(57)【要約】【課題】クロストークの発生を低減でき、また、液体の充填性を向上できる液体吐出装置を提供する。【解決手段】インク吐出ヘッド１００は、開口であるインク供給口２を有する。インク供給口２は、インク吐出ヘッド１００の基板の平面方向に延在する細長い形状に形成される。複数のインク吐出孔１及び複数のヒーターが、インク供給口２の長手方向に沿って設けられる。インク吐出孔１は、インク室５毎に設けられる。インク室５は、側壁１９Ａ、一対の隔壁１９Ｂ，１９Ｂ、基板層１０、ノズル層２０により区画される。隔壁１９Ｂのインク供給口２側に対向する基板層１０はインク供給口２側に突出された突出部６となっている。突出部６上には、柱４が設けられている。突出部６及び柱４により、隣のインク室５へ流れるインクに対する影響が低減される。従って、クロストークの発生を低減でき、また、液体の充填性を向上できる。【選択図】図２
2018199344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、液体を吐出するためのエネルギーを液体に与える複数のエネルギー発生素子と、
前記基板の一方の面に対向し、前記液体を吐出する吐出孔を複数備えたノズル層と、
前記一方の面と前記ノズル層との間において、前記エネルギー発生素子を含む液体室を各々区画する複数の流路壁と、
前記一方の面において、前記エネルギー発生素子から離間した位置に形成された第一開口と前記基板の他方の面に形成された第二開口とを連通する液体供給口と、
前記液体室へ前記第一開口から供給される前記液体を供給する液体流路と、
前記流路壁の一端部に対応する前記第一開口の端部から前記第一開口の中央側に延設された突出部と
を備えた液体吐出装置であって、
前記突出部と前記ノズル層との間には、柱が形成され、
吐出頻度の相対的に少ない液体を吐出する前記液体吐出装置にのみに、前記柱を設けることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記液体流路の幅は、前記液体流路が形成される互いに隣接した一対の流路壁と各々対応する前記突出部の間の間隔より広いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
互いに隣接する前記柱間の間隔は、前記液体流路の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンター等に用いられる熱源駆動方式のインク吐出ヘッドは、熱源を用いてインクに気泡を発生させ、その気泡の膨張力によりインク液滴を吐出させるものである。このような熱源駆動方式のインク吐出ヘッドの一例が、特許文献１に示されている。
【０００３】
特許文献１に記載されたインク吐出ヘッドは、インクを吐出するノズルが、千鳥状且つ高密度に配置されている。従って、ノズルにインクを供給する流路の距離が短いものと長いものの２種類が存在する。距離が短い流路では、インクが流れる流路抵抗が小さくなる。従って、流路の入り口に対向する位置に抵抗部材が設けられて、流路の抵抗が大きくなっている。従って、特許文献１に記載されたインク吐出ヘッドでは、流路の抵抗差による各インク室へのインクの充填の差を無くすことにより、各ノズルから吐出されるインクの着弾位置のずれが防止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のインク吐出ヘッドでは、抵抗部材が流路の入り口に対向する位置に設けられているので、隣の流路のへのインクの流れは、抵抗部材により低減できない。従って、あるノズルから連続的にインクが吐出されると、そのノズルに隣接したノズルのインク室へのインクの充填は影響を受ける。その結果、クロストークが発生したり、インクの充填性が悪化するという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点を解決することであり、クロストークの発生を低減でき、また、液体の充填性を向上できる液体吐出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一態様に係る液体吐出装置は、平面状の基板と、前記基板の一方の面に設けられ、液体を吐出するためのエネルギーを液体に与える複数のエネルギー発生素子と、前記基板の一方の面に対向し、前記液体を吐出する吐出孔を複数備えたノズル層と、前記一方の面と前記ノズル層との間において、前記エネルギー発生素子を含む液体室を各々区画する複数の流路壁と、前記一方の面において、前記エネルギー発生素子から離間した位置に形成された第一開口と前記基板の他方の面に形成された第二開口とを連通する液体供給口と、前記液体室へ前記第一開口から供給される前記液体を供給する液体流路と、前記流路壁の一端部に対応する前記第一開口の端部から前記第一開口の中央側に延設された突出部とを備えた液体吐出装置であって、前記突出部と前記ノズル層との間には、柱が形成され、吐出頻度の相対的に少ない液体を吐出する前記液体吐出装置にのみに、前記柱を設けることを特徴とする。
【０００８】
上記液体吐出装置では、突出部により隣の液体流路への液体の流入を低減して、クロストークの低減と液体の充填性の向上ができる。吐出頻度の相対的に少ない液体以外の液体吐出装置では、柱がないので液体の充填が遅れることがない。従って、吐出頻度の相対的に少ない液体以外の液体吐出装置では、カラーの液体吐出装置よりも早く液体を吐出することができる。
【０００９】
【００１０】
前記液体流路の幅は、前記液体流路が形成される互いに隣接した一対の流路壁と各々対応する前記突出部の間の間隔より広くてもよい。この場合には、互いに隣接する突出部の隙間がゴミのフィルタの役目を奏する。
【００１１】
互いに隣接する前記柱間の間隔は、前記液体流路の幅よりも狭くてもよい。この場合には、互いに隣接する柱の隙間がゴミのフィルタの役目を奏する。
【００１２】
【００１３】
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】インク吐出ヘッド１００の平面図である。
【図２】インク吐出ヘッド１００の平面の部分拡大図である。
【図３】インク吐出ヘッド１００の図１及び図２のＸ−Ｘ線に於ける矢視方向断面図である。
【図４】インク吐出ヘッド１００の製造方法の説明図である。
【図５】インク吐出ヘッド１００の製造方法の説明図（図４の続き）である。
【図６】インク吐出ヘッド１００の製造方法の説明図（図５の続き）である。
【図７】インク吐出ヘッド１０１の平面の部分拡大図である。
【図８】インク吐出ヘッド１０２の平面の部分拡大図である。
【図９】インク吐出ヘッド１０２の図８のＸ１−Ｘ１線に於ける矢視方向断面図である。
【図１０】インク吐出ヘッド１０３の平面の部分拡大図である。
【図１１】インク吐出ヘッド１０４の平面の部分拡大図である。
【図１２】インク吐出ヘッド１０５の平面の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具現化した第一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図１〜図３を用いて、本発明の第一実施形態に係るインク吐出ヘッド１００の構成について説明する。以下の実施形態では、液体の一例はインクであり、液体吐出装置の一例はインク吐出ヘッド１００である。尚、図面は、構造を分かり易く説明する為の概略図であり、寸法の比率は実際のインク吐出ヘッド１００とは異なる。例えば、実際は基板１１の厚みは図に示す比率より厚く、図２及び図３に示すインク供給口２の左右方向の幅も図に示す比率より広い。
【００１６】
［インク吐出ヘッド１００の構成］
図１に示されるように、インク吐出ヘッド１００は、一方向に整列した複数のインク吐出孔１を有する。このインク吐出孔１のそれぞれは、個別に設けられたインク室５（図２及び図３参照）にそれぞれ連通する。図２に示すように、インク室５は、側壁１９Ａと隔壁１９Ｂとにより区画される。インク室５内には、インクを吐出するためのエネルギー発生素子として機能するヒーター１３（図３参照）が、それぞれ設けられる。インク吐出ヘッド１００の下面からインク室５へとつながるインク供給口２によって、インク室５へとインクが供給される。インク室５に供給されたインクは、ヒーター１３の加熱によりその一部が気泡となる。この気泡によって押し出されたインク室５内のインクは、インク吐出孔１から吐出する。
【００１７】
図３は、インク吐出ヘッド１００を、複数のインク吐出孔１の整列方向と直交する方向に切断した断面（即ち、図１及び図２のＸ―Ｘ断面）の図である。インク吐出ヘッド１００の層構造は、図３に示す下側から基板層１０、バリア層３０、ノズル層２０とから主に構成される。基板層１０には、インク供給口２が開口する。インク供給口２は、基板層１０の上面側且つヒーター１３の発熱部から離間した位置に形成された第一開口２Ｂと基板層１０の下面側に形成された第二開口２Ｃとを連通する。このインク供給口２を通って、基板層１０の下面から、ノズル層２０及びバリア層３０で区画されるインク室５にインクが供給される。ノズル層２０には、インクを吐出するインク吐出孔１が開口する。以下、各層構造について説明する。
【００１８】
基板層１０は、シリコンから形成される基板１１が主体として形成される。基板１１の一方の面（例えば、下面）には、絶縁層１７が形成されている。絶縁層１７の材質の一例は、二酸化シリコン等の絶縁性の材質である。基板１１の他方の面（例えば、上面）には、絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２の材質の一例は、二酸化シリコン等の絶縁性の材質である。絶縁層１２の上面側には、ヒーター１３の層が形成されている。ヒーター１３は抵抗層から構成される。ヒーター１３の材質の一例は、ＴａＮやＴａＡｌなどの抵抗発熱体である。ヒーター１３は、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与えるエネルギー発生素子である。図３に示すように、基板層１０のインク吐出孔１と対向する部分においては、ヒーター１３の上面側には、配線１４が設けられている。配線１４の材質の一例は、Ａｌ、Ｃｕ等である。配線１４の上面側には、保護層１５が設けられている。保護層１５の材質の一例は、窒化シリコンなどの絶縁性の材質である。保護層１５の上面側且つインク吐出孔１と対向する部分には、保護層１５の破損を防ぐ保護膜１６が形成されている。保護膜１６の材質の一例は、タンタル等の物質であり、消泡時の衝撃から保護層１５を守る。また、保護層１５の上面の右端側には、後述の側壁１９Ａと保護層１５とを密着させる密着増強層１８が設けられている。密着増強層１８上には、側壁１９Ａが設けられている。
【００１９】
図３に示すように、基板層１０において、インク供給口２より左側の基板１１の上面側には、絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２の上面側には、ヒーター１３の層が形成されている。ヒーター１３の上面側には、配線１４は設けられておらず、保護層１５が設けられている。保護層１５の上側には、後述の隔壁１９Ｂと保護層１５とを密着させる密着増強層１８が設けられている。図２及び図３に示すように、基板層１０のインク供給口２側の端部からは、突出部６がインク供給口２の中央側方向に水平に延設されている。突出部６は、隔壁１９Ｂが設けられている部分の基板層１０が平面視矩形に突出して形成されている。具体的には、基板層１０において、突出部６が隔壁１９Ｂのインク供給口２側の端部１９Ｃに対応した位置（端部１９Ｃに隣接した位置）から、インク供給口２側に基板層１０の平面と水平にせり出している。本実施形態では、突出部６は、絶縁層１２及び保護層１５が突出している部分である。突出部６上には、密着増強層１８を介して、円柱上の柱４が形成されている。柱４の材質は一例としてエポキシ樹脂である。柱４の位置は、隔壁１９Ｂのインク供給口側の端部から離隔している。隔壁１９Ｂのインク供給口側の端部と柱４との間には、隙間３が形成されている。
【００２０】
密着増強層１８の上面側には、インク室５を区画する側壁１９Ａ及び隔壁１９Ｂが設けられている。図２に示すように、側壁１９Ａはインク吐出ヘッド１００の長手方向（図２に於ける前後方向）に延設される。隔壁１９Ｂは、側壁１９Ａと直交する方向に延設される。図２に示すように、隔壁１９Ｂのインク供給口２側の端部１９Ｃは、側壁１９Ａと平行方向に幅が広くなっている。インク室５は、側壁１９Ａと一対の隔壁１９Ｂとにより、略直方体の空間として区画される。隔壁１９Ｂの端部１９Ｃと隣接する隔壁１９Ｂの端部１９Ｃとの間が、インク室５へのインクの流路５Ａを形成する。側壁１９Ａ及び隔壁１９Ｂの材質は一例としてエポキシ樹脂である。側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４によりバリア層３０が形成される。なお、基板１１の上面（一方の面）に形成されるという文言は、基板１１の上面に直接接触して形成されることは勿論、基板１１の上面側に何らかの構成を間に挟んで形成されることも含む意味である。勿論、下面（他方の面）に形成されるという文言も、同様に解釈されるべきである。
【００２１】
図２に示すように、流路５Ａの幅Ｌ１は、隣接する突出部６，６間の間隔Ｌ２より広くなっている。また、流路５Ａの幅Ｌ１は、隣接する柱４，４間の間隔Ｌ３よりも広くなっている。
【００２２】
図２及び図３に示されるように、基板１１は、開口であるインク供給口２を有する。インク供給口２は、基板１１の平面方向に延在する細長い形状、具体的には平面視、矩形に形成される。そして、複数のインク吐出孔１及び複数のヒーター１３が、インク供給口２の長手方向に沿って設けられる。
【００２３】
次に、図３を参照して、ノズル層２０について説明する。ノズル層２０は、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４の上端から基板平面方向に略平板状に延在している。ノズル層２０のヒーター１３の発熱部分１３Ａに対向する位置には、インク吐出孔１が形成されている。このノズル層２０と、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４とによって、基板層１０の上面においてインクが流れるインク流路が規定される。なお、本実施形態において、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４は別体に構成されるが、一体に構成されても差し支えない。ノズル層２０の上面側には撥水膜２１が形成されている。
【００２４】
［インク吐出ヘッド１００の製造方法］
以下、図４〜図６を参照して、インク吐出ヘッド１００の製造工程を説明する。
【００２５】
先ず、図４（Ａ）に示されるように、絶縁層１２，１７を有するシリコン製の基板１１が準備される。絶縁層１２，１７は、例えば、酸化シリコンによって構成される。絶縁層１２，１７は、例えば、シリコン製の基板１１を熱酸化することで形成される。或いは、予め両面に酸化シリコン膜が設けられた既製品の基板が用いられても差し支えない。なお、基板１１の厚みは、例えば、６２５μｍ程度である。また、絶縁層１２，１７の厚みは、例えば、１〜５μｍ程度である。
【００２６】
（エネルギー発生素子・薄膜層形成工程）
次に、図４（Ａ）に示されるように、基板１１の絶縁層１２の上に、ヒーター１３が形成される。ヒーター１３は、例えば、ＴａＮやＴａＡｌなどの抵抗発熱体を、２００〜１０００Å程度の厚みになるように、スパッタリング法によってヒーター１３の形成位置に堆積することで形成される。配線１４も同様にして、例えばＡｌ、Ｃｕなどの金属、あるいはＡｌＣｕなどの合金にてスパッタリングにて形成される。これにより、配線工程も一緒に行われる。
【００２７】
次に、図４（Ａ）に示されるように、耐インク性を有する薄膜層である保護層１５が、基板１１の上面のヒーター１３及び配線１４を少なくとも覆うように形成される。保護層１５は、例えば、プラズマを利用した化学気相成長（プラズマＣＶＤ）やスパッタリング法によって、窒化シリコンをヒーター１３、配線１４及び絶縁層１２に成膜することで得られる。なお、保護層１５の厚みは、例えば、０．４μｍ程度である。次に、保護層１５の上面側且つインク吐出孔１と対向する部分には、保護層１５の破損を防ぐ保護膜１６が形成されている。保護膜１６の材質の一例は、タンタル等の固い物質である。保護膜１６はスパッタリング法によって形成される。次に、保護層１５上には、密着増強層１８が形成される。密着増強層１８の材質の一例は、バリア層３０を構成する材質と同様の材質である。
【００２８】
（バリア層壁形成工程）
次に、図４（Ｂ）に示されるように、基板１１上の密着増強層１８上には、インクの流路壁と成るバリア層３０を構成する側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４が形成される。本実施形態では、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４は、硬化したエポキシ樹脂で形成される。また、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４の膜厚は、例えば１０−３０μｍ程度になるように調整されてよい。
【００２９】
（犠牲層形成工程）
次に、図４（Ｃ）に示されるように、犠牲層２７が形成される。犠牲層２７は、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４の上面を覆う領域にも形成される。たとえば、犠牲層２７の形成は、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４によって形成された空間に、半硬化樹脂を注入し乾燥させることで行われる。本実施形態では、半硬化樹脂として、東レ(株)のポリイミド材、フォトニースが半硬化状態で使用される。フォトニースは、アルカリ溶液には可溶であるが、有機溶剤には不溶である。側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４を構成するエポキシ樹脂は、熱や光によって、犠牲層２７が注入される前に、硬化している。側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４を構成するエポキシ樹脂は、非硬化時には有機溶剤に可溶であるが、硬化時には有機溶剤に不溶である。そのため、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４と犠牲層２７との間で、クロスミキシングは生じない。また、犠牲層２７として、ノボラック樹脂が利用されてもよい。ノボラック樹脂としては、一例として、旭有機材工業（株）製のＥＰ４０８０Ｇ、ＥＰ４０５０Gなどをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート（ＰＧＭＥＡ）などの有機溶剤に溶解したものが利用可能である。ノボラック樹脂は、キシレンやトルエンなどには溶解性が極めて低いが、アルカリ水溶液やアセトンなどには溶解する。側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４を構成するエポキシ樹脂は、硬化しているため、有機溶剤に対して不溶となっている。そのため、ノボラック樹脂が利用される場合でも、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４と犠牲層２７との間で、クロスミキシングは生じない。
【００３０】
次に、図４（Ｄ）に示されるように、犠牲層２７の上面が平坦になるように、犠牲層２７が上面から削除される。ここで、犠牲層２７が側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４の上に残っていると、隣接するインク室５の間が連通する可能性がある。そのため、犠牲層２７と側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４とが同一平面上に位置するまで、換言すれば、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４の上面が露出するまで、犠牲層２７が平坦化されるのが望ましい。このとき、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４の上面も僅かながら削除されてよい。なお、犠牲層２７の平坦化は、例えば、研磨、研削、切削などの機械加工によって行われる。あるいは、機械加工による粗平坦化の後で、インク吐出ヘッド１００をアルカリ溶液に浸すことで、犠牲層２７を上面から溶解させるなどの微細平坦化が行われてもよい。
【００３１】
（ノズル層形成工程）
次に、図５（Ａ）に示されるように、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ、柱４及び犠牲層２７を覆うように、ノズル層２０が形成される。ノズル層２０には、ヒーター１３の発熱部に対向する位置に、インクを吐出するインク吐出孔１が設けられる。ノズル層２０は、犠牲層２７を溶解しないように形成される。そのために、例えば、犠牲層２７の樹脂を溶解しないような溶媒を使ってのスピンコートやスプレーコートなどが行われる。ノズル層２０の形成には、例えば、キシレンやトルエンなどの溶媒に溶解したエポキシ樹脂と、シランカップリング剤と、光重合開始剤とを混合したものが利用される。キシレンやトルエンは前述の半硬化ポリイミドやノボラック樹脂を溶解しないため、ノズル層２０を形成する樹脂の溶媒として好都合である。ノズル層２０を構成する樹脂の塗布後は、側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４との密着性をよくするとともにノズル層２０に残った溶媒を追い出すために、ノズル層２０を構成する樹脂が加熱される。ここで、溶媒を使ったコーティングの場合、塗布後にあまり温度を上げると、ノズル層２０に残った溶媒が犠牲層２７を溶かす場合もある。そのため、この加熱温度は、犠牲層２７にダメージを与えないように設定される。また、ノズル層２０の膜厚は、２０−５０μｍなどに調整される。
【００３２】
このようにして形成されたノズル層２０にフォトリソグラフィーが行われ、インク吐出孔１が形成される。インク吐出孔１の現像の際にはキシレンやトルエンなど、犠牲層２７を溶解しない溶媒が利用される。但し、ＰＧＭＥＡやアセトンやアルカリ水溶液などを利用して、インク吐出孔１近辺にある犠牲層２７の一部まで除去してしまっても差し支えない。
【００３３】
（インク供給口形成工程）
次に、図５（Ｂ）に示すように、基板層１０の下面側（絶縁層１７側）に、インク供給口２の形状がパターニングされて、ウェットエッチング，ドライエッチング等の化学的および物理的エッチング又はサンドブラストなどの機械加工が行われる。この加工により、基板層１０下面側から上面側に向けて、絶縁層１７及び基板１１にインク供給口２が開口される。この場合、図５（Ｂ）に示すように基板１１の下面側からインク供給口２が開口されるので、インク供給口２は下側の開口部面積が上側の開口部面積より大きくなる。尚、インク供給口２の開口幅（図５に於ける左右方向の幅）は、ウェットエッチングの場合には、一例として、１００μm程度である。
【００３４】
次に、図５（Ｃ）に示すように、基板層１０の裏面側にレジスト２２が塗布され、絶縁層１２及び保護層１５にインク供給口２、突出部６及び流路５Ｂがパターニングされる。次いで、図６（Ａ）に示すように、基板層１０の裏面側からドライエッチング等の化学的エッチングが行われる。これにより、絶縁層１２及び保護層１５に開口部が形成されて、図２に示すようにインク供給口２、突出部６及び流路５Ｂが形成される。次に、図６（Ｂ）に示すように、基板層１０の裏面側のレジスト２２が剥離されて取り去られる。
【００３５】
（犠牲層除去・撥水膜工程）
その後、犠牲層２７がアルカリ溶液等の溶剤で溶解して除去される。犠牲層２７がノボラック樹脂で構成される場合、アセトンやＰＧＭＥＡなどの有機溶剤に対して、インク吐出ヘッド１００が浸される。溶媒に溶解した犠牲層２７が、インク吐出孔１及びインク供給口２から流出することで、犠牲層２７が除去される。その後、図３に示すように、ノズル層２０の上面側に撥水膜２１が形成される。
【００３６】
以上説明したように、第一実施形態のインク吐出ヘッド１００では、図２に示すように、インクは、インク供給口２から互いに隣接する突出部６，６間の流路５Ｂ及び互いに隣接する柱４，４間を通り、流路５Ａを通って、インク室５に流入する。ヒーター１３により加熱されたインクは、インク吐出孔１から吐出する。その後、インクは、インク供給口２から互いに隣接する突出部６，６間の流路５Ｂ及び互いに隣接する柱４，４間を通り、更に、流路５Ａを通ってインク室５に補充される。
【００３７】
第一実施形態のインク吐出ヘッド１００では、図２に示すように、基板層１０において、突出部６が隔壁１９Ｂのインク供給口２側の端部１９Ｃに対応した位置から、インク供給口２側にせり出しているので、複数のインク吐出孔１が駆動され、複数のインク室５にインクが充填される場合に、インクは、主として、供給口２からインク室５の正面の流路５Ｂを通過して矢印Ａに示すようにインク室５へ充填される。また、矢印Ｂに示すように当該インク室５に隣接するインク室５の正面の供給口２から当該インク室５へ充填されるインク量は突出部６により妨げられて少なくなる。従って、インク室５にインクが充填される場合に、隣のインク室５へ充填されるインクへ影響を及ぼしにくい。従って、クロストークが低減される。
【００３８】
また、第一実施形態のインク吐出ヘッド１００では、図２に示すように、隔壁１９Ｂに対向するように、柱４が設けられている。従って、インク室５の隣のインク室５の流路５Ｂから矢印Ｂのようにインクが流れる場合に、流れの抵抗が上がるので、より一層、隣のインク室５に影響を及ぼしにくい。また、隔壁１９Ｂのインク供給口側の端部と柱４との間には、隙間３が形成されている。この隙間３を通って矢印Ｂのように、インクが流路５Ａに流れ込む。従って、一つのインク吐出孔１を駆動した場合には、インク室５へのインクは流路５Ｂと隙間３，３とから流路５Ａに流れ込むので、インク室５へのインクの充填性能が向上できる。
【００３９】
また、図２に示すように、流路５Ａの幅Ｌ１は、隣接する突出部６，６間の間隔Ｌ２より広くなっている。また、流路５Ａの幅Ｌ１は、隣接する柱４，４間の間隔Ｌ３よりも広くなっている。即ち、流路５Ａの幅Ｌ１よりも突出部６，６間の間隔Ｌ２及び柱４，４間の間隔Ｌ３が狭い。従って、隣接する突出部６，６間及び隣接する柱４，４間がインクに混ざっている異物のフィルタの役目を果たす。
【００４０】
次に、図７を参照して、本発明の第二実施形態のインク吐出ヘッド１０１の構造について説明する。以下では、インク吐出ヘッド１０１が第一実施形態のインク吐出ヘッド１００と異なる点を説明する。図７に示すように、第二実施形態のインク吐出ヘッド１０１では、柱４Ａの横断面形状が第一実施形態のインク吐出ヘッド１００とは異なっている。第二実施形態のインク吐出ヘッド１０１では、柱４Ａは隔壁１９Ｂ側が平面になっており、インク供給口２側は、半円柱状になっている。他の構造は、第一実施形態と同様である。この第二実施形態のインク吐出ヘッド１０１では、流路５Ｂからのインクの流路５Ａへの流れ（矢印Ａ）は、円柱の柱４を設けた場合と同じである。また、隙間３は、柱４Ａの平面と、隔壁１９Ｂの端部の平面との隙間となり、インクの流れ（矢印Ｂ）は、第一実施形態のインク吐出ヘッド１００の隙間３より悪くなる。従って、第二実施形態のインク吐出ヘッド１０１の隙間３は、第一実施形態のインク吐出ヘッド１００の隙間３より隙間の間隔を広くしても同等の効果を奏することができる。従って、リソグラフィの分解能が悪くても作成が可能である。従って、作成難易度が下がり歩留まりが向上できる。従って、作成のコストが低減できる。
【００４１】
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第三実施形態のインク吐出ヘッド１０２の構造について説明する。以下では、インク吐出ヘッド１０２が第一実施形態のインク吐出ヘッド１００と異なる点を説明する。図８に示すように、第三実施形態のインク吐出ヘッド１０２では、突出部６を設けず、また、柱４Ｂの横断面形状が第一実施形態のインク吐出ヘッド１００とは異なっている。第三実施形態のインク吐出ヘッド１０２では、柱４Ｂは隔壁１９Ｂ側が平面になっており、インク供給口２側は、横断面が紡錘形になっており、インク供給口２側に長く突出している。また、互いに隣接する柱４Ｂ，４Ｂの間には、ノズル層２０からインク供給口２に向けて下方に柱４Ｃが形成されている。柱４Ｃはインク室５側が平面になっており、反対側が半円柱状になっている。他の構造は、第一実施形態と同様である。この第三実施形態のインク吐出ヘッド１０２では、突出部６を設けなくても、流路５Ｂからのインクの流路５Ａへの流れは、円柱の柱４を設けた場合と同じにできる。また、隙間３は、柱４Ａの平面と、隔壁１９Ｂの端部の平面との隙間となり、第一実施形態のインク吐出ヘッド１００の隙間３よりインクが通りにくくなる。従って、第三実施形態のインク吐出ヘッド１０２の隙間３は、第一実施形態のインク吐出ヘッド１００の隙間３より隙間の間隔を広くしても同等の効果を奏することができる。また、図９に示すように、柱４Ｃにより、駆動時にインク室５から流路５Ａ方向に戻る波であるバック波が矢印Ｃに示すように下側にそらされて、バック波がインクの流れに及ぼす影響を低減できる。
【００４２】
上記実施形態では、インク吐出ヘッド１００，１０１，１０２が「液体吐出装置」の一例である。ヒーター１３が「エネルギー発生素子」の一例である。インク室５が「液体室」の一例である。隔壁１９Ｂが「流路壁」の一例である。インク供給口２が「液体供給口」の一例である。流路５Ａが「液体流路」の一例である。端部１９Ｃが、「流路壁の一端部」の一例である。
【００４３】
本発明は、今までに述べた実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形・変更が可能である。 以下にその一例を述べる。
【００４４】
インク吐出ヘッドには、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクを吐出するカラーのインク吐出ヘッドと、ブラック（Ｋ）のインクを吐出するインク吐出ヘッドがあるが、カラーのインクを吐出するインク吐出ヘッドにのみ上記のように柱４を設けるようにしてもよい。ブラック（Ｋ）のインクを吐出するインク吐出ヘッドには、図１０に示すインク吐出ヘッド１０３のように、突出部６のみにしてもよい。この場合には、カラー以外のインク吐出ヘッド（例えば、ブラック（Ｋ））では、柱４がないのでインク室５にインクの充填が遅れることがない。従って、カラー以外のインク吐出ヘッド（例えば、ブラック（Ｋ））では、カラーのインク吐出ヘッドよりも早くインクを吐出することができる。尚、カラーのインクが「吐出頻度の相対的に少ない液体」の一例である。
【００４５】
また、ブラック（Ｋ）を吐出するインク吐出ヘッドのインク吐出孔１の開口径は、カラーのインク吐出ヘッドのインク吐出孔１の開口径よりも大きくしてもよい。従って、大滴を吐出できる。また、高速駆動が求められるため、ブラック（Ｋ）を吐出するインク吐出ヘッドはで、インク室５への充填性を上げる目的で、図１０に示すインク吐出ヘッド１０３のように、柱４が除去されてもよい。
【００４６】
また、図１１に示すインク吐出ヘッド１０４のように、互いに隣接する突出部６，６の間隔Ｌ２よりも互いに隣接する柱４Ｄ，４Ｄの間隔Ｌ４が狭くてもよい。この場合には、互いに隣接する柱４Ｄ，４Ｄがインクに含まれる異物のフィルタの役割を奏する。また、柱４Ｄの直径を突出部６の幅より大きくしてもよい。この場合には、柱４Ｄを突出部６により密着させることができる。
【００４７】
また、図１０に示すインク吐出ヘッド１０３のように、突出部６に柱を設けず、流路５Ａの幅Ｌ１よりも互いに隣接する突出部６，６の間隔Ｌ２が狭くてもよい。この場合には、互いに隣接する突出部６，６がインクに含まれる異物のフィルタの役割を奏する。
【００４８】
また、図１２に示すインク吐出ヘッド１０５のように、インク供給口２の端部２Ａがインク室５の流路５Ａの入り口と同一になってもよい。この場合には、流路５Ａの狭窄部とインク室５へのインクの充填性を分離して機能させることができる。
【００４９】
インク供給口２の形成は、ダイシングブレード(丸鋸)で基板１１を切削して、基板１１の長手方向に沿って開口してもよい。また、前記した実施形態では、ノズル層２０は、溶媒に溶解させた樹脂を塗布・乾燥させて形成された。しかし、フィルム状の光硬化性樹脂や吐出孔が形成されたフィルム状の樹脂を載置して、ノズル層２０が形成されても差し支えない。
【００５０】
前記した実施形態では、ノズル層２０と側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４とは、別体に構成された。しかし、ノズル層２０と側壁１９Ａ、隔壁１９Ｂ及び柱４とが一体に構成されても差し支えない。
【００５１】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインク吐出ヘッドもまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。また、本発明は、インクを吐出するインク吐出ヘッドのみならず、各種の液体を吐出する装置に適用できる。例えば、ＤＮＡ分析の試薬を吐出する装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  インク吐出孔
２  インク供給口
２Ａ  端部
２Ｂ  第一開口
２Ｃ  第二開口
４  柱
５  インク室
５Ａ  流路
５Ｂ  流路
６  突出部
１０  基板層
１１  基板
１２  絶縁層
１３  ヒーター
１４  配線
１５  保護層
１６  保護膜
１７  絶縁層
１８  密着増強層
１９Ａ  側壁
１９Ｂ  隔壁
１９Ｃ  端部
２０  ノズル層
２１  撥水膜
２２  レジスト
２７  犠牲層
３０  バリア層
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５  インク吐出ヘッド
【図１】
2018199344.tif 000003
【図２】
2018199344.tif 000004
【図３】
2018199344.tif 000005
【図４】
2018199344.tif 000006
【図５】
2018199344.tif 000007
【図６】
2018199344.tif 000008
【図７】
2018199344.tif 000009
【図８】
2018199344.tif 000010
【図９】
2018199344.tif 000011
【図１０】
2018199344.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2018199344.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月4日(2018.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の基板と、
前記基板の一方の面に設けられ、液体を吐出するためのエネルギーを液体に与える複数のエネルギー発生素子と、
前記基板の一方の面に対向し、前記液体を吐出する吐出孔を複数備えたノズル層と、
前記一方の面と前記ノズル層との間において、前記エネルギー発生素子を含む液体室を各々区画する複数の流路壁と、
前記一方の面において、前記エネルギー発生素子から離間した位置に形成された液体供給口と、
前記液体室へ前記液体供給口から供給される前記液体を供給する液体流路と、
前記一方の面に平行で前記複数のエネルギー発生素子が並ぶ方向と直交する方向において前記流路壁と前記液体供給口との間に形成された柱と、
を備えた液体吐出装置であって、
吐出頻度の相対的に少ない液体を吐出する前記液体吐出装置は、吐出頻度の相対的に多い液体を吐出する前記液体吐出装置より前記柱の数が多いことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記吐出頻度の相対的に少ない液体を吐出する前記液体吐出装置は、前記吐出頻度の相対的に多い液体を吐出する前記液体吐出装置より、互いに隣接する前記柱間の間隔が狭いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
互いに隣接する前記柱間の間隔は、前記液体流路の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記柱は、前記流路壁の一端部と前記液体供給口との間に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記複数のエネルギー発生素子が並ぶ方向における前記柱の幅は、前記流路壁の幅より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記柱は、円柱形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記吐出頻度の相対的に少ない液体は、カラーのインクであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記吐出頻度の相対的に多い液体は、ブラックのインクであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記液体供給口は、
前記一方の面において、前記エネルギー発生素子から離間した位置に形成された第一開口と前記基板の他方の面に形成された第二開口とを連通し、
前記流路壁の一端部に対応する前記第一開口の端部から前記第一開口の中央側に延設された突出部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
前記吐出頻度の相対的に少ない液体を吐出する前記液体吐出装置にのみに、前記柱を設けることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出装置。