(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口から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複数の素子と、前記素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に連通する複数の液体流路とを有する記録素子基板を備え、
前記複数の液体流路の各液体流路は、複数の前記吐出口が配列して吐出口列をなす第１の方向に沿って形成され、複数の前記液体流路は、前記第１の方向と交わる第２の方向に並設されており、
隣接する２つの前記液体流路のうち一方の液体流路は、前記第１の方向において前記吐出口列よりも長く延びた延伸端部を有し、他方の液体流路は、前記延伸端部と隣接しており前記第２の方向に拡大した拡大端部を有することを特徴とする、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の方向の端部において、前記他方の液体流路の幅は前記一方の液体流路の幅よりも広い、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１の方向において前記延伸端部から前記吐出口列の端部までの距離をａ、前記一方の液体流路の流路幅をｂ、前記延伸端部における流路幅をｃ、前記第１の方向において前記吐出口列の端部から前記拡大端部までの距離をｄ、前記他方の液体流路の流路幅をｅ、前記拡大端部における流路幅をｆとしたとき、ａ＞ｄ、ｆ＞ｅ、ｃ≧ｂ、ｆ＞ｃの関係が成り立つ、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記記録素子基板は、前記第１の方向と平行な一対の辺と、前記第１の方向に対して斜めに延びる一対の辺とにより形成される平行四辺形状であり、
前記隣接する２つの液体流路のうち、前記記録素子基板の辺が前記吐出口列に対して遠ざかる側に設けられた液体流路が前記延伸端部を有し、前記記録素子基板の辺が前記吐出口列に対して近づく側に設けられた液体流路が前記拡大端部を有する、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】
複数の前記記録素子基板を備え、
隣接する前記記録素子基板は、液体吐出ヘッドの長手方向において重なり合うように並設されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記隣接する記録素子基板は、液体吐出ヘッドの短手方向において部分的に重なり合うように配置されている、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記隣接する２つの液体流路は、前記圧力室に液体を供給する液体供給路と、前記圧力室から液体を回収する液体回収路とを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
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項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記複数の液体流路は、いずれも前記圧力室に液体を供給する液体供給路である、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置の分野では、より高密度に高速に液体を吐出するために、吐出口を高密度に配置し、液体の吐出周波数を高くすることが要求されている。例えば特許文献１には、ドライエッチングを用いて、記録素子基板の裏面に垂直な形状の流路を形成した液体吐出ヘッドが開示されている。圧力室に連通する液体流路を基板に垂直な形状で形成することによって、吐出口が高密度に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７８３７８８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、ドライエッチングを用いて液体流路を加工する際に、流路の深さにバラつきが生じることがある。このため、液体流路における圧力損失にバラつきが生じて吐出口への液体供給が遅くなってしまい、吐出周波数を高くすることが困難になってしまう場合がある。
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、圧力室に連通する流路の深さにバラつきが生じた場合であってもその影響を低減することが可能な液体吐出ヘッドおよび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】
【０００５】
本発明による液体吐出ヘッドは、吐出口から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複数の素子と、前記素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に連通する複数の液体流路とを有する記録素子基板を備え、前記複数の液体流路の各液体流路は、複数の前記吐出口が配列して吐出口列をなす第１の方向に沿って形成され、複数の前記液体流路は、前記第１の方向と交わる第２の方向に並設されており、隣接する２つの前記液体流路のうち一方の液体流路は、前記第１の方向において前記吐出口列よりも長く延びた延伸端部を有し、他方の液体流路は、前記延伸端部と隣接しており前記第２の方向に拡大した拡大端部を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、圧力室に連通する流路の深さのバラつきの影響を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】液体吐出ヘッドの構成例を示す図である。
【図２】液体吐出装置の要部構成の一例を示す図である。
【図３】記録素子基板の構成例を示す図である。
【図４】記録素子基板の断面構成を示す斜視図である。
【図５】２つの記録素子基板が隣り合う部分の平面構造を示す拡大図である。
【図６】記録素子基板内の流路を加工する方法の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板の構造を示す透視図である。
【図８】本発明の比較例に係る記録素子基板の構造を示す透視図である。
【図９】本発明の第１の実施形態および比較例に係る記録素子基板の断面構造を比較する図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る記録素子基板の構造を示す透視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る記録素子基板の構造を示す透視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
＜液体吐出ヘッドの構成＞
図１は、本発明を適用可能な液体吐出ヘッド１の構成例を示している。
図１（ａ）の液体吐出ヘッド１は、支持部材５３と、支持部材５３上に配置された流路部材５２と、流路部材５２上に配置された１つの記録素子基板１０とを備えている。この液体吐出ヘッド１は、シリアルスキャン方式の液体吐出装置に用いられる。
図１（ｂ）の液体吐出ヘッド１は、複数の記録素子基板１０を備える長尺のラインヘッドである。複数の記録素子基板１０は、千鳥状に配置されている。流路部材５２および支持部材５３が複数の記録素子基板１０に共通に設けられている。この液体吐出ヘッド１は、フルライン方式の液体吐出装置に用いられる。
図１（ｃ）の液体吐出ヘッド１もまた、複数の記録素子基板１０を備える長尺のラインヘッドである。複数の記録素子基板１０は、千鳥状に配置されている。この液体吐出ヘッド１は、流路部材５２が、各記録素子基板１０に対して個別に設けられている点で図１（ｂ）に示す液体吐出ヘッド１とは異なる。支持部材５３は、複数の記録素子基板１０に対して共通に設けられている。この液体吐出ヘッド１もまた、フルライン方式の液体吐出装置に用いられる。
図１（ｄ）の液体吐出ヘッド１は、複数の記録素子基板１０を直線上に一列にインライン配置した長尺のラインヘッドである。液体吐出ヘッド１は、複数の記録素子基板１０に対して共通に設けられた流路部材５２と支持部材５３とを備えている。この液体吐出ヘッド１もまた、フルライン方式の液体吐出装置に用いられる。
図１（ｅ）の液体吐出ヘッド１もまた、複数の記録素子基板１０を直線上に一列にインライン配置した長尺のラインヘッドである。この液体吐出ヘッド１は、流路部材５２が各記録素子基板１０に対して個別に設けられている点で、図１（ｄ）に示す液体吐出ヘッド１と異なる。支持部材５３は、複数の記録素子基板１０に対して共通に設けられている。この液体吐出ヘッド１もまた、フルライン方式の液体吐出装置に用いられる。
図１（ｂ）〜（ｅ）に示す液体吐出ヘッド１は、複数の記録素子基板１０を備え、隣接する記録素子基板１０は、液体吐出ヘッド１の長手方向において、重なり合うように並設されている。また図１（ｂ）および（ｃ）に示す液体吐出ヘッド１では、隣接する記録素子基板１０は、液体吐出ヘッド１の短手方向において部分的に重なり合うように配置されている。
【００１１】
＜液体吐出装置の構成＞
図２は、本発明の液体吐出ヘッド１を適用可能な液体吐出装置の要部構成の一例を示している。
図２（ａ）の液体吐出装置は、シリアルスキャン方式の液体吐出装置であり、例えば図１（ａ）に示す液体吐出ヘッド１を用いることができる。この液体吐出装置は、シャーシ４０と、媒体給送部４１と、媒体搬送部４２と、液体吐出ヘッド１とを有する。シャーシ４０は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成されており、この液体吐出装置の骨格を形成する。媒体給送部４１、媒体搬送部４２および液体吐出ヘッド１は、シャーシ４０に組み付けられている。媒体給送部４１は、図示しないシート状の記録媒体を液体吐出装置の内部へと給送する。媒体搬送部４２は、媒体給送部４１から１枚ずつ送られてくる記録媒体を矢印Ａで示される副走査方向に沿って移動させて所望の記録位置へ導く。液体吐出ヘッド１は、矢印Ａと交差する主走査方向に往復移動可能であり、記録位置に搬送された記録媒体に液体を吐出する。液体吐出ヘッド１には、図示しない液体タンクから液体が供給される。
図２（ｂ）の液体吐出装置は、複数の液体吐出ヘッド１を備えるフルライン方式の液体吐出装置であり、例えば図１（ｂ）〜（ｅ）に示したような長尺の液体吐出ヘッド１を用いることができる。この液体吐出装置は、シート状の記録媒体を連続的に搬送する媒体搬送部４２を備えている。液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置の定位置に固定されており、媒体搬送部４２によって記録位置まで搬送された記録媒体に液体を吐出する。
図２（ａ）および（ｂ）に示した液体吐出装置では、圧力室内の液体は圧力室の外部との間で循環されている。例えば、これらの液体吐出装置は、図２（ｃ）に示すように、第１液体タンク４４および第２液体タンク４５を有する。第１液体タンク４４内の液体は、液体吐出ヘッド１の内部に供給され、後述する圧力室を経由して、その一部が吐出口から吐出され、吐出されなかった液体は、第２液体タンク４５へと回収される。このような循環流を生じさせることにより、吐出口の付近で液体が滞留して液体中の水分が蒸発し、液体の粘度が上昇することを抑制することができる。循環流を生じさせる手段としては、例えば第１液体タンク４４と第２液体タンク４５の水頭差を用いる方法や、第１液体タンク４４と第２液体タンク４５の圧力を制御して生じさせた圧力の差を用いる方法や、ポンプなどを用いる方法が挙げられる。
なお、上記の構成は一例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。例えば、第２液体タンク４５に回収された液体は、再度、第１液体タンク４４を経由して液体吐出ヘッド１に供給される循環経路を形成してもよい。あるいは、液体吐出装置は、第２液体タンク４５を省略して第１液体タンク４４のみを備える構成であってもよい。この場合、第１液体タンク４４から液体吐出ヘッド１を経由して再び第１液体タンク４４に液体が戻り、さらに液体吐出ヘッド１に液体が供給される循環経路が形成される。
【００１２】
＜記録素子基板の構成＞
図３は、本発明を適用可能な記録素子基板の構成例を示している。図３（ａ）は、記録素子基板１０の吐出口１３が形成される面の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部分拡大図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の裏面の平面図である。
図３（ａ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１２には、複数の吐出口１３が形成されている。複数の吐出口１３は、配列して吐出口列をなす。図３（ａ）では、４列の吐出口列１４ａ〜１４ｄを形成するように配置されており、吐出口列１４ａ〜１４ｄのそれぞれは、吐出する液体の各色にそれぞれ対応している。この吐出口列１４ａ〜１４ｄが延びる方向を、以下、吐出口列の配方向Ｘと称する。記録素子基板１０の一端には、吐出口の配列方向Ｘと平行な一辺に沿って端子１６が形成されている。この端子１６には、液体吐出装置の図示しない制御回路から制御信号が入力される。
図３（ｂ）に示すように、各吐出口１３に対応する位置には、吐出口から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１５が設けられている。エネルギー発生素子１５は、例えば、熱エネルギーによって液体を発泡させる発熱素子である。エネルギー発生素子１５同士の間には、隔壁２２が形成されており、隔壁２２によって、エネルギー発生素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。各エネルギー発生素子１５は、記録素子基板１０に設けられる電気配線（不図示）によって、端子１６と電気的に接続されている。これにより、端子１６に入力される制御信号が各エネルギー発生素子１５に供給され、各エネルギー発生素子１５は、制御信号に応じて発熱して圧力室２３内部の液体を沸騰させる。沸騰により発泡した液体は、吐出口１３から吐出される。圧力室２３は、少なくとも、エネルギー発生素子１５上の吐出口１３までの領域のことをいい、液体を吐出する際に液体に実質的に圧力がかかる領域のことをいう。例えば、本実施形態では、エネルギー発生素子１５が発熱素子であるため、少なくとも気泡が成長する領域が圧力室である。各吐出口列を挟んで両側には、液体供給路１８と液体回収路１９とがそれぞれ吐出口列と平行に延びている。液体供給路１８および液体回収路１９は、記録素子基板１０に設けられた液体流路であり、それぞれ供給部１７ａまたは回収部１７ｂを介して吐出口１３と連通している。各液体供給路１８は、複数の供給部１７ａと連通しており、各液体回収路１９は、複数の回収部１７ｂと連通している。
図３（ｃ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口１３が形成される面の裏面には、シート状の蓋部材２０が積層されている。蓋部材２０には、複数の開口２１が設けられている。開口２１は、液体供給路１８および液体回収路１９に連通している。本実施形態では、１本の液体供給路１８に対して３個の開口が設けられており、１本の液体回収路１９に対して２個の開口２１が形成されている。蓋部材２０は、液体に対して強い耐食性を有していることが好ましく、また、混色を防止するために、蓋部材２０には、開口２１を所望の形状および位置に高い精度で形成することが求められる。このため、蓋部材２０の材質としては、感光性樹脂材料や、シリコン基板を用いることが好ましく、フォトリソグラフィの手法を用いて開口２１を設けることが好ましい。このように蓋部材２０に開口２１を設けることにより、流路のピッチが変換される。圧力損失を考慮すると、蓋部材２０の厚みは薄い方が好ましく、フィルム状の部材で構成されることが好ましい。
【００１３】
図４は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線で切断した記録素子基板１０の構成を示す図である。記録素子基板１０は、基板１１と、吐出口形成部材１２と、蓋部材２０とを有する。吐出口形成部材１２は、基板１１の一面に接合されている。蓋部材２０は、基板１１の吐出口形成部材１２が接合された面の裏面に接合されている。基板１１は、例えばシリコン基板であり、吐出口形成部材１２は、例えば感光性の樹脂により形成される。基板１１の吐出口形成部材１２が接合される側の面には、エネルギー発生素子１５が設けられており、その裏面には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１８および液体回収路１９を構成する溝が形成されている。この溝上に蓋部材２０が接合されることで、蓋部材２０が液体供給路１８および液体回収路１９の壁の一部を構成することになる。液体供給路１８および液体回収路１９は、それぞれ図示しない流路部材内の流路と接続されており、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。吐出口１３から液体を吐出して記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口では、この差圧によって基板１１内に設けられた液体供給路１８内の液体が、供給部１７ａ、圧力室２３、回収部１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる循環流が生じる。この循環流によって、吐出動作をしていない吐出口１３および圧力室２３において、吐出口１３から液体中の水分が蒸発することによって生じる液体の増粘や、泡および異物などを液体回収路１９へ回収することが可能になる。また、吐出口１３や圧力室２３のインクが増粘したり液体中の色材の濃度が増したりすることを抑制することができる。液体回収路１９へ回収された液体は、蓋部材２０の開口２１および流路部材を通じて回収されて、液体吐出装置の液体供給路へと回収される。
【００１４】
＜記録素子基板同士の位置関係＞
図５は、２つの記録素子基板１０が隣り合う部分の拡大図である。この例では、記録素子基板１０は内角が直角でない平行四辺形状であり、この平行四辺形は、吐出口列１４ａ〜１４ｄに平行な一対の辺と、吐出口列１４ａ〜１４ｄに対して斜めの方向に延びる一対の辺とにより形成される。各記録素子基板１０に形成された吐出口列１４ａ〜１４ｄは、記録媒体の搬送方向に対して一定角度傾くように配置されている。記録素子基板１０同士の隣接部における吐出口列１４ａ〜１４ｄは、少なくとも１つの吐出口１３が記録媒体の搬送方向でオーバーラップするように配置されている。この例では、線Ｄ上の２つの吐出口１３が互いにオーバーラップしている。このように吐出口１３を配置することで、仮に記録素子基板１０の位置が所定位置からずれた場合であっても、オーバーラップする吐出口１３の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを抑制することが可能になる。この構成は、複数の記録素子基板１０をいわゆる千鳥配置する場合のみならず、直線上にインライン配置する場合であっても、適用することができる。
図５では、本発明を適用する液体吐出ヘッドの記録素子基板１０の配置の一例を示したが、本適用例は本発明の技術的範囲を限定するものではない。例えば、記録素子基板１０の主平面の形状は、平行四辺形に限らず、長方形、台形その他の形状の記録素子基板１０を用いた場合であっても、本発明の構成を適用することができる。
【００１５】
以上、本発明を適用可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置の構成を説明したが、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、上記では、エネルギー発生素子１５として発熱素子を用いるサーマル方式の液体吐出装置について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ピエゾ方式その他の各種液体吐出方式が採用された液体吐出ヘッド１にも本発明を適用することができる。
上記では、液体をタンクと液体吐出ヘッドとの間で循環させる構成を有する液体吐出装置について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、液体を循環させずに、液体吐出ヘッド１の上流側と下流側に２つの液体タンクを設けて、一方のタンクから他方のタンクへ液体を流すことで、圧力室内の液体を流動させる構成であってもよい。さらに、圧力室へ連通する流路は液体供給路のみであり、圧力室の液体を流動させない形態であってもよい。
さらに、図２（ａ）で説明したシリアルスキャン方式の液体吐出装置では、例えば液体としてブラックインクを吐出する記録素子基板１０と、カラーインクを吐出する記録素子基板１０とをそれぞれ１つずつ搭載する構成としてもよい。或いは、複数の記録素子基板１０を吐出口の配列方向に吐出口１３がオーバーラップするように配置した、記録媒体の幅よりも幅の狭い短尺の液体吐出ヘッド１を用いてもよい。
【００１６】
＜記録素子基板の加工方法＞
図６は、本発明を適用する記録素子基板１０の基板１１に流路を形成するための加工方法の一例を示している。図６（ａ）は、基板１１のエネルギー発生素子１５が形成された面の裏面に液体供給路１８および液体回収路１９の溝を形成した状態を示している。液体供給路１８および液体回収路１９は、例えばボッシュプロセスなどのドライエッチングを用いて形成される。続いて、図６（ｂ）に示すように、液体供給路１８に連通する供給部１７ａおよび液体回収路１９に連通する回収部１７ｂをドライエッチングまたはレーザー加工を用いて形成する。続いて、ドライフィルムなどを用いて、基板１１のエネルギー発生素子１５が形成された面上に吐出口１３と、吐出口１３に連通する溝とが形成された吐出口形成部材１２を接合する。これにより、図６（ｃ）に示すように、吐出口形成部材１２に形成された溝と基板１１の間の空間が圧力室２３の一部を形成する。
このように液体供給路１８や液体回収路１９をドライエッチングで加工する際には、流路の長手方向の端部において、流路深さが浅くなる場合がある。これは、シリコンのエッチングはラジカルによるエッチングが支配的な系であることに起因する。ラジカルは指向性がなく、あらゆる方向の速度成分を有する。このため、壁際においては、壁側に向かう速度成分を持つラジカルの進入が制限され、エッチャントが不足する。このため、パターン中心部よりもエッチングが進み難くなり、流路深さが浅くなる。つまり、流路の長手方向端部では、三方向を壁に囲まれるため、エッチングが進み難くなり、流路深さが浅くなる。
図６に示した加工方法は一例であり、本発明の範囲を制限するものではない。例えば、上記では液体供給路１８および液体回収路１９を形成した後に、供給部１７ａおよび回収部１７ｂを形成することとしたが、これらの形成順序は逆であってもよい。すなわち、供給部１７ａおよび回収部１７ｂを形成した後に、液体供給路１８および液体回収路１９を形成してもよい。
【００１７】
＜第１の実施形態＞
図７から図９を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの記録素子基板１０に形成された流路構成を説明するための図である。図８は、本発明の比較例に係る液体吐出ヘッドの記録素子基板１０に形成された流路構成を説明するための図である。図９は、本発明の第１の実施形態および比較例に係る記録素子基板の断面構成について説明するための図である。
図７（ａ）は、本実施形態に係る記録素子基板１０の平面構成を示した透視図である。この記録素子基板１０は、平行四辺形状である。記録素子基板１０は、複数の吐出口１３と、各吐出口１３に連通する液体流路である液体供給路１８および液体回収路１９を有する。この例では複数の吐出口１３は、４列に並設されて４つの吐出口列１４ａ〜１４ｄが形成されている。以下、図７（ａ）に示すように、吐出口１３が配列する吐出口列１４ａ〜１４ｄと平行な方向を第１の方向と称し、第１の方向と交差する方向（図の例では直交する方向）を第２の方向と称する。液体供給路１８および液体回収路１９のそれぞれは、長手方向が第１の方向に向くように配置されている。記録素子基板１０の吐出口１３が形成された面に投影した場合、第２の方向で、液体供給路１８および液体回収路１９は、吐出口列を挟んで両側に配置されている。
隣接する２つの液体流路である液体供給路１８および液体回収路１９のうち一方は、吐出口列よりも第１の方向で長く延びた延伸端部を有しており、他方は、第１の方向の端部（長手方向の端部）において、幅が第２の方向に拡大した拡大端部を有している。なお、ここで延伸端部とは、少なくとも、他方の液体流路よりも吐出口列の端部から突き出した部分が長い端部を意味し、その長さが吐出口列と同程度の域を出た状態を指す。図７（ｂ）は、図７（ａ）の記録素子基板１０の長手方向端部の構成を示す拡大図である。例えばこの図に示す部分では、液体供給路１８は、吐出口列よりも第１の方向で長く延びた延伸端部を有しており、液体回収路１９は、幅が第２の方向に広がった拡大端部を有している。長手方向の逆側の端部においては、これらの関係は逆となっており、液体回収路１９は、延伸端部を有しており、液体供給路１８は、拡大端部を有している。なお、流路の幅が拡大しているとは、流路の一部分が他の部分よりも幅が広くなっていることをいう。図７（ａ）の例では、液体流路の長手方向の一端部以外の流路幅は一定であり、一端部のみ幅が拡大しているが、かかる例には限定されない。
ここで、隣接する液体流路のうち一方の液体流路（延伸端部を有する液体流路であり、図７（ｂ）では液体供給路１８）の長手方向端部から吐出口列端部までの距離をａとし、この液体流路の幅をｂとし、延伸端部におけるこの液体流路の幅をｃとする。そして他方の液体流路（拡大端部を有する液体流路であり、図７（ｂ）では液体回収路１９）の長手方向端部から吐出口列の端部までの距離をｄとし、この液体流路の幅をｅとし、拡大端部におけるこの液体流路の幅をｆとする。このとき、これらの寸法の間には、以下の関係式１〜４で示される関係が成り立つ。
ａ＞ｄ    （関係式１）
ｆ＞ｅ    （関係式２）
ｃ≧ｂ    （関係式３）
ｆ＞ｃ    （関係式４）
言い換えると、吐出口列の端から突き出した部分の長さは、隣接する２つの液体流路のうち一方が他方よりも長い。上記他方の液体流路は、長手方向の端部で幅が広がっており、広がった部分の幅は、その他の部分の幅よりも広い。上記一方の液体流路では、流路幅は一定であって長手方向の端部も他の部分と幅が同じであってもよく、或いは、他の部分より幅が広がっていてもよい。隣接する２つの液体流路の幅を比較すると、長手方向端部では、吐出口列から突き出した部分の長さが短い方が長い方よりも幅が広い。
【００１８】
図９（ａ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ断面図であり、図９（ｂ）は、図７（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。図７を用いて説明したような流路形状となっていることにより、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、供給部１７ａおよび回収部１７ｂが形成されている付近で液体供給路１８および液体回収路１９の流路深さが浅くなることを抑制することができる。つまり、ドライエッチングで液体流路を加工する場合、壁の付近ではエッチングが進み難くなり、特に液体流路の長手方向の端部では、三方向を壁で囲まれるためエッチングが進み難くなることがある。この場合、液体流路の深さが浅くなってしまう場合がある。しかしながら、上記の構成により、本実施形態では、液体流路の長手方向の端部において流路深さが浅くなってしまっても、浅くなった部分には供給部１７ａおよび回収部１７ｂが形成されていない。或いは、流路幅が広がった部分では、複数の壁の密集度が低下するため、流路深さが浅くなること自体が抑制される。
図８（ａ）は、本発明の第１の比較例の記録素子基板１０の平面構成を示している。この例では、液体供給路１８および液体回収路１９は、いずれも吐出口列と同程度の長さで形成されており、吐出口列の端部から突出しておらず、流路幅も一定である。このような流路形状では、図９（ｃ）に示すように、流路端部において液体供給路１８が浅くなり、供給部１７ａが長くなる。図示していないが、液体回収路１９についても同様に浅くなって、回収部１７ｂが長くなる。このため、吐出口列の端部では、吐出口までの流路抵抗が大きくなり、吐出口まで液体を供給する流速が低下し、長手方向端部の吐出口の最大吐出周波数が低下してしまう。
これに対して本実施形態では、吐出口列の各吐出口での流路深さのバラつきと、吐出口列が形成された部分における液体供給路１８および液体回収路１９の深さのバラつきとを抑制することができる。このため、吐出口列端部の吐出口であっても液体を供給する流速の低下や、吐出口の最大吐出周波数の低下を抑制することが可能になる。すなわち、ドライエッチングを用いて加工した流路の深さバラつきの影響を軽減することができる。その結果、吐出口への液体供給が高速となるため、液体の吐出周波数を上げることが可能になり、この液体吐出ヘッドを記録装置に用いた場合、より高速な画像形成が可能になる。
【００１９】
図７（ｂ）の説明に戻る。本実施形態では、記録素子基板１０は、内角が直角でない平行四辺形状であり、この平行四辺形は、第１の方向と平行な一対の辺と、第１の方向に対して斜めに延びる一対の辺とにより形成される。ここで、液体流路は、第１の方向に平行に設けられるため、第１の方向における吐出口列の端部の位置から記録素子基板の辺までの距離は、液体流路が設けられる位置により異なる。具体的には、図７（ｂ）の例では、第１の方向における吐出口列の端部位置を示す線Ｌ１と記録素子基板１０の辺Ｌ２とは平行ではない。このため、液体供給路１８が設けられた位置では、この辺Ｌ２が吐出口列に対して遠ざかっており、液体回収路１９が設けられた位置では、この辺Ｌ２が吐出口列に対して近づいている。この場合、隣接する２つの液体流路のうち、辺Ｌ２が吐出口列に対して遠ざかっている位置に設けられた方の液体流路が延伸端部を有することが好ましい。
このような流路形状により、本実施形態では、記録素子基板１０同士の間における繋ぎムラを抑制し、吐出口の密度低下を抑制しつつ、吐出口１３が形成された部分における液体流路の深さのバラつきを低減することができる。
図８（ｂ）は、本発明の第２の比較例の記録素子基板１０の平面構成を示している。この例では、隣接する２つの液体流路が共に吐出口列よりも第１の方向に長く延びている。このため、供給部１７ａおよび回収部１７ｂが形成された部分では、液体供給路１８および液体回収路１９の流路深さが浅くなることを抑制することができる。しかしながら、この例では、吐出口列の端部から各液体流路の長手方向端部までの距離は、隣接する２つの液体流路で同程度であるため、図７に示す本実施形態の構成と比較すると、吐出口列の端部から記録素子基板１０の端部までの距離ｇが大きくなってしまう。このため、記録素子基板１０同士の間のつなぎ部で吐出口列の位置がずれやすくなる。このずれが大きくなると、搬送誤差等によって液体の記録媒体上における着弾位置がずれたり、気流の影響を受けやすくなるため、つなぎ部でのムラが生じ易くなる。
これに対して本実施形態の構成では、吐出口列の端部から記録素子基板端部までの距離ｇの増大を抑制しつつ、吐出口１３が形成された部分における液体供給路１８および液体回収路１９の深さのバラつきを低減することが可能である。
図８（ｃ）は、本発明の第３の比較例の平面構成を示している。この例では、液体供給路１８および液体回収路１９は、共に吐出口列の端部において、第２の方向に広がっている。この場合、吐出口列同士の間の間隔ｉが大きくなってしまい、吐出口１３の密度が低下してしまう。
これに対して本実施形態では、隣接する２つの液体流路のうち一方だけ幅を広げている。この構成により、吐出口列同士の間隔の増大を抑制して吐出口の密度低下を抑制しつつ、吐出口１３が形成された部分における液体供給路１８および液体回収路１９の深さのバラつきを低減することが可能である。
このような効果は、本実施形態のように、平行四辺形の記録素子基板１０に形成された複数の吐出口列のそれぞれに対して、吐出口列を挟んで両側に液体供給路１８および液体回収路１９が設けられた場合に特に効果的である。
以上説明したように、本実施形態では、隣接する２つの液体流路である液体供給路１８および液体回収路１９のうち、一方を吐出口列よりも第１の方向に長く延ばして形成し、他方の流路幅を第２の方向に広げている。この構成により、吐出口列の端部と記録素子基板１０の端部の距離の増大を抑制し、吐出口列同士の間隔の増大を抑制しつつ、吐出口１３が形成された部分において、液体供給路１８および液体回収路１９の流路深さが浅くなることを抑制することができる。つまり、記録素子基板１０間のつなぎ部でのムラや吐出口１３の密度の低下を抑制しつつ、高速に吐出口１３へ液体を供給することができるため、この液体吐出ヘッドを用いた記録装置では、より高速でより高精度な画像形成が可能になる。
【００２０】
本実施形態では、吐出口列の端部において、液体供給路１８および液体回収路１９の形状が記録素子基板１０の外形と概ね平行になっている。この構成により、液体供給路１８および液体回収路１９から記録素子基板端部までの梁幅を確保しながら、吐出口列の端部から記録素子基板の端部までの距離を近づけることができる。よって、記録素子基板間のつなぎ部でのムラをさらに抑制することが可能である。
本実施形態では、液体流路の端部の幅が広がった部分は、Ｒ形状となっている。この構成により、応力が集中しやすい液体流路の端部における応力の集中を低減しつつ、流路深さのバラつきを抑制することができる。したがって、応力による記録素子基板１０の割れなどの損傷を抑制することが可能である。
さらに本実施形態によれば、吐出口列内における各圧力室に流れる循環流の流速のバラつきを低減することができる。供給部１７ａおよび回収部１７ｂの長さにバラつきがあると、それぞれに流抵抗にバラつきが生じる。このため、液体供給路１８と液体回収路１９に同じ差圧があったとしても、各圧力室２３を流れる循環流速にバラつきが生じてしまう。これに対して本実施形態では、供給部１７ａや回収部１７ｂの長さのバラつきを低減することができるため、循環流速のバラつきも低減することができる。
【００２１】
＜第２の実施形態＞
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る記録素子基板１０の平面構成を説明するための透視図である。この図において、上述した第１の実施形態と同様の部分については、同じ符号を付することにより、説明を省略する。
本実施形態において、記録素子基板１０は、圧力室内の液体を循環させる構成を有していない。したがって、複数の液体流路は、いずれも圧力室に液体を供給する液体供給路１８であり、各吐出口１３には、供給部１７ａを介して液体供給路１８が連通している。これらの液体供給路１８は、各吐出口列に沿って形成されている。隣接する２つの液体流路である２つの液体供給路１８のうち一方は、第１の方向において吐出口列よりも長く延びており、他方の流路幅は、第１の方向の端部において、第２の方向に広がっている。
このような流路形状により、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、吐出口１３が形成された部分において、液体供給路１８の流路深さのバラつきを低減し、供給部１７ａの長さのバラつきを低減することができる。したがって、本実施形態では、ドライエッチングを用いて加工した流路の深さバラつきの影響を低減することができ、その結果、この液体吐出ヘッドを用いた記録装置では、より高速な画像形成が可能になる。
このような効果は、４列以上の吐出口列が２列ずつ近接して配置されていて、各吐出口列に異なる液体が供給されている場合に特に有効である。
【００２２】
＜第３の実施形態＞
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る記録素子基板１０の平面構成を説明するための透視図である。この図において、上述した実施形態と同様の部分については、同じ符号を付することにより、説明を省略する。
本実施形態では、記録素子基板１０の外形が長方形である。この記録素子基板１０は、第１の実施形態と同様に、圧力室内の液体が循環する構成を有しており、液体供給路１８および液体回収路１９を有する。隣接する２つの液体流路である液体供給路１８および液体回収路１９のうち、一方は、第１の方向において吐出口列よりも長く延びており、他方の流路幅は、第１の方向の端部において、第２の方向に広がっている。
このような流路形状により、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、吐出口１３が形成された部分において、液体供給路１８および液体回収路１９の流路深さのバラつきを低減し、供給部１７ａおよび回収部１７ｂの長さのバラつきを低減することができる。したがって、本実施形態では、ドライエッチングを用いて加工した流路の深さバラつきの影響を低減することができ、その結果、この液体吐出ヘッドを用いた記録装置では、より高速な画像形成が可能になる。
【符号の説明】
【００２３】
１０    記録素子基板
１３    吐出口
１５    記録素子
２３    圧力室
１８    液体供給路
１９    液体回収路
【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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【図１１】
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