JP7188068B2 - 液体吐出ヘッド、ヘッドモジュール、液体カートリッジ、液体吐出ユニットおよび液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、気泡排出性を高めた液体吐出ヘッドとこれを備えたヘッドモジュール、液体カートリッジ、液体吐出ユニットおよび液体吐出装置に関する。

用紙等の記録媒体に画像を形成する画像形成装置として、インクジェットヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に往復移動させながら、インクジェットヘッドからインク液滴を吐出してこれを記録媒体上に着弾させることによって、所望の画像パターンを形成するようにしたインクジェット記録装置が知られている。

かかるインクジェット記録装置に設けられるインクジェットヘッドは、複数の加圧液室とノズル、共通液室、加圧液室に隣接して設けられた圧電素子やヒータなどを備える圧電体素子、インクジェットヘッドを駆動するための駆動ＩＣなどを含んで構成されている。

ところで、共通液室にインクタンクからインクが供給される際、共通液室内の空気の一部が気泡となって残留する場合がある。このように共通液室に気泡が残留すると、ノズルからインクを吐出する際に気泡がノズルに導かれることがあり、これによってインクの吐出不良が発生し、このことが画質不良の発生原因となる。

そこで、特許文献１には、インクジェットヘッドの共通液室内に貫通孔から供給されるインクを、少なくとも２方向に分岐する中子を設け、該中子の加圧液室側の面の親水性を、共通液室内の加圧液室側の面よりも高く設定するとともに、共通液室内に円弧状の凸部を形成する構成が提案されている。

本発明は、気泡排出性が高い液体吐出ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに各々連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別供給流路と、２以上の前記個別供給流路にそれぞれ供給口を介して連通する複数の共通供給流路支流と、前記複数の共通供給流路支流に連通する共通供給流路本流と、を備え、前記共通供給流路支流における前記液体の流れ方向に沿って形成された側面と前記共通供給流路支流の底面との間の角部にラウンドが設けられ、前記共通供給流路支流の底面には前記供給口が開口されており、前記供給口の周縁には周囲より盛り上がっている突起体が形成され、前記突起体の先端は尖っていることを特徴とする。

本発明によれば、気泡排出性が高い液体吐出ヘッドを提供することができる。

本発明にかかる液体吐出ヘッドの一例の液室短手方向の断面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドの一例の液室長手方向の断面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドの一例の支持基板の斜視図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドの他の例の外観斜視説明図である。 同じく分解斜視説明図である。 同じく断面斜視説明図である。 同じくフレーム部材を除く分解斜視説明図である。 同じく流路部分の断面斜視説明図である。 同じく流路部分の拡大断面斜視説明図である。 同じく流路部分の平面説明図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドの他の例の流路部分に形成したラウンド部の一例を模式的に表す斜視図である。 同液体吐出ヘッドの流路部分に形成したラウンド部の一例を模式的に表す断面図である。 同液体吐出ヘッドの流路部分に形成したラウンド部の一例を模式的に表す平面図である。 ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例１）を模式的に表す断面図である。 ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例２）を模式的に表す断面図である。 ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例３）を模式的に表す断面図である。 ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例４）を模式的に表す平面図である。 本発明に係るヘッドモジュールの一例の分解斜視説明図である。 同ヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。 本発明にかかるインクジェット記録装置の一例の斜視図である。 本発明にかかるインクジェット記録装置の一例の側断面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置要部の一例の平面図である。 本発明にかかる液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置要部の一例の側面図である。 本発明の別実施形態にかかる液体吐出ユニットの一例の正面図である。 本発明の別実施形態にかかる液体吐出ユニットの他の例の正面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［液体吐出ヘッド］
図１は本発明にかかる液体吐出ヘッドの一例の液室短手方向の断面図、図２は同液体吐出ヘッドの一例の液室長手方向の断面図、図３は同液体吐出ヘッドの一例の支持基板の斜視図であり、図示の液体吐出ヘッド１ａは、アクチュエータ基板２０１に、液体吐出エネルギを発生する圧電体素子１２と振動板１３を備え、加圧液室隔壁１４と加圧液室１５を形成している。ここで、加圧液室１５は、加圧液室隔壁１４で仕切られている。

圧電体素子１２は、共通電極１２１と個別電極１２２によって挟まれており、各電極層に配線層を積層して電圧を印加する。アクチュエータ基板２０１とノズル基板２０３によって加圧液室１５が形成されている。そして、これらのアクチュエータ基板２０１と支持基板２０２およびノズル基板２０３を接合することによって、液体吐出ヘッド１ａが構成されている。なお、共通液室１８と支流液室６６を形成するアクチュエータ基板２０１や支持基板２０２の基材をシリコンとすることによって、これらのアクチュエータ基板２０１や支持基板２０２に十分な剛性を確保することができるとともに、アクチュエータ基板２０１や支持基板２０２における共通液室１８と支流液室６６の加工が容易となる。

以上のように構成された液体吐出ヘッド１ａにおいては、各加圧液室１５内に液体、例えば記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部から画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル孔１６に対応する個別電極１２２に対して、発振回路により、引き出し配線、層間絶縁膜に形成された接続孔（図示せず）を介して例えば２０Ｖのパルス電圧を印加する。このパルス電圧を印加することによって、圧電体素子１２は、電歪効果によって圧電体素子１２そのものが振動板１３と平行方向に縮むことによって、振動板１３が加圧液室１５方向に撓む。これによって、加圧液室１５内の圧力が急激に上昇し、加圧液室１５に連通するノズル孔１６から記録液が吐出する。

次に、パルス電圧印加後は、縮んだ圧電体素子１２が元に戻ることから、撓んだ振動板１３は元の位置に戻るため、加圧液室１５内が共通液室１８（図２参照）に比べて負圧となり、外部から支流液室６６を介して供給されているインクが共通液滴供給路１９と共通液室１８から流体抵抗部１７を介して加圧液室１５に供給される。これを繰り返すことによって、液滴を連続的に吐出することができ、液体吐出ヘッド１ａに対向して配置された被記録体（用紙）に画像が形成される。

ここで、本発明にかかる液体吐出ヘッド１ａの製造方法について説明するが、この液体吐出ヘッド１ａは、下記（１）～（１０）の手順に従って製造される。

（１）アクチュエータ基板２０１として、面方位（１００）のシリコン単結晶基板（例えば、板厚４００μｍ）上に振動板１３を膜成形する。なお、この振動板１３は、振動板としての機能と後のプロセス整合性を確保していれば、単層と積層膜の何れでも構わない。

例えば、振動板１３の材質としては、ＬＰ－ＣＶＤ法によってシリコン酸化膜、ポリシリコン膜、アモルファスシリコン膜、またはシリコン窒化膜として、これらを所望の剛性が得られるように積層に成膜する。プロセス整合性と剛性および振動板１３全体の応力を勘案して、積層数は、３～７層程度が好ましい。後の共通電極１２１との密着性を確保するために振動板１３の最上層は、ＬＰＣＶＤ法によって形成したシリコン酸化膜とする。その後、例えば、ＴｉＯ_２とＰｔから成る共通電極１２１の層をスパッタ法で各々１０ｎｍと１６０ｎｍに成膜する。

（２）次に、共通電極１２１上に圧電体素子１２としてＰＺＴを例えばスピンコート法によって複数回に分けて成膜し、最終的に２μｍ厚成膜する。次に、ＳＲＯとＰｔから成る個別電極１２２をスパッタ法によって各々４０ｎｍと１００ｎｍ成膜する。ここで、圧電体素子１２の成膜方法としては、スピンコート法に限らず、例えばスパッタ法、イオンプレーティング法、エアーゾル法、ゾルゲル法、インクジェット法などを使用することができる。そして、リソエッチ法によって、後に形成する加圧液室１５に対応する位置に圧電体素子１２と個別電極１２２を形成する。また、接合部４８（図１参照）に対応する位置に圧電体素子１２を形成する。

（３）次に、共通電極１２１、圧電体素子１２と後に形成する引き出し配線４２とを絶縁するために層間絶縁膜４５を成膜する。ここで、層間絶縁膜４５は、例えばプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ_２膜を１０００ｎｍ成膜することによって形成される。この層間絶縁膜４５は、圧電体素子１２や電極材料に影響を及ぼさず、絶縁性を有する膜であれば、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ_２膜以外の膜でもよい。

次に、個別電極１２２と引き出し配線４２とを接続する接続孔（図示しない）をリソエッチ法によって形成する。ここで、図示しないが、共通電極１２１も引き出し配線４２と接続する場合には、同様に接続孔を形成する。

（４）次に、引き出し配線４２として、例えばＴｉＮ／Ａｌを各々３０ｎｍ／３μｍをスパッタ法によって成膜する。ＴｉＮは、接続孔の底部で、個別電極１２２、或いは共通電極１２１の材料であるＰｔが、引き出し配線４２の材料であるＡｌが直接接触することによって、後の工程による熱履歴で合金化し、体積変化によるストレスに起因する膜剥がれなどを防止するために、合金化を防ぐバリア層として適用している。また、後の支持基板２０２との接合部４８となる箇所にも引き出し配線４２を形成する。

（５）次に、パッシベーション膜１５０として、例えばプラズマＣＶＤ法によってシリコン窒化膜を１０００ｎｍ厚成膜する。

（６）その後、リソエッチ法によって、引き出し配線４２の引き出し配線パッド部４１とアクチュエータ部１６０および共通液滴供給路１９の開口を行う。

（７）次に、リソエッチ法によって共通液滴供給路１９、後の共通液室１８部になる箇所の振動板１３を除去する。

（８）次に、アクチュエータ部１６０に対応した位置にリソエッチ法によってザグリ６７を設け、本流液室６８と支流液室６６を形成し、さらに支流液室６６の側壁にラウンド部７０を形成した支持基板２０２を作製する。このとき、ドライエッチング法によってＳｉ加工を行う。ドライエッチングの条件を制御することによって、隔壁近傍のラウンド部７０のラウンド度合い（半径）を制御することが可能である。その後、支持基板２０２とアクチュエータ基板２０１を、接合部４８を介して接着剤４９で接合する。このとき、接着剤４９は、一般的な薄膜転写装置によって支持基板２０２側に厚さ１μｍ程度塗布している。その後、加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７を形成するためにアクチュエータ基板２０１を所望の厚さ（例えば、厚さ８０μｍ）になるように、公知の技術によって研磨する。この場合、研磨以外にエッチングなどでもよい。

（９）次に、リソエッチ法によって、加圧液室１５、共通液室１８、流体抵抗部１７以外の隔壁部をレジストで被覆する。その後、アルカリ溶液（ＫＯＨ溶液、或いはＴＭＨＡ溶液）で異方性ウェットエッチを行い、加圧液室１５と共通液室１８および流体抵抗部１７を形成する。なお、アルカリ溶液による異方性ウェットエッチ以外にＩＣＰエッチャーを用いたドライエッチによって加圧液室１５と共通液室１８および流体抵抗部１７を形成してもよい。

（１０）次に、別に形成した各加圧液室１５に対応した位置にノズル孔１６を開口したノズル基板２０３を接合することによって液体吐出ヘッド１ａが製造される。

以上の（１）～（１０）の工程を経て製造された液体吐出ヘッド１ａにおいては、支流液室６６の側壁にラウンド部７０を形成したため、気泡排出性が高められ、液滴の不吐出や吐出速度の低下が発生しない。このため、液滴の吐出安定性の高い液体吐出ヘッド１ａを歩留まりよく製造することができる。

このようにして、液体を供給する共通液室１８と、該共通液室１８から複数のノズルに通じる複数の支流液室６６を形成する流路部材を備えた液体吐出ヘッドにおいて、支流液室６６の側面と底面との間の端部にラウンド（ラウンド部７０）が設けられる。これにより、気泡排出性が高く、液滴の不吐出や吐出速度の低下を防ぐことができる液体吐出ヘッドを提供することができる。

次に、本発明にかかる液体吐出ヘッドの他の例について、図４ないし図１０を参照して説明する。図４は一実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図、図５は同じく分解斜視説明図、図６は同じく断面斜視説明図である。図７は同じくフレーム部材を除く分解斜視説明図、図８は同じく流路部分の断面斜視説明図である。図９は同じく拡大断面斜視説明図、図１０は同じく流路部分の平面説明図である。なお、図４ないし図１０では、ラウンド部を設ける前の状態を表している。

この液体吐出ヘッド１は、ノズル板１０と、流路板（個別流路部材）２０と、振動板部材３０と、共通流路部材５０と、ダンパ部材６０と、フレーム部材８０と、駆動回路１０２を実装した基板（フレキシブル配線基板）１０１などを備えている。

ノズル板１０には、液体を吐出する複数のノズル１１を有している。複数のノズル１１は、二次元状にマトリクス配置され、図１０に示すように、第１方向Ｆ、第２方向Ｓ及び第３方向Ｔの三方向に並んで配置されている。

個別流路部材２０は、複数のノズル１１に各々連通する複数の圧力室（個別液室）２１と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別供給流路２２と、複数の圧力室２１に各々通じる複数の個別回収流路２３とを形成している。１つの圧力室２１及びこれに通じる個別供給流路２２と個別回収流路２３を併せて個別流路２５と称する。

振動板部材３０は、圧力室２１の変形な可能な壁面である振動板３１を形成し、振動板３１には圧電素子４０が一体に設けられている。また、振動板部材３０には、個別供給流路２２に通じる供給側開口３２と、個別回収流路２３に通じる回収側開口３３とが形成されている。圧電素子４０は、振動板３１を変形させて圧力室２１内の液体を加圧する圧力発生手段である。

なお、個別流路部材２０と振動板部材３０とは、部材として別部材であることに限定さるものではない。例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を使用して個別流路部材２０及び振動板部材３０を同一部材で一体に形成することができる。つまり、シリコン基板上に、シリコン酸化膜、シリコン層、シリコン酸化膜の順に成膜されたＳＯＩ基板を使用し、シリコン基板を個別流路部材２０とし、シリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜とで振動板３１を形成することができる。この構成では、ＳＯＩ基板のシリコン酸化膜、シリコン層及びシリコン酸化膜の層構成が振動板部材３０となる。このように、振動板部材３０は個別流路部材２０の表面に成膜された材料で構成されるものを含む。

共通流路部材５０は、２以上の個別供給流路２２に通じる複数の共通供給流路支流５２と、２以上の個別回収流路２３に通じる複数の共通回収流路支流５３とを、ノズル１１の第２方向Ｓに交互に隣接して形成している。

共通流路部材５０には、個別供給流路２２の供給側開口３２と共通供給流路支流５２を通じる供給口５４となる貫通孔と、個別回収流路２３の回収側開口３３と共通回収流路支流５３を通じる回収口５５となる貫通孔が形成されている。

また、共通流路部材５０は、複数の共通供給流路支流５２に通じる１又は複数の共通供給流路本流５６と、複数の共通回収流路支流５３に通じる１又は複数の共通回収流路本流５７を形成している。

ダンパ部材６０は、共通供給流路支流５２の供給口５４と対面する（対向する）供給側ダンパ６２と、共通回収流路支流５３の回収口５５と対面する（対向する）回収側ダンパ６３を有している。

ここで、共通供給流路支流５２及び共通回収流路支流５３は、同じ部材である共通流路部材５０に交互に並べて配列された溝部を、ダンパ部材６０の供給側ダンパ６２又は回収側ダンパ６３で封止することで構成している。なお、ダンパ部材６０のダンパ材料としては、有機溶剤に強い金属薄膜又は無機薄膜を用いることが好ましい。ダンパ部材６０の供給側ダンパ６２、回収側ダンパ６３の部分の厚みは１０μｍ以下が好ましい。

共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の内壁面、及び共通供給流路本流５６と共通回収流路本流５７の内壁面には、流路中を流れる液体（たとえば、インク）に対して内壁面を保護するための保護膜（接液膜とも言う）が形成されている。たとえば、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の内壁面、及び共通供給流路本流５６と共通回収流路本流５７の内壁面はＳｉ基板が熱処理されることで、表面に酸化シリコン膜が形成される。酸化シリコン膜の上にはインクに対してＳｉ基板の表面を保護するタンタルシリコン酸化膜が形成される。

次に、前述した液体吐出ヘッド１に、ラウンド部を設けた実施形態について説明する。
図１１は、図４から図１０を参照して説明した液体吐出ヘッドの流路部分に形成したラウンド部の一例を模式的に表す斜視図である。
図１２は、同液体吐出ヘッドの流路部分に形成したラウンド部の一例を模式的に表す断面図である。
図１３は、同液体吐出ヘッドの流路部分に形成したラウンド部の一例を模式的に表す平面図である。

共通供給流路支流５２の側面と底面との間の角部（「側面と底面との各部」ともいう）、および、共通回収流路支流５３の側面と底面との間の角部にはラウンド部７０が形成されている。なお、図１２に示す流路部分のように、流路の内壁面に保護膜８１が形成されている場合には、保護膜８１を含めてラウンド部７０が形成されている。

ここで、各部は、例えば、二つの面によるなす角が形成される部分とする。または、各部は、例えば、二つの面が交差する交線が形成される部分とする。
従って、共通供給流路支流５２の側面と底面との各部にラウンド部７０が形成されることにより、側面と底面とが交差する部分は、曲面となる。また、側面と底面とによるなす角がなくなる。

ラウンド部７０は共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の液体の流れ方向（図１１に示す矢印Ａまたは矢印Ｂの方向）に沿った、側面と底面との間の角部に形成されている。
また、図１３に示すように、共通供給流路本流５６と共通回収流路本流５７にも液体の流れ方向（図１３に示す矢印Ｃまたは矢印Ｄの方向）に沿った、側面と底面との間の角部にラウンド部７０が形成されている。

以下に、ラウンド部を設けた液体吐出ヘッドの流路部分の一例（図１１から図１３）を変形した他の例を説明する。複数の変形例は、その一つまたは複数を組み合わせてもよい。

［変形例１］
図１４は、ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例１）を模式的に表す断面図である。
共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の底面は側面に対して表面が粗く形成されている（図１４では、粗い表面８３の部分）。これにより保護膜が共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の底面がより密着して形成される。なお、図１４では、流路の底面部分の表面の粗さを示すため、図１２で示した保護膜８１を省略している。
このようにすると、例えば、保護膜８１の密着性が向上するため、保護膜８１が底面から剥がれるなどによりラウンド部７０の形状が変形することを避けることができる。

［変形例２］
図１５は、ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例２）を模式的に表す断面図である。
共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の底面と反対側の上面はダンパ部材６０で構成されている。ダンパ部材６０は接着剤８５で共通流路部材５０に接合されている。共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の開口縁には段差（凹部８７）が形成される。これにより、ダンパ部材６０を接合する際の接着剤が凹部８７に流れ込み、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３の底面まで接着剤８５が流れ込むのを抑制する。
このようにすると、例えば、接着剤８５が流れ込むことによってラウンド部７０の形状が変形することを避けることができる。

［変形例３］
図１６は、ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例３）を模式的に表す断面図である。
共通供給流路支流５２に形成された供給口５４と共通回収流路支流５３の底面に形成された回収口５５の周縁は盛り上がっており、先端が尖った突起体８９が形成されてる。この突起体は供給口５４と回収口５５の周縁を囲んで構成されている。これにより、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３内の気泡が突起体８９に接触することで、気泡がより小さな気泡に分割され、共通供給流路支流５２と共通回収流路支流５３内から気泡が排出されやすくなる。なお、図１６では、供給口５４および回収口５５の周縁に形成された突起体８９を示すため、図１２で示した保護膜８１を省略している。

［変形例４］
図１７は、ラウンド部を設けた流路部分の他の例（変形例４）を模式的に表す平面図である。
共通供給流路支流５２に形成された供給口５４と共通回収流路支流５３の底面に形成された回収口５５は、ラウンド部７０が設けられていない領域に形成されている。これにより、１つの共通供給流路支流５２に設けられている全ての供給口５４の貫通孔の長さが同じになり、長さに起因する流体抵抗値が一定になる。同様に、共通回収流路支流５３に設けられている全ての回収口５５の貫通孔の長さが同じになり、長さに起因する流体抵抗値が一定になる。

［ヘッドモジュール］
次に、本発明に係るヘッドモジュールの一例について図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は同ヘッドモジュールの分解斜視説明図、図１９は同ヘッドモジュールのノズル面側から見た分解斜視説明図である。

ヘッドモジュール１００は、液体を吐出する液体吐出ヘッドである複数の液体吐出ヘッド１と、複数の液体吐出ヘッド１を保持するベース部材１０３と、複数の液体吐出ヘッド１のノズルカバーとなるカバー部材１１３とを備えている。

また、ヘッドモジュール１００は、放熱部材１０４と、複数のヘッドに対して液体を供給する流路を形成しているマニホールド１０５と、フレキシブル配線部材１０１と接続するプリント基板（ＰＣＢ）１０６と、モジュールケース１０７とを備えている。

［液体カートリッジおよび液体吐出装置］
次に、本発明にかかる液体カートリッジとこれを備えた液体吐出装置の実施の形態について説明するが、以下においては、液体カートリッジと液体吐出装置として、インクを用いたインクカートリッジとインクジェット記録装置について説明する。

図２０は本発明に係るインクジェット記録装置の一例の斜視図、図２１は同インクジェット記録装置の一例の側断面図であり、図示のインクジェット記録装置９０は、装置本体の内部に、走査方向に移動可能なキャリッジ９８とこのキャリッジ９８に搭載された前述した液体吐出ヘッド１（または、図１および図２の液体吐出ヘッド１ａとしてもよい）およびこの液体吐出ヘッド１にインクを供給するためのインクカートリッジ９９などで構成された印字機構部９１などを収納し、装置本体の下方には、多数枚の用紙９２が積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）９３が前方側から抜き差し自在に装着されている。

また、インクジェット記録装置９０は、用紙９２を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ９４を有しており、給紙カセット９３或いは手差しトレイ９４から給送される用紙９２を取り込み、印字機構部９１によって用紙９２に所要の画像を記録した後、画像が記録された用紙９２を後面側に装着された排紙トレイ９５に排出する。

印字機構部９１は、図示しない左右の側板に横架されたガイド部材である主ガイドロッド９６と従ガイドロッド９７およびキャリッジ９８を主走査方向に沿って摺動自在に保持しているが、キャリッジ９８においては、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する液体吐出ヘッド１が、その複数のインク吐出口（ノズル）が主走査方向と交差する方向となるように配列されており、これらの液体吐出ヘッド１は、インク滴吐出方向が下向きとなるように装着されている。また、キャリッジ９８には、液体吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９９が交換可能に装着されている。

インクカートリッジ９９は、上方に大気に連通する大気口、下方には液体吐出ヘッド１にインクを供給するための供給口がそれぞれ設けられており、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛細管力によって液体吐出ヘッド１に供給されるインクを僅かな負圧に維持している。なお、本実施の形態では、液体吐出ヘッド１としては、各色のものを使用しているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液出ヘッドを用いてもよい。

ここで、キャリッジ９８は、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９６に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）が従ガイドロッド９７に摺動自在に載置されている。そして、このキャリッジ９８を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１９１によって回転駆動される駆動プーリ１９２と従動プーリ１９３との間にタイミングベルト１９４を張架し、このタイミングベルト１９４をキャリッジ９８に固定しており、主走査モータ１９１の正逆回転によってキャリッジ９８が往復駆動される。

一方、インクジェット記録装置９０には、給紙カセット９３にセットされた用紙９２を分離給送する給紙ローラ１９５およびフリクションパッド１９６と、用紙９２を案内するガイド部材１９７と、給紙された用紙９２を反転させて搬送する搬送ローラ１９８と、この搬送ローラ１９８の周面に押し付けられる搬送コロ１９９および搬送ローラ１９８からの用紙９２の送り出し角度を規定する先端コロ１１０が設けられている。なお、搬送ローラ１９８は、図示しない副走査モータによってギア列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ９８の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１９８から送り出された用紙９２を液体吐出ヘッド１の下方側で案内するための用紙ガイド部材である印写受け部材１１１が設けられている。この印写受け部材１１１の用紙搬送方向下流側には、用紙９２を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１２と拍車１１８が設けられており、さらに用紙９２を排紙トレイ９５に送り出すための排紙ローラ１１４と拍車１１５および排紙経路を形成するガイド部材１１６，１１７が配設されている。

以上のように構成されたインクジェット記録装置９０における記録時には、キャリッジ９８を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド１を駆動することによって、停止している用紙９２にインクを吐出して１行分を記録し、その後、用紙９２を所定量だけ搬送した後、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙９２の後端が記録領域に到達した信号を受けることによって、記録動作を終了して用紙９２を排出する。

また、キャリッジ９８の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液体吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置１１７が配置されている（図２０参照）。この回復装置１１７は、キャップ手段と吸引手段およびクリーニング手段を有している。キャリッジ９８は、印字待機中には、この回復装置１１７側に移動してキャッピン手段によって液体吐出ヘッド１をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによって、インク乾燥による吐出不良の発生を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することによって、全ての吐出口のインクの粘度を一定に保ち、安定した吐出状態を維持する。

また、吐出不良が発生した場合などには、キャッピング手段によって液体吐出ヘッド１の吐出出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクと共に気泡などを吸出し、吐出口面に付着したインクやゴミなどは、クリーニング手段によって除去されて吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

このように、本実施の形態にかかるインクジェット記録装置９０においては、前述した液体吐出ヘッド１を搭載しているため、安定したインク吐出特性が得られ、画像品質が高められる。

なお、以上はインクジェット記録装置９０に液体吐出ヘッド１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する装置に液体吐出ヘッド１を適用してもよい。

以上の説明で明らかなように、本実施の形態によれば、液体吐出ヘッド１の気泡排出性を高めて液滴の不吐出や吐出速度の低下を防ぐことができ、この液体吐出ヘッド１を備えるインクカートリッジ９９およびインクジェット記録装置９０によって高品質の画像を安定的に得ることができるという効果が得られる。

［液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置］
次に、本発明にかかる液体吐出ヘッドとこれを備えた液体吐出装置の実施の形態を図２２から図２５に基づいて以下に説明するが、図２２は本発明にかかる液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置要部の一例の平面図、図２３は同液体吐出装置要部の一例の側面図である。

本実施の形態にかかる液体吐出装置は、シリアル型の装置であって、この装置においては、主走査移動機構４９３によってキャリッジ４０３が主走査方向に往復移動する。ここで、主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８などを備えている。また、ガイド部材４０２は、左右の側板４９１Ａ，４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７との間に架け渡されたタイミングベルト４０８を介してキャリッジ４０３が主走査方向に往復移動する。

上記キャリッジ４０３には、本発明にかかる液体吐出ヘッド４０４およびヘッドタンク４４１を一体化して成る液体吐出ユニット４４０が搭載されている。液体吐出ヘッド４０４は、例えば、前述した液体吐出ヘッド１または液体吐出ヘッド１ａを用いるとよい。この液体吐出ユニット４４０に設けられた液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、この液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルから成るノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置しており、液滴の吐出方向が下方となる向きに装着されている。

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を当該液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４によって、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

前記供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２などで構成されている。液体カートリッジ４５０は、カートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着されている。そして、ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって液体カートリッジ４５０から液体が供給される。

また、本実施の形態にかかる液体吐出装置は、記録媒体である用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えており、この搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、該搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を備えている。

上記搬送ベルト４１２は、用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で用紙４１０を搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであって、搬送ローラ４１３とテンションローラ４１４との間に架け渡されている。なお、この搬送ベルト４１２による用紙４１０の吸着は、静電吸着、エアー吸着などによって行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７およびタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側であって、搬送ベルト４１２の側方には、液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行うための維持回復機構４２０が配置されている。この維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成されている面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、供給機構４９４，維持回復機構４２０および搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

以上のように構成された液体吐出装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そして、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら、画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することによって、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成する。

このように、本実施の形態にかかる液体吐出装置は、本発明にかかる液体吐出ヘッド４０４を備えているため、高質画像を安定して形成することができる。

次に、本発明にかかる液体吐出ユニットの他の実施形態を図２４に基づいて以下に説明する。

図２４は本実施の形態にかかる液体吐出ユニットの一例の正面図であり、図示の液体吐出ユニット４４０は、前記液体吐出装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ，４９１Ｂおよび背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３および液体吐出ヘッド４０４によって構成されている。なお、この液体吐出ユニット４４０の例えば側板４９１Ｂに、前記維持回復機構４２０と供給機構４９４の少なくとも１つをさらに取り付けてもよい。

また、本発明にかかる液体吐出ユニットのさらに別形態を図２５に基づいて以下に説明する。

図２５は本実施の形態にかかる液体吐出ユニットの他の例の正面図であり、図示の液体吐出ユニット４４０は、流路部品４４４が取り付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６によって構成されている。なお、流路部品４４４は、カバー４４２の内部に配置されている。ここで、流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４に上部には、液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うためのコネクタ４４３が設けられている。

なお、本発明にかかる液体吐出装置は、液体吐出ヘッド４０４または液体吐出ユニット４４０を備え、液体吐出ヘッド４０４を駆動して液体を吐出させる装置であり、これには、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能である装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。また、この液体吐出装置には、液体が付着可能なものの給送、搬送、排出にかかる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含まれる。

例えば、液体吐出装置として、インクを吐出して用紙に画像を形成する画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出する立体造形装置（三次元造形装置）も含まれる。

また、液体吐出装置は、吐出する液体によって文字や図形などの有意な画像が可視化されるものに限定されることはない。例えば、それ自体意味を持たないパターンなどを形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

前記「液体が付着するもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、液体が付着して固着するもの、液体が付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

また、「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス、壁紙や床材などの建材、衣料用のテキスタイルなど、液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」には、インク、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、または、アミノ酸、たんぱく室、カルシウムを含む溶液および分散液なども含まれる。

また、液体吐出装置は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置に限定されるものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、液体吐出装置としては、他にも用紙の表面を改質などの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

液体吐出ユニットとは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、液体吐出ユニットは、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも１つを液滴吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで「一体化」とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が締結、接着、係合などによって互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものが含まれる。また、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていてもよい。

例えば、液体吐出ヘッドとして、図２３に示した液体吐出ユニット４４０のように、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化しているものがある。また、チューブなどによって互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクとが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ヘッドのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジとが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを、走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジおよび主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定し、液体吐出ヘッドとキャリッジおよび維持回復機構を一体化したものもある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取り付けられた液滴吐出ヘッドにチューブを接続し、液体吐出ヘッドと供給機構を一体化してものがある。

主走査移動機構には、ガイド部材単体も含まれるものとする。また、供給機構には、チューブ単体、装填部単体も含まれるものとする。

また、液体吐出ヘッドは、使用する圧力発生手段が限定されるものではない。例えば、圧電アクチュエータ（積層型圧電体素子を使用するものでもよい）以外にも、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極から成る静電アクチュエータなどを使用するものでもよい。

なお、以上の説明における「画像形成」、「記録」、「印写」「印刷」、「造形」などの用語は、いずれも同義語とする。

その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１、１ａ、４０４ 液体吐出ヘッド
１０ ノズル板
１１ ノズル
１２ 圧電体素子
１３ 振動板
１４ 加圧液室隔壁
１５ 加圧液室
１６ ノズル孔
１７ 流体抵抗部
１８ 共通液室
１９ 共通液滴供給路
２０ 個別流路部材
２１ 圧力室
２２ 個別供給流路
２３ 個別回収流路
３０ 振動板部材
４０ 圧電素子
５０ 共通流路部材
５２ 共通供給流路支流
５３ 共通回収流路支流
５４ 供給口
５５ 回収口
５６ 共通供給流路本流
５７ 共通回収流路本流
６６ 支流液室
６８ 本流液室
７０ ラウンド部
８１ 保護膜
８３ 粗い表面
８５ 接着剤
８７ 凹部
８９ 突起体
９０ インクジェット記録装置（液体吐出装置）
９９ インクカートリッジ（液体カートリッジ）
１００ ヘッドモジュール
１２１ 共通電極
１２２ 個別電極
１６０ アクチュエータ部
２０１ アクチュエータ基板
２０２ 支持基板
２０３ ノズル基板
４０３ キャリッジ
４２０ 維持回復機構
４４０ 液体吐出ユニット
４４１ ヘッドタンク
４５０ 液体カートリッジ
４９３ 主走査移動機構
４９４ 供給機構
４４０ 液体吐出ユニット
５００ 印刷装置（液体を吐出する装置）
５５０ ヘッドユニット
６００ 液体循環装置

特開２０１３－１９３２１３号公報

Claims (16)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、
   前記複数のノズルに各々連通する複数の圧力室と、
   前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別供給流路と、
   ２以上の前記個別供給流路にそれぞれ供給口を介して連通する複数の共通供給流路支流と、
   前記複数の共通供給流路支流に連通する共通供給流路本流と、を備え、
   前記共通供給流路支流における前記液体の流れ方向に沿って形成された側面と前記共通供給流路支流の底面との間の角部にラウンドが設けられ、
   前記共通供給流路支流の底面には前記供給口が開口されており、
   前記供給口の周縁には周囲より盛り上がっている突起体が形成され、
   前記突起体の先端は尖っている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記共通供給流路本流の側面と底面との間の角部にラウンドが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。
3. 前記共通供給流路本流と前記複数の共通供給流路支流とが形成されている基材がシリコンから成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。
4. 前記共通供給流路支流の側面と底面には、供給する前記液体に対する保護膜が形成されており、前記保護膜を含めてラウンドが形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記共通供給流路支流の底面の表面粗さが前記共通供給流路支流の側面の表面粗さよりも粗いことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記共通供給流路支流の底面と対面する壁面はダンパ部材で形成されており、
   前記ダンパ部材は前記共通供給流路支流を形成している基材に接着剤で接合されており、
   前記共通供給流路支流の前記ダンパ部材側の開口縁には段差が形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記共通供給流路支流の内部において、前記供給口はラウンド部が形成された領域には設けられていないことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別回収流路と、
   ２以上の前記個別回収流路にそれぞれ回収口を介して連通する複数の共通回収流路支流と、
   前記複数の共通回収流路支流に連通する共通回収流路本流と、を備え、
   前記共通回収流路支流における前記液体の流れ方向に沿って形成された側面と前記共通回収流路支流の底面との間の角部にラウンドが設けられていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記共通回収流路本流の側面と底面との間の角部にラウンドが設けられていることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記共通回収流路支流の側面と底面には、前記液体に対する保護膜が形成されており、前記保護膜を含めてラウンドが形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 液体を吐出する複数のノズルと、
    前記複数のノズルに各々連通する複数の圧力室と、
    前記複数の圧力室に各々連通する複数の個別供給流路と、
    ２以上の前記個別供給流路にそれぞれ供給口を介して連通する複数の共通供給流路支流と、
    前記複数の共通供給流路支流に連通する共通供給流路本流と、を備え、
    前記共通供給流路支流における前記液体の流れ方向に沿って形成された側面と前記共通供給流路支流の底面との間の角部にラウンドが設けられ、
    前記共通供給流路本流と前記複数の共通供給流路支流とが、単一の基材からなる共通流路部材に設けられている
    ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
12. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドが、共通のベース部材に複数取り付けられて成るヘッドモジュール。
13. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドと該液体吐出ヘッドに記録液を供給する液体タンクを一体化して成る液体カートリッジにおいて、
    前記液体吐出ヘッドが請求項１～１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
14. 請求項１～１１のいずれか一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ユニット。
15. 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載する液体カートリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか１つと前記液体吐出ヘッドとを一体化したことを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出ユニット。
16. 請求項１～１１のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド、または、請求項１４若しくは１５に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体吐出装置。

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