(57)【要約】      （修正有）【課題】不吐出や異常吐出の発生を抑制する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供する。【解決手段】液室１２０８から吐出素子基板１２０６に液体を供給する第２供給口１２１０において、液室１２０８に液体を供給する第１供給口１２０９が接続された接続部に対応する領域よりも、端部に対応する領域の幅を広くする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する素子を備える基板と、
前記基板に供給される液体を貯留可能な液室と、前記液室に液体を供給可能な第１供給口と、前記液室から前記基板へ液体を供給可能な第２供給口と、を備え、前記基板を支持する支持部材と、
を備えた液体吐出ヘッドにおいて、
前記第２供給口は、前記液室における前記第１供給口との接続部に対応する第１領域と、前記第２供給口の開口面に沿った方向における前記液室の端部に対応する第２領域と、を備え、
前記接続部から前記端部へ向かう第１方向と直交する第２方向の幅において、前記第２領域は前記第１領域よりも広い幅を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１供給口との前記接続部は、前記液室の一端部に設けられており、前記端部は、前記液室の他端部に設けら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】
前記第１供給口との前記接続部は、前記液室の中央部に設けら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４】
前記第２供給口は前記液室の底面に該当し、前記液室における前記底面と対向する天面は、前記接続部から前記端部にかけて、前記端部に近いほど前記底面に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記端部における前記底面と前記天面とは、前記第２方向における略同じ幅を備えていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記端部における前記底面と前記天面とは、前記第２方向における異なる幅を備えており、前記天面の方が狭い幅を備えていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記天面の、前記接続部における幅は、前記端部における幅よりも狭いことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記天面の、前記接続部における幅は、前記端部における幅よりも広いことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備え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、液体を吐出する液体吐出ヘッドおよびその液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出口から液体を吐出する液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドでは、液体に溶存した気体や、液体の経路に用いられる材料を透過して侵入する気体が、気泡となって、吐出口へ液体を供給する液室内に入ることがある。このように気泡が液室に入り滞留すると、吐出口へ液体が供給されなくて不吐出となったり、吐出圧力が吸収されて異常吐出となったりする。
【０００３】
そこで特許文献１には、液室内の気泡を排出する回復処理において、気泡が液室内に滞留するのを抑制するために、供給口から吐出口へ向かう液室の形状を末広がりにするとともに、液室の幅を徐々に広げる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３４６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法は、回復処理等で高速で液室内に液体を供給する場合に、液室内に渦を生じさせない点では、気泡の滞留を抑制するのには効果的である。
【０００６】
図８は、従来の液体吐出ヘッドの液室を示した図である。液室内に生じる気泡として、吐出中に吐出口近傍から発生する吐出泡がある。特許文献１の方法では、高速で液体の吐出を行う場合に、液室内の液体の流量が多いと、図８に示すように、吐出泡は液室内の液体の流れにより液室の端部に集まり、先端部付近で積み重なって滞留してしまう。この場合、吐出の際に、液室端部付近の吐出口には液体が供給されなくなり不吐出や異常吐出となったりする。
【０００７】
よって本発明は、上記課題を解決するものであり、不吐出や異常吐出の発生を抑制する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】
【０００８】
そのため本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する素子を備える基板と、前記基板に供給される液体を貯留可能な液室と、前記液室に液体を供給可能な第１供給口と、前記液室から前記基板へ液体を供給可能な第２供給口と、を備え、前記基板を支持する支持部材と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記第２供給口は、前記液室における前記第１供給口との接続部に対応する第１領域と、前記第２供給口の開口面に沿った方向における前記液室の端部に対応する第２領域と、を備え、前記接続部から前記端部へ向かう第１方向と直交する第２方向の幅において、前記第２領域は前記第１領域よりも広い幅を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、不吐出や異常吐出の発生を抑制する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】液体吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図２】液体吐出ヘッドの支持部材を示した図である。
【図３】液体吐出ヘッドに設けられている液室を示した図である。
【図４】液体吐出ヘッドにおける液室内での気泡の挙動を示した図である。
【図５】従来の液体吐出ヘッドの液室を示した図である。
【図６】他の実施形態における液体吐出ヘッドの液室を示した図である。
【図７】他の実施形態における液体吐出ヘッドの液室を示した図である。
【図８】従来の液体吐出ヘッドの液室を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。  
図１は、本発明を適用可能な液体吐出ヘッド１０００の構成を示す分解斜視図である。本実施形態の液体吐出ヘッド１０００は、供給ユニット１１００と、供給ユニット１１００から液体の供給を受けて液体を媒体に吐出するための吐出素子ユニット１２００により構成されている。この液体吐出ヘッド１０００は、液体吐出装置本体に載置されている不図示のキャリッジの位置決め手段および電気的接点によってキャリッジに固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。
【００１２】
吐出素子ユニット１２００は、３つの吐出素子基板１２０６ａ、１２０６ｂ、１２０６ｃ、第１の支持部材１２０１、第２の支持部材１２０２、電気配線テープ１２０３、電気コンタクト基板１２０４、を備えている。また、液体供給ユニット１１００は、流路形成部材１１０１、サブタンクを保持する筺体１１０２を備えている。
【００１３】
吐出素子ユニット１２００の吐出素子基板１２０６（１２０６ａ〜１２０６ｃ）には、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板の片面に液体を吐出するために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生素子を備えている。本実施形態においては、エネルギ発生素子として複数のヒータを用い、各ヒータに電力を供給する電気配線とが成膜技術により形成されている。そして、このヒータに対応する複数の流路と複数の吐出口とがフォトリソグラフィ技術により形成されているとともに、複数の流路に液体を供給するために供給口が裏面に開口するように形成されている。
【００１４】
また、吐出素子基板１２０６は、供給口を備える第１の支持部材１２０１に接着固定されており、第１の支持部材１２０１には、開口を有する第２の支持部材１２０２が接着固定されている。そして、第２の支持部材１２０２を介して、電気配線テープ１２０３が吐出素子基板１２０６に対して電気的に接続されるように保持されている。この電気配線テープ１２０３は、吐出素子基板１２０６に液体を吐出するための電気信号を印加するのに用いられる。電気配線テープ１２０３は、吐出素子基板１２０６に対応する電気配線と、電気配線部に位置し液体吐出装置本体からの電気信号を受けとる外部信号入力端子とを有し、この外部信号入力端子は、筺体の背面に位置決め固定されている。
【００１５】
図２（ａ）、（ｂ）は、液体吐出ヘッド１０００の支持部材を示した図である。第１の支持部材１２０１の一面である吐出素子基板１２０６が設けられる側には、図２（ａ）で示すように、吐出素子基板１２０６に液体を供給する供給口１２１０（第２供給口）が設けられている。供給口１２１０は、吐出素子基板１２０６に設けられている吐出口列それぞれに対応するように、ここでは１２本設置されている。また、図２（ｂ）に示すように、第１の支持部材１２０１の一面の裏面には、樹脂材料から形成される流路形成部材１１０１からの液体を供給するための複数の供給口１２０９（第１供給口）が形成されている。図に示すように供給口１２０９は、複数の液室が配列される方向に関して千鳥配置されており、後述する液室の幅広となる端部が、隣り合わないように配置されている。
【００１６】
図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の液体吐出ヘッド１０００に設けられている液室を示した図である。図３（ａ）は、第１の支持部材１２０１に吐出素子基板１２０６が固定されている状態で、図２の矢視Ａ方向からみた側断面図であり、図３（ｂ）は、液室１２０８を斜視図として特徴をわかりやすく示した図である。液室１２０８は、吐出素子基板１２０６に供給される液体を貯留可能であり、液室１２０８には、供給口１２０９から液体が供給可能である。また、供給口１２０９と液室１２０８と供給口１２１０とは、互いに流体連通しており、供給口１２０９の開口面積は、供給口１２１０の開口面積より小さく形成されている。また、供給口１２０９から供給口１２１０までの液室１２０８は、徐々に広がるように構成されており、供給口１２０９から流入した液体が滞留することなく供給口１２１０へと流れるように構成されている。これによって、回復処理等での液室１２０８内での気泡の滞留を抑制することができる。また供給口１２０９は各液室１２０８の長手方向における一端部に設けられており、さらに隣り合う液室とは異なる側の端部に設けられている。これにより流路形成部材１１０１に、ジョイント口１１０３を配置する際にスペースに余裕ができる。また、これらが略等ピッチで配置されているため、弾性部材からなる連結部材１２０５（図１参照）を別々に用意する必要がなく、同一形状の連結部材１２０５を２か所に適用できるのでコストとの面でも好ましい。吐出素子基板１２０６と電気配線テープ１２０３との電気接続部分は、封止材により封止され、液体による腐食や外的衝撃から保護されている。さらに、電気配線テープ１２０３の端部には、液体吐出装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子を有する電気コンタクト基板１２０４が、異方性導電フィルム等を用いて熱圧着され電気的に接続されている。
【００１７】
供給ユニット１１００は、液体吐出装置本体から供給される液体を保持するために設けられている不図示のサブタンクを保持する筺体１１０２と、そのサブタンクから吐出素子ユニット１２００へ液体を導く流路形成部材１１０１とを備えている。ここで、筺体１１０２と流路形成部材１１０１とは、超音波溶着にて溶着され吐出素子ユニット１２００にそれぞれ対応する液体を供給する流路を形成している。
【００１８】
本実施形態の液体吐出ヘッド１０００は、供給ユニット１１００と吐出素子ユニット１２００とを結合することで完成する。液室１２０８における流路形成部材側の供給口１２０９と供給ユニットのジョイント口１１０３との間には、液体がリークしないように連結部材１２０５を設け、連結部材１２０５を圧着するようにビス１２０７で固定する。この際同時に、吐出素子ユニット１２００は供給ユニットのＸ、Ｙ、Ｚの各方向の基準位置に対して正確に位置決め固定される。
【００１９】
（特徴的構成）
以下、本実施形態の特徴的構成について説明する。ここで、説明を容易にするため液室１２０８のＸＹＺ方向を定義する。図３（ａ）に記したように、供給口１２１０から供給口１２０９へ向かう図の縦方向をＺ方向とし、液室１２０８の長手方向、すなわち供給口１２０９の側から液室先端１２１３の側の方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向Ｚ方向双方に直交（交差）する方向をＹ方向とし、液室１２０８のＹ方向の大きさを幅とする。また供給口１２１０が設けられている面を液室１２０８の底面１２１２とする。
【００２０】
液室１２０８に繋がる供給口１２０９は、Ｘ方向すなわち液室１２０８の長手方向に関して、供給口１２１０の一端部１２１４の側に形成されている。また、液室１２０８の長手方向に関して、供給口１２１０の他端部には液室１２０８の先端１２１３が形成されている。供給口１２１０に対向し、供給口１２０９と液室１２０８との接続部付近から供給口１２１０に近付きつつ先端１２１３へ向かう斜面である天面１２１１を天面とした液室１２０８が第１の支持部材１２０１に形成されている。天面１２１１が傾斜していることで、液室１２０８は、供給口１２０９から供給口１２１０へ向け、Ｚ方向に直交する断面積が徐々に増加する部分を備えている。液室１２０８の断面積が徐々に増加する形状のため、吸引回復時には、供給口１２０９から流入した液体が、液室内の泡を、供給口１２０９の側から液室長手側の液室先端１２１３の側へ向けて運び、滞留させることなく供給口１２１０から排出することができる。
【００２１】
本実施形態の液室１２０８は、図３（ｂ）のように、天面１２１１の幅が端部１２１４側から先端１２１３向かって同寸法である。しかし、供給口１２１０の幅ｗが、供給口１２０９直下の端部１２１４から先端１２１３に向かって（Ｘ方向に）徐々に大きくなる構造を有している。これにより供給口１２０９から供給される液体の流れにおいて、底面１２１２の表面に近いほどＸ方向の流れは、Ｙ方向へ広がりつつ流れることから、Ｘ方向における速度が徐々に低下しながら流れる構造を備えている。
【００２２】
図４（ａ）から（ｃ）は、本実施形態の液体吐出ヘッド１０００における液室内での気泡の挙動を示した図である。以下、図面を参照して吐出中の気泡の具体的な挙動について説明する。なお、ここでは供給口１２１０に面した全ての吐出口が使用される吐出を行うものとし、液室内の気泡として、吐出中に吐出口近傍から発生する気泡を例に説明する。
【００２３】
液体の吐出に伴い、液室内には供給口１２０９から供給口１２１０への流れ１２１６が発生する。流れ１２１６は天面１２１１に沿うもの、底面１２１２に沿うものなどが生じ、いずれの流れもＸ方向の速度成分を持つ。
【００２４】
図４（ａ）は、単位時間当たりの吐出率が低い吐出を行う場合を示しており、液室１２０８内には比較的遅い液体の流れ１２１６が生じている。吐出に伴って吐出口周辺から生じた吐出泡１２１５は、自らの浮力により供給口１２１０付近を通って天面１２１１に移動する。吐出泡１２１５が液室１２０８内を横切る際、流れ１２１６により図の左から右（先端１２１３側）へ流されるものもあるが、Ｘ方向の流速が小さいため、先端１２１３まで流されること無く、天面１２１１にランダムに分散して到達する。
【００２５】
図４（ｂ）、（ｃ）は、単位時間当たりの吐出率が高い吐出を行う場合を示しており、液室１２０８内には比較的速い液体の流れ１２１６が生じている。吐出に伴って吐出口周辺から生じた吐出泡１２１５は、自らの浮力により供給口１２１０付近を通って天面１２１１に移動する。吐出泡１２１５が液室１２０８内を横切る際、Ｘ方向への流れが速いため先端１２１３側へ流される。しかし、先端１２１３に向けて底面１２１２の幅が広がっていることから、Ｘ方向への流れに伴ってＹ方向への流れが生じて、底面１２１２近傍の流れの層のＸ方向の速度成分は緩和される。従って、吐出泡１２１５は、先端１２１３まで流されること無く、底面１２１２近傍の流れの層を通過して天面１２１１にランダムに分散して到達する。
【００２６】
なお、吐出泡１２１５を例に説明したが、液体に溶存した気体や、液体の経路に用いられる材料を透過して侵入する気体によって生じる気泡も同様の挙動によって、天面１２１１にランダムに分散して到達する。
【００２７】
このように、先端１２１３付近に吐出泡１２１５が集中することがなく、気泡によって吐出口への液体供給が遮断されること無く、安定な液体の供給がなされる。また、天面１２１１に到達した気泡は、天面１２１１上に留まるか、浮力により天面１２１１に沿って供給口１２０９方向へ移動する。よって、気泡による不吐出等の不具合の発生を抑制することができる。
【００２８】
図５（ａ）から（ｄ）は、従来の液体吐出ヘッドの液室を示した図である。ここで比較例として、従来の液室における吐出泡の挙動を説明する。従来の液体吐出ヘッドの液室１３０８では、図５（ａ）のように供給口１３１０の幅ｗは、供給口１３０９直下の端部１３１４から先端１３１３に向かって（Ｘ方向に）変わらない構成を備えている。このような構成の場合、供給口１３０９から供給される液体の底面１３１２の表面に近いＸ方向の流れは、速度を低下させることなく先端１３１３に向かう。
【００２９】
図５（ｂ）は、単位時間当たりの吐出率が低い吐出を行う場合を示しており、液室１３０８内には比較的遅い液体の流れ１３１６が生じている。このような場合、吐出泡１３１５の挙動は、本実施形態の液体吐出ヘッド１０００における吐出泡１２１５の挙動と変わらない。しかし、図５（ｃ）、（ｄ）のように、単位時間当たりの吐出率が高い吐出を行う場合、液室１３０８内には比較的速い液体の流れ１３１６が生じており、底面１３１２の表面に近いＸ方向の流れも、速度を低下させることなく先端１３１３に向かう。従って、吐出泡１３１５は流れ１３１６のＸ方向の速度成分に押され、図５（ｄ）のように先端１３１３側まで流される場合がある。先端１３１３に集中した吐出泡１３１５は、天面１３１１より供給口１３１０へ次第に堆積し、先端１３１３付近の直下の吐出口への液体の供給を阻害し、やがて吐出不良や異常吐出を引き起こす。
【００３０】
このように、従来の液体吐出ヘッドでは、吐出泡は先端付近に集中して堆積する。しかし、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、底面１２１２の幅をＸ方向の先端に向けて広げることで、流量が多くても、吐出泡１２１５は、底面１２１２近傍の流れの層を通過することで、先端１２１３まで到達しない。その結果、先端１２１３に気泡が堆積することなく、不吐出や異常吐出などの不具合の発生を抑制することができる。
【００３１】
このように、液室から吐出素子基板に液体を供給する第２供給口において、液室に液体を供給する第１供給口が接続された接続部に対応する領域よりも、端部に対応する領域の幅を広くする。これによって、不吐出や異常吐出の発生を抑制する液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を実現することができた。
【００３２】
（他の実施形態）
以下、本発明における他の実施形態を説明する。なお、基本的な構成は上記実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００３３】
図６（ａ）から（ｃ）は、他の実施形態における液体吐出ヘッドの液室を示した図である。図６（ａ）、（ｂ）は液室の底面１２１２および天面１２１１の双方が、先端１２１３方向へ幅が徐々に広くなる構造を備えている。供給口１２１０を形成する底面１２１２の端部の幅は、図６（ａ）では、幅ｗ２、幅ｗ１となっており、先端１２１３側の天面１２１１の幅は、幅ｗ３となっている。ここで各幅は、幅ｗ２＜幅ｗ３＜幅ｗ１の関係となっている。このような構成により、天面１２１１および底面１２１２の表面近くにおいて、一定流量の液体の流れの速度を徐々に低下させることができる。これにより天面１２１１に沿った流れの速度を低下させ、天面１２１１に溜まった吐出泡は、浮力より、天面１２１１に沿った供給口１２０９方向への移動がし易くなる。その結果、液室内に吐出泡の量を短時間に低下させることができる。
【００３４】
また、図６（ｂ）では、供給口１２１０を形成する底面１２１２の端部の幅は、幅ｗ２、幅ｗ１となっており、ここで各幅は、幅ｗ２＜幅ｗ１の関係になっている。先端１２１３における天面１２１１の幅が底面１２１２と略同じ大きさまで増加する。そのため、先端１２１３直上付近の天面１２１１に、吐出泡を堆積させずに蓄えられる空間が図７（ａ）に比べ大きく、長時間に亘る吐出でも、不吐出や異常吐出などの不具合の発生を抑制することができる。
【００３５】
また、図６（ｃ）では、供給口１２１０を形成する底面の端部の幅は、幅ｗ２、幅ｗ１となっており、先端１２１３側の天面１２１１の幅は、幅ｗ４となっている。ここで各幅は、幅ｗ４＜幅ｗ２＜幅ｗ１の関係となっている。天面１２１１の先端１２１３における幅を供給口１２０９付近よりも小さくすることで、吐出中に比べ大流量となる吸引回復時に、天面１２１１に沿った液体の流れの速度を確保することで、液室内の泡の排出性を良好にすることができる。
【００３６】
図７は、他の実施形態における液体吐出ヘッドの液室を示した図である。図７のように、供給口１２０９を液室の中央部に設け、供給口１２０９から先端に向かう底面の幅を徐々に広くした構成でもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０００  液体吐出ヘッド
１２０９  供給口
１２０６  吐出素子基板
１２１０  供給口
１２１１  天面
１２１２  底面
１２１３  先端
【図１】
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【図２】
2017030263.tif 000004
【図３】
2017030263.tif 000005
【図４】
2017030263.tif 000006
【図５】
2017030263.tif 000007
【図６】
2017030263.tif 000008
【図７】
2017030263.tif 000009
【図８】
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