JP2023010297A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】気泡が流路を塞いだ状態でも液体を各開口に供給し続ける。【解決手段】液体吐出ヘッドは、共通供給流路と連通し、共通供給流路と交差する方向に延びる方向変換流路３４と、方向変換流路３４と連通し、方向変換流路３４と交差する方向に延びる液体供給路１８と、液体供給路１８と連通する複数の液室と、複数の液室とそれぞれ連通する複数の吐出口と、複数の液室の各々に設けられ、液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子と、を有する。方向変換流路３４は、本体部３４０と少なくとも１本の溝状流路３２とを有する。本体部３４０は液体を液体供給路１８に供給するための開口２１が設けられた第１の壁面３４ａを有する。溝状流路３２は、第１の壁面３４ａを本体部３４０の延びる方向に沿って延在する。溝状流路３２は本体部３４０よりも幅が狭い。【選択図】図１３

Description

本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

液体吐出ヘッドの一例として、特許文献１に、インクジェット記録ヘッドが記載されている。このインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する吐出回路部と、インクを吐出回路部に導く流路を備える。流路は、垂直方向に延びる垂直部と、垂直部の下端から水平方向に延び、供給口に繋がる水平部と、を有する。流路よりも幅が狭い溝状流路が、垂直部の側壁から水平部の天井部にかけて連続的に形成されている。水平部の天井部は、垂直部側が高くなるように傾斜している。水平部に気泡が溜まり、その気泡が流路を塞いだ場合でも、インクが溝状流路を流れる。溝状流路を介したインクの流れが、水平部に溜まった気泡を移動するように作用する。

ところで、液体吐出ヘッドには、方向変換流路を有するものがある。この種の液体吐出ヘッドは、共通供給流路と連通し、共通供給流路と交差する方向に延びる方向変換流路と、方向変換流路と連通し、方向変換流路と交差する方向に延びる液体供給路と、を備える。液体供給路には複数の液室が連通しており、液室毎に、吐出口が設けられている。方向変換流路には、液体を液体供給路に供給するための開口が設けられている。

特許第４０１８５７７号公報

上述した液体吐出ヘッドにおいて、方向変換流路内に気泡が溜り、その溜まった気泡が方向変換流路を塞ぐ場合がある。しかし、特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドは、気泡が流路を塞いだ状態で液体を供給口（開口）に供給するようには構成されていない。本発明者らの検討によれば、気泡が方向変換流路を塞いた状態でも、液体を開口に供給し続けることができるような対策が必要であった。

従って、本発明の目的は、気泡が流路を塞いだ状態でも液体を開口に供給し続けることにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様による液体吐出ヘッドは、液体を供給する共通供給流路と、上記共通供給流路と連通し、上記共通供給流路と交差する方向に延びる方向変換流路と、上記方向変換流路と連通し、上記方向変換流路と交差する方向に延びる液体供給路と、上記液体供給路と連通する複数の液室と、上記複数の液室とそれぞれ連通する複数の吐出口と、上記複数の液室の各々に設けられ、液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子と、を有する。上記方向変換流路は、本体部と少なくとも１本の溝状流路とを有する。上記本体部は液体を上記液体供給路に供給するための少なくとも一つの開口が設けられた第１の壁面を有する。上記溝状流路は、上記第１の壁面を上記本体部の延びる方向に沿って延在する。上記溝状流路は上記本体部よりも幅が狭い。
本発明の別の態様による液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の吐出口と連通する液体供給路と、上記液体を上記液体供給路に供給するための開口を壁面に備え、上記液体供給路と交差する方向に延びる流路と、を有する。上記流路は行き止まりになっており、上記壁面に、上記開口と連通する溝状流路を備える。上記溝状流路は、毛管現象により上記液体を上記開口に供給する。

本発明によれば、気泡が流路を塞いた状態でも、液体を開口に供給し続けることができる。

記録装置の概略構成を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドを示す斜視図である。 図２に示す液体吐出ヘッドの斜視分解図である。 流路部材の構成を説明するための模式図である。 記録素子基板と流路部材との流体的な接続構造を示す透視図である。 図５に示す接続構造の断面を示す図である。 吐出モジュールの構成を説明するための図である。 記録素子基板の構成を説明するための図である。 記録素子基板の吐出口に連通する流路部分の構造を説明するための図である。 図９（ａ）のＢ－Ｂ線における断面を模式的に示す斜視図である。 方向変換流路内に生じる気泡を示す模式図である。 方向変換流路内の気泡と溝状流路との位置関係を説明するための図である。 開口を介した液体の流れを説明するための図である。 溝状流路が隣接する開口を互いに流体的に連結する構成例を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。

本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明する。

（記録装置の説明）
まず、本実施形態の液体吐出ヘッドを搭載する記録装置について説明する。
図１は、記録装置の概略構成を説明するための模式図である。記録装置１０００は、被記録媒体２を搬送する搬送部１と、被記録媒体２に向けてインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド３を有する。ここでは、記録装置１０００は、ＣＭＹＫの４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の液体を吐出してフルカラー記録を行う。ＣＭＹＫの各色に対応する４つの単色用の液体吐出ヘッド３が、被記録媒体２の搬送方向に並列に配置されている。

液体吐出ヘッド３は、複数の吐出口列を備える。吐出口列の数は、例えば２０列である（後述の図８（ａ）の説明を参照）。記録データを複数の吐出口列に適宜に振り分けて記録を行うことで、非常に高速な記録が可能となる。さらに、液体の不吐出が生じた吐出口に対して、被記録媒体２の搬送方向において、対応する位置にある他列の吐出口から補間的に液体を吐出することが可能であり、これにより、信頼性が向上する。各液体吐出ヘッド３に対して、液体供給系から液体接続部を介して液体が供給される。各液体吐出ヘッド３には、電気制御部が電気的に接続されている。電気制御部は、電力及び吐出制御信号を液体吐出ヘッド３へ伝送する。吐出ヘッド３内における液体経路及び電気信号経路については後述する。

（液体吐出ヘッド構成の説明）
図２は、本実施形態の液体吐出ヘッド３の斜視図である。図２（ａ）は、液体を吐出する側の斜め下方から液体吐出ヘッド３を見た図である。図２（ｂ）は、液体を吐出する側とは反対側の斜め上方から液体吐出ヘッド３を見た図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド３は、１色の液体で記録が可能なインクジェット式のライン型記録ヘッドであって、複数の記録素子基板１０を備える。例えば、１６個の記録素子基板１０が、液体吐出ヘッド３の長手方向に直線的に配列されている。液体吐出ヘッド３は、液体接続部１１１、信号入力端子９１及び電力供給端子９２を備える。ここでは、吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド３の両側に信号入力端子９１及び電力供給端子９２が配置されている。これにより、記録素子基板１０に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減することが可能である。

図３は、液体吐出ヘッド３の斜視分解図である。図３には、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットをその機能毎に分解した状態が示されている。液体吐出ヘッド３は、液体吐出ユニット３００と、液体吐出ユニット３００を支持する支持部８１と、電気配線基板９０と、液体供給ユニット２２０を有する。

液体吐出ユニット３００は、流路部材２１０および吐出モジュール２００を有する。流路部材２１０は、第１流路部材５０および第２流路部材６０からなる。吐出モジュール２００の吐出面は、開口１３１を備えたカバー部材１３０で覆われている。開口１３１は、各記録素子基板１０が露出するように形成されている。

支持部８１、電気配線基板９０および液体供給ユニット２２０はそれぞれ２個ずつ設けられている。支持部８１は、第２流路部材６０の両端部に接続されている。各支持部８１には、液体供給ユニット２２０と電気配線基板９０が取り付けられる。各液体供給ユニット２２０は、負圧制御ユニット２３０を備えており、フィルタ（不図示）が内蔵されている。一方の液体供給ユニット２２０に設けられた負圧制御ユニット２３０と他方の液体供給ユニット２２０に設けられた負圧制御ユニット２３０とは、互いに異なる負圧（相対的に高低の負圧）で圧力を制御するように設定されている。

図３の例では、高圧側の負圧制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド３の一方の端部に設けられ、低圧側の負圧制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド３の他方の端部に設けられている。この場合、液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する共通供給流路２１１と共通回収流路２１２（後述の図５及び図６を参照）とで、液体の流れる方向が互いに逆になる。この構造によれば、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間で熱交換が促進されるので、これら共通供給流路内における温度差を低減することができる。これにより、共通供給流路に沿って設けられる複数の記録素子基板１０の間で温度差が生じ難くなり、その結果、温度差による記録ムラが生じ難くなるという利点がある。

次に、液体吐出ユニット３００の流路部材２１０の詳細について説明する。図３に示すように、流路部材２１０は、第１流路部材５０と第２流路部材６０を積層したものであり、液体供給ユニット２２０から供給された液体を各吐出モジュール２００に分配する。また、流路部材２１０は、吐出モジュール２００から環流する液体を液体供給ユニット２２０へ戻すように機能する。
流路部材２１０の第２流路部材６０の内部には、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が形成されている。第２流路部材６０は、液体吐出ヘッド３の剛性を担保する役割も有する。このため、第２流路部材６０の材質としては、液体に対する十分な耐食性と高い機械強度を有するものが好ましい。具体的には、ＳＵＳやＴｉ、アルミナなどを好ましく用いることができる。

図４は、流路部材２１０の構成を説明するための模式図である。図４（ａ）は、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００がマウントされる側の面を示す。図４（ｂ）は、第１流路部材５０の、第２流路部材６０と当接される側の面を示す。図４（ｃ）は、第２流路部材６０の、第１流路部材５０と当接される側の面を示す。図４（ｄ）は、第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示す。図４（ｅ）は、第２流路部材６０の、液体供給ユニット２２０と当接する側の面を示す。

図４（ａ）に示すように、第１流路部材５０は、複数の吐出モジュール２００のそれぞれに対応する複数の部材５０ａを備える。これら部材５０ａは、互いに隣接して配列されている。この分割構造によれば、部材５０ａの配列数に応じて、液体吐出ヘッド３の長さが決まる。よって、例えばＢ２サイズおよびそれ以上の長さに対応した比較的ロングスケールの液体吐出ヘッドに特に好適に適用できる。第１流路部材５０の連通口５１は、吐出モジュール２００と連通する。

図４（ｂ）に示すように、第１流路部材５０は、複数の個別連通口５３を有する。図４（ｃ）に示すように、第２流路部材６０は、複数の連通口６１を有する。個別連通口５３は、第１流路部材５０の長手方向に列状に配列されている。連通口６１は、第２流路部材６０の長手方向に列状に配列されている。ここでは、個別連通口５３及び連通口６１はいずれも２列に配列されており、１つの連通口６１に対して２つ又は３つの個別連通口５３が配置されている。連通口６１は、対応する個別連通口５３の各々と連通する。

図４（ｄ）に示すように、第２流路部材６０は、２つの共通流路溝７１を有する。各共通流路溝７１は、並列に配置されており、いずれも第２流路部材６０の長手方向に延在する。一方の共通流路溝７１は、個別連通口５３及び連通口６１の一方の列に対応するように配置されている。他方の共通流路溝７１は、個別連通口５３及び連通口６１の他方の列に対応するように配置されている。

図４（ｅ）に示すように、第２流路部材６０は、両端部に複数の連通口７２を備える。各共通流路溝７１の両端部は、それぞれ対応する位置に設けられた連通口７２に連通している。各共通流路溝７１は、一方の端部から他方の端部に向かって液体が流れるように構成されている。一方の共通流路溝７１が共通供給流路２１１を構成し、もう一方の共通流路溝７１が共通回収流路２１２を構成する（後述の図５及び図６を参照）。

図５は、記録素子基板１０と流路部材２１０との流体的な接続構造を示す透視図である。図５に示すように、一組の共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が流路部材２１０内に設けられている。共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２は、並列に配置されており、いずれも液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する。第２流路部材６０の連通口７２から共通供給流路２１１を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体供給経路が形成されている。同様に、第２流路部材６０の連通口７２から共通回収流路２１２を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体回収経路が形成されている。液体供給経路は、液体供給口３１を介して記録素子基板１０の各開口２１に連通する。

図６は、図５に示した接続構造の断面を示す図である。図６（ａ）は、図５のＦ－Ｆ線における断面を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の部分拡大図である。
図６（ａ）に示すように、第１流路部材６０と第２流路部材６０が積層され、第１流路部材６０の上面に、液体供給口３１を備えた支持部材３０が設けられている。支持部材３０は、記録素子基板１０を支持する。共通供給流路２１１は、連通口６１、個別連通口５３及び連通口５１を介して、吐出モジュール２００に流体的に接続されている。

記録素子基板１０は、複数の吐出口１３が列状に配列された吐出口列を有する。記録素子基板１０には、各吐出口１３に連通する流路が形成されており、液体の供給及び排出（回収）が可能に構成されている。共通供給流路２１１は高圧側の負圧制御ユニット２３０と流体的に接続され、共通回収流路２１２は低圧側の負圧制御ユニット２３０と流体的に接続されている。液体は、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の吐出口１３を通過して共通回収流路２１２へと流れる。本実施形態では、共通供給流路２１１は、記録素子基板１０の複数の吐出口列に共通に液体を供給する。

図６（ｂ）に示すように、支持部材３０は、記録素子基板１０の開口２１が形成された面（第２の面１０ｂ）に接合され、記録素子基板１０とともに方向変換流路３４を形成する。方向変換流路３４は、共通供給流路２１１と交差し、記録素子基板１０の第２の面１０ｂに沿って延びている。方向変換流路３４は、本体部３４０と溝状流路３２を有する。本体部３４０は、第１の壁面３４ａと、この第１の壁面３４ａと対向する第２の壁面３４ｂとを有する。第１の壁面３４ａは吐出口側に配置され、第２の壁面３４ｂは液体供給口側に配置されている。第１の壁面３４ａは、記録素子基板１０の第２の面１０ｂの一部である。液体を液体供給路１８に供給するための開口２１が、第１の壁面３４ａに形成されている。溝状流路３２は、第１の壁面３４ａを方向変換流路３４（または本体部３４０）の延びる方向に沿って延在する。溝状流路３２の詳細については後述する。

（吐出モジュールの説明）
図７は、吐出モジュール２００の構成を説明するための図である。図７（ａ）は吐出モジュール２００の斜視図、図７（ｂ）はその分解図である。吐出モジュール２００は、記録素子基板１０、支持部材３０及び２枚のフレキシブル配線基板４０からなる。記録素子基板１０の両端部に端子１６が形成されている。フレキシブル配線基板４０の一方の端部に端子４１が形成され、他方の端部に端子４２が形成されている。

吐出モジュール２００の製造方法を簡単に説明する。まず、記録素子基板１０及びフレキシブル配線基板４０を、予め液体供給口３１が設けられた支持部材３０上に接着する。次いで、記録素子基板１０の両端部の端子１６と、各フレキシブル配線基板４０の端子４１とをワイヤーボンディングによって電気的に接続する。最後に、ワイヤーボンディング部（電気接続部）を封止材１１０で覆って封止する。

フレキシブル配線基板４０の他方の端子４２は、図３に示した電気配線基板９０の接続端子と電気的に接続される。支持部材３０は、記録素子基板１０を支持する支持体であるとともに、記録素子基板１０と図３に示した流路部材２１０とを流体的に接続させる流路部材である。このため、支持部材３０の材質としては、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板１０と接合できるものが好ましい。例えば、アルミナや樹脂材料が好ましい。

（記録素子基板の構造の説明）
図８は、記録素子基板１０の構成を説明するための図である。図８（ａ）は、吐出口１３を形成する吐出口形成部材１２の模式図である。図８（ｂ）は、液体供給路１８及び液体回収路１９を形成する基板１１の模式図である。図８（ｃ）は、カバープレート２０の模式図である。図８（ｂ）には、基板１１のカバープレート２０と接合される面が示されている。図８において、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向は互いに直交する。
記録素子基板１０は、吐出口形成部材１２、基板１１及びカバープレート２０からなる。吐出口形成部材１２は、記録素子基板１０の第１の面１０ａを構成する。カバープレート２０は、記録素子基板１０の第２の面１０ｂを構成する。第２の面１０ｂは、第１の面１０ａの反対側の面である。

図８（ａ）に示すように、吐出口形成部材１２には、複数の吐出口１３がｘ方向に沿って列状に配列された複数の吐出口列が形成されている。ここでは、吐出口列数は２０である。なお、以降の説明において、吐出口列が延びる方向（吐出口の列方向）を「吐出口列方向」と呼称する。
図８（ｂ）に示すように、基板１１には、吐出口列方向に沿って、液体供給路１８を構成する溝１８ａと液体回収路１９を構成する溝１９ａとが交互に設けられている。図８（ｃ）に示すように、カバープレート２０には、複数の開口２１が吐出口列方向（ｘ方向）に沿って列状に形成されている。基板１１とカバープレート２０を接合することで、液体供給路１８及び液体回収路１９を構成する。複数の開口２１が液体供給路１８に連通する。

図９は、記録素子基板１０の吐出口１３に連通する流路部分の構造を説明するための図である。図９（ａ）は、吐出口形成部材１２の吐出口１３が形成された側の面の模式図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡで示す部分の拡大図である。図９（ｃ）は、カバープレート２０の開口２１が形成された側の面の模式図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、吐出口形成部材１２に対するカバープレート２０の開口２１の相対的な位置関係が分かるように、開口２１が四角（破線）で示されている。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、液体供給路１８と連通する複数の液室２３を有する。液室２３は、圧力室とも呼ばれる。各液室２３は、隔壁２２によって互いに隔離されている。吐出口１３は、各液室２３に対応して設けられており、対応する液室２３と連通する。各液室２３内には、液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子である記録素子１５が設けられている。記録素子１５は、例えば、液体を熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である。記録素子１５は、電気配線（不図示）によって端子１６と電気的に接続されている。

記録装置１０００の制御回路が、パルス信号を電気配線基板９０（図３）及びフレキシブル配線基板４０（図７）を介して記録素子１５に供給する。パルス信号に基づいて記録素子１５が発熱することで、液体を沸騰させる。この沸騰による発泡の力を利用して、液体を吐出口１３から吐出する。
吐出口列の一方の側には液体供給路１８が、他方の側には液体回収路１９が、それぞれ吐出口列方向に延在している。液体供給路１８は、供給口１７ａ（後述の図１０参照）を介して吐出口１３と連通している。液体回収路１９は、回収口１７ｂ（後述の図１０参照）を介して吐出口１３と連通している。

図９（ｃ）に示すように、カバープレート２０には、液体供給路１８及び液体回収路１９に連通する複数の開口２１が設けられている。図９（ｃ）の例では、１本の液体供給路１８に対して２個の開口２１が、１本の液体回収路１９に対して１個の開口２１が対応する。図９（ｂ）に示すように、カバープレート２０の夫々の開口２１は、図５（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。

カバープレート２０は、液体供給路１８及び液体回収路１９の壁の一部を形成する。このため、カバープレート２０の材質としては、液体に対して十分な耐食性を有している物が好ましい。また、混色防止の観点から、開口２１の開口形状および開口位置には、高い精度が求められる。このため、カバープレート２０の材質として、感光性樹脂材料やＳｉ（シリコン）を用い、フォトリソグラフィのプロセスによって開口２１を設けることが好ましい。カバープレート２０は、開口２１により流路のピッチを変換するように構成されている。圧力損失を考慮すると、カバープレート２０の厚みは薄いことが好ましい。この場合、例えば、フィルム状の部材でカバープレート２０を構成することが好ましい。

次に、記録素子基板１０内での液体の流れについて説明する。図１０は、図９（ａ）のＢ－Ｂ線における断面を模式的に示す斜視図である。基板１１と吐出口形成部材１２とが積層され、カバープレート２０が基板１１の裏面に接合されている。基板１１の一方の面側には、記録素子１５が形成されている。基板１１の他方の面側には、溝１８ａ及び溝１９ａが形成されている。カバープレート２０を基板１１の他方の面に接合することで、液体供給路１８及び液体回収路１９が形成される。

液体供給路１８は共通供給流路２１１と流体的に接続され、液体回収路１９は共通回収流路２１２と流体的に接続されている。液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧が生じている。この差圧によって、液体吐出ヘッド３が液体を吐出して記録を行っている際に、吐出動作を行っていない吐出口１３において矢印Ｃで示した液体の流れ（循環）が生じる。具体的には、液体供給路１８内の液体が、供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる。この流れによって、吐出口１３からの蒸発によって増粘した液体や、泡及び異物などを液体回収路１９へ回収することができる。また、吐出口１３や液室２３において生じる液体の増粘を抑制することもできる。
液体回収路１９へ回収された液体は、カバープレート２０の開口２１及び支持部材３０の液体供給口３１（図７（ｂ）参照）を通じて、流路部材２１０内の連通口５１に向かって流れる。その後、液体は、連通口５１、個別回収流路２１４、共通回収流路２１２を順に通過し、最終的には記録装置１０００の供給経路へと回収される。

（溝状流路と泡の関係の説明）
図１１は、方向変換流路３４内に生じる気泡を示す模式図である。図１１において、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向は互いに直交する。ｘ方向は吐出口列が延在する方向である。図１１には示されていないが、液体供給路１８及び液体回収路１９はいずれもｘ方向に延在する。図面に向かって奥側方向（ｚ方向）が液体の吐出方向である。
方向変換流路３４は、液体供給路１８と交差する方向（ここでは、ｙ方向）に延在する。各液体供給路１８は、対応する開口２１を介して方向変換流路３４に連通している。方向変換流路３４は、連通口５１を介して個別連通口５３に連通している（図６（ａ）参照）。第１流路部材５０側から方向変換流路３４を見た場合、連通口５１の開口サイズは方向変換流路３４よりも大きく、個別連通口５３の開口サイズは、連通口５１の開口サイズよりも小さい。

方向変換流路３４は、行き止まりである。個別連通口５３は、方向変換流路３４の先端とは反対側の端部側に配置されている。個別連通口５３は、方向変換流路３４の第２の壁面３４ｂ（図６（ｂ）参照）に設けられている。方向変換流路３４の第１の壁面３４ａには、複数の開口２１が方向変換流路３４の長手方向（ｙ方向）に列状に配置されている。液体は、個別連通口５３から方向変換流路３４に供給され、各開口２１に向かって流れる。

溝状流路３２は、方向変換流路３４の延びる方向（開口２１の列の方向）に沿って延在する。ここでは、溝状流路３２は、第１の壁面３４ａの個別連通口５３と対向する領域Ｒ１から方向変換流路３４の延びる方向に延在する。領域Ｒ１は、例えば、第１の壁面３４ａに垂直な方向から見て、個別連通口５３を第１の壁面３４ａ上に投影した領域としてもよい。溝状流路３２は、各開口２１を流体的に連結しており、開口２１の列の先（方向変換流路３４の先端部側の領域）にまで延在している。方向変換流路３４の先端部とは、液体の流れる方向の最も下流側に位置する部分で、ここでは、行き止まりになった部分である。
溝状流路３２の幅ｗ２は（ｘ方向寸法）、方向変換流路３４の幅ｗ１（ｘ方向寸法）よりも狭い。溝状流路３４は、機械加工で形成してもよく、また、フォトリソグラフィによるエッチングで形成してもよい。フォトリソグラフィを用いて溝状流路３４を形成する場合は、例えば、カバープレート２０をＳｉ等で形成する。この場合、開口２１に対する溝状流路３４の相対位置を高精度に形成することができる。

液体の充填時は、気泡３３が方向変換流路３４の先端部側に溜まり易い。図１２は、方向変換流路３４内の気泡３３と溝状流路３２との位置関係を説明するための図である。図１２（ａ）は図１１のＦ－Ｆ線における断面を示す模式図、図１２（ｂ）は図１１のＧ－Ｇ線における断面を示す模式図である。
溝状流路３２の高さをｈ２、開口２１の高さをｈ１、カバープレート２０の厚さをｈとすると、ｈ２＜ｈ１＝ｈの関係を有する。溝状流路３４は、液体の表面張力による毛管現象を利用した液体の流動が可能なように構成されている。例えば、溝状流路３２の幅ｗ２を５０μｍ、高さｈ２を５０μｍとしてもよい。また、例えば、方向変換流路３４の幅及び高さをともに１ｍｍとしてもよい。気泡３３が方向変換流路３４を塞いだ場合、その気泡３３の大きさに対して、溝状流路３２は十分に小さい。このため、気泡３３が溝状流路３２を塞ぐことは無い。

図１３は、開口２１を介した液体の流れを説明するための図である。図１３（ａ）は方向変換流路３４の先端部側における液体の流れを示す模式図であり、図１３（ｂ）は方向変換流路３４の個別連通口５３側における液体の流れを示す模式図である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）はいずれも、第１流路部材５０側から方向変換流路３４を見た状態を示す。
方向変換流路３４では、個別連通口５３から供給された液体は、個別連通口５３の対向領域Ｒ１に最も近い開口２１から、水平方向（ｙ方向）に対向領域Ｒ１から最も離れた開口２１に向かって順に供給される（白抜きの矢印参照）。液体は、各開口２１を介して各液体供給路１８に供給される。その後、液体は、液体供給路１８から供給口１７ａを介して吐出口１３に供給される。

本実施形態の液体吐出ヘッド３によれば、気泡３３が方向変換流路３４を塞いだ状態でも、毛管現象の作用により、液体が溝状流路３２内を流れる。溝状流路３２は、液体を各開口２１に供給可能である。よって、液体を各開口２１に供給し続けることができる。例えば、図１１に示したように、気泡３３が方向変換流路３４の先端部側に溜まり、その気泡３３によって開口２１が塞がれたとしても、溝状流路３２を介してその開口２１に液体を供給することが可能である。また、気泡３３が方向変換流路３４の中央付近に生じた場合でも、溝状流路３２を介して気泡３３の先の空間まで液体を供給することができる。このように、液体を各開口２１に供給し続けることができるので、例えば、気泡３３のために吐出口１３の不吐出が生じることを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、１本の方向変換流路３４に対して１本の溝状流路３２が設けられているが、これに限定されない。１本の方向変換流路３４に対して複数の溝状流路３２を設けてもよい。例えば、溝状流路３２は複数並列に設けられてもよい。
また、溝状流路３２は、各開口２１を流体的に連結しているが、これに限定されない。例えば、溝状流路３２は、複数の開口２１の少なくとも一つに連通していてもよい。この場合、例えば、溝状流路３２は、個別連通口５３から最も遠い開口２１に連通してもよい。

図１４は、溝状流路３２が隣接する開口２１を互いに流体的に連結する構成の変形例を説明するための模式図である。図１４（ａ）は第１の変形例を示し、図１４（ｂ）は第２の変形例を示し、図１４（ｃ）は第３の変形例を示す。
図１４（ａ）に示す第１の変形例では、第１の溝状流路３２ａが、個別連通口５３から最も遠い第１の開口２１ａと、第１の開口２１ａに隣接する第２の開口２１ｂとを、互いに流体的に連結する。これら第１および第２の開口以外の開口は、溝状流路３２に連通していない。この場合、第１の溝状流路３２ａは、破線のブロックで示すように複数設けられてもよい。本第１の変形例によれば、方向変換流路３４の気泡３３が溜まり易い領域（先端側の領域）に対して効率的に溝状流路を配置することができる。

図１４（ｂ）に示す第２の変形例では、第１の変形例の構成に加えて、第１の開口２１ａとは異なる開口と、当該開口と隣接する開口（第１の開口２１とは異なる開口）と、を互いに流体的に連結する第２の溝状流路３２ｂを有する。ここでは、第１の開口２１ａ以外の開口は全て、第２の溝状流路３２ｂによって互いに流体的に連結されている。隣接する開口の間に設けられる第１の溝状流路３２ａ及び第２の溝状流路３２ｂの本数はいずれも１以上である。例えば、第１の溝状流路３２ａ及び第２の溝状流路３２ｂの本数を２以上にすれば、方向変換流路３４の全体に亘って各開口２１に確実に液体を供給することができる。

第１の開口２１ａと第２の開口２１ｂとの間に設けられる第１の溝状流路３２ａの本数を、第１の開口２１ａとは異なる開口と当該開口と隣接する開口（第１の開口２１とは異なる開口）との間に設けられる第２の溝状流路３２ｂの本数より多くしてもよい。例えば、図１４（ｃ）に示す第３の変形例では、第１の溝状流路３２ａの本数を３、第２の溝状流路３２ｂの本数を１としている。これにより、方向変換流路３４の気泡３３が溜まり易い領域（先端側の領域）に対して効率的に溝状流路を配置することができる。
さらに、開口２１は等間隔に配置されてもよい。この場合、第１の開口２１ａと第２の開口２１ｂとの間に設けられる第１の溝状流路３２ａの総流路面積を、第１の開口２１ａとは異なる開口と当該開口と隣接する開口との間に設けられる第２の溝状流路３２ｂの総流路面積よりも大きくしてもよい。毛細現象が生じる範囲で総流路面積が大きいほど、開口への液体の供給量が増大する。よって、気泡３３が溜まり易い領域（先端側の領域）の開口に対して十分な量の液体を供給することが可能となる。

本実施形態において、液体の供給経路に気泡を脱気する脱気機構を設けてもよい。脱気機構を設けることで、液体を循環させた際に、流路内に残った気泡をさらに小さくすることができる。脱気機構として、例えば、液体吐出ヘッドへ供給する液体を一時的に保持するタンクを設け、真空ポンプなどを使用してタンク内を減圧する機構を用いてもよい。

本発明の他の変形例の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の吐出口と連通する液体供給路と、液体を液体供給路に供給するための開口を壁面に備え、液体供給路と交差する方向に延びる流路と、を有する。流路は行き止まりになっており、壁面に、開口と連通する溝状流路を備える。溝状流路は、毛管現象により液体を開口に供給する。液体供給路、流路及び溝状流路はそれぞれ第1の実施形態で説明した液体供給路１８、方向変換流路３４及び溝状流路３２に対応する。
本変形例の液体吐出ヘッドによれば、気泡が流路を塞いた状態でも、液体を開口に供給し続けることができる。

１８ 液体供給路
２１ 開口
３２ 溝状流路
３４ 方向変換流路

Claims (21)

1. 液体を供給する共通供給流路と、
   前記共通供給流路と連通し、前記共通供給流路と交差する方向に延びる方向変換流路と、
   前記方向変換流路と連通し、前記方向変換流路と交差する方向に延びる液体供給路と、
   前記液体供給路と連通する複数の液室と、
   前記複数の液室とそれぞれ連通する複数の吐出口と、
   前記複数の液室の各々に設けられ、液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子と、を有し、
   前記方向変換流路は、本体部と少なくとも１本の溝状流路とを有し、前記本体部は液体を前記液体供給路に供給するための少なくとも一つの開口が設けられた第１の壁面を有し、前記溝状流路は、前記第１の壁面を前記本体部の延びる方向に沿って延在し、前記溝状流路は前記本体部よりも幅が狭いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記開口が前記本体部の延びる方向に沿って複数設けられている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記溝状流路は、複数の前記開口の少なくとも一つに連通している、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記溝状流路は、複数の前記開口を流体的に連結する、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記溝状流路が複数並列に設けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記本体部は、前記第１の壁面と対向する第２の壁面を備え、該第２の壁面に、前記共通供給流路と連通する連通口が設けられている、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記溝状流路は、前記第１の壁面の前記連通口と対向する領域から前記本体部の延びる方向に延在する、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記開口が前記本体部の延びる方向に沿って列状に複数設けられており、
   前記溝状流路は、前記連通口から最も遠い開口に連通している、請求項６または７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記開口が前記本体部の延びる方向に沿って列状に複数設けられており、
   前記溝状流路は、前記連通口から最も遠い第１の開口と、該第１の開口に隣接する第２の開口とを、互いに流体的に連結する第１の溝状流路を有する、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記第１の溝状流路が複数設けられている、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記第１および第２の開口以外の開口は、前記溝状流路に連通していない、請求項９または１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記溝状流路は、前記第１の開口とは異なる開口と、当該開口と隣接し前記第１の開口とは異なる開口と、を互いに流体的に連結する第２の溝状流路を有する、請求項９または１０に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記第２の溝状流路が複数設けられている、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記第１の開口と前記第２の開口との間に設けられる前記第１の溝状流路の本数が、前記第１の開口とは異なる開口と当該開口と隣接し前記第１の開口とは異なる開口との間に設けられる前記第２の溝状流路の本数よりも多い、請求項１２または１３に記載の液体吐出ヘッド。
15. 複数の前記開口は等間隔に設けられており、
    前記第１の開口と前記第２の開口との間に設けられる前記第１の溝状流路の総流路面積が、前記第１の開口とは異なる開口と当該開口と隣接し前記第１の開口とは異なる開口との間に設けられる前記第２の溝状流路の総流路面積よりも大きい、請求項１２または１３に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記方向変換流路は行き止まりである、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
17. 前記第１の壁面は、前記吐出口側に配置されている、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
18. 前記溝状流路は、毛管現象により前記液体を前記開口に供給可能に構成されている、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
19. 前記複数の液室の各々と連通する液体回収路を有し、前記液体供給路から前記複数の吐出口に供給された液体のうち、吐出されなかった液体が前記液体回収路を介して回収される、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
20. 第１の面と該第１の面とは反対側の第２の面とを備え、前記複数の吐出口が前記第１の面に設けられ、前記開口が前記第２の面に設けられた記録素子基板と、
    前記記録素子基板の前記第２の面に接合され、前記記録素子基板とともに前記方向変換流路を形成する支持部材と、を有する、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
21. 液体を吐出する複数の吐出口と連通する液体供給路と、
    前記液体を前記液体供給路に供給するための開口を壁面に備え、前記液体供給路と交差する方向に延びる流路と、を有し、
    前記流路は行き止まりになっており、前記壁面に、前記開口と連通する溝状流路を備え、
    前記溝状流路は、毛管現象により前記液体を前記開口に供給することを特徴とする液体吐出ヘッド。

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