特許 7039850 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-14

(45)【発行日】2022-03-23

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20220315BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 605

B41J2/14 607

B41J2/14 603

B41J2/18

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2017054835

(22)【出願日】2017-03-21

(65)【公開番号】P2018154095

(43)【公開日】2018-10-04

【審査請求日】2020-01-16

(73)【特許権者】

【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】岩田 純一

(72)【発明者】

【氏名】吉田 崇裕

(72)【発明者】

【氏名】▲おとめ▼ 幸雄

(72)【発明者】

【氏名】村上 友章

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１６６２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５４１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１２９５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１７４９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５７４８２１４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００７２６９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－００４７１２９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
前記供給流路の流体抵抗Ｒｉｎと前記排出流路の流体抵抗Ｒｏｕｔとが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ、の関係にあり、
抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎは、０．５～１．０の範囲内である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記供給流路には供給側流体抵抗部を含み、
前記排出流路には排出側流体抵抗部を含む
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】

前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室に前記液体を供給する供給口から前記ノズルまでの流路の流体抵抗Ｒｉｎ２と、前記排出側流体抵抗部の入口から前記排出側共通液室を経て外部に前記液体を排出する排出口までの流路の流体抵抗Ｒｏｕｔ２とが、Ｒｉｎ２＞Ｒｏｕｔ２、の関係にある
ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記供給側流体抵抗部の流体抵抗Ｒｉｎ１と前記排出側流体抵抗部の流体抵抗Ｒｏｕｔ１と前記ノズルの流体抵抗Ｒｐが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ＞Ｒｐ、の関係にある
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、
前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室に前記液体を供給する供給口から前記ノズルまでの供給側の流路の流体抵抗Ｒｉｎ１と、前記排出流路の入口から前記排出側共通液室を経て外部に前記液体を排出する排出口までの流路の流体抵抗Ｒｏｕｔ１とが、Ｒｉｎ１＞Ｒｏｕｔ１、の関係にあり、
前記供給流路の流体抵抗Ｒｉｎと前記排出流路の流体抵抗Ｒｏｕｔとが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ、の関係にあり、
抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎは、０．５～１．０の範囲内である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記排出流路の入口が対向する壁面が曲面形状である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記個別液室と前記ノズルを連通するノズル連通路を有し、
前記排出流路は前記ノズル連通路を介して前記個別液室に連通し、
前記壁面が前記ノズル連通路の壁面である
ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室及び前記排出側共通液室は、ノズル配列方向と直交する方向において、ノズルに対して同じ側に配置され、
前記供給流路及び前記排出流路はノズル配列方向に延びており、
前記排出流路の入口に対向する前記個別液室側の壁面が曲面形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項9】

前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室及び前記排出側共通液室は、ノズル配列方向と直交する方向において、ノズルに対して同じ側に配置され、
前記供給流路及び前記排出流路は、ノズル配列方向に延びており、
前記供給流路又は前記排出流路の前記個別液室に連通する側は、平面視において、ノズル配列方向に対して屈曲している
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10】

前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室及び前記排出側共通液室は、ノズル配列方向と直交する方向において、ノズルに対して同じ側に配置され、
前記排出流路の入口に対向する前記個別液室側の面は、平面視において、円弧状であり、
前記ノズルの投影位置が円弧の中心よりも前記排出流路側にある
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項11】

前記個別液室と前記ノズルを連通するノズル連通路を有し、
前記排出流路は前記ノズル連通路を介して前記個別液室に連通し、
前記個別液室の前記ノズル連通路側端部が下流側の前記ノズル連通路に向かって傾斜する形状であり、前記ノズル連通路の前記排出流路の入口に対向する壁面を下流側に向かって傾斜する形状である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項12】

液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
前記供給流路の流体抵抗Ｒｉｎと前記排出流路の流体抵抗Ｒｏｕｔとが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ、の関係にあり、
前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室及び前記排出側共通液室は、ノズル配列方向と直交する方向において、ノズルに対して同じ側に配置され、
前記供給流路及び前記排出流路はノズル配列方向に延びており、
前記排出流路の入口に対向する前記個別液室側の壁面が曲面形状である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項13】

液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
前記供給流路の流体抵抗Ｒｉｎと前記排出流路の流体抵抗Ｒｏｕｔとが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ、の関係にあり、
前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室及び前記排出側共通液室は、ノズル配列方向と直交する方向において、ノズルに対して同じ側に配置され、
前記供給流路及び前記排出流路は、ノズル配列方向に延びており、
前記供給流路又は前記排出流路の前記個別液室に連通する側は、平面視において、ノズル配列方向に対して屈曲している
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項14】

液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
前記供給流路の流体抵抗Ｒｉｎと前記排出流路の流体抵抗Ｒｏｕｔとが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ、の関係にあり、
前記供給流路に通じる供給側共通液室と、
前記排出流路が通じる排出側共通液室と、を備え、
前記供給側共通液室及び前記排出側共通液室は、ノズル配列方向と直交する方向において、ノズルに対して同じ側に配置され、
前記排出流路に対向する前記個別液室側の面は、平面視において、円弧状であり、
前記ノズルの投影位置が円弧の中心よりも前記排出流路側にある
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項15】

液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
前記供給流路の流体抵抗Ｒｉｎと前記排出流路の流体抵抗Ｒｏｕｔとが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ、の関係にあり、
前記個別液室と前記ノズルを連通するノズル連通路を有し、
前記排出流路は前記ノズル連通路を介して前記個別液室に連通し、
前記個別液室の前記ノズル連通路側端部が下流側の前記ノズル連通路に向かって傾斜する形状であり、前記ノズル連通路の前記排出流路の入口に対向する壁面を下流側に向かって傾斜する形状である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項16】

請求項１ないし１５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。

【請求項17】

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１６に記載の液体吐出ユニット。

【請求項18】

請求項１ないし１５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項１６若しくは１７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。

【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、液体を吐出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体を吐出する液体吐出ヘッドとして、個別液室に供給された液体の内の吐出されなかった液体を排出流路から排出側共通液室に戻し、液体を循環させることで、個別液室内に混入した気泡の排出性の向上及び液体の特性変化の抑制を図る循環型ヘッドが知られている。

【0003】

従来、第１のマニホールドと第２のマニホールドとの間で圧力発生室を介してインクを循環させ、ノズル開口が形成するノズル列の外側で、該ノズル列の一端側と他端側との二箇所で第１および第２のマニホールドをそれぞれ接続している第１および第２のバイパス流路を有し、しかも第１および第２のバイパス流路の流路抵抗Ｒと、第１および第２のマニホールドを接続する各圧力発生室を含む流路部分の流路抵抗ｒとの関係がＲ＜ｒ／Ｎ（ただし、Ｎは全ノズル開口の数）となるように構成したヘッドが知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１５３２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

循環型ヘッドにおいては、供給側に正圧を与え、排出側に負圧を与えることでヘッド内流路を含む循環経路を介して液体を循環させる。そのため、大きな負圧を与えることで液体が溶媒の蒸発等により変質するおそれがある場合には循環を行うことができなくなるという課題がある。

【0006】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、負圧による液体の変質を抑えつつ循環を行うことができるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する個別液室と、
前記個別液室に連通して前記液体を供給する供給流路と、
前記個別液室に連通して前記液体を排出する排出流路と、を備え、
前記供給流路の流体抵抗Ｒｉｎと前記排出流路の流体抵抗Ｒｏｕｔとが、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ、の関係にあり、
抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎは、０．５～１．０の範囲内である
構成とした。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、負圧による液体の変質を抑えつつ循環を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。

【図2】同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

【図3】個別液室循環型ヘッドの電気的等価回路の説明図である。

【図4】供給側流体抵抗Ｒｉｎを固定し、排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを変化させる方法Ａによる場合に供給側下限圧力Ｖｉｎｍ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍの説明図である。

【図5】合計抵抗Ｒを固定して抵抗比を変化させる方法Ｂによる場合の供給側下限圧力Ｖｉｎｍ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍの説明図である。

【図6】図４及び図５の結果をグラフ化した説明図である。

【図7】方法Ａによる場合の抵抗比０．１～１．２のときの必要圧力差、逆流量（下限流量）、合計抵抗Ｒの説明図である。

【図8】方法Ｂによる場合の抵抗比０．１～１．２のときの必要圧力差、逆流量（下限流量）、合計抵抗Ｒの説明図である。

【図9】方法Ｂで抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎが１．９～０．１のときと、方法ＡでＲｏｕｔ／Ｒｉｎ＝１．９～１で供給側流体抵抗Ｒｉｎを下げ、Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ＝１～０．１で排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを下げる場合の必要圧力差、逆流量（下限流量）、合計抵抗Ｒの説明図である。

【図10】本発明の第２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の断面説明図である。

【図11】本発明の第３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の断面説明図である。

【図12】非吐出時及び吐出時の計算モデルの説明に供する説明図である。

【図13】本発明の第４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の断面説明図である。

【図14】本発明の第５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の断面説明図である。

【図15】同じく排出流路を形成する板状部材の平面説明図である。

【図16】同じくノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【図17】本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【図18】本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【図19】本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける供給流路（又は排出流路）を形成する板状部材の平面説明図である。

【図20】同じくノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【図21】本発明の第９実施形態に係る液体吐出ヘッドにおける排出流路を形成する板状部材の平面説明図である。

【図22】同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。

【図23】比較例のノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。

【図24】本発明の第１０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に沿う要部断面説明図である。

【図25】本発明に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。

【図26】同装置の要部側面説明図である。

【図27】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28】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。

【図29】本発明に係る液体を吐出する装置の他の例の概略説明図である。

【図30】同装置のヘッドユニットの平面説明図である。

【図31】同装置における液体循環システムの一例の説明に供するブロック説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１及び図２を参照して説明する。図１は同液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

【0011】

この液体吐出ヘッドは、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液室部材２０と、カバー２９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、ノズル４にノズル連通路５を介して通じる個別液室６、個別液室６に連通する供給側流体抵抗部７、各供給側流体抵抗部７に通じる供給側導入部８を形成している。ここでは、流路板２は、板状部材２Ａ～２Ｅを積層して構成している。供給側流体抵抗部７及び供給側導入部８で供給流路を構成している。

【0014】

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する変形可能な振動領域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層と、厚肉部を形成する第２層で形成され、第１層で個別液室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。

【0015】

そして、振動板部材３の個別液室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。

【0016】

この圧電アクチュエータ１１は、例えば、ベース部材１３に接合した圧電部材に対してハーフカットダイシングによって溝加工して形成した所要数の柱状の圧電素子１２を所定の間隔で有している。圧電素子１２は振動板部材３の振動領域（振動板）３０に接合している。また、圧電素子１２にはフレキシブル配線部材１５が接続されている。

【0017】

共通液室部材２０は、供給側共通液室１０と排出側共通液室５０を形成する。供給側共通液室１０は、外部から液体を供給する供給口である供給ポート４１に通じ、排出側共通液室５０は、外部に液体を排出する排出口である排出ポート４２に通じている（図１）。

【0018】

供給側共通液室１０は、フィルタ部材９を介して供給側導入部８に通じている。フィルタ部材９は、振動板部材３の第１層にて形成している。

【0019】

また、流路板２は、各個別液室６にノズル連通路５を介して連通する排出側流体抵抗部５７と、排出側個別流路５６と、排出側導出部５８を形成している。

【0020】

排出側導出部５８はフィルタ部材５９を介して排出側共通液室５０に通じている。フィルタ部材５９は、振動板部材３の第１層にて形成している。

【0021】

なお、本実施形態では、フィルタ部材９、供給側導入部８及び供給側流体抵抗部７で供給流路を構成し、排出側流体抵抗部５７、排出側個別流路５６、排出側導出部５８及びフィルタ部材５９で排出流路を構成している。

【0022】

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、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が引かれて個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。

【0023】

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個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。

【0024】

また、ノズル４から吐出されない液体はノズル４を通過して排出側流体抵抗部５７、排出側個別流路５６、排出側導出部５８及びフィルタ部材５９を経て排出側共通液室５０に排出される。そして、排出側共通液室５０から外部の循環経路を通じて供給側共通液室１０に再度供給される。また、液体吐出を行っていないときも、供給側共通液室１０から排出側共通液室５０に流れ、更に外部の循環経路を通じて供給側共通液室１０に再度供給される。

【0025】

なお、ヘッドの駆動方法については上記の例（引き－押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

【0026】

次に、個別液室循環型ヘッドにおける等価回路について図３を参照して説明する。図３は供給口（供給ポート）から排出口（排出ポート）までの等価回路である。

【0027】

ヘッドの供給側共通液室１０に正の圧力を与え、排出側共通液室５０に負の圧力を与えると、供給側共通液室１０から供給側導入部８、供給側流体抵抗部７、個別液室６、ノズル連通路５、ノズル４、排出側流体抵抗部５７、排出側個別流路５６、排出側導出部５８を介して排出側共通液室５０に向かう液体の流れが生じ、外部の循環経路を経て供給側共通液室１０に再度供給される。

【0028】

ここで、図６にも示すように、
供給側共通液室１０に与える液体の供給側圧力：Ｖｉｎ［Ｐａ］、
排出側共通液室５０に与える液体の排出側圧力：Ｖｏｕｔ［Ｐａ］、
供給側流路の流体抵抗（供給側流体抵抗）：Ｒｉｎ［Ｐａ・ｓｅｃ／ｍ^３］、
排出側流路の流体抵抗（排出側流体抵抗）：Ｒｏｕｔ［Ｐａ・ｓｅｃ／ｍ^３］、
とするとき、
循環する液体流量（循環流量）Ｑ［ｍ^３／ｓｅｃ］、ノズル４のメニスカス圧力Ｖｍ［Ｐａ］は、次の（１）式で求められる。

【0029】

なお、ここで「供給側流路」とは、供給側共通液室１０と個別液室６との間でノズルに対応して個別に形成された流路を指し、供給側導入部８の一部（個別形成された部分）、供給側流体抵抗部７が該当する。また、「排出側流路」とは、ノズル４と排出側共通液室５０の間でノズルに対応して個別に形成された流路を指し、排出側流体抵抗部５７、排出側個別流路５６、排出側導出部５８の一部（個別形成された部分）が該当する。

【0030】

【数1】

【0031】

【数2】

【0032】

つまり、供給側圧力Ｖｉｎと供給側流体抵抗Ｒｉｎに依存する供給側圧力損失、排出側圧力Ｖｏｕｔと排出側流体抵抗Ｒｏｕｔに依存する循環側圧力損失によって決定される。

【0033】

そこで、供給側流体抵抗Ｒｉｎに対して循環側流体抵抗Ｒｏｕｔを低くすることで、供給側圧力損失より排出側圧力損失が小さくなり、メニスカスに伝わる排出側圧力Ｖｏｕｔの損失が小さくなる。

【0034】

循環流量は供給側圧力Ｖｉｎと排出側圧力Ｖｏｕｔの圧力差で決定されるため、排出側圧力Ｖｏｕｔの絶対値を小さくした分、供給側圧力Ｖｉｎを大きくすることで、循環流量を一定の保ったまま印加する排出側圧力Ｖｏｕｔの絶対値を小さくすることができる。このため、排出側圧力Ｖｏｕｔの絶対値の下限を下げる（負圧を小さくする）ことができる。

【0035】

また、ヘッド全体の流路抵抗の大きさは（Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ）が支配的な影響を持つため、排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを下げることで、ヘッド全体の流路抵抗が下がることになる。

【0036】

同じ流量を流す場合、液体粘度が高いほど圧力損失（流体抵抗）は大きくなり、大きい差圧が必要になる。そのため、同じ粘度の液体で比較したときにヘッド全体の流体抵抗（圧力損失）が低い方が差圧に余裕が生まれ、その分液体の粘度を高くしたときの圧力損失の増加を許容できる。

【0037】

個別液室循環型ヘッドでは、吐出時の流量変化量は吐出量をＱｎ、供給側抵抗と排出側抵抗の比をＲｋ：Ｒｈとしたとき、供給側の流量変化量ΔＱｉｎ、排出側の流量変化量ΔＱｏｕｔは、次の式で表される。

【0038】

【数3】

【0039】

【数4】

【0040】

このとき、ヘッドの液体循環流量Qは、吐出時の排出側の流量変化量ΔＱｎより大きいことが好ましい。また、吐出時の逆流（排出側流体抵抗部５７側からノズル４側への液体の流れ）を防止するために最低限必要な流量（下限循環流量）Ｑｌｏｗは、Ｑｌｏｗ＝ΔＱｏｕｔで示される。

【0041】

この下限循環流量Ｑｌｏｗと（１）式によって導かれる圧力差が下限圧力差Ｐｌｏｗとなり、下限圧力差Ｐｌｏｗと（２）式によって導かれる供給側圧力Ｖｉｎ及び排出側圧力Ｖｏｕｔがそれぞれ供給側下限圧力Ｖｉｎｍ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍとなる。

【0042】

（４）式より、供給側抵抗Ｒｋに対して排出側抵抗Ｒｈが小さい程、下限循環流量Ｑｌｏｗが大きくなるが、（１）式より、流体抵抗が小さい程下限圧力差Ｐｌｏｗは小さくなる。

【0043】

排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを小さくしたときは、排出側の流量変化量ΔＱｏｕｔの増加と排出側流体抵抗Ｒｏｕｔの減少が打ち消しあい、（１）式より導かれる下限圧力差Ｐｌｏｗは一定のまま、（２）式より導かれる排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍが減少することになる。

【0044】

排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍが減少することで、排出側に与える負圧を小さくすることができるので、負圧によって変質を生じる液体であっても、負圧による液体の変質を抑えつつ循環を行うことができる。

【0045】

次に、本実施形態における供給側流体抵抗Ｒｉｎと排出側流体抵抗Ｒｏｕｔについて説明する。

【0046】

ここでは、Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ＝０．８、の抵抗比になるように供給側流体抵抗Ｒｉｎと排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを設定している。

【0047】

ここで、メニスカス圧力Ｖｍは０～－３００ｍｍＡｑの範囲内とし、目標メニスカス圧力Ｖｍ＝－５０ｍｍＡｑとする。逆流量（下限循環流量）Ｑｌｏｗ＝１３．８９ｍＬ／ｍｉｎ、液体粘度６ｃＰのとき、ヘッド全体の流体抵抗が６．６３Ｅ＋１０であるとして、下限圧力差は１５．３５ｋＰａ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍは－７．３ｋＰａ、供給側下限圧力Ｖｉｎｍは８．０ｋＰａである。

【0048】

一方、Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ＝１．０、の抵抗比になるように設定した場合（比較例）には、逆流量（下限循環流量）Ｑｌｏｗ＝１２．５ｍＬ／ｍｉｎ、液体粘度６ｃＰのとき、ヘッド全体の流体抵抗が７．３７Ｅ＋１０であるとして、下限圧力差は１５．３５ｋＰａ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍは－８．１６ｋＰａ、供給側下限圧力Ｖｉｎｍは７．１８ｋＰａである。

【0049】

これらの結果を表１に示している。

【0050】

【表1】

【0051】

次に、排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを供給側流体抵抗Ｒｉｎより小さくすることによる効果及び流体抵抗比率（Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ）の好ましい範囲について説明する。

【0052】

前述したように、循環時の循環流量Ｑは、前述したように次の（１）式で定まる。また、流路の流体抵抗が決まっているとき、逆流を防ぐために最低限流さなければならない下限流量は、吐出量Ｑｎのときの吐出時の流量変化量ΔＱｏｕｔとして前述した（４）式で表される。

【0053】

これらの（１）式と（４）式によって必要な圧力差が求められ、具体的な供給側圧力Ｖｉｎ、排出側圧力Ｖｏｕｔの値は、前述したが、ノズルのメニスカス圧力Ｖｍを求める次の（２）式で導かれる。

【0054】

【数5】

【0055】

つまり、供給側圧力Ｖｉｎ、排出側圧力Ｖｏｕｔの値は、供給側流体抵抗Ｒｉｎと排出側流体抵抗Ｒｏｕｔの比（抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ）で決定される。

【0056】

ここで、流体抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎを変化させる方法としては、次の方法Ａ、方法Ｂがある。
方法Ａ：供給側流体抵抗Ｒｉｎ及び排出側流体抵抗Ｒｏｕｔのいずれか一方を固定して抵抗比を変える方法と、
方法Ｂ：合計抵抗Ｒ＝Ｒｉｎ＋Ｒｏｕｔ、を固定したまま、抵抗比を変える方法と、がある。

【0057】

この場合、方法Ａで、供給側流体抵抗Ｒｉｎ及び排出側流体抵抗Ｒｏｕｔのいずれか一方を減らす方が、合計抵抗が減るため、圧力差を減少させる効果は大きくなる。

【0058】

ここで、目標メニスカス圧力Ｖｍ＝－５０ｍｍＡｑ、実験値として吐出量Ｑｎを２５ｍＬ／ｍｉｎとし、抵抗比Ｒｉｎ：Ｒｏｕｔ＝１：１（Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ＝１．０）のときの抵抗をＲｉｎ＝Ｒｏｕｔ＝３．７Ｅ＋１０とする。

【0059】

そして、抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎを、０．１～１．２までパラメータを振ったときの供給側圧力Ｖｉｎ、排出側圧力Ｖｏｕｔを、（１）式、（４）、（２）式から算出した。

【0060】

方法Ａで、供給側流体抵抗Ｒｉｎを固定し、排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを変化させたときの供給側下限圧力Ｖｉｎｍ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍを図４に示している。また、方法Ｂによる場合の供給側下限圧力Ｖｉｎｍ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍを図５に示している。これらの図４及び図５の結果をグラフ化して図６に示している。

【0061】

図６においては、図４（方法Ａ）の結果を「ＶｉｎｍＲｉｎ変化」「ＶｏｕｔｍＲｉｎ変化」、図５（方法Ｂ）の結果を「ＶｉｎｍＲｉｎ固定」「ＶｏｕｔｍＲｉｎ固定」として表す。ここで、供給側下限圧力Ｖｉｎｍ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍの絶対値の値が循環を可能とする最低圧力となるため、供給側下限圧力Ｖｉｎｍ、排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍの絶対値は小さな値の方が好ましい。

【0062】

前述のとおり、圧力差を減少させる効果の大きな方法Ａを用いる場合、図６より、方法Ａによる場合の排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍは、抵抗比＞１のときに、方法Ｂによる場合の排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍを下回る（絶対値が大きくなる）ので、抵抗比≦１、とすることがこのましい。

【0063】

一方、方法Ａで排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを固定する場合は、供給側流体抵抗Ｒｉｎを変化させる必要があるが、供給側流体抵抗Ｒｉｎは吐出特性に大きな影響を及ぼすため調整余地は少ない。ここで、図６によれば、方法Ａによる場合の供給側下限圧力Ｖｉｎｍは抵抗比０．５を下回ったところで、制御が比較的容易な１０ｋＰａを超えてしまう。

【0064】

したがって、抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎは、０．５～１の範囲内とすることが好ましい。

【0065】

また、（１）式及び（４）式により、流路抵抗が小さい程下限圧力差Ｐｌｏｗは小さくなり、供給側流体抵抗Ｒｉｎに対して排出側流体抵抗Ｒｏｕｔが小さい程下限流量ΔＱｏｕｔは大きくなる、という関係が成り立つ。

【0066】

方法Ａでは、流路抵抗の減少と下限流量の増加が打ち消しあい、（１）式より導かれる下限圧力差は一定のまま、（２）式より導かれる排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍの減少効果が大きくなる。

【0067】

ここで、方法Ａによる場合の抵抗比０．１～１．２のときの必要圧力差、逆流量（下限流量）、合計抵抗Ｒを図７に示している。

【0068】

方法Ｂでは、流路抵抗が変わらず下限流量が増加するため、（１）式より導かれる下限圧力差は増加し、（２）式より導かれる排出側下限圧力Ｖｏｕｔｍの減少効果が小さい。

【0069】

ここで、方法Ｂによる場合の抵抗比０．１～１．２のときの必要圧力差、逆流量（下限流量）、合計抵抗Ｒを図８に示している。

【0070】

なお、参考として、方法Ｂで抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎが１．９～０．１のときと、方法Ａ、即ちＲｏｕｔ／Ｒｉｎ＝１．９～１で供給側流体抵抗Ｒｉｎを下げ、Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ＝１～０．１で排出側流体抵抗Ｒｏｕｔを下げて算出した必要圧力差、逆流量（下限流量）、合計抵抗Ｒを図９に示している。

【0071】

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０を参照して説明する。図１０は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

【0072】

本実施形態では、流路板２は板状部材２Ａ～２Ｄを積層して構成している。そして、板状部材２Ｄに供給側流体抵抗部７を形成している。

【0073】

ここで、供給側共通液室１０に外部から液体を供給する供給ポート４１から、供給側共通液室１０、フィルタ部材９、供給側導入部８、供給側流体抵抗部７、個別液室６、ノズル連通路５を経て、ノズル４に至る前までの流路の合計流体抵抗をＲｉｎ２とする。

【0074】

また、排出側流体抵抗部５７の入口から、排出側流体抵抗部５７、排出側個別流路５６、排出側導出部５８、フィルタ部材５９、排出側共通液室５０を経て、排出側共通液室５０から外部に液体を排出する排出ポート４２までの流路の合計流体抵抗をＲｏｕｔ２とする。

【0075】

そして、流体抵抗Ｒｉｎ２と流体抵抗Ｒｏｕｔ２の関係を、Ｒｉｎ２＞Ｒｏｕｔ２、としている。つまり、抵抗比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２＜１とし、ここでは、抵抗比Ｒｏｕｔ２／Ｒｉｎ２＝０．８になるようにしている。

【0076】

このように供給側の流路全体の流体抵抗よりも排出側の流路全体の流体抵抗を小さくすることによっても、負圧によって変質を生じる液体であっても、負圧による液体の変質を抑えつつ循環を行うことができる。

【0077】

次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

【0078】

本実施形態では、ノズル４の流体抵抗をＲｐとし、Ｒｉｎ＞Ｒｏｕｔ＞Ｒｐ、の関係にしている。ここでは、ノズル４の流体抵抗Ｒｐは、供給側流体抵抗Ｒｉｎ、排出側流体抵抗Ｒｏｕｔの１／１０程度としている。また、抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎは、０．５＜Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎ＜１としている。

【0079】

このヘッドにおける最大吐出量で吐出したときの実測結果は、表２のとおりであった。表２は、流体抵抗比Ｒｏｕｔ／Ｒｉｎが「０．８６」のとき（流体抵抗逆比Ｒｉｎ／Ｒｏｕｔが「１．１６」のとき）の値である。

【0080】

【表2】

【0081】

最大吐出量でもメニスカスが維持され、供給側流量変化量と排出側流量変化量は抵抗比の範囲内であるためには、ノズル４の流体抵抗Ｒｐは、供給側流体抵抗Ｒｉｎ及び排出側流体抵抗Ｒｏｕｔに比較して１／１０程度が適している。

【0082】

ここで、非循環時の液体の流量ｉ０、メニスカス圧力Ｖｍとし、ノズル４からの吐出に起因する負圧Ｖｐが個別液室６に与えられると考えると、図１２（ａ）に示す非吐出時及び図１２（ｂ）に示す吐出時の計算モデルが成り立つ。

【0083】

ノズル４からの吐出量ｉｐを一定と考えると、負圧Ｖｐが印加されたとき、メニスカス圧力Ｖｍａには負圧Ｖｐに加えて圧力損失ｉｐ×Ｒｐの分大きく負圧が加わることになる。メニスカス圧力Ｖｍａに負圧が加わることで、吐出時、供給側の流量ｉ１が増加し、排出側の流量ｉ２が減少する。また、供給側流体抵抗Ｒｉｎ及び排出側流体抵抗Ｒｏｕｔによる圧力損失を受け、圧力変動Ｖｉｎａ、Ｖｏｕｔａとして圧力に現れる。

【0084】

このとき、ノズル４の流体抵抗Ｒｐが低くすることで、メニスカス圧力Ｖｍａに加わる負圧が制限される。そのため、供給側の流量ｉ１の増加量と、排出側の流量ｉ２の減少量が制限される効果がある。

【0085】

次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１３を参照して説明する。図１３は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

【0086】

本実施形態では、流路板２は板状部材２Ａ～２Ｃを積層して構成している。そして、排出側流体抵抗部を持たないで、排出側個別流路５６をそのままノズル連通路５を介して個別液室６に連通させている。

【0087】

ここで、供給側共通液室１０に外部から液体を供給する供給ポート４１から、供給側共通液室１０、フィルタ部材９、供給側導入部８、供給側流体抵抗部７、個別液室６、ノズル連通路５を経て、ノズル４に至る前までの流路の合計流体抵抗をＲｉｎ１とする。

【0088】

また、排出側流体抵抗部５７の入口から、排出側個別流路５６、排出側導出部５８、フィルタ部材５９、排出側共通液室５０を経て、排出側共通液室５０から外部に液体を排出する排出ポート４２までの流路の合計流体抵抗をＲｏｕｔ１とする。

【0089】

そして、流体抵抗Ｒｉｎ１と流体抵抗Ｒｏｕｔ１の関係を、Ｒｉｎ１＞Ｒｏｕｔ１、としている。つまり、抵抗比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１＜１とし、ここでは、抵抗比Ｒｏｕｔ１／Ｒｉｎ１＝０．８になるようにしている。

【0090】

このように、排出側流体抵抗部を持たない場合であっても、供給側の流路全体の流体抵抗よりも排出側の流路全体の流体抵抗を小さくすることによっても、負圧によって変質を生じる液体であっても、負圧による液体の変質を抑えつつ循環を行うことができる。

【0091】

次に、本発明の第５実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１４ないし図１６を参照して説明する。図１４は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図１５は排出流路を形成する板状部材の平面説明図、図１６はノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【0092】

本実施形態のヘッド構成は、前記第４実施形態と同様としているが、第１ないし第３実施形態のヘッド構成とすることもできる。

【0093】

そして、流路板２を構成するノズル板１側の板状部材２Ａは、図１５に示すように、ノズル連通路５の一部となる貫通穴部５ａ、排出流路を構成する排出側個別流路５６となる貫通穴部５６ａ及び排出側導出部５８の一部となる貫通穴部５８ａが連続して形成されている。

【0094】

ここで、排出流路の入口となる排出側個別流路５６の入口が対向するノズル連通路５の壁面５０ａは、平面形状で曲面形状、ここでは円弧状に形成している。

【0095】

また、流路板２を構成する板状部材２Ｂには、図１６に示すように、ノズル連通路５の残部を形成する円形状の貫通穴５ｂが形成されている。また、板状部材２Ｂには、排出側導出部５８の一部を形成する長穴形状の貫通穴５８ｂが形成されている。

【0096】

これにより、個別液室６からノズル連通路５からノズル４に至る流路の壁面が曲面形状になって乱流が低減し、ノズル連通路５に臨む排出側個別流路５６に液体が流れるときの液体の流れの乱れが抑制され、吐出安定性を向上できる。

【0097】

次に、本発明の第６実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１７を参照して説明する。図１７は同ヘッドにおけるノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【0098】

本実施形態では、流路板２を構成する板状部材２Ｂには、ノズル連通路５を形成する平面で楕円形状の貫通穴５ｃが形成されている。また、板状部材２Ｂには、排出側導出部５８の一部を形成する長穴形状の貫通穴５８ｂが形成されている。

【0099】

これにより、前記第５実施形態と同じ開口断面積を確保しつつ、ノズル連通路５を個別液室６の長手方向端部に配置することができて、ヘッドの長手方向の長さを短くすることができる。

【0100】

次に、本発明の第７実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１８を参照して説明する。図１８は同ヘッドにおけるノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【0101】

本実施形態では、流路板２を構成する板状部材２Ｂには、ノズル連通路５を形成する平面で長穴で長手方向端部が円弧形状の貫通穴５ｄが形成されている。また、板状部材２Ｂには、排出側導出部５８の一部を形成する長穴形状の貫通穴５８ｂが形成されている。

【0102】

これにより、前記第５実施形態と同じ開口断面積を確保しつつ、ノズル連通路５を個別液室６の長手方向端部に配置することができて、ヘッドの長手方向の長さを短くすることができる。

【0103】

次に、本発明の第８実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１９及び図２０を参照して説明する。図１９は同ヘッドにおける供給流路（又は排出流路）を形成する板状部材の平面説明図、図２０はノズル連通路を形成する板状部材の平面説明図である。

【0104】

流路板２を構成する板状部材２Ｃには、供給側導入部８、流体抵抗部７、個別液室６を含む供給側流路を形成する連続した貫通穴部８１が形成されている。ここで、ノズル連通路５に対応する部分８１ａは、個別液室６より上流側の部分８１ｂに対して屈曲させている。

【0105】

そして、板状部材２Ｂには、ノズル連通路５を形成する貫通穴部５ｅを貫通穴部８２の屈曲する部分８１ａに対応して形成している。

【0106】

なお、板状部材２Ｃに代えて、あるいは板状部材２Ａとともに、貫通穴部８１でノズル連通路５の一部、排出側個別流路５６、排出側導出部５８の一部を形成する。

【0107】

このように、供給側流路（又は排出側流路）を屈曲させることで、ヘッドの更なる小型化を図ることができる。また、ノズルと圧電アクチュエータのピッチがズレているときにも簡単に対応することができる。

【0108】

次に、本発明の第９実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２１及び図２２を参照して説明する。図２１は同ヘッドにおける排出流路を形成する板状部材の平面説明図、図２２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。

【0109】

本実施形態では、前記第５実施形態と同様に、排出流路の入口となる排出側個別流路５６の入口が対向するノズル連通路５の壁面５０ａは平面形状で円弧状に形成している。そして、ノズル配列方向と直交する方向（長手方向）において、ノズル４は壁面５０ａの円弧中心Ｏよりも壁面５０ａと反対側に配置している。

【0110】

これにより、図２２に示すように、個別液室６からノズル連通路５に矢印で示すように液体が流れるとき、液体は壁面５０ａによって流れの方向が曲げられた後にノズル４側に回り込むように流れる。このため、吐出安定性を確保しつつ、ノズルのリフレッシュ性を得ることができる。

【0111】

これに対し、図２３に示す比較例ように、ノズル配列方向と直交する方向（長手方向）において、ノズル４は壁面５０ａの円弧中心Ｏよりも壁面５０ａ側に配置されていると、液体は壁面５０ａによって流れの方向が曲げられる前にノズル４の排出側個別流路５６に流れ込み、流れが安定せずに吐出に影響を与える。

【0112】

次に、本発明の第１０実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２４を参照して説明する。図２４は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う要部断面説明図である。

【0113】

本実施形態では、個別液室６のノズル連通路側端部６ａを下流側のノズル連通路５に向かって傾斜する湾曲形状とし、ノズル連通路５の排出側個別流路５６が対向する壁面５０ａを下流側に向かって傾斜する湾曲形状としている。

【0114】

これにより、液体の流れが一層安定して、吐出特性が安定する。

【0115】

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２５及び図２６を参照して説明する。図２５は同装置の要部平面説明図、図２６は同装置の要部側面説明図である。

【0116】

この装置は、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。

【0117】

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４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４０４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４０４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。

【0118】

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

【0119】

供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。

【0120】

この装置は、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。

【0121】

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４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。

【0122】

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。

【0123】

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４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。

【0124】

維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４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。

【0125】

主走査移動機構４９３、供給機構４９４、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。

【0126】

このように構成したこの装置においては、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。

【0127】

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４０４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。

【0128】

このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

【0129】

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２７を参照して説明する。図７は同ユニットの要部平面説明図である。

【0130】

この液体吐出ユニットは、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４０４で構成されている。

【0131】

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれか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。

【0132】

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２８を参照して説明する。図２８は同ユニットの正面説明図である。

【0133】

この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４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。

【0134】

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４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

【0135】

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の例について図２９及び図３０を参照して説明する。図２９は同装置の概略説明図、図３０は同装置のヘッドユニットの平面説明図である。

【0136】

この装置は、連続媒体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媒体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続媒体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、連続媒体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続媒体５１０を排出する排出手段５０９などを備えている。

【0137】

連続媒体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、排出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。

【0138】

この連続媒体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５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

【0139】

ここで、ヘッドユニット５５０には、例えば、媒体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５５１Ｋ、５５１Ｃ、５５１Ｍ、５５１Ｙ（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。

【0140】

各ヘッドアレイ５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続媒体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。

【0141】

ヘッドアレイ５５１は、本発明に係る複数の液体吐出ヘッド（これを、単に「ヘッド」ともいう。）１０００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。

【0142】

次に、この装置における液体循環システムの一例について図３１を参照して説明する。図３１は同システムの説明に供するブロック説明図である。

【0143】

液体循環システム６３０は、メインタンク６０２、ヘッド１０００、供給タンク６３１、循環タンク６３２、コンプレッサ６３３、真空ポンプ６３４、第１送液ポンプ６３５、第２送液ポンプ６３６、供給側圧力センサ６３７、循環側圧力センサ６３８、レギュレータ（Ｒ）６３９ａ，６３９ｂなどで構成されている。

【0144】

供給側圧力センサ６３７は、供給タンク６３１とヘッド１０００との間であって、ヘッド１０００の供給ポート４１に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ６３８は、ヘッド１０００と循環タンク６３２との間であって、ヘッド１０００の排出ポート４２に繋がった排出流路側に接続されている。

【0145】

循環タンク６３２の一方は、第１送液ポンプ６３５を介して供給タンク６３１と接続されており、循環タンク６３２の他方は第２送液ポンプ６３６を介してメインタンク６０２と接続されている。

【0146】

これにより、供給タンク６３１から供給ポート４１を通ってヘッド１０００内に液体が流入し、排出ポート４２から排出されて循環タンク６３２へ排出される。そして、さらに第１送液ポンプ６３５によって循環タンク６３２から供給タンク６３１へ液体が送られることによって液体が循環する。

【0147】

また、供給タンク６３１にはコンプレッサ６３３がつなげられており、供給側圧力センサ６３７で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、循環タンク６３２には真空ポンプ６３４がつなげられており、循環側圧力センサ６３８で所定の負圧が検知されるよう制御される。

【0148】

これにより、ヘッド１０００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。

【0149】

また、ヘッド１０００のノズル４から液体を吐出すると、供給タンク６３１及び循環タンク６３２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６３６を用いて、メインタンク６０２から循環タンク６３２に液体を補充する。メインタンク６０２から循環タンク６３２への液体補充のタイミングは、循環タンク６３２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、循環タンク６３２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。

【0150】

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。

【0151】

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。

【0152】

「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。

【0153】

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。

【0154】

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。

【0155】

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。

【0156】

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。

【0157】

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。

【0158】

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。

【0159】

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。

【0160】

「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。

【0161】

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。

【0162】

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。

【0163】

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。

【0164】

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。

【0165】

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。

【0166】

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。

【0167】

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。

【0168】

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】

【0169】

１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板
４ ノズル
５ ノズル連通路
６ 個別液室
７ 供給側流体抵抗部
８ 供給側導入部
１０ 供給側共通液室
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通液室部材（フレーム部材）
５０ 排出側共通液室
５６ 排出側個別流路
５７ 排出側流体抵抗部
５８ 排出側導出部
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
６３０ 液体循環システム
１０００ 液体吐出ヘッド

【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】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】