(57)【要約】【課題】個別液室に通じる循環流路を設けた場合に共振周期Ｔｃが長くなって高周波駆動が阻害される。【解決手段】液体を吐出するノズル１０１と、ノズル１０１に通じる個別液室１０２と、個別液室１０２から液体が戻る循環流路１０３とを備え、循環流路１０３の壁面を形成する流路板１０７の板状部材１０７Ｂに設けた貫通穴で窪み部１０８を形成し、気体が入っている窪み部１０８で循環流路１０３の他の壁面部分よりもコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を構成している。【選択図】図１
2017209821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに通じる個別液室と、
前記個別液室から前記液体が戻る循環流路と、を備え、
前記循環流路の壁面には、前記循環流路の他の壁面部分よりもコンプライアンスが大きいコンプライアンス部が設けられている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記コンプライアンス部が複数設けられている
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３】
前記コンプライアンス部は、気体が入った窪み部である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記窪み部が通じる気体室が設けられている
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】
前記ノズルからの液体吐出方向を重力方向下向きとしたとき、前記窪み部は重力方向下向きに開口している
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記コンプライアンス部は、復元可能に変形可能な可撓性部である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記可撓性部の前記循環流路側と反対側は、前記個別液室に前記液体を供給流路の流体抵抗部の壁面を形成している
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】
請求項１ないし７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９】
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８に記載の液体吐出ユニット。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項８若しくは９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、ノズルに通じる個別液室と、個別液室から液体が戻る循環流路（排出流路）とを備える循環型ヘッドが知られている。
【０００３】
例えば、複数の個別液室に液体を供給する共通液室と複数の個別液室に通じて液体が戻される戻り流路が通じる共通戻り流路とを、ヘッドのフレーム部材にノズル配列方向と直交する方向において並べて配置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】特開２０１５−０７１２８９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、個別液室に通じる循環流路を設けて、個別液室から循環流路に液体を戻すようにした循環型ヘッドにおいては、ヘッドの流路体積が増加して固有振動周期（ヘルツホルム共振周期）Ｔｃが長くなり、高周波駆動が阻害され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、高周波駆動を可能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、
前記ノズルに通じる個別液室と、
前記個別液室から前記液体が戻る循環流路と、を備え、
前記循環流路の壁面には、前記循環流路の他の壁面部分よりもコンプライアンスが大きいコンプライアンス部が設けられている
構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高周波駆動が可能になる。
【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ノズル配列方向と直交する方向に沿う図のＸ１−Ｘ１線に相当する断面説明図である。
【図２】図１をノズル板側から見たノズル板を外した状態での平面説明図である。
【図３】比較例１のヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【図４】実施例１及び比較例１における液体を吐出させたときのノズル近傍の圧力変動の説明に供する説明図である。
【図５】同実施形態におけるノズルと窪みとの距離Ａと共振周期Ｔｃの関係の説明に供する説明図である。
【図６】比較例２のヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【図７】比較例２におけるノズルと窪みとの距離Ａと共振周期Ｔｃの関係の説明に供する説明図である。
【図８】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に沿う断面説明図である。
【図９】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に沿う断面説明図である。
【図１０】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に沿う断面説明図である。
【図１１】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に沿う断面説明図である。
【図１２】本発明の第６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断面説明図である。
【図１３】本発明の第７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断面説明図である。
【図１４】本発明の第８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断面説明図である。
【図１５】第７実施形態及び第８実施形態の作用効果の説明に供する説明図である。
【図１６】本発明の第９実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図である。
【図１７】同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う図１６のＸ２−Ｘ２線に相当する断面説明図である。
【図１８】図１７のＺ１−Ｚ１線に沿う平断面説明図である。
【図１９】同液体吐出ヘッドに対する液体供給循環系の説明に供する模式図である。
【図２０】可撓性部による流体抵抗部部分の圧力を調整する原理の説明に供する流体抵抗部分の断面説明図である。
【図２１】本発明の第１０実施形態に係る液体吐出ヘッドの平断面説明図である。
【図２２】本発明の第１１実施形態に係る液体吐出ヘッドの供給側流体抵抗部分の断面説明図である。
【図２３】本発明の第１２実施形態に係る液体吐出ヘッドの供給側流体抵抗部分の断面説明図である。
【図２４】本発明の第１３実施形態に係る液体吐出ヘッドの供給側流体抵抗部分の断面説明図である。
【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。
【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は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う図のＸ１−Ｘ１線に相当する断面説明図、図２は図１をノズル板側から見たノズル板を外した状態での平面説明図である。
【００１１】
液体吐出ヘッドは、ノズル板１０５と、複数枚（ここでは、４枚）の板状部材１０７Ａ〜１０７Ｄで構成される流路板１０７と、壁面部材としての振動板１０６とを積層接合している。そして、振動板１０６を変位させる圧電アクチュエータ１０４を備えている。
【００１２】
ノズル板１０５は、液体を吐出する複数のノズル１０１を有している。
【００１３】
流路板１０７は、ノズル１０１に通じる個別液室１０２、個別液室１０２とノズル１０１とを通じているノズル連通路１０９、個別液室１０２にノズル連通路１０９を介して通じる排出流路である循環流路１０３などを形成している。
【００１４】
振動板１０６は、個別液室１０２の変形可能な壁面を形成している。
【００１５】
そして、振動板１０６の個別液室１０２とは反対側に、振動板１０６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１０４を配置している。
【００１６】
この液体吐出ヘッドにおいては、圧電アクチュエータ１０４を駆動することで、例えば、振動板１０６が外方に引かれて個別液室１０２の容積が膨張し、個別液室１０２内に液体が流入する。
【００１７】
その後、圧電アクチュエータ１０４を逆方向に駆動し、振動板１０６を個別液室１０２に押し込む方向に変形させて個別液室１０２の容積を収縮させることにより、個別液室１０２内の液体が加圧され、ノズル１０１から液体が吐出される。
【００１８】
なお、この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。
【００１９】
そして、本実施形態においては、循環流路１０３の壁面を形成している板状部材１０７Ｂに貫通穴を形成して、循環流路１０３の壁面に開口する気体の入った窪み部１０８を設けている。この気体の入った窪み部１０８は、循環流路１０３の他の壁面部分よりもコンプライアンス（弾性コンプライアンス）が大きいコンプライアンス部を構成している。
【００２０】
窪み部１０８の内径は、窪み部１０８内に入っている気体が排出され難いように小さい方が好ましい。具体的には、ノズル１０１の径（ノズル径）よりも小さいことが好ましい。液体の定常的な流れでノズル１０１のメニスカスが乱れないことが重要であり、循環のためのポンピングで生じる流れによってメニスカスが出来るだけ乱れないように設定される。このとき、窪み部１０８の内径をノズル１０１の径よりも小さくすることで、窪み部１０８内に入っている気体が排出されるおそれが大幅に低減する。
【００２１】
窪み部１０８に入れる気体は、液体（例えばインク）に溶け込み難いものが好ましい。例えば、封入される気体としては、酸素、水素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどが特に好ましい。
【００２２】
このように、循環流路１０３の壁面に、気体が入った窪み部１０８を設けて、循環流路１０３の他の壁面部分よりも局所的にコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を配置することで、固有振動周期（共振周期）Ｔｃが短くなり、高周波駆動が可能になる。
【００２３】
次に、比較例１について図３を参照して説明する。図３は同比較例１のヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００２４】
比較例１は、本実施形態における窪み部１０８を備えていない点を除き、本実施形態と同様な構成である。
【００２５】
本実施形態の実施例１及び上記比較例１における圧力変動のシミュレーション結果から説明する。なお、図１及び図２に示すように、ノズル配列方向をＹ方向、ノズル配列方向と直交する方向をＸ方向、ヘッドの厚み方向（重力方向）をＺ方向とする。
【００２６】
（実施例１）
上記第１実施形態において、ノズル板１０５の厚み６０μｍ、流路板１０７の各板状部材１０７Ａ〜１０７Ｄの厚み５０μｍ、個別液室１０２の幅（ノズル配列方向と直交する方向）を一様に１２０μｍとする。振動板１０６は厚み２μｍとし、個別液室１０２の壁面をなす変形可能領域以外では他の部材に接合され、変形可能領域以外のコンプライアンスは小さいものとする。
【００２７】
また、窪み部１０８は直径１６μｍ、深さ５０μｍとした。ノズル配列方向と直交する方向（Ｘ方向）におけるノズル１０１と窪み部１０８との距離Ａ＝３００μｍとしている。また、窪み部１０８に入っている気体は空気とした。
【００２８】
（比較例１）
実施例１の窪み部１０８を有しない点を除き、実施例１と同じである。
【００２９】
実施例１及び比較例１のヘッドにおいて、圧電アクチュエータ１０４を駆動してノズル１０１から液体を吐出させてノズル１０１近傍の圧力変動を測定（シミュレーション）した。この結果を図４に示している。図４において、実線は実施例１の結果を、破線は比較例１の結果を示している。
【００３０】
この結果から、実施例１のヘッドは、比較例１のヘッドよりも共振周期Ｔｃが短くなっていることが分かる。
【００３１】
このように、共振周期Ｔｃが短くなることで、振動減衰時間が短くなり、より短い間隔（高い駆動周波数）で次の吐出を行うことができる。
【００３２】
次に、ノズル配列方向と直交する方向におけるノズルと窪みとの距離Ａと共振周期Ｔｃの関係の一例について図５を参照して説明する。
【００３３】
図５に示すように、ノズル１０１と窪み部１０８との距離Ａを、１００μｍから８００μｍ（図では「μｍ」を「ｕｍ」と表記する。以下同じである。）の間で、１００μｍ毎に変化させ、圧電アクチュエータ１０４を駆動してノズル１０１から液体を吐出させたときのノズル１０１近傍の圧力変動を測定した。この結果を図５に示している。
【００３４】
この結果から、ノズル１０１と窪み部１０８との距離Ａが短くなるほど共振周期Ｔｃが短くなることが分かる。
【００３５】
次に、比較例２について図６を参照して説明する。図６は同比較例２のヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００３６】
比較例２は、窪み部１０８を個別液室１０２の壁面に設けている。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３７】
この比較例２において、ノズル１０１と窪み部１０８との距離Ａを、１００μｍから８００μｍの間で、１００μｍ毎に変化させ、圧電アクチュエータ１０４を駆動してノズル１０１から液体を吐出させたときのノズル１０１近傍の圧力変動を測定した。この結果を図７に示している。
【００３８】
この結果から、比較例２の構成でも、共振周期Ｔｃは比較例１の場合よりも短くなる。
【００３９】
しかしながら、ノズル１０１の近傍圧力が大きく低下していることから、第１実施形態の構成に比べて吐出特性が低下する。また、ノズル１０１からの窪み部１０８までの距離Ａが大きくなると、１．４μｓ辺りの圧力が大きくなるが、ピークの時間幅が極端に狭く、ヘッド間バラツキ、チャンネル（１つのノズルに対応する各部分の総称である。）間バラツキを考慮すると、同じ駆動波形でこの圧力ピークを扱うことは困難である。
【００４０】
つまり、個別液室１０２の壁面に気体が入った窪み部１０８等の局所的に大きなコンプライアンスを有するコンプライアンス部を設けることは好ましくない。
【００４１】
次に、窪み部１１８の向きについて説明する。
【００４２】
窪み部１１８内の気体が排出されないようにする必要がある。
【００４３】
したがって、液体吐出方向を重力方向下向きにして液体吐出ヘッドを配置するときには、窪み部１０８の開口部も重力方向下向きに開口する構成とすることが好ましい。これにより、窪み部１０８に入っている気体は浮力によって窪み部１０８の終端側に向かい、窪み部１０８から排出されにくくなる。
【００４４】
一方、液体吐出方向を重力方向上向きにして液体吐出ヘッドを配置するときには、窪み部１０８はノズル板１０５側に設ける。これにより、窪み部１０８に入っている気体は浮力によって窪み１１８の終端側に向かい、窪み部１０８から排出されにくくなる。
【００４５】
なお、窪み部１０８への気体の封入は、液体充填時に同時に行うことができる。この場合、窪み部１０８の終端側への向きを重力方向上向きにすることで、窪み部１０８の内径が十分小さければ、液体充填においても、窪み部１０８に液体が充填されることはない。
【００４６】
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８を参照して説明する。図８は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００４７】
本実施形態では、５枚の板状部材１０７Ａ〜１０７Ｅで流路板１０７を構成している。そして、板状部材１０７Ｂに形成した貫通穴で構成した窪み部１０８と、板状部材１０７Ｃに形成した貫通部で構成した気体室１１１とを通じ、これらの窪み部１０８及び気体室１１１に気体を入れて、他の壁面部分よりコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を構成している。なお、気体室１１１の容積は窪み部１０８の容積よりも大きい。
【００４８】
これにより、気体が入っている窪み部１０８及び気体室１１１で構成されるコンプライアンス部のコンプライアンスは、前記第１実施形態よりも大きくなり、共振周期Ｔｃを更に短くすることができる。
【００４９】
また、窪み部１０８の奥側に気体室１１１による大きなコンプライアンスが存在することで、気体の減少を抑えるために窪み部１０８の径を小さくすることができる。
【００５０】
次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９を参照して説明する。図９は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００５１】
本実施形態では、ノズル板１０５に循環流路１０３と外気を通じる１又は複数の貫通穴１１０を設け、この外気に通じる貫通穴１１０で他の壁面部分よりコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を構成している。
【００５２】
この場合、貫通穴１１０はノズル径よりも小径として液だれを防止することが好ましい。
【００５３】
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１０を参照して説明する。図１０は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００５４】
本実施形態では、ノズル板１０５に循環流路１０３側に臨む凹部１３１を設け、凹部１３１に対応する部分を復元可能に変形可能な可撓性部（薄膜部）１１２とし、可撓性部１１２にて他の壁面部分よりコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を構成している。
【００５５】
これにより、可撓性部１１２がダンパとして機能して、液体吐出に伴う循環流路１０３における圧力変動を吸収ないし減衰させるので、共振周期Ｔｃを短くできる。
【００５６】
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１１を参照して説明する。図１１は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００５７】
本実施形態では、流路板１０７を構成する板状部材１０７Ｂの板状部材１０７Ｃ側に凹部を形成している。この構成により、循環流路１０３の壁面の一部が復元可能に変形可能な可撓部（薄膜部）１１２とし、可撓性部１１２を挟んで循環流路１０３と反対側に気体室１１３を形成して気体を封入することで、他の壁面部分よりコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を構成している。
【００５８】
これにより、可撓性部１１２がダンパとして機能して、液体吐出に伴う循環流路１０３における圧力変動を吸収ないし減衰させるので、共振周期Ｔｃを短くできる。
【００５９】
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１２を参照して説明する。図１２は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００６０】
本実施形態では、流路板１０７を構成する板状部材１０７Ｂに貫通部を設けて、板状部材１０７Ａとの間に配置した可撓性フィルムなどの可撓性膜１１４で貫通部の循環流路１０３側開口を封止している。
【００６１】
この構成により、循環流路１０３の壁面の一部に、復元可能に変形可能な可撓性を有する可撓性部１１２を設け、可撓性部１１２を挟んで循環流路１０３と反対側に気体室１１３を形成して気体を封入して、他の壁面部分よりコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を構成している。
【００６２】
これにより、可撓性部１１２がダンパとして機能して、液体吐出に伴う循環流路１０３における圧力変動を吸収ないし減衰させるので、共振周期Ｔｃを短くできる。
【００６３】
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１３を参照して説明する。図１３は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００６４】
本実施形態では、ノズル１０１からの距離Ａが異なる複数（ここでは、４個）の窪み部１０８を設けて、これら複数の窪み部１０８内に気体を封入して、他の壁面部分よりコンプライアンスが大きい複数のコンプライアンス部を構成している。
【００６５】
これにより、一部の窪み部１０８の気体が減少、消失しても、全体としてのコンプライアンスがほとんど変化しなくなり、長期にわたり、高周波駆動が可能になる。
【００６６】
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１４を参照して説明する。図１４は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【００６７】
本実施形態では、ノズル１０１からの距離Ａが異なる複数（ここでは、５個）の窪み部１０８を設けるとともに、これら５個の窪み１０８が通じる気体室１１１を設けて、これら複数の窪み部１０８及び気体室１１１に気体を封入して、他の壁面部分よりコンプライアンスが大きい複数のコンプライアンス部を構成している。
【００６８】
これにより、前記第７実施形態よりもコンプライアンスが大きくなり、共振周期Ｔｃを更に短くすることができる。また、窪み部１０８の奥側に気体室１１１による大きなコンプライアンスが存在することで、気体の減少を抑えるために窪み部１０８の径を小さくすることができる。さらに、前記第７実施形態と同様に、一部の窪み部１０８の気体が減少、消失しても、全体としてのコンプライアンスがほとんど変化しなくなり、長期にわたり、高周波駆動が可能になる。
【００６９】
ここで、複数の窪み部１０８を設けることによる効果について図１５のシミュレーション結果を参照して説明する。
【００７０】
（実施例２）
窪み部１０８の個数、位置以外は、実施例１と同じである。
【００７１】
窪み１０８を５個設ける第８実施形態の構成において、距離Ａは、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍとした。窪み１０８を４個設ける第７実施形態の構成において、距離Ａは、３００μｍ、４００μｍ、６００μｍ、７００μｍとした。
【００７２】
これらについて、ノズル１０１の近傍での圧力変動の結果を測定した。その結果を図１５に示している。この図１５から分かるように、Ａ＝５００μｍの窪み部１０８の有無に関わらず、ノズル近傍の圧力変動に変化が無く、複数個の窪み部を設けることで、一部の窪み部の気体が減少、消失しても効果を維持できることが分かる。
【００７３】
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１６ないし図１８を参照して説明する。図１６は同ヘッドの分解斜視説明図、図１７は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１８は図１７のＺ１−Ｚ１線に沿う平断面説明図である。
【００７４】
本実施形態では、ノズル板２と、循環流路板４及び供給流路板８で構成される流路板３と、振動板１０とを積層接合している。そして、振動板１０を変位させる圧力発生手段１１と、保護部材１５を備えている。
【００７５】
ノズル板２は、液体を吐出する複数のノズル１を有している。
【００７６】
流路板３は、供給側個別流路として、ノズル１に通じるノズル連通路３１、ノズル連通路３１に通じる個別液室１８、個別液室１８に通じる供給側流体抵抗部２２、供給側流体抵抗部２２に通じる供給流路１９を形成している。振動板１０の開口部を介して共通液室３３から供給流路１９に液体が供給される。
【００７７】
なお、供給側流体抵抗部２２は、図１７に示すように高さが個別液室１８及び供給流路１９よりも低く、図１８に示すようにノズル配列方向の幅が個別液室１６及び供給流路１９よりも狭く形成されている。
【００７８】
また、流路板３は、循環側個別流路として、ノズル連通路３１を介して個別液室１８に通じる循環流路２０を形成している。この循環流路２０のノズル連通路３１側には循環流体抵抗部２１が設けられている。また、循環流路２０の下流側はそれぞれ通路３５及び振動板１０の開口部を介して循環共通液室３６に通じている。
【００７９】
流路板３の循環流路板４と供給流路板８の間には可撓性部材６を配置し、この可撓性部材６によって、循環流路２０及び供給側流体抵抗部２２の各壁面を形成する、復元可能に変形可能な可撓性部２５を形成している。
【００８０】
循環流路２０の壁面を形成する可撓性部２５は、循環流路２０の他の壁面部分よりもコンプライアンスが大きいコンプライアンス部を構成している。なお、可撓性部材６としては、例えば樹脂フィルムやゴムを使用することができる。
【００８１】
振動板１０は、個別液室１８の変形可能な壁面（振動領域）９を形成している。また、上記のとおり、振動板１０には、共通液室３３と供給流路１９との間の開口部、循環側の通路３５と循環共通液室３６との間の開口部が形成されている。
【００８２】
そして、振動板１０の個別液室１８とは反対側に、振動板１０を変形させる電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータなどの圧力発生手段１１が配置されている。圧力発生手段１１はベース部材１１上に保持されている。また、圧力発生手段１１には、フレキシブル配線部材１２が接続され、フレキシブル配線部材１２にはドライバＩＣなどの駆動回路１３が実装されている。
【００８３】
保護部材１５は、振動板１０に接合されて、個別液室１８に液体を供給する共通液室３３と、個別液室１８から循環流路２０を通じて戻される液体が流入する循環共通液室３６を形成する。
【００８４】
保護部材１５には、共通液室３３に通じる供給ポート１６と、循環共通液室３６に通じる循環ポート（排出ポート）１７を有している。
【００８５】
この液体吐出ヘッドにおいても、圧力発生手段１１を駆動することで、例えば、振動板１０の振動領域９が外方に引かれて個別液室１８の容積が膨張し、個別液室１８内に液体が流入する。
【００８６】
その後、圧力発生手段１１を逆方向に駆動し、振動板１０の振動領域９を個別液室１８に押し込む方向に変形させて個別液室１８の容積を収縮させることにより、個別液室１８内の液体が加圧され、ノズル１から液体が吐出される。
【００８７】
そして、本実施形態においても、可撓性部２５は、循環流路２０の壁面において、他の壁面部分よりもコンプライアンスの大きいコンプライアンス部を構成している。
【００８８】
これにより、可撓性部２５がダンパとして機能して、液体吐出に伴う圧力変動を吸収ないし減衰させるので、共振周期Ｔｃを短くできる。
【００８９】
次に、この液体吐出ヘッドに対する液体供給循環系について図１９を参照して説明する。図１９は同説明に供する模式図である。
【００９０】
液体タンク２０８に貯留されている液体は、供給チューブ２０７ａを通じて循環サブタンク２０４に供給される。循環サブタンク２０４と供給サブタンク２０３とは供給チューブ２０７ｂで接続されている。
【００９１】
供給サブタンク２０３はチューブ２０２ｂを介して液体吐出ヘッド２０１の供給ポート１６と接続され、循環サブタンク２０４はチューブ２０２ａを介して液体吐出ヘッド２０１の循環ポート１７と接続されている。
【００９２】
供給サブタンク２０３にはコンプレッサ２０５が接続され、循環サブタンク２０４には真空ポンプ２０６が接続されている。
【００９３】
この供給循環系においては、コンプレッサ２０５によって供給サブタンク２０３内の気体を加圧して液体吐出ヘッド２０１に液体を供給し、真空ポンプ２０６によって循環サブタンク２０４内を減圧して液体吐出ヘッド２０１から液体を回収する。
【００９４】
次に、本実施形態における供給側流体抵抗部の圧力調整について図２０も参照して説明する。
【００９５】
循環型ヘッドにおいては、上述したように、コンプレッサ２０５と真空ポンプ２０６で圧力制御することで、液体吐出ヘッド２０１内において、共通液室３３、供給流路１９、供給側流体抵抗部２２、個別液室１８、ノズル連通路３１、循環側流体抵抗部２１、循環流路２０、通路３５、循環側共通液室３６の順に液体を流動させる。
【００９６】
このとき、供給側流体抵抗部２２や循環側流体抵抗部２１の寸法が各チャンネル間でばらつくと、流体抵抗値がばらつき、液体が各ノズル１に至るまでの圧力損失にばらつきが生じることになる。
【００９７】
したがって、各チャンネル間でノズル１のメニスカスにかかる圧力が変動し、その圧力が高すぎるとノズル１から液体が溢れ、圧力が低すぎるとノズル１から気泡を巻き込んで、正常な吐出ができなくなる。
【００９８】
そこで、本実施形態では、個別液室１８に通じる供給側流体抵抗部２２の壁面の一部を復元可能に変形可能な可撓性部２５で構成することで、各チャンネル間で供給側流体抵抗部２２の寸法がばらついても、可撓性部２５が撓むことで圧力を調整し、ノズル１のメニスカスにかかる圧力変動を抑制するようにしている。
【００９９】
また、コンプレッサ２０５や真空ポンプ２０６の故障などにより液体吐出ヘッド２０１に想定外の圧力が発生した場合、可撓性部２５がダンパとして機能することで、同様に、ノズル１のメニスカスにかかる圧力変動を抑制するようにしている。
【０１００】
ここで、図２０を参照して可撓性部による流体抵抗部部分の圧力を調整する原理について説明する。
【０１０１】
供給側流体抵抗部２２の形状がチャンネル間でばらつき、供給側流体抵抗部２２のギャップＧ１、Ｇ２、Ｇ３が異なるとき、可撓性部２５がギャップＧ１、Ｇ２、Ｇ３に応じて変形することで、個別液室１８に伝達される圧力のばらつきを低減する。
【０１０２】
例えば、図２０（ａ）に示すギャップＧ１が設計値であるとする。この場合でも、可撓性部２５は、供給側流体抵抗部２２側から加わる供給圧力と循環流路２０側から加わる循環圧力（排出圧力）とがバランスする位置まである程度変形する。
【０１０３】
これに対し、図２０（ｂ）に示すように、供給側流体抵抗部２２の寸法がばらつき、ギャップＧ１よりも広いギャップＧ２（Ｇ２＞Ｇ１）となると、可撓性部２５に供給側流体抵抗部２２側から加わる圧力は、ギャップＧ１のときよりも大きくなり、可撓性部２５はギャップＧ１のときよりも大きな変形量で循環流路２０側に変形する。したがって、可撓性部２５の部分での圧力損失がギャップＧ１のときより大きくなる。
【０１０４】
一方、図２０（ｃ）に示すように、供給側流体抵抗部２２の寸法がばらつき、ギャップＧ１よりも狭いギャップＧ３（Ｇ３＜Ｇ１）となると、可撓性部２５に供給側流体抵抗部２２側から加わる圧力は、ギャップＧ１のときよりも小さくなり、可撓性部２５はギャップＧ１のときよりも小さな変形量で循環流路２０側に変形する。したがって、可撓性部２５の部分での圧力損失がギャップＧ１のときより小さくなる。
【０１０５】
図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、供給側流体抵抗部２２の入口での圧力をそれぞれ圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３とすると、それぞれの流路断面積から考えて、Ｐ２＞Ｐ１＞Ｐ３という関係が成り立つ。
【０１０６】
したがって、可撓性部２５の変形量Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の大小関係は、Ｘ２＞Ｘ１＞Ｘ３となり、可撓性部２５による圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３の大小関係は、ΔＰ２＞ΔＰ１＞ΔＰ３となる。
【０１０７】
これより、供給側流体抵抗部２２の出口での圧力は、Ｐ１−ΔＰ１、Ｐ２−ΔＰ２、Ｐ３−ΔＰ３となり、可撓性部２５を有しない場合と比べて、圧力のばらつきを抑制できる。
【０１０８】
つまり、仮に、供給側流体抵抗部２２のギャップＧが多少ばらついても、可撓性部２５がダンパとして機能し、ギャップＧに応じて供給側流体抵抗部２２の出口での圧力を各チャンネルにおいて近づける方向に調整するため、個別液室１８を通じて、ノズル１にかかる圧力変動を抑制できる。
【０１０９】
また、可撓性部２５は、循環流路２０の壁面において、他の壁面部分よりもコンプライアンスの大きいコンプライアンス部を構成している。
【０１１０】
これにより、可撓性部２５がダンパとして機能して、液体吐出に伴う循環流路２０における圧力変動を吸収ないし減衰させるので、共振周期Ｔｃを短くできる。
【０１１１】
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２１を参照して説明する。図２１は同ヘッドの図１７と同様な平断面説明図である。
【０１１２】
本実施形態では、供給側流体抵抗部２２の入口部分２２ａ及び出口部分２２ｂのうち、ノズル配列方向の隔壁部２３で形成される部分がテーパ形状に形成されている。
【０１１３】
これにより、供給側流体抵抗部２２の開口断面積が徐々に変化して、流路の急な断面積変化による圧力損失を低減することができる。
【０１１４】
次に、本発明の第１１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２２を参照して説明する。図２２は同ヘッドの供給側流体抵抗部分の断面説明図である。
【０１１５】
本実施形態では、循環流路４１の壁面に、復元可能に変形可能な可撓性部２５Ａを設けて他の壁面部分よりもコンプライアンスの大きいコンプライアンス部を構成している。さらに、この可撓性部２５Ａと空間２６を挟んで供給側流体抵抗部２２の復元可能に変形可能な壁面を形成する可撓性部２５Ｂを配置している。空間２６には気体が入っている。
【０１１６】
これにより、供給側流体抵抗部２２の流体抵抗値のばらつきを抑制することができるとともに、供給側及び循環側の流路内で想定外の圧力がかかっても、可撓性部２５Ａ、２５Ｂがダンパとして機能し、ノズル１の部分での圧力変動を抑制することができる。
【０１１７】
なお、可撓性部２５は３枚以上とすることもでき、また、複数の可撓性部２５は必ずしも同じ面積である必要もない。
【０１１８】
次に、本発明の第１２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図２３を参照して説明する。図２３は同ヘッドの供給側流体抵抗部分の断面説明図である。
【０１１９】
本実施形態では、供給側流体抵抗部２２の入口部分２２ａ及び出口部分２２ｂのうち、可撓性部２５に繋がる部分及びこれに対向する部分をテーパ形状に形成している。また、循環流路２０の可撓性部２５の上流側部分２０ａ及び下流側部分２０ｂをテーパ形状に形成している。
【０１２０】
これにより、供給側流体抵抗部２２において流路の急な断面積変化による圧力損失を抑制することができ、効率的な圧力伝達が可能になる。
【０１２１】
次に、本発明の第１３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は同ヘッドの供給側流体抵抗部分の断面説明図である。
【０１２２】
本実施形態では、循環流路板４Ａ、４Ｂの間に可撓性部材６６を設け、この可撓性部材６６で循環側流体抵抗部２１の壁面を形成する復元可能に変形可能な可撓性部２７を形成し、可撓性部２７の循環側流体抵抗部２１とは反対側に循環流路部材４Ｂに設けた貫通穴で形成した気体室２８を設けている。
【０１２３】
これにより、循環側流体抵抗部２１の流体抵抗値が各チャンネルでばらついても、可撓性部２７がダンパとして機能し、ノズル１の部分にかかる圧力変動を抑制することができる。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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１４は同ユニットの要部平面説明図である。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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１５は同ユニットの正面説明図である。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
「液体吐出ユニット」には、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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
「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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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】
【０１６３】
１  ノズル
２  ノズル板
３  流路板
４  循環流路部材
６  可撓性部材
８  供給流路部材
１０  振動板
１８  個別液室
２０  循環流路
２１  循環側流体抵抗部
２２  供給側流体抵抗部
２５  可撓性部
１０１  ノズル
１０２  個別液室
１０３  循環流路
１０４  圧電アクチュエータ
１０６  振動板
１０８  窪み部
１０９  ノズル連通路
１１０  貫通穴
１１１  気体室
１１２  可撓性部
１１３  気体室
１１４  可撓性部材
４０３  キャリッジ
４０４  液体吐出ヘッド
４４０  液体吐出ユニット
【図１】
2017209821.tif 000003
【図２】
2017209821.tif 000004
【図３】
2017209821.tif 000005
【図４】
2017209821.tif 000006
【図５】
2017209821.tif 000007
【図６】
2017209821.tif 000008
【図７】
2017209821.tif 000009
【図８】
2017209821.tif 000010
【図９】
2017209821.tif 000011
【図１０】
2017209821.tif 000012
【図１１】
2017209821.tif 000013
【図１２】
2017209821.tif 000014
【図１３】
2017209821.tif 000015
【図１４】
2017209821.tif 000016
【図１５】
2017209821.tif 000017
【図１６】
2017209821.tif 000018
【図１７】
2017209821.tif 000019
【図１８】
2017209821.tif 000020
【図１９】
2017209821.tif 000021
【図２０】
2017209821.tif 000022
【図２１】
2017209821.tif 000023
【図２２】
2017209821.tif 000024
【図２３】
2017209821.tif 000025
【図２４】
2017209821.tif 000026
【図２５】
2017209821.tif 000027
【図２６】
2017209821.tif 000028
【図２７】
2017209821.tif 000029
【図２８】
2017209821.tif 000030