JP2018094807A - 液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニング動作における液体の排出量を削減することが可能な液体噴射装置を提供する。【解決手段】第１の基板（１０）と第２の基板（１４）とが互いに接着剤により接合され、流路が内部に画成された流路部材（１０＋１４）と、流路部材からの液体をノズル（６２）から噴射する噴射ユニット（１３）と、を備え、流路は、第１の液体が流れる第１の流路（２５Ｋ）と、当該第１の液体とは異なる第２の液体が流れる第２の流路（２５Ｃ，２５Ｍ，２５Ｙ）と、を含み、接合面方向において、第１の流路を画成している区画壁（２９）と流路部材の外形（３１）との間に流路が存在する割合が、第２の流路を画成している区画壁と流路部材の外形との間に流路が存在する割合と比較して大きいことを特徴とする。【選択図】図７

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関するものであり、特に、液体噴射ヘッドに供給する液体が流通する流路を複数有する流路部材を備えた液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置に関する。

液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。

液体噴射ヘッドを備える液体噴射装置では、液体噴射ヘッド内の液体の増粘による噴射特性の低下等の不具合を抑制するため、液体噴射ヘッドのノズル形成面を封止部材（キャップ）で封止することで、ノズルから液体の水分（溶媒）が蒸発することが抑制されている。また、この封止部材により封止された状態で封止空間内が吸引機構により吸引されることにより、ノズルから増粘した液体や気泡が強制的に排出されるメンテナンス処理（クリーニング処理）が行われる（例えば、特許文献１参照）。上記プリンターでは、液体としてブラックインクの他、マゼンタ、シアン、イエロー等のカラーインクを用いて画像等の記録が行われる。

特開２００４−２９９３４７号公報

上記クリーニング動作でのインクの排出量は、インクの増粘による不具合が顕著な色、より具体的には、記録媒体上での着弾位置ずれ等が視認されやすいブラックインクに合わせて一律に設定されているため、他の色のインクについては必要以上にインクが排出される場合があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニング動作における液体の排出量を削減することが可能な液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供することである。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、第１の基板と第２の基板とが互いに接着剤により接合され、各基板の接合面方向に沿って延在する流路が内部に画成された流路部材と、
前記流路部材から導入した液体をノズルから噴射する噴射ユニットと、
を備え、
前記流路は、第１の液体が流れる第１の流路と、当該第１の液体とは異なる第２の液体が流れる第２の流路と、を含み、
前記接合面方向において、前記第１の流路を画成している区画壁と前記流路部材の外形との間に流路が存在する割合が、前記第２の流路を画成している区画壁と前記流路部材の外形との間に流路が存在する割合と比較して大きいことを特徴とする。

本発明によれば、第１の流路を画成している区画壁と流路部材の外形との間に流路が存在する割合が、第２の流路を画成している区画壁と流路部材の外形との間に流路が存在する割合と比較して大きいので、すなわち、第１の流路が他の流路によって囲繞されている割合が第２の流路の場合よりも大きいので、この第１の流路から第１の液体の水分（溶媒成分）が蒸発することが抑制される。このため、ノズルから強制的に液体を排出させるクリーニング動作において液体の排出量が第１の液体を基準として定められている場合に、他の液体を含む全体の液体の総排出量を削減することが可能となる。

上記構成において、前記流路部材は、前記流路が形成された領域を内包する流路内包空間を有し、
前記第１の流路の区画壁が前記流路内包空間に露出している部分の割合が、前記第２の流路の区画壁が前記流路内包空間に露出している部分の割合と比較して小さい構成を採用することができる。

この構成によれば、第１の流路の区画壁が流路内包空間に露出している割合が、第２の流路の区画壁が流路内包空間に露出している割合と比較して小さいので、第１の流路から第１の液体の水分が区画壁を通じて流路内包空間に蒸発することが抑制される。

上記構成において、前記第１の液体は、前記第２の液体と比較して視認性が高い液体である構成を採用することができる。

この構成によれば、増粘により着弾対象における着弾位置ずれ等の不具合が視認されやすい第１の液体の増粘が抑えられるので、その分、クリーニング動作における液体の排出量を削減することが可能となる。

さらに、上記構成において、前記流路部材に供給する液体を貯留した液体貯留部材を備え、
前記第１の液体の貯留した第１の液体貯留部材の容積は、前記第２の液体を貯留した第２の液体貯留部材の容積よりも少ない構成を採用することができる。

この構成によれば、液体貯留部材の容積が小さいほどクリーニング動作における液体の消費により空になりやすいため、吸引量に制約が生じるところ、第１の流路を通じた第１の液体の水分の蒸発が抑えられて増粘が抑制されるので、そのような制約された吸引量によっても噴射特性を回復させることが可能となる。

また、本発明の液体噴射装置は、上記何れか一の構成の液体噴射ヘッドと、
前記ノズルから液体を排出させるクリーニング動作を行うクリーニング機構と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１の流路から第１の液体の水分が蒸発することが抑制されるので、ノズルから強制的に液体を排出させるクリーニング動作において液体の排出量が第１の液体を基準として定められている場合に、他の液体を含む全体の液体の総排出量を削減することが可能となる。

上記構成において、前記クリーニング機構は、前記噴射ユニットの前記ノズルが開口したノズル形成面を封止する封止部材を有し、当該封止部材によって前記ノズル形成面を封止して画成される封止空間を吸引することによりクリーニング動作を行うものであり、
前記封止空間は、前記第１の液体を噴射するノズルおよび前記第２の液体を噴射するノズルに共通な空間であり、
前記第１の液体は、前記第２の液体と比較して有効水分量が多い液体である構成を採用することができる。

この構成によれば、有効水分量が多い液体から有効水分量が相対的に少ない液体に水分が封止空間を通じて移動するため、有効水分量が相対的に多い第１の液体が増粘しやすいところ、第１の液体の水分が第１の流路を通じて蒸発することが抑えられるので、他の液体との間で水分蒸発量を平準化することが可能となる。

プリンターの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの断面図である。 針ホルダーの平面図である。 第１の流路部材の平面図である。 案内流路の断面図である。 ヘッドユニットの断面図である。 案内流路のレイアウトについて説明する平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッド３と称する。）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、単にプリンター１と称する。）を例に挙げて説明する。

まず、本実施形態におけるプリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の記録媒体２の表面に対し、液体状のインクを噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５を備えている。また、プリンター１は、記録媒体２を副走査方向に移送する機構等を備えている。ここで、上記のインクは、本発明の液体の一種であり、液体貯留部材としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３の針ホルダー１０（後述）に着脱可能に装着される。本実施形態における記録ヘッド３は、合計４種類（４色）のインクを噴射するように構成されており、これに応じて合計４つのインクカートリッジ７が装着されている。具体的には、ブラックインク（Ｋ）を貯留したインクカートリッジ７Ｋ、マゼンタインク（Ｍ）を貯留したインクカートリッジ７Ｍ、イエローインク（Ｙ）を貯留したインクカートリッジ７Ｙ、および、シアンインク（Ｃ）を貯留したインクカートリッジ７Ｃが、主走査方向に横並びで配置されている。なお、インクの種類や数については例示したものには限られず、種々の組成のインクを採用することができる。また、インクカートリッジ７がプリンター１の本体側に配置され、当該インクカートリッジ７からインク供給チューブを通じて記録ヘッド３に供給される構成を採用することもできる。以下において、符号における添え字Ｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃは、それぞれブラック、マゼンタ、イエロー、シアンを意味するものとして使用する。

プリンター１の内部において、記録ヘッド３の移動範囲における一側（図中右側）に設定されたホームポジションには、キャッピング機構６（吸引機構あるいはクリーニング機構の一種）が配設されている。キャッピング機構６は、記録ヘッド３のノズル形成面（ノズルプレート５３）に当接し得るトレイ状のキャップ６′（本発明における封止部材の一種）を有する。このキャッピング機構６では、キャップ６′内の空間が封止空間として機能し、この封止空間内に記録ヘッド３のノズル６２を臨ませた状態でノズル形成面（ノズル６２が開口した面）に密着可能に構成されている。本実施形態において、この封止空間は、各色のノズル６２（各色のノズル列）に共通の空間となっている。なお、インクの種類（色）毎にそれぞれ独立したキャップを用いる構成を採用することもできる。封止空間内は、図示しない吸引ポンプ（例えば、チューブポンプ）の作動によって吸引・負圧化される。そして、クリーニング動作においては、ノズル形成面への密着状態（キャッピング状態）で吸引ポンプが作動され、封止空間内が負圧化されると、ノズル６２から記録ヘッド３内のインクや気泡が吸引されてキャップ６′の封止空間内に排出される。封止空間内に排出されたインク等は、排液チューブ等を通じて図示しない排液タンクに排出される。なお、例えば、記録ヘッド３よりもインク供給経路の上流側、具体的には、インクカートリッジ内を加圧したり、液体流路中の加圧手段（流路ポンプ）により加圧したりすることにクリーニング動作を実行する構成を採用することもできる。

図２は、記録ヘッド３の断面図である。以下においては、記録ヘッド３のノズル形成面を基準とし当該ノズル形成面に直交する方向を上下方向とする。本実施形態における記録ヘッド３は、上側の針ホルダー１０と下側のヘッドホルダー１１とを備え、これらの針ホルダー１０およびヘッドホルダー１１の内部に、流路ユニット９、シール部材１８、回路基板１７、流路接続部材１９、複数のヘッドユニット１３（本発明における噴射ユニットの一種）等が積層されて収容されている。また、流路ユニット９は、複数の流路構成部材、具体的には、第１の流路部材１４、フィルター基板１６、および、第２の流路部材１５が相互に積層されて接着剤により一体化されている。針ホルダー１０とヘッドホルダー１１とは、上記各構成部材を内部に収容した状態で、例えば、ネジあるいはカシメピン等の図示しない締結部材により相互に固定される。

図３は、針ホルダー１０の上面図である。本実施形態における針ホルダー１０は、複数の導入針２２が立設された部材であり、例えば、ガラスフィラー等を含有する変性ポリフェニレンエーテル等の合成樹脂から作製されている。また、本実施形態において流路ユニット９を構成している各流路構成部材（第１の流路部材１４、フィルター基板１６、および第２の流路部材１５）も、同様に変性ポリフェニレンエーテル等の合成樹脂から作製されている。本実施形態において針ホルダー１０と、流路ユニット９の第１の流路部材１４とは、本発明における流路部材を構成している。

針ホルダー１０は、ベース基板１０ａと側壁１０ｂとを有している。側壁１０ｂは、ベース基板１０ａの四方の縁から上方および下方（ヘッドホルダー１１側）に向けてそれぞれ延設されており、この側壁１０ｂとベース基板１０ａの下面とにより囲まれた空間に流路ユニット９が収容されている。ベース基板１０ａには、各色のインクカートリッジ７のインクに対応させて合計４本の導入針２２が、記録ヘッド３の走査方向に対応する方向に沿って横並びにベース基板１０ａの上面に設けられている。より具体的には、主走査方向の一側（図２および図３における左側）から他側（同右側）に向かって順に、ブラックインクのインクカートリッジ７Ｋに対応した第１導入針２２Ｋ、マゼンタインクのインクカートリッジ７Ｍに対応した第２導入針２２Ｍ、イエローインクのインクカートリッジ７Ｙに対応した第３導入針２２Ｙ、および、シアンインクのインクカートリッジ７Ｃに対応した第４導入針２２Ｃが並設されている。これらの導入針２２は、インクカートリッジ７内に挿入される中空針状の部材であり、インクカートリッジ７内に貯留されたインクを第１の流路部材１４側に導入する。なお、インクカートリッジ７から記録ヘッド３内にインクを導入する構成としては、導入針２２を用いるものには限られず、例えば、インクの供給側と受側にそれぞれインクを吸収可能な多孔質部材を設け、この多孔質部材同士を接触させることで毛細管現象を利用してインクを授受する構成を採用することも可能である。

また、針ホルダー１０におけるベース基板１０ａの下面（第１の流路部材１４との接合面）側には、当該下面から上面側に向けて板厚方向の途中まで窪んだ第１流路溝２３が形成されている。この第１流路溝２３は、後述する第１の流路部材１４の上面側に形成された第２流路溝２４と連通することにより、案内流路２５（本発明における流路の一種）を構成するものである。この場合、針ホルダー１０と第１の流路部材１４とのうち、一方が本発明の第１の基板の一種であり、他方が本発明の第２の基板の一種であり、針ホルダー１０及び第１の流路部材１４が本発明の流路部材の一種である。本実施形態における記録ヘッド３には、各色の導入針２２に対応して合計４本の案内流路２５（２５Ｋ，２５Ｍ，２５Ｙ，２５Ｃ）が設けられている。このため、ベース基板１０ａには、各色の導入針２２に対応して合計４本の第１流路溝２３（２３Ｋ，２３Ｍ，２３Ｙ，２３Ｃ）が形成されている。案内流路２５は、ベース基板１０ａと第１の流路部材１４との接合面方向に延在する流路（平面流路）である。そして、各案内流路２５には、それぞれ対応する導入針２２の内部流路が連通されている。すなわち、インクカートリッジ７が針ホルダー１０に装着されて導入針２２が当該インクカートリッジ７の内部に挿入されると、インクが導入針２２に導入され、内部流路を流下して案内流路２５に供給される。

ベース基板１０ａの下面には、下方（ヘッドホルダー１１側）に向けて位置決めピン２６が複数突設されている。この位置決めピン２６は、流路ユニット９における流路構成部材の積層方向に直交する方向の相対位置を規定するためのピンである。これに対応して、第１の流路部材１４には、位置決めピン２６が挿通可能な位置決め孔２７が板厚方向を貫通する状態で複数開設されている（図４参照）。同様に、フィルター基板１６および第２の流路部材１５にも位置決めピン２６が挿通あるいは嵌合する部分が設けられている。

図４は、第１の流路部材１４の平面図（上面図）、図５は、針ホルダー１０の第１流路溝２３と第１の流路部材１４の第２流路溝２４とにより形成される案内流路２５の断面図である。なお、図４において、一点鎖線で示される円は、導入針２２の位置を示すものであり、破線で示される円はフィルター３５（フィルター室３６）の位置を示すものである。流路ユニット９の構成部品の一つである第１の流路部材１４の上面（ベース基板１０ａとの接合面）側には、当該上面から下面側に向けて板厚方向の途中まで窪んだ第２流路溝２４が、針ホルダー１０の第１流路溝２３にそれぞれ対応して形成されている。上述したように、この第２流路溝２４は、針ホルダー１０の第１流路溝２３と連通することにより、案内流路２５を構成するものである。このため、第１流路溝２３に対応して合計４本の第２流路溝２４（２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｙ，２４Ｃ）が、接合面に沿って形成されている。

図５に示されるように、第１の流路部材１４における第２流路溝２４の開口周縁部には、針ホルダー１０側に向けて他の部分よりも突出した区画壁２９が、第２流路溝２４の開口周縁に沿って土手状に形成されている。針ホルダー１０と第１の流路部材１４との接合の際、区画壁２９の頂面から外側（案内流路２５側とは反対側）に亘って接着剤３０が塗布される。そして、この区画壁２９の頂面が、針ホルダー１０のベース基板１０ａにおける第１流路溝２３の開口周縁部と当接した状態で接着されることで、第１流路溝２３と第２流路溝２４とが相互に連通して案内流路２５が画成される。このため、この区画壁２９は、案内流路２５の外形（輪郭）を規定する部分である。

また、図４に示されるように、第１の流路部材１４の上面（接合面）において当該第１の流路部材１４の外周縁にも上記区画壁２９と同様に、針ホルダー１０側に向けて他の部分よりも突出した外郭部３１が、第１の流路部材１４の外形に沿って一連に形成されている。本実施形態において、外郭部３１の頂面と区画壁２９の頂面とは同一面上に揃えられている。そして、針ホルダー１０と第１の流路部材１４との接合の際、外郭部３１の頂面に接着剤３０が塗布され、この外郭部３１の頂面が針ホルダー１０のベース基板１０ａの下面と当接した状態で接着されることで、各色の案内流路２５が形成された領域を内包した流路内包空間３２が画成される。このため、この外郭部３１は、第１の流路部材１４の外形（輪郭）を規定する部分であり、尚且つ、流路内包空間３２と外部空間（外界）とを隔てる部分である。

図４に示されるように、流路内包空間３２には、各色のインクカートリッジ７のインクに対応させて合計４本の案内流路２５Ｋ，２５Ｍ、２５Ｙ，２５Ｃが、それぞれ互いに交わることなく独立した状態で形成されている。各案内流路２５は、それぞれ対応する導入針２２との連通位置から二手に分岐して、フィルター基板１６のフィルター室３６に対応する位置まで延在している。案内流路２５の端部における流路幅は、流路途中の幅よりも少し広がっている。そして、この幅広の部分に第１の流路部材１４の板厚方向を貫通する導出口３３が開設されている。すなわち、各案内流路２５は、それぞれの端部に１つずつ合計２つの導出口３３を有している。これらの導出口３３は、後述するフィルター基板１６のフィルター室３６と連通する。フィルター基板１６におけるフィルター室３６の配置位置は、ヘッドユニット１３の共通液室６４の位置との関係で定められている。

このように、案内流路２５は、針ホルダー１０に並設された導入針２２と、フィルター基板１６に色毎に２つずつ形成されたフィルター室３６とを連通するため、しかも、流路内包空間３２において互いに交わらないようにするため、複雑な配置レイアウトとなっている。各案内流路２５のレイアウトについては後述する。

流路構成部材の一つであるフィルター基板１６は、フィルター３５が配設されるフィルター室３６が形成された部材である。フィルター室３６は、上面側が開口した空部である。このフィルター室３６の底の部分にフィルター３５が固定されている。フィルター３５は、案内流路２５からフィルター室３６に流入したインクを濾過する部材である。フィルター３５としては、例えば、金属をメッシュ状に細かく編み込んだものや、薄手の金属製板材に塑性加工により多数の貫通孔を形成したものが用いられる。インクに気泡や異物が混入されている場合に、当該気泡や異物が、フィルター３５によってフィルター室３６内に捕捉され、ヘッドユニット１３側に流れ込むことが防止される。このフィルター室３６は、各色について２つずつ設けられている。このため、本実施液体におけるフィルター基板１６には、合計８つのフィルター室３６が形成されている。フィルター３５を通過したインクは、フィルター基板１６と第２の流路部材１５との間に画成された供給流路３７と連通する。

流路構成部材の一つである第２の流路部材１５は、フィルター室３６側から導入されたインクを各ヘッドユニット１３のヘッド流路に供給する供給流路３７を、フィルター基板１６との間に複数画成する部材である。本実施形態においては、８つのフィルター室３６に対応して合計８つの供給流路３７が、第２の流路部材１５の面方向において互いに交わることなくそれぞれ独立した流路として延在している。つまり、各色について２本ずつ供給流路３７が設けられている。供給流路３７の一端は、フィルター基板１６の下面において上記フィルター室３６と連通する。また、供給流路３７のうちの一部の供給流路３７は、後述するシール部材１８を介して流路接続部材１９の流路接続部３９内の接続流路３８と連通し、さらに接続流路３８を介してヘッドホルダー１１の図示しない導入流路と連通する。また、供給流路３７のうちの残りの供給流路３７は、シール部材１８を介してヘッドホルダー１１の導入部４０と連通することでヘッドホルダー１１の導入流路と連通する。すなわち、シール部材１８は、針ホルダー１０側の液体流路とヘッドホルダー１１側の液体流路とをシールして液密に連通する。なお、シール部材１８の連通孔を境界としてこれよりも上流側を針ホルダー１０側の液体流路とし、同じく下流側をヘッドホルダー１１側の液体流路とする。

流路ユニット９の第２の流路部材１５とヘッドホルダー１１との間には、シール部材１８、回路基板１７、および、流路接続部材１９が配置される。シール部材１８は、例えば、エラストマーなどの弾性材によって作製された部材であり、供給流路３７と流路接続部材１９の接続流路３８との連通部分に対応する位置、あるいは、供給流路３７とヘッドホルダー１１の導入部４０との連通部分に対応する位置にはこれらを連通するための連通孔が開設されている。そして、このシール部材１８は、針ホルダー１０側の液体流路とヘッドホルダー１１側の液体流路とを液密状態で連通する。

回路基板１７は、所謂プリント基板である。本実施形態における回路基板１７は、プリンター本体側からのフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）８（図１参照）が接続されるコネクター４１を備え、ＦＦＣ８を通じてプリンター本体側から駆動信号等の制御信号を受けて配線基板４２を通じてヘッドユニット１３の圧電素子５８（図６参照）に印加する。即ち、回路基板１７は、駆動素子（能動素子）としての圧電素子５８を駆動するための駆動信号を中継する基板である。この回路基板１７には、配線基板４２や、ヘッドホルダー１１の導入部４０や、流路接続部材１９の流路接続部３９が挿通される逃げ穴が開設されている。そして、回路基板１７は、流路接続部材１９を介在させてヘッドホルダー１１の流路接続部材１９が配置された領域の上面側開口を塞ぐ状態で、当該ヘッドホルダー１１に配置される。

流路接続部材１９は、回路基板１７とヘッドホルダー１１との間に配置される合成樹脂製の部材である。本実施形態における流路接続部材１９の上面には、複数の円筒状の流路接続部３９が突設されている。本実施形態における記録ヘッド３には、合計８列のノズル列が設けられており、そのうちの４列に対応する合計４つの流路接続部３９が流路接続部材１９に設けられている（図２においてはこのうち２つが図示されている）。上述したように、各流路接続部３９の内部には接続流路３８が形成されている。そして、接続流路３８の一端は、シール部材１８を介して供給流路３７と連通し、接続流路３８の他端は、ヘッドホルダー１１の導入流路と連通する。また、流路接続部材１９には、配線基板４２やヘッドホルダー１１の導入部４０が挿通される逃げ穴が開設されている。

ヘッドホルダー１１は、内部に形成された収容室４４に複数のヘッドユニット１３を収容する箱体状部材である。このヘッドホルダー１１は、仕切壁４５により上下の領域、すなわち、上記の流路接続部材１９が配置される領域と収容室４４が形成された領域とに区画されている。この仕切壁４５の上面には、上記の８つのノズル列のうちの残りの４列に対応する合計４つの円筒状の導入部４０が、導入流路の上端部分として突設されている（図２においてはこのうち２つが図示されている）。そして、各導入部４０は、上述したようにシール部材１８を介して供給流路３７と連通する。この仕切壁４５の上面には、流路接続部材１９が配置される。

ヘッドホルダー１１の収容室４４は、当該ヘッドホルダー１１の下面側に開口している。この収容室４４には、本実施形態においては合計４つのヘッドユニット１３が主走査方向に相当する方向に横並びに位置決めされた状態で収容される。なお、収容室４４に収容されるヘッドユニット１３の数は４つに限られない。収容室４４内の各ヘッドユニット１３の下面は、これらのヘッドユニット１３のノズル形成面を露出させる開口部が開設された金属製のヘッドカバー２０に接合される。また、このヘッドカバー２０は、ヘッドホルダー１１の下面にも接着剤により接合される。これにより、このヘッドカバー２０と上記のシール部材１８とにより、ヘッドホルダー１１内の空間が封止される。

図６は、ヘッドユニット１３の内部構成の一例を示す要部断面図である。本実施形態におけるヘッドユニット１３は、複数のヘッドユニット構成部材が積層された状態で合成樹脂製のヘッドケース５２に取り付けて構成されている。ヘッドユニット構成部材は、ノズルプレート５３、コンプライアンス基板５５、連通基板５４、圧力室形成基板５６、振動板５７、圧電素子５８（駆動素子の一種）、および保護基板５９等からなる。

圧力室形成基板５６は、シリコン単結晶基板（以下、単にシリコン基板とも言う。）から作製されている。この圧力室形成基板５６には、圧力室６０を区画するための空部が、シリコン基板に対する異方性エッチング処理によって複数形成されている。この空部は、圧力室形成基板５６の厚さ方向を貫通して形成されており、一方の開口部が振動板５７で封止されるとともに他方の開口部が連通基板５４で封止されることで圧力室６０が画成される。以下、この空部を含めて圧力室６０と称する。本実施形態における各ヘッドユニット１３のノズルプレート５３には、ノズル６２が複数列設されてなるノズル列がそれぞれ２条形成されているので、圧力室形成基板５６には、圧力室６０の列が各ノズル列に対応して２条形成されている。圧力室６０は、ノズル６２の並設方向（ノズル列方向）に交差（本実施形態においては直交）する方向に長尺な空部である。圧力室形成基板５６が後述する連通基板５４に対して位置決めされた状態で接合されると、圧力室６０の長手方向の一端部は、連通基板５４のノズル連通路６１を介してノズル６２と連通する。また、圧力室６０の長手方向の他端部は、連通基板５４の個別連通口６３を介して共通液室６４と連通する。

圧力室形成基板５６の上面（連通基板５４との接合面とは反対側の面）には、圧力室６０の上部開口を封止する状態で振動板５７が形成されている。この振動板５７は、例えば二酸化シリコンから構成される。また、この振動板５７上には、図示しない絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、酸化ジルコニウムから成る。そして、この振動板５７および絶縁膜上における各圧力室６０に対応する位置に、圧電素子５８がそれぞれ形成される。本実施形態における圧電素子５８は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子５８は、振動板５７および絶縁膜上に、金属製の下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層、および、金属製の上電極膜（何れも図示せず）が順次積層されて圧力室６０毎にパターニングされている。そして、上電極膜または下電極膜の一方が共通電極とされ、他方が個別電極とされる。また、振動板５７、絶縁膜、および下電極膜が、圧電素子５８の駆動時に駆動領域として機能する。

各圧電素子５８からはリード電極が振動板５７上にそれぞれ延出されており、これらのリード電極の電極端子に相当する部分に、配線基板４２の一端側の端子が接続される。各圧電素子５８は、上電極膜および下電極膜間に駆動信号（駆動電圧）が配線基板４２を通じて選択的に印加されることで、撓み変形する。

圧力室形成基板５６の下面に接合される連通基板５４は、圧力室形成基板５６と同様にシリコン基板から作製された板材である。この連通基板５４には、圧力室列の各圧力室６０に共通な空部である共通液室６４（リザーバーあるいはマニホールドとも呼ばれる）が、異方性エッチングによって形成されている。導入針２２から導入されたインクは、針ホルダー１０側の液体流路、すなわち、案内流路２５、フィルター室３６、供給流路３７を流下し、ヘッドホルダー１１側の液体流路、すなわち、接続流路３８、導入流路、およびケース流路５１を順次流下して共通液室６４に流入する。共通液室６４に流入したインクは、各圧力室６０に対応して形成された個別連通口６３を通じて圧力室６０にそれぞれ供給される。

連通基板５４の下面には、コンプライアンス基板５５が接合される。このコンプライアンス基板５５は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等のような薄手のコンプライアンスシート６７と、このコンプライアンスシート６７を支持する金属製のシート支持板６８とからなる複合材である。このシート支持板６８の共通液室６４に対向する領域には、この共通液室６４の下面開口に倣った形状にシート支持板６８の一部が除去されたコンプライアンス開口７０が形成されている。このため、共通液室６４の下面側の開口は、可撓性を有するコンプライアンスシート６７のみで封止されている。

シート支持板６８の下面におけるコンプライアンス開口７０に対応する部分は、ヘッドカバー２０によって封止される。これにより、コンプライアンスシート６７の可撓領域と、これに対向するヘッドカバー２０との間には、コンプライアンス空間が形成されている。そして、このコンプライアンス空間におけるコンプライアンスシート６７の可撓領域が、インク流路内、特に共通液室６４内の圧力変動に応じて共通液室６４側またはコンプライアンス空間側に変位する。また、コンプライアンス基板５５の中央部には、ノズルプレート５３の外形に倣った基板開口部６９が開設されている。すなわち、連通基板５４にコンプライアンス基板５５およびノズルプレート５３が接合された状態では、この基板開口部６９内にノズルプレート５３が配置される。なお、コンプライアンスシート６７としては、インク流路（共通液室６４）内の圧力変化に応じて撓むことが可能な可撓部材であれば、例えば、ごく薄いステンレス鋼等の金属板を用いることもできる。

上記圧電素子５８が形成された圧力室形成基板５６の上面には保護基板５９が配置される。この保護基板５９は中空箱体状の部材であり、例えば、シリコン基板等から作製される。この保護基板５９の中央部分には、基板厚さ方向を貫通した配線空部７２が形成されている。この配線空部７２内には、圧電素子５８の上記リード電極と配線基板４２の一端部との接続部分が配置される。また、この保護基板５９において圧電素子５８に対向する領域、より具体的には圧力室並設方向に直交する方向における配線空部７２の両側には、当該圧電素子５８の駆動を阻害しない程度の大きさの収容空間７３が形成されている。この収容空間７３は、保護基板５９の下面（圧力室形成基板５６との接合面）から上面側に向けて基板厚さ方向の途中まで形成された空間である。

上記のノズルプレート５３は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル６２を列状に開設した板材であり、本実施形態においてはシリコン基板から作製されている。このノズルプレート５３には、所定のピッチで複数のノズル６２が列設されてノズル列が構成されている。本実施形態においては各ヘッドユニット１３のノズルプレート５３に２条のノズル列がそれぞれ形成されている。そして、当該基板に対してドライエッチングを施すことにより円筒形状のノズル６２が形成されている。このノズルプレート５３の縦横の寸法に関し、コンプライアンス基板５５の基板開口部６９およびヘッドカバー２０の開口部７４の縦横の寸法よりも小さく設定されている。そして、ノズルプレート５３が連通基板５４に対し位置決めされた状態で接合されると、これらの開口部６９，７４内にノズルプレート５３が配置される。また、この状態では、連通基板５４のノズル連通路６１とノズル６２とが連通する。

ヘッドケース５２は、合成樹脂製の箱体状部材であり、その下面側には連通基板５４が接合される。このヘッドケース５２の中央部分には、ヘッドケース５２の高さ方向を貫通する状態で貫通空部７６（配線空間の一部）が形成されている。この貫通空部７６は、保護基板５９の配線空部７２と連通して、配線基板４２が収容される空部を形成する。また、ヘッドケース５２の下面側には、当該下面からヘッドケース５２の高さ方向の途中まで後退した収容空部７７が形成されている。この収容空部７７は、ヘッドケース５２と連通基板５４とが位置決めされて接合された状態で、当該連通基板５４上の圧力室形成基板５６、圧電素子５８、および保護基板５９等を収容可能な程度の大きさに設定されている。上記の貫通空部７６の下端は、収容空部７７の天井面に開口している。

また、ヘッドケース５２には、ヘッドケース５２の高さ方向を貫通するケース流路５１が形成されている。ケース流路５１は、ヘッドケース５２における収容空部７７に対し、圧力室並設方向に直交する方向における外側に外れた位置に形成されている。より具体的には、連通基板５４の各共通液室６４にそれぞれ対応して、収容空部７７の両側にそれぞれ１つずつ、合計２つのケース流路５１が形成されている。そして、ヘッドケース５２に連通基板５４が接合された状態では、各ケース流路５１は、それぞれ対応する共通液室６４と連通する。

ヘッドカバー２０は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の板材である。本実施形態におけるヘッドカバー２０には、上述したようにノズルプレート５３に対応する位置に、当該ノズルプレート５３に形成されたノズル６２を露出させるため、ノズルプレート５３の外形に倣った形状の開口部７４が厚さ方向を貫通する状態で形成されている。本実施形態では、このヘッドカバー２０におけるヘッドカバー２０の下面と開口部７４におけるノズルプレート５３の露出部分とによりノズル形成面が構成されている。

そして、上記構成の記録ヘッド３では、共通液室６４から圧力室６０を通ってノズル６２に至るまでの流路内がインクで満たされた状態で、配線基板４２からの駆動信号に従い圧電素子５８が駆動されることにより、圧力室６０内のインクに圧力変動が生じ、この圧力振動によって所定のノズル６２からインクが噴射される。

ところで、上記構成の記録ヘッド３においては、針ホルダー１０とヘッドホルダー１１との間の流路ユニット９等が配置された空間は密閉されており、ある程度の湿度が保たれているが、流路からのインクの蒸発を完全に防ぐことは難しい。特に上記案内流路２５や供給流路３７等は、複数の構成部材が接着剤により接合されることにより画成されているため、接着部分からインクの溶媒成分が蒸発しやすい。この点に関し、接着剤として水分透過性の低いものを採用することも考えられるが、作業性やコストの面で不利となる。また、記録ヘッド３のノズル形成面がキャッピング機構６による封止状態（キャッピング）から開放されて記録媒体２に画像等の記録を行う際には、ノズル６２が大気に晒されることにより当該ノズル６２の付近でのインクが増粘する。インクが増粘するとノズル６２からインク滴を正常に吐出することができないおそれがあるため、プリンター１では、定期的にキャッピング機構６によりクリーニング動作が行われる。この種のプリンターでは、クリーニング動作でのインクの排出量は、他の色のインクと比較して視認性が高く、増粘による不具合が顕著な色、より具体的には記録媒体上での着弾位置ずれ等が視認されやすい（着弾位置ずれの許容範囲が相対的に狭い）ブラックインクに合わせて一律に設定されている。この場合において、記録ヘッドにおいてブラックインクの水分（溶媒成分）が揮発しやすい構成では、当該ブラックインクに合わせた吸引量でクリーニング動作が行われると、他の色のインク（本発明における第２の液体に相当）について必要以上にインクが排出される虞があった。なお、視認性が相対的に高いとは、記録媒体の色が白色のような淡い色である場合には、輝度が相対的に低いことを意味する。

そこで、本発明に係るプリンター１では、クリーニング動作におけるインクの排出量の基準となる第１の液体（本実施形態においてはブラックインク）に対応する流路について溶媒の蒸発を可及的に抑制することで、クリーニング動作での各色のインクの排出量を低減するように構成されている。

図７は、案内流路２５のレイアウトについて説明する第１の流路部材１４の平面図である。同図に示されるように、ブラックインクに対応する案内流路２５Ｋ（本発明における第１の流路に相当）に関し、第１の流路部材１４とベース基板１０ａとの接合面方向において、案内流路２５Ｋの外形を規定している区画壁２９と第１の流路部材１４の外形を規定している外郭部３１との間に案内流路２５（自己または他の案内流路２５）が存在する割合（当該案内流路２５を画成している区画壁２９の総延長に対して該当する区画壁２９の長さの割合。以下、同様。）が、案内流路２５Ｍ，２５Ｙ，２５Ｃ（本発明における第２の流路に相当）を画成している区画壁２９と外郭部３１との間に案内流路２５が存在する割合と比較して大きくなるように、各案内流路２５がレイアウトされている。つまり、図７において案内流路２５の輪郭を規定している区画壁２９から接合面方向に延びる仮想的な法線上に案内流路２５が存在する割合に関して、案内流路２５Ｍ，２５Ｙ，２５Ｃよりも案内流路２５Ｋが大きくなるようなレイアウトが採用されている。

換言すると、案内流路２５Ｋの区画壁２９のうち流路内包空間３２に露出している部分の割合が、他の案内流路２５の区画壁２９のうち流路内包空間３２に露出している部分の割合と比較して小さい。ここで、流路内包空間３２は、外郭部３１と案内流路２５の区画壁２９との間に形成される空間である。そして、案内流路２５Ｋの区画壁２９のうち、流路内包空間３２に露出している部分（２９ｅ）は、図７においてハッチングで示される部分のみである。これに対して、他の案内流路２５Ｍ，２５Ｙ，２５Ｃの区画壁２９が流路内包空間３２に露出している範囲は、案内流路２５Ｋの露出部２９ｅと比較して大きくなっている。

このように、ブラックインクに対応する案内流路２５Ｋが、案内流路２５によって囲繞されている割合が、他の案内流路２５Ｍ，２５Ｙ，２５Ｃの場合よりも大きくなっていることで、この案内流路２５Ｋから区画壁２９の接着部分を通じてブラックインクの水分（溶媒成分）が蒸発しにくくなっている。このため、クリーニング動作においてインクの排出量（吸引量）がブラックインクを基準として定められている場合に、他のインクを含む全体のインクの総排出量を削減することが可能となる。

上記実施形態においては、ブラックインクを基準としてクリーニング動作における排出量が定められた構成を例示したが、他の色（他の種類）のインクを基準としてクリーニング動作における排出量が定められる構成においては、当該インクに対応する流路を上記の案内流路２５Ｋと同様なレイアウトとすることにより、同様の作用効果を得ることができる。

また、このような流路のレイアウトは、上記案内流路２５に限られず、例えば、フィルター基板１６と第２の流路部材１５との間に画成された供給流路３７のように、複数の構成部材を接合することにより画成される流路にも適用することができる。つまり、この場合、フィルター基板１６と第２の流路部材１５とのうち、一方が本発明の第１の基板の一種であり、他方が本発明の第２の基板の一種であり、供給流路３７が本発明の流路の一種であり、フィルター基板１６及び第２の流路部材１５が本発明の流路部材の一種とすることができる。

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。

上記実施形態においては、各色のインクのうち、視認性が相対的に高いブラックインクに対応する案内流路２５Ｋについて上記のようなレイアウトを採用した構成を例示したが、これには限られない。例えば、他のインク（第２の液体）と比較して有効水分量が多いインク（第１の液体）に対応する流路（第１の流路）について上記案内流路２５Ｋのようなレイアウトを採用することもできる。例えば、上記キャッピング機構６では、キャップ６′内の空間が各色のノズル６２に共通の空間となっており、このような構成においては、有効水分量が多いインクから有効水分量が相対的に少ないインクに水分（溶媒成分）が封止空間を通じて移動するため、有効水分量が相対的に多いインクが増粘しやすい。ここで、有効水分量とは、インクに含まれる水分量からグリセリン等の吸湿材に吸水された水分量を減じた値を意味する。このような有効水分量が多いインクに対応する流路について上記案内流路２５Ｋのようなレイアウトを採用することで、当該インクの案内流路２５からの水分の蒸発が抑えられ、他のインクとの間で水分蒸発量を平準化することが可能となる。

また、例えば、他のインク（第２の液体）を貯留した他のインクカートリッジ７（本発明における第２の液体貯留部材に相当）と比較して容積が小さいインクカートリッジ７（本発明における第１の液体貯留部材に相当）に貯留されたインク（第１の液体）に対応する流路（第１の流路）について上記案内流路２５Ｋのようなレイアウトを採用することもできる。インクカートリッジ７の容積が小さいほどクリーニング動作におけるインクの消費により空になりやすいため、吸引量に制約が生じるところ、このインクに対応する流路を通じた水分の蒸発が抑えられてインクの増粘が抑制されるので、そのような制約された吸引量によっても噴射特性（ノズルから噴射されるインクの量や飛翔速度）を回復させることが可能となる。

そして、以上では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド３を例に挙げて説明したが、本発明は、液体流路を画成する構成部材同士を接着剤でする構成を採用する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

１...プリンター，２...記録媒体，３...記録ヘッド，４...キャリッジ，５...キャリッジ移動機構，６...キャッピング機構，７...インクカートリッジ，８...ＦＦＣ，９...流路ユニット，１０...針ホルダー，１１...ヘッドホルダー，１２...封止空間，１３...ヘッドユニット，１４...第１の流路部材，１５...第２の流路部材，１６...フィルター基板，１７...回路基板，１８...シール部材，１９...流路接続部材，２０...ヘッドカバー，２２...導入針，２３...第１流路溝，２４...第２流路溝，２５...案内流路，２６...位置決めピン，２７...位置決め孔，２９...区画壁，３０...接着剤，３１...外郭部，３２...流路内包空間，３３...導出口，３５...フィルター，３６...フィルター室，３７...供給流路，３８...接続流路，３９...流路接続部，４０...導入部，４１...コネクター，４２...配線基板，４４...収容室，４５...仕切壁，５１...ケース流路，５２...ヘッドケース，５３...ノズルプレート，５４...連通基板，５５...コンプライアンス基板，５６...圧力室形成基板，５７...振動板，５８...圧電素子，５９...保護基板，６０...圧力室，６１...ノズル連通路，６２...ノズル，６３...個別連通口，６４...共通液室，６６...収容空部，６７...コンプライアンスシート，６８...シート支持板，６９...基板開口部，７０...コンプライアンス開口，７２...配線空部，７３...収容空間，７４...開口部，７６...貫通空部，７７...収容空部

Claims (6)

1. 第１の基板と第２の基板とが互いに接着剤により接合され、各基板の接合面方向に沿って延在する流路が内部に画成された流路部材と、
   前記流路部材から導入した液体をノズルから噴射する噴射ユニットと、
   を備え、
   前記流路は、第１の液体が流れる第１の流路と、当該第１の液体とは異なる第２の液体が流れる第２の流路と、を含み、
   前記接合面方向において、前記第１の流路を画成している区画壁と前記流路部材の外形との間に流路が存在する割合が、前記第２の流路を画成している区画壁と前記流路部材の外形との間に流路が存在する割合と比較して大きいことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記流路部材は、前記流路が形成された領域を内包する流路内包空間を有し、
   前記第１の流路の区画壁が前記流路内包空間に露出している部分の割合が、前記第２の流路の区画壁が前記流路内包空間に露出している部分の割合と比較して小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第１の液体は、前記第２の液体と比較して視認性が高い液体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記流路部材に供給する液体を貯留した液体貯留部材を備え、
   前記第１の液体の貯留した第１の液体貯留部材の容積は、前記第２の液体を貯留した第２の液体貯留部材の容積よりも少ないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記ノズルから液体を排出させるクリーニング動作を行うクリーニング機構と、
   を備えることを特徴とする液体噴射装置。
6. 前記クリーニング機構は、前記噴射ユニットの前記ノズルが開口したノズル形成面を封止する封止部材を有し、当該封止部材によって前記ノズル形成面を封止して画成される封止空間を吸引することによりクリーニング動作を行うものであり、
   前記封止空間は、前記第１の液体を噴射するノズルおよび前記第２の液体を噴射するノズルに共通な空間であり、
   前記第１の液体は、前記第２の液体と比較して有効水分量が多い液体であることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射装置。

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