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特開2024-124949液体吐出ヘッド、液体吐出装置、液体吐出方法、物品の製造方法、記録方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024124949
(43)【公開日】2024-09-13
(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、液体吐出装置、液体吐出方法、物品の製造方法、記録方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20240906BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 605
B41J2/14 603
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023032950
(22)【出願日】2023-03-03
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003133
【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】辰巳 俊平
(72)【発明者】
【氏名】吉田 雄太郎
【テーマコード（参考）】
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C057AF40
2C057AG72
(57)【要約】
【課題】複数のノズルと共通液室とを有し、ノズル間のクロストークを抑制することができる液体吐出ヘッドが求められていた。
【解決手段】エネルギ発生素子を用いて液体を吐出させる複数の吐出ノズルと、液体を保持する共通液室と、を備え、前記共通液室は、複数の開口が設けられた第１部材と、前記第１部材と対向して配置された第２部材と、を備え、前記複数の吐出ノズルのそれぞれは、前記複数の開口の中の異なる開口と個別に連通しており、前記共通液室から前記１つの開口を介して前記液体が供給され、前記複数の開口の中の１つの開口から前記第２部材までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面から前記第２部材までの最小距離をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が２以上である、ことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【選択図】図３
【解決手段】エネルギ発生素子を用いて液体を吐出させる複数の吐出ノズルと、液体を保持する共通液室と、を備え、前記共通液室は、複数の開口が設けられた第１部材と、前記第１部材と対向して配置された第２部材と、を備え、前記複数の吐出ノズルのそれぞれは、前記複数の開口の中の異なる開口と個別に連通しており、前記共通液室から前記１つの開口を介して前記液体が供給され、前記複数の開口の中の１つの開口から前記第２部材までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面から前記第２部材までの最小距離をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が２以上である、ことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エネルギ発生素子を用いて液体を吐出させる複数の吐出ノズルと、液体を保持する共通液室と、を備え、
前記共通液室は、複数の開口が設けられた第１部材と、前記第１部材と対向して配置された第２部材と、を備え、
前記複数の吐出ノズルのそれぞれは、前記複数の開口の中の異なる開口と個別に連通しており、前記共通液室から前記１つの開口を介して前記液体が供給され、
前記複数の開口の中の１つの開口から前記第２部材までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面から前記第２部材までの最小距離をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が２以上である、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
前記共通液室は、複数の開口が設けられた第１部材と、前記第１部材と対向して配置された第２部材と、を備え、
前記複数の吐出ノズルのそれぞれは、前記複数の開口の中の異なる開口と個別に連通しており、前記共通液室から前記１つの開口を介して前記液体が供給され、
前記複数の開口の中の１つの開口から前記第２部材までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面から前記第２部材までの最小距離をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が２以上である、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項2】
前記Ｌ１／Ｌ２が２２以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
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Ｌ１が、０．６５ｍｍ以上、かつ４．３ｍｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
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Ｌ２が、０．２ｍｍ以上、かつ１．０ｍｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
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5】
前記第２部材は、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面と対向する凸部を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
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6】
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は逆台形である、
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項7】
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は段差を有する形状である、
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項8】
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は、逆台形の部分と段差を有する形状の部分と、を有している、
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体を付与する媒体に対して前記液体吐出ヘッドを相対的に走査する走査機構と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
前記液体を付与する媒体に対して前記液体吐出ヘッドを相対的に走査する走査機構と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項10】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、前記液体を吐出させる、
ことを特徴とする液体吐出方法。
ことを特徴とする液体吐出方法。
【請求項11】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、物品を製造するための材料を含んだ前記液体を吐出させて物品を製造する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
ことを特徴とする物品の製造方法。
【請求項12】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、記録材料を含んだ前記液体を記録媒体に付与する、
ことを特徴とする記録方法。
ことを特徴とする記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出方法、等に関する。
【背景技術】
【0002】
いわゆるインクジェットプリンタ等の液体吐出装置では、電気熱変換素子（ヒータ）、圧電素子などのエネルギ発生素子を利用して液体に運動エネルギを付与し、ノズルから液体を吐出するのが一般的である。最近では、それぞれにエネルギ発生素子が設けられた複数の圧力室と複数のノズルとを備え、各ノズルからの液体の吐出を独立して制御可能な液体吐出ヘッドが用いられている。こうした液体吐出ヘッドでは、それぞれのノズルは、エネルギ発生素子が設けられた圧力室の一つと個別に接続しており、複数の圧力室のそれぞれは、液体を貯留した共通液室と連通している。
【0003】
こうした液体吐出ヘッドでは、あるノズルから液体を吐出するために当該ノズルと連通する圧力室のエネルギ発生素子を駆動すると、当該圧力室内には液体中を伝搬する圧力波が発生する。この圧力波が共通液室を経由して他の圧力室の内部にまで伝搬すると、他の圧力室内で圧力の変動が生じてしまう場合がある。
【0004】
圧力が変動した状態の下で他のノズルから液体を吐出させるために他の圧力室のエネルギ発生素子を駆動すると、吐出される液滴の体積、速度、方向などが不安定になる場合がある。すなわち、あるノズルから液体を吐出させる動作が、他のノズルから液体を吐出させる動作に影響を与える、所謂クロストークが発生し得る。また、液体吐出ヘッドが備える複数のノズルから時系列的に液体を吐出させる場合には、クロストークの連鎖が発生し得る。クロストークが発生すると、例えば画像形成用の液体吐出装置であれば、濃度変化やスジの発生等の画像劣化を招くおそれがある。
【0005】
特許文献１には、共通液室とノズルに連通した個別液室のインク供給口に対向する壁部を凸形状にすることで、共通液室に伝搬する圧力波を乱反射させることで壁面反射波を減衰させ、クロストーク影響を低減できることができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１７－１４９０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に開示された手段で圧力波を拡散させても、共通液室を広くすることが出来ない場合には、圧力波のエネルギが減衰しないため遠方のノズルまで圧力波が伝搬し、広い範囲でノズル間のクロストークが発生し得るという問題があった。そこで、複数のノズルと共通液室とを有し、ノズル間のクロストークを抑制することができる液体吐出ヘッドが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の１つの態様は、エネルギ発生素子を用いて液体を吐出させる複数の吐出ノズルと、液体を保持する共通液室と、を備え、前記共通液室は、複数の開口が設けられた第１部材と、前記第１部材と対向して配置された第２部材と、を備え、前記複数の吐出ノズルのそれぞれは、前記複数の開口の中の異なる開口と個別に連通しており、前記共通液室から前記１つの開口を介して前記液体が供給され、前記複数の開口の中の１つの開口から前記第２部材までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面から前記第２部材までの最小距離をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が２以上である、ことを特徴とする液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、複数のノズルと共通液室とを有する液体吐出ヘッドにおいて、ノズル間のクロストークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】（ａ）実施形態に係る液体吐出ヘッド３の内部に形成された液体流路や液室を説明するための模式的な斜視図。（ｂ）液体吐出ヘッド３の模式的な底面図。
【図4】断面がステップ形状（段差形状）となる凸部ＷＤを示す断面図。
【図5】断面が、ステップ形状（段差形状）とテーパー面の組み合わせで構成される凸部ＷＤを示す断面図。
【図6】液体吐出ヘッド３の変形例の模式的な底面図。
【図8】突出量が互いに異なる凸部ＷＤ１と凸部ＷＤ２を備えた液体吐出ヘッド３の変形例の断面図。
【図9】（ａ）実施形態に係る液体吐出装置の全体構成を説明するための模式的な上面図。（ｂ）液体吐出装置の模式的な側面図。
【図10】実施例２と比較例のそれぞれについての熱流体解析結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図面を参照して、本発明の実施形態である液体吐出装置、等について説明する。以下に示す実施形態は例示であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更して実施をすることができる。
【0012】
尚、以下の実施形態の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の参照番号を付して示す要素は、同様の機能を有するものとする。図中において、同一の要素が複数個配置されている場合には、符号の付与及びその説明が省略される場合がある。また、図示および説明の便宜のために図面を模式的に表現する場合があるため、図面に記載された要素の形状、大きさ、配置などは、現実の物と厳密に一致しているとは限らないものとする。
【0013】
また、数値範囲を表す「ＸＸ以上ＹＹ以下」や「ＸＸ～ＹＹ」の記載は、特に断りのない限り、端点であるＸＸ（下限）及びＹＹ（上限）を含む数値範囲を意味する。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
【0014】
また、以下の説明において、例えばＸプラス方向と記す場合には、図示の座標系におけるＸ軸矢印が指すのと同じ方向を指し、Ｘマイナス方向と記す場合には、図示の座標系におけるＸ軸矢印が指す方向に対して１８０度反対の方向を指すものとする。また、単にＸ方向と記す場合には、図示のＸ軸矢印が指す向きとの異同は関係なく、Ｘ軸と平行な方向であることを指すものとする。Ｘ以外の方向についても、同様とする。
【0015】
本明細書では、液体吐出装置にて取扱う液体を「インク」と記載する場合があるが、実施形態に係るインクは文字や画像を形成するための記録材料を含んだ液体には限らない。例えば、電極や光学フィルタなどの機能性薄膜や、有機ＥＬ素子などの機能素子を形成するための機能材料を含んだ液体であってもよい。不溶性の固形成分を含んだ液体であってもよい。また、液体を吐出して対象物に付与することを「記録」と記載する場合があるが、ここでいう記録とは必ずしも文字や画像などの情報を記録することに限られるわけではない。例えば、機能性の薄膜、機能素子、三次元造形物、等の物品を製造するために液体を対象物に付与することも含んでいる。また、液体を付与する対象物を「記録媒体」と記載する場合があるが、文字や画像などの情報を記録するための媒体に限られるわけではなく、機能性の薄膜、機能素子、三次元造形物、等の物品を製造するための基材となる部品（例えば基板）を含んでいる。
【0016】
［実施形態１］
（液体吐出ヘッド）
図１（ａ）は、液体吐出ヘッド３の内部に形成された液体流路や液室を説明するための模式的な斜視図である。図１（ｂ）は、液体吐出ヘッド３の模式的な底面図である。これらの図では、４個の吐出ノズル３１を備えた液体吐出ヘッド３が例示されているが、実施形態に係る液体吐出ヘッドが備える吐出ノズルの数は４個に限られるものではなく、複数であれば任意の数でよい。また、図２は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すＡ－Ａ’線に沿って液体吐出ヘッド３を切断した断面図であり、図３は、図１（ｂ）に示すＢ－Ｂ’線に沿って液体吐出ヘッド３を切断した断面図である。
（液体吐出ヘッド）
図１（ａ）は、液体吐出ヘッド３の内部に形成された液体流路や液室を説明するための模式的な斜視図である。図１（ｂ）は、液体吐出ヘッド３の模式的な底面図である。これらの図では、４個の吐出ノズル３１を備えた液体吐出ヘッド３が例示されているが、実施形態に係る液体吐出ヘッドが備える吐出ノズルの数は４個に限られるものではなく、複数であれば任意の数でよい。また、図２は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すＡ－Ａ’線に沿って液体吐出ヘッド３を切断した断面図であり、図３は、図１（ｂ）に示すＢ－Ｂ’線に沿って液体吐出ヘッド３を切断した断面図である。
【0017】
図１（ａ）に示すように、本実施形態に係る液体吐出ヘッド３は、エネルギ発生素子である圧電素子２６と吐出ノズル３１とが設けられた４つの圧力室３３を備えている。各々の吐出ノズル３１は、４つの圧力室の中の１つと個別に接続されている。尚、圧電素子２６を駆動するための電気回路や配線は、図示の便宜のため省略されている。エネルギ発生素子は圧電素子に限られるわけではなく、液体（インク）に吐出エネルギを付与可能なものであれば他の素子であってもよく、例えば電気熱変換素子（ヒータ）を用いてもよい。
【0018】
各々の圧力室３３は、供給口３４を介して共通液室３２と連通しており、共通液室３２から液体（インク）の供給を受けることができる。図２に示すように、供給口３４は圧力室３３の長手方向（Ｙ方向）の一端に配置されている。また、図１（ｂ）に示すように、複数の供給口３４は、圧力室３３の長手方向と直交する方向（Ｘ方向）に沿って配列されている。ただし、供給口の配置や配列は、図示の例に限られるわけではない。尚、後述するように、共通液室３２は内部に凹凸構造を有しているが、図１（ａ）では図示の便宜のため、直方体で模式的に示している。
【0019】
図１（ａ）に模式的に示した液体流路や液室は、具体的には、図２および図３に示す積層構造により液体吐出ヘッド３内に形成されている。液体吐出ヘッド３は、吐出ノズル３１が形成された吐出ノズル部材２１、流路部材２２、振動板部材２３、供給口３４が設けられた供給路部材２４、共通液室部材２５Ａ、共通液室部材２５Ｂが積層された構造を有している。圧力室３３は、吐出ノズル部材２１、流路部材２２、および振動板部材２３により画成された液室であり、不図示の配線基板および電気配線から圧電素子２６に電力が印加されると振動板部材２３は圧力室３３の内側に向かって撓むように変形する。圧電素子２６の変形によって圧力室３３の容積が小さくなると、圧力室３３内の液体に圧力が加えられ、液体の一部が液滴として吐出ノズル３１から吐出する。共通液室３２は、供給路部材２４の上面ＢＳ（表面）、共通液室部材２５Ａの側面、共通液室部材２５Ｂの上面と側面と下面により画成された空間に液体を貯留可能な液室であり、共通液室３２からは供給口３４を通じて圧力室３３に液体が供給される。
【0020】
液滴を吐出する際に、圧力室３３内で液体が共振することにより発生した圧力波は、供給口３４を通過して共通液室３２に侵入し、共通液室内を伝搬してゆく。圧力波が他の吐出ノズルの圧力室にまで伝播するとクロストークが発生する可能性があるが、本実施形態の液体吐出ヘッド３は以下に説明する構造の共通液室３２を備えており、圧力波が共通液室３２内で遠距離まで伝搬するのを抑制する
【0021】
（共通液室）
本実施形態に係る共通液室３２の構造を詳細に述べる。本実施形態に係る共通液室３２は、図３に特徴的に示されているように、供給口３４が並ぶ方向（Ｘ方向）に沿って見たとき、共通液室３２の室内高さが場所によって異なるような形状を備えている。ここで、共通液室３２の室内高さは、供給路部材２４の上面ＢＳと共通液室部材２５Ｂとの間のＺ方向の距離で規定される。供給口３４の開口のＺ方向における位置は供給路部材２４の上面ＢＳと一致するので、共通液室３２の室内高さは、供給口３４の開口が含まれる平面と共通液室部材２５Ｂとの間のＺ方向の距離で規定されると言い換えてもよい。
本実施形態に係る共通液室３２の構造を詳細に述べる。本実施形態に係る共通液室３２は、図３に特徴的に示されているように、供給口３４が並ぶ方向（Ｘ方向）に沿って見たとき、共通液室３２の室内高さが場所によって異なるような形状を備えている。ここで、共通液室３２の室内高さは、供給路部材２４の上面ＢＳと共通液室部材２５Ｂとの間のＺ方向の距離で規定される。供給口３４の開口のＺ方向における位置は供給路部材２４の上面ＢＳと一致するので、共通液室３２の室内高さは、供給口３４の開口が含まれる平面と共通液室部材２５Ｂとの間のＺ方向の距離で規定されると言い換えてもよい。
【0022】
ここでは、供給口３４の開口位置における共通液室３２の室内高さの最大値（最大距離）をＬ１とし、隣り合う供給口３４に挟まれた位置における共通液室３２の室内高さの最小値（最小距離）をＬ２とする。あるいは、複数の開口の中の１つの開口から共通液室部材２５Ｂ（第２部材）までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する供給路部材２４（第１部材）の表面から共通液室部材２５Ｂまでの最小距離をＬ２とする。本実施形態では、Ｌ１／Ｌ２が２以上となるように共通液室３２は構成される。（Ｌ１／Ｌ２≧２）。また、共通液室３２は、インクを循環させる循環流路の一部であってもよい。その場合は、インクは供給口３４が並ぶ方向（Ｘ方向）に沿って流れ、供給口３４の開口位置における流路断面積と、隣り合う供給口３４に挟まれた位置における流路断面積との比が、２以上となるように共通液室３２は構成される。
【0023】
係る室内形状を実現するため、供給口３４が並ぶ方向（Ｘ方向）に沿って見たとき、共通液室部材２５Ｂには、供給路部材２４の上面ＢＳに向かってＺマイナス方向に突出する凸部ＷＤが設けられている。凸部ＷＤは、供給路部材２４の上面ＢＳにおいて隣り合う供給口３４に挟まれている部分に向かって、共通液室３２の天井から突出している。
【0024】
凸部ＷＤは、ある圧力室３３から供給口３４を経由して共通液室３２に伝播した圧力波の少なくとも一部を遮蔽する効果を有するため、圧力波が他の圧力室に伝播するのを抑制することができる。すなわち、圧力波が共通液室３２を経由して遠方の圧力室３３にまで伝播するのを抑制できるため、クロストークによる吐出特性の変動を抑制することができる。更に、本実施形態によれば、部分的な遮蔽を逃れて他の圧力室３３へ伝搬する直接波があっても、供給口３４に対向する面から反射してきた反射波を重畳させて打ち消し合うことで、クロストークの影響を減衰することができる。
【0025】
Ｌ１／Ｌ２が２より小さいと、共通液室３２内を伝播する圧力波を遮蔽する効果が小さくなりすぎるため、遠方の供給口３４まで圧力波が伝搬してしまう。また、共通液室３２内に存在し得る定在波の波長をλとした時、Ｌ１／Ｌ２が２より小さいと、遠方の供給口では直接波と反射波の打ち消し条件であるλ／４から位相がずれてくるため、圧力波が相殺されずにクロストークを抑制出来なくなる。
【0026】
Ｌ１／Ｌ２が２以上であれば、クロストークの影響を低減するのに効果を発揮するが、次に述べるＬ１の上限値とＬ２の下限値の制約、および製造時の加工性の観点から、Ｌ１／Ｌ２は２２以下であることが好ましい。（Ｌ１／Ｌ２≦２２）。
【0027】
まず、供給口３４の開口位置における共通液室３２の室内高さの最大値であるＬ１については、０．６５ｍｍ以上かつ４．３ｍｍ以下であることが好ましい。（０．６５ｍｍ≦Ｌ１≦４．３ｍｍ）。反射波は共通液室３２内を伝播する間に減衰していくが、直接波と打ち消し合う程度の強度を反射波が保持するには、Ｌ１は４．３ｍｍ以下であることが好ましい。Ｌ１が４．３ｍｍを超えると、反射波の減衰により直接波と打ち消し合う効果が得られなくなるからである。また、Ｌ１が０．６５ｍｍより小さくなると、次に述べるＬ２の下限値と近くなり、クロストークの低減効果が得られ難くなる。
【0028】
次に、隣り合う供給口３４に挟まれた位置における共通液室３２の室内高さの最小値であるＬ２は、０．２ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下であることが好ましい。（０．２ｍｍ≦Ｌ２≦１．０ｍｍ）。直接波の伝搬をなるべく多く遮蔽するためには、Ｌ２をなるべく小さくするのが望ましいが、インクを供給するための供給圧力の損失が大きくなり、流速が低下してしまう。例えば、インクを循環させながら供給する際に供給量が不足したり、流速低下によりインクの固形成分が沈殿するなどの問題を防止するためには、Ｌ２は０．２ｍｍ以上とするのが良い。一方、Ｌ２が１．０ｍｍを超えると、共通液室３２の壁面との適切な摩擦速度が得られなくなるため、インクの攪拌が起きにくくなり、インク中の固形成分の沈降が発生しやすくなる。
【0029】
図３の例では、共通液室３２の天井から突出する凸部ＷＤの側面はＺ方向に対して傾斜したテーパー面であり、供給口３４が並ぶ方向に沿って切断した凸部ＷＤの断面形状は逆台形であるが、凸部ＷＤの形状はこの例に限られるわけではない。Ｌ１／Ｌ２が上述の関係を満足し、圧力波の伝播を原因とするクロストークを低減できるかぎり、凸部ＷＤの形状は適宜に変更することができる。
【0030】
例えば、図４に示すように、図１（ｂ）に示すＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面がステップ形状（段差を有する形状）となるような凸部ＷＤを設けてもよい。あるいは、図５に示すように、図１（ｂ）に示すＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面が、ステップ形状（段差形状）とテーパー面の組み合わせで構成されるような凸部ＷＤを設けてもよい。あるいは、図１（ｂ）に示すＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面が、単純な矩形となるような凸部ＷＤを設けてもよい。
【0031】
また、図１（ｂ）、図２、図３を参照すればわかるように、上述の例では、共通液室３２の室内高さがＬ２となる領域が供給口３４の周囲を取り囲むように凸部ＷＤを設けたが、凸部ＷＤの形状はこの例に限られるわけではない。室内高さがＬ２となる領域は、複数の供給口３４が配列された方向（Ｘ方向）に沿って見た時に供給口の間に配置されていればよく、これと直交する方向（Ｙ方向）に沿って見たときに必ずしも配置されなければならないわけではい。
【0032】
例えば、図６に模式的な底面図を、図７に図６のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図を示す様に、供給口３４が配列された方向と直交する方向（Ｙ方向）に沿って見たときに、Ｌ１／Ｌ２が２以上という条件は満たされなくともよい。その場合でも、図６のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面が、上述した条件を満足していれば、圧力波のクロストークに起因した吐出特性の変動を抑制することができる。
【0033】
また、複数の供給口３４が配列された方向（Ｘ方向）に沿って見た時に、隣接する供給口の間に配置される凸部ＷＤは、すべて同一の形状にしなければならないわけではない。例えば、例示した異なる断面形状の凸部ＷＤを、一つの液体吐出ヘッド３において混在させてもよい。また、全ての凸部ＷＤにおいて、共通液室３２の室内高さの最小値であるＬ２が同一になるように構成しなければならないわけではない。例えば、図８に断面形状を示す様に、共通液室３２の天井からＺマイナス方向に突出する突出量が互いに異なる凸部ＷＤ１と凸部ＷＤ２を設けてもよい。その場合であっても、２≦Ｌ１／Ｌ２ａ≦２２、および２≦Ｌ１／Ｌ２ｂ≦２２が満足されれば、圧力波のクロストークに起因した吐出特性の変動を抑制することができる。
【0034】
尚、共通液室３２を構成する共通液室部材２５Ａと共通液室部材２５Ｂにはシリコン等の同一部材が一般的に用いられるが、共通液室部材２５Ａの部分は供給路部材２４と一体化しても良く、必ずしも共通液室部材２５Ｂと同一の部材を用いなくてもよい。
【0035】
以上の構成により、共通液室の壁面で反射した圧力波に起因するクロストークの影響を抑制可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。更に、固形分を含んだインクであっても、凸部ＷＤを設けた上記構造の共通液室により、適度な摩擦速度が生じるため、固形分の沈降を抑制しつつクロストークの影響を低減する効果も得られる。
【0036】
（液体吐出装置）
本実施形態に係る液体吐出装置について説明する。液体吐出装置１には、前述した実施形態に係る液体吐出ヘッド３が実装されている。
本実施形態に係る液体吐出装置について説明する。液体吐出装置１には、前述した実施形態に係る液体吐出ヘッド３が実装されている。
【0037】
まず、実施形態に係る液体吐出装置１の全体構成を説明する。図９（ａ）は、液体吐出装置１の模式的な上面図であり、図９（ｂ）は模式的な側面図である。図示の便宜のため、液体吐出装置を構成する要素の中で本発明とは直接関係がない要素（例えば電源や装置カバーなど）については、図示を省略している。
【0038】
液体吐出装置１は、基台９を備え、基台９には記録媒体６（例えば有機ＥＬ素子を形成するための基板）をセットするためのステージ１０が設けられている。また、基台９には、平面視でＸ方向に延伸する副走査ガイドレール７が、支持部材８を介して固定されている。副走査ガイドレール７には、副走査ガイドレール７上をＸ方向に沿って移動可能なキャリッジとしての主走査ガイドレール５が載置され、主走査ガイドレール５には、主走査ガイドレール５上をＹ方向に沿って移動可能な主走査器４が載置されている。主走査器４には、液体を記録媒体６に向けて吐出可能な液体吐出ユニット２が装着されている。主走査ガイドレール５をＸ方向に、主走査器４をＹ方向にそれぞれ移動させることにより、ステージ１０にセットされた記録媒体６の上で、液体吐出ユニット２をＸＹ方向に自在に走査することができる。このように、液体吐出装置１では、液体吐出ユニット２を移動させて走査することが可能であるが、走査機構は図示の構成に限られるわけではなく、記録媒体６に対して液体吐出ユニット２を相対的に走査可能であればどのような構成でもよい。例えば、ＸＹの中の一方向については記録媒体６を移動させ、他の一方向については液体吐出ユニット２を移動させてもよい。あるいは、液体吐出ユニット２を固定し、記録媒体６をＸ方向およびＹ方向の両方向に移動させるように構成してもよい。
【0039】
液体吐出ユニット２には、液体（例えば有機ＥＬ素子を形成するためのインク）を記録媒体６に向けて吐出可能な、上述した実施形態に係る液体吐出ヘッド３が実装されている。液体吐出ヘッド３には、例えばピエゾ素子の変形や発熱体による沸騰を利用してインクに圧力を印加してノズルからインクを吐出させる液体吐出素子が実装されている。
【0040】
基台９には、メインタンク１１が設置されている。メインタンク１１には、液体吐出ユニット２のサブタンクのインク残量が減少した時に補給するため、インクが貯留されている。メインタンク１１は、貯留したインクを環流させるための第１流路１５と接続されている。
【0041】
液体吐出装置１は、液体吐出ユニット２のサブタンクと第１流路１５の間を開閉可能に接続する第２流路１４を備えている。サブタンクは液体吐出ユニット２がＸＹ走査されるのに連れて移動するので、第２流路１４はフレキシブルな管路部分を含んで構成される。
【0042】
本実施形態に係る液体吐出装置１は、クロストークの影響を受けにくく吐出特性が安定した液体吐出ヘッド３を備えているため、例えば有機ＥＬ素子を長期にわたり安定的に製造することができる。あるいは、情報記録用のインクを用いて高画質の記録を長期にわたり安定的に実施することができる。
【0043】
［実施例］
以下、実施例および比較例を挙げて、実施形態をさらに具体的に説明をする。まず、実施例および比較例の評価方法について説明する。
以下、実施例および比較例を挙げて、実施形態をさらに具体的に説明をする。まず、実施例および比較例の評価方法について説明する。
【0044】
（クロストークの評価）
まず、評価ノズル単独で駆動した際の吐出速度ｖ０を、ｊｅｔＸｐｅｒｔにより評価した。次に、ｄｅｌａｙノズルを吐出タイミングをずらしながら吐出した際の、評価ノズルの吐出速度ｖ１を評価した。このとき、ｄｅｌａｙノズルは０～３０μｓの間で評価ノズルよりも先に吐出し、その中で最も評価ノズルの吐出速度が大きくなったタイミングでの吐出速度をｖ１ＭＡＸとした。また、ｄｅｌａｙノズルは評価ノズルとの供給口１７間距離が１．８ｍｍのノズルを選択した。得られた二つの吐出速度と下記の式（１）を用いて、クロストークによる速度変動Δｖを算出した。
Δｖ＝ｖ１ＭＡＸ－ｖ０ 式（１）
まず、評価ノズル単独で駆動した際の吐出速度ｖ０を、ｊｅｔＸｐｅｒｔにより評価した。次に、ｄｅｌａｙノズルを吐出タイミングをずらしながら吐出した際の、評価ノズルの吐出速度ｖ１を評価した。このとき、ｄｅｌａｙノズルは０～３０μｓの間で評価ノズルよりも先に吐出し、その中で最も評価ノズルの吐出速度が大きくなったタイミングでの吐出速度をｖ１ＭＡＸとした。また、ｄｅｌａｙノズルは評価ノズルとの供給口１７間距離が１．８ｍｍのノズルを選択した。得られた二つの吐出速度と下記の式（１）を用いて、クロストークによる速度変動Δｖを算出した。
Δｖ＝ｖ１ＭＡＸ－ｖ０ 式（１）
【0045】
吐出速度測定の条件を示す。ノズル先端から３００μｍ下方において、１５μｓ間隔で液滴の位置を観察し、その間に液滴が移動した距離から、吐出速度を算出した。また、吐出周波数は２ｋＨｚとした。
【0046】
（実施例１～実施例３）
図１～図３を参照して説明したように、凸部ＷＤの側面がＺ方向に対して傾斜したテーパー面である液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例１～実施例３のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例２は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例３は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
図１～図３を参照して説明したように、凸部ＷＤの側面がＺ方向に対して傾斜したテーパー面である液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例１～実施例３のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例２は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例３は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
【0047】
（実施例４～実施例６）
図３、図６、図７に示す様に、図６のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面では、２≦Ｌ１／Ｌ２≦２２を満足するが、図６のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面では、Ｌ１／Ｌ２＝１である液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例４～実施例６のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例４は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例５は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例６は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
図３、図６、図７に示す様に、図６のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面では、２≦Ｌ１／Ｌ２≦２２を満足するが、図６のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面では、Ｌ１／Ｌ２＝１である液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例４～実施例６のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例４は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例５は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例６は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
【0048】
（実施例７～実施例９）
図１、図２、図４を参照して説明したように、凸部ＷＤの側面がステップ形状である液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例７～実施例９のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例７は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例８は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例９は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
図１、図２、図４を参照して説明したように、凸部ＷＤの側面がステップ形状である液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例７～実施例９のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例７は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例８は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例９は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
【0049】
（実施例１０～実施例１２）
図４、図６、図７に示す様に、図６のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面では、凸部ＷＤの側面がステップ形状で、２≦Ｌ１／Ｌ２≦２２を満足するが、図６のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面では、Ｌ１／Ｌ２＝１である液体吐出ヘッド３を作製した。実施例１０～実施例１２のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１０は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例１１は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例１２は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
図４、図６、図７に示す様に、図６のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面では、凸部ＷＤの側面がステップ形状で、２≦Ｌ１／Ｌ２≦２２を満足するが、図６のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面では、Ｌ１／Ｌ２＝１である液体吐出ヘッド３を作製した。実施例１０～実施例１２のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１０は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例１１は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例１２は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
【0050】
（実施例１３～実施例１５）
図１、図２、図５を参照して説明したように、凸部ＷＤの側面がステップ形状（段差形状）とテーパー面の組み合わせで構成された液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例１３～実施例１５のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１３は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例１４は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例１５は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
図１、図２、図５を参照して説明したように、凸部ＷＤの側面がステップ形状（段差形状）とテーパー面の組み合わせで構成された液体吐出ヘッド３を作製し、クロストークの評価を行った。実施例１３～実施例１５のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１３は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例１４は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例１５は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
【0051】
（実施例１６～実施例１８）
図５、図６、図７に示す様に、凸部ＷＤの側面がステップ形状（段差形状）とテーパー面の組み合わせで構成され、２≦Ｌ１／Ｌ２≦２２を満足するが、図６のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面では、Ｌ１／Ｌ２＝１である液体吐出ヘッド３を作製した。実施例１６～実施例１８のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１６は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例１７は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例１８は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
図５、図６、図７に示す様に、凸部ＷＤの側面がステップ形状（段差形状）とテーパー面の組み合わせで構成され、２≦Ｌ１／Ｌ２≦２２を満足するが、図６のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面では、Ｌ１／Ｌ２＝１である液体吐出ヘッド３を作製した。実施例１６～実施例１８のいずれも、Ｌ２＝０．４ｍｍとした。実施例１６は、Ｌ１／Ｌ２＝２とし、実施例１７は、Ｌ１／Ｌ２＝７．５とし、実施例１８は、Ｌ１／Ｌ２＝２２とした。
【0052】
（比較例）
Ｌ２＝０．４ｍｍとし、凸部ＷＤを備えていない、すなわち供給口が並ぶ方向に沿って切断した断面において、Ｌ１／Ｌ２＝１である共通液室を備えた液体吐出ヘッドを作製し、クロストーク影響評価を行った。
Ｌ２＝０．４ｍｍとし、凸部ＷＤを備えていない、すなわち供給口が並ぶ方向に沿って切断した断面において、Ｌ１／Ｌ２＝１である共通液室を備えた液体吐出ヘッドを作製し、クロストーク影響評価を行った。
【0053】
（評価結果）
図１０は、実施例２と比較例のそれぞれについて、一つの吐出ノズルから液体を吐出させたときに周囲の吐出ノズル用の供給口に伝播する圧力のピーク値を、熱流体解析（ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋）を用いて求めた結果を示すグラフである。グラフの横軸は、液体を吐出させたノズルの供給口からの距離を示し、縦軸は液体を吐出させたノズルの供給口の圧力を１として規格化した時の圧力比を表している。
図１０は、実施例２と比較例のそれぞれについて、一つの吐出ノズルから液体を吐出させたときに周囲の吐出ノズル用の供給口に伝播する圧力のピーク値を、熱流体解析（ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋）を用いて求めた結果を示すグラフである。グラフの横軸は、液体を吐出させたノズルの供給口からの距離を示し、縦軸は液体を吐出させたノズルの供給口の圧力を１として規格化した時の圧力比を表している。
【0054】
表１に、実施例及び比較例の評価結果をまとめて示す。
【表1】
【0055】
供給口おける圧力波の圧力とノズルの吐出速度は略比例すると考えられるため、図１０に示すように、実施例２は比較例に対し、最大４０％弱だけクロストークの影響による吐出速度の変動を低減できると評価できる。実験の結果、表１に示すように実施例２では比較例に対して吐出速度の変動が３５％低減されており、シミュレーション結果と概ね一致した。すなわち、クロストークの影響を低減できることがわかった。その他の実施例についても、比較例に対してクロストークの影響を低減できることが確認された。
【0056】
［他の実施形態］
なお、本発明は、以上説明した実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。例えば、上述した異なる実施形態や実施例の全部または一部を組み合わせて実施しても差し支えない。
なお、本発明は、以上説明した実施形態や実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。例えば、上述した異なる実施形態や実施例の全部または一部を組み合わせて実施しても差し支えない。
【0057】
実施形態に係る液体吐出装置を用いて、例えば機能性薄膜または機能素子の原料を含んだインクを吐出して物品を製造する「物品の製造方法」も、本発明の実施形態に含まれる。
【0058】
本明細書は、少なくとも以下の事項を開示している。
［事項１］
エネルギ発生素子を用いて液体を吐出させる複数の吐出ノズルと、液体を保持する共通液室と、を備え、
前記共通液室は、複数の開口が設けられた第１部材と、前記第１部材と対向して配置された第２部材と、を備え、
前記複数の吐出ノズルのそれぞれは、前記複数の開口の中の異なる開口と個別に連通しており、前記共通液室から前記１つの開口を介して前記液体が供給され、
前記複数の開口の中の１つの開口から前記第２部材までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面から前記第２部材までの最小距離をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が２以上である、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
［事項２］
前記Ｌ１／Ｌ２が２２以下である、
ことを特徴とする事項１に記載の液体吐出ヘッド。
［事項３］
前記Ｌ１が、０．６５ｍｍ以上、かつ４．３ｍｍ以下である、
ことを特徴とする事項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
［事項４］
前記Ｌ２が、０．２ｍｍ以上、かつ１．０ｍｍ以下である、
ことを特徴とする事項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
［事項５］
前記第２部材は、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面と対向する凸部を備える、
ことを特徴とする事項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
［事項６］
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は逆台形である、
ことを特徴とする事項５に記載の液体吐出ヘッド。
［事項７］
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は段差を有する形状である、
ことを特徴とする事項５に記載の液体吐出ヘッド。
［事項８］
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は、逆台形の部分と段差を有する形状の部分と、を有している、
ことを特徴とする事項５に記載の液体吐出ヘッド。
［事項９］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体を付与する媒体に対して前記液体吐出ヘッドを相対的に走査する走査機構と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
［事項１０］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、前記液体を吐出させる、
ことを特徴とする液体吐出方法。
［事項１１］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、物品を製造するための材料を含んだ前記液体を吐出させて物品を製造する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
［事項１２］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、記録材料を含んだ前記液体を記録媒体に付与する、
ことを特徴とする記録方法。
［事項１］
エネルギ発生素子を用いて液体を吐出させる複数の吐出ノズルと、液体を保持する共通液室と、を備え、
前記共通液室は、複数の開口が設けられた第１部材と、前記第１部材と対向して配置された第２部材と、を備え、
前記複数の吐出ノズルのそれぞれは、前記複数の開口の中の異なる開口と個別に連通しており、前記共通液室から前記１つの開口を介して前記液体が供給され、
前記複数の開口の中の１つの開口から前記第２部材までの最大距離をＬ１とし、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面から前記第２部材までの最小距離をＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が２以上である、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
［事項２］
前記Ｌ１／Ｌ２が２２以下である、
ことを特徴とする事項１に記載の液体吐出ヘッド。
［事項３］
前記Ｌ１が、０．６５ｍｍ以上、かつ４．３ｍｍ以下である、
ことを特徴とする事項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
［事項４］
前記Ｌ２が、０．２ｍｍ以上、かつ１．０ｍｍ以下である、
ことを特徴とする事項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
［事項５］
前記第２部材は、前記１つの開口とそれと隣接する開口との間に位置する前記第１部材の表面と対向する凸部を備える、
ことを特徴とする事項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
［事項６］
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は逆台形である、
ことを特徴とする事項５に記載の液体吐出ヘッド。
［事項７］
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は段差を有する形状である、
ことを特徴とする事項５に記載の液体吐出ヘッド。
［事項８］
前記複数の開口が並ぶ方向に沿って前記凸部を切断したときの断面形状は、逆台形の部分と段差を有する形状の部分と、を有している、
ことを特徴とする事項５に記載の液体吐出ヘッド。
［事項９］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体を付与する媒体に対して前記液体吐出ヘッドを相対的に走査する走査機構と、を備える、
ことを特徴とする液体吐出装置。
［事項１０］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、前記液体を吐出させる、
ことを特徴とする液体吐出方法。
［事項１１］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、物品を製造するための材料を含んだ前記液体を吐出させて物品を製造する、
ことを特徴とする物品の製造方法。
［事項１２］
事項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを用いて、記録材料を含んだ前記液体を記録媒体に付与する、
ことを特徴とする記録方法。
【符号の説明】
【0059】
１・・・液体吐出装置／２・・・液体吐出ユニット／３・・・液体吐出ヘッド／４・・・主走査器／５・・・主走査ガイドレール／６・・・記録媒体／７・・・副走査ガイドレール／８・・・支持部材／９・・・基台／１０・・・ステージ／１１・・・メインタンク／１４・・・第２流路／１５・・・第１流路／２１・・・吐出ノズル部材／２２・・・流路部材／２３・・・振動板部材／２４・・・供給路部材／２５Ａ、２５Ｂ・・・共通液室部材／２６・・・圧電素子／３１・・・吐出ノズル／３２・・・共通液室／３３・・・圧力室／３４・・・供給口／ＢＳ・・・供給路部材２４の上面／ＷＤ、ＷＤ１、ＷＤ２・・・凸部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】