特開 2023-64929 液体吐出ヘッド、液体吐出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】P2023064929

(43)【公開日】2023-05-12

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出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 20060101AFI20230502BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 305

B41J2/16 503

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021175392

(22)【出願日】2021-10-27

(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】100090527

【弁理士】

【氏名又は名称】舘野 千惠子

(72)【発明者】

【氏名】長橋 和人

(72)【発明者】

【氏名】米田 良太

(72)【発明者】

【氏名】益田 俊顕

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 猛

(72)【発明者】

【氏名】三輪 圭史

【テーマコード（参考）】

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C057AF21

2C057AF93

2C057AG14

2C057AN05

2C057AP25

2C057BA04

2C057BA14

(57)【要約】

【課題】液体の吐出性能の変動を低減する液体吐出ヘッドを提供すること。
【解決手段】液体吐出ヘッド３００ａは、液体を加圧する圧電素子１２と、圧電素子１２を保持する保持基板５０と、液体が吐出される複数のノズル４を有し、保持基板５０に接合されるノズル板１と、保持基板５０のノズル板１が接合される面と逆の面に、接着剤９０を介して保持基板５０と接合するフレーム７０ａと、を備える。フレーム７０ａは、保持基板５０との接合面に、少なくとも一つの凸形状としてのボス７１ａを有し、ボス７１ａは、ボス７１ａを液体吐出方向に投影したとき、圧電素子１２と重ならない位置に配置される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を加圧する圧電素子と、
前記圧電素子を保持する保持基板と、
液体が吐出される複数のノズルを有し、前記保持基板に接合されるノズル板と、
前記保持基板の前記ノズル板が接合される面と逆の面に、接着剤を介して前記保持基板と接合するフレームと、を備え、
前記フレームは、前記保持基板との接合面に、少なくとも一つの凸形状を有し、
前記凸形状は、前記凸形状を液体吐出方向に投影したとき、前記圧電素子と重ならない位置に配置される
液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記保持基板は、ダンパーを有し、前記圧電素子を支える基板と、前記ダンパーを保持する基板とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記接合面は、四角形であり、
少なくとも一つの前記凸形状は、複数であり、前記フレームの四隅に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

複数の前記凸形状は、前記四隅から、少なくとも二つの辺に沿って、中央に向かって、任意の間隔で複数配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記保持基板は、前記凸形状と対向する部分の反対側となる面の部分に、溝が形成されてない
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記凸形状は、
高さが、２０から１００マイクロメートルであり、
前記保持基板と対向する面の形状が、円形または角がフレット処理された多角形である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを備える液体吐出ユニット。

【請求項8】

請求項１から６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド、または、請求項７に記載の液体吐出ユニットを備え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、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニットおよび液体を吐出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体吐出ヘッドとして、例えば、複数の圧電素子が配列されたアクチュエータ部材上に、圧電素子を覆う保持部材を接合し、保持部材が、個別液室へ液体を供給する共通液室を形成するフレームと接着剤で接合したものが知られている。
しかし、液体吐出ヘッドでは、接着剤よる接合時に異物を挟み込むことで、局所的に強く加圧され圧電素子やその周辺の構造が変形して、液体の吐出性能に影響を及ぼすという問題があった。
例えば、特許文献１、２は、接着剤を介して二つの部材を接合する技術を開示しているが、異物の挟み込みが圧電素子の吐出性能に影響を及ぼすことに着目しているものではなく、改善の余地がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、液体の吐出性能の変動を低減する液体吐出ヘッド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】

【0004】

上述した課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドは、
液体を加圧する圧電素子と、
前記圧電素子を保持する保持基板と、
液体が吐出される複数のノズルを有し、前記保持基板に接合されるノズル板と、
前記保持基板の前記ノズル板が接合される面と逆の面に、接着剤を介して前記保持基板と接合するフレームと、を備え、
前記フレームは、前記保持基板との接合面に、少なくとも一つの凸形状を有し、
前記凸形状は、前記凸形状を液体吐出方向に投影したとき、前記圧電素子と重ならない位置に配置されるものとする。

【発明の効果】

【0005】

本発明によれば、液体の吐出性能の変動を低減する液体吐出ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成例の概要を説明する図である。

【図2】実施形態１の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。

【図3】図２の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図２のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図２のＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。

【図4】実施形態２の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。

【図5】図４の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図４のＶＡ－ＶＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図４のＶＢ－ＶＢ線に沿った断面図である。

【図6】比較例１の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。

【図7】図６の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図６のＶＩＩＡ－ＶＩＩＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図６のＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線に沿った断面図である。

【図8】比較例２の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。

【図9】図８の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図８のＩＸＡ－ＩＸＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図８のＩＸＢ－ＩＸＢ線に沿った断面図である。

【図10】異物の挟み込みによるＶｊ低下発生率を説明する表である。

【図11】ボスによるＶｊ低下の抑制効果を説明する図である。

【図12】本発明に係る液体吐出ヘッドを用いるヘッドモジュールの一例のヘッド短手方向に沿う断面説明図である。

【図13】同ヘッドモジュールの分解斜視説明図である。

【図14】同じくベース部材、ヘッド及びカバー部材の分解斜視説明図である。

【図15】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16】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17】同装置のヘッドユニットの一例の平面説明図である。

【図18】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の要部平面説明図である。

【図19】同装置の要部側面説明図である。

【図20】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。

【図21】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。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

【0008】

図１は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成例の概要を説明する図である。
液体吐出ヘッド３００は、複数のノズルを有するノズル板１と、圧電素子を保持する保持基板５０と、保持基板５０と接着剤を介して接合するフレーム７０とを備える。
ノズル板１は、保持基板５０に接合され、フレーム７０は、保持基板５０のノズル板１が接合される面と逆の面に接合される。
液体吐出ヘッド３００は、フレーム７０を保持基板５０の上層とする。
以下、各実施形態を説明する。

【0009】

実施形態１．
図２は、実施形態１の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。図２は、液体吐出ヘッド３００ａを上面（フレーム７０ａ側）から見た図であり、共通液室１０、圧電素子１２および凸形状としてのボス７１ａの配置を透過して示している。
図３は、図２の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図２のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図２のＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。

【0010】

保持基板５０は、例えば、ノズル４に連通する個別液室６を構成する液室部材５１と、ノズル板１と反対側で液室部材５１と接合し、圧電素子１２を配列したアクチュエータ部材５３と、圧電素子１２を収容する凹部が形成された保持部材５５と、を有する。ここでは詳細な説明を省略する。

【0011】

フレーム７０は、個別液室６に液体を供給する共通液室１０と、液体を共通液室１０へ供給する開口部１６とを有する。
フレーム７０は、保持基板５０と接合する接合面に、ボス７１ａが形成され、保持基板５０と接着剤９０によって接合されている。
ボス７１ａは、ボス７１ａを液体吐出方向に投影したとき、圧電素子１２と重ならない位置に配置される。
ボス７１ａは、保持基板５０と対向する対向面を、例えば、角がフィレットされた四角形とするとよい。図２の右側に、対向面の形状例を拡大して示している。

【0012】

フレーム７０ａは、ボス７１ａの対向面が保持基板５０と接着剤９０を介して接触する。このようにすると、ボス７１ａの対向面と保持基板５０との間の距離は、接合面のうちボス７１ａが配置されていない面と保持基板５０との間の距離より短くなり、フレーム７０ａの接合面のうち、ボス７１ａを設けない面は、保持基板５０との間に介在する接着剤９０が、ボス７１ａを設けた部分より厚くなる。これにより、ボス７１ａの対向面と保持基板５０との間のような接触面積を削減することが可能になる。
このように、ボス７１ａによりフレーム７０ａと保持基板５０との間にギャップを設けることで、液体吐出ヘッド３００ａは、異物挟み込みによる圧電素子１２の変形を低減し、液体の吐出性能の変動を低減することができる。

【0013】

フレーム７０ａは、圧電素子１２の上方に位置する接合面の部分にボス７１ａを配置しないように構成する。このようにすると、異物を挟み込んだ場合の圧電素子１２の変形を抑制するとともに、ボス７１ａによる圧電素子１２の変形を防止することができる。

【0014】

また、ボス７１ａは、四角形のフレーム７０ａの少なくとも四隅に配置されるとよい。このようにすると、保持基板５０のそりや変形を抑制することができる。

【0015】

さらに、保持基板５０は、振動エネルギーを消散させて衝撃または振動の振幅を軽減するダンパー５７を有するとよい。保持基板５０は、例えば、圧電素子１２を配置したアクチュエータ部材５３を保持する保持する圧電素子保持基板と、ダンパー５７を保持するダンパー保持基板とを有するとよい。
このようにすると、圧電素子１２により生じる振動などが、フレーム７０ａに伝わることを軽減することができる。
なお、図３では保持部材５５がダンパー５７を有する構成例を示しているが、ダンパー５７を設けない保持基板５０であってもよく、ボス７１ａにより生じる圧電素子１２の変形を抑止する効果を生じさせることができる。

【0016】

実施形態２．
図４は、実施形態２の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。図４は、液体吐出ヘッド３００ｂを上面から見た図であり、共通液室１０、圧電素子１２およびボス７１ｂの配置を透過して示している。
図５は、図４の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図４のＶＡ－ＶＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図４のＶＢ－ＶＢ線に沿った断面図である。

【0017】

実施形態２では、ボス７１ｂの対向面が円形であり、フレーム７０ｂの四隅に加え、さらに複数配置されている点が、実施形態１と異なる。他の部分は実施形態１と同様である。
ボス７１ｂは、フレーム７０ｂの四隅から、少なくとも二つの辺に沿って、中央に向かって、任意の間隔（例えば等間隔）で複数配置されるとよい。
ボス７１ｂを四隅以外に複数設け、保持基板全体の反りや変形を抑えることで、圧電素子の変形を抑制することができる。また、保持基板５０の剛性が弱い場合でも、保持基板の変形を抑制することができる。

【0018】

その他の実施形態．
以降の説明では、フレーム７０ａ、７０ｂまたはボス７１ａ、７１ｂを区別しないときには、フレーム７０またはボス７１と称する。
上記各実施形態において、保持基板５０は、ボス７１が接触する面と反対側の面には溝を形成しないことが好ましい。このようにすると、ボス７１による保持基板５０の変形を防止することができる。

【0019】

また、ボス７１の高さは想定される異物サイズより高くし、低粘度の接着剤も使用可能にするために最低限の高さにするとよい。例えば、ボス７１の高さは、２０から１００マイクロメートル（μｍ）とするとよい。

【0020】

さらに、ボス７１は、対向面を、円または楕円などの円形状、もしくは、多角形の場合は角がフィレットされている形状とするとよい。このようにすると、保持基板５０の損傷や応力の集中を防ぐことができる。

【0021】

上記各実施形態では、フレーム７０にボス７１を設けた構成例を説明したが、保持基板５０に（保持基板５０がフレームと接合する接合面に）、保持基板側凸形状としてのボスを設けてもよい。
また、フレーム７０と保持基板５０との両方にボスを設けてもよい。両方にボスを設ける場合には、ボス同士が接触しないように配置するとともに、圧電素子の上方に配置しないようにするとよい。フレーム７０と保持基板５０とに配置されるボスが、フレーム７０の四隅から、少なくとも二つの辺に沿って、中央に向かって、任意の間隔となるように、交互に（または、二つずつ連続して交互にするなどの所定の規則に基づいて）複数配置されてもよい。

【0022】

＜評価結果＞
以下、実施形態１、２の液体吐出ヘッドについて、比較例１、２を用いて、液体の吐出性能の変動を評価した結果を説明する。液体の吐出性能として、液体吐出ヘッドがノズルから液体を吐出する速度Ｖｊを用いて評価する。以降、「速度Ｖｊ」を「Ｖｊ」と称することもある。

【0023】

まず、比較例について説明する。
比較例１．
図６は、比較例１の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。図６は、液体吐出ヘッド３００ｐ１を上面から見た図であり、図２、４と同様に、圧電素子１２などの配置を透過して示している。
図７は、図６の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図６のＶＩＩＡ－ＶＩＩＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図６のＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線に沿った断面図である。
比較例１の液体吐出ヘッド３００ｐ１は、フレーム７０ｐ１にボス７１を設けていないこと以外は実施形態１と同様である。

【0024】

比較例２．
図８は、比較例２の液体吐出ヘッドの構成例を説明する図である。図８は、液体吐出ヘッド３００ｐ２を上面から見た図であり、図２、４と同様に、圧電素子１２などの配置を透過して示している。
図９は、図８の液体吐出ヘッドの断面を説明する図であり、（Ａ）は、図８のＩＸＡ－ＩＸＡ線に沿った断面図であり、（Ｂ）は、図８のＩＸＢ－ＩＸＢ線に沿った断面図である。
比較例２の液体吐出ヘッド３００ｐ２は、フレーム７０ｐ２の接合面において、ボス７１ｂの配置を変更した以外は実施形態２と同様である。詳細には、液体吐出ヘッド３００ｐ２は、ボス７１ｂの数を実施形態２と同じとし、配置するボス７１ｂのうち四つのボス７１ｂを圧電素子１２の上方に移して配置した。

【0025】

実施形態１、２および比較例１、２の液体吐出ヘッドを用いて、フレームと保持基板とを接着剤を用いて接合し、フレーム／保持基板間の異物挟み込みによるＶｊ低下発生率と、ボスによるＶｊ低下の抑制効果とを評価した。
図１０は、異物の挟み込みによるＶｊ低下発生率を説明する表である。
図１１は、ボスによるＶｊ低下の抑制効果を説明する図である。

【0026】

図１０において、Ｎ数は、液体吐出ヘッドのヘッド数であり、３０個とした。
異物挟み込みによるＶｊ低下発生率［％］は、３０個のヘッドのうち、Ｖｊ低下が発生したヘッドの割合を示す。

【0027】

図１０に示すように、異物の挟み込みによるＶｊ低下の発生率については、比較例１に比べボスを設けた実施形態１、２と比較例２とが小さい結果であった。
これは、ボスを設けたことでフレームと保持基板の間にギャップができ、異物を挟みこんだ場合も圧電素子の変形が抑制されたためである。

【0028】

図１１において、異物の挟み込みがない液体吐出ヘッドと、異物の挟み込みがある液体吐出ヘッドとを用い、７ｍ電圧で、ノズルから液体を吐出させたときの速度Ｖｊの変化を示した。各グラフの縦軸は、速度Ｖｊ［ｍ／ｓ］であり、横軸はチャネル（ｃｈ）である。ここでは、４００個のチャネルを有する液体吐出ヘッドを用い、各チャネルの位置を０（ゼロ）から４００として示す。

【0029】

図１１に示すように、速度Ｖｊについては、フレームにボスが設けられかつ圧電素子上にボスが配置されていない実施形態１、２では、異物挟みの有無に関係なくチャネルごとの変化は小さい。
一方、ボスがない比較例１では、異物の挟み込みがあることで速度Ｖｊの低下が発生した。また、ボスが圧電素子上に配置されている比較例２では、異物挟み込みの有無に関係なく速度Ｖｊの低下が発生した。
図１１では、破線の丸印を用いて、異物を挟み込んだ箇所（比較例１）とボスの位置（比較例２）を示している。

【0030】

実施形態１、２では、フレームと保持基板の間に、接着剤による十分なギャップが設けられており、フレームと保持基板との間に異物が挟み込まれた場合でも保持基板の局所的な加圧が発生しないため、速度Ｖｊの低下が発生しなかった。
比較例１は、フレームにボスがないため異物が保持基板を局所的に加圧し圧電素子が変形したため速度Ｖｊの低下が発生した。
比較例２は、異物の挟み込みよる速度Ｖｊの低下はないもののボスが保持基板を局所的に加圧したため、速度Ｖｊが低下した。

【0031】

以上の結果から、異物挟み込みによるＶｊ低下発生率、Ｖｊ低下の抑制において実施形態１、２の構成が優位であるといえる。

【0032】

以下、上述した本発明の特徴を用いることができる液体吐出ヘッドを用いるヘッドモジュール（「液体吐出ユニット」とも称する）の構成例を説明する。図１２は、本発明に係る液体吐出ヘッドを用いるヘッドモジュールの一例のヘッド短手方向に沿う断面説明図、図１１は同ヘッドモジュールの分解斜視説明図、図１４は同じくベース部材、ヘッド及びカバー部材の分解斜視説明図、図１５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。

【0033】

ヘッドモジュール１１０は、複数の液体吐出ヘッド１００と、ベース部材１０２と、カバー部材１０３と、放熱部材１０４と、マニホールド１０５と、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。

【0034】

複数の液体吐出ヘッド１００は、ノズル４を形成したノズル板１と、ノズル４に通じる個別液室６などを形成する個別流路板２０と、圧電素子１２を含む振動板３０と、振動板３０に積層した中間流路板５９と、中間流路板５９に積層した共通流路部材６０などを備えている。

【0035】

個別流路板２０は、個別液室６とともに、個別液室６に通じる供給側個別流路２２、個別液室６に通じる回収側個別流路２４を形成している。

【0036】

中間流路板５９は、供給側個別流路２２に振動板３０の開口３１を介して通じる供給側中間個別流路５６と、回収側個別流路２４に振動板３０の開口３２を介して通じる回収側中間個別流路５２とを形成している。

【0037】

共通流路部材６０は、供給側中間個別流路５６に通じる供給側共通流路６１と、回収側中間個別流路５２に通じる回収側共通流路７２を形成している。供給側共通流路６１はマニホールド１０５の流路１５１を介して供給ポート８１に通じている。回収側共通流路７２はマニホールド１０５の流路１５２を介して回収ポート８２に通じている。

【0038】

プリント基板１０６と液体吐出ヘッド１００の圧電素子１２とはフレキシブル配線部材９２を介して接続され、フレキシブル配線部材９２にはドライバＩＣ（駆動回路）９１が実装されている。

【0039】

本実施形態では、複数の液体吐出ヘッド１００が間隔を空けてベース部材１０２に取付けられている。液体吐出ヘッド１００のベース部材１０２への取付けは、ベース部材１０２に設けた開口部１２１に液体吐出ヘッド１００を挿入し、ベース部材１０２に接合固定したカバー部材１０３に、液体吐出ヘッド１００の個別流路板２０の周縁部を接合して固定している。また、液体吐出ヘッド１００の共通流路部材６０の外部に設けたフランジ部６０ａをベース部材１０２に接合して固定している。

【0040】

なお、液体吐出ヘッド１００とベース部材１０２に固定構造は限定されるものではなく、接着、カシメ、ねじ固定などで行うことができる。

【0041】

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１６及び図１７を参照して説明する。図１６は同装置の概略説明図、図１７は同装置の液体吐出ユニットとしてのヘッドユニットの一例の平面説明図である。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

この印刷装置４００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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

この液体吐出ユニット４４０ａ、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。

【0062】

なお、この液体吐出ユニット４４０ａ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。

【0063】

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。

【0064】

この液体吐出ユニット４４０ｂ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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

「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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

「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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。また、上述の実施形態は、２以上の実施形態を適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0086】

１ ノズル板
４ ノズル
６ 個別液室
１０ 共通液室
１２ 圧電素子
１６ 開口部
５０ 保持基板
５１ 液室部材
５３ アクチュエータ部材
５５ 保持部材
５７ ダンパー
７０、７０ａ、７０ｂ フレーム
７１ａ、７１ｂ ボス（凸形状）
９０ 接着剤
１００、３００、３００ａ、３００ｂ 液体吐出ヘッド
４００、５００ 液体を吐出する装置
４４０、４４０ａ、４４０ｂ 液体吐出ユニット
５５０ ヘッドユニット（液体吐出ユニット）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0087】

【特許文献1】特開２０１７‐７１１６３号公報

【特許文献2】特開２００５‐１３１９４８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】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】