特開 2023-32285 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

(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】P2023032285

(43)【公開日】2023-03-09

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20230302BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 611

B41J2/01 401

B41J2/01 451

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021138322

(22)【出願日】2021-08-26

(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】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】山中 健太郎

【テーマコード（参考）】

2C056

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C056EA20

2C056EB07

2C056EB39

2C056EB40

2C056EC07

2C056EC38

2C057AF61

2C057AL13

2C057AM40

2C057AN01

2C057AN05

2C057AR14

2C057BA04

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】共通電圧用の配線を含む場合において電気接続不良の検出を行うことを可能にする。
【解決手段】液体を吐出する液体吐出ヘッドは、液体の吐出を制御する制御元の各配線を接続する接続部と、各配線の制御元からの電気接続を切断する第１スイッチと、第１スイッチにより電気接続を切断する各配線に対し検査用電源から検査用電圧の印加とグランドへの接続を選択的に切り替える第２スイッチと、各配線の検査順に、第２スイッチを切り替えて各配線のうちの一つの配線に検査用電圧を印加して残りの配線にグランドを接続する制御を行う制御部と、検査用電圧を印加した各配線の電位に基づき電気接続不良を検出する検出部と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記液体の前記吐出を制御する制御元の各配線を接続する接続部と、
前記各配線の前記制御元からの電気接続を切断する第１スイッチと、
前記第１スイッチにより前記電気接続を切断する前記各配線に対し検査用電源から検査用電圧の印加とグランドへの接続を選択的に切り替える第２スイッチと、
前記各配線の検査順に、前記第２スイッチを切り替えて前記各配線のうちの一つの配線に前記検査用電圧を印加して残りの配線に前記グランドを接続する制御を行う制御部と、
前記検査用電圧を印加した前記各配線の電位に基づき電気接続不良を検出する検出部と、
を有する液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記制御元の各配線は、前記液体と吐出させる圧電アクチュエータを駆動する配線を有し、
前記圧電アクチュエータを駆動する配線として、前記圧電アクチュエータの第１電極に印加される駆動電圧の配線と第２電極に印加される共通電圧の配線とがある、
請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記圧電アクチュエータの第１電極に印加される駆動電圧の配線として、第１駆動電圧の配線と第２駆動電圧の配線とがある、
請求項２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記圧電アクチュエータを駆動する配線として、複数の前記圧電アクチュエータの中から駆動対象の圧電アクチュエータを選択するＩＣへの電源配線がある、
請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

請求項１～４のうちの何れか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体が付着可能なものに前記液体吐出ヘッドの前記液体を吐出する搬送制御を行う搬送制御部と、
を有する液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、インクジェットヘッドは圧電アクチュエータの駆動によりノズルからインクの液滴を吐出する。インクジェットヘッドは、インクジェットヘッドのコネクタ部と駆動回路とを接続し、駆動回路により圧電アクチュエータを駆動する。

【0003】

駆動回路とインクジェットヘッドとをケーブルで接続する場合に、ケーブルコネクタへのインクの付着やケーブルコネクタの嵌合不良などによりコネクタ端子間が短絡して回路が破損することがある。これを防止する技術として、駆動電圧側の短絡を検出する技術が開示されている（特許文献１参照）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、昨今のインクジェットヘッドにおいて、圧電アクチュエータの負極側の電極をＧＮＤに接続せずに共通電圧を印加して駆動するものがある。この場合、従来の方法では共通電圧用の配線の接続不良の検出が行えず、そこに電気接続不良があると回路が破損する恐れがあるという問題がある。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、共通電圧用の配線を含む場合において電気接続不良の検出を行うことが可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、液体を吐出する液体吐出ヘッドは、前記液体の前記吐出を制御する制御元の各配線を接続する接続部と、前記各配線の前記制御元からの電気接続を切断する第１スイッチと、前記第１スイッチにより前記電気接続を切断する前記各配線に対し検査用電源から検査用電圧の印加とグランドへの接続を選択的に切り替える第２スイッチと、前記各配線の検査順に、前記第２スイッチを切り替えて前記各配線のうちの一つの配線に前記検査用電圧を印加して残りの配線に前記グランドを接続する制御を行う制御部と、前記検査用電圧を印加した前記各配線の電位に基づき電気接続不良を検出する検出部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、共通電圧用の配線を含む場合において電気接続不良の検出を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施の形態にかかる一例の液体吐出ヘッドの圧力室長手方向の断面図である。

【図2】図２は、図１のノズル配列方向に沿う断面を説明するＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、液体吐出ヘッドの一例の電気系統のブロック図である。

【図4】図４は、駆動回路に検査回路を設けた構成の一例を示す図である。

【図5】図５は、検査時の駆動回路の動作説明図である。

【図6】図６は、検査後の通常動作時の駆動回路の動作説明図である。

【図7】図７は、検査シーケンスの動作フローの一例を示す図である。

【図8】図８は、第２の実施の形態にかかる液体吐出装置の一例の液体吐出ヘッドの外観図である。

【図9】図９は、図８の液体吐出ヘッドの内部の構成を示す断面図である。

【図10】図１０は、液体吐出装置の一例の印刷装置の概略説明図である。

【図11】図１１は、複数のサブモジュールを設けたヘッドの構成の一例を示す図である。

【図12】図１２は、液体を循環させる液体循環装置の説明図である。

【図13】図１３は、第２の実施の形態の変形例１にかかる印刷装置の要部平面図である。

【図14】図１４は、図１３の要部側面図である。

【図15】図１５は、変形例２にかかる液体吐出ヘッドの正面説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照して、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置の実施の形態を詳細に説明する。

【0010】

（第１の実施の形態）
（液体吐出ヘッド）
図１および図２は、第１の実施の形態にかかる液体吐出ヘッドの吐出構造の一例を示す図である。図１は、液体吐出ヘッドの圧力室長手方向（ノズル配列方向に直交する方向）の断面図である。図２は、ノズル配列方向に沿う断面を説明するＡ－Ａ断面図である。

【0011】

第１の実施の形態の液体吐出ヘッドの一例である液体吐出ヘッド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。

【0012】

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。

【0013】

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（本実施の形態では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。ここで流路板２を、一例として第１流路板２Ａと第２流路板２Ｂとの２層構造としているが、２層構造に限定するものではない。

【0014】

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。ここで振動板部材３を、一例として流路板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との２層構造としているが、２層構造に限定するものではない。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

（駆動回路の構成）
図３は、液体吐出ヘッド１００の電気系統のブロック図である。図３に示されるように、液体吐出ヘッド１００は、駆動回路２００を有し、液体吐出ヘッド１００の屈曲ケーブルＫを駆動回路２００のコネクタ２５０に接続して駆動させる。ここで、屈曲ケーブルＫは、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）ケーブルなどであり、液体吐出ヘッド１００側では各種端子と接続されている。コネクタ２５０は「接続部」に相当する。ＩＣ１５０は、複数の圧電素子１２から駆動対象の圧電素子を選択的にスイッチングするロジック回路である。

【0023】

例えば印刷装置などの本体制御部は、画像情報及び印刷開始コマンドに基づいて、液体吐出ヘッド１００の各ノズルの大滴用の波形、中滴用の波形又は小滴用の波形を選択し、いずれかの駆動波形が、各圧電素子に供給されるようにされている。この例では、ＩＣ１５０により、いずれかの各圧電素子に選択的に駆動波形が印加される。

【0024】

屈曲ケーブルＫには、ＩＣ１５０に電源を供給する電源配線や、圧電素子１２に駆動電圧波形を出力する配線や、圧電素子１２に共通電圧を出力する配線などが含まれる。これらの電気接続が正常な場合、駆動回路２００側と液体吐出ヘッド１００側の対応する配線がそれぞれ接続され、駆動回路２００により液体吐出ヘッド１００が正常に動作する。駆動回路２００には検査回路を設けており、接続が正常な状態で駆動できるように事前に各端子の検査を行う。

【0025】

図４は、駆動回路２００に検査回路を設けた構成の一例を示す図である。検査回路は、コネクタ２５０の各端子の電気接続不良を検査するための回路である。図４に示される駆動回路２００は、液体吐出ヘッド１００の液体の吐出を制御する制御元の電源供給部２１０として、第１駆動電圧増幅部２１１と、第２駆動電圧増幅部２１２と、共通電圧生成部２１３と、電源２１４とを有する。

【0026】

第１駆動電圧増幅部２１１は、第１駆動電圧元波形２０１に入力される第１波形信号を増幅して第１駆動電圧を生成する。第２駆動電圧増幅部２１２は、第２駆動電圧元波形２０２に入力される第２波形信号を増幅して第２駆動電圧を生成する。共通電圧生成部２１３は、共通電圧を生成する。

【0027】

図４に示す例では説明を分かり易くするために、液体吐出ヘッド１００が１つの場合の典型的な構成を１例として示したものである。この例において、第１駆動電圧増幅部２１１が生成した第１駆動電圧と、第２駆動電圧増幅部２１２が生成した第２駆動電圧との２系統が液体吐出ヘッド１００の圧電素子１２の第１電極に印加される電圧として出力される。共通電圧は圧電素子１２の第２電極に印加される電圧として出力される。電源２１４はＩＣ１５０に電源電圧を供給する。これら出力線は、それぞれ、コネクタ２５０に設けた２系統の駆動電圧端子と、１系統の共通電圧端子と、電源電圧端子とに配線されている。また、コネクタ２５０のグランド（ＧＮＤ）端子には駆動回路２００のＧＮＤが配線されている。

【0028】

図４に示されるように、駆動回路２００には電源供給部２１０から後段への出力をオフする第１スイッチ２２１が設けられている。第１スイッチ２２１は、例えばトランジスタまたはＭＯＳＦＥＴで構成された電子スイッチであり、電子スイッチの制御により、電源供給部２１０と後段との電気接続を切断する。つまり、第１スイッチ２２１がオンすると、電源供給部２１０と各配線が電気的に接続され、第１スイッチ２２１がオフすると各配線が電気的に切断される。なお、第１スイッチ２２１として、電源供給部２１０の各配線に電子スイッチを個別に設けているが、これらは共に同じ切替動作を行う。

【0029】

また、駆動回路２００に検査回路３００を設けている。検査回路３００は、主に、制御部３０１と、検査用電源供給部３１１と、第２スイッチ３２１と、出力線部３３１と、出力電位測定部３４１と、比較部３５１と、スイッチ切替生成部３６１とに相当する。このうち主に出力電位測定部３４１と、比較部３５１と、スイッチ切替生成部３６１とが「検出部」に相当する。

【0030】

制御部３０１は、駆動回路２００において検査のシーケンスを実行する。例えば制御部３０１は、液体吐出ヘッド１００が屈曲ケーブルＫを介してコネクタ２５０に接続されると、検査シーケンスを実行してコネクタ２５０の各端子の電気接続不良を検査する。検査シーケンスの実行により電気接続不良が見つかった場合には作業者に報知し、コネクタ２５０の端子への液体の付着や、コネクタ２５０と屈曲ケーブルＫとの嵌合不良などを作業者に確認させる。

【0031】

検査用電源供給部３１１は、電源供給部２１０からの出力が切られている場合に電源供給部２１０の各配線に検査用電圧を印加する。この例では、電源供給部２１０の各配線に対応させて、検査用電源供給部３１１から検査用電圧を印加する配線を施している。

【0032】

電源供給部２１０からの各配線と、検査用電源供給部３１１からの各配線は、対応する線同士を、出力線部３３１で接続している。出力線部３３１からコネクタ２５０へは、検査用電源供給部３１１からの各配線が接続された、電源供給部２１０の各出力線が配線されている。

【0033】

検査用電源供給部３１１は、例えば二次電池などから生成した直流電圧を検査用電圧として印加する。駆動回路２００は二次電池を搭載していてもよいし、外部から供給を受けてもよい。

【0034】

第２スイッチ３２１は、第１スイッチ２２１がオフにされた状態のときに検査用電源供給部３１１が出力線部３３１の各配線に印加する検査用電圧とＧＮＤ接続とを選択的に切り替える個別スイッチである。この個別スイッチは、オンで検査用電源供給部３１１から対応する配線へ検査用電圧を印加し、オフで対応する配線をＧＮＤに接続する電子スイッチである。

【0035】

出力電位測定部３４１は、出力線部３３１からコネクタ２５０へ接続されている各配線の電位を測定し、測定した電位を比較部３５１に出力する。比較部３５１は、出力電位測定部３４１が測定した電位と、予め設定されている設定電位とを比較し、比較結果をスイッチ切替生成部３６１に出力する。

【0036】

（駆動回路の動作）
図５は、検査時の駆動回路２００の動作説明図であり、図６は、検査後の通常動作時の駆動回路２００の動作説明図である。

【0037】

（検査時）
第１スイッチ２２１は初期状態でオフになっている。図５に示されるように駆動回路２００の第１スイッチ２２１がオフになっている場合、電源供給部２１０から出力線部３３１への出力が止められている。制御部３０１は、第２スイッチ３２１により、コネクタ２５０の各端子の電気接続不良を検査する。例えば制御部３０１は、第２スイッチ３２１の一つをオンし、残りの第２スイッチ３２１をオフにする切り替えを、第２スイッチ３２１の４つすべてに対して配線の検査順に繰り返す。配線の検査順は、任意に設定してよい。そして、制御部３０１は、第２スイッチ３２１の４つすべてに対して切り替えを終えると、検査用電源供給部３１１からの供給を停止し、各配線からすべて切り離す。制御部３０１が第２スイッチ３２１の一つから他の一つへ切り替えを行うタイミングとしては、スイッチ切替生成部３６１に比較結果が入力されたことを条件にスイッチ切替生成部３６１が出力する切替信号をトリガにすることができる。

【0038】

なお、制御部３０１は、スイッチ切替生成部３６１から切替信号と共に正常範囲内か正常範囲外かを示す比較結果を取得し、正常範囲外の場合に、作業者に報知することができる。ここで、配線の接続が正常な場合には、検査用電圧の印加により検査対象の配線から測定される出力電位測定部３４１の電位が上昇するので、比較部３５１で正常の閾値の設定電位を上回り正常と判断できる。また、配線の接続が不良な場合には、検査用電圧の印加により検査対象の配線から測定される出力電位測定部３４１の電位が比較部３５１の設定電位を下回り電気接続不良と判断できる。例えば、インクの付着やコネクタ端子との嵌合不良などにより検査対象の配線が他の配線と短絡している場合には、検査用電圧の印加により検査対象の配線から測定される出力電位測定部３４１の電位が上昇せずＧＮＤレベルのままになるので、比較部３５１の設定電位を下回り電気接続不良と判断できる。作業者は、検査した各端子について電位の比較結果が正常範囲内であれば、端子の接続は正常であると判断し、正常範囲外であれば、その端子は接続不良があると判断する。

【0039】

（検査後）
検査後は、例えば印刷装置などの本体制御部からの指示により、図６に示されるように制御部３０１が第１スイッチ２２１をオンして電源供給部２１０による出力線部３３１への出力を開始して、液体吐出ヘッド１００が通常の液体吐出動作を行う。

【0040】

事前にコネクタ２５０の各端子の検査により電気接続不良が解消されているため、電源供給部２１０をオンに端子間の短絡などにより回路破損が生じることを防止することができる。

【0041】

図７は、検査シーケンスの動作フローの一例を示す図である。初期の組付け時やメンテナンス時などにおいて液体吐出ヘッド１００が屈曲ケーブルＫを介してコネクタ２５０に接続されたとき、制御部３０１が所定のタイミングで検査シーケンスを実行する。なお、制御部３０１は、本体制御部から指示されたタイミングなど、その他のタイミングで検査シーケンスを実行してもよい。

【0042】

図７（ａ）に示されるように、制御部３０１は、検査時にまず、第１スイッチ２２１がオフであるかを確認する（Ｓ１）。初期状態で第１スイッチ２２１はオフとなっているが、第１スイッチ２２１がオフでない場合は、第１スイッチ２２１をオフにしてから検査を実行する。

【0043】

続いて、制御部３０１は、第２スイッチ３２１のうちのスイッチ２－１をオンし、第２スイッチ３２１のうち他のスイッチ２－２～スイッチ２－４をオフし、検査用電圧で配線の短絡を検査する（Ｓ２）。

【0044】

続いて、制御部３０１は、第２スイッチ３２１のうちのスイッチ２－２をオンし、第２スイッチ３２１のうち他のスイッチ２－１、２－３、２－４をオフし、検査用電圧で配線の短絡を検査する（Ｓ３）。

【0045】

続いて、制御部３０１は、第２スイッチ３２１のうちのスイッチ２－３をオンし、第２スイッチ３２１のうち他のスイッチ２－１、２－２、２－４をオフし、検査用電圧で配線の短絡を検査する（Ｓ４）。

【0046】

続いて、制御部３０１は、第２スイッチ３２１のうちのスイッチ２－４をオンし、第２スイッチ３２１のうち他のスイッチ２－１、２－２、２－３をオフし、検査用電圧で配線の短絡を検査する（Ｓ５）。

【0047】

そして、制御部３０１は、短絡などの不良箇所がある場合に電気接続不良として報知し（Ｓ６）、本検査シーケンスを終了する。Ｓ２～Ｓ５の各検査で配線の電位が正常範囲外、例えば短絡していれば正常範囲外のＧＮＤになるので、その場合に、制御部３０１は接続不要を報知する。制御部３０１が電気接続不良を報知する報知手段は、例えば、報知ランプを設けて報知ランプを点灯させたり、操作画面に電気接続不良や不良箇所の端子番号を表示させたり、作業者が電気接続不良と分かる方法であれば適宜設定してよい。

【0048】

図７（ｂ）は、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５の各検査の詳細シーケンスの一例を示す図である。図７（ｂ）に示されるように、制御部３０１は、第２スイッチ３２１のうちのスイッチ２－ｎをオンし、第２スイッチ３２１のうちスイッチ２－ｎ以外のスイッチをオフし、配線に検査用電圧を印加する（Ｓ１１）。つまり、第２スイッチ３２１のうちのスイッチ２－ｎに対応する配線には検査用電圧が印加され、第２スイッチ３２１のうち残りのスイッチに対応する配線には、ＧＮＤが接続される。

【0049】

続いて、出力電位測位部が検査対象の配線の電位を測定し（Ｓ１２）、比較部が設定電圧と配線の測定電位とを比較して比較結果を出力する（Ｓ１３）。

【0050】

続いて、スイッチ切換生成部がスイッチ切替信号を生成して制御部３０１に出力する（Ｓ１４）。

【0051】

なお、第１の実施の形態は、液体吐出ヘッド１００がサブモジュールとして複数装着されている場合にも適用可能である。例えば液体吐出ヘッド１００をサブモジュールとしてベース部材上に並べて配置したヘッドアレイがある。ヘッドアレイに８つのサブモジュールが設けられているとすると、駆動電圧の系統数×サブモジュール数は２×８となるため、駆動電圧の配線が１６本、共通電圧の配線はサブモジュール数であるため８本となる。つまり、サブモジュールの数が増加することで屈曲ケーブルＫを介して駆動回路２００に接続される配線数が増大する。駆動回路２００には、各配線に対応する数の第２スイッチが設けられることになり、各第２スイッチが順に切り替えられる。

【0052】

以上のように、共通電圧が使用されている場合であっても、検査回路により液体吐出ヘッドの使用前にそれぞれの配線が短絡していないことを確認することができる。このため、配線の短絡により過電流が駆動回路および液体吐出ヘッドに流れることを防止することができ、駆動回路と液体吐出ヘッドとを保護することができる。

【0053】

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態として、印刷装置を例に液体吐出装置について説明する。なお、印刷装置の液体吐出ヘッド１００には、一例として循環型液体吐出ヘッドを採用したものを示す。

【0054】

図８および図９は、第２の実施の形態にかかる液体吐出装置の液体吐出ヘッド１００の構成を示す図である。図８は、液体吐出ヘッド１００の外観図であり、図９は、液体吐出ヘッド１００の内部の構成を示す断面図である。なお、図８および図９において、図１と同じ要素には同一番号を付し、第１の実施の形態と異なる点を説明する。

【0055】

液体吐出ヘッド１００は、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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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、本実施の形態においては、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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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、第１の実施の形態と同様である。

【0065】

この液体吐出ヘッド１００においても、第１の実施の形態と同様にして、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。

【0066】

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。

【0067】

本実施の形態においても、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。

【0068】

図１０～図１２は、液体吐出装置の全体構成の説明図である。図１０に液体吐出装置の一例として印刷装置の概略説明図を示している。図１１には、複数のサブモジュールを設けたヘッドの構成の一例を示している。図１２は、液体を循環させる液体循環装置の説明図である。

【0069】

この印刷装置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。ここで連続体５１０は、「液体が付着可能なもの」の一例である。搬入手段５０１と、案内搬送手段５０３と、搬出手段５０９などが「搬送制御部」の一例である。

【0070】

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。

【0071】

この連続体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材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。

【0072】

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。

【0073】

各ヘッドアレイ５５１は、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。

【0074】

ヘッドアレイ５５１は、例えば、サブモジュールである液体吐出ヘッド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。

【0075】

次に、液体循環装置の一例について説明する。なお、図１２には１つの液体吐出ヘッド１００のみ図示しているが、複数のサブモジュールを配列する場合には、マニホールドなどを介して複数のサブモジュールの供給側、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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

供給側圧力センサ６３１は、供給タンク６０１と液体吐出ヘッド１００との間であって、液体吐出ヘッド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、液体吐出ヘッド１００と回収タンク６０２との間であって、液体吐出ヘッド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。

【0079】

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。

【0080】

これにより、供給タンク６０１から供給ポート７１を通って液体吐出ヘッド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。

【0081】

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。

【0082】

これにより、液体吐出ヘッド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。

【0083】

また、液体吐出ヘッド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。

【0084】

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。

【0085】

第２の実施の形態にかかる液体吐出装置において、液体吐出ヘッド１００を駆動する駆動回路は第１の実施の形態と同様に設けることができる。制御部３０１は、液体吐出装置本体の制御部に設けてもよい。その他の駆動回路の説明は、第１の実施の形態の説明の繰り返しになるため、ここでの説明は省略する。

【0086】

（第２の実施の形態の変形例１）
印刷装置５００の変形例１として、シリアル型装置について説明する。
図１３は、変形例１にかかる印刷装置５００の要部平面図であり、図１４は、要部側面図である。

【0087】

この印刷装置５００は、シリアル型装置であり、「搬送制御部」の一例である主走査移動機構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。

【0088】

このキャリッジ４０３には、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。

【0089】

液体吐出ヘッド１００は、液体循環装置６００（図１２参照）と接続されて、所要の色の液体が循環供給される。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【0097】

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。

【0098】

（変形例２）
液体吐出ヘッド１００は、各種付属パーツと組み合わせて提供されてもよい。
図１５は、変形例２にかかる液体吐出ヘッドとして提供される液体吐出ヘッドの正面説明図である。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

ここで図示を省略しているが、コネクタ４４３に駆動回路２００の屈曲ケーブルＫがすべて接続されている。

【0102】

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。

【0103】

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。

【0104】

「液体吐出ユニット」は液体吐出ヘッドの一形態である。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。

【0105】

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。

【0106】

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。

【0107】

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。

【0108】

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。

【0109】

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。

【0110】

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。

【0111】

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。

【0112】

「液体吐出装置」には、液体吐出ヘッド（又は液体吐出ユニットとも言う）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。

【0113】

この「液体吐出装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる搬送制御手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

【0114】

例えば、「液体吐出装置」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。

【0115】

また、「液体吐出装置」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。

【0116】

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。

【0117】

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。

【0118】

また、「液体吐出装置」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。

【0119】

また、「液体吐出装置」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。

【0120】

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。

【0121】

以上、本発明の実施の形態および変形例をいくつか説明したが、本実施の形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの各実施の形態および変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0122】

１１ 圧電アクチュエータ
１２ 圧電素子
１００ 液体吐出ヘッド
１５０ ＩＣ
２００ 駆動回路
２０１ 第１駆動電圧元波形
２０２ 第２駆動電圧元波形
２１０ 電源供給部
２１１ 第１駆動電圧増幅部
２１２ 第２駆動電圧増幅部
２１３ 共通電圧生成部
２１４ 電源
２２１ 第１スイッチ
２５０ コネクタ
３００ 検査回路
３０１ 制御部
３１１ 検査用電源供給部
３２１ 第２スイッチ
３３１ 出力線部
３４１ 出力電位測定部
３５１ 比較部
３６１ スイッチ切替生成部
５００ 印刷装置
５０１ 搬入手段
５０３ 案内搬送手段
５０５ 印刷手段
５０７ 乾燥手段
５０９ 搬出手段
５１０ 連続体
Ｋ 屈曲ケーブル

【先行技術文献】

【特許文献】

【0123】

【特許文献1】特開２０１０－６９７８７号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】