(57)【要約】【課題】衝撃波の影響を少なくして、吐出されたインク液滴の濃度差を小さくする。【解決手段】吐出すべき液体を収容するインク液室１２と、インク液室１２内の液体を吐出させるためのノズル１８とを含む液体吐出部を、基板上に複数並設した液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置であって、各液体吐出部ごとに設けられ、インク液室１２と連通して、インク液室１２内に液体を供給するための個別流路２０と、複数の個別流路２０に対して１つ設けられ、複数の個別流路２０の全てと連通し、複数の個別流路２０に液体を送るための共通流路３０とを備える。共通流路３０は、液体の供給元側に設けられた第１共通流路３１と、個別流路２０に隣接して設けられ、第１共通流路３１より液体の流路抵抗が大きい第２共通流路３２とを備える。【選択図】図２
2005111810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出すべき液体を収容する液室と、
前記液室内に配置され、前記液室内の液体に飛翔力を付与する飛翔力供給手段と、
前記飛翔力供給手段の飛翔力により、前記液室内の液体を吐出させるためのノズルを形成したノズル形成部材と
を含む液体吐出部を、基板上に複数並設した液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置であって、
各前記液体吐出部ごとに設けられ、前記液室と連通して、前記液室内に液体を供給するための個別流路と、
複数の前記個別流路に対して１つ設けられ、前記複数の前記個別流路の全てと連通し、前記複数の前記個別流路に液体を送るための共通流路とを備え、
前記共通流路は、
液体の供給元側に設けられた第１共通流路と、
前記個別流路に隣接して設けられ、前記第１共通流路より液体の流路抵抗が大きい第２共通流路とを備える
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第２共通流路の流路断面積を前記第１共通流路の流路断面積より小さく形成することにより、前記第２共通流路の流路抵抗を前記第１共通流路の流路抵抗より大きく設定した
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第２共通流路の少なくとも一部は、前記液体吐出ヘッドの少なくとも一部によって形成されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第２共通流路は、連通する複数の前記個別流路への液体の移動方向に対する流路抵抗が一定となるように形成されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記液体吐出ヘッドは、複数設けられており、
複数の前記液体吐出ヘッドの前記第２共通流路は、同一の流路抵抗を有するように形成されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第２共通流路は、前記個別流路と同一の流路方向を有するように形成されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第２共通流路の少なくとも一部は、前記基板の前記個別流路が設けられた面上に配置されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第２共通流路の少なくとも一部は、前記基板の前記個別流路が設けられた面上に配置されているとともに、前記液体吐出部又は前記個別流路を構成する部材と同一部材によって形成されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記基板は、前記個別流路が設けられた面と垂直な面を有し、
前記第２共通流路の少なくとも一部は、前記垂直な面に配置されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
前記第２共通流路の一部は、前記基板の前記個別流路が設けられた面上に配置され、
前記基板は、前記個別流路が設けられた面と垂直な面を有し、
前記第２共通流路の他の一部は、前記垂直な面に配置されている
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、液室内の液体をノズルから吐出させる液体吐出装置において、液体の流路構造に関するものであり、詳しくは、流路抵抗の異なる複数の共通流路を設けることによって、液滴の吐出時の圧力変動の影響を少なくする技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体吐出装置の１つであるインクジェットプリンタにおいて、インクの流路構造としては、例えば特許文献１の図４に開示されているものが知られている。
具体的には、上記特許文献１には、インク加圧室９に連通するように、流路板１２によってインク流路１８が形成されたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１３６７３７号公報
【０００３】
上記構成では、インク加圧室９の入口部分が、各インク加圧室９ごとの個別流路を形成している。また、インク流路１８は、全てのインク加圧室９の各個別流路にインクを供給する共通流路を形成している。
【０００４】
図１７は、個別流路及び共通流路と、インク液室（上記特許文献１のインク加圧室と同義）とを模式的に示す図であり、インクの吐出時の動作を時系列で説明する図である。
図１７において、インク液室ａ、個別流路ｂ、及び共通流路ｃは、連通されており、インクが共通流路ｃ→個別流路ｂ→インク液室ａへと流通（供給）可能に形成されている。また、インク液室ａ内には、インク液室内のインクを吐出するための発熱素子ｄが設けられている。なお、インク液室ａの底面に発熱素子ｄを設けた場合には、通常は、インク液室ａの上面にノズルｅが位置するが、図１７では、図示上の便宜のため、インク液室ａの右側にノズルｅを図示している。
【０００５】
先ず、図中、「（１）静止」状態では、インク液室ａ内にはインクが満たされている。
インクの吐出時、すなわち図中、「（２）膨張」状態には、発熱素子ｄが急速に加熱され、インク液室ａ内に気泡を発生させる。この気泡の発生によりインク液室ａ内のインクには飛翔力が付与され、その飛翔力によって、インク液室ａ内のインクの一部がインク液滴としてノズルｅから吐出される。
【０００６】
上記の「（２）膨張」状態の直後には、発熱素子ｄの加熱が終了する。また、インク液滴が吐出されるとともにインク液室ａ内の気泡が消滅するので、次の「（３）収縮」状態に移行し、インク液室ａ内は減圧される。さらに次の「（４）補充」状態では、吐出されたインク液滴に相当する分のインクが、共通流路ｃ及び個別流路ｂを介してインク液室ａ内に補充される。
【０００７】
以上のように、インクの吐出時には、静止状態から、膨張、収縮、及び補充の動作を繰り返すこととなる。
ここで、例えばガソリンエンジンでは、エンジンの回転に同期した吸気及び排気バルブ（弁）を用い、両バルブを完全に閉じた状態で内部で爆発を起こさせるが、図１７に示したインクジェットプリンタのヘッドでは、ガソリンエンジンのバルブに相当するものを持ち合わせていない。
【０００８】
このため、発熱素子ｄに加えたエネルギーに対して効率良くインク液滴を吐出させるには、膨張時に、できる限りインクをノズルｅ方向（図１７中、右方向）に膨張させる必要がある。いいかえれば、膨張時には、ノズルｅ側と逆方向の個別流路ｂ側（図１７中、左方向）に逃げるインクの量をできるだけ少なくすることが、吐出時の効率を高めることとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前述の従来の技術では、発熱素子ｄの加熱による膨張時には、インク液室ａ内部から、個別流路ｂ、さらには共通流路ｃ側に、加圧による衝撃波が伝搬されてしまうという問題がある。また、収縮時には、個別流路ｂを通じて、減圧による衝撃波が生じてしまうという問題がある。
図１８は、図１７で示した静止、膨張、収縮、及び補充の各動作における、衝撃波の相互干渉状態を示す図である。
【００１０】
図１８に示すように、膨張時には、インク液室ａから、ノズルｅの吐出方向の他、個別流路ｂ側に加圧衝撃波が生じる。また、収縮時には、個別流路ｂ側からインクをインク液室ａに引き込むための減圧衝撃波が生じる。これらの加圧衝撃波や減圧衝撃波が、共通流路ｃにまで影響を与えてしまうと推測される。そして、このような衝撃波は、吐出動作を行ったインク液室ａに隣接するインク液室ａに影響を与えてしまう。例えば、加圧衝撃波が隣接するインク液室ａに届くと、そのインク液室ａ内の圧力が増加してしまう。また、減圧衝撃波が隣接するインク液室ａに届いたときは、そのインク液室ａ内の圧力が減少してしまう。
【００１１】
図１９は、インク液室ａ内の圧力と、吐出されるインク液滴との関係を説明する図である。図１９では、上段から順に、静止時、気泡発生時、気泡消滅時、インク液滴吐出時を示している。また、図中、左側の列（Ａ−１）は、インク液室ａ内の圧力が適正値より小さい場合（圧力＜適正値）を示し、中央の列（Ａ−２）は、インク液室ａ内の圧力が適正値の場合（圧力＝適正値）を示し、右側の列（Ａ−３）は、インク液室ａ内の圧力が適正値より大きい場合（圧力＞適正値）を示している。
【００１２】
図１９に示すように、インク液室ａ内の圧力が適正値の場合には、インク液滴の吐出前のメニスカスは、ノズルｅの吐出面より内側にへこんでおり、ノズル端に作用する表面張力と外気圧に対してインク液室ａ内の圧力が釣り合って、適正位置を保持している。
【００１３】
インク液室ａ内の圧力が変化すると、それに応じて、インク液室ａ内のインク量が変化するので、吐出されるインク液滴の量が変化する。すなわち、インク液室ａ内の圧力が低くなると、図中、左側の列（Ａ−１）に示すように、吐出されるインク液滴の量が減少する。これに対し、インク液室ａ内の圧力が高くなると、図中、右側の列（Ａ−３）に示すように、吐出されるインク液滴の量が増加する。
このような、吐出されるインク液滴の量が変化したときには、インク液滴が着弾された結果を見ると、インクの濃度変化（濃度ムラ）となって現れる。
【００１４】
図２０は、６００ＤＰＩ用に作られたインクジェットプリンタ用のラインヘッドで、インク液滴の吐出を行い、吐出されたインクの濃度変化を、インク液滴の変化（体積／重量）として計測した結果をグラフに示す図である。図中、横軸は、ノズル位置を示しており、縦軸は、濃度（図中、上方向に向かって色が濃くなる方向）を示している。この例では、３２個のノズルごとに画素当たり１つのドットを記録した箇所と、インク液滴を吐出させていない箇所（ブランク；白地の部分）とを交互に配置したものである。
【００１５】
また、図２１の上側は、図２０中、１点鎖線で囲まれた部分の実際の濃度変化がどのように見えるかを、色の濃淡によって置き換えたものであって、明度だけの情報にしたものである。また、図２１の下側は、圧力変動による変化が生じない理想状態を参照値として示し、上半分の濃度平均値（１６０）を示したものである。
【００１６】
図２０のデータ、及び図２１の上側の図は、ともに、実際に生じている瞬時的な変動を表しているのではなく、各ノズルｅに、ある長さの記録（実際には、各画素あたり１回の吐出を行い、１９６画素、約２５ｍｍ、１９６回の吐出にわたる長さの）データを平均して作ったものである。
【００１７】
この図から、長い期間の平均化を行っているにもかかわらず、ノズルｅごとに、特性が濃度１６０付近にとどまらず乱高下している、すなわち定常波が存在していることが理解できる。また、平均値ですら、このような目に見える変動として残留していることは、瞬時値は、これらの変化よりもさらに大きなものが起きていると考えられる。
【００１８】
以上のように、インク液滴の吐出時及び気泡の収縮時に発生する衝撃波の影響により、濃度ムラとなって現れてしまうことを抑制する方法として、例えば第１に、個別流路ｂを細くする（流路断面積を小さくする）方法が考えられる。
また、第２に、個別流路ｂを細くはしないが、長くする方法が考えられる。
これらの方法により、各インク液室ａ間の吐出による干渉を減らすことができ、吐出されるインク液滴量のばらつきを少なくすることができる。
【００１９】
しかし、上記方法では、個別流路ｂの流路抵抗が増大するため、インク液滴の吐出後の、インク液室ａへのインクの補充（リフィル）時間もまた、長くなってしまうという問題がある。また、個別流路ｂを細くすることにより、それだけ、ゴミやホコリ等が詰まりやすくなり、インクの吐出が不能になってしまうおそれがあるという問題がある。さらに、上記第２の方法（個別流路ｂを長くする方法）では、ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【００２０】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、リフィル時間を長くすることなく、ゴミやホコリ等により吐出不良となるリスクを増やすことなく、かつヘッドを大型化することなく、衝撃波の影響を少なくして、吐出されたインク液滴の濃度差を小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明（請求項１）は、吐出すべき液体を収容する液室と、前記液室内に配置され、前記液室内の液体に飛翔力を付与する飛翔力供給手段と、前記飛翔力供給手段の飛翔力により、前記液室内の液体を吐出させるためのノズルを形成したノズル形成部材とを含む液体吐出部を、基板上に複数並設した液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置であって、各前記液体吐出部ごとに設けられ、前記液室と連通して、前記液室内に液体を供給するための個別流路と、複数の前記個別流路に対して１つ設けられ、前記複数の前記個別流路の全てと連通し、前記複数の前記個別流路に液体を送るための共通流路とを備え、前記共通流路は、液体の供給元側に設けられた第１共通流路と、前記個別流路に隣接して設けられ、前記第１共通流路より液体の流路抵抗が大きい第２共通流路とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、液体の供給元からインクが送られるときは、第１共通流路から、流路抵抗の大きい第２共通流路を介して、個別流路に送られる。また、液体の吐出時等に液室に発生する衝撃波のうち、個別流路を通る衝撃波は、第２共通流路を通る必要がある。さらにまた、衝撃波が他の液体吐出部に向かう場合には、第２共通流路を通って個別流路に入る必要がある。
このように、第１共通流路と個別流路との間には、流路抵抗の大きい第２共通流路が介在するので、急激な液体の移動は、大きな抵抗を伴うので、できなくなる。また、１つの液体吐出部の液室に発生した衝撃波は、第２共通流路によって減衰されてから、他の液体吐出部の液室に到達する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、液体の液室への補給を安定して行うことができるとともに、液体吐出部相互の液滴の吐出による干渉を減少させることができる。これにより、吐出される液適量を一定にすることで、着弾された液滴の濃度変動を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明による液体吐出装置を適用したインクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）のヘッド１１を示す分解斜視図である。図１において、ノズルシート（本発明におけるノズル形成部材に相当するもの）１７は、バリア層１６上に貼り合わされるが、このノズルシート１７を分解して図示している。
なお、図１では、後述する共通流路３０の図示を省略しており、個別流路２０のみを図示している。
【００２５】
ヘッド１１において、基板部材１４は、シリコン等から成る半導体基板１５と、この半導体基板１５の一方の面に析出形成された発熱素子（本発明における飛翔力供給手段に相当するものであって、特に本実施形態では、抵抗によって形成した発熱抵抗体）１３とを備えるものである。発熱素子１３は、半導体基板１５上に形成された導体部（図示せず）を介して、後述する回路と電気的に接続されている。
【００２６】
また、バリア層１６は、例えば、露光硬化型のドライフィルムレジストからなり、半導体基板１５の発熱素子１３が形成された面の全体に積層された後、フォトリソプロセスによって不要な部分が除去されることにより形成されている。
さらにまた、ノズルシート１７は、複数のノズル１８が形成されたものであり、例えば、ニッケルによる電鋳技術により形成され、ノズル１８の位置が発熱素子１３の位置と合うように、すなわちノズル１８が発熱素子１３に対向するようにバリア層１６の上に貼り合わされている。
【００２７】
インク液室１２は、発熱素子１３を囲むように、基板部材１４とバリア層１６とノズルシート１７とから構成されたものである。すなわち、基板部材１４は、図中、インク液室１２の底壁を構成し、バリア層１６は、インク液室１２の側壁を構成し、ノズルシート１７は、インク液室１２の天壁を構成する。
【００２８】
上記の１個のヘッド１１には、通常、１００個単位の複数の発熱素子１３、及び各発熱素子１３を備えたインク液室１２を備え、プリンタの制御部からの指令によってこれら発熱素子１３のそれぞれを一意に選択して発熱素子１３に対応するインク液室１２内のインクを、インク液室１２に対向するノズル１８から吐出させることができる。
【００２９】
すなわち、ヘッド１１と結合されたインクタンク（図示せず）から、後述する共通流路３０、さらに個別流路２０を介してインク液室１２にインクが満たされる。そして、発熱素子１３に短時間、例えば、１〜３μｓｅｃの間パルス電流を流すことにより、発熱素子１３が急速に加熱され、その結果、発熱素子１３と接する部分に気相のインク気泡が発生し、そのインク気泡の膨張によってある体積のインクが押しのけられる（インクが沸騰する）。これによって、ノズル１８に接する部分の上記押しのけられたインクとほぼ同等の体積のインクが液滴としてノズル１８から吐出され、印画紙（液体吐出対象体）上に着弾される。
【００３０】
なお、本明細書において、１つのインク液室１２と、この１つのインク液室１２内に配置された発熱素子１３と、その上部に配置されたノズル１８を含むノズルシート１７とから構成される部分を、「液体吐出部」と称する。すなわち、ヘッド１１は、複数の液体吐出部を並設したものである。
【００３１】
また、図１中、バリア層１６は、平面的に見たときに、略櫛歯状をなしている。これにより、インク液室１２に連通して、図１中、右側前方に延在するインク流路が形成される。この部分は、各液体吐出部ごとに設けられる個別流路２０となる。この個別流路２０は、後述する共通流路３０に連通しており、共通流路３０から個別流路２０にインクが送られて、さらに個別流路２０からインク液室１２にインクが送られる。
【００３２】
図２は、インク液室１２、個別流路２０、及び共通流路３０の連通状態を模式的に示す平面図及び側面図である。
上述のように、個別流路２０は、各インク液室１２ごとに設けられたものであるが、共通流路３０は、全ての個別流路２０と連通する流路として１つ設けられている。さらに本発明では、共通流路３０は、第１共通流路３１と、第２共通流路３２とから構成されている。第１共通流路３１は、インクタンク（図示せず）、すなわちインクの供給元側に設けられ、インクタンクと連通された流路であり、流路面積も従来通りに大きく形成されており、インクを均一に供給するためのものである。
【００３３】
また、第２共通流路３２は、第１共通流路３１と個別流路２０との間に介在しており、両者に連通している。この第２共通流路３２は、干渉・外乱を減衰させるためのものであり、第１共通流路３１と独立して設けられている。なお、第２共通流路３２は、文字通り、共通流路３０の一部であるので、全ての個別流路２０と連通している。
【００３４】
さらにまた、本発明では、第２共通流路３２は、個別流路２０に隣接しており、第１共通流路３１より流路抵抗（液体が流れるときの液体の流れに抵抗する力）が大きくなるように形成されたものである。これに対し、第１共通流路３１は、第２共通流路３２よりも流路断面積が大幅に大きく設定されている。このように流路断面積に差を設けることで、第２共通流路３２の流路抵抗を第１共通流路３１より大きくしている。
【００３５】
また、図２の平面図では、液体吐出部のインク液室１２内の膨張（気泡発生）、及び収縮（気泡消滅）の状態を示している。
先ず、気泡発生時（膨張時）には、加圧衝撃波が発生し、ノズル１８の吐出面側に向かう加圧衝撃波と、インク液室１２から個別流路２０側さらには共通流路３０側に向かう加圧衝撃波が発生する。
【００３６】
加圧衝撃波は、個別流路２０から第２共通流路３２側に向かうが、この第２共通流路３２の流路抵抗が大きいため、加圧衝撃波は、第２共通流路３２を通過することによって、第１共通流路３１側まで到達するときには、かなり減衰される。このため、加圧衝撃波は、第１共通流路３１内に入り込んだときは、最初の大きさより相当小さくなっている。そして、この加圧衝撃波は、隣接する液体吐出部に影響を与えるが、隣接する液体吐出部のインク液室１２内に到達するには、再度、第２共通流路３２（及びその液体吐出部の個別流路２０）を通過する必要がある。したがって、加圧衝撃波は、再度、第２共通流路３２（及びその液体吐出部の個別流路２０）を通過することによって、減衰される。
【００３７】
このように、気泡発生によって発生した加圧衝撃波は、他の液体吐出部のインク液室１２に到達するまで、２回、流路抵抗の大きい第２共通流路３２を通過することとなるので、この通過によって、加圧衝撃波は、他の液体吐出部のインク液室１２に到達したときに、そのインク液室１２に、ほとんど影響を与えない程度まで減衰されることとなる。
【００３８】
なお、気泡消滅（収縮）時においても、減圧衝撃波が発生するが、これも、上記の加圧衝撃波と同様に、他の液体吐出部のインク液室１２に到達するまでは、２回、流路抵抗の大きい第２共通流路３２を通過しなければならないので、相当程度、減衰され、他の液体吐出部のインク液室１２に到達したときに、そのインク液室１２に、ほとんど影響を与えない程度まで減衰されることとなる。
【００３９】
すなわち、第２共通流路３２の流路抵抗が大きいことから、この第２共通流路３２を通っての急激なインクの移動は、大きな抵抗を伴うのでできなくなる（流路抵抗は、幅に反比例し、速度の２乗に反比例する）。
【００４０】
以上のように、第２共通流路３２は、いわゆる緩衝帯として機能するものとなる。
また、液体の吐出以外の他の理由により、第１共通流路３１側で圧力変動が生じた場合、例えば第１共通流路３１への外部からのインク供給量が変動したときや、供給速度が増大して、内部でインクの流れが乱流になったときの圧力変動等の影響も、緩和する（インク液室１２に与える影響を少なくする）ことができる。
【００４１】
これにより、各液体吐出部が常に安定したインク液滴量を吐出することができ、その結果、高品位な印画ができるようになる。また、第２共通流路３２の流路抵抗を適切に選択することによって、個々の液体吐出部がインク液滴を吐出するときの圧力変動で生じる干渉を大幅に軽減することができる。
【００４２】
さらに、本発明のような共通流路３０は、１つのヘッド１１からなるシリアル方式のヘッドの他に、複数のヘッド１１を並べて形成したヘッド（ユニット）に対しても適用することができる。
図３は、デュアル・インライン方式（図中、（Ａ））と、ライン方式（図中、（Ｂ））とを示す平面図である。
【００４３】
図３のデュアル・インライン方式のヘッドは、２つのヘッド１１を、ノズル１８の並び方向に対して垂直な方向に並べるとともに、両端部を、ダミーヘッド４０（ヘッド１１と少なくとも同じ大きさ（外形）に形成され、インク液滴の吐出を行わないヘッドであり、ヘッド１１としての機能を有さないものでも良く、ヘッド１１そのものを用いても良い。）で塞いで、閉塞された共通流路３０を形成したものである。なお、２つのヘッド１１の個別流路２０が共通流路３０を向くように配置される。
【００４４】
また、図３のラインヘッドは、この例では、ノズル１８の並び方向に、ヘッド１１とダミーヘッド４０とを交互に４個並べるとともに、これを２段形成し、かつ、両端部をダミーヘッド４０で塞いで、閉塞された共通流路３０を形成したものである。なお、上記と同様に、各ヘッド１１の個別流路２０が、共通流路３０を向くように配置される。
【００４５】
次に、第２共通流路３２のより具体的な形状について説明する。
先ず、第２共通流路３２の流路抵抗は、ヘッド１１の全ての個別流路２０へのインクの移動方向に対する流路抵抗が略一定となるように形成することが好ましい。例えば、第２共通流路３２の個別流路２０へのインクの移動方向における流路断面積を略同一にすること等が挙げられる。
【００４６】
また、複数のヘッド１１を用いる場合には、全てのヘッド１１の第２共通流路３２が、同一の流路抵抗を有するように形成することが好ましい。なお、図３に示すように、全てのヘッド１１に対して１つの第２共通流路３２を設ける場合には、第２共通流路３２から各個別流路２０へのインクの移動方向における流路断面積を一定にすること等が挙げられる。さらにまた、図示しないが、複数のヘッド１１を用いる場合において、複数の第２共通流路３２を設けるような場合には、各第２共通流路３２から、各第２共通流路３２と連通する各個別流路２０へのインクの移動方向における流路断面積を一定にすること等が挙げられる。
【００４７】
さらにまた、第２共通流路３２のインクの移動方向（流路方向）は、個別流路２０と同一方向（図２の側面図で見たときに、同一方向であることを意味する）でも良いが、異なる方向であっても良い。例えば、基板部材１４の個別流路２０が設けられた面上に第２共通流路３２を設け、個別流路２０と連通するようにすれば、第２共通流路３２と個別流路２０とのインクの移動方向を同一方向に形成することができる。なお、個別流路２０と同一面に形成しない場合であっても、第２共通流路３２と個別流路２０とのインクの移動方向を平行な方向に設定することも可能である。例えば、個別流路２０が設けられた面の上部であって、個別流路２０が設けられた面と平行な面に設けること等が挙げられる。
【００４８】
特に、個別流路２０と同一面上に第２共通流路３２を設けることにより、均一な減衰特性の第２共通流路３２を低コストで形成することができる。以下の説明では、上記のような、個別流路２０とインクの移動方向が平行に配置された第２共通流路３２を、「水平共通流路３２」と称する。
【００４９】
さらに、個別流路２０のインクの移動方向と、第２共通流路３２のインクの移動方向とを、垂直な方向に設定することもできる。例えば、個別流路２０が形成された面に隣接する面であって、個別流路２０が形成された面に垂直な面（例えば、図１中、基板部材１４の右側前方のハッチングで示される側面）を用いて、第２共通流路３２を形成することもできる。この場合には、ヘッド１１の形成後の組立工程にて第２共通流路３２を形成することができるので、流路特性を、インクの性質等によって自由に決定することができる。以下の説明では、上記のような、個別流路２０とインクの移動方向が垂直に配置された第２共通流路３２を、「垂直共通流路３２」と称する。
【００５０】
また、ダミーヘッド４０や他のヘッド１１を用いて上記第２共通流路３２を形成した場合には、容易に第２共通流路３２を形成することができる。特に、他のヘッド１１を用いて上記第２共通流路３２を形成した場合には、複数のヘッド１１に対して共用でき、かつ特性が同一である第２共通流路３２を形成することができる。
【００５１】
さらにまた、第２共通流路３２を、連通する水平共通流路３２及び垂直共通流路３２から構成することもできる。すなわち、個別流路２０とインクの移動方向が平行に配置された水平共通流路３２と、個別流路２０とインクの移動方向が垂直に配置された垂直共通流路３２とを同時に設けることができる。これにより、水平共通流路３２及び垂直共通流路３２の両特性が持つ相乗効果を得ることができる。また、外乱の減衰度を大きく取ることができる。
【００５２】
なお、水平共通流路３２を、個別流路２０と同一面上に形成する場合には、半導体の前処理工程の一番最後に行われる。これに対し、垂直共通流路３２を、個別流路２０が形成されている面と垂直な面を用いて形成する場合には、後処理工程で行われる。このため、後者の場合には、必要に応じて第２共通流路３２の特性を変えることが比較的簡単に行うことができ、異なる液体（インク）に応じて、その特性に合わせた第２共通流路３２を形成したり、同一ヘッド１１を用いる場合でも、目的に合わせた第２共通流路３２を形成できる等のメリットがある。
【００５３】
なお、第２共通流路３２は、基板部材１４上に形成しても良く、基板部材１４上ではないが、ヘッド１１と一体で同一構造物上に形成しても良く、あるいはヘッド１１とは異なる構造物上に形成することも可能である。
【００５４】
また、第２共通流路３２を形成する場合の部材は、ヘッド１１の液体吐出部や個別流路２０と別個独立の部材を用いても良いが、液体吐出部や個別流路２０の一部の部材を利用できるときは、その部材を用いることが好ましい。
図４は、水平共通流路３２の２つの形態を例示した平面図である。図４中、上側の図（ａ）は、従来の発熱素子１３とバリア層１６と、個別流路２０との位置関係を示している。なお、この図から明らかなように、個別流路２０の側壁は、バリア層１６によって形成されている。
【００５５】
このような形状のヘッド１１において、水平共通流路３２を設ける場合には、第１に、図４中、中央の図（ｂ）に示すように、基板部材１４を個別流路２０側に向かって延長させて水平共通流路３２を形成するとともに（流路長＝Ｌ）、その平面上に、略円筒状の柱３２ａを複数形成することが挙げられる。なお、この場合の水平共通流路３２の厚み（高さ）は、バリア層１６の厚みと同一である。また、この柱３２ａは、バリア層１６と同一材料によって、バリア層１６とともに形成したものである。バリア層１６は、フォトリソグラフィーの技術によって一括して形成されるので、この技術を用いてバリア層１６とともに柱３２ａを形成すれば、安定した流路抵抗値の柱３２ａを有する水平共通流路３２を形成することができる。また、コストも低減することができる。
【００５６】
さらに、このように複数の柱３２ａを設ける方法は、水平共通流路３２の底壁となる基板部材１４の面積を小さくすることができるので、同一半導体ウエハーからの収率（１つの半導体ウエハーから、何個の基板部材１４を取れるか）を上げることができ、コスト的にも有利となる。さらに、液体吐出部（ノズル１８）の並び方向の流路抵抗値も高くすることができるので、より効率良く、衝撃波を減衰させることが可能となる。
【００５７】
また、図４中、下側の図（ｃ）は、柱３２ａを用いずに、基板部材１４を個別流路２０側に向かって延長させて、個別流路２０と同一面に水平共通流路３２を形成した例を示している（流路長＝Ｌ）。この場合には、水平共通流路３２の天壁の高さは、バリア層１６より低く設定されている。すなわち、高さ方向においては、水平共通流路３２の方が、個別流路２０より低くなっている。このように形成することによって、水平共通流路３２の流路抵抗を高くしている。なお、この場合の水平共通流路３２の高さは、例えばバリア層１６の厚みの約１／２程度とすることが挙げられる。
【００５８】
また、図５は、垂直共通流路３２を設けた場合の２つの例を示す断面図であり、左側の図（Ａ）は、１列のノズル１８列に対してインクを供給する場合を示し、右側の図（Ｂ）は、２つのノズル１８列に対してインクを供給する場合を示している。さらにまた、図６は、図５中、左側の図（Ａ）を斜め下方向から見た斜視図である。
【００５９】
上述したように、ヘッド１１の個別流路２０が形成された面に隣接する垂直面を用いて、垂直共通流路３２を形成する場合には、組立工程において垂直共通流路３２の幅（ヘッド１１とダミーチップ４０又はヘッド１１間の距離）を比較的自由に選択できるので、ヘッド１１の形成後も、垂直共通流路３２の流路抵抗を目的等に応じて調節することができるというメリットがある。
【００６０】
図５において、ヘッド１１のノズルシート１７と反対側の面には、流路フレーム５２が配置され、その内部に第１共通流路３１が形成されている。また、流路フレーム５２には、内部の第１共通流路３１と連通する液体供給管５１が設けられている。また、垂直共通流路３２は、ヘッド１１とダミーヘッド４０との間（（Ａ）の場合）、又はヘッド１１間（（Ｂ）の場合）に形成されている。
【００６１】
垂直共通流路３２は、ノズル１８の吐出面に対して略垂直に配置され、ヘッド１１の一部がインクに接したときの粘性抵抗を用いて構成されるが、このような構成では、ノズル１８の並び方向における流路抵抗は、極めて大きなものとなる。また、横方向への干渉は少なく、構造上も、水平共通流路３２と比較すると、個別流路２０のインクの移動方向に対して垂直な方向にインクが移動するので、図５中、右側の図（Ｂ）に示すように、他のヘッド１１と垂直共通流路３２を共用できるというメリットがある。
【００６２】
さらに、右側の図（Ｂ）に示すように、異なるヘッド１１の個別流路２０にインクを供給する場合でも、流路抵抗がヘッド１１間でばらつかない等のメリットがある。そして、対向する２つのヘッド１１の液体吐出部で、実質的には干渉を生じさせないような順番でインク液滴を吐出させることによって、垂直共通流路３２が共用されている場合でも、２つのヘッド１１における全ての液体吐出部の吐出特性を均一にすることができる。
【００６３】
（実施例）
次に、本発明の実施例（実験結果を含む）について説明する。
実施例では、水平共通流路３２（個別流路２０と同一面上に設けられたもの）及び垂直共通流路３２をともに持つものとした。そして、水平共通流路３２が同一で、垂直共通流路３２が異なる３種類と、垂直共通流路３２が同一で、水平共通流路３２が異なるものとの計４種類（試作番号「ＳＳ２０７」、「ＳＳ９４１」、「ＳＳ１０６２」、及び「ＳＳ１０８３」）を試作し、特性の比較を行った。
【００６４】
図７は、試作品の各寸法を説明する断面図であり、形状的には、図５の左側の図（Ａ）と同一である。また、図８は、各試作品の番号と、その各寸法を表にして示す図である。
さらにまた、図９は、試作番号「ＳＳ２０７」、「ＳＳ９４１」、及び「ＳＳ１０６２」における、水平共通流路３２に設けた柱（断面三角形状）３２ｂを示す平面図である。
なお、図８中、試作番号「ＳＳ９４１」と「ＳＳ１０６２」とは、全て同一寸法であるが、実際には一部に相違点のあるものである。ただし、実施例では、その点については省略する。
【００６５】
ここで、実施例において、何を指標とし、どのように測定したのかについて説明する。一般的に、液体吐出部からのインク液滴の吐出量を比較的正しく観測する手段としては、記録内容を画像読みとり機（イメージスキャナ等）で測定し、濃度変化として見る方法が簡便、かつ実際的である。しかし、この方法では、測定系の特性が正確に分からないので定性的なことは分かるが、定量的な測定は難しいことと、系の特性によっては生じていることが正しく観測できないことがある（例えば、画像読みとり装置自身の周波数特性（Ｆ特）の劣化が挙げられる。）。
【００６６】
したがって、少なくとも測定系のＦ特補正を行って測定系のＦ特限界がインク液滴を並べたときに観測される（２次元の）空間周波数のカットオフ限界（ｆｃｏ）より高いことが観測を容易にする（Ｆ特がｆｃｏより狭くても観測はできるが、高い周波数で生じる変動が減衰して見えにくくなる。）。
【００６７】
図１０は、Ｆ特補正の手段としてしばしば使われる物として、遅延させたデータを異なる係数を掛けて加算した、いわゆるトランスバーサルフィルタを示す図である。図１０に示された５点タップＦ特補正フィルタの特性を決めるためには、一般的には５個の係数（掛け算の乗数）を決定する必要があるが、デジタルフィルタの理論によれば、位相特性を変えないという条件を与えると、対称型の係数で良いことになり（余弦関数しか含まないため、コサイン等化器と呼ばれることもある）、図１０のように、Ａ、Ｂ、及びＣの３つの定数を決めれば良い。
【００６８】
このような係数を持ったフィルタのＦ特（＝Ｆ（ω））は、基本的に、
（式１）Ｆ（ω）＝Ｃ＋２ＡCos （２ω）＋２ＢCos （ω）
（式２）        ＝０．５−２Ａ＋２ＡCos （２ω）＋Cos （ω）
ただし、ω＝２π／Ｔ。Ｔは、図１０の一段当たりの遅延時間。
式２の場合は、ω＝０でＦ（ω）＝１、ω＝πでＦ（ω）＝０の条件を満たす場合。
と表すことができる特性になる。式２の場合は、さらに良いフィルタとしての条件、すなわち「ナイキスト周波数での減衰を最大にする」という条件と、低周波数でのゲインを１にするという条件を満たすもので、この場合は、１つの係数（例えばＡ）を決定すれば良いことになる。図１１は、Ａの値を適当に変えた場合のＦ（ω）の特性をグラフとして示す図である。
【００６９】
また、図１２は、このフィルタの係数Ａを適切に選択し、本実施例の実験に用いた画像読みとり機での好ましい設定値を求めたものである。図１２に示すように、Ａ＝−０．８付近でなまった矩形波が比較的測定に適した特性になることが分かる（周波数特性的には、全体として平坦に近いものになる。）。なお、図１２のデータは、図２０に示したものと基本的に同じである。
以下、式２を、Ａ＝−０．８に設定した補正関数を用いて、図８に示した実施例の記録結果の比較を行う。
【００７０】
図１３は、実施例での試作番号「ＳＳ２０７」と「ＳＳ９４１」との特性比較、すなわち、垂直共通流路３２の流路幅を変えたときの振動の差（記録時の濃度差）をグラフとして示す図である。図１３からも明らかなように、垂直共通流路３２の振動抑制効果は歴然である。また、図１４は、図２１と同様に、試作番号「ＳＳ２０７」と「ＳＳ９４１」との濃度変化を明度だけの情報にして示す図である。
【００７１】
さらにまた、図１５は、試作番号「ＳＳ１０６２」と「ＳＳ１０８３」とで、水平共通流路３２の相違による差をグラフとして示す図である。さらに、図１６は、試作番号「ＳＳ１０６２」と「ＳＳ１０８３」とを、図１４と同様に濃度変化を明度だけの情報にして示す図である。図１５に示される改善効果が図１３のそれに比べて小さく見えるのは、図１５の結果には、既に垂直共通流路３２の改善効果が含まれているからである。
【００７２】
また、本実施例で使用した水平共通流路３２は、流路抵抗が比較的小さなものであるが、図１５から明らかに分かることは、この程度のものでも効果はあるので、柱の構造や、柱の並べる列数等をさらに最適化すれば、垂直共通流路３２の効果と相まって、本発明の基本的目的である干渉や圧力変動の影響を受けにくい流路構造が理論的にも実際にも形成できることが実証された。
【００７３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形が可能である。
（１）本実施形態では、サーマル方式の飛翔力供給手段として発熱素子１３を例に挙げたが、発熱素子１３に限らず、他の方式の飛翔力供給手段を用いたものでも良い。例えば、静電吐出方式やピエゾ方式の飛翔力供給手段が挙げられる。
静電吐出方式の飛翔力供給手段は、振動板と、この振動板の下側に、空気層を介した２つの電極を設けたものである。そして、両電極間に電圧を印加し、振動板を下側にたわませ、その後、電圧を０Ｖにして静電気力を開放する。このとき、振動板が元の状態に戻るときの弾性力を利用してインク液滴を吐出するものである。
【００７４】
また、ピエゾ方式の飛翔力供給手段は、両面に電極を有するピエゾ素子と振動板との積層体を設けたものである。そして、ピエゾ素子の両面の電極に電圧を印加すると、圧電効果により振動板に曲げモーメントが発生し、振動板がたわみ、変形する。この変形を利用してインク液滴を吐出するものである。
【００７５】
このように、本発明は、サーマル方式に限らず、ピエゾ方式や静電吐出方式等にも適用することができる。また、上述したように、本発明は、シリアル方式、ライン方式を問わず、適用することができる。ただし、本発明は、インク液滴の吐出時の衝撃が、液体吐出部相互に影響を及ぼすことを防止するものであり、インク液滴の吐出時の圧力が強いほど、また、１つの吐出から次の吐出までの期間が短いほど（すなわち、動作速度が速いほど）、その影響の度合いが大きくなる。したがって、吐出力の強い（吐出速度の速い）サーマル方式や、１つの吐出から次の吐出までの期間が短い（高速に多くのヘッドに均等にインクを供給しなければならない）ライン方式ほど、本発明を適用したときに有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明による液体吐出装置を適用したインクジェットプリンタのヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】インク液室、個別流路、及び共通流路の連通状態を模式的に示す平面図及び側面図である。
【図３】デュアル・インライン方式のヘッド（図中、（Ａ））と、ラインヘッド（図中、（Ｂ））とを示す平面図である。
【図４】水平共通流路の２つの形態を例示した平面図である。
【図５】垂直共通流路を示す断面図であり、左側は、１列のノズル列に対してインクを供給する場合の例を示し、右側は、２列のノズル列に対してインクを供給する場合の例を示す。
【図６】図５中、左側の図を斜め下方向から見た斜視図である。
【図７】試作品の各寸法を説明する断面図である。
【図８】各試作品の番号と、その各寸法を表にして示す図である。
【図９】試作番号「ＳＳ２０７」、「ＳＳ９４１」、及び「ＳＳ１０６２」における、水平共通流路に設けた柱を示す平面図である。
【図１０】いわゆるトランスバーサルフィルタを示す図である。
【図１１】式１においてＡの値を適当に変えた場合のＦ（ω）の特性をグラフとして示す図である。
【図１２】係数Ａを適切に選択し、本実施例の実験に用いた画像読みとり機での好ましい設定値を求めたものである。
【図１３】試作番号「ＳＳ２０７」と「ＳＳ９４１」との特性比較をグラフとして示す図である。
【図１４】試作番号「ＳＳ２０７」と「ＳＳ９４１」との濃度変化を明度だけの情報にして示す図である。
【図１５】試作番号「ＳＳ１０６２」と「ＳＳ１０８３」とで、水平共通流路の相違による差をグラフとして示す図である。
【図１６】試作番号「ＳＳ１０６２」と「ＳＳ１０８３」との濃度変化を明度だけの情報にして示す図である。
【図１７】個別流路及び共通流路と、インク液室とを模式的に示す図であり、インクの吐出時の動作を時系列で説明する図である。
【図１８】図１７で示した静止、膨張、収縮、及び補充の各動作における、衝撃波の相互干渉状態を示す図である。
【図１９】インク液室内の圧力と、吐出されるインク液滴との関係を説明する図である。
【図２０】６００ＤＰＩ用に作られたインクジェットプリンタ用のラインヘッドでインク液滴の吐出を行い、吐出されたインクの濃度変化を、インク液滴の変化として計測した結果をグラフに示す図である。
【図２１】上側は、図２０中、１点鎖線で囲まれた部分を、色の濃淡によって置き換えたものであり、下側は、圧力変動による変化が生じない理想状態を、濃度平均値（１６０）として示したものである。
【符号の説明】
【００７７】
１１  ヘッド
１２  インク液室
１３  発熱素子
１４  基板部材
１５  半導体基板
１７  ノズルシート
１８  ノズル
２０  個別流路
３０  共通流路
３１  第１共通流路
３２  第２共通流路（水平共通流路、垂直共通流路）
４０  ダミーヘッド
【図１】
2005111810.tif 000003
【図８】
2005111810.tif 000004
【図２】
2005111810.tif 000005
【図３】
2005111810.tif 000006
【図４】
2005111810.tif 000007
【図５】
2005111810.tif 000008
【図６】
2005111810.tif 000009
【図７】
2005111810.tif 000010
【図９】
2005111810.tif 000011
【図１０】
2005111810.tif 000012
【図１１】
2005111810.tif 000013
【図１２】
2005111810.tif 000014
【図１３】
2005111810.tif 000015
【図１４】
2005111810.tif 000016
【図１５】
2005111810.tif 000017
【図１６】
2005111810.tif 000018
【図１７】
2005111810.tif 000019
【図１８】
2005111810.tif 000020
【図１９】
2005111810.tif 000021
【図２０】
2005111810.tif 000022
【図２１】
2005111810.tif 000023