特開 2023-173183 ヘッドユニットおよび液体を吐出する装置

(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】P2023173183

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】ヘッドユニットおよび液体を吐出する装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20231130BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20231130BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 301

B41J2/01 401

B41J2/14 607

B05C5/00 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022085259

(22)【出願日】2022-05-25

(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】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(72)【発明者】

【氏名】倉持 譲

【テーマコード（参考）】

2C056

2C057

4F041

【Ｆターム（参考）】

2C056EA04

2C056EC07

2C056EC08

2C056EC18

2C056FA10

2C056FA15

2C056KB03

2C057AF21

2C057AG12

2C057AG29

2C057AG44

2C057AG76

2C057AM03

2C057AM04

2C057AM40

2C057AN01

2C057AN07

2C057BA08

2C057DB03

2C057DB07

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA10

4F041BA12

4F041BA13

4F041BA35

(57)【要約】

【課題】弁体表面に異物が付着することによるノズルの封止性の低下を低減する。
【解決手段】
ノズルが形成されたノズル板と、前記ノズルから吐出させる液体を収容する液室と、前記液室内に設けられた弁体と、前記弁体に接続された弁体接続部材と、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させ、前記弁体が前記ノズルを開閉するように前記弁体接続部材を駆動する駆動機構と、を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部と、を備えるヘッドユニットであって、前記駆動制御部は、前記弁体を前記ノズル板から離間させた状態で、前記弁体を振動させるように前記駆動機構を制御する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルが形成されたノズル板と、前記ノズルから吐出させる液体を収容する液室と、前記液室内に設けられた弁体と、前記弁体に接続された弁体接続部材と、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させ、前記弁体が前記ノズルを開閉するように前記弁体接続部材を駆動する駆動機構と、を有する液体吐出ヘッドと、
前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部と、
を備えるヘッドユニットであって、
前記駆動制御部は、前記弁体を前記ノズル板から離間させた状態で、前記弁体を振動させるように前記駆動機構を制御するヘッドユニット。

【請求項2】

請求項１において、前記駆動制御部は、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させて前記液体を前記ノズルから吐出させる第１制御と、前記弁体を前記ノズル板から離間させた状態で振動させる第２制御と、を選択的に実行可能なヘッドユニット。

【請求項3】

請求項１または２において、前記液室に通じる液路に、該液路内の液体に振動を付与し、振動が付与された液体を通して前記弁体を振動させる加振機構を備えるヘッドユニット。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヘッドユニットを備える、液体を吐出する装置。

【請求項5】

請求項４において、前記液室内の液体を加圧する加圧機構を備え、
前記駆動制御部は、
前記加圧機構が液体を加圧している状態で、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させて、前記液体を前記ノズルから吐出させ、
前記加圧機構が液体を加圧していない状態で、前記弁体を前記ノズル板から離間させて振動させる、液体を吐出する装置。

【請求項6】

請求項５において、前記液体吐出ヘッドを移動させる移動機構を備え、
前記駆動制御部は、
前記加圧機構が液体を加圧している状態で、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させて、前記液体を前記ノズルから液体吐出対象物の吐出領域へ吐出させ、
前記加圧機構が液体を加圧していない状態で、且つ前記ノズルが前記吐出領域に対向しない位置に前記液体吐出ヘッドを前記移動機構によって移動させた状態で、前記弁体を前記ノズル板から離間させて振動させる、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、ヘッドユニットおよび液体を吐出する装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、インクを吐出する吐出口に向けて、移動可能に形成された弁体を押圧することによりインクの吐出を制御する液体吐出ヘッドにおいて、弁体の吐出口に対向する位置に凹部が配置されている液体吐出ヘッドが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０２３１７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、弁体表面に異物が付着することにより、吐出口（ノズル）の封止性が低下してしまうことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、ノズルが形成されたノズル板と、前記ノズルから吐出させる液体を収容する液室と、前記液室内に設けられた弁体と、前記弁体に接続された弁体接続部材と、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させ、前記弁体が前記ノズルを開閉するように前記弁体接続部材を駆動する駆動機構と、を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部と、を備えるヘッドユニットであって、前記駆動制御部は、前記弁体を前記ノズル板から離間させた状態で、前記弁体を振動させるように前記駆動機構を制御する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、弁体表面に異物が付着することによるノズルの封止性の低下を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係るヘッドユニットの一例としてのインクジェットヘッドユニットの構成を示す構成図。

【図2】加圧機構および移動機構の一例を示す説明図。

【図3】ヘッドユニット、加圧機構および移動機構の制御系の一例を示すブロック図。

【図4】ヘッド駆動波形の一例を示す説明図。

【図5】ヘッドユニットの動作を説明する説明図。

【図6】ヘッドユニットの動作を説明する説明図。

【図7】変形例を示す説明図。

【図8】液体を吐出する装置での動作例を示す説明図。

【図9】本発明に係るヘッドユニットの第２実施形態を示す説明図。

【図10】応用例を示す説明図。

【図11】キャリッジの一例を示す全体斜視図。

【図12】液体を吐出する装置の一例を示す全体斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0009】

［ヘッドユニットの構成］
まず図１を参照して、実施形態に係るヘッドユニットの一例としてのインクジェットヘッドユニットの構成について説明する。図１は、実施形態に係るヘッドユニットの一例としてのインクジェットヘッドユニットの構成を示す断面図である。

【0010】

図１に示すように、インクジェットヘッドユニットＨＵ（以下、ヘッドユニットと称する）は、液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッド１００（以下、ヘッドと称する）、および駆動制御部５００を備える。

【0011】

ヘッド１００は、中空状に形成された筐体１１０と、筐体１１０の一端部に設けられたノズル板１０１を備える。ノズル板１０１には、液体の一例としてのインク１０を吐出するノズル１０２が形成されている。

【0012】

また、筐体１１０は、ノズル１０２の近傍の側面に、インク１０を注入する注入口１１３を備える。注入口１１３から注入されたインク１０は、筐体１１０内の液室１１４に収容される。

【0013】

液室１１４は、概略として、ノズル板１０１と、筐体１１０内に設けた封止部材１３５との間に形成される空間によって構成される。液室１１４内において、ノズル板１０１が設けられている側には、ノズル１０２と対向するように弁体１３０が設けられ、さらに、弁体１３０には弁体接続部材の一例としてのニードル１３１が接合されている。

【0014】

封止部材１３５は、例えばＯリングからなり、筐体１１０の内面とニードル１３１の外周面との間の隙間を封止するように、ニードル１３１に外嵌されている。これにより、封止部材１３５は、液室１１４のインク１０が駆動機構の一例としての圧電素子１３２側へ流入することを防止する。

【0015】

圧電素子１３２は、封止部材１３５を境に液室１１４の隣（図１では上方）に形成された空間内に設けられる。圧電素子１３２は、駆動制御部５００からの信号（駆動波形）に応じて、弁体１３０がノズル板１０１に接触する位置と離間する位置との間で移動するように、ニードル１３１を駆動する。この弁体１３０の移動によってノズル１０２の開閉が行われる。なお、圧電素子１３２は、ピエゾ素子（Piezoelectric element）であり、ジルコニアセラミックス等を用いて形成されている。その形状等は吐出されるインクドットの量等に応じて適宜設定される。

【0016】

駆動制御部５００は、圧電素子１３２に対して電気的に接続されており、圧電素子１３２の駆動を制御する。

【0017】

［加圧機構および移動機構の構成］
次に、図２および図３を参照して、ヘッド１００にインク１０を加圧供給する加圧機構、およびヘッド１００を移動させる移動機構について説明する。図２は、加圧機構および移動機構の一例を示す説明図、図３はヘッドユニット、加圧機構および移動機構の制御系の一例を示すブロック図である。

【0018】

図２において、ヘッド１００から吐出するインク１０は、密閉された液体（インク）タンク２０２に収容されている。インクタンク２０２とヘッド１００の注入口１１３とは、チューブ２０１を介して接続されている。

【0019】

一方、インクタンク２０２は、エアレギュレータ２０４を含むパイプ２０３を介してコンプレッサ２０５と接続されている。エアレギュレータ２０４は、コンプレッサ２０５で作成した圧縮空気の圧力を、必要とするエア圧力に調節し、コンプレッサ２０５からの加圧空気をインクタンク２０２へ供給する。

【0020】

これにより、ヘッド１００の注入口１１３には、加圧されたインク１０が供給され、弁体１３０の開閉に応じてノズル１０２からインク１０が吐出される。ここで、チューブ２０１、インクタンク２０２、パイプ２０３、エアレギュレータ２０４およびコンプレッサ２０５は、「加圧機構」の一例であり、インク１０を液室１１４に加圧供給するための加圧機構２００として機能する。

【0021】

また、図２において、ヘッド１００の筐体１１０の一部（図２では上部）は、ヘッド保持部材３０１に取り付けられている。ヘッド保持部材３０１は、駆動装置３０２を備え、駆動装置３０２を駆動させることでヘッド保持部材３０１がレール部材３０３に沿って矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向へ移動可能に設けられている。

【0022】

これにより、ヘッド保持部材３０１に取り付けられたヘッド１００も、レール部材３０３に沿って矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向へ移動する。ここで、ヘッド保持部材３０１、駆動装置３０２およびレール部材３０３は、「移動機構」の一例であり、ヘッド１００を液体吐出対象物に対して移動させるためのヘッド移動機構３００として機能する。なお、駆動装置３０２およびレール部材３０３の部位は、例えば、ボールネジを用いた送りネジ機構、ラックアンドピニオンによる送り機構、動力伝達ベルトとプーリによる送り機構等、周知の機構を用いて適宜構成してよい。

【0023】

図３に示すように、ヘッドユニットＨＵ、加圧機構２００およびヘッド移動機構３００は、制御部６００に電気的に接続されている。制御部６００は、例えば、後述する液体を吐出する装置の全体動作を制御する機能を兼ねるものであってもよく、図３に示した構成要素以外にも、必要に応じて構成要素が追加されてよい。

【0024】

制御部６００は、例えば、画像データに基づいたインク吐出周期信号を、ヘッドユニットＨＵの駆動制御部５００に対して送信する。制御部６００は、ヘッド１００の状態情報等を駆動制御部５００を介して受信する。また、制御部６００は、加圧機構２００に対して加圧のオンオフを切り替えるための切替信号を送信する。さらに、制御部６００は、ヘッド移動機構３００に対してヘッド１００を移動させるための移動信号を送信する。

【0025】

ヘッドユニットＨＵの駆動制御部５００は、制御部６００から受信するインク吐出周期信号に基づき、駆動波形を生成し、生成した駆動波形を用いてヘッド１００を駆動する。ヘッド１００は、駆動制御部５００からの駆動波形に応じてノズル１０２を開閉し、インクを吐出する。

【0026】

加圧機構２００は、制御部６００から受信する切替信号に基づき、コンプレッサ２０５（またはエアレギュレータ２０４）のオンオフ切替を行い、液室１１４に供給されるインク１０に対して加圧状態と非加圧状態とを切り替える。

【0027】

ヘッド移動機構３００は、制御部６００から受信する移動信号に基づき、駆動装置３０２を所定の方向へ所定の距離だけ駆動し、ヘッド保持部材３０１を介してヘッド１００を所望の位置へ移動させる。

【0028】

［ヘッドユニットの動作］
次に、図４乃至図６を参照して、ヘッドユニットＨＵの動作について説明する。

【0029】

図４は、ヘッド駆動波形の一例を示す説明図である。図４（ａ）は、ヘッド１００からインクを吐出させる場合に使用される液体吐出波形を示し、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、ヘッド１００の弁体１３０を振動させる場合に使用される弁体振動波形を示す。図５および図６は、ヘッドユニットの動作を説明する説明図である。

【0030】

図４（ａ）に示した液体吐出波形、および図４（ｂ）に示した弁体振動波形は、駆動制御部５００によって生成され、駆動制御部５００から圧電素子１３２に印加される。なお、弁体振動波形の電圧Ｖ３は、液体吐出波形および弁体振動波形の電圧Ｖ１より大きく、液体吐出波形の電圧Ｖ２よりも小さい。また、弁体振動波形の電圧Ｖ４は電圧Ｖ３より小さく、電圧Ｖ１より大きい。

【0031】

駆動制御部５００から圧電素子１３２に液体吐出波形（図４（ａ））による電圧が印加された場合、圧電素子１３２に電圧Ｖ１が印加された状態では図５（ａ）に示すように、弁体１３０はノズル板１０１に接触する位置にある。この状態では、弁体１３０はノズル１０２を閉じているため、液室１１４内のインク１０はノズル１０２から吐出されない。

【0032】

圧電素子１３２に電圧Ｖ２が印加された状態では図５（ｂ）に示すように、圧電素子１３２は収縮し、圧電素子１３２はニードル１３１を図において上方へ動かす。このニードル１３１の移動と共に弁体１３０もノズル板１０１から離間する位置に移動し、弁体１３０の先端部とノズル１０２との間に隙間Ｇが形成される。液室１１４内のインク１０は、加圧機構２００によって、例えば０．１～３．０ＭＰａ程度の圧力で加圧供給されており、隙間Ｇの形成と共に液室１１４内のインク１０はノズル１０２からインク滴１０´となって吐出される。

【0033】

こうして、弁体１３０は、圧電素子１３２に液体吐出波形が印加された場合、ノズル板１０１に接触する位置と離間する位置との間（図５（ｂ）矢印Ｃ方向）で移動し、弁体１３０は、ノズル１０２を開閉する。このノズル１０２の開閉によって、インク１０がノズル１０２から吐出されるように弁体１３０は制御される（以降、当該制御を「第１制御」とも称する）。

【0034】

駆動制御部５００から圧電素子１３２に弁体振動波形（図４（ｂ））による電圧Ｖ３および電圧Ｖ４が交互に印加された場合は、弁体１３０は、圧電素子１３２およびニードル１３１を介して、図６矢印Ｄに示すように動く。つまり、弁体１３０は、ノズル板１０１から離間した状態で液体吐出時よりも小さい振幅で動く。弁体振動波形の電圧Ｖ３および電圧Ｖ４は、液体吐出波形（図４（ａ））の電圧Ｖ１より大きいので、圧電素子１３２に電圧Ｖ３または電圧Ｖ４が印加された状態では、弁体１３０はノズル板１０１から離間した状態となる。この動きにより弁体１３０の表面に付着した異物を落とすことが可能になる。

【0035】

また、図４（ｂ）のように電圧Ｖ３，Ｖ４を液体吐出波形の電圧Ｖ２よりも小さくすることで、液体吐出波形よりも小さい電位差で弁体１３０を振動させることができるので、圧電素子１３２の発熱や消費電力を低減できる。

【0036】

つまり、駆動制御部５００は、弁体１３０をノズル板１０１から離間させた状態で振動させ、弁体１３０の表面に付着した異物を落とすように制御する（以降、当該制御を「第２制御」とも称する）。

【0037】

なお、図４（ｂ）に示した弁体振動波形は、電圧Ｖ３，Ｖ４を電圧Ｖ２よりも小さい電圧としているが、電圧Ｖ３，Ｖ４は、弁体１３０がノズル板１０１から離間する位置になる任意の電圧を設定することができる。例えば、図４（ｃ）に示すように、弁体振動波形の電圧Ｖ３を、液体吐出波形の電圧Ｖ２と同じ電圧としてもよい。電圧Ｖ３と電圧Ｖ２を同じ電圧とすることで駆動制御部５００による電圧制御を簡易にすることができる。

【0038】

上記以外の例として、弁体振動波形の電圧Ｖ３を、液体吐出波形の電圧Ｖ２より大きくした場合は、弁体１３０をノズル板１０１から十分に離間した位置において、弁体１３０を振動させる振幅を大きく取ることができる。これにより、弁体１３０に付着した異物の除去を、より効果的に行うことができる。

【0039】

また、図４（ｂ）および図４（ｃ）では、弁体振動波形は電圧Ｖ３および電圧Ｖ４を交互に圧電素子１３２に印加する構成を例示したが、波形の形状はこれに限るものではない。弁体振動波形は、弁体１３０をノズル板１０１から離間した状態で振動させる波形であればよく、例えば、弁体振動波形を正弦波状や三角波状などの波形としてもよい。

【0040】

駆動制御部５００は、上述の第１制御と第２制御とを選択的に実行可能であり、例えば、弁体１３０表面の異物を落としてから液体吐出動作を開始させるためには、第１制御の実施前に第２制御を実施することが好ましい。

【0041】

なお、上記の説明では、圧電素子１３２として、電圧を印加するとノズル板１０１から遠ざかる側へ収縮する伸縮特性を有するものを例示したが、これに限るものではない。例えば、圧電素子１３２として、電圧を印加するとノズル板１０１に近づく側へ伸張する伸縮特性を有するものを用いてもよい。

【0042】

この場合、圧電素子１３２に電圧Ｖ２を印加することにより圧電素子１３２が伸張して弁体１３０がノズル１０２を閉塞する。また、圧電素子１３２に電圧Ｖ１を印加することにより圧電素子１３２が収縮して弁体１３０がノズル１０２を開放し、液室１１４に加圧供給したインク１０をノズル１０２から吐出する。

【0043】

上述のように、本実施形態は、ノズル１０２が形成されたノズル板１０１と、ノズル１０２から吐出させるインク１０を収容する液室１１４と、液室１１４内に設けられた弁体１３０と、弁体１３０に接続されたニードル１３１と、弁体１３０をノズル板１０１に接触する位置と離間する位置との間で移動させ、弁体１３０がノズル１０２を開閉するようにニードル１３１を駆動する圧電素子１３２とを有するヘッド１００と、圧電素子１３２の駆動を制御する駆動制御部５００と、を備えるヘッドユニットＨＵであって、駆動制御部５００は、弁体１３０をノズル板１０１から離間させた状態で、弁体１３０を振動させるように圧電素子１３２を制御する。

【0044】

また、上述のように、駆動制御部５００は、弁体１３０をノズル板１０１に接触する位置と離間する位置との間で移動させてインク１０をノズル１０２から吐出させる第１制御と、弁体１３０をノズル板１０１から離間させた状態で振動させる第２制御とを選択的に実行可能である。

【0045】

これにより、弁体１３０表面に付着した異物（例えば、インク中の成分、粒子等）を弁体１３０から落とすことが可能になり、弁体１３０への異物の付着によるノズル１０２の封止性の低下を低減することができる。

【0046】

［変形例］
図７は、変形例を示す説明図である。本変形例は、上述の実施形態の構成に対して、液室１１４に通じる液路に加振機構４００を備える点が異なる。

【0047】

加振機構４００は、液路内のインク１０に振動を付与し、振動が付与されたインク１０を通して、矢印Ｄ方向に移動（振動）している弁体１３０に対してさらに外的振動を与える。これにより、弁体１３０表面に付着した異物を、より効果的に除去することができる。

【0048】

［液体を吐出する装置での動作例］
図８は、液体を吐出する装置での動作例を示す説明図である。

【0049】

図１で説明したように、ヘッドユニットＨＵは、液体を吐出する装置に設けられたヘッド移動機構３００によって図において左右方向へ移動可能なように設けられている。

【0050】

弁体振動波形を用いて弁体１３０を矢印Ｄ方向に振動させる第２制御を行う場合は、図８（ａ）に示すように、駆動制御部５００は、加圧機構２００によるインク１０への加圧をオフ状態にする。すなわち、駆動制御部５００は、弁体１３０をノズル板１０１に接触する位置と離間する位置との間で移動させて、インク１０をノズル１０２から吐出させる第１制御のときは、加圧機構２００によりインク１０を加圧状態にする。これに対し、第２制御のときは、加圧機構２００によるインク１０の加圧を停止させる。

【0051】

これにより、液体吐出対象物１０００の吐出領域に向けてインク１０を吐出するときは、インク１０に圧がかかることで確実にインク１０をノズル１０２から吐出させることができる。また、弁体１３０を振動させて弁体１３０に付着した異物を落とすときは、不用意にインク１０が液体吐出対象物１０００に向けて吐出されることを防止できる。また、インク消費を抑制することができる。

【0052】

なお、図８（ａ）の場合、ノズル１０２は開放状態となるため、インク１０が加圧されていなくても、装置内の圧力変動または駆動制御部５００内の電気的ノイズ等により不用意にインク１０が吐出される可能性がある。

【0053】

そこで、好ましくは、駆動制御部５００は第２制御に先立ちインク１０の加圧を停止させることに加え、ノズル１０２を液体吐出対象物１０００の吐出領域と対向しない位置（非吐出領域）にヘッド移動機構３００で移動させる。そして、ヘッド１００を非吐出領域へ移動させた状態で、弁体１３０をノズル板１０１から離間させて振動させる。これにより、吐出領域での不用意なインク吐出をより確実に防止することができる。

【0054】

次に、図９を参照して本発明の第２実施形態について説明する。図９は、本発明に係るヘッドユニットの第２実施形態を示す説明図である。図９（ａ）はノズルを閉じた状態を示す断面図、図９（ｂ）はノズルを開いた状態を示す断面図である。

【0055】

第２実施形態は、ニードル１３１と圧電素子１３２との間に、伝達機構の一例としての逆バネ機構１３４を備える点が上述の実施形態と異なる。なお、第２実施形態では、圧電素子１３２として、電圧を印加するとノズル板１０１側へ伸張する伸縮特性を有するものを用いる。

【0056】

逆バネ機構１３４は、適宜に変形可能なゴムや軟質樹脂等または薄い金属板等を成形加工することによって形成された弾性部材である。逆バネ機構１３４は、変形部１３４ａ、固定部１３４ｂ、ガイド部１３４ｃおよび屈曲辺１３４ｄを備える。

【0057】

変形部１３４ａは、ニードル１３１の基端側の面（図９（ａ）ではニードル１３１の上側端面）に当接するようにして形成された断面略台形状を有する。

【0058】

固定部１３４ｂは、変形部１３４ａと、筐体１１０の内壁面に固定される。

【0059】

ガイド部１３４ｃは、固定部１３４ｂと、圧電素子１３２とを連結する。

【0060】

屈曲辺１３４ｄは、台形状の変形部１３４ａの長辺（台形の下底に相当）と固定部１３４ｂとを連結する。

【0061】

上記のような構造を備えた逆バネ機構１３４は、圧電素子１３２に所定の電圧が印加されて圧電素子１３２が伸張すると、圧電素子１３２の伸張により、ガイド部１３４ｃがノズル１０２側（図９（ｂ）の矢印ａ方向）に押される。

【0062】

この押される力に伴い、変形部１３４ａをノズル１０２から遠ざかる方向（図９（ｂ）の矢印ｂ方向）に引き込む。すなわち、逆バネ機構１３４は、圧電素子１３２の伸びる力を、ニードル１３１を引き込む力に変換した上で、ニードル１３１へ伝達する。

【0063】

第２実施形態に係るヘッド１００は、圧電素子１３２へ電圧印加することにより、圧電素子１３２が伸び、それに伴い弁体１３０がノズル１０２を開放し、ノズル１０２から液滴１０´を吐出する。

【0064】

上述のように第２実施形態は、ニードル１３１と圧電素子１３２との間に、圧電素子１３２の伸びる力を、ニードル１３１を引き込む力、すなわち圧電素子１３２の伸びる力と相反する力に変換した上で、ニードル１３１へ伝達する逆バネ機構１３４を備える。

【0065】

第２実施形態においても、上述の第２制御を実施することにより、弁体１３０表面に付着した異物を弁体１３０から落とすことが可能であり、弁体１３０への異物の付着によるノズル１０２の封止性の低下を低減することができる。

【0066】

［応用例］
次に、図１０を参照して応用例について説明する。図１０は、応用例を示す説明図である。

【0067】

図１０に示すように、ヘッドモジュール７００は、筐体７１０に複数（図１０の例では８個）のヘッド１００を備える。

【0068】

筐体７１０は、筐体７１０内にインク１０を供給する供給口７１１と、供給口７１１と注入口７１３とをつなぐ供給路７１２と、液室７１４を挟んで注入口７１３の反対側に設けられた排出口７１５を有する。また、筐体７１０は、筐体７１０内のインク１０を回収する回収口７１７と、回収口７１７と排出口７１５とをつなぐ回収路７１６を有する。

【0069】

複数のヘッド１００の基本的な構成は、図１乃至図６を参照して説明したものと同様であり、図１０では対応する要素について７００番台の符号を付している。

【0070】

本応用例では、８個のヘッド１００が、それぞれのノズル７０２が一方向（図１０では左右方向）に略等間隔で配列されるように設けられている。ヘッド１００のそれぞれは、図中下部のノズル７０２からインク１０を下方に吐出するように上下方向に延在して設けられている。

【0071】

８個のヘッド１００の配列方向の一方側（図１０では左側）から他方側（図１０では右側）にインク１０が流れるように、各ヘッド１００の液室７１４は、貫通して設けられている。つまり、個々のヘッド１００では、注入口７１３の反対側に排出口７１５が設けられる点が、上述の実施形態の構成と異なる。

【0072】

［適用例］
次に、図１１および図１２を参照して、図１０で説明したヘッドモジュール７００の適用例について説明する。図１１は、キャリッジの一例を示す全体斜視図、図１２は、図１１のキャリッジを搭載した液体を吐出する装置の一例を示す全体斜視図である。なお、図１１は、図１２に示した液体を吐出する装置８００に搭載したキャリッジ８０１を液体吐出対象物１０００側から見たものである。

【0073】

キャリッジ８０１は、ヘッド保持体８０を備える。また、キャリッジ８０１は、後述する第１のＺ方向駆動部８０７からの動力によりＺ軸レール８０４に沿ってＺ方向（正側および負側）へ移動可能である。

【0074】

ヘッド保持体８０は、後述する第２のＺ方向駆動部８０８からの動力によりキャリッジ８０１に対してＺ方向（正側および負側）へ移動可能である。また、ヘッド保持体８０はヘッドモジュール７００を取り付けるためのヘッド固定板８０ａを備える。

【0075】

本適用例では、図１０で説明したヘッドモジュール７００を、ヘッド固定板８０ａに６個取り付けた構成を例示しており、６個のヘッドモジュール７００を積層状に並べて設けている。

【0076】

ヘッドモジュール７００は、それぞれ複数のノズル７０２を備えている。なお、ヘッドモジュール７００で用いるインクの色の種類や数は、各ヘッドモジュール７００毎に異なる色としてもよいし、すべて同じ色としてもよい。例えば、液体を吐出する装置８００が、単色を用いる塗装装置である場合は、各ヘッドモジュール７００で用いるインクは同色でよい。また、ヘッドモジュールの数は６つに限るものではない。６つより多くてもよく、また、６つより少なくてもよい。

【0077】

ヘッドモジュール７００は、図示のようにノズル列（８個のノズル７０２がなす列）が水平面（Ｘ－Ｚ面）と交差し、かつ複数のノズル７０２の配列方向をＸ軸に対して傾けた状態でヘッド固定板８０ａに固定する。この状態でノズル７０２は、重力方向と交差する方向（Ｚ方向正側）にインクを吐出する。

【0078】

図１２に示された液体を吐出する装置の一例としての印刷装置８００は、液体吐出対象物１０００に対向させて設置される。印刷装置８００は、Ｘ軸レール８０２と、このＸ軸レール８０２と交差するＹ軸レール８０３と、Ｘ軸レール８０２およびＹ軸レール８０３と交差するＺ軸レール８０４を備える。

【0079】

Ｙ軸レール８０３は、Ｘ軸レール８０２がＹ方向（正側および負側）に移動可能なように、Ｘ軸レール８０２を保持する。また、Ｘ軸レール８０２は、Ｚ軸レール８０４がＸ方向（正側および負側）に移動可能なように、Ｚ軸レール８０４を保持する。そして、Ｚ軸レール８０４は、キャリッジ８０１がＺ方向（正側および負側）に移動可能なように、キャリッジ８０１を保持する。

【0080】

印刷装置８００は、キャリッジ８０１をＺ軸レール８０４に沿ってＺ方向へ動かす第１のＺ方向駆動部８０７と、Ｚ軸レール８０４をＸ軸レール８０２に沿ってＸ方向へ動かすＸ方向駆動部８０５とを備える。また、印刷装置８００は、Ｘ軸レール８０２をＹ軸レール８０３に沿ってＹ方向へ動かすＹ方向駆動部８０６を備える。さらに、印刷装置８００は、キャリッジ８０１に対してヘッド保持体８０をＺ方向へ動かす第２のＺ方向駆動部８０８を備える。

【0081】

印刷装置８００は、キャリッジ８０１をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に動かしながら、ヘッド保持体８０に設けたヘッドモジュール７００（図１１参照）からインクを吐出し、液体吐出対象物１０００に印刷を行う。なお、キャリッジ８０１およびヘッド保持体８０のＺ方向の移動は、必ずしもＺ方向に平行であることを意味するものではなく、少なくともＺ方向の成分を含んでいれば斜めの移動であってもよい。

【0082】

また、液体吐出対象物１０００の表面形状は、平面で図示されているが、車やトラックの車体、航空機の機体などのように鉛直に近い面、曲率半径の大きい面、もしくは多少の凹凸を有する面であってもよい。

【0083】

なお、本発明において、液体は、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、エマルジョンなどが挙げられる。

【0084】

これらは例えば、インクジェット用インク、塗装用塗料、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。

【0085】

また、本発明に係る液体を吐出する装置は、上述の印刷装置の形態に限るものではない。例えば、複数の関節によって人間の腕のように自由な動きを可能とした多関節ロボットのロボットアームの先端に、本発明のヘッドユニット（もしくはヘッド）を取り付けた形態でもよい。

【0086】

また、液体を吐出する装置は、液体吐出対象物に対してヘッドを動かす構成のものに限らない。ヘッドと液体吐出対象物とは相対的に移動が可能であればよく、液体吐出対象物をヘッドに対して動かす構成のものであってもよい。

【0087】

以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。

【0088】

[第１態様]
第１態様は、ノズルが形成されたノズル板と、前記ノズルから吐出させる液体を収容する液室と、前記液室内に設けられた弁体と、前記弁体に接続された弁体接続部材（例えばニードル１３１）と、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させ、前記弁体が前記ノズルを開閉するように前記弁体接続部材を駆動する駆動機構（例えば、圧電素子１３２）と、を有する液体吐出ヘッド（例えば、ヘッド１００）と、前記駆動機構の駆動を制御する駆動制御部（例えば、駆動制御部５００）と、を備えるヘッドユニット（例えば、ヘッドユニットＨＵ）であって、前記駆動制御部は、前記弁体を前記ノズル板から離間させた状態で、前記弁体を振動させるように前記駆動機構を制御する。

【0089】

[第２態様]
第２態様は、第１態様において、前記駆動制御部（例えば、駆動制御部５００）は、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させて前記液体を前記ノズルから吐出させる第１制御と、前記弁体を前記ノズル板から離間させた状態で振動させる第２制御と、を選択的に実行可能である。

【0090】

第１態様および第２態様によれば、弁体表面に付着した異物を弁体から落とすことが可能になり、弁体への異物の付着によるノズルの封止性の低下を低減することができる。

【0091】

[第３態様]
第３態様は、第１態様または第２態様において、前記液室に通じる液路に、該液路内の液体に振動を付与し、振動が付与された液体を通して前記弁体を振動させる加振機構（例えば、加振機構４００）を備える。

【0092】

第３態様によれば、弁体表面に付着した異物を、より効果的に除去することができる。

【0093】

[第４態様]
第４態様は、第１態様乃至第３態様のいずれかに記載のヘッドユニットを備える液体を吐出する装置（例えば、印刷装置８００）である。

【0094】

[第５態様]
第５態様は、第４態様において、前記液室内の液体を加圧する加圧機構（例えば、加圧機構２００）を備え、前記駆動制御部（例えば、駆動制御部５００）は、前記加圧機構が液体を加圧している状態で、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させて、前記液体を前記ノズルから吐出させ、前記加圧機構が液体を加圧していない状態で、前記弁体を前記ノズル板から離間させて振動させる。

【0095】

第４態様および第５態様によれば、液体吐出対象物の吐出領域に向けて液体を吐出するときは、液体に圧がかかることで確実に液体をノズルから吐出させることができる。また、弁体を振動させて弁体に付着した異物を落とすときは、不用意に液体が液体吐出対象物に向けて吐出されることを防止できる。

【0096】

[第６態様]
第６態様は、第５態様において、前記液体吐出ヘッド（例えば、ヘッド１００）を移動させる移動機構（例えば、ヘッド移動機構３００）を備え、前記駆動制御部（例えば、駆動制御部５００）は、前記加圧機構（例えば、加圧機構２００）が液体を加圧している状態で、前記弁体を前記ノズル板に接触する位置と離間する位置との間で移動させて、前記液体を前記ノズルから液体吐出対象物の吐出領域へ吐出させ、前記加圧機構が液体を加圧していない状態で、且つ前記ノズルが前記吐出領域に対向しない位置に前記液体吐出ヘッドを前記移動機構によって移動させた状態で、前記弁体を前記ノズル板から離間させて振動させる。

【0097】

第６態様によれば、液体吐出対象物の吐出領域での不用意なインク吐出をより確実に防止することができる。

【符号の説明】

【0098】

１００ 液体吐出ヘッド
１０１ ノズル板
１０２ ノズル
１３０ 弁体
１３１ ニードル（弁体接続部材の一例）
１３２ 圧電素子（駆動機構の一例）
５００ 駆動制御部
８００ 印刷装置（液体を吐出する装置の一例）
１０００ 液体吐出対象物
ＨＵ ヘッドユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】