３を介さずにインクポート８１とフレーム８２を接続することができる。

図に示すように、本実施例におけるフレーム８２は上面に爪部９８を有している。これにより、フィルタ８３に設けられた突起部９７にフレーム８２の爪部９８を引っ掛けることで部材どうしをより強固に固定することができる。

本実施形態では、第１の接続部９１の形状と第３の接続部９３の形状が同一であり、第２の接続部９２の形状が第４の接続部９４と形状が同一であるとしているが、厳密に同一であることを要するものではない。第１の接続部９１が第２の接続部９２及び第４の接続部９４と接続可能なように形成されていればよく、第２の接続部９２が第１の接続部９１及び第３の接続部９３と接続可能なように形成されていればよい。例えば、本実施例における第１の接続部９１の開口部分の開口径と、第３の接続部９３の開口部分の開口径とが厳密に一致していることを要するものではない。また、本実施例における第２の接続部９２の筒状形状の径と、第４の接続部９４の筒状形状の径とが厳密に一致していることを要するものではない。

また本実施例では、図７（Ｂ）に示すように、フレーム８２の下面に流路構成部材接続部９９が設けられている。流路構成部材接続部９９は流路構成部材８８と接続し、流路構成部材接続部９９を介して液体を流路構成部材８８に供給することができる。

図８は本実施例の液体吐出ヘッドにおける斜視図であり、各部材を接続した場合の一例を示す図である。また、図９は本実施例の液体吐出ヘッドにおける各部材を接続した場合の一例を示す図である。図９（Ａ）は本実施例の液体吐出ヘッドの正面図であり、図９（Ｂ）は本実施例の液体吐出ヘッドの側面図である。なお、図９では、流路構成部材８８を接続した場合の例を示している。

本実施形態では、インクポート８１部及びフィルタ８３は、第１の係止部材（例えば突起部９７）を有し、フレーム８２及びフィルタ８３は、第１の係止部材と係止可能な第２の係止部材（例えば爪部９８）を有する。図に示すように、インクポート８１の突起部９７にフィルタ８３の爪部９８を引っ掛けることができ、フィルタ８３の突起部９７にフレーム８２の爪部９８を引っ掛けることができる。これにより、部材どうしをより強固に固定することができる。本実施形態においては、突起部及び爪部を必須の要件とするものではないが、突起部及び爪部を用いることにより、部材どうしをより強固に接続することができ、また部材の位置ずれを抑制することができる。

本実施例においては、インクポート８１の突起部９７とフィルタ８３の突起部９７とが同一の形状もしくは略同一の形状であり、フィルタ８３の爪部９８とフレーム８２の爪部９８とが同一の形状もしくは略同一の形状である。これにより、フィルタ８３を外して、インクポート８１の突起部９７にフレーム８２の爪部９８を引っ掛けて、インクポート８１とフレーム８２を固定することができる。

上記本実施例では、インクポート８１が突起部９７を有し、フレーム８２が爪部９８を有する例を示したが、これに限られず、逆であってもよい。すなわち、インクポート８１が爪部９８を有し、フレーム８２が突起部９７を有していてもよい。

本実施例では上述のように中間部材としてフィルタ８３を用いた場合の例を示したが、中間部材として例えばダンパ８４をフィルタ８３の代わりに用いた場合であっても、またフィルタ８３に更に追加して他の中間部材を用いた場合であっても上記と同様の効果を得ることができる。また、中間部材を上記フィルタ８３の構成例と同様の構成とすることで、液体吐出ヘッドとして様々な組み合わせが可能となる。

（ヘッドの基本構成並びに液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置）
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１０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１１は同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。
なお、本例においては、上記の実施形態で説明した部材と同じ部材であっても異なる符号を付している。

本実施形態の液体吐出ヘッド１００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、ベース部材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１２は、更に他の実施形態における液体吐出ヘッドの斜視図であり、図１３は、本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は供給ポート７１に通じ、共通回収流路５０は回収ポート７２に通じている。適宜変更が可能であるが、供給ポート７１をインク供給口８６ａと接続し、回収ポート７２をインク供給口８６ｂと接続してもよい。また、供給ポート７１及び回収ポート７２の位置、個数等を適宜変更して、インク供給口８６ａ、８６ｂとしてもよい。

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１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同装置の概略説明図、図１５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、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１６を参照して説明する。図１６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１７及び図１８を参照して説明する。図１７は同装置の要部平面説明図、図１８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１９を参照して説明する。図１９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２０を参照して説明する。図２０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。

８１ インクポート
８２ フレーム
８３ フィルタ
８４ ダンパ
８６ａ、８６ｂ インク供給口
８８ 流路構成部材
９１ 第１の接続部
９２ 第２の接続部
９３ 第３の接続部
９４ 第４の接続部
９７ 突起部
９８ 爪部
９９ 流路構成部材接続部

特開２０１９－０３８１２５号公報

Claims (15)

1. 液体供給部と、前記液体供給部から供給される液体の流路が形成されたフレーム部材と、前記液体供給部と前記フレーム部材との間に配置される中間部材とを有する液体吐出ヘッドであって、
   前記液体供給部は、前記フレーム部材と接続可能な第１の接続部を有し、
   前記フレーム部材は、前記液体供給部と接続可能な第２の接続部を有し、
   前記第１の接続部と前記第２の接続部が接続可能であり、
   前記中間部材は、前記第１の接続部と形状が同一の第３の接続部、及び、前記第２の接続部と形状が同一の第４の接続部を有し、前記第１の接続部と前記第４の接続部が接続可能であり、前記第２の接続部と前記第３の接続部が接続可能であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記中間部材は、フィルタ部材又はダンパ部材であ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. 前記液体供給部と前記フレーム部材の間に前記中間部材が複数取り付けられ、前記中間部材どうしが接続す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. 前記中間部材は、フィルタ部材及びダンパ部材を少なくとも含むことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記液体供給部及び前記中間部材は、第１の係止部材を有し、
   前記フレーム部材及び前記中間部材は、前記第１の係止部材と係止可能な第２の係止部材を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記液体供給部、前記フレーム部材及び前記中間部材は、前記第１の接続部、前記第２の接続部、前記第３の接続部及び前記第４の接続部をそれぞれ２以上有し、循環型のヘッドとした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. 請求項１～６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。
8. 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７に記載の液体吐出ユニット。
9. 請求項１～６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項７若しくは８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。
10. 液体吐出ヘッドにおける液体供給部と、前記液体供給部から供給される液体の流路が形成されたフレーム部材との間に配置される中間部材であって、
    前記液体供給部は、前記フレーム部材と接続可能な第１の接続部を有し、
    前記フレーム部材は、前記液体供給部と接続可能な第２の接続部を有し、
    前記第１の接続部と前記第２の接続部が接続可能であり、
    当該中間部材は、前記第１の接続部と形状が同一の第３の接続部、及び、前記第２の接続部と形状が同一の第４の接続部を有し、前記液体供給部と前記フレーム部材の間に取り付け可能であり、前記第１の接続部と前記第４の接続部が接続可能であり、前記第２の接続部と前記第３の接続部が接続可能であることを特徴とする中間部材。
11. 前記中間部材は、フィルタ部材又はダンパ部材であることを特徴とする請求項１０に記載の中間部材。
12. 前記液体供給部と前記フレーム部材の間に前記中間部材が複数取り付けられ、前記中間部材どうしが接続することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の中間部材。
13. 前記中間部材は、フィルタ部材及びダンパ部材を少なくとも含むことを特徴とする請求項１２に記載の中間部材。
14. 前記液体供給部及び前記中間部材は、第１の係止部材を有し、
    前記フレーム部材及び前記中間部材は、前記第１の係止部材と係止可能な第２の係止部材を有することを特徴とする請求項１０～１３のいずれかに記載の中間部材。
15. 前記液体供給部、前記フレーム部材及び前記中間部材は、前記第１の接続部、前記第２の接続部、前記第３の接続部及び前記第４の接続部をそれぞれ２以上有し、循環型のヘッドとしたことを特徴とする請求項１０～１４のいずれかに記載の中間部材。

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