(57)【要約】【課題】泡の混入を抑えつつも、液体の循環の効果をメニスカス近傍にまで十分に及ぼすことが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド１は、吐出口１０１が形成されたノズル基板１０７と、圧力室１０２と、圧力室１０２内の液体をノズル基板１０７に沿って循環させるための流路１０３および１０５とを備える。吐出口１０１は非円形であり、ノズル基板１０７には循環の方向に延在し吐出口１０１に接続する溝部２０１が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出させるための吐出口が形成された基板と、
前記吐出口より吐出させる液体を収容し吐出の際に液体を加圧する圧力室と、
前記圧力室に接続され前記圧力室内の液体を前記基板に沿って循環させるための流路と、
を備える液体吐出ヘッドであって、
前記吐出口は非円形であり、前記基板には前記循環の方向に延在し前記吐出口に接続する溝部が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記溝部は、前記吐出口の縁部のうち流速平均が最も大きい領域とは異なる位置に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記溝部は、前記吐出口の縁部のうち前記縁部に内接する最大円の接点を含まない位置に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記吐出口の形状は、前記循環の方向よりも前記循環の方向と直交する方向に長い楕円形または矩形であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記吐出口の縁部は内側に突出する突起部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記溝部は、前記吐出口の縁部のうち前記突起部の領域を含む位置に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記吐出口の縁部には、複数の前記突起部が対向するように配されていることを特徴とする請求項５または６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記基板には、前記吐出口に接続する前記溝部が１つのみ設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記基板には、前記吐出口に接続する複数の前記溝部が平行に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記基板には、前記循環の方向において前記吐出口に対し上流側に接続する前記溝部と下流側に接続する前記溝部が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記圧力室の容積を収縮するための圧電素子を更に備え、前記圧電素子を駆動することによって前記圧力室内の液体が前記吐出口より吐出されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
吐出動作を行わないとき、前記吐出口に形成されているメニスカスは前記圧力室の方向に後退されることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
吐出動作を行わないとき、前記吐出口に形成されているメニスカスは液体が吐出されない程度に振動されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、薄膜圧電体を吐出エネルギ発生素子として用いたインクジェット記録ヘッドにおいて、個々の吐出口に対応する圧力室内のインクを吐出の有無によらず循環させる構成が開示されている。このような特許文献１によれば、インク中に含まれる泡やゴミを吐出部に停滞させることなく、安定した吐出動作を維持することができる。
【０００３】
また、特許文献２には、特許文献１のようにインクを循環させる構成において、吐出信号が受信されていないときにメニスカスを圧力室近傍まで後退させる技術が開示されている。特許文献２によれば、メニスカスを圧力室内の循環流に近づけることができるので、インクの循環効果をメニスカス近く（液体の先端）まで及ぼすことができる。
【０００４】
更に、特許文献３には、吐出口が形成されている基板に、インクを循環させる方向に延在し吐出口に連通する溝を設ける技術が開示されている。特許文献３の構成によれば、特許文献２のようなメニスカスの移動を伴わなくても、メニスカスと圧力室内の循環流とを近づけることができ、インクの循環効果をメニスカス近くまで及ぼすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５３２７７２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９４７５０号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／１６２０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２のようにメニスカスを引き込んだ場合、大気に晒されているメニスカスが大気を泡として取り込んでしまうリスクが高くなる。また、特許文献３のように溝を設けた場合は、メニスカスの振動に伴って取り込まれた泡が溝を介して圧力室内部に誘導されるリスクが高くなってしまう。そして、圧力室内に泡が混入されると、その後の吐出動作が正常に行われなくなるおそれが生じる。
【０００７】
すなわち、従来の構成においては、泡の混入を抑えながら液体の循環の効果をメニスカス近傍にまで十分に及ぼすことは困難な状況であった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するために成されたものである。よってその目的とするところは、泡の混入を抑えつつも、液体の循環の効果をメニスカス近傍にまで十分に及ぼすことが可能な液体吐出ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのために本発明は、液体を吐出させるための吐出口が形成された基板と、前記吐出口より吐出させる液体を収容し吐出の際に液体を加圧する圧力室と、前記圧力室に接続され前記圧力室内の液体を前記基板に沿って循環させるための流路と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記吐出口は非円形であり、前記基板には前記循環の方向に延在し前記吐出口に接続する溝部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液体吐出ヘッドにおいて、泡の混入を抑えながらメニスカス近傍まで液体を循環させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体吐出ヘッドの平面図である。
【図２】液体吐出ユニットの断面図である。
【図３】第１の実施形態におけるノズル基板の詳細な構成を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）はノズル基板と吐出口形状の詳細を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、第１の実施形態の溝部の変形例を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、吐出口と溝部の変形例を示す図である。
【図７】第２の実施形態におけるノズル基板の詳細な構成を示す図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）はノズル基板と吐出口形状の詳細を示す図である。
【図９】第２の実施形態の吐出口の変形例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態の溝部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に使用可能な液体吐出ヘッド１の平面図（透視図）である。液体吐出ヘッド１には、平板から成る基板上に複数の液体吐出ユニット１５２が所定の間隔でレイアウトされている。本実施形態において、液体吐出ユニット１５２とは、液体を滴として吐出するための一単位の機構を指す。
【００１３】
個々の液体吐出ユニット１５２において、液体は、液体供給口１０４より供給され、液体供給路１０３、圧力室１０２、液体回収路１０５の順に流動した後、液体回収口１０６より排出される。圧力室１０２には内部に収容されている液体に対しＺ方向への圧力を加えるための圧電素子１１１が配備されている。
【００１４】
圧電素子１１１の液体回収路１０５の側には、液体回収路１０５と平行に延在する引き出し配線１１４が接続され、引き出し配線１１４の端部にはバンプパッド１１５が配されている。吐出信号に応じて、圧電素子１１１に電圧が印加されると、圧電素子１１１がＺ方向へ変位し、加圧された圧力室１０２内の液体の一部が吐出口１０１よりＺ方向に吐出される仕組みになっている。
【００１５】
個々の液体吐出ユニット１５２は、液体供給路１０３、圧力室１０２および液体回収路１０５がＹ方向に延在する形状を有しており、複数の液体吐出ユニット１５２は、図１に示すようにＸＹ平面において２次元に配列されている。図１では、４つの液体吐出ユニット１５２がＸ方向に配列して成る吐出ユニット列ＬがＹ方向に４列配置された状態を示しているが、実際には更に多くの液体吐出ユニット１５２がＸ方向にもＹ方向にも配列される。
【００１６】
本実施形態において、Ｘ方向に隣接する２つの液体吐出ユニット１５２は、Ｙ方向に１２００ｄｐｉ（約２１．５μm）ずつずれて配置されている。このため、液体吐出ヘッド１に対し記録媒体を所定の速度でＸ方向に相対移動させながら、個々の吐出口１０１より所定の周波数で液体（インク）を吐出することにより、記録媒体に１２００ｄｐｉの解像度を有する画像を記録することができる。
【００１７】
一方、Ｙ方向に隣接する２つの吐出ユニット列Ｌは、１８０度回転した状態すなわち点対称にレイアウトされており、隣接する２つの吐出ユニット列Ｌの間には、液体供給口１０４または液体回収口１０６が集結される。そして、２つの吐出ユニット列Ｌに共通して液体を供給するための共通供給路１２２と、２つの吐出ユニット列Ｌより共通して液体を回収するための共通回収路１２３が、Ｙ方向に交互に配備されている。引き出し配線１１４についても、共通回収路１２３の側に集結されている。このように、本実施形態の液体吐出ヘッド１は、多数の液体吐出ユニット１５２を高密度に配置させながらも、液体の流路や電気配線がなるべく単純なレイアウトとなるように工夫されている。
【００１８】
図２は、１つの液体吐出ユニット１５２の断面図である。液体吐出ヘッド１は、基本的に、液体供給基板１３４、感光性樹脂層１１９、および素子基板１５１の３つが積層されて構成される。素子基板１５１は、上述した液体吐出ユニット１５２の主な構成がＸＹ平面において２次元にレイアウトされた層である。液体供給基板１３４は、個々の液体吐出ユニット１５２に液体を供給したり回収したりしながら、液体吐出ユニット１５２を剛性を持って支持するための層である。感光性樹脂層１１９は、素子基板１５１と液体供給基板１３４とを接合するとともに、これら基板に形成された素子や配線などを収容するためのスペーサ機能を有している。
【００１９】
液体供給基板１３４はシリコン基板であり、エッチングによって液体供給口１０４及び液体回収口１０６が形成される。液体供給基板１３４の片面（＋Ｚ方向側の面）において、液体供給口１０４及び液体回収口１０６の間には、不図示の制御回路と接続する電気配線１１７と導電性バンプ１１６が配されている。導電性バンプ１１６としては、例えばＡｕバンプを使用することができる。液体供給基板１３４の表面（＋Ｚ側の面）は、導電性バンプ１１６が電気的に接続される箇所を除いて保護膜１１８で被覆されている。
【００２０】
素子基板１５１は、シリコン基板１０８の表面（−Ｚ側の面）に振動板１０９を積層し、その面の所定の位置（圧力室１０２に対応する位置）に共通電極１１０、圧電素子１１１および個別電極１１２がこの順に積層されて構成される。個別電極１１２は引き出し配線１１４及びバンプパッド１１５を介して、液体供給基板１３４に配されている導電性バンプ１１６と電気的に接続している。共通電極１１０は、圧電素子１１１の＋Ｚ面側より液体吐出ヘッド１の端部まで延在し、複数の液体吐出ユニット１５２に共通するバンプ（不図示）を介して、液体吐出ヘッド１外の制御回路に接続されている。なお、素子基板１５１においても、バンプパッド１１５が電気的に接続される箇所以外は保護膜１１３で被覆されている。
【００２１】
本実施形態のように、導電性バンプ１１６およびバンプパッド１１５を用いることにより、液体供給基板１３４側の配線と素子基板１５１側の配線とは容易に接続することが可能となる。但し、本実施形態は、導電性バンプ１１６およびバンプパッド１１５の使用を限定するものではない。例えば、貫通配線を用いることによっても、液体供給基板１３４側の配線と素子基板１５１側の配線とを接続することはできる。
【００２２】
シリコン基板１０８の裏面側（＋Ｚ側の面）には、液体供給路１０３、圧力室１０２、液体回収路１０５がエッチングによって形成され、液体供給路１０３は液体供給口１０４に、液体回収路１０５は液体回収口１０６にそれぞれ接続される。液体供給路１０３および液体回収口１０６の大きさや形状は、シリコン基板１０８の非エッチング部である側壁１２１によって規定される。図では、Ｚ方向（高さ方向）の大きさを規定する側壁１２１のみ示しているが、エッチングではＸ方向に隣接する液体吐出ユニット１５２の間に介在する側壁も形成されている。
【００２３】
このように複数の液体吐出ユニット１５２に対応する流路構造が形成された状態で、シリコン基板１０８の＋Ｚ側の面に吐出口１０１が形成されたノズル基板１０７が接着される。個々の吐出口１０１は、個々の圧力室１０２に対応づけて配され、エッチングによって露出した振動板１０９と対向した状態となる。
【００２４】
感光性樹脂層１１９は、ＤＦ４７０（日立化成株式会社）のような感光性ドライフィルムのほか、感光性の液体レジストや感光性のフィルムなどによって形成することができる。感光性樹脂層１１９には、光によるパターニングによって、液体供給基板１３４から素子基板１５１に貫通する液体供給口１０４および液体回収口１０６の一部経路が形成される。このように、スペーサの役割を担う層として感光性樹脂層１１９を用いることにより、導電性バンプ１１６を接続する際の加熱と押圧を利用して、素子基板１５１と液体供給基板１３４の接合と、感光性樹脂層１１９の硬化とを一括して行うことができる。
【００２５】
以上説明した構成のもと、液体は、液体供給口１０４、液体供給路１０３、圧力室１０２、液体回収路１０５及び液体回収口１０６に満たされ、この順に循環する。液体供給路１０３および液体回収口１０６は、側壁１２１によって流路断面が狭められているため、液体供給口１０４や液体回収口１０６よりも液体の流れが速く、−Ｙ方向に向かう大きな慣性力を持っている。
【００２６】
圧電素子１１１の−Ｚ方向の面は個別電極１１２に、＋Ｚ方向の面は共通電極１１０に接続している。このため、電気配線１１７、導電性バンプ１１６、バンプパッド１１５、引き出し配線１１４を介して、制御回路より個別電極１１２に電圧パルスが印加されると、個別電極１１２と共通電極１１０との間に電位差が生じ、圧電素子１１１は面外方向に膨張する。これに伴い振動板１０９がＺ方向に移動し、圧力室１０２の容積が収縮し、加圧された液体の一部が吐出口１０１より＋Ｚ方向に吐出される。この際、液体供給路１０３から液体回収路１０５に向かう液体の慣性力は十分に大きいため、圧電素子１１１が液体に作用する圧力が液体供給路１０３や液体回収路１０５内の流動に影響を及ぼすことはない。
【００２７】
本実施形態の液体吐出ヘッド１において、圧電素子１１１は、液滴の吐出動作のほか、様々な用途で駆動することができる。例えば、特許文献２のように、吐出信号が受信されていないときにメニスカスを後退させるために駆動しても良い。また、吐出動作において、液滴の吐出量をコントロールしたりサテライト滴の発生を低減したりするために、圧力室１０２のヘルムホルツ共振周波数に合わせたタイミングで駆動しても良い。更に、液滴を吐出した後の圧力室１０２内の残留振動を抑制するために、吐出されない程度の振動が起きるように駆動しても良い。
【００２８】
ここで、メニスカス振動に伴って液体内に泡が混入される現象について簡単に説明する。通常、大気に露出したメニスカスを先頭として管路内で液体を振動させた場合、管断面の中心よりも管の内壁近傍で大気は混入されやすい。本発明者らの検討によれば、内壁面での流速はほぼ０であるので大気は殆ど混入されないが、内壁面の近傍（具体的には内壁面から管断面の中心に向かって３〜１０μｍの領域）で特に大気が取り込まれやすいことが確認された。よって、管の内壁（ノズルの縁）の流路抵抗をなるべく高くして内壁面の近傍における流速を低速にすれば、圧力室内に泡が混入されるリスクを低く抑えることができる。
【００２９】
一般に、管路の流路抵抗を考察する際に有用される寸法として「水力平均深さ」という長さの次元を持つ物理量が知られている。そして、管路の管摩擦係数は、この「水力平均深さ」に比例する。「水力平均深さ」は下記の式で定義される。
（水力平均深さ）＝（流路断面積）／（流路断面のぬれ縁の長さ）
【００３０】
「水力平均深さ」の考察によれば、一定の流路抵抗の下で、管路の断面積が最小となる断面形状は円である。すなわち、同じ流路抵抗を有する管に同じ圧力で流体を流した場合、面積当たりの流速平均は円管が最大となる。更に、円管の中でも、円断面の中心の流速が最大となり、外縁部に向かうほど流速は小さくなる。
【００３１】
断面が円形状でない管の場合は、断面に内接する最大円の中心で流速が最大となり、円の中心から距離をおくほど流速は小さくなると考えられる。すなわち、縁部の多くの領域が内接円から距離をおいた状態となるように吐出口の形状を調整すれば、縁近傍の流速を小さく抑えメニスカス振動に伴う泡の混入を抑制することができる。更に、そのような形状の吐出口を用意することができれば、当該吐出口に接続する溝部を設けても、この溝を介して圧力室内に誘導される泡は少なく抑えられ、泡の混入の抑制と液体の循環効果の向上を両立させることが可能となる。
【００３２】
図３は、本実施形態におけるノズル基板１０７の詳細な構成を示す図である。本実施形態のノズル基板１０７は、複数の液体吐出ユニットに共通する１枚の基板であるが、ここでは１つの圧力室１０２に対応する領域のみを、３／４断面図として示している。個々の圧力室１０２は、Ｙ方向に５００μｍ、Ｘ方向に８０μｍ、Ｚ方向に８０μｍの寸法を有するものとする。よって、図３に示すノズル基板１０７も、吐出口１０１を中心とした、Ｙ方向に５００μｍ、Ｘ方向に８０μｍの領域が示されている。なお、ノズル基板１０７のＺ方向の厚みは２０μｍとする。
【００３３】
本実施形態のノズル基板１０７には、Ｙ方向に延在する２つの溝部２０１が形成されている。２つの溝部２０１は同じ形状を有しており、Ｘ方向の幅が１０μｍ、Ｙ方向の長さが５００μｍ、Ｚ方向の深さが１５μｍとなっている。
【００３４】
図４（ａ）は上記ノズル基板１０７の平面図と断面図、同図（ｂ）は吐出口１０１形状の詳細を示す図である。本実施形態の吐出口１０１は、Ｘ方向に長軸、これに直交するＹ方向に短軸を有する楕円形状であり、長軸（Ｘ方向）の長さは２５μｍ、短軸（Ｙ方向）の長さは１５μである。長軸方向（Ｘ軸方向）の両端部は２つの溝部２０１の領域に含まれており、以後、このような領域を本明細書では重複領域と称する。２つの溝部２０１および吐出口１０１の形状や位置は、中心軸に対し対称性を有している。
【００３５】
このようなノズル基板１０７としては、例えば、材料としてＳｉ基板を用い、フォトリソグラフィ、ドライエッチング（ＤＲＩＥ；Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって、吐出口１０１および溝部２０１を形成することができる。
【００３６】
ノズル基板１０７は、２０μｍという十分な厚みを有しているため、２つの溝部２０１が形成されたとしても、振動板１０９の振動に伴う圧力に十分耐え得ることができる。すなわち、圧電素子１１１が駆動された際に、振動板１０９から得られる圧力を、吐出口からの吐出動作に効率的に利用することができる。
【００３７】
図４（ｂ）では、楕円形状を有する吐出口１０１の縁部に接する内接円Ｃを破線で示している。楕円形の吐出口縁部のうち、内接円Ｃとの接点付近は流速が大きく、泡の混入リスクが高くなる。しかしながら本実施形態の吐出口１０１において、縁部が内接円Ｃと接するのは短軸（Ｙ軸）方向の２点のみである。すなわち、吐出口１０１の形状を楕円にすることにより、縁部の殆どの領域を内接円Ｃから離し縁部近傍の流速を低減し、メニスカスが大気を取り込むリスクを抑えることができる。
【００３８】
その上で、本実施形態においては、内接円から最も離れた箇所（長軸の両端）、すなわち流速が最も小さい箇所が重複領域２０１ａとなるように溝部２０１を形成し、吐出口近傍における液体の循環効果を高めている。溝部２０１におけるノズル基板１０７は薄く、その厚みは５μｍである。このため、メニスカスは溝部２０１を通る循環流に十分近づいた状態となり、溝部２０１における循環効果はメニスカス近傍まで及ぶ。結果、ノズル内には循環に伴ってフレッシュな液体を安定して供給することができる。
【００３９】
このように本実施形態によれば、吐出口の形状を楕円としながら、その長軸の両端が重複領域となるような２つの溝が形成されたノズル基板を用いている。これにより、メニスカスの振動に伴う泡の混入を抑えながら液体の循環効果を高め、液体吐出ヘッドにおいて安定した吐出動作を維持することが可能となる。
【００４０】
図５（ａ）および（ｂ）は、本実施形態で採用可能な溝部２０１の変形例を示す図である。図４（ａ）の溝部２０１は矩形を呈していたが、図５（ａ）および（ｂ）の溝部２０１は、圧力室側（−Ｚ方向側）の幅を吐出口側（＋Ｚ方向側）よりも大きくした形状となっている。このような溝部２０１を用いることにより、溝部２０１における循環流量を更に増大させ、吐出口１０１近傍における液体の循環効果を更に高めることができる。
【００４１】
図６（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態で採用可能な吐出口１０１および溝部２０１の変形例を示す図である。いずれの図も、吐出口１０１に内接し、流速平均が比較的大きくなる円領域（内接円Ｃ）を破線で示している。
【００４２】
図６（ａ）は、円形開口のＸ方向の両端に突起部を配した形状の吐出口１０１を示している。吐出口の基本的な形状が円であっても、このような突起部を設けることにより、吐出口１０１全体の流路抵抗を増大させることができる。本変形例の場合、吐出口の内接円はＹ方向に２つ並ぶ状態となる。このような吐出口形状であっても、縁部の殆どの領域を内接円Ｃから離し縁部近傍の流速を低減し、メニスカスが大気を取り込むリスクを抑えることができる。そして図４の形態と同様、内接円から最も離れた箇所が重複領域２０１ａとなるように溝部２０１を形成することにより、吐出口近傍における液体の循環効果を高めることができる。
【００４３】
なお、２つの突起部それぞれの先端近傍には内接円Ｃと接する箇所も存在するが、向かい合う突起部の距離は非常に小さく、毛管力によって液体が流入されやすい。よって、この箇所から気泡が混入されるリスクは少ない。
【００４４】
図６（ｂ）〜（ｄ）は、図４で示した楕円と同じ大きさの長軸（長辺）と短軸（短辺）を有する長方形（矩形）の吐出口を示している。吐出口が長方形の場合、内接円はＸ方向に複数並ぶ状態となる。
【００４５】
図６（ｂ）〜（ｄ）では、２つの溝部２０１と吐出口１０１との重複領域２０１ａの位置が互いに異なっている。図６（ｂ）では、吐出口１０１の短辺全体が重複領域２０１ａとなっている。図６（ｃ）では、吐出口１０１の長辺の一部であって、内接円Ｃとの接点を含む領域が重複領域２０１ａとなっている。図６（ｄ）では、吐出口１０１の長辺の一部であって、内接円Ｃとの接点を含まない領域が重複領域２０１ａとなっている。
【００４６】
図６（ｂ）〜（ｄ）のいずれについても、吐出口が非円形であるためメニスカス振動に伴う泡の混入を抑えることはできる。但し、図６（ｂ）〜（ｄ）を比較した場合は、重複領域２０１ａが内接円Ｃとの接点を含まない図６（ｄ）の構成が、生成された泡を圧力室内に誘導し難いという点で最も好ましいといえる。
【００４７】
図６（ｅ）は、図４と同じ楕円形状の吐出口１０１とし、溝部２０１のレイアウトを図４と異ならせた場合を示している。本変形例において、＋Ｘ側の溝部２０１は吐出口１０１から＋Ｙ方向のみに延在し、−Ｘ側の溝部２０１は吐出口１０１から−Ｙ方向のみに延在している。このような構成によれば、＋Ｘ方向側の溝部２０１に沿って＋Ｙ方向から供給される液体は、吐出口１０１内を＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ移動し、その後−Ｘ方向側の溝部２０１に沿って−Ｙ方向へと移動する。結果、吐出口１０１内の液体を更に効率的に置換することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
本実施形態の液体吐出ヘッド１においても、複数の液体吐出ユニット１５２は図１に示したレイアウトで配列し、図２で示す断面図を有するものとする。
【００４９】
図７は、本実施形態で採用するノズル基板１０７の構成図である。本実施形態のノズル基板１０７も、２０μｍの厚みを有し、Ｙ方向に５００μｍ、Ｘ方向に８０μｍの領域が圧力室に対応している。
【００５０】
第１の実施形態では１つの吐出口１０１に対し２つの溝部２０１が配されていたが、本実施形態では１つの吐出口１０１に対し、その中心を横切る１つの溝部２０１が配されている。溝部２０１の幅（１０μｍ）および深さ（１５μｍ）については第１の実施形態と同じである。
【００５１】
図８は、本実施形態におけるノズル基板１０７の平面図と断面図である。本実施形態の吐出口１０１は、直径２０μｍの円形開口に対し、Ｘ方向の両端より内側に突出する幅５μｍ、曲率半径２．５μｍの突起部を配した形状を有している。対向する２つの突起部の距離は５μｍである。吐出口の基本的な形状が円であっても、このような突起部を設けることにより、流路抵抗を高め吐出口全体の流速平均を抑ええることができる。
【００５２】
本実施形態の場合、流速が比較的大きくなる内接円Ｃは、Ｘ方向に２つ配される。第１の実施形態と同様、吐出口１０１の縁部の殆どの領域は内接円Ｃと接していないため、泡の混入リスクを小さく抑えることができる。
【００５３】
本実施形態では、突起部によって流速が抑えられる中央領域に溝部２０１を形成し、吐出口における液体の循環効果を高めている。溝部２０１を循環する液体は吐出口１０１の中央を通過するため、吐出口１０１内の液体を更に効率的に置換することができる。なお、２つの突起部それぞれの先端近傍には内接円Ｃと接する箇所も存在するが、向かい合う突起部の距離は５μｍと非常に小さく、毛管力によって液体が流入しやすいため、この箇所から気泡が混入されるリスクは少ない。
【００５４】
図９は、本実施形態で採用可能な吐出口１０１の変形例を示す図である。本変形例の吐出口１０１は、第１の実施形態で説明した楕円形状の開口に対し、更にＸ方向の片側に幅５μｍ、曲率半径２．５μｍの突起部を配した形状を有している。
【００５５】
第１の実施形態で説明した楕円形状に比べ、突起部を配した分だけ吐出口中央部の流路抵抗が高く流速が遅くなるため、吐出口１０１の中央部を通過するように溝部２０１を形成しても、メニスカス振動に伴う泡の混入を抑えることができる。その上で、溝部２０１における循環流を、吐出口１０１の中央を通過させることができるため、吐出口１０１における液体の置換をより効率的に行うことができる。
【００５６】
図１０は、本実施形態で採用可能な溝部２０１の変形例を示す図である。図１０は図８のα−α断面図に相当する。なお、上面図については図８と同等である。本変形例において、図８で説明した第２実施形態と異なる点は、吐出口１０１に対し循環流上流側（＋Ｙ方向側）の溝部２０１が、循環流下流側（−Ｙ方向側）の溝部２０１よりも深いことである。このような本変形例によれば、上流側の溝部２０１を流れる液体が、下流側の溝部２０１底部の壁面に衝突し、図の矢印で示すように吐出口１０１近傍で回流し、吐出口１０１における液体の置換をより効率的に行うことができる。
【００５７】
以上説明したように本実施形態によれば、吐出口の内側に突起部を配し、これら突起部が配された箇所が重複領域に含まれるような２つの溝が形成されたノズル基板を用いている。これにより、メニスカスの振動に伴う泡の混入を抑えながら液体の循環効果を高め、液体吐出ヘッドにおいて安定した吐出動作を維持することが可能となる。
【００５８】
（その他の実施形態）
以上説明した実施形態では、ノズル基板１０７において、圧力室１０２の長手方向の全域に渡って一様の幅で延在する溝部２０１を用意したが、本発明はこのような形態に限定されない。少なくとも１つの溝部が吐出口１０１に接続した状態で形成されていれば、その長さが圧力室全域に及んでいなくても、吐出口近傍の液体を効率的に循環させるという本発明の効果を得ることは出来る。この際、溝部の長さおよび深さについては、液体の循環効率とノズル基板の剛性との兼ね合いで調整することが好ましい。但し、より好ましい条件として、溝部が循環方向において少なくとも吐出口の上流側に配されていること、循環方向における溝部の長さが溝部の深さの２倍以上あることが挙げられる。また、溝部の深さや幅については、循環の方向に対し徐々に変化するようにしても良い。
【００５９】
以上では、吐出エネルギを発生するための素子として圧電素子１１１と振動板１０９を用いた構成について説明したが、本発明の液体吐出ヘッドはこのような構成に限定されるものではない。例えば、吐出エネルギ発生素子として電気熱変換素子を用いたサーマル式の液体吐出ヘッドであっても、ノズル基板に非円形の吐出口とこれに接続する溝部が配されていれば、泡の混入を抑えつつ液体の循環効率を高めるという本発明の効果を得ることは出来る。
【００６０】
いずれにせよ、吐出口の形状を非円形としながら、当該吐出口に接続する溝部を少なくとも１つ配することにより、メニスカスの振動に伴う泡の混入を抑えながら、液体の循環効果をメニスカス近傍まで及ぼすことができる。結果、液体吐出ヘッドにおいて安定した吐出動作を維持することが可能となる。
【符号の説明】
【００６１】
１    液体吐出ヘッド
１０１    吐出口
１０２    圧力室
１０３    供給流路
１０５    回収流路
１０７    ノズル基板
２０１    溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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