特開2021-53885(P2021-53885A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2021-53885ヘッドアレイ、ヘッドモジュール、吐出ユニット、液体を吐出する装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-53885(P2021-53885A)
(43)【公開日】2021年4月8日
(54)【発明の名称】ヘッドアレイ、ヘッドモジュール、吐出ユニット、液体を吐出する装置
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/01 20060101AFI20210312BHJP
   B41J 2/18 20060101ALI20210312BHJP
   B41J 2/14 20060101ALI20210312BHJP
   B41J 2/155 20060101ALI20210312BHJP
【FI】
   B41J2/01 307
   B41J2/18
   B41J2/14 603
   B41J2/155
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2019-178230(P2019-178230)
(22)【出願日】2019年9月30日
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】230100631
【弁護士】
【氏名又は名称】稲元 富保
(72)【発明者】
【氏名】坂東 佳憲
【テーマコード(参考)】
2C056
2C057
【Fターム(参考)】
2C056EA07
2C056FA04
2C056FA13
2C056HA07
2C056HA22
2C056KB16
2C057AF30
2C057AG15
2C057AG68
2C057BA04
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】ヘッドのつなぎ目における着弾位置ずれを低減する。
【解決手段】長手方向と直交する方向に位置をずらして、長手方向に並べられた2つのヘッド1A、1Bを備え、ヘッド1は、複数のノズル11に各々連通する複数の圧力室21と、複数の圧力室21に連通する複数の共通供給流路支流52と、複数の共通供給流路支流51に連通する共通供給流路本流56と、複数の圧力室21に連通する複数の共通回収流路支流53と、複数の共通回収流路支流53に連通する共通回収流路本流57とを備え、共通供給流路本流56の一端部に外部から液体を供給する供給ポート81が配置され、共通回収流路本流57の一端部に外部に液体を回収する回収ポート82が配置され、長手方向において、供給ポート81及び回収ポート82が同じ側に位置し、2つのヘッド1A、1Bは、共通供給流路支流52及び共通回収流路支流53における液体の流れが逆方向である。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長手方向と直交する方向に位置をずらして、長手方向に並べられた少なくとも2つのヘッドを備え、
前記ヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルに各々連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に連通する複数の共通供給流路支流と、
前記複数の共通供給流路支流に連通する共通供給流路本流と、
前記複数の圧力室に連通する複数の共通回収流路支流と、
前記複数の共通回収流路支流に連通する共通回収流路本流と、を備え、
前記共通供給流路本流の一端部に外部から前記液体を供給する供給ポートが配置され、
前記共通回収流路本流の一端部に外部に前記液体を回収する回収ポートが配置され、
長手方向において、前記供給ポート及び前記回収ポートが同じ側に位置し、
前記2つのヘッドは、前記共通供給流路支流及び前記共通回収流路支流における前記液体の流れが逆方向である
ことを特徴とするヘッドアレイ。
【請求項2】
前記2つのヘッドの内、
一方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートと、他方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートとは、ヘッド並び方向において同じ側に位置し、
一方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートと、他方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートとは、ヘッド並び方向と直交する方向において反対側に位置する
ことを特徴とする請求項1に記載のヘッドアレイ。
【請求項3】
前記2つのヘッドは、
一方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートと、他方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートとは、ヘッド並び方向において反対側に位置し、
一方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートと、他方の前記ヘッドの前記供給ポート及び前記回収ポートとは、ヘッド並び方向と直交する方向において反対側に位置する
ことを特徴とする請求項1に記載のヘッドアレイ。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれかに記載のヘッドアレイを含む
ことを特徴とするヘッドモジュール。
【請求項5】
請求項4に記載のヘッドモジュールが並べて配置されている
ことを特徴とする吐出ユニット。
【請求項6】
請求項1ないし3のいずれかに記載のヘッドアレイ、請求項4に記載のヘッドモジュール、又は、請求項5に記載の吐出ユニット、の少なくともいずれかを備えている
ことを特徴とする液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はヘッドアレイ、ヘッドモジュール、吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液体を吐出する装置としての印刷装置などにおいて、液体を吐出する複数のヘッドを長手方向に千鳥状に配列したヘッドアレイを使用する場合がある。
【0003】
従来、共通液室内を液体が循環する共通液室循環型の液体噴射ヘッドをノズル配列方向に複数配列した液体噴射装置であって、液体供給路から共通液室を通って液体排出路に向かう当該共通液室における液体の流れが、隣り合う液体噴射ヘッド同士で互いに反対方向である構成としたものが知られている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第5732905号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、共通流路を本流と支流で構成し、更に、供給側と回収側の共通流路を有するヘッドにおいては、ノズルにかかる圧力がヘッドの長手方向における並び方向だけでなく、支流における液体の流れの方向でも変化する。
【0006】
そのため、単に特許文献1に開示の構成を適用してもヘッドのつなぎ目において着弾位置ずれが目立つという課題がある。
【0007】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドのつなぎ目における着弾位置ずれを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッドアレイは、
長手方向と直交する方向に位置をずらして、長手方向に並べられた少なくとも2つのヘッドを備え、
前記ヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルに各々連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に連通する複数の共通供給流路支流と、
前記複数の共通供給流路支流に連通する共通供給流路本流と、
前記複数の圧力室に連通する複数の共通回収流路支流と、
前記複数の共通回収流路支流に連通する共通回収流路本流と、を備え、
前記共通供給流路本流の一端部に外部から前記液体を供給する供給ポートが配置され、
前記共通回収流路本流の一端部に外部に前記液体を回収する回収ポートが配置され、
長手方向において、前記供給ポート及び前記回収ポートが同じ側に位置し、
前記2つのヘッドは、前記共通供給流路支流及び前記共通回収流路支流における前記液体の流れが逆方向である
構成とした。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ヘッドのつなぎ目における着弾位置ずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明の第1実施形態に係るヘッドアレイのノズル面側から見た平面説明図である。
図2】同ヘッドアレイのヘッドの一例の流路配置構成を説明する平面説明図である。
図3図2のA−A線に沿う断面説明図である。
図4】同実施形態における2つのヘッドの配置と液体の流れの説明に供する平面説明図である。
図5】比較例1における2つのヘッドの配置と液体の流れの説明に供する平面説明図である。
図6】同実施形態におけるヘッドつなぎ目における着弾位置ずれの一例を説明する説明図である。
図7】同じくヘッドつなぎ目付近の連続するチャンネル(ノズル)の着弾位置ずれ量の差の一例の説明図である。
図8】比較例1におけるヘッドつなぎ目付近の連続するチャンネル(ノズル)の着弾位置ずれ量の差の一例の説明図である。
図9】本発明の第2実施形態における2つのヘッドの配置と液体の流れの説明に供する平面説明図である。
図10】本発明の第3実施形態におけるヘッドアレイを構成するヘッドの外観斜視説明図である。
図11】同じく分解斜視説明図である。
図12】同じく断面斜視説明図である。
図13】同じくフレーム部材を除く分解斜視説明図である。
図14】同じく流路部分の断面斜視説明図である。
図15】同じく流路部分の拡大断面斜視説明図である。
図16】同じく流路部分の平面説明図である。
図17】本発明に係るヘッドモジュールの一例の分解斜視説明図である。
図18】同ヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。
図19】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。
図20】同装置の吐出ユニットの一例の平面説明図である。
図21】液体循環装置の一例のブロック説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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を参照して説明する。図1は同実施形態に係るヘッドアレイのノズル面側から見た平面説明図である。
【0012】
ヘッドアレイ200は、ベース部材103に、長手方向と直交する方向に交互に位置をずらして、長手方向に並べられた複数、ここでは2つのヘッド1(1A、1B)を備えている。つまり、複数のヘッド1が千鳥状に配置されている。
【0013】
ここで、「長手方向と直交する方向に位置をずらして」は、2つのヘッドが長手方向において重複しないようにずらして配置されている、あるいは、2つのヘッドが長手方向と直交する方向において一部が隣り合うように配置されている、と言い換えることができる。
【0014】
また、「長手方向に並べられた」は、各ヘッドの長手方向における中央が、長手方向において互いに距離をおいて配置されている、あるいは、長手方向に沿う方向に並べられている、と言い換えることができる。
【0015】
次に、ヘッドアレイのヘッドの一例について図2及び図3を参照して説明する。図2は同ヘッドの流路配置構成を説明する平面説明図、図3図2のA−A線に沿う断面説明図である。
【0016】
ヘッド1は、ノズル板10と、流路板(個別流路部材)20と、振動板部材30と、圧電素子40と、共通流路部材50などを備えている。
【0017】
ノズル板10には、液体を吐出する複数のノズル11を有している。複数のノズル11は、二次元状にマトリクス配置されている。
【0018】
個別流路部材20は、複数のノズル11に各々連通する複数の圧力室(個別液室)21と、複数の圧力室21に各々通じる複数の個別供給流路22と、複数の圧力室21に各々通じる複数の個別回収流路23とを形成している。個別供給流路22には供給側流体抵抗部26を、個別回収流路23には回収側流体抵抗部27を含む。
【0019】
振動板部材30は、圧力室21の変形な可能な壁面である振動板31を形成し、振動板31には圧電素子40が一体に設けられている。また、振動板部材30には、個別供給流路22に通じる供給側開口32と、個別回収流路23に通じる回収側開口33とが形成されている。圧電素子40は、振動板31を変形させて圧力室21内の液体を加圧する圧力発生手段である。
【0020】
共通流路部材50は、2以上の個別供給流路22に通じる複数の共通供給流路支流52と、2以上の個別回収流路23に通じる複数の共通回収流路支流53とを交互に隣接して形成している。
【0021】
共通流路部材50には、個別供給流路22の供給側開口32と共通供給流路支流52を通じる供給口54と、個別回収流路23の回収側開口33と共通回収流路支流53を通じる回収口55が形成されている。
【0022】
また、共通流路部材50は、複数の共通供給流路支流52に通じる1又は複数の共通供給流路本流56と、複数の共通回収流路支流53に通じる1又は複数の共通回収流路本流57を形成している。
【0023】
これらの共通供給流路本流56と複数の共通供給流路支流52によって共通供給流路を構成し、共通回収流路本流57と複数の共通回収流路支流53によって共通回収流路を構成している。
【0024】
共通供給流路本流56の一端部には外部から液体を供給する供給ポート81が連通している。共通回収流路本流57の一端部には外部に液体を回収する回収ポート82が連通している。
【0025】
次に、本実施形態における2つのヘッドの配置について図4を参照して説明する。図4は2つのヘッドの配置と液体の流れの説明に供する平面説明図である。なお、図4では2つのヘッドを同じ列に並べて示している。
【0026】
ヘッド1(1A、1B)は、いずれも、ヘッド単体で、長手方向の同じ一端部側に、供給ポート81及び回収ポート82が配置されている。
【0027】
そして、ヘッド1Aの供給ポート81及び回収ポート82と、ヘッド1Bの供給ポート81及び回収ポート82とは、ヘッド並び方向(ヘッド1の長手方向でもある)において同じ側に位置している。つまり、図4においては、左側に位置している。
【0028】
また、ヘッド1Aの供給ポート81及び回収ポート82と、ヘッド1Bの供給ポート81及び回収ポート82とは、ヘッド並び方向と直交する方向において反対側に位置している。つまり、図4においては、ヘッド1Aは供給ポート81が上側、ヘッド1Bは供給ポート81が下側に位置している。
【0029】
このように構成したヘッドアレイ200においては、ヘッド1の供給ポート81から供給された液体は、実線矢印aの方向(以下、「a方向」という。)に示すように、共通供給流路本流56に沿って流れるとともに、各共通供給流路支流52にそれぞれ分岐されて流れる。
【0030】
そして、ノズル11から吐出されない液体は、共通供給流路支流52から個別供給流路22、圧力室21、個別回収流路23を通じて、共通回収流路支流53に流れる。
【0031】
その後、共通回収流路支流53に流入した液体は、破線矢印bの方向(以下、「b方向」という。)に示すように、各共通回収流路支流53を共通回収流路本流57に向けて流れ、共通回収流路本流57で合流して回収ポート82に向けて流れる。
【0032】
したがって、ヘッド1Aにおける共通供給流路本流56での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通供給流路本流56での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向において逆方向になる。
【0033】
同様に、ヘッド1Aにおける共通回収流路本流57での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通回収流路本流57での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向において逆方向になる。
【0034】
また、ヘッド1Aにおける共通供給流路支流52での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通供給流路支流52での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向、即ち、共通供給流路支流52の長手方向において逆方向になる。
【0035】
同様に、ヘッド1Aにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向、即ち、共通回収流路支流53の長手方向において逆方向になる。
【0036】
ここで、比較例1について図5を参照して説明する。図5は比較例1における2つのヘッドの配置と液体の流れの説明に供する平面説明図である。なお、図5では2つのヘッドを同じ列に並べて示している。
【0037】
比較例1では、ヘッド1Aの供給ポート81及び回収ポート82と、ヘッド1Bの供給ポート81及び回収ポート82とは、ヘッド並び方向(ヘッド1の長手方向でもある)において同じ側に位置している。つまり、図5においては、左側に位置している。
【0038】
また、ヘッド1Aの供給ポート81及び回収ポート82と、ヘッド1Bの供給ポート81及び回収ポート82とは、ヘッド並び方向と直交する方向において同じ側に位置している。つまり、図4においては、ヘッド1Aは供給ポート81が上側、ヘッド1Bも供給ポート81が上側に位置している。
【0039】
この比較例1においては、ヘッド1Aにおける共通供給流路本流56での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通供給流路本流56での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向において同じ方向になる。同様に、ヘッド1Aにおける共通回収流路本流57での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通回収流路本流57での液体の流れの方向とは、ノズル配列方向において同じ方向になる。
【0040】
また、ヘッド1Aにおける共通供給流路支流52での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通供給流路支流52での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向、即ち、共通供給流路支流52の長手方向において同じ方向になる。
【0041】
同様に、ヘッド1Aにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向、即ち、共通回収流路支流53の長手方向において同じ方向になる。
【0042】
次に、本実施形態の作用効果について比較例1との比較において図6ないし図8を参照して説明する。図6は本実施形態におけるヘッドつなぎ目における着弾位置ずれの一例を説明する説明図、図7は同じくヘッドつなぎ目付近の連続するチャンネル(ノズル)の着弾位置ずれ量の差の一例の説明図である。図8は比較例1におけるヘッドつなぎ目付近の連続するチャンネル(ノズル)の着弾位置ずれ量の差の一例の説明図である。
【0043】
ヘッド1において、各ノズル11のメニスカスにかかる圧力は、共通供給流路本流56内、共通供給流路支流52内、共通回収流路支流53内、共通回収流路本流57内におけるそれぞれの圧力損失の影響を受ける。
【0044】
このとき、吐出滴の速度が、メニスカスにかかる圧力に対して変化する場合、液体を循環させると、この圧力に起因した滴速度Vjの差によって着弾位置に差が発生する。
【0045】
そして、ヘッドアレイ200を構成するヘッド1A、1Bは、長手方向の同じ一端部側に供給ポート81及び回収ポート82が配置されていることで、共通供給流路本流56内と共通回収流路本流57の液体の流れの方向が逆方向となっている。したがって、共通供給流路本流56及び共通回収流路本流57の各長手方向におけるメニスカス圧の差は小さくすることができる。
【0046】
これに対し、共通供給流路支流52内の液体の流れ方向と共通回収流路支流53内の液体の流れの方向とは同じ方向であるので、それぞれ下流に向かってメニスカス圧は低くなる。これにより、滴速度Vjの差が生じ、着弾位置ずれが発生する。
【0047】
そこで、本実施形態においては、ヘッド1Aの供給ポート81及び回収ポート82と、ヘッド1Bの供給ポート81及び回収ポート82とは、ヘッド並び方向と直交する方向において反対側に位置している。
【0048】
したがって、前述したように、ヘッド1Aにおける共通供給流路本流56、共通回収流路本流57での液体の流れの方向と、ヘッド1Bにおける共通供給流路本流56、共通回収流路本流57での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向において逆方向になる。
【0049】
同様に、ヘッド1Aにおける共通供給流路支流52、共通回収流路支流53での液体の流れの方向と、ヘッド1Bにおける共通供給流路支流52、共通回収流路支流53での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向において逆方向になる。
【0050】
同様に、ヘッド1Aにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向において逆方向になる。
【0051】
このとき、ヘッド1A、1Bのつなぎ目における着弾位置ずれは、例えば図6に示すようになる。各ヘッド1A、1Bともに、共通供給流路支流52及び共通回収流路支流53のノズルの並び(チャンネルの並び)よる着弾位置ずれが発生しており、また、ヘッド1A、1B間のメニスカスの差分、それら(ずれ)がシフトしている。
【0052】
この場合、ヘッド並び方向において連続するノズル間(チャンネル間)での着弾位置ずれ量の差は、例えば図7に示すようになる。この図7より、つなぎ目付近ではヘッド1A、1Bのヘッド間のメニスカスの差の分ずれが発生していることが分かる。
【0053】
これに対して、比較例1のように液体の流れの方向を同じにした場合、連続するノズル間(チャンネル間)での着弾位置ずれ量の差は、例えば図8に示すようになる。比較例1のヘッドの着弾位置ずれ量の差は本実施形態の場合よりも大きくなる。
【0054】
このように、本実施形態では、ヘッド1Aにおける共通供給流路支流52、共通回収流路支流53での液体の流れの方向と、ヘッド1Bにおける共通供給流路支流52、共通回収流路支流53での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向において逆方向になる。これにより、ヘッドのつなぎ目における着弾位置ずれ量の差を低減することができる。
【0055】
次に、本発明の第2実施形態について図9を参照して説明する。図9は同実施形態における2つのヘッドの配置と液体の流れの説明に供する平面説明図である。なお、図9では2つのヘッドを同じ列に並べて示している。
【0056】
ヘッド1(1A、1B)は、いずれも、ヘッド単体で、長手方向の同じ一端部側に、供給ポート81及び回収ポート82が配置されている。
【0057】
そして、ヘッド1Aの供給ポート81及び回収ポート82と、ヘッド1Bの供給ポート81及び回収ポート82とは、ヘッド並び方向(ヘッド1の長手方向でもある)において反対側に位置している。
【0058】
また、ヘッド1Aの供給ポート81及び回収ポート82と、ヘッド1Bの供給ポート81及び回収ポート82とは、ヘッド並び方向と直交する方向において反対側に位置している。
【0059】
このように構成したヘッドアレイ200においては、ヘッド1Aにおける共通供給流路本流56での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通供給流路本流56での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向において逆方向になる。
【0060】
同様に、ヘッド1Aにおける共通回収流路本流57での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通回収流路本流57での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向において逆方向になる。
【0061】
また、ヘッド1Aにおける共通供給流路支流52での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通供給流路支流52での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向、即ち、共通供給流路支流52の長手方向において逆方向になる。
【0062】
同様に、ヘッド1Aにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とヘッド1Bにおける共通回収流路支流53での液体の流れの方向とは、ヘッド並び方向と交差する方向、即ち、共通回収流路支流53の長手方向において逆方向になる。
【0063】
これにより、前記第1実施形態と同様に、ヘッドのつなぎ目における着弾位置ずれ量の差を低減することができる。
【0064】
そして、ヘッド1Aとヘッド1Bとは180度回転させた関係になるので、同じヘッドを配置することができる。
【0065】
次に、本発明の第3実施形態について図10ないし図16を参照して説明する。図10は同実施形態におけるヘッドアレイを構成するヘッドの外観斜視説明図、図11は同じく分解斜視説明図、図12は同じく断面斜視説明図である。図13は同じくフレーム部材を除く分解斜視説明図、図14は同じく流路部分の断面斜視説明図、図15は同じく流路部分の拡大断面斜視説明図である。図16は同じく流路部分の平面説明図である。
【0066】
ヘッド1は、ノズル板10と、流路板(個別流路部材)20と、振動板部材30と、共通流路部材(ここでは、共通流路支流部材)50と、ダンパ部材60と、共通流路本流部材70と、フレーム部材80と、配線基板(フレキシブル配線部材)101などを備えている。配線基板101にはヘッドドライバ(ドライバIC)102が実装されている。
【0067】
ノズル板10には、液体を吐出する複数のノズル11を有している。複数のノズル11は、二次元状にマトリクス配置され、例えば、図16に示すように、第1方向F、第2方向S及び第3方向Tの三方向に並んで配置されている。
【0068】
個別流路部材20は、複数のノズル11に各々連通する複数の圧力室(個別液室)21と、複数の圧力室21に各々通じる複数の個別供給流路22と、複数の圧力室21に各々通じる複数の個別回収流路23とを形成している。
【0069】
振動板部材30は、圧力室21の変形な可能な壁面である振動板31を形成し、振動板31には圧電素子40が一体に設けられている。また、振動板部材30には、個別供給流路22に通じる供給側開口32と、個別回収流路23に通じる回収側開口33とが形成されている。圧電素子40は、振動板31を変形させて圧力室21内の液体を加圧する圧力発生手段である。
【0070】
なお、個別流路部材20と振動板部材30とは、部材として別部材であることに限定さるものではない。例えば、SOI(Silicon on Insulator)基板を使用して個別流路部材20及び振動板部材30を同一部材で一体に形成することができる。つまり、シリコン基板上に、シリコン酸化膜、シリコン層、シリコン酸化膜の順に成膜されたSOI基板を使用し、シリコン基板を個別流路部材20とし、シリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜とで振動板31を形成することができる。この構成では、SOI基板のシリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜の層構成が振動板部材30となる。このように、振動板部材30は個別流路部材20の表面に成膜された材料で構成されるものを含む。
【0071】
共通流路支流部材50は、2以上の個別供給流路22に通じる複数の共通供給流路支流52と、2以上の個別回収流路23に通じる複数の共通回収流路支流53とを、ノズル11の第2方向Sに交互に形成している。
【0072】
共通流路支流部材50には、個別供給流路22の供給側開口32と共通供給流路支流52を通じる供給口54となる貫通孔と、個別回収流路23の回収側開口33と共通回収流路支流53を通じる回収口55となる貫通孔が形成されている。
【0073】
また、共通流路支流部材50は、複数の共通供給流路支流52に通じる1又は複数の共通供給流路本流56の一部56aと、複数の共通回収流路支流53に通じる1又は複数の共通回収流路本流57の一部57aを形成している。
【0074】
ダンパ部材60は、共通供給流路支流52の供給口54と対面する(対向する)供給側ダンパ62と、共通回収流路支流53の回収口55と対面する(対向する)回収側ダンパ63を有している。
【0075】
ここで、共通供給流路支流52及び共通回収流路支流53は、同じ部材である共通流路支流部材50に交互に並べて配列された溝部を、変形可能な壁面を形成するダンパ部材60で封止することで構成している。なお、ダンパ部材60のダンパ材料としては、有機溶剤に強い金属薄膜又は無機薄膜を用いることが好ましい。ダンパ部材60の厚みは10μm以下が好ましい。
【0076】
また、ダンパ部材60は、供給側フィルタ部91と回収側フィルタ部92を形成している。
【0077】
共通流路本流部材70は、複数の共通供給流路支流52に通じる共通供給流路本流56の一部56bと、複数の共通回収流路支流53に通じる共通回収流路本流57の一部57bを形成する。
【0078】
フレーム部材80には、共通供給流路本流56の一部56bと、共通回収流路本流57の一部57bが形成されている。共通供給流路本流56の一部56bはフレーム部材80に設けた供給ポート81に通じ、共通回収流路本流57の一部57bはフレーム部材80に設けた回収ポート82に通じている。
【0079】
このように構成した複数のヘッド1を前記第1実施形態、第2実施形態と同様に配置してヘッドアレイとすることで、ヘッドのつなぎ目における着弾位置ずれ量の差を低減することができる。
【0080】
次に、本発明に係るヘッドモジュールの一例について図17及び図18を参照して説明する。図17は同ヘッドモジュールの分解斜視説明図、図18は同ヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。
【0081】
ヘッドモジュール100は、液体を吐出する複数のヘッド1と、複数のヘッド1を保持するベース部材103と、複数のヘッド1のノズルカバーとなるカバー部材113とを備えている。
【0082】
また、ヘッドモジュール100は、放熱部材104と、複数のヘッドに対して液体を供給する流路を形成しているマニホールド105と、フレキシブル配線部材101と接続するプリント基板(PCB)106と、モジュールケース107とを備えている。
【0083】
このヘッドモジュール100は、8個のヘッド1を、2組ずつ、長手方向に千鳥状(長手方向と直交する方向に位置をずらして)配置してヘッドアレイ200を構成している。
【0084】
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19及び図20を参照して説明する。図19は同装置の概略説明図、図20は同装置の吐出ユニットの一例の平面説明図である。
【0085】
この液体を吐出する装置である印刷装置500は、ウェブである連続体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。
【0086】
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。
【0087】
この連続体510は、印刷手段505において、搬送ガイド部材559上を吐出ユニット550に対向して搬送され、吐出ユニット550から吐出される液体によって画像が印刷される。
【0088】
吐出ユニット550には、本発明に係る2つのヘッドモジュール100A、100Bを共通ベース部材552に備えている。
【0089】
この場合、ヘッドモジュール100Aのヘッド列1A1,1A2で同じ色の液体を吐出するヘッドアレイ200Aを構成し、同様に、ヘッド列1B1、1B2で同じ色の液体を吐出するヘッドアレイ200Bを構成している。
【0090】
また、ヘッドモジュール100Bのヘッド列1C1、1C2で同じ色の液体を吐出するヘッドアレイ200Cを構成し、ヘッド列1D1、1D2で同じ色の液体を吐出するヘッドアレイ200Dを構成している。
【0091】
次に、液体循環装置の一例について図21を参照して説明する。図21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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
供給側圧力センサ631は、供給タンク601とヘッド1との間であって、ヘッド1の供給ポート81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1の回収ポート82に繋がった回収側液体経路に接続されている。
【0095】
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。
【0096】
これにより、供給タンク601から供給ポート81を通ってヘッド1内に液体が流入し、回収ポート82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。
【0097】
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。
【0098】
これにより、ヘッド1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。
【0099】
また、ヘッド1のノズル11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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
「液体を吐出する装置」には、ヘッドアレイ、ヘッドモジュール、吐出ユニットなどを備え、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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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、ヘッドを移動させるシリアル型装置、ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【0110】
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。
【0111】
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。
【符号の説明】
【0112】
1 ヘッド
10 ノズル板
11 ノズル
20 個別流路部材
21 圧力室
22 個別供給流路
23 個別回収流路
30 振動板部材
40 圧電素子
50 共通流路支流部材
52 共通供給流路支流
53 共通回収流路支流
54 供給口
55 回収口
56 共通供給流路本流
57 共通回収流路本流
70 共通流路本流部材
80 フレーム部材
81 供給ポート
82 回収ポート
100 ヘッドモジュール
200 ヘッドアレイ
500 印刷装置(液体を吐出する装置)
550 吐出ユニット
600 液体循環装置
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
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図15
図16
図17
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図19
図20
図21