JP6818436B2

JP6818436B2 - 記録素子基板、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

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Publication number: JP6818436B2
Application number: JP2016106222A
Authority: JP
Inventors: 亜紀子齊藤; 信太郎笠井; 喜幸中川; 孝胤守屋; 石田　浩一; 浩一石田; 辰也山田; 周三岩永; 絢子戸塚; 友樹石綿; 智厚佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: US10421276B2; JP2017209939A; US20170341388A1

Description

本発明は、記録素子基板、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。

液体を吐出して記録などの処理を行う液体吐出装置において、吐出口から吐出された液体は、主滴と、それに付随するサテライト滴やミストに分離する。サテライト滴は記録媒体上で所望の位置からずれた位置に着弾し、さらに微小のミストは、記録媒体まで到達せず、液体吐出ヘッドや液体吐出装置に付着したりする場合があり、記録画質の低下や装置の故障の原因となる場合がある。そのため、サテライト滴やミストの発生を低減することが好ましい。
特許文献１に記載の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口の内側面に突起を設けることによって、突起間のメニスカス力を高めて吐出された液滴の尾引を短くし、ミストの発生を低減している。

特開２０１３−９１４号公報

しかしながら特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、吐出口形成部材の表面に付着した液滴や異物をブレード等のワイプ部材で拭きとるワイプ動作を行うと、突起にワイプ部材が接触することで突起が変形したり折れてしまう恐れがあった。
特許文献１には、吐出口形成部材の表面から窪んだ凹部内に吐出口を形成することも記載されている。この場合、ワイプ部材が突起に接触し難いため、突起が折れ難い。しかしながら、吐出口が凹部内に形成される場合、突起だけでなく吐出口の外縁部にワイプ部材が接触し難くなるため、吐出口近傍に付着した液滴や異物を除去することが困難であるという課題があった。
本発明の目的は、ミストの発生を抑制する突起を有する記録素子基板において、突起の折れにくくし、且つ、吐出口の外縁部に付着した液滴や異物を除去することが可能な記録素子基板、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。

本発明による記録素子基板は、基板と、前記基板の一面に配設され、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、液体を吐出する吐出口が形成された吐出口形成部材と、を備え、前記吐出口の内側面には、当該吐出口の内側に向かって突出する突起が形成されており、前記吐出口形成部材および前記突起は、硬化収縮の特性が異なる２種類以上の材料の層からなり、前記吐出口形成部材の前記基板から遠い側の表面において、前記突起の先端部分は、前記吐出口の外縁部よりも前記基板に近い側に位置することを特徴とする。
また、本発明による液体吐出ヘッドは、上記の記録素子基板を備える。
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、ミストの発生を抑制する突起を有する記録素子基板において、突起の折れを抑制し、且つ、吐出口の外縁部に付着した液滴や異物を除去することが可能である。

液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。第１の実施形態を説明するための図である。図２の吐出口の詳細な構成を示す図である。記録素子基板の製造方法を説明するための図である。本発明の効果について説明するための図である。第２の実施形態を説明するための図である。第３の実施形態を説明するための図である。第４の実施形態を説明するための図である。

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。

＜第１の実施形態＞
（液体吐出ヘッドの構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板１００を備える液体吐出ヘッドの概略的な構成を示す斜視図である。
液体吐出ヘッド２０は、記録素子基板１００と、ヘッド本体２１と、接続部材２２とを有する。記録素子基板１００は、基板１と、吐出口形成部材８とを有し、吐出口形成部材９には、複数の吐出口９が形成されている。記録素子基板１００は、接続部材２２を介してヘッド本体２１に取り付けられている。液体吐出ヘッド２０は、図示しない液体吐出装置に搭載されて、吐出口９からインクなどの液体を吐出することにより、図示しない記録媒体に対して記録などの各種の処理を行う。

（記録素子基板の構成）
図２は、記録素子基板１００の構成を説明するための図である。図２（ａ）は、記録素子基板１００の平面構成を模式的に示す透過図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｄ−ｄ断面図である。
基板１上には、流路形成部材５と吐出口形成部材８とが積層して配置されている。基板１上には、吐出口形成部材８に設けられた複数の吐出口９のそれぞれと対応する位置にエネルギー発生素子２が配設されている。エネルギー発生素子２は、液体を吐出するための利用されるエネルギーを発生する。流路形成部材５は、流路壁を形成する流路壁部材５ａと、隣接するエネルギー発生素子２の間を隔てる隔壁を形成する隔壁部材５ｂとを有する。隣接する隔壁部材５ｂの間には、エネルギー発生素子２を内部に備える圧力室７と、圧力室７に液体を供給する流路６とが形成される。流路壁部材５ａと隔壁部材５ｂとの間には、流路６と連通する共通液室３が形成される。エネルギー発生素子２が並ぶ方向、すなわち吐出口９が並ぶ方向をｙ方向とし、基板の一面と平行な面内方向であって、ｙ方向と直交する方向をｘ方向とする。この場合、流路６は圧力室７を挟んで両側にｘ方向に延びて１つずつ形成されており、各流路６と連通する共通液室３が流路６のｘ方向で外側に設けられている。基板１には、厚み方向に貫通する供給路４が設けられている。供給路４は、共通液室３と連通する。本実施形態では、共通液室３は、２つの流路６と連通している。図１には示していないが、供給路４から圧力室７に液体が流れる経路、例えば流路６には圧力室７へゴミなどが入るのを防ぐためにフィルタ部材を配置してもよい。基板１の一面において、供給路４は、開口がｙ方向に並ぶように設けられており、ｙ方向で隣接する供給路４の開口の間には、吐出口形成部材８を支持する支持部材１０が設けられている。
上記の構成により、記録素子基板１００は、圧力室７の両側から液体を供給することができる。このため、液体の供給速度を向上させることができ、高速な記録を実現することができる。液体を圧力室７の両側から供給することで、吐出口９の周辺における液体の流れの対称性が向上するため、吐出する液体の直進性が向上し、吐出した液体を記録媒体上の所望の位置に着弾させることが容易となる。
吐出口９は、ｙ方向に６００ｄｐｉの間隔で配置されている。供給路４は、基板１の一面における開口が、ｙ方向すなわち吐出口９と平行に３００ｄｐｉの間隔で配置されている。供給路４の開口は、ｘ方向およびｙ方向の長さが共に４０μｍである。吐出口９の大きさは、ｙ方向の長さが２０．５μｍ、ｘ方向の長さが２０μｍである。吐出口形成部材８の厚みは、薄いほど液体が受ける粘性抵抗が小さくなり、吐出口９から液体中の水分が蒸発して液体が増粘し粘性抵抗が上昇しても液滴を吐出しやすくなる。吐出口形成部材８の厚みは、好ましくは、１０μｍ以下３μｍ以上であり、この範囲内の厚みとすることで吐出しやすさと吐出口形成部材８の強度とを両立することができる。圧力室７の高さは、液滴のまとまりを向上させるためには、１６μｍ以下程度であることが好ましい。本実施形態では、吐出口形成部材８の厚みは４．５μｍ、圧力室７の基板１から吐出口形成部材８の基板１側の表面までの高さは５．０μｍである。したがって、基板１のエネルギー発生素子２が設けられた面から吐出口形成部材８の基板１から遠い側の表面までの距離は９．５μｍである。圧力室７の高さが低いと液体の圧力室７への供給速度が低下する場合があるが、本実施形態では、上記の通り圧力室７の両側から液体を供給することで供給速度の低下を抑制している。

（吐出口の構成）
図３は、図２の吐出口９の詳細な構成を示している。図３（ａ）は、吐出口９の平面構成を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のｍ−ｍ断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のｋ−ｋ断面図である。
吐出口９は、吐出口形成部材８を貫通する貫通孔である。吐出口９の内側面には、吐出口９の内側に向かって突出する突起１１が形成されている。吐出口９の外縁部１２は、外縁部１２は、吐出口９の開口を囲う部分であり、吐出口形成部材８の基板１から遠い側の表面８ａは平面であるため、外縁部１２は吐出口形成部材８の表面８ａと同一の平面内に位置している。突起１１の先端部分は、吐出口形成部材８よりも基板１に近い側に位置している。したがって突起１１の先端部分は、吐出口９の外縁部１２よりも基板１に近い側に一している。突起１１が吐出口９の内側面に接する根本部分は、外縁部１２と同一の平面内に位置しており、根本部分から先端部分に向かうにつれて、突起１１は、吐出口形成部材８の表面８ａよりも基板１に近づく側に傾斜している。
突起１１は、図２（ａ）に示すｘ方向と平行に、すなわち吐出口９が並ぶ方向と直交する方向に延びている。本実施形態では、突起１１の幅は２μｍであり、突起１１の間隔は３μｍである。吐出口９の両側には一対の突起１１が設けられており、１つの突起１１の長さは８．５μｍである。この構成により、突起１１の間隔が狭くなり、吐出する液滴のまとまりを向上させることができるため、飛散するミストの量を低減することができる。

（記録素子基板の製造方法）
図４は、記録素子基板１００の製造方法を説明するための図である。図４（ａ）〜図４（ｈ）は、記録素子基板１００の製造工程を順に示している。
まず図４（ａ）に示すように、エネルギー発生素子２が配設された基板１上に第１のネガ型感光性レジスト３１の膜を形成する。第１のネガ型感光性レジスト３１は、化学増幅型レジストであってよい。第１のネガ型感光性レジスト３１に含まれる樹脂成分としては、エポキシ樹脂、シリコン系高分子化合物、α−位に水素原子を有するビニル系高分子化合物等を用いることができる。上記の樹脂成分の中でも、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。第１のネガ型感光性レジスト３１は、光酸発生材を含むことができる。光酸発生材は、例えば、トリアリールスルホニウム塩、オニウム塩等である。第１のネガ型感光性レジスト３１は、溶媒を含んでもよい。溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下、ＰＧＭＥＡと示す）、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。第１のネガ型感光性レジスト３１の膜を形成する方法としては、例えばソルベントコート法、ドライフィルムを作製して基板上に転写する方法などを用いることができる。第一のネガ型感光性レジスト３１の膜厚は特に限定されないが、例えば５μｍ以上、３０μｍ以下とすることができる。
続いて図４（ｂ）に示すように、マスク４１を介して第１のネガ型感光性レジスト３２を選択的に露光して液体流路パターンを潜像させて、露光後ベーク（以下、ＰＥＢ（ＰｏｓｔＥｘｐｏｓｕｒｅＢａｋｅ）と示す）を行う。本実施形態ではネガ型のレジストを用いているため、マスク４１は、流路壁として残す部分のみを露光することができるように流路形成部材５および支持部材１０の形状に合わせてパターニングされている。この工程により、第１のネガ型感光性レジストの硬化部３１ａが形成される。露光には、例えば紫外線や電離放射線等を用いることができる。露光量は、例えば３０００Ｊ／ｍ^２以上、１００００Ｊ／ｍ^２以下とすることができる。ＰＥＢの温度は、例えば４０℃以上１０５度以下であり、ＰＥＢの時間は、例えば３分以上１５分以下とすることができる。なおここで示した各条件は一例であり、所望のパターンを形成することができれば特に限定されるものではない。

第１のネガ型感光性レジストの硬化部３１ａが形成されると、図４（ｃ）に示すように、その上層に第２のネガ型感光性レジスト３２の膜を形成する。第２のネガ型感光性レジスト３２は、化学増幅型レジストであってよい。第２のネガ型感光性レジスト３２に含まれる樹脂成分としては、エポキシ樹脂、シリコン系高分子化合物、α−位に水素原子を有するビニル系高分子化合物等、第１のネガ型感光性レジスト３１と同様のものを用いることができる。第２のネガ型感光性レジスト３２は、光酸発生材を含むことができる。光酸発生材としては、例えば、トリアリールスルホニウム塩、オニウム塩等、第１のネガ型感光性レジスト３１と同様のものを用いることができる。第２のネガ型感光性レジスト３２は、溶媒を含むことができる。溶媒は、ＰＧＭＥＡ、γ−ブチロラクトン等、第１のネガ型感光性レジスト３１と同様のものを用いることができる。
第１のネガ型感光性レジストの硬化部３１ａによって形成される流路パターンを潜像させるために、第２のネガ型感光性レジスト３２の露光に対する感度は、第１のネガ型感光性レジスト３１の露光に対する感度よりも高いことが好ましい。このため、第２のネガ型感光性レジスト３２は、第１のネガ型感光性レジスト３１よりも光酸発生材を多く含むことが好ましい。第２のネガ型感光性レジスト３２の膜を作製する方法としては、ソルベントコート法、ドライフィルムを作製して基板上に転写する方法などが挙げられる。このうち、第２のネガ型感光性レジスト３２の膜は、ドライフィルムを作製して基板上に転写する方法を用いて形成することが好ましい。ソルベントコート法を用いる場合、第２のネガ型感光性レジスト３２に含まれる溶媒が第１のネガ型感光性レジスト３１を溶解してしまう場合があるためである。第２のネガ型感光性レジスト３２の膜厚は特に限定されないが、例えば、３μｍ以上６０μｍ以下とすることができる。

第２のネガ型感光性レジスト３２の膜を形成した後、図４（ｄ）に示すように、第２のネガ型感光性レジスト３２の膜の上に、第３のネガ型感光性レジスト３３の膜を撥水層として形成する。第３のネガ型感光性レジスト３３としては、化学増幅型レジストを用いることができる。第３のネガ型感光性レジスト３３に含まれる樹脂成分としては、第１のネガ型感光性レジスト３１および第２のネガ型感光性レジスト３２に含まれる樹脂成分と異なるものを用いることができる。第３のネガ型感光性レジスト３３は、光酸発生材を含むことができる。光酸発生材としては、所望のパターンを形成することができるものであれば特に限定されず、第１のネガ型感光性レジスト３１および第２のネガ型感光性レジスト３２と同様のものを用いることができる。さらに第３のネガ型感光性レジスト３３は溶媒を含むことができる。溶媒は、１種類を用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。溶媒としては、エタノールやブタノールなどを用いることができる。溶媒が第１のネガ型感光性レジスト３１まで浸透しないように、溶媒（２種類以上を用いる場合には混合溶媒）の沸点は１５０℃以下であることが好ましい。第３のネガ型感光性レジスト３３に含まれる溶媒は、第１のネガ型感光性レジスト３１および第２のネガ型感光性レジスト３２に含まれる溶媒と同一であってもよい。第３のネガ型感光性レジスト３３の膜を形成する方法としては、ソルベントコート法、ドライフィルムを作製して基板上に転写する方法などが挙げられる。第３のネガ型感光性レジスト３３の膜厚は特に限定されないが、例えば０．１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。
続いて、図４（ｅ）に示すように、マスク４２を介して第２のネガ型感光性レジスト３２および第３のネガ型感光性レジスト３３の膜を選択的に一括露光して、吐出口９（図２参照）の形状に沿ったパターンを潜像させ、その後ＰＥＢを行う。露光には、例えば紫外線や電離放射線などを用いることができる。露光量は、例えば４００Ｊ／ｍ^２以上、３０００Ｊ／ｍ^２以下とすることができる。ＰＥＢの温度は例えば７０℃以上１０５℃以下とすることができ、ＰＥＢの時間は例えば３分以上１０分以下とすることができる。なお、ここで挙げた露光条件およびＰＥＢ条件は一例であり、所望の吐出口パターンが形成できれば特に限定されない。
さらに、図４（ｆ）に示すように、第１のネガ型感光性レジスト３１、第２のネガ型感光性レジスト３２および第３のネガ型感光性レジスト３３を一括現像して液体の流路（図２の共通液室３、流路６および圧力室７など）および吐出口９を形成する。現像は、例えばＰＧＭＥＡなどを用いて行うことができる。
現像が行われた後、図４（ｇ）に示すように、液体の流路および吐出口９を露光する。この露光処理は、第２のネガ型感光性レジスト３２と第３のネガ型感光性レジスト３３のエポキシ基の開環させるために行われる。露光には、例えば紫外線や電離放射線などを用いることができる。露光量は、例えば４００Ｊ／ｍ^２以上３０００Ｊ／ｍ^２以下とすることができる。
続いて図４（ｈ）に示すように、熱処理が行われる。熱処理によって、第２のネガ型感光性レジスト３２と第３のネガ型感光性レジスト３３との間の硬化収縮の差に起因して吐出口形成部材８の突起１１が変形する。例えば、第２のネガ型感光性レジスト３２よりも第３のネガ型感光性レジスト３３の方が硬化収縮が小さい場合、熱処理を行った後、吐出口形成部材８の突起１１部分は基板１側に向かって変形する。図４（ｇ）に示した露光処理の露光量によって、第２のネガ型感光性レジスト３２と第３のネガ型感光性レジスト３３のエポキシ基の開環を制御することができ、突起１１の変形量を制御することができる。熱処理の温度は例えば１６０℃以上２５０℃以下とすることができ、熱処理の時間は例えば３０分以上５時間以下とすることができる。一括現像後の露光処理と熱処理の条件を変えることにより、突起１１の形状を制御することができる。
以上、記録素子基板１００の製造方法の一例について説明した。この方法によれば、硬化収縮の特性が異なる２種類以上の材料の層からなる吐出口形成部材８を形成し、露光処理および熱処理を用いて変形させることで、突起１１の先端部分を吐出口形成部材８よりも基板１に近い側に位置させることができる。
上記の例では、第２のネガ型感光性レジスト３２および第３のネガ型感光性レジスト３３を用いて吐出口形成部材８を形成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、第３のネガ型感光性レジスト３３の代わりに、撥水性を有する溶媒を第２のネガ型感光性レジスト３２に塗布して図４（ｆ）の一括現像を行い、第２のネガ型感光性レジスト３２の表層に撥水層を形成してもよい。撥水層の厚みは例えば０．１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。

（効果）
記録素子基板１００では、突起１１の先端部分が吐出口形成部材８の表面８ａに対して、基板１に近い側に位置している。このため、吐出口形成部材８の表面８ａをブレードなどのワイプ部材で拭くワイプ動作を行ったとしても、ワイプ部材が突起１１に接触し難くなり、突起１１が折れるなどの破損が生じる可能性を低減することができる。特に記録素子基板１００は、吐出口形成部材８の厚みが４．５μｍと薄く、外力に対する強度は吐出口形成部材８の厚みが薄いほど低下する。このため、突起１１をワイプ部材に触れにくくして突起１１を破損し難くすることが特に効果的である。さらに、突起１１の部分だけが吐出口形成部材８の表面８ａよりも基板１に近い側に位置していて、吐出口９の外縁部１２は吐出口形成部材８の表面８ａと同一面上に位置している。このため、ワイプ動作の際に、外縁部１２に付着した液滴などの付着物を除去することができる。近年、液体吐出装置の分野では、より発色が良く安定性の高い高画質な画像を形成するために、固形分を多く含むインクを使用することがある。例えば固形分の濃度（色材濃度）が８．０重量％以上のインクを使用した場合、付着物が発生しやすくなる。

図５は、吐出口９周辺の付着物１２の付着位置とそのときの液滴が着弾する位置のズレ量とを示している。図５（ａ）は、吐出口９の突起１１の突出する方向、および付着物１２の付着位置の組合せが異なる例（１）〜（４）を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の例（１）〜（４）の液滴の着弾位置の理想着弾位置からのずれ量であるＹズレ値の液体の飛翔距離に対する変化を示している。ここでＹズレ値は、例（１）において液体飛翔距離が１ｍｍのときの値が１となるように規格化されている。また図５（ａ）の表には、Ｙズレ値として、液体飛翔距離が１ｍｍのときの値が数値で示されている。
図５（ａ）の例（１）および例（２）は、吐出口９の突起１１がｘ方向に突出しており、例（３）および例（４）は、突起１１がｙ方向に突出している。例（１）および例（３）では、付着物１３は外縁部１２に付着しており、例（２）および例（４）では、付着物１３は突起１１に付着している。図５（ａ）の吐出口模式図には、付着物１３の付着位置が示されている。この模式図に示された状態において、液体を吐出させたときのシミュレーションを行い、吐出した液滴の着弾位置の理想着弾位置からのずれ量を示すＹズレ値を求めた。このＹズレ値は、液体飛翔距離が１ｍｍのとき、例（１）が１、例（２）が０．６、例（３）が２．１、例（４）が０．８となっている。突起１１の突出している方向が同じ場合を比較すると、Ｙズレ値は、付着物１３の付着位置が吐出口９の外縁部１２の場合、付着位置が突起１１の場合よりも大きくなっている。さらに付着物１３の付着位置が同じ場合を比較すると、Ｙズレ値は、突起１１の方向がｘ方向よりもｙ方向の方が大きくなっている。突起１１の方向は、Ｙズレ値が小さくなるように、図２に示したとおり、ｘ方向とすることが好ましい。記録素子基板１００では、着弾位置の理想着弾位置からのずれが大きくなる外縁部１２の付着物１３はワイプ動作によって取り除くことができる。このため、記録する画像への影響を小さくすることができ、安定的に高精細高画質の画像を提供することができる。

＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の第２の実施形態に係る記録素子基板２００（図示せず）の備える吐出口９の形状を説明するための模式図である。記録素子基板２００の基本的な構成は第１の実施形態に係る記録素子基板１００と同様であるため、ここでは説明を省略し、記録素子基板１００と異なる点について主に説明する。
記録素子基板２００は、記録素子基板１００と吐出口９の形状が異なる。本実施形態では、吐出口９は、突起１１の先端部分の幅Ｄ１よりも、突起１１の吐出口９の内側面と接する根本部分の幅Ｄ２が大きくなっている。突起１１の根本部分は湾曲している。外力に対する応力は、突起１１の根本部分に集中しやすい。このため、根本部分の幅Ｄ２を大きくすることで、突起１１の強度を向上させることができる。ここで突起１１の先端部分の幅Ｄ１をＤ２よりも狭くすることで、吐出する液滴のまとまりを向上させることができる。
第１の実施形態と同様に、吐出口９の並ぶ方向をｙ方向、基板１の一面と平行な面内方向であってｙ方向と直交する方向をｘ方向とする。記録素子基板２００においても突起１１は、ｘ方向に突出している。突起１１の先端部分の幅Ｄ１は２μｍであり、突起の根本の幅Ｄ２は４μｍである。突起１１の根本部分の曲率半径Ｒは４μｍである。同じ吐出口９に設けられた一対の突起１１の間の間隔は３μｍである。吐出口９の長径（ｙ方向の長さ）は２０．５μｍ、短径（ｘ方向の長さ）は２０μｍである。各突起１１の長さは８．５μｍである。突起１１の根本部分を太くすることで、外力に対する強度を向上させることができるが、突起の長さＬの根元部分の幅Ｄ２に対する比Ｌ／Ｄ２は２以上となり、アスペクト比は高い。このため、突起１１の形状だけではまだワイプ部材などから外力が突起１１にかかった場合、破損してしまう恐れがある。このため本実施形態においても第１の実施形態と同様に、突起１１の先端部分が吐出口形成部材８よりも基板１側に位置している。これにより、ワイプ部材が突起１１に接触することを抑制しつつ、突起１１の根本部分を太くすることで応力の集中を防ぎ、突起１１の破損をより確実に抑制することが可能になる。したがって、安定的に高精細、高画質の画像を提供することができる。

＜第３の実施形態＞
図７は、本発明の第３の実施形態に係る記録素子基板３００を備える液体吐出装置について説明するための図である。図７（ａ）には、記録素子基板３００の模式的な構成と、記録素子基板３００の吐出口形成部材８の表面８ａを拭き取るワイプ部材１４が示されている。図７（ｂ）は、図７（ａ）のｐ−ｐ断面の拡大図である。ワイプ部材１４は、吐出口形成部材８の表面８ａに接した状態でこの表面８ａ上を、図７（ａ）で矢印に示す方向に移動する。これにより、吐出口形成部材８の表面８ａに付着した液体などの付着物を取り除くことができる。ワイプ部材１４は、ゴムなどの弾性部材である。ワイプ部材１４のヤング率がＥ、ワイプ部材１４の断面二次モーメントがＩ、ワイプ部材１４にかかる荷重がｗ（Ｎ／ｍ）、吐出口９の長径がＬであるとする。このときワイプ部材１４が吐出口９の開口内に進入する距離δは、等分布荷重の単純な両端支持部材の撓みとして算出すると、以下の式（１）で表すことができる。

突起１１がワイプ部材１４に接触することを抑制するためには、吐出口形成部材８の表面８ａから突起１１の先端部分までの距離ｋを、上記の距離δよりも大きくすることが好ましい。このとき距離ｋは以下の式（２）を満たす。

距離δの値は、ワイプ部材１４の材料や形状によって異なるため、ワイプ部材１４の材料や形状に応じて、上記の式（２）を用いて、突起１１の形状を決定することが好ましい。或いは、突起１１の形状が定まった後、上記の式（２）を満たすようにワイプ部材１４の材料や形状を決定することもできる。
例えば、ワイプ部材１４のヤング率Ｅ＝４０ＭＰａ、吐出口形成部材８に接触するワイプ部材１４の断面の各辺の長さ５０μｍ、ワイプ部材１４が吐出口形成部材８に対してかける荷重ｗ＝２ＭＰａとする。また、ワイプ部材１４の全長２０ｍｍ、吐出口径Ｌ＝２４μｍとする。このとき、ワイプ部材１４の最大侵入距離δ＝０．２１μｍとなる。したがって、この場合、突起１１が吐出口形成部材８の表面８ａよりも０．２１μｍ以上基板１の側に位置していれば、突起１１の破損が生じ難くなる。

＜第４の実施形態＞
図８は、本発明の第４の実施形態に係る記録素子基板４００（図示せず）の構成について説明するための図である。記録素子基板４００の全体構成は第１の実施形態に係る記録素子基板１００と同様であるためここでは説明を省略し、記録素子基板１００との差異を主に説明する。
図８（ａ）は、記録素子基板４００の吐出口９の拡大図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のｓ−ｓ断面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のｔ−ｔ断面図である。第１〜第３の実施形態では突起１１の根本部分は吐出口形成部材８の表面８ａと同一面上に位置していたのに対して、本実施形態では、突起１１の基板１から遠い側の表面の全体が吐出口形成部材８の表面８ａと異なる面内に位置している。この例では、突起１１の基板１から遠い側の表面は、吐出口形成部材８の表面８ａと平行な面内に位置しており、この面は吐出口形成部材８の表面８ａよりも１μｍ基板１に近い側に位置している。本実施形態のように、突起１１の全体を吐出口形成部材８の表面８ａよりも基板１に近い面内に設けることで、突起１１の全体がワイプ部材１４に接触することを抑制することができる。このため、突起１１の根本部分にはワイプ部材１４が接触する第１〜第３の実施形態と比較して、より突起１１の形状の自由度が向上する。例えば液滴のまとまりを重視して突起１１をより長くしたり、根本部分を含めて突起１１の幅を細くすることもできる。

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。
例えば、上記実施形態では、記録素子基板１００を備える液体吐出ヘッド２０の構成を示したが、液体吐出ヘッド２０は、記録素子基板１００の代わりに記録素子基板２００，３００，４００のいずれかを搭載してもよい。
上記実施形態では、吐出口９の両側から圧力室７に液体を供給する構造の記録素子基板について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。吐出口９以外の構成については一例であり、例示した以外の様々な構成の記録素子基板について、本発明を適用することができる。例えば、吐出口９の両側に形成された供給路４の一方は圧力室７に液体を供給し、他方は圧力室７から液体を回収するために用いられてもよい。この場合、回収した液体を循環させてもよい。つまり圧力室内の液体は、圧力室の外部との間で循環される構成の液体吐出ヘッドに適用可能である。このように液体が循環される液体吐出ヘッドの場合、複数の突起１１の間の間隔を比較的小さくでき、サテライト滴やミストの抑制に特に効果的である。
例えば、上記実施形態では、突起１１は、各吐出口９の内側面に一対ずつ形成されていることとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、突起１１は吐出口９ごとに少なくとも１つ形成されていればよい。

１基板
２エネルギー発生素子
３共通液室
４供給路
５流路形成部材
６流路
７圧力室
８吐出口形成部材
９吐出口
１０支持部材
１１突起
１２外縁部
１４ワイプ部材
１００記録素子基板

Claims

基板と、
前記基板の一面に配設され、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、
液体を吐出する吐出口が形成された吐出口形成部材と、を備え、
前記吐出口の内側面には、当該吐出口の内側に向かって突出する突起が形成されており、
前記吐出口形成部材および前記突起は、硬化収縮の特性が異なる２種類以上の材料の層からなり、
前記吐出口形成部材の前記基板から遠い側の表面において、前記突起の先端部分は、前記吐出口の外縁部よりも前記基板に近い側に位置することを特徴とする記録素子基板。
前記吐出口形成部材の厚みは１０μｍ以下である、請求項１に記載の記録素子基板。
前記突起が前記内側面に接する根本部分は、前記外縁部と同一の平面内に位置する、請求項１または２に記載の記録素子基板。
前記突起は、全長に渡って前記外縁部よりも基板に近い側に位置する、請求項１または２に記載の記録素子基板。
前記突起の長さをＬ、前記突起が延びる方向と直交する方向における前記突起の根本部分の幅をＤとしたとき、Ｌ／Ｄは２以上である、請求項１から４のいずれか１項に記載の記録素子基板。
前記突起が延びる方向は、前記吐出口が並ぶ方向と直交する、請求項１から５のいずれか１項に記載の記録素子基板。
前記突起は、前記内側面に接する根本部分の幅よりも前記先端部分の幅の方が狭い、請求項１から６のいずれか１項に記載の記録素子基板。
前記エネルギー発生素子を内部に備える圧力室をさらに備え、前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環される、請求項１から７のいずれか１項に記載の記録素子基板。
請求項１から８のいずれか１項に記載の記録素子基板を備える液体吐出ヘッド。
請求項９に記載の液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置。
前記液体として、色材濃度が８．０重量％以上のインクを使用する、請求項１０に記載の液体吐出装置。
前記吐出口形成部材の前記基板から遠い側の表面に接した状態で当該表面の上を移動するワイプ部材をさらに備え、
前記ワイプ部材の断面二次モーメントをＩ、前記ワイプ部材にかかる荷重をｗ、前記ワイプ部材のヤング率をＥ、前記吐出口の長径をＬとした場合、前記突起の先端部分と前記表面との間の距離ｋは、

を満たす、請求項１０または１１に記載の液体吐出装置。