JP6217217B2 - 液体吐出ヘッド、及び、液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、及び、液体吐出装置に関する。

液体吐出ヘッド（液体噴射ヘッド）として、ノズル開口に連通する圧力室内のインクに圧力を付与してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェットヘッドが知られている。複数の圧力室に連通するリザーバー（共通液室）に気泡が混入すると、印字中に気泡がノズル開口までの個別流路に入り、該ノズル開口からインク滴が吐出されないノズル抜けが発生し、印字品質が低下する可能性がある。そこで、リザーバー内の気泡を排出させるため、インクジェットヘッドとキャップとにより形成される内部空間を負圧にしてノズル開口からインクを強制的に吸引するクリーニング処理が行われている。

特許文献１に開示されたインクジェットヘッドには、リザーバー内のインクの流れが淀まないようにし、スムーズにリザーバー内の気泡をヘッド外部へ排出できるようにするため、インクタンクからリザーバー内のインクが流れ込んでくる入口近傍に突起が設けられている。

特開平２−５２７４５号公報

インクジェットヘッドを小型化するため、リザーバーを小さく構成することが求められている。しかし、リザーバーを小型化すると、流路が細くなるため、リザーバー内に気泡が滞留し易くなる。このため、クリーニング処理を実行してもリザーバー内の気泡が排出されないことがある。なお、このような問題は、インクジェットヘッドに限らず、種々の液体吐出ヘッド及び液体吐出装置（液体噴射装置）にも同様に存在する。

以上を鑑み、本発明の目的の一つは、気泡排出性を向上させることが可能な技術を提供することにある。

上記目的の一つを達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、ノズル開口に連通する圧力室と、
複数の前記圧力室に連通する共通液室とを備え、
前記共通液室は、
液体が流入する少なくとも一以上の流入口と、
前記の各圧力室に液体を供給するための並んだ複数の供給口と、
前記複数の供給口の並び方向と直交する第二方向であって前記共通液室を形成する基板に沿った第二方向から見て前記並び方向の端にある供給口を含む一部の供給口の並びと重なり前記並び方向の端の側が前記一部の供給口の並びに近付くように傾斜した傾斜面と、を有し、
前記流入口の少なくとも一部は、前記第二方向から見て前記一部の供給口の並びの範囲内にあり、
該範囲内にある流入口は、前記一部の供給口の並びと前記傾斜面との間にあり、
前記範囲内にある流入口と前記一部の供給口の並びとの間には、前記共通液室の壁面が存在しない、態様を有する。

また、本発明は、前記液体吐出ヘッドを備えた、インクジェットプリンター等の液体吐出装置の態様を有する。

上記態様は、気泡排出性を向上させることが可能な液体吐出ヘッド、及び、液体吐出装置を提供することができる。

ここで、前記共通液室には、長穴状の開口といった単一の流入口が設けられてもよいし、複数の流入口が設けられてもよい。
前記傾斜面は、平面でもよいし、曲面でもよい。

前記複数の供給口の並び方向の端から前記流入口における前記並び方向の端までの供給口の数が３０でもよい。この態様は、気泡排出性をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。

さらに、本発明の液体吐出ヘッドは、ノズル開口に連通する圧力室と、
複数の前記圧力室に連通する共通液室とを備え、
前記共通液室は、
液体が流入する少なくとも一以上の流入口と、
前記の各圧力室に液体を供給するための並んだ複数の供給口と、
前記複数の供給口の並び方向と直交する第二方向であって前記共通液室を形成する基板に沿った第二方向から見て前記並び方向の端にある供給口を含む一部の供給口の並びと重なり前記並び方向の端の側が前記一部の供給口の並びに近付くように傾斜した傾斜面と、を有し、
前記流入口の少なくとも一部は、前記第二方向から見て前記一部の供給口の並びの範囲内にあり、
前記流入口における前記並び方向の端の縁部は、面取り状とされている、態様を有する。
さらに、本発明は、前記液体吐出ヘッドを備えた、インクジェットプリンター等の液体吐出装置の態様を有する。

上記態様は、流入口の縁部に気泡が引っ掛かり難いので、気泡排出性をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。むろん、流入口における前記並び方向の端以外の縁部も面取り状とされてもよい。

さらに、本発明の液体吐出ヘッドは、ノズル開口に連通する圧力室と、
複数の前記圧力室に連通する共通液室を形成する基板と、
前記共通液室に供給する液体を貯留する第二の共通液室を形成する第二の部材と、を備え、
前記共通液室は、
液体が流入する少なくとも一以上の流入口と、
前記の各圧力室に液体を供給するための並んだ複数の供給口と、
前記複数の供給口の並び方向と直交する第二方向であって前記基板に沿った第二方向から見て前記並び方向の端にある供給口を含む一部の供給口の並びと重なり前記並び方向の端の側が前記一部の供給口の並びに近付くように傾斜した傾斜面と、を有し、
前記流入口の少なくとも一部は、前記第二方向から見て前記一部の供給口の並びの範囲内にあり、
前記基板には、前記共通液室に前記流入口を形成し前記共通液室と前記第二の共通液室とを連通させる流入孔が形成され、
前記第二の共通液室は、前記並び方向の端にある前記流入孔に対向し前記並び方向の端の側が前記流入孔に近付くように傾斜した第二の傾斜面を有し、
前記流入孔と前記第二の共通液室とが繋がる部分において、前記流入孔の縁部であって前記並び方向の最も端となる縁部の位置をＰ１、前記第二の共通液室の縁部の位置をＰ２とするとき、前記並び方向において、前記位置Ｐ２は、前記位置Ｐ１と同じ位置であるか、又は、前記位置Ｐ１よりも前記並び方向の中央側の位置である、態様を有する。
さらに、本発明は、前記液体吐出ヘッドを備えた、インクジェットプリンター等の液体吐出装置の態様を有する。

上記態様は、気泡排出性をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。

記録ヘッド１を例示する断面図。 記録ヘッド１の要部を例示する断面図。 図２の線Ａ１の位置において記録ヘッド１を例示する断面図。 図２の線Ａ１の位置において記録ヘッド１の要部を例示する断面図。 流路基板３０の要部を例示する斜視図。 流路基板３０を例示する底面図。 流路基板３０の要部を例示する底面図。 クリーニング装置２３０を有する記録装置２００の要部を模式的に例示する図。 変形例の流路基板３０を例示する底面図。 記録装置２００の構成の概略を例示する斜視図。 別の流路基板３０の要部を例示する斜視図。

以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。

（１）液体吐出ヘッドの構成例：
図１は液体吐出ヘッド（液体噴射ヘッド）の一例であるインクジェット式記録ヘッド１を供給口４４の並び方向Ｄ３（図５参照。）に対する垂直面で断面視した図、図２は図１のＢ部分を拡大した図、図３は図２の線Ａ１の位置において記録ヘッド１を例示する断面図、図４は図３の要部を拡大した図、図５は流路基板３０のノズルプレート側面３０ｂの要部を例示する斜視図、図１１は別の流路基板３０のノズルプレート側面３０ｂの要部を例示する斜視図、図６は流路基板３０のノズルプレート側面３０ｂを例示する底面図、図７は図６の要部を拡大した図、である。図３，４においては、背後にある供給口４４等の図示を省略している。図５においては、供給口の並び方向Ｄ３中央側の個別流路壁３４等の図示を省略している。

上記図中、符号Ｄ１は、圧電素子３、基板１０，３０，５０、ケースヘッド７０、及び、ノズルプレート８０の厚み方向を示している。符号Ｄ２は、流路基板３０に沿った方向に含まれる方向であり、例えば、基板１０，３０，５０、ケースヘッド７０、及び、ノズルプレート８０の幅方向とされ、圧力室１２及び個別流路３５の長手方向とされる。符号Ｄ３は、供給口４４の並び方向を示し、例えば、基板１０，３０，５０、ケースヘッド７０、及び、ノズルプレート８０の長手方向とされ、圧力室１２及び個別流路３５の幅方向及び併設方向とされる。各方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、互いに直交するものとするが、互いに交わっていれば直交していなくてもよい。分かり易く示すため、各方向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。

なお、本明細書で説明する位置関係は、発明を説明するための例示に過ぎず、発明を限定するものではない。従って、圧力室やケースヘッドの下以外の位置、例えば、上、左、右、等に流路基板が配置されることも、本発明に含まれる。また、方向や位置等の同一、直交、等は、厳密な同一、直交、等のみを意味するのではなく、製造時等に生じる誤差等も含む意味である。更に、接すること、及び、接合することは、間に接着剤等の介在するものが有ることと、間に介在するものが無いこととの両方を含む。

記録ヘッド１に例示される本技術の液体吐出ヘッドは、ノズル開口８１に連通する圧力室１２と、複数の圧力室１２に連通する共通液室４０とを備えている。共通液室４０は、液体Ｆ１が流入する少なくとも一以上の流入口４２と、各圧力室１２に液体Ｆ１を供給するための並んだ複数の供給口４４と、複数の供給口４４の並び方向Ｄ３と直交する第二方向であって共通液室４０を形成する基板（３０）に沿った第二方向（Ｄ２）から見て並び方向Ｄ３の端にある供給口４５ａを含む一部の供給口４５の並びと重なり並び方向Ｄ３の端の側が一部の供給口４５の並びに近付くように傾斜した傾斜面４６と、を有する。図７を参照して説明すると、第二方向（Ｄ２）から見て傾斜面４６と一部の供給口４５の並びとが重なるとは、第二方向（Ｄ２）に対して直交する仮想の平面ＰＬ１に傾斜面４６と一部の供給口４５の並びとを第二方向（Ｄ２）へ投影したときに並び方向Ｄ３の位置が合うことを意味する。流入口４２の少なくとも一部（端４３）は、第二方向（Ｄ２）から見て一部の供給口４５の並びの範囲内にある。これは、図７を参照して説明すると、仮想の平面ＰＬ１に流入口４２と一部の供給口４５の並びとを第二方向（Ｄ２）へ投影したときに一部の供給口４５の並びの並び方向Ｄ３における範囲の中に流入口４２の少なくとも一部（端４３）があることを意味する。本液体吐出ヘッドは、ノズル開口８１に負圧を作用させて該ノズル開口８１から液体Ｆ１を吸引したときに流入口４２における並び方向Ｄ３の端４３の近傍における液体Ｆ１の流速が０．０２５ｍ／ｓ（メートル毎秒）以上となるように、傾斜面４６の傾斜（傾斜角θ）及び流入口４２の位置が定められている。本液体吐出ヘッドは、供給口４４の並び方向Ｄ３においてリザーバー（４０）の端部を所定ノズル数（例えば３０ノズル）絞った形状にすることによりリザーバー（４０）の気排性を良くしている。
図１０に示す記録装置２００に例示される液体吐出装置（液体噴射装置）は、上述のような液体吐出ヘッドを備える。

ここで、共通液室４０には、図６に例示する長穴状の開口といった単一の流入口４２が設けられてもよいし、図９に例示するように複数の流入口４２が設けられてもよい。
共通液室の傾斜面４６は、図６に例示するように平面でもよいし、曲面でもよい。
アクチュエーター２には、圧電素子、発熱により圧力室内に気泡を発生させる発熱素子、等が含まれる。

図１，２に示す記録ヘッド１は、圧電アクチュエーター２が設けられた圧力室基板１０、流路基板（第一の部材）３０、保護基板５０、ケースヘッド（第二の部材）７０、ノズルプレート８０、等を備える。この記録ヘッド１のリザーバー（７２，４０）は縦型形状であり、縦型形状のリザーバーは縦型形状でないリザーバーと比べて気泡が排出され難い可能性がある。そこで、本記録ヘッド１は、リザーバーに混入した気泡を排出し易くする構造を有している。

図２等に示す圧力室基板１０は、各ノズル開口８１に対応した個別の圧力室１２を形成し、振動板側面１０ａに振動板１６が設けられ、流路基板側面１０ｂに流路基板３０が接合されている。圧力室基板１０と流路基板３０とは、例えば接着剤で接合される。振動板１６は圧力室１２の圧電素子３側の壁を構成し、流路基板３０の圧力室基板側面３０ａは圧力室１２の流路基板３０側の壁を構成している。圧力室１２は、例えば、圧力室基板１０に対する平面視で長尺な略四角形状に形成され、隔壁を介して圧力室基板の長手方向（Ｄ３）へ並べられる。
圧力室基板１０の材料には、シリコン基板、ステンレス鋼（ＳＵＳ）といった金属、セラミック、ガラス、合成樹脂、等を用いることができる。一例を挙げると、圧力室基板１０は、特に限定されないが膜厚が例えば数百μｍ程度と比較的厚く剛性の高いシリコン単結晶基板等から形成することができる。複数の隔壁によって区画された圧力室１２は、例えば、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）等によって形成することができる。

図２等に示すアクチュエーター２は、振動板１６と圧電素子３を含む。
振動板１６の材料には、酸化シリコン（ＳｉＯ_x）、金属酸化物、セラミック、合成樹脂、等を用いることができる。振動板は、分離されない圧力室基板の表面を変性する等して圧力室基板と一体に形成されてもよいし、圧力室基板に接合されて積層されてもよい。また、振動板は、複数の膜で構成されてもよい。一例を挙げると、シリコン製の圧力室基板上に酸化シリコン膜といった弾性膜を形成し、この弾性膜上に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_x）といった絶縁膜を形成し、特に限定されないが厚みが例えば数百ｎｍ〜数μｍ程度の振動板を弾性膜と絶縁膜を含む積層膜で構成してもよい。弾性膜は、例えば、圧力室基板用のシリコンウェハを１０００〜１２００℃程度の拡散炉で熱酸化する等によって圧力室基板上に形成することができる。絶縁膜は、例えば、スパッタ法といった気相法等によりジルコニウム（Ｚｒ）層を弾性膜上に形成した後にジルコニウム層を５００〜１２００℃程度の拡散炉で熱酸化する等によって形成することができる。

図２に示す圧電素子３は、圧電体層２３と、圧電体層２３の圧力室１２側に設けられた下電極（第一電極）２１と、圧電体層２３の他方側に設けられた上電極（第二電極）２２とを有し、振動板１６上に設けられている。電極２１，２２の一方は、共通電極にされてもよい。図２にはフレキシブル基板等といった接続配線６６に下電極２１が例えば個別電極として接続されていることが示され、上電極２２が例えば共通電極として接地される。両電極は、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｔｉ（チタン）、これらの金属の導電性酸化物、等の一種以上の材料を用いることができ、特に限定されないが厚みを例えば数ｎｍ〜数百ｎｍ程度にすることができる。下電極と上電極の少なくとも一方には、金属等といった導電性材料のリード電極が接続されてもよい。圧電体層２３は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛、化学量論比でＰｂ（Ｚｒ_x，Ｔｉ_1-x）Ｏ₃）といった鉛系ペロブスカイト型酸化物、非鉛系ペロブスカイト型酸化物、といった強誘電体材料等を用いることができ、特に限定されないが厚みを例えば数百ｎｍ〜数μｍ程度にすることができる。
下電極２１や上電極２２やリード電極は、例えば、スパッタ法といった気相法等によって振動板上に電極膜を形成してパターニングする等によって形成することができる。圧電体層２３は、スピンコート法といった液相法や気相法等によって下電極上に圧電体前駆体膜を形成し焼成等によって結晶化させてパターニングする等によって形成することができる。

図２，３等に示す流路基板３０は、第一の共通液室４０を形成する第一の部材であり、各ノズル開口８１に対応した個別の連通孔３１，３２、圧力室１２に供給するインクといった液体Ｆ１を貯留する共通液室４０、等の液体流路を有している。流路基板３０の圧力室基板側面３０ａには、圧力室基板１０及びケースヘッド７０が接合されている。流路基板３０とケースヘッド７０とは、例えば接着剤で接合される。流路基板３０のノズルプレート側面３０ｂには、ノズルプレート８０が接合されている。流路基板３０とノズルプレート８０とは、例えば接着剤で接合される。流路基板３０のノズルプレート側面３０ｂには、コンプライアンス機能を有するコンプライアンスシートといった部材が接合されてもよい。共通液室４０は、前記コンプライアンスシートといった部材と流路基板３０とで形成されてもよい。
流路基板３０の材料には、シリコン基板、ステンレス鋼といった金属、セラミック、ガラス、合成樹脂、等を用いることができる。一例を挙げると、流路基板３０は、特に限定されないが比較的厚く剛性の高いシリコン単結晶基板等から形成することができる。連通孔３１，３２や共通液室４０等の液体流路は、例えば、ＫＯＨ水溶液等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）等によって形成することができる。

第一の連通孔３１は、圧力室１２とノズルプレート８０のノズル開口８１との間に位置し、圧力室１２とノズル開口８１とを連通させている。第二の連通孔３２は、圧力室１２と流路基板３０の共通液室４０との間に位置し、圧力室１２と共通液室４０とを連通させている。共通液室４０への液体Ｆ１の流入孔３８は、ケースヘッド７０に形成される第二の共通液室７２と繋がる共通流路であり、共通液室７２，４０を連通させる。共通液室７２，４０は、リザーバーとも呼ばれる。流入孔３８の形状には、図６に例示するスリット状、円形、楕円形、多角形、等が含まれる。流入孔３８の数は、一つでもよいし、二以上でもよい。基板の幅方向Ｄ２において流入孔３８から第二の連通孔３２側には、ノズルプレート側面３０ｂから凹んだハーフエッチング部３３が形成されている。図５に示す流路基板３０の場合、液体Ｆ１を基板の幅方向Ｄ２へ流す個別流路３５を形成する流路壁３４がハーフエッチング部３３からノズルプレート８０側へ延出している。流入孔３８から共通液室４０に流入した液体Ｆ１は、個別の供給口４４から流路３５に入って基板の幅方向Ｄ２へ流れ、連通孔３２を経て圧力室１２に入る。図１１に示す流路基板３０の場合、流路壁３４、ひいては個別流路３５が無く、共通液室４０に形成される個別の連通孔３２の開口が供給口４４として共通液室４０に形成されている。この場合、流入孔３８から共通液室４０に流入した液体Ｆ１は、個別の供給口４４から連通孔３２に入って基板の厚み方向Ｄ１へ流れ、圧力室１２に入る。

図５〜７等に示す共通液室４０は、少なくとも一以上の流入口４２、並んだ複数の供給口４４、並び方向Ｄ３の端にある供給口４５ａを含む一部の供給口４５の並びに対向した傾斜面４６、を有している。流路基板３０には、共通液室４０に流入口４２を形成し共通液室４０と第二の共通液室７２とを連通させる流入孔３８が形成されている。流入口４２は、共通液室４０に形成された流入孔３８の開口部を意味するものとする。符号４２ａは流入口４２の縁部を示し、符号４３は流入口４２における供給口の並び方向Ｄ３の端を示す。図５〜７に示す流入口４２は、共通液室４０において供給口４４の並びに対向する壁面４０ａに繋がっている。むろん、この壁面４０ａから流入口４２を離間させることも可能である。流入口は、図６に例示するように一つの共通液室４０に対して単一とされた長穴状の流入口４２でもよいし、図９に例示するように供給口４４の並び方向Ｄ３において一つの共通液室４０に対して複数に分割された流入口４２でもよい。

図５，７等に示すように、流入口４２における並び方向Ｄ３の端４３の縁部４２ａは、面取り状（テーパー状）とされている。図７等には、流入口４２における並び方向Ｄ３の端４３以外の縁部４２ａも面取り状とされていることが示されている。流入口の縁部４２ａの面取り形状は、異方性エッチング等により形成することができる。図１〜７に例示する液体吐出ヘッドは、流入口４２において少なくとも並び方向Ｄ３の端４３の縁部４２ａをエッチング等により面取りすることによりリザーバー（４０）の気排性を良くしている。

供給口４４は、共通液室４０に形成された個別の流路の開口部を意味するものとする。図２，５に示す流路基板３０の場合、個別流路３５の開口部が供給口４４である。この場合の供給口４４は、共通液室４０の壁面４０ａに対向している。図１１に示す流路基板３０の場合、個別の連通孔３２の開口部が供給口４４である。この場合の供給口４４は、共通液室４０におけるハーフエッチング部３３とは反対側の部分を閉塞する部位（例えばノズルプレート８０）に対向している。符号４４ａは、並び方向Ｄ３の中央の供給口を示す。並び方向Ｄ３へ並んだ供給口４４の数をＮ（Ｎは３以上の整数）とするとき、中央の供給口４４ａは、Ｎが奇数であれば端から｛（Ｎ＋１）／２｝番目の供給口を意味するものとし、Ｎが偶数であれば端から（Ｎ／２）番目の供給口と｛（Ｎ／２）＋１｝番目の供給口とを意味するものとする。

傾斜面４６は、供給口４４の並び方向Ｄ３の端に近付くほど前記一部の供給口４５の並びに近付くように傾斜している。この傾斜は、供給口４４の並び方向Ｄ３の端の側が一部の供給口４５の並びに近付くような傾斜に含まれる。傾斜面４６の傾斜角θは、図７に例示するように、流路基板３０の厚み方向Ｄ１に対する垂直面において供給口４４の並び方向Ｄ３と傾斜面４６とのなす角度とする。図５〜７に示す流入口４２の少なくとも一部（端４３）は、一部の供給口４５の並びと傾斜面４６との間に設けられ、第二方向（Ｄ２）から見て一部の供給口４５の並びの範囲内にある。図１１に示す流入口４２の少なくとも一部（端４３）も、第二方向（Ｄ２）から見て一部の供給口４５の並びの範囲内にある。

図２等に示す保護基板５０は、圧電素子３の能動部に対向する領域に空間形成部５２を有し、圧電素子３が形成された圧力室基板１０上に接合されている。保護基板５０と圧電素子３が設けられた圧力室基板１０とは、例えば接着剤で接合される。空間形成部５２は、圧電素子３の能動部の運動を阻害しない程度の空間を有する。保護基板５０の材料には、シリコン基板、ステンレス鋼といった金属、セラミック、ガラス、合成樹脂、等を用いることができる。一例を挙げると、保護基板５０は、特に限定されないが膜厚が例えば数百μｍ程度と比較的厚く剛性の高いシリコン単結晶基板等から形成することができる。

図１等に示すケースヘッド７０は、第一の共通液室４０ひいては圧力室１２に供給する液体Ｆ１を貯留する第二の共通液室７２を形成する第二の部材である。ケースヘッド７０は、保護基板５０に対向する領域に位置する空間形成部７１、接続配線６６を通す隙間７４、等を有し、流路基板３０に接合されている。空間形成部７１は、保護基板５０が入る空間を有する。第二の共通液室７２は、液体導入部７３から流入した液体Ｆ１を貯留する。流路基板３０の圧力室基板側面３０ａは、圧力室１２の壁の一部を構成するとともに、第二の共通液室７２の壁の一部も構成する。ケースヘッド７０の材料には、ガラス、セラミック、ステンレス鋼といった金属、合成樹脂、シリコン基板、等を用いることができる。

図３，４等に示す第二の共通液室７２は、供給口４４の並び方向Ｄ３の端４３にある流入孔３８に対向し前記並び方向Ｄ３の端に近付くほど流入孔３８に近付くように傾斜した第二の傾斜面７５を有する。この傾斜は、供給口４４の並び方向Ｄ３の端の側が流入孔３８に近付くような傾斜に含まれる。ここで、図４に示すように、流入孔３８と第二の共通液室７２とが繋がる部分において、流入孔３８の縁部であって前記並び方向Ｄ３の最も端となる縁部の位置をＰ１、第二の共通液室７２の縁部の位置をＰ２とする。供給口４４の並び方向Ｄ３において、共通液室７２の縁部の位置Ｐ２は、前記位置Ｐ１と同じ位置であるか、又は、図４等に示すように前記位置Ｐ１よりも前記並び方向Ｄ３の中央側の位置とされる。共通液室７２の前記並び方向Ｄ３の縁部の位置が流入孔３８の前記並び方向Ｄ３の最も端となる縁部の位置Ｐ１と一致するか、又は、前記流入孔３８の内側に位置するので、この点でも、リザーバー（７２）に液体、ひいては気泡の滞留が生じ難く、気泡排出性が良好である。

図１に示す駆動回路６５は、接続配線６６を介して圧電素子３を駆動する。駆動回路６５には、回路基板、半導体集積回路（ＩＣ）、等を用いることができる。接続配線６６には、フレキシブル基板等を用いることができる。

図２等に示すノズルプレート８０は、厚み方向Ｄ１へ貫通したノズル開口８１を複数有し、流路基板３０に接合されている。ノズルプレート８０の材料には、ステンレス鋼といった金属、ガラス、セラミック、合成樹脂、シリコン基板、等を用いることができる。一例を挙げると、ノズルプレート８０は、特に限定されないが厚みが例えば０．０１〜１ｍｍ程度のガラスセラミック等から形成することができる。

本記録ヘッド１は、図示しない外部液体供給手段と接続した液体導入部７３からインクといった液体Ｆ１を取り込み、第二の共通液室７２から流入孔３８、共通液室４０、個別流路３５、第二の連通孔３２、圧力室１２、及び、第一の連通孔３１を通ってノズル開口８１に至るまで内部を液体Ｆ１で満たす。駆動回路６５からの記録信号に従い、圧力室１２毎に下電極２１と上電極２２との間に電圧を印加すると、圧電体層２３、下電極２１及び振動板１６の変形により圧力室１２内に圧力が加えられ、ノズル開口８１からインク滴といった液滴が吐出する。

ところで、複数の圧力室１２に連通する共通液室４０に気泡が混入すると、インクといった液体Ｆ１の吐出による記録中に気泡がノズル開口８１までの個別流路に入り、該ノズル開口８１から液滴が吐出されず、記録物の品質が低下する可能性がある。そこで、共通液室４０内の気泡を排出させるため、ノズル開口８１に負圧を作用させて該ノズル開口８１から液体Ｆ１を強制的に吸引するクリーニング処理が行われている。

図８は、上記クリーニング処理を行うためのクリーニング装置２３０を有する記録装置２００の要部を模式的に例示している。このクリーニング装置２３０は、キャップ２３１、吸引ポンプ２３５、大気開放バルブ２３６、昇降装置２３９、を備え、プラテン２０８（図１０参照）の一端となるホームポジションに対向する位置に設けられている。クリーニング装置２３０は、キャッピング機能を有し、ノズル内のインクの増粘（乾燥）を抑制するために、印刷休止中に記録ヘッド１をキャップ２３１に対向するホームポジションに移動させた状態でキャップ２３１を昇降装置２３９により上昇させてノズルプレート８０を封止する。クリーニング実行時、クリーニング装置２３０は、ノズルプレート８０を封止した状態で大気開放バルブ２３６を閉じ、吸引ポンプ２３５を駆動することにより、記録ヘッド１とキャップ２３１とにより形成される内部空間を例えば−２０ｋＰａ〜−６０ｋＰａ（−０．２ａｔｍ〜−０．６ａｔｍ）程度の負圧にしてノズル開口８１からインクを強制的に吸引する。

近年、記録ヘッドを小型化するため、リザーバーを小さく構成することが求められている。しかし、リザーバーを小型化すると、必然的に流路が細くなるため、リザーバー内部に気泡が滞留し易くなる。このため、クリーニング処理を実行してもリザーバー内の気泡が排出されないことがある。図５，１１に示したような流路基板を有する液体吐出ヘッドで試験を行ったところ、一部の供給口４５の並びに対面する傾斜面４６の傾斜具合、供給口４５の並びと傾斜面４６と流入口４２との位置関係、及び、流路断面積や吐出液体量により、ノズル開口８１に負圧を作用させて該ノズル開口８１から液体Ｆ１を吸引したときの流入口４２における前記並び方向Ｄ３の端４３の近傍における液体Ｆ１の流速（Ｖ１とする。）が変わることが分かった。また、傾斜面４６の傾斜具合、供給口４５の並びと傾斜面４６と流入口４２との位置関係、及び、流路断面積や吐出液体量を調整した結果としての液体の流速Ｖ１が気泡排出性に大きく影響することが分かった。

図７を参照して説明すると、傾斜面４６の傾斜（θ）、及び、流入口４２の位置は、ノズル開口８１に負圧を作用させて該ノズル開口８１から液体Ｆ１を吸引したときに流入口４２における前記並び方向Ｄ３の端４３の近傍における液体Ｆ１の流速Ｖ１が０．０２５ｍ／ｓ以上となるように定められると、共通液室４０内の気泡が良好に排出される。流速Ｖ１が０．０３ｍ／ｓ以上となるように傾斜面４６の傾斜（θ）及び流入口４２の位置が定められると、共通液室４０内の気泡がさらに良好に排出される。一方、流速Ｖ１が０．０２５ｍ／ｓ未満となるように傾斜面４６の傾斜（θ）及び流入口４２の位置が定められていると、共通液室４０内の気泡の排出性が良好ではない。

なお、流速Ｖ１を大きくするためには、例えば、供給口４４の並び方向Ｄ３において、流入口４２の端４３を中央側（図７の左側）に配置すればよい。これは、流入口の端４３の近傍から液体Ｆ１を引き寄せる供給口４４の数が増えるためと考えられる。図７の例では、端の供給口４５ａから数えて３０の供給口４４が流入口の端４３の近傍から液体Ｆ１を引き寄せる様子を示している。流速Ｖ１をさらに大きくするためには、例えば、前記並び方向Ｄ３において、端の供給口４５ａから流入口の端４３までの供給口４４の数を増やせばよい。一方、流速Ｖ１を小さくするためには、例えば、前記並び方向Ｄ３において、流入口の端４３を端側（図７の右側）に配置すればよい。これは、流入口の端４３の近傍から液体Ｆ１を引き寄せる供給口４４の数が減るためと考えられる。むろん、傾斜面４６の傾斜（θ）の具合等を変えることにより流速Ｖ１を変えてもよい。

流速Ｖ１は、例えば、流入口の端４３の近傍における液体Ｆ１の流速を検出するためのセンサーを設けた専用の実験用液体吐出ヘッドを用いて測定することができる。このような実験用液体吐出ヘッドを作製し、実験用液体吐出ヘッドに液体Ｆ１を通すと、クリーニング時といったノズル開口８１に負圧を作用させて該ノズル開口８１から液体Ｆ１を吸引するときにセンサーで流速Ｖ１を測定することができる。また、ノズル開口８１に負圧を作用させて該ノズル開口８１から液体Ｆ１を吸引する条件で流速Ｖ１を予測するシミュレーションを行ってもよい。得られる流速Ｖ１の測定値や予測値は、傾斜面４６の傾斜（θ）、及び、流入口４２の位置の設定に用いることができる。

ここで、液体Ｆ１の流速Ｖ１を上げると気泡の滞留が生じ難くなるが、流速Ｖ１を上げ過ぎると今度はノズル間でリザーバーからノズル開口までの圧力損失の差が大きくなり過ぎて記録物の品質が低下してしまう可能性が考えられる。そこで、傾斜面４６の傾斜（θ）、及び、流入口４２の位置は、ノズル間の圧力損失の差（抵抗差）に基づいて定められてもよい。例えば、印字時（印刷時）といったノズル開口８１から液体Ｆ１を吐出して記録を行うときにおいて、複数の供給口４４の並び方向Ｄ３の端にある供給口４５ａに連通するノズル開口８１までの流入口４２からの圧力損失をΔＰ１とし、複数の供給口４４の並び方向Ｄ３の中央にある供給口４４ａに連通するノズル開口８１までの流入口４２からの圧力損失をΔＰ２とする。印字時は、文字のようなデューティーの比較的低い状態からベタや写真の印刷のようにデューティーの比較的高い状態までを含む。デューティーとは、ノズルの使用頻度を意味し、ベタの印刷のように所定回数の吐出タイミングの中で全タイミング液滴を吐出するノズルがデューティー１００％であり、例えば、２回の吐出タイミングのうち１回だけ液滴を吐出するノズルがデューティー５０％である。液滴の本来の用途、すなわち、印刷以外の目的のために行われる空吐出を意味するフラッシングは、印字時に含まれない。フラッシング実行時、記録ヘッド１は、例えば、ホームポジションといった被記録媒体に対向しない位置へ相対移動し、インク滴とともに気泡や増粘インクをノズル開口８１から出す。
圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差ΔＰ１−ΔＰ２が３００Ｐａ以下となるように傾斜面４６の傾斜（θ）及び流入口４２の位置が定められていると、端にある供給口４５ａに連通するノズル開口からの液体吐出と中央にある供給口４４ａに連通するノズル開口からの液体吐出との差が十分に少ない。従って、記録物の品質が向上する。

なお、圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差を小さくするためには、例えば、供給口４４の並び方向Ｄ３において、流入口４２の端４３を端側（図７の右側）に配置すればよい。並び方向Ｄ３に直交する方向Ｄ２に流入口４２がある供給口４４と流入口４２との距離に対して端の供給口４５ａと流入口４２との距離が長く、端の供給口４５ａに流入口の端４３を近付けることにより圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差が小さくなるためと考えられる。圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差を小さくすると流速Ｖ１が小さくなる可能性があるため、圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差を大きくすることが必要となることもあり得る。圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差を大きくするためには、例えば、供給口４４の並び方向Ｄ３において、流入口の端４３を中央側（図７の左側）に配置すればよい。むろん、傾斜面４６の傾斜（θ）の具合等を変えることにより圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差を変えてもよい。

圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２は、例えば、圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２を検出するためのセンサーを設けた専用の実験用液体吐出ヘッドを用いて測定することができる。このような実験用液体吐出ヘッドを作製し、実験用液体吐出ヘッドに液体Ｆ１を通すと、印字時といったノズル開口８１から液体Ｆ１を吐出して記録を行うときセンサーで圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２を測定することができる。また、ノズル開口８１から液体Ｆ１を吐出して記録を行う条件で圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２を予測するシミュレーションを行ってもよい。得られる圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の測定値や予測値は、傾斜面４６の傾斜（θ）、及び、流入口４２の位置の設定に用いることができる。

複数の供給口４４の並び方向Ｄ３の端（４５ａ）から流入口４２における前記並び方向Ｄ３の端４３までの供給口４４の数（Ｎｅとする。）は、Ｖ１≧０．０２５ｍ／ｓ以上となる数であればよいが、３０以上が好ましく、３０が特に好ましい。前記供給口数Ｎｅが３０以上であると共通液室４０の気泡排出性がさらに向上し、前記供給口数Ｎｅが３０であると共通液室４０の気泡排出性が特に向上する。
なお、図５，１１で示したような流路基板を有する液体吐出ヘッドのいずれも、流速Ｖ１、及び、圧力損失ΔＰ１，ΔＰ２の差について同様の傾向が見られる。

（２）液体吐出装置：
図１０は、上述した記録ヘッド１を有するインクジェット式の記録装置（液体吐出装置）２００の外観を示している。記録ヘッド１を記録ヘッドユニット２１１，２１２に組み込むと、記録装置２００を製造することができる。図１０に示す記録装置２００は、記録ヘッドユニット２１１，２１２のそれぞれに、記録ヘッド１が設けられ、外部インク供給手段であるインクカートリッジ２２１，２２２が着脱可能に設けられている。記録ヘッドユニット２１１，２１２を搭載したキャリッジ２０３は、装置本体２０４に取り付けられたキャリッジ軸２０５に沿って往復移動可能に設けられている。駆動モーター２０６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト２０７を介してキャリッジ２０３に伝達されると、キャリッジ２０３がキャリッジ軸２０５に沿って移動する。図示しない給紙ローラー等により給紙される記録シート２９０は、プラテン２０８上に搬送され、インクカートリッジ２２１，２２２から供給され記録ヘッド１から吐出するインク（液体）により印刷がなされる。

（３）試験例：
表１は、図５，１１で示したような流路基板を有する実験用液体吐出ヘッドのクリーニング時において、流入口４２における前記並び方向Ｄ３の端４３の近傍におけるインクの流速を変えたときの気泡排出性の評価結果を示している。

ここで、Ａ４印刷用紙１０枚にベタで印刷することを１セットの印刷テストとし、ノズル開口からインク滴が吐出されないというノズル抜けの発生頻度で評価している。各試験区では、通常の表面張力である表面張力２５〜３５ｍＮ／ｍの染料インク及び顔料インクのそれぞれについて評価している。

表１に示すように、インクの流速Ｖ１が０．０１ｍ／ｓである場合、１セットに平均１回以上のノズル抜けが見られる。インクの流速Ｖ１が０．０２ｍ／ｓである場合、２〜３セットに平均１回以上のノズル抜けが見られる。インクの流速Ｖ１が０．０２５ｍ／ｓになると、２〜３セットにノズル抜けが１回あるかないかの程度となる。従って、流速Ｖ１が０．０２５ｍ／ｓ以上となるように傾斜面４６の傾斜（θ）及び流入口４２の位置が定められていると、染料インクであれ顔料インクであれ、共通液室内の気泡が良好に排出されることが分かる。
さらに、インクの流速Ｖ１が０．０３ｍ／ｓ以上になると、ノズル抜けの発生が見られない。従って、流速Ｖ１が０．０３ｍ／ｓ以上となるように傾斜面４６の傾斜（θ）及び流入口４２の位置が定められていると、染料インクであれ顔料インクであれ、共通液室内の気泡がさらに良好に排出されることが分かる。

なお、インクが高粘度インクであっても、同様である。

（４）変形例：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、流体吐出ヘッドから吐出される液体は、染料等が溶媒に溶解した溶液、顔料や金属粒子といった固形粒子が分散媒に分散したゾル、等の流体が含まれる。このような流体には、インク、液晶、等が含まれる。液体吐出ヘッドは、プリンターといった画像記録装置の他、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置、有機ＥＬディスプレー等の電極の製造装置、バイオチップ製造装置、等に搭載可能である。
保護基板は、省略されてもよく、ケースヘッドと一体化されてもよい。
ノズルプレートは、流路基板と一体化されてもよい。

（５）結び：
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、気泡排出性を向上させることが可能な液体吐出ヘッドの技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。

１…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）、２…アクチュエーター、３…圧電素子、１０…圧力室基板、１２…圧力室、１６…振動板、３０…流路基板（第一の部材）、３０ａ…圧力室基板側面、３０ｂ…ノズルプレート側面、３１，３２…連通孔、３３…ハーフエッチング部、３４…流路壁、３５…流路、３８…流入孔、４０…共通液室、４２…流入口、４２ａ…縁部、４３…端、４４…供給口、４４ａ…中央の供給口、４５…一部の供給口、４５ａ…端の供給口、４６…傾斜面、５０…保護基板、６５…駆動回路、６６…接続配線、７０…ケースヘッド（第二の部材）、７１…空間形成部、７２…第二の共通液室、７３…液体導入部、７４…隙間、７５…第二の傾斜面、８０…ノズルプレート、８１…ノズル開口、２００…記録装置（液体吐出装置）、２３０…クリーニング装置、２３１…キャップ、２３５…吸引ポンプ、Ｄ１…基板の厚み方向、Ｄ２…基板の幅方向（第二方向）、Ｄ３…供給口の並び方向、Ｆ１…液体、Ｐ１…流入孔の縁部の位置、Ｐ２…第二の共通液室の縁部の位置、θ…傾斜角。

Claims (5)

1. ノズル開口に連通する圧力室と、
   複数の前記圧力室に連通する共通液室とを備え、
   前記共通液室は、
   液体が流入する少なくとも一以上の流入口と、
   前記の各圧力室に液体を供給するための並んだ複数の供給口と、
   前記複数の供給口の並び方向と直交する第二方向であって前記共通液室を形成する基板に沿った第二方向から見て前記並び方向の端にある供給口を含む一部の供給口の並びと重なり前記並び方向の端の側が前記一部の供給口の並びに近付くように傾斜した傾斜面と、を有し、
   前記流入口の少なくとも一部は、前記第二方向から見て前記一部の供給口の並びの範囲内にあり、
   該範囲内にある流入口は、前記一部の供給口の並びと前記傾斜面との間にあり、
   前記範囲内にある流入口と前記一部の供給口の並びとの間には、前記共通液室の壁面が存在しない、液体吐出ヘッド。
2. 前記複数の供給口の並び方向の端から前記流入口における前記並び方向の端までの供給口の数が３０である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. ノズル開口に連通する圧力室と、
   複数の前記圧力室に連通する共通液室とを備え、
   前記共通液室は、
   液体が流入する少なくとも一以上の流入口と、
   前記の各圧力室に液体を供給するための並んだ複数の供給口と、
   前記複数の供給口の並び方向と直交する第二方向であって前記共通液室を形成する基板に沿った第二方向から見て前記並び方向の端にある供給口を含む一部の供給口の並びと重なり前記並び方向の端の側が前記一部の供給口の並びに近付くように傾斜した傾斜面と、を有し、
   前記流入口の少なくとも一部は、前記第二方向から見て前記一部の供給口の並びの範囲内にあり、
   前記流入口における前記並び方向の端の縁部は、面取り状とされている、液体吐出ヘッド。
4. ノズル開口に連通する圧力室と、
   複数の前記圧力室に連通する共通液室を形成する基板と、
   前記共通液室に供給する液体を貯留する第二の共通液室を形成する第二の部材と、を備え、
   前記共通液室は、
   液体が流入する少なくとも一以上の流入口と、
   前記の各圧力室に液体を供給するための並んだ複数の供給口と、
   前記複数の供給口の並び方向と直交する第二方向であって前記基板に沿った第二方向から見て前記並び方向の端にある供給口を含む一部の供給口の並びと重なり前記並び方向の端の側が前記一部の供給口の並びに近付くように傾斜した傾斜面と、を有し、
   前記流入口の少なくとも一部は、前記第二方向から見て前記一部の供給口の並びの範囲内にあり、
   前記基板には、前記共通液室に前記流入口を形成し前記共通液室と前記第二の共通液室とを連通させる流入孔が形成され、
   前記第二の共通液室は、前記並び方向の端にある前記流入孔に対向し前記並び方向の端の側が前記流入孔に近付くように傾斜した第二の傾斜面を有し、
   前記流入孔と前記第二の共通液室とが繋がる部分において、前記流入孔の縁部であって前記並び方向の最も端となる縁部の位置をＰ１、前記第二の共通液室の縁部の位置をＰ２とするとき、前記並び方向において、前記位置Ｐ２は、前記位置Ｐ１と同じ位置であるか、又は、前記位置Ｐ１よりも前記並び方向の中央側の位置である、液体吐出ヘッド。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えた、液体吐出装置。

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