(57)【要約】【課題】液体供給流路内に発生する気泡の除去性能を高める。【解決手段】液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、吐出口に液体を供給する液体供給流路１０と、を有している。液体供給流路１０は第１の流路形成部材１１と、第２の流路形成部材１２と、を有している。第１の流路形成部材１１は、液体吐出ヘッドの作動時に鉛直方向上側に位置する液体供給流路１０の天面１６を形成し、第２の流路形成部材１２は、液体吐出ヘッドの作動時に鉛直方向下側に位置する液体供給流路１０の底面１７を形成する。底面１７は、天面１６より気泡が発生しやすい、天面１６と異なる表面構造を有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に液体を供給する液体供給流路と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記液体供給流路は第１の流路形成部材と、第２の流路形成部材と、を有し、前記第１の流路形成部材は、前記液体吐出ヘッドの作動時に鉛直方向上側に位置する前記液体供給流路の天面を形成し、前記第２の流路形成部材は、前記液体吐出ヘッドの作動時に鉛直方向下側に位置する前記液体供給流路の底面を形成し、前記底面は、前記天面より気泡が発生しやすい、前記天面と異なる表面構造を有している、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記天面の算術平均粗さをＲａ１、前記底面の算術平均粗さをＲａ２としたとき、０.２４μｍ≦Ｒａ２、かつＲａ１≦０.０４μｍの関係を満たす、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記天面の算術平均粗さＲａ１と前記底面の算術平均粗さＲａ２は、６・Ｒａ１≦Ｒａ２の関係を満たす、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記底面は規則的に配置された凸部を有する、請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記天面の前記液体との接触角をθ１、前記底面の前記液体との接触角をθ２としたとき、１．６９≦θ２／θ１≦３．５８の関係を満たす、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記接触角θ２はθ２≦８４の関係を満たす、請求項５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し、特に吐出口に液体を供給する液体供給流路の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の液体吐出装置の短所として、液体の乾燥により液体吐出ヘッドの吐出口の目詰まりが生じやすいことや、吐出口からのゴミや気泡の混入により液体の吐出が不安定になることが挙げられる。特に、液体吐出ヘッドを長時間使用せず放置すると、吐出口に液体を供給する液体供給流路内に気泡が発生することが知られており、この気泡が吐出口に達すると吐出不良の原因となる。これを防止するために、液体吐出ヘッドの吐出口が形成された面（以下、吐出口形成面という）に負圧をかけて液体を吸引し、気泡を吐出口から排出することが行われる。吸引は通常、液体吐出装置の印字前または非印字時に必要に応じて実行される。しかしながら、吸引を１回行っても液体供給流路内に気泡が残留する場合がある。液体供給流路内に気泡が残留すると、気泡を除去するために液体の吸引回数及び吸引量が増加し、印字できるまでに必要な時間が増加するとともに印字可能枚数が低減する。また、廃棄される液体量が増加するため、液体吐出装置内の廃液体吸収体の交換周期を早めることにもなる。
【０００３】
特許文献１には、鉛直方向上側の天面を形成する第１の流路形成部材と、鉛直方向下側の底面を形成する第２の流路形成部材とからなる、液体吐出ヘッドの液体供給流路が開示されている。第１の流路形成部材と第２の流路形成部材の接合部は第２の流路形成部材の周囲に設けられており、流路に面した凹み等の空隙が存在しない。気泡は空隙に滞留しやすいため、空隙をなくすことで気泡の滞留を抑えることができる。
特許文献２には、流路に付着する気泡の接触角が１５５度以上になるように流路の天面に親水性の接着剤が塗布された液体吐出ヘッドが開示されている。このような大きな接触角では気泡が不安定な状態となり、気泡の滞留を防止することができる。なお、「気泡の接触角が１５５度以上」は「液体の接触角が３５度以下」と同義である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５８８０６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気泡は、液体中に溶存するガスが液体の温度上昇若しくは圧力低下に伴いガスの塊となることで発生する。すなわち、気泡は液体供給流路のあらゆる部位で発生し得る。特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは、液体供給流路の空隙での気泡の発生が抑制されるが、液体供給流路のその他の部位では依然として気泡が発生し易い。特に天面で発生した気泡は自身の浮力によって天面に押し付けられ除去しにくい。このため、液体供給流路内に気泡が発生したときに、液体の不吐出ないし不安定な吐出が生じやすい。これに対し特許文献２に記載の液体吐出ヘッドでは、天面に気泡が残留しにくくなるものの、一旦天面に発生した気泡が浮力によって天面に押し付けられる点では特許文献１に記載の液体吐出ヘッドと同じである。
【０００６】
本発明は、液体供給流路内に発生する気泡を除去しやすい液体吐出ヘッド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】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、吐出口に液体を供給する液体供給流路と、を有している。液体供給流路は第１の流路形成部材と、第２の流路形成部材と、を有している。第１の流路形成部材は、液体吐出ヘッドの作動時に鉛直方向上側に位置する液体供給流路の天面を形成し、第２の流路形成部材は、液体吐出ヘッドの作動時に鉛直方向下側に位置する液体供給流路の底面を形成する。底面は、天面より気泡が発生しやすい、天面と異なる表面構造を有している。
【０００８】
上述のように、天面で発生した気泡は自身の浮力によって天面に押し付けられ、除去しにくい。これに対し本発明では、底面が天面より気泡が発生しやすいように、底面が天面と異なる表面構造を有している。底面で発生した気泡は天面で発生した気泡と同様に浮力を受けるが、ただちに天面に押し付けられることはなく、液体供給流路を流れる液体中を浮遊する。液体中を浮遊する気泡は液体供給流路の液体の流れによって容易に除去することができる。すなわち、液体供給流路内に発生する気泡を効率的に除去するためには、天面より底面で気泡を誘発させることが有利であり、本発明ではそのために底面と天面の表面構造を異ならせている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体供給流路内に発生する気泡を除去しやすい液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用可能な液体吐出装置の概略斜視図である。
【図２】図１に示す液体吐出ヘッドにおける吐出口の配列を示す模式図である。
【図３】図１に示す液体吐出装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す液体吐出装置と液体供給路を示す斜視図及び下面図である。
【図５】図４に示す液体供給流路の断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る液体供給流路の底面の部分断面図と平面図である。
【図７】第２の実施形態に係る液体供給流路の断面図である。
【図８】比較例の液体供給流路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明を適用可能な液体吐出装置及び液体吐出ヘッドについて説明する。ここではインクを記録媒体に吐出して記録媒体に画像を記録するインクジョットプリンタについて説明するが、液体吐出装置はこれに限定されない。例えば導電材料を含む液体で描画を行い、配線パターンを形成するといった、産業用の用途の液体吐出装置も本発明に含まれる。以下の説明は後述する第１及び第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドに共通する。
【００１２】
図１は、液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置１の概略斜視図である。液体カートリッジ２は、４色のカラー液体、すなわちブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクがそれぞれ収容された液体タンク３と、各色のインクに対応し互いに同一の構成の液体吐出ヘッド４と、から構成されている。図２は図１のＺ方向からみた液体吐出ヘッド４の吐出口形成面の下面図である。液体吐出ヘッド４の吐出口形成面２２には吐出口２１が直線状に配列された吐出口列２３が形成されている。図２では一列の吐出口列２３だけを示しているが、吐出口形成面２２には複数列の吐出口列２３が形成されている。紙送りローラー６は補助ローラー７とともに記録媒体Ｐをニップしながら回転し、記録媒体ＰをＹ方向に搬送する。給紙ローラー８は紙送りローラー６、補助ローラー７と同様、記録媒体Ｐをニップしながら、記録媒体Ｐを給紙する。キャリッジ５は４つの液体カートリッジ２を支持し、これらをＸ方向（主走査方向）に移動させる。キャリッジ５は記録を行っていないとき、あるいは液体吐出ヘッド４の回復作業を行うときには点線で示すホームポジションｈに待機している。ホームポジションｈにあるキャリッジ５は、液体吐出装置１が記録開始命令を受け取るとＸ方向に移動しながら、液体吐出ヘッド４の複数の吐出口２１から液体を吐出して、記録媒体Ｐに記録を行う。ホームポジションｈの反対側の記録媒体端部までの記録が終了するとキャリッジ５はホームポジションｈに戻り、再びＸ方向への記録を繰り返す。印字を行っていない、すなわち吐出口２１から液体が吐出しない状態が長時間続くと、液体吐出ヘッド４の液体供給流路内に気泡が発生する。この気泡が吐出口２１に達すると、吐出不良が発生する。この現象を防止するために、一定時間が経過する毎に、キャップ９で液体吐出ヘッド４の吐出口形成面２２を覆って吐出口２１に負圧をかけ、気泡を液体とともに吸引して取り除く。
【００１３】
図３は、液体吐出装置１の制御構成を示すブロック図である。液体吐出装置１の制御部はソフト系処理手段とハード系処理手段とに大別される。ソフト系処理手段は画像入力部３０３と、画像入力部３０３に対応する画像信号処理部３０４と、中央制御部（ＣＰＵ）３００と、を有している。ハード系処理手段は、操作部３０６と、回復系制御回路３０７と、ヘッド温度制御回路３１４と、ヘッド駆動制御回路３１５と、キャリッジ駆動制御回路３１６と、紙送り制御回路３１７と、を有している。これらのソフト系処理手段とハード系処理手段を構成する各要素、回路はメインバスライン７０５に対してそれぞれアクセスすることができる。ＣＰＵ３００は、通常ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３０１とＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３０２を有し、入力情報に対して適正な記録条件を与えて液体吐出ヘッド４を駆動して記録を行う。ＲＡＭ３０２内には、予め液体吐出ヘッド４の回復タイミングチャートを実行するプログラムが格納されており、必要に応じて予備吐出条件等の回復条件を回復系制御回路３０７、液体吐出ヘッド４、保温ヒータ３１３等に与える。回復系モータ３０８は、液体吐出ヘッド４とワイパー３１０と吸引ポンプ３１１を駆動する。ヘッド駆動制御回路３１５は、液体吐出ヘッド４の液体吐出用電気熱変換体（図示せず）の駆動条件を実行し、通常予備吐出や記録用液体吐出を液体吐出ヘッド４に行わせる。キャリッジ駆動制御回路３１６はキャリッジ５の主走査方向Ｘへの駆動を制御し、紙送り制御回路３１７は記録媒体の副走査方向Ｙへの搬送を制御する。
【００１４】
図４（ａ）は液体吐出ヘッドの分解斜視図であり、液体吐出ヘッド４の液体供給流路１０を構成する第１の流路形成部材１１と第２の流路形成部材１２を示している。図４（ｂ）は第１の流路形成部材１１を吐出口形成面側から見た下面図である。図５（ａ）は液体供給流路の、液体の流れ方向と垂直な方向からみた側方断面図、図５（ｂ）は液体供給流路の、液体の流れ方向からみた断面図である。液体吐出ヘッド４は吐出口２１に液体を供給する液体供給流路１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを有している。液体供給流路１０Ｙはイエローインクの液体供給流路であり、液体供給流路１０Ｍはマゼンダインクの液体供給流路であり、液体供給流路１０Ｃはシアンインクの液体供給流路であり、液体供給流路１０Ｋはブラックインクの液体供給流路である。以下の説明ではこれらの液体供給流路１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを液体供給流路１０という。
【００１５】
液体供給流路１０は第１の流路形成部材１１と、第２の流路形成部材１２と、から構成されている。第１の流路形成部材１１は液体吐出ヘッド４の筐体４１の一部であり、吐出口形成面２２側に開口する溝１５を形成している。第１の流路形成部材１１は筐体４１から独立した部材でもよく、その場合、第１の流路形成部材１１は接着剤等の適宜の手段で筐体４１に固定される。第２の流路形成部材１２は各色のインクの第１の流路形成部材１１ごとに設けられた、液体吐出ヘッド４の筐体４１から独立した部材である。液体供給流路１０は第２の流路形成部材１２を第１の流路形成部材１１に接合部材（図示せず）で接合することによって形成される。さらに具体的に述べると、第１の流路形成部材１１の、第２の流路形成部材１２が接合される面には液体の通路となる溝１５が設けられている。第２の流路形成部材１２はこの溝１５の開口を塞ぐ蓋部材であり、第１の流路形成部材１１の溝１５に沿った形状を有している。第１の流路形成部材１１の溝１５を第２の流路形成部材１２で蓋をすることでトンネル状の通路が形成される。この通路が液体供給流路１０となる。図５（ｂ）に示すように、形成された液体供給流路１０の液体の流れ方向から見た断面は概略四角形状となっている。本実施形態では流路の高さＨと幅Ｗは０.９ｍｍであるが、これに限定されない。
【００１６】
このようにして、第１の流路形成部材１１は液体吐出ヘッド４の作動時に鉛直方向上側Ｚ１に位置する液体供給流路１０の天面１６を形成する。そして、第２の流路形成部材１２は液体吐出ヘッド４の作動時に鉛直方向下側Ｚ２に位置する液体供給流路１０の底面１７を形成する。第１の流路形成部材１１はさらに、天面１６を底面１７に接続する、液体供給流路１０の２つの側面１８を形成している。ここで、液体吐出ヘッド４の作動時とは、液体吐出ヘッド４が液体吐出装置１に装着され、液体供給流路１０が概ね水平方向に延び、液体吐出口形成面２２が概ね鉛直方向下方を向いた姿勢で液体が吐出口２１から吐出する状態である。液体供給流路１０の一端には、吐出口形成面２２に対し概ね垂直方向に液体吐出ヘッド４の筐体４１の内部を延びる流路１９が設けられている。流路１９は液体タンク３と連通しており、液体供給流路１０を介して液体タンク３の液体を吐出口２１に供給する。
【００１７】
本発明では、液体供給流路１０（第２の流路形成部材１２）の底面１７は、液体供給流路１０（第１の流路形成部材１１）の天面１６より気泡が発生しやすい、天面１６と異なる表面構造を有している。このような表面構造を得るため、第２の流路形成部材１２の底面１７は算術平均粗さ（第１の実施形態）または液体との接触角（第２の実施形態）が天面１６と異なっている。本発明は少なくとも流路形成部材の底面１７と天面１６で、算術平均粗さまたは液体との接触角が異なっていればよいが、底面１７と側面１８でも算術平均粗さまたは液体との接触角が異なっていることが好ましい。通常は液体供給流路１０（第１の流路形成部材１１）の側面１８と天面１６は同じ表面構造を有しているため、この条件は自動的に満足される。本実施形態では第１の流路形成部材１１の天面１６は概ね平坦であるが、湾曲していても構わない。その場合、例えば液体供給流路１０の底面１７から、液体供給流路１０の最大高さの０．９倍に相当する位置までの高さ範囲を側面１８とし、それより上方を天面１６とすることができる。また、第１の実施形態と第２の実施形態は個々に適用可能であるが、同時に適用することも可能である。
【００１８】
［第１の実施形態］
第１の流路形成部材１１は強度が高く、腐食防止性があり、液体の流動性を高められる、変性ポリフェニレンエーテル樹脂から形成されている。イエローインクに対する接触角は３５度である。第２の流路形成部材１２は、第１の流路形成部材１１と同じ変性ポリフェニレンエーテル樹脂から形成されている。イエローインクに対する接触角は３５度である。本実施形態では第１の流路形成部材１１と第２の流路形成部材１２は同じ材料を用いているが、液体供給流路１０の底面１７が天面１６より気泡が発生しやすい限り、第２の流路形成部材１２を第１の流路形成部材１１と異なる材料から形成することもできる。
【００１９】
図６（ａ）は第２の流路形成部材１２の表面の拡大断面図である。第２の流路形成部材１２の第１の流路形成部材１１と面する表面には微細な凹凸形状が設けてある。図６（ｂ）は第２の流路形成部材１２の表面の平面図を示している。凸部３１は規則的に配置されている。具体的には、複数の凸部３１は、液体供給流路１０の液体が流れる方向Ｆに平行な行３２と、液体供給流路１０の液体が流れる方向Ｆに直交する列３３と、からなる格子のパターンで配列されている。凸部３１の間には凹部３４が形成されている。凸部３１の形状は円柱形である。一例では凸部３１の半径Ｒは４μｍ、列方向と行方向における凸部３１の間隔Ｄは２μｍである。従って、凸部３１の直径２Ｒと間隔Ｄを合せた距離、すなわち列方向または行方向に互いに隣接する凸部３１の中心間のピッチＰは１０μｍである。凸部３１の高さｈは実施例において詳述するが、０．２〜２．０μｍの範囲にある。半径Ｒ、高さｈ、ピッチＰの大きさは流路の幅Ｗよりも充分小さく、いずれもミクロンオーダーである。
【００２０】
これらの凹凸形状は、第２の流路構成部材１２にドライエッチングによってテクスチャを作成することで形成することができる。本実施形態では、反応性イオンエッチング（以下ＲＩＥ）により第２の流路構成部材１２の表面に微細加工を行う。ＲＩＥとは電界によるイオンの直進性を利用して基板を物理的、化学的にエッチングする方法である。まず、第２の流路構成部材１２を成形し、ＲＩＥ装置のチャンバー内にエッチングガスと電極を配置し、電極上にテクスチャが作成される第２の流路構成部材１２を配置する。次に、電磁波を印加してエッチングガスをプラズマ化する。次に、第２の流路構成部材１２が配置された電極に高周波の電圧を印加し、プラズマ中のイオンを第２の流路構成部材１２に向けて加速させ、第２の流路構成部材１２に衝突させて、スパッタリングを行う。本実施形態では、エッチングガスには六フッ化硫黄を用い、電極の表面には二酸化ケイ素の酸化膜を貼り付け、１３.５６ＭＨｚの電圧を印加する。
【００２１】
液体に接する表面の表面粗さを異ならせる技術として、ドライエッチング以外に以下の微細加工技術を適用することもできる。これらの技術は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
・Ｘ線リソグラフィを用いるＬＩＧＡ（Roentgen-Lithographie Galvanik Abformung）技術
・ＥＰＯＮ ＳＵ-８（商品名）を用いた高アスペクト比フォトリソグラフィ法
・マイクロ放電加工法（μ-ＥＤＭ（Micro Electro Discharge Machining））
・深堀りＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によるシリコンの高アスペクト比加工法
・ホットエンボス加工法
・光造形法
・レーザー加工法
・イオンビーム加工法
・ダイアモンドのような硬い材料で作られたマイクロ工具を用いる機械的マイクロ切削加工法。
【００２２】
図７（ａ）は、本実施形態の液体供給流路１０が液体で満たされ、気泡２０が発生して、第２の流路形成部材１２の底面１７に付着している状態を示している。図７（ｂ）は凹凸の設けられていない流路形成部材１２の平坦な底面１７に気泡が付着している状態を示している。液体供給流路１０はイエローインク用であり、液体はイエローインクである。ここで、気泡の安定性について述べる。気泡の持つエネルギーＵは大別して、体積エネルギーと、表面積エネルギーに分けられ、次式で表される。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
式（１）において、γは液体の表面張力、ｒは気泡の半径、Ｖは気泡の体積、Ａは気泡の表面積とする。式（１）の右辺第一項が体積エネルギーであり、第二項が表面積エネルギーである。この式より気泡の表面積が小さいほど、エネルギー的に安定であることがわかる。このため、気泡が液体供給流路１０の凹部３４に発生しやすくなる。図７（ａ），（ｂ）を対比すると、凹部３４に発生する気泡は、平坦面に発生する気泡よりも表面積が小さくなる。従って、凹部３４は気泡を誘発しやすい。第２の流路形成部材１２に気泡が形成されると、気泡に鉛直上向き（図７の上方向）の浮力がかかり、吸引等で液体の流れが発生した時に、底面１７から剥離し易くなる。従って、液体供給流路１０内からの気泡の除去性が向上する。
【００２５】
液体供給流路１０の底面１７に気泡を誘発させることは以下の点で有利である。図７（ｃ）は特許文献１に記載されたのと同様の液体供給流路１１０の断面図である。第１の流路形成部材１１１と第２の流路形成部材１１２の間の接合部には空隙がないため気泡は発生しにくい。しかし、浮力の影響のため、天面１１６で発生した気泡１２０は天面１１６に押し付けられ天面１１６に付着しやすくなる。一旦天面１１６に付着した気泡１２０は浮力によって上方に押し付けられるため、天面１１６が平面であっても曲面であっても気泡は容易に除去されない。これに対し本実施形態では、底面１７で発生した気泡２０は天面１６で発生した気泡と同様に浮力を受けるが、ただちに天面１６に押し付けられることはなく、液体供給流路１０を流れる液体中を浮遊する。このような気泡２０は液体供給流路１０の液体の流れによって容易に除去することができる。
【００２６】
（実施例）表１は、第１の実施形態において、第１の流路形成部材１１の表面粗さＲａ１と第２の流路形成部材１２の表面粗さＲａ２を様々に変化させ、イエローインク用の液体供給流路内の気泡を完全に除去するのに要した液体量と吸引時間を示す。表面粗さＲａ１、Ｒａ２はＪＩＳ  Ｂ  ０６０１「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語、定義及び表面性状パラメータ」に規定される「輪郭曲線の算術平均粗さＲａ」に従い算出することができる。比較例は凹凸形状を設けておらず、第１の流路形成部材１１の表面粗さＲａ１と第２の流路形成部材１２の表面粗さＲａ２は同一である。実施例１〜４と参考例１〜２は凸部を設けているが、参考例１，２は第２の流路形成部材１２の表面粗さＲａ２が第１の流路形成部材１１の表面粗さＲａ１に対し相対的に小さく、比較例に近い。イエローインク中の溶存ガスから発生した気泡の量は約０.０５μｌである。実施例、参考例、比較例とも１.６７（ｍｇ/ｓｅｃ）の流量で吸引を行った。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
第２の流路形成部材１２の表面に凹凸形状を設けた実施例１〜４と参考例１〜２では、気泡は第２の流路形成部材１２に付着した。第２の流路形成部材１２の表面に凹凸形状を設けていない比較例では、発生した気泡は第１の流路形成部材１１に付着した。第２の流路形成部材１２の表面に凹凸形状が設けられ、Ｒａ１≦０.０５μｍかつ０.２０μｍ≦Ｒａ２の条件を満たす実施例１〜４では、比較例と比べてインクの吸引量が少なくインクの吸引時間も短い。凹凸形状のない比較例（吸引量５.００ｍｇ、吸引時間３.０ｓｅｃ）に対して、実施例１〜４では、吸引量は最大３.００ｍｇ削減し、吸引時間は最大１.８ｓｅｃ短縮した。参考例１〜２は比較例と吸引量、吸引時間とも変わらない。Ｒａ２がＲａ１の４倍以上の時に吸引量、吸引時間とも概ね改善される。Ｒａ２／Ｒａ１が大きいほど吸引量、吸引時間とも改善される。このことはＲａ２／Ｒａ１が気泡の除去性能と強い相関関係にあることを示している。
【００２９】
以上より、Ｒａ１≦０.０５μｍかつ０.２０μｍ≦Ｒａ２の条件を満たすときに気泡の除去性能の改善が期待されることが分かる。また、４・Ｒａ１≦Ｒａ２の関係を満たすときにも、気泡の除去性能の改善が期待されることが分かる。ここで、流路形成部材の表面粗さＲａの測定値は、製造過程でのばらつきなどに起因し、±０.２・Ｒａの誤差を持つ。表１には誤差を考慮したＲａ１，Ｒａ２，Ｒａ１／Ｒａ２の範囲も記載している。例えば、実施例４のＲａ１は測定値０．０５μｍに対し０．０４〜０．０６μｍの間で変動し、Ｒａ２は測定値０．２μｍに対し０．１６〜０．２４μｍの間で変動し、その結果Ｒａ２／Ｒａ１は２．６７〜６の間で変動する。この誤差を考慮すると、Ｒａ２の下限値は０.２４μｍ、Ｒａ１の上限値は０．０４μｍとすることが望ましく、Ｒａ２／Ｒａ１の下限値は６とすることが望ましい。以上より、Ｒａ１≦０.０４μｍかつ０.２４μｍ≦Ｒａ２の条件を満たすことが望ましく、また、６・Ｒａ１≦Ｒａ２の関係を満たすことが望ましい。
【００３０】
［第２の実施形態］
次に本発明の第２の実施形態の流路構造について説明する。第１の実施形態は、第１の流路形成部材１１と第２の流路形成部材１２が同一の材料からなり表面粗さＲａが異なっているが、本実施形態は、第１の流路形成部材１１と第２の流路形成部材１２が別の材料からなり液体との接触角が異なっている。第１の流路形成部材１１と第２の流路形成部材１２の形状は第１の実施形態と同じである。
【００３１】
第１の流路形成部材１１は、親水性に優れる二酸化チタンを主な構成材料として用いる。第１の流路形成部材１１とイエローインクとの接触角θ１は２５度である。第２の流路形成部材１２は、強度が高く、腐食防止性があり、液体の流動性を高められる、変性ポリフェニレンエーテル樹脂を用いる。第２の流路形成部材１２とイエローインクとの接触角θ２は３５度である。図８は第２の流路形成部材１２上に気泡２０が接触角θ２で付着している状態を示している。液体との接触角θは気体（気泡）と液体（インク）と固体（流路形成部材）が接する三重点５１から引かれた気液の接触線５２と、三重点５１から気体（気泡）から離れる方向に引かれた固液の接触線５３（流路形成部材の表面）の成す角度として定義される。このような定義は、計測の容易性から有利である。
【００３２】
ここで、流路壁面に付着した気泡を剥離するために必要なエネルギーは、以下の式で定義される気泡の付着エネルギーＥｐによって表すことができる。
【００３３】
【数２】
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【００３４】
付着エネルギーＥｐが大きいほど、すなわち液体との接触角θが大きいほどエネルギー的に安定になり、流路壁面に付着した気泡を剥離しにくい。逆に、付着エネルギーＥｐが小さいほど、すなわち液体との接触角θが小さいほどエネルギー的に不安定になり、気泡を剥離しやすい。第１の流路形成部材１１と液体との接触角θ１（２５度）は第２の流路形成部材１２と液体との接触角θ２（３５度）より小さいため、第１の流路形成部材１１上の気泡は付着エネルギーＥｐ１が小さくなり、エネルギー的に不安定である（剥離されやすい）。第２の流路形成部材１２上の気泡は付着エネルギーＥｐ２が第１の流路形成部材１１上の付着エネルギーＥｐ１より低いため、準安定状態である（剥離されにくい）。付着エネルギーＥｐの違いのため、第１の流路形成部材１１上の気泡は第２の流路形成部材１２上の気泡よりも剥離されやすい。その結果、第１の流路形成部材１１上には気泡が安定して存在することができない。結果的に第２の流路形成部材１２上に気泡が誘発され、第１の実施形態で説明したのと同様の理由で流路内からの気泡除去性が向上する。
【００３５】
（実施例）表２は、第２の実施形態において、第１の流路形成部材１１及び第２の流路形成部材１２の液体との接触角を様々に変化させ、イエローインク用の液体供給流路内の気泡を完全に除去するのに要した液体量と吸引時間を示す。比較例は第１の流路形成部材１１と第２の流路形成部材１２の液体との接触角が同じであり、実施例１〜２と参考例１〜７は第１の流路形成部材１１と第２の流路形成部材１２の液体との接触角が異なる。イエローインク中の溶存ガスから発生した気泡の量は約０.０５μｌである。実施例、参考例、比較例とも１.６７（ｍｇ/ｓｅｃ）の流量で吸引を行った。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
実施例１〜２、参考例１〜３では第２の流路形成部材１２に気泡が付着し、参考例４〜７と比較例では第１の流路形成部材１１に気泡が付着した。実施例１，２は比較例と比べ吸引量が少なく、吸引時間も比較例より短くなった。実施例１，２では、吸引量は最大０.８ｍｇ削減され、吸引時間は最大０.５ｓｅｃ短縮した。参考例１〜７では、吸引量が比較例と同じか比較例より多く、吸引時間も比較例と同じか比較例より長くなった。実施例１，２、参考例３，４は第１の流路形成部材１１の液体との接触角θ１が同じで、第２の流路形成部材１２と液体との接触角θ２が異なる。これより、θ２／θ１が所定の範囲内にある場合だけ流路内からの気泡除去性が向上することがわかる。
【００３８】
このことから、１．８≦θ２／θ１≦３．４の条件を満たすときに気泡の除去性能の改善が期待されることが分かる。ここで、接触角θは測定値θに対して±１°の測定誤差を持つ。表２には誤差を考慮したθ１、θ２、θ２／θ１の範囲も記載している。例えば、実施例１のθ１は測定値２５度に対し２４〜２６度の間で変動し、θ２は４４度から４６度の間で変動する。この誤差を考慮すると、θ２／θ１の下限値は１．６９、上限値は３．５８とすることが望ましい。すなわち、１．６９≦θ２／θ１≦３．５８の条件を満たすときに気泡の除去性能の改善が期待されることが分かる。
【００３９】
また、実施例１，２を比較すると、第２の流路形成部材１２の接触角θ２が小さい実施例１のほうが、吸引量が少なく吸引時間も短い。従って、接触角θ２は小さい方が望ましい。これは上述したように、液体との接触角θが小さいほど気泡が剥離しやすいためである。その上限は実施例２の８５度とするのが望ましく、測定誤差を考慮すると接触角θ２はθ２≦８４とするのがさらに望ましい。
【００４０】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１及び第２の実施形態における第１及び第２の流路形成部材１１，１２の材料は上述の材料に限定されるものではなく、強度が高く、腐食防止性があり、液体の流動性を高めるものであれば同様の効果が得られる。例えば、金属（鉄、アルミ、ステンレス鋼、チタン、ハステロイ、その他の各種金属）、樹脂（フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン等）、ガラス（石英等）、セラミックス（シリコン等）、アルミナ等などが好ましく使用できる。
【００４１】
第２の実施形態における第１及び第２の流路形成部材１１，１２の液体との接触角θ１，θ２は部材自身がもつ表面エネルギーによるものに限ったものではない。例えば、第１の流路形成部材１１または第２の流路形成部材１２の表面を表面処理して表面エネルギーを改質した部材を用いてもよい。
【００４２】
上述の液体吐出装置及び液体吐出ヘッドはシリアル方式であるが、本発明はラインヘッドにも同様に適用される。この場合においても本実施形態を適用することで、気泡の除去性が改善される。
【符号の説明】
【００４３】
４  液体吐出ヘッド
１０  液体供給流路
１１  第１の流路形成部材
１２  第２の流路形成部材
１６  天面
１７  底面
２１  吐出口
【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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