JP2017170784A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路部材の強度の低下および液体吐出ヘッドの大型化を抑制しつつ、吐出口ごとの圧力損失のばらつきを低減することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、液体吐出ユニットと、液体吐出ユニットに接合され、厚み方向に貫通する流路であって個別供給路に連通する複数の供給流路を有する第１流路部材と、第１流路部材の液体吐出ユニットに接合された面と反対側の面に接合された第２流路部材と、を備え、第１流路部材に形成された複数の供給流路のうち最も端に位置する供給流路と第１流路部材の縁端部との間の距離は、第２流路部材に接合された面における距離よりも液体吐出ユニットに接合された面における距離の方が短い。【選択図】図７

Description

本発明は、インクなどの液体を吐出する液体吐出ヘッド、および液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置に関する。

液体を吐出して記録を行う液体吐出装置は、多様な用途で使用されるようになってきており、高精細で高品位の記録が求められている。高精細で高品位の記録を実現するためには、液体を吐出する吐出口を高密度に配置して、複数の吐出口から吐出する液滴の大きさを均一にすることが要求される。
吐出口を高密度に配置すると、吐出口まで液体を供給するための供給流路も微細に形成する必要がある。特許文献１は、微細な供給流路が形成された流路部材上に、素子基板を接合した構造のインクジェット液体吐出ヘッドが開示されている。

特表２０１０−５２８９１２号公報

しかしながら、供給流路を微細化すると、記録素子基板に液体を供給する供給口から吐出口までの距離の差が大きくなってしまうため、吐出口ごとに圧力損失が異なってしまう。このため、吐出口から吐出される液滴の体積が吐出口ごとに異なり、記録される画像の品質が低下してしまうという課題があった。
この課題に対して、供給口の配置によって圧力損失差を低減することが考えられる。
しかしながら、記録素子基板の端部に設けられた吐出口における圧力損失を低減するためには、液体の供給口を記録素子基板の端部に近づける必要がある。このため、液体吐出ヘッドの端部において流路部材の隔壁が薄くなり、強度が低下する場合があった。強度を増すために流路部材の隔壁を厚くすると、流路部材が大きくなり、液体吐出ヘッドが大型化してしまうという課題が生じてしまう。
そこで、本発明の目的は、流路部材の強度の低下および液体吐出ヘッドの大型化を抑制しつつ、吐出口ごとの圧力損失のばらつきを低減する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である。

本発明による液体吐出ヘッドは、吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、各圧力室に液体を供給するための複数の個別供給路とを備える液体吐出ユニットと、前記液体吐出ユニットに接合され、厚み方向に貫通する流路であって前記個別供給路に連通する複数の供給流路を有する第１流路部材と、前記第１流路部材の前記液体吐出ユニットに接合された面と反対側の面に接合された第２流路部材と、を備え、前記第１流路部材に形成された前記複数の供給流路のうち最も端に位置する供給流路と前記第１流路部材の縁端部との間の距離は、前記第２流路部材に接合された面における距離よりも前記液体吐出ユニットに接合された面における距離の方が短いことを特徴とする。

また、本発明による液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドを備える。

本発明によれば、流路部材の強度の低下および液体吐出ヘッドの大型化を抑制しつつ、吐出口ごとの圧力損失のばらつきを低減することが可能である。

液体吐出ヘッドの構成の例を示す図である。 液体吐出ヘッドを適用可能な液体吐出装置の例を示す図である。 液体吐出ユニットの構成を示す図である。 記録素子基板の断面斜視図である。 流路ユニットの構成を示す図である。 液体吐出ユニットと流路ユニットの構成を合わせて示す図である。 図６のＡ−Ａ断面図である。 流路ユニットの変形例を示す図である。 液体吐出ヘッドの一部の構成を示す断面図である。 液体吐出ヘッドの断面図である。 液体吐出ヘッドの図である。 液体吐出ヘッドの一部を示す分解図である。 液体吐出ヘッドの断面構成を示す図である。 液体吐出ヘッドの断面構成を示す図である。 液体吐出ヘッドの断面構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
以下の各実施形態では、液体を吐出して記録を行う液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置について説明するが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置や、各種の処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用することができる。例えば産業用記録装置の一例としては、バイオチップ作製装置や、電子回路印刷装置などが挙げられる。

（液体吐出ヘッド３の構成例）
図１は、本発明を適用可能な液体吐出ヘッド３の構成例を示している。
図１（ａ）の液体吐出ヘッド３は、１つの液体吐出ユニット３００を備えている。液体吐出ユニット３００は、流路ユニット６００上に配置されている。この液体吐出ヘッド３は、シリアルスキャン方式の記録装置に用いられる。この液体吐出ヘッド３を備える記録装置は、矢印Ｘで示される主走査方向に液体吐出ヘッド３を移動させつつ吐出口から液体を吐出する記録走査と、矢印Ｙで示される副走査方向に記録媒体を搬送する動作とを繰り返す。ここで主走査方向は、吐出口列１４が延在する方向と交差（図１（ａ）では直交）する方向である。副走査方向は、主走査方向と交差する方向であり、図１（ａ）では主走査方向と直交する方向である。上記の動作により、この記録装置は、記録媒体上に画像を記録する。
図１（ｂ）の液体吐出ヘッド３は、複数の液体吐出ユニット３００を千鳥状に配置した長尺のラインヘッドである。この液体吐出ヘッド３は、複数の液体吐出ユニット３００に共通して設けられる流路ユニット６００を有している。この液体吐出ヘッド３は、フルライン方式の記録装置に用いられる。この液体吐出ヘッド３を備える記録装置は、吐出口列１４が延在する方向と交差（図１（ｂ）では直交）する方向である矢印Ｙの方向に連続的に記録媒体２を搬送しつつ、記録装置の定位置に固定された液体吐出ヘッド３から液体を吐出することで記録を行う。
図１（ｃ）の液体吐出ヘッド３もまた、複数の液体吐出ユニット３００を千鳥状に配置した長尺のラインヘッドである。この液体吐出ヘッド３は、流路ユニット６００が液体吐出ユニット３００のそれぞれに対して個別に設けられている点で図１（ｂ）に示す液体吐出ヘッド３とは異なる。この液体吐出ヘッド３を備える記録装置もまた、吐出口列１４が延在する方向と交差（図１（ｃ）では直交）する方向である矢印Ｙの方向に連続的に記録媒体を搬送しつつ、記録装置の定位置に固定された液体吐出ヘッド３から液体を吐出することで記録を行う。
図１（ｄ）の液体吐出ヘッド３は、複数の液体吐出ユニット３００を直線上に一列に配置（インライン配置）した長尺のラインヘッドである。この液体吐出ヘッド３では、液体吐出ユニット３００中の記録素子基板が隣接して直線上にインライン配置されている。液体吐出ヘッド３は、複数の液体吐出ユニット３００に対して共通して設けられる流路ユニット６００を有している。この液体吐出ヘッド３は、フルライン方式の記録装置に用いられる。
図１（ｅ）の液体吐出ヘッド３は、複数の液体吐出ユニット３００を一列にインライン配置した長尺のラインヘッドである。この液体吐出ヘッド３は、図１（ｄ）とは異なり、流路ユニット６００が液体吐出ユニット３００のそれぞれに対して個別に設けられている。
図１（ｄ）および図１（ｅ）に示すインライン配置の長尺ヘッドは、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す千鳥配置の長尺ヘッドに比べて、ヘッドの大きさをコンパクトにすることができるというメリットがある。本発明は、図１（ｄ）および図１（ｅ）に示すインライン配置の長尺ヘッドに適用した場合その効果が大きいが、これらの実施形態に限定されるものではなく、任意の形態の液体吐出ヘッドに対して適用することができる。

（記録装置）
図２は、本発明の液体吐出ヘッド３を適用可能な液体吐出装置の一例を示す図である。
図２（ａ）の記録装置は、図１（ａ）に示す液体吐出ヘッド３を用いるシリアルスキャン方式の記録装置である。この記録装置は、シャーシ１０１０と、搬送部１と、液体吐出ヘッド３と、給送部４と、キャリッジ５とを有する。シャーシ１０１０は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成されており、この記録装置の骨格を形成する。給送部４は、シート状の不図示の記録媒体２を記録装置の内部へ給送する。搬送部１は、給送部４から供給される記録媒体２を矢印Ｙで示される副走査方向に搬送する。キャリッジ５は、液体吐出ヘッド３を搭載して矢印Ｘで示される主走査方向に往復移動可能である。給送部４と、搬送部１と、キャリッジ５とは、シャーシ１０１０に組み付けられている。この記録装置は、キャリッジ５と共に液体吐出ヘッド３を矢印Ｘで示される主走査方向に移動させつつ、液体吐出ヘッド３の吐出口１３から液体を吐出する記録走査と、記録媒体２を矢印Ｙで示される副走査方向に搬送する搬送動作とを繰り返す。これによって、記録媒体上に画像を記録する。液体吐出ヘッド３に対しては、不図示の液体タンクから液体が供給される。
図２（ｂ）の記録装置は、図１（ｂ）〜（ｅ）に示したような長尺の液体吐出ヘッド３を備えているフルライン方式の液体吐出装置である。この記録装置は、シート状の記録媒体２を連続的に搬送する搬送部１を備えている。搬送部１は、図２（ｂ）に示すように搬送ベルトを用いる構成であってもよいし、搬送ローラを用いる構成、転写ドラムからシートに転写する構成であってもよい。この記録装置は、液体吐出ヘッド３として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のインクをそれぞれ吐出するための４つの液体吐出ヘッド３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋが備えられている。４つの液体吐出ヘッド３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋに対しては、それぞれ対応する色の液体が供給される。記録媒体２を連続的に搬送しながら、記録装置の定位置に固定された液体吐出ヘッド３から液体を吐出することによって、記録媒体２の上にカラー画像を連続的に記録することができる。
図２（ｃ）は、液体吐出ヘッド３に対する液体の供給系を説明するための図である。液体供給ユニット６は、液体吐出ヘッド３に液体を供給すると共に、液体吐出ヘッド３から一部の液体を回収することができる。液体吐出ヘッド３は、流路ユニット６００および液体吐出ユニット３００を有する。流路ユニット６００は、供給流路６１１を介して液体吐出ユニット３００に液体を供給する。液体吐出ユニット３００に供給された液体の一部は吐出口から記録媒体２に向けて吐出され、画像の記録に用いられ、一部は回収流路６２１を介して流路ユニット６００に回収される。なお図示していないが、この液体吐出ヘッド３は、供給流路６１１から圧力室２３を通って回収流路６２１へ向かう方向に液体流を発生させる液体流発生装置が備えられている。
上記で述べた記録装置の構成は一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、液体吐出ヘッド３から液体供給ユニット６へ液体を回収する流路を設けない構成も考えられる。このとき、液体吐出ヘッド３は、液体供給ユニット６から供給される液体を一時的に貯留するサブタンクを有していてもよい。記録媒体２に向けて液体を吐出した後、液体吐出ヘッド３内の液体が減少すると、液体供給ユニット６からサブタンクへ液体が補充される。

（液体吐出ユニット３００の構成）
図３は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド３の有する液体吐出ユニット３００の構成を示す図である。液体吐出ユニット３００は、記録素子基板１００に支持部材２２５を接合した構成である。記録素子基板１００は、吐出口形成部材２２１と、素子形成部材２２２と、液体供給路部材２２３と、蓋部材２２４とを有する。
吐出口形成部材２２１には、液体を吐出する複数の吐出口１３が列状に並んで設けられており、吐出口列１４を形成している。
素子形成部材２２２には、エネルギー発生素子１５と、エネルギー発生素子１５に液体を供給する個別供給路１７ａと、供給された液体の一部を回収する個別回収路１７ｂとが形成されている。
液体供給路部材２２３には、複数の個別供給路１７ａと連通する液体供給路１８と、複数の個別回収路１７ｂと連通する液体回収路１９とが形成されている。
蓋部材２２４には、液体供給路１８と連通する複数の液体供給口２１ａと、液体回収路１９と連通する複数の液体回収口２１ｂとが形成されている。複数の液体供給口２１ａは、吐出口列１４の方向と交差する方向（この例では直交する方向）に並設されている。同様に複数の液体回収口２１ｂが、吐出口列１４の方向と交差する方向に並設されている。
支持部材２２５には、液体供給口２１ａと連通し液体を供給する連通供給口２６ａと、液体回収口２１ｂと連通し液体を回収する連通回収口２６ｂとが形成されている。支持部材２２５は、記録素子基板１００と熱膨張率が近く、連通供給口２６ａおよび連通回収口２６ｂを高精度に形成することが可能な材料を用いることが好ましい。一例として、記録素子基板１００がシリコンウェハを加工して形成されている場合、支持部材２２５は、シリコンやアルミナ、ガラスなどの材料を用いることが好ましい。この例では、液体吐出ユニット３００は、記録素子基板１００および支持部材２２５を有しているが、本発明はかかる例に限定されず、支持部材２２５を省略して記録素子基板１００のみで液体吐出ユニット３００が構成されてもよい。

（記録素子基板１００の構成）
図４は、記録素子基板１００の断面斜視図である。吐出口形成部材２２１の一方の面は、記録素子基板１００の一面を形成している。この面には、複数の吐出口１３が列状に並設されており、吐出口列１４を形成している。吐出口形成部材２２１の他方の面には、窪みが形成されており、この窪みによって吐出口形成部材２２１と素子形成部材２２２との間には、複数の圧力室２３と呼ばれる空間が形成されている。圧力室２３内において、各吐出口１３と対応する位置には、エネルギー発生素子１５が設けられている。素子形成部材２２２に設けられた個別供給路１７ａおよび個別回収路１７ｂは、圧力室２３と連通する。個別供給路１７ａは、液体供給路部材２２３に設けられた液体供給路１８と連通しており、個別回収路１７ｂは、液体供給路部材２２３に設けられた液体回収路１９と連通している。液体供給路１８は、液体供給口２１ａと連通しており、液体回収路１９は、液体回収口２１ｂと連通している。液体は、個別供給路１７ａから圧力室２３に供給される。そして、圧力室２３の内部の液体は、個別回収路１７ｂから回収される。圧力室２３の内部の液体は、圧力室２３の外部との間で循環されていてもよい。即ち、個別供給路１７ａ、圧力室、個別回収路１７ｂと流れた液体が、再び個別供給路１７ａから圧力室２３に流れる形態であってもよい。例えば、上述の液体流発生装置によって、個別供給路１７ａから圧力室２３を通って個別回収路１７ｂへ向かう方向に液体流を発生させることができる。
圧力室２３内の液体が静的な状態にあるときには、圧力室２３内の圧力は、吐出口１３に液体のメニスカスが形成されるような負圧に保たれている。圧力室２３内の圧力にばらつきが生じた場合には、液体の吐出速度や吐出量などが変化して、液体の吐出特性に影響が及ぶ。特に、圧力室２３内の圧力が所定の圧力よりも低くなった場合、液体の吐出が困難となる。

（流路ユニット６００の構成）
図５は、本発明の一実施形態に係る流路ユニット６００の構成を示している。この図では、液体吐出ユニット３００と接合される面の側から見た構成が示されており、３つの液体吐出ユニット３００に対して１つの流路ユニット６００が設けられる構成である。流路ユニット６００は、液体供給ユニット６から供給された液体を各液体吐出ユニット３００に分配する。流路ユニット６００は、３つの第１流路部材６０１と、第２流路部材６０２と、第３流路部材６０３と、第４流路部材６０４とを有する。第１流路部材６０１には、複数の供給流路６１１ａ、６１１ｂと、複数の回収流路６２１とが形成されており、液体吐出ユニット３００のそれぞれに接合される。複数の供給流路６１１および回収流路６２１は、それぞれが第１流路部材６０１を厚み方向に貫通する流路である。第２流路部材６０２、第３流路部材６０３および第４流路部材６０４には、共通供給流路６３１および共通回収流路６３２が形成されている。第２流路部材６０２は、第１流路部材６０１に積層され、第１流路部材６０１が液体吐出ユニット３００と接合される面と反対側の面に接合される。第３流路部材６０３は、第２流路部材６０２に積層して接合され、第４流路部材６０４は、第３流路部材６０３に積層して接合される。
第１〜第４流路部材６０１〜６０４は、液体に対して耐腐食性を有するとともに、線膨張率の低い材質からなることが好ましい。第１〜第４流路部材６０１〜６０４に用いることが可能な材質としては、例えば、母材にシリカ粒子やファイバーなどの無機フィラーを添加した複合材料（樹脂材料）が挙げられる。母材としては、例えば、アルミナ、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＳＦ（ポリサルフォン）などを用いることができる。流路ユニット６００は、各流路部材を積層させて互いに接着することにより形成されてもよいし、材質として樹脂複合材料を選択した場合には、各流路部材を積層させて溶着することにより形成することもできる。
第２〜第４流路部材６０２〜６０４は、液体吐出ヘッド３の強度を担保するために、高い機械強度を有する材質によって形成されることが好ましい。具体的には、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｔｉ（チタン）、アルミナなどを用いることが好ましい。

図６は、液体吐出ユニット３００と流路ユニット６００の構成を合わせて示した図である。液体供給ユニット６から供給された液体は、流路ユニット６００に形成された共通供給流路６３１および供給流路６１１を通って各液体吐出ユニット３００に分配される。この液体は、各液体吐出ユニット３００中の連通供給口２６ａ、液体供給口２１ａを通って各液体供給路１８に分配される。液体供給路１８に供給された液体は、個別供給路１７ａを通って各圧力室２３に供給される。圧力室２３に供給された液体の一部は、エネルギー発生素子１５が発生したエネルギーによって吐出口１３から吐出される。吐出口１３から吐出されなかった液体の一部は、圧力室２３から個別回収路１７ｂ、液体回収路１９、液体回収口２１ｂ、連通回収口２６ｂ、回収流路６２１および共通回収流路６３２を介して、液体供給ユニット６に回収される。

（供給流路の断面構成）
図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。複数の液体吐出ユニット３００のそれぞれに対して第１流路部材６０１が設けられており、第１流路部材６０１には複数の供給流路６１１が形成されている。複数の供給流路６１１のうち、吐出口列１４に略平行な方向で最端部に位置する供給流路６１１ａは、外側壁６１２が、液体吐出ユニット３００と接合する面に近づくにつれて外側に向かう方向に傾斜している。この供給流路６１１ａと第１流路部材６０１の縁端部との間の距離は、第２流路部材６０２に接合された面における距離よりも、液体吐出ユニット３００に接合された面における距離の方が短い。供給流路６１１ａと第１流路部材６０１の縁端部との間の距離は、例えば、供給流路６１１ａの壁で最も第１流路部材６０１の縁端部から近い点と、第１流路部材６０１の縁端部との間の距離である。外側壁６１２は、厚み方向で液体吐出ユニット３００に近づくほど、第１流路部材６０１の縁端部に近づいている。図７の例では、供給流路６１１ａの壁のうち外側壁６１２以外の壁は、第１流路部材６０１の厚み方向と平行である。

（流路ユニット６００の変形例）
図８は、流路ユニット６００の変形例を示す図である。本実施形態では、第１流路部材６０１が記録素子基板１００に対して１対１で対応して設けられており、第２〜第４流路部材６０２〜６０４は、複数の記録素子基板１００および第１流路部材６０１にまたがって設けられている。しかしながら、本発明はかかる例に限定されず、流路ユニット６００は、複数の記録素子基板１００に対してそれぞれ１対１で対応して設けられてもよいし、複数の記録素子基板１００に対して１つの流路ユニット６００が設けられてもよい。或いは、１つの記録素子基板１００に対して、複数の流路ユニット６００を設けることも可能である。図８（ａ）には、記録素子基板１００に対して第１流路部材６０１および第２流路部材６０２が１対１で対応して設けられており、第３流路部材６０３および第４流路部材６０４が複数の記録素子基板１００にまたがって設けられた構成が示されている。図８（ｂ）には、第１〜第４流路部材６０１〜６０４の全てが、記録素子基板１００に対して１対１で対応して設けられた構成が示されている。このように、記録素子基板１００に対応する流路部材の構成は任意の構成であってよく、本明細書中に示す流路ユニット６００の材料や構成は、本発明の範囲を限定するものではない。

（効果）
ここで本発明の効果について、比較例を用いて説明する。図９は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の第１流路部材６０１および第２流路部材６０２を含む一部を示す断面図である。図１０は、本発明の比較例を示す断面図である。
第１流路部材６０１は、液体吐出ユニット３００の連通供給口２６ａに連通する複数の供給流路６１１ａおよび６１１ｂを有する。
これら複数の供給流路６１１のうち、第１流路部材６０１の最も縁端部に近い位置に設けられた供給流路６１１ａの外側壁６１２は、比較例では、液体吐出ユニット３００に接合する面に対して直交している。すなわち、外側壁６１２は、第１流路部材６０１の厚み方向に平行である。これに対して、本実施形態では、液体吐出ユニット３００に接合する面に向かって外側に傾斜している。すなわち、外側壁６１２は、液体吐出ユニット３００に近づくほど、第１流路部材６０１の縁端部に近づいている。
図１０（ａ）に示す比較例の液体吐出ヘッド３は、液体吐出ユニット３００に接合された面における供給流路６１１ａの外側壁６１２の位置が、図９の例と同じである。すなわち、記録素子基板１００に液体を供給する液体供給口２１ａの端部から記録素子基板１００の端部までの距離Ｌが図９の例と同じである。しかしながら、図１０（ａ）に示す比較例の液体吐出ヘッド３は、供給流路６１１ａの壁が第１流路部材６０１の厚み方向に平行である。このような構成の比較例に対して、図９に示す構成では、距離Ｌを短くしつつ、第１流路部材６０１と第２流路部材６０２の接合界面の幅Ｄを大きくすることが可能である。このため、第１流路部材６０１と第２流路部材６０２との間の接合信頼性を高めることができる。
供給流路６１１ａを第１流路部材６０１の厚み方向に平行に設けた場合、接合界面の幅Ｄを大きくするために、供給流路６１１ａを中心に近づけて記録素子基板１００の縁端部から離して配置することが考えられる。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）と比較して、供給流路６１１ａを中心に近づけて記録素子基板１００の縁端部から離して配置している。この場合、接合界面の幅Ｄを大きくすることはできるが、距離Ｌが大きくなり、液体が吐出口１３に達するまでの距離にバラつきが生じてしまう。特に記録素子基板１００の縁端部の吐出口１３において液体供給圧力が小さくなってしまい、吐出口１３ごとに吐出される液体の量が異なるなどの問題が生じてしまう。
距離Ｌを短くすることによる効果を、図１１を用いてより具体的に説明する。図１１は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド３の効果について説明するための図である。図１１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド３の記録素子基板１００を支持部材２２５側から見た透視図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）の部分Ｃの拡大図である。液体供給口２１ａから供給された液体は、液体供給路１８、個別供給路１７ａ、圧力室２３を通って吐出口１３から吐出される。液体供給口２１ａから液体供給路１８の縁端部までの距離を距離Ｌとする。ノズル密度は６００ｄｐｉであり、吐出周波数は１５ｋＨｚ、液体の吐出量を５ｐＬ、液体の粘度は４ｃｐとする。全ての吐出口１３から液体を吐出しているときの最大流量は０．８９μＬ毎秒となる。液体供給路１８の幅ａを１６０μ、高さｂを３００μｍとする。この場合、液体供給口２１ａの直上にある吐出口１３ｂと、最端部にある吐出口１３ａにおける液体供給圧力の差を比較する。距離Ｌを１．５ｍｍから０．５ｍｍにすると、液体供給圧力の差は、２４ｍｍＡｑから２．６ｍｍＡｑへと１０分の１程度に減少する。液体供給口２１ａから各吐出口１３までの距離は、吐出口１３毎に異なるが、距離Ｌが長い場合には特に記録素子基板１００の縁端部に設けられた吐出口１３で液体供給圧力が低下していた。このため、距離Ｌを短くすると、液体供給口２１ａから各吐出口までの距離の差を小さくすることができるため、液体供給圧力のばらつきが小さくなる。これにより、吐出される液体の量のバラつきを抑制することができ、記録する画像品位を向上させることができる。本実施形態では、距離Ｌを短くしつつ、接合界面の幅Ｄを大きくして液体吐出ヘッド３の強度を保つことができる。
供給流路６１１ａを第１流路部材６０１の厚み方向に平行に設ける構成において、接合界面の幅Ｄを大きくするためには、第１流路部材６０１の縁端部の壁を厚くする必要がある。この構成において距離Ｌを短くするためには、図１０（ｃ）に示すように、第１流路部材６０１を記録素子基板１００の縁端部よりも突出して設けることが考えられる。しかしながらこの場合、液体吐出ヘッド３のヘッド幅Ｗが大きくなり、液体吐出装置における液体吐出ヘッド３の占める体積が大きくなるため、設計の自由度が減少する。さらに液体吐出装置の外形寸法が増大するという問題が生じる。特に、図１（ｄ）（ｅ）および図７で示したような、記録素子基板１００を一列にインライン配置した長尺のラインヘッドでは、第１〜第４流路部材６０１〜６０４の幅を液体吐出ユニット３００の幅よりも狭くする必要がある。このため、インライン配置のラインヘッドでは、図１０（ｃ）に示す構成を採用することができない。
本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の構成では、第１〜第４流路部材６０１〜６０４を液体吐出ユニット３００の幅よりも狭くしつつ、液体吐出ヘッド３の強度を保ち、液体供給圧力のバラつきを抑制することができる。したがって、記録素子基板１００をインライン配置した長尺のラインヘッドにも好適に用いることが可能である。
本実施形態の供給流路６１１ａの構成は、第１流路部材６０１と第２流路部材６０２との間の接合信頼性が低下しやすい構成において採用することで、奏する効果が大きくなる。例えば、接合信頼性が低下しやすい構成の一例としては、図７に示したように、第１流路部材６０１を記録素子基板１００毎に設けて、第２流路部材６０２を複数の記録素子基板１００に共通して設ける構成が挙げられる。この構成では、長尺の第２流路部材６０２を基準にして個別の第１流路部材６０１を配列して接合する。したがって、第１流路部材６０１のずれが大きくなりやすく、接合界面の幅Ｄが小さい場合、接合の信頼性を確保することが難しい。接合信頼性が低下しやすい構成の他の一例としては、第１流路部材６０１と第２流路部材６０２とを異なる材料、特に線膨張率が異なる材料で形成する構成が挙げられる。第１流路部材６０１と第２流路部材６０２とを、線膨張率が異なる材料で形成する場合には、流路ユニット６００が熱膨張によって変形し、接合界面の信頼性が低下することが考えられる。

（第１流路部材６０１の変形例）
本発明の第１流路部材６０１の変形例について、図１２〜図１５に示す。図１２は、本発明の変形例に係る液体吐出ヘッド３の一部を示し、記録素子基板１００、支持部材２２５、第１流路部材６０１および第２流路部材６０２の分解図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ線において切断した液体吐出ヘッド３の断面構成を示す図である。図１４は、図１２のＢ−Ｂ線において切断した液体吐出ヘッド３の断面構成を示す図である。図１５は、図１２のＣ−Ｃ線において切断した液体吐出ヘッド３の断面構成を示す図である。
図１３（ａ）は、供給流路６１１の構成の一例を示している。この例において、最も端に位置する供給流路６１１ａの外側壁６１２は外側に向いて傾き、内側壁６１３は厚み方向に平行である。このような構成は、第１流路部材６０１と第２流路部材６０２の接合界面を広く確保しながら、供給流路６１１ａの流抵抗を小さくすることができる。
図１３（ｂ）は、供給流路６１１の構成の他の一例を示している。この例において、最も端に位置する供給流路６１１ａの内側壁６１３は、外側壁６１２と同じ方向に傾いており、供給流路６１１ａの全体が傾いている（チルト状）。この構成では、供給流路６１１ａ内における気泡の滞留が抑制される。なお、「同じ方向」とは、平行であることまでは意味しない。すなわち、外側壁６１２が外に向かって傾いていれば、内側壁６１３も外に向かって傾いていることを意味する。
図１３（ｃ）は、供給流路６１１の構成の他の一例を示している。この例において、最も端に位置する供給流路６１１ａの内側壁６１３は、外側壁６１２と逆側に傾いており、供給流路６１１ａはテーパ形状である。この構成は、流路ユニット６００と液体吐出ユニット３００との間の接合界面が小さくなる一方で、流抵抗および気泡の除去性に優れている。
図１３（ｄ）は、供給流路６１１の構成の他の一例を示している。この例において、供給流路６１１は、複数の部材で形成されている。その外側壁６１２は、厚み方向で液体吐出ユニット３００に接合された面に近づくにつれて、段階的に第１流路部材６０１の端部に近づいている。このように、外側壁６１２が連続的に第１流路部材６０１の端部に近づくように傾斜している構成だけでなく、段階的に近づく構成であってもよい。供給流路６１１ａの構成は、供給流路６１１ａと第１流路部材６０１の縁端部との間の距離が、第２流路部材６０２に接合された面における距離よりも、液体吐出ユニット３００に接合された面における距離の方が短ければよい。厚み方向で液体吐出ユニット３００に近づくにつれて、外側壁６１２が連続的又は段階的に第１流路部材６０１の端部に近づくように傾斜している構成だけでなく、図示していないが、部分的に上記の構成を満たさない場合も本願発明の技術的思想の範囲内である。
図１４（ａ）は、回収流路６２１の構成の一例を示している。この例において、回収流路６２１は、第１流路部材６０１の厚み方向に平行に延在している。言い換えると、回収流路６２１は、記録素子基板１００の面に対して垂直に延びている。図１４（ｂ）は、回収流路６２１の他の一例を示している。この例において、回収流路６２１は、図１３（ｂ）に示した供給流路６１１ａと同様に、全体が傾いている（チルト状）。図１４（ｃ）は、回収流路６２１の他の一例を示している。この例において、回収流路６２１は、図１３（ｃ）に示した供給流路６１１ａと同様に、内側壁６１３が外側壁６１２と逆方向に傾いたテーパ形状になっている。
図１５は、吐出口列１４に交差する方向における供給流路６１１および回収流路６２１の断面構成を示している。吐出口列１４に交差する方向においても、供給流路６１１および回収流路６２１は、図１５（ａ）に示すように、記録素子基板１００の面に対して垂直な方向に延びていてもよいし、図１５（ｂ）に示すように、外側に傾いていてもよい。或いは、供給流路６１１および回収流路６２１は、吐出口列１４に交差する方向において、テーパ形状であってもよい。

（流路ユニット６００の作成方法）
第１流路部材６０１および第２流路部材６０２の作成方法は、任意の方法を用いることができる。例えば、図１３（ａ）、（ｃ）に示した供給流路６１１ａのような形状の流路を設ける場合、モールド形成を用いることが効率的である。図１３（ｂ）に示すように、流路自体が傾斜した構造の場合、樹脂、金属などのバルク材料から供給流路６１１ａを切削加工して形成することもできる。或いは、図１３（ｄ）に示すように、複数の部材を組合せて接着することにより、全体として外側壁６１２を傾斜させることもできる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

３ 液体吐出ヘッド
１３ 吐出口
１５ エネルギー発生素子
１８ 個別供給路
２３ 圧力室
３００ 液体吐出ユニット
６０１ 第１流路部材
６０２ 第２流路部材
６１１ 供給流路
６１２ 外側壁

Claims (12)

1. 吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、各圧力室に液体を供給するための複数の個別供給路とを備える液体吐出ユニットと、
   前記液体吐出ユニットに接合され、厚み方向に貫通する流路であって前記個別供給路に連通する複数の供給流路を有する第１流路部材と、
   前記第１流路部材の前記液体吐出ユニットに接合された面と反対側の面に接合された第２流路部材と、を備え、
   前記第１流路部材に形成された前記複数の供給流路のうち最も端に位置する供給流路と前記第１流路部材の縁端部との間の距離は、前記第２流路部材に接合された面における距離よりも前記液体吐出ユニットに接合された面における距離の方が短いことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
2. 前記第１流路部材に形成された前記複数の供給流路のうち最も端に位置する供給流路の外側壁は、厚み方向で前記液体吐出ユニットに接合された面に近づくにつれて、当該第１流路部材の縁端部に近づいている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１流路部材に形成された前記複数の供給流路のうち最も端に位置する供給流路は、内側壁が前記外側壁と同じ方向に傾いている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１流路部材に形成された前記複数の供給流路のうち最も端に位置する供給流路は、内側壁が前記外側壁と逆方向に傾いている、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記液体吐出ユニットは、それぞれが前記エネルギー発生素子と、前記圧力室と、前記供給流路とを備える複数の素子基板を有し、
   前記複数の素子基板が隣接して直線上に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記素子基板に対して前記第１流路部材が１対１で対応して配置されている、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第２流路部材は、複数の前記第１流路部材に渡って設けられている、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第１流路部材と前記第２流路部材とは、異なる材料で形成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記液体吐出ユニットは、前記圧力室に供給された液体を回収する個別回収路を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記個別供給路から前記圧力室を通って前記個別回収路へ向かう方向に液体流を発生させる液体流発生装置を備える、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記圧力室の内部の液体は、前記圧力室の外部との間で循環される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする、液体吐出装置。

Images