(57)【要約】【課題】更なる高速吐出を行う場合でも、吐出不良を抑制することが可能な液体吐出装置を提供する。【解決手段】共通供給流路４は、液体を吐出する吐出口を備えた吐出モジュール３の一端と接続され、共通回収流路５は、吐出モジュール３の他端と接続される。調整用流路５は、共通供給流路４と共通回収流路５とを接続する弁７は、調整用流路５に設けられ、第１の開放圧で開放される。ポンプ１０は、液体を共通供給流路４から共通回収流路５に向けて流す。記調整用流路５の流路抵抗は、吐出モジュール３の流路抵抗よりも小さい。【選択図】図２
2018122483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子を内部に備えた圧力室と、を備えた複数の吐出部と、
前記複数の吐出部の一端側と接続された液体の共通供給流路と、
前記複数の吐出部の他端側と接続された液体の共通回収流路と、
前記共通供給流路と前記共通回収流路とを接続する調整用流路と、
前記調整用流路に設けられ、第１の開放圧で開放される第１の弁と、
液体を前記共通供給流路から前記共通回収流路に向けて流す第１の流動手段と、を有し、
前記調整用流路の流路抵抗が前記吐出部の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記調整用流路は、前記共通供給流路の前記複数の吐出部と接続する箇所よりも上流側と、前記共通回収流路の前記複数の吐出部と接続する箇所よりも上流側とを接続する、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記共通供給流路の前記複数の吐出部と接続する箇所よりも下流側に設けられ、液体を前記共通供給流路に流す第２の流動手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記共通供給流路の前記複数の吐出部と接続する箇所よりも上流側に設けられ、前記第１の開放圧よりも小さい第２の開放圧で開放する第２の弁をさらに有することを特徴する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記複数の吐出部を含む吐出部群を複数備え、前記共通供給流路は、前記複数の吐出部群にそれぞれ接続された複数の流路に分割されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記吐出部および前記共通供給流路を備えた液体吐出ヘッドをさらに有し、
前記複数の流路のそれぞれは、前記液体吐出ヘッドの中央部から端部に向かって延在することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の一端側と接続された、前記圧力室に液体を供給するための共通供給流路と、
前記複数の圧力室の他端側と接続された、前記圧力室から液体を回収するための共通回収流路と、
前記共通供給流路と前記共通回収流路とを接続する調整用流路と、
前記調整用流路に設けられ、所定の圧力で開放される弁と、を備え、
前記調整用流路の流路抵抗は、前記圧力室を含み、前記共通供給流路と前記共通回収流路とを接続する流路の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記調整用流路は、前記共通供給流路の前記複数の圧力室と接続する箇所よりも上流側と、前記共通回収流路の前記複数の圧力室と接続する箇所よりも上流側とを接続する、請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記共通供給流路の前記複数の吐出部と接続する箇所よりも上流側に設けられ、前記所定の圧力よりも小さい圧力で開放する第２の弁を有することを特徴する請求項７または８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記複数の圧力室を含む圧力室群を複数備え、前記共通供給流路は、前記複数の圧力室群にそれぞれ接続された複数の流路に分割されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記複数の流路のそれぞれは、前記液体吐出ヘッドの中央部から端部に向かって延在することを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記エネルギー発生素子と前記圧力室とを備える記録素子基板を複数備え、前記複数の記録素子基板が直線状に配列されていることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記共通供給流路と前記共通回収流路とを備える流路部材を有し、前記流路部材は前記複数の記録素子基板を支持することを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記共通供給流路に接続される第１の圧力調整機構と、前記共通回収流路に接続される第２の圧力調整機構を備え、前記第１の圧力調整機構の制御圧は前記第２の圧力調整機構の制御圧より高いことを特徴とする請求項７ないし１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
記録を行う記録媒体の幅に対応した長さを備えるページワイド型の液体吐出ヘッドであることを特徴とする請求項７ないし１４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
前記圧力室の液体は当該圧力室の外部との間で循環されることを特徴とする請求項７ないし１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】
吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、
前記複数の圧力室の一端側と接続された液体の共通供給流路と、
前記複数の圧力室の他端側と接続された液体の共通回収流路と、
前記共通供給流路と前記共通回収流路とを接続する調整用流路と、
前記調整用流路に設けられ、所定の開放圧で開放される弁と、
液体を前記共通供給流路から前記共通回収流路に向けて流す流動手段と、を有する液体吐出装置であって、
前記吐出口から液体を吐出することなく前記共通供給流路から前記圧力室を介して前記共通回収流路に液体を流す第１の流れモードと、前記吐出口から液体を吐出するとともに前記共通供給流路から前記圧力室を介して前記共通回収流路に液体を流す第２の流れモードと、を備え、
前記弁は、前記第１の流れモードでは閉じており、前記第２の流れモードでは開くことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１８】
前記第２の流れモードにおいて、前記共通供給流路の液体は、前記調整用流路の前記弁を介して前記共通回収流路に供給されることを特徴とする請求項１７に記載の液体吐出装置。
【請求項１９】
前記第２の流れモードにおける前記圧力室を流れる液体の流量は、前記第１の流れモードにおける流量より少ないことを特徴とする請求項１７または１８に記載の液体吐出装置。
【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装置および液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置では、粘度の高い高粘度液体の高速かつ安定的な吐出が求められることがある。例えば、液体吐出装置の一種であるインクジェット記録装置では、近年、普通紙のような記録媒体に対して高速かつ高画質で記録を行うために、記録媒体への液体の浸透を抑制できる高粘度液体の高速かつ安定的な吐出が求められている。
高粘度液体を使用する場合、液体を流す流路の流路抵抗が高くなる。このため、液体の供給不足が発生し、その結果、吐出不良が生じる恐れがある。このような吐出不良を抑制するためには、流路の断面積を大きくして、流路抵抗を小さくすることが考えられるが、この方法では、装置の大型化を招いてしまう。
これに対して特許文献１には、大型化を抑えつつ、吐出不良を抑制することが可能な液体吐出装置が記載されている。この液体吐出装置は、液体を供給する供給用共通流路と、液体を吐出する吐出部と、液体を回収する循環用共通流路と、供給用共通流路、吐出部、循環用共通流路の順に液体を循環させるアシスト手段とを備える。この液体吐出装置では、アシスト手段により強制的に液体を循環させているため、吐出部への液体供給能力が向上する。このため、液体の供給不足を抑制することが可能になり、その結果、吐出不良を抑制することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５０２９３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された液体吐出装置では、吐出される液体と背圧を生成するための液体とをまとめて吐出部に供給しているため、吐出部を流れる液体の流量が大きくなる。吐出部は構造上の制約により流路抵抗が比較的高くなるため、吐出部を流れる液体の流量が大きくなるほど、圧力損失が大きくなる。したがって、更なる高速吐出のために液体の流量を増加させるようとすると、吐出部の背圧が大きくなり、吐出部に対する背圧の適正範囲を超えてしまう恐れがある。この場合、吐出する液滴の乱れを招き、その結果、吐出不良が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、更なる高速吐出を行う場合でも、吐出不良を抑制することが可能な液体吐出装置および液体吐出ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による第１の液体吐出装置は、液体を吐出する吐出口を備えた吐出部と、前記吐出部の一端と接続された液体の供給流路と、前記吐出部の他端と接続された液体の回収流路と、前記供給流路と前記回収流路とを接続する調整用流路と、前記調整用流路に設けられ、第１の開放圧で開放される第１の弁と、液体を前記供給流路から前記回収流路に向けて流す第１の流動手段と、を有し、前記調整用流路の流路抵抗が前記吐出部の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明による液体吐出ヘッドは、吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、前記複数の圧力室の一端側と接続された、前記圧力室に液体を供給するための共通供給流路と、前記複数の圧力室の他端側と接続された、前記圧力室から液体を回収するための共通回収流路と、前記共通供給流路と前記共通回収流路とを接続する調整用流路と、前記調整用流路に設けられ、所定の圧力で開放される弁と、を備え、前記調整用流路の流路抵抗は、前記圧力室を含み、前記共通供給流路と前記共通回収流路とを接続する流路の流路抵抗よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明による第２の液体吐出装置は、  吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を内部に備える複数の圧力室と、前記複数の圧力室の一端側と接続された液体の共通供給流路と、前記複数の圧力室の他端側と接続された液体の共通回収流路と、前記共通供給流路と前記共通回収流路とを接続する調整用流路と、前記調整用流路に設けられ、所定の開放圧で開放される弁と、液体を前記共通供給流路から前記共通回収流路に向けて流す流動手段と、を有する液体吐出装置であって、前記吐出口から液体を吐出することなく前記共通供給流路から前記圧力室を介して前記共通回収流路に液体を流す第１の流れモードと、前記吐出口から液体を吐出するとともに前記共通供給流路から前記圧力室を介して前記共通回収流路に液体を流す第２の流れモードと、を備え、前記弁は、前記第１の流れモードでは閉じており、前記第２の流れモードでは開くことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、供給流路と回収流路とを接続する調整用流路に第１の開放圧で開放される第１の弁が設けられ、その調整用流路の流路抵抗が吐出部の流路抵抗よりも小さい。このため、吐出部による液体の吐出が行われ、吐出部に供給される液体の流量が増加すると、回収流路の圧力が低下し、第１の弁を開放させることができる。この場合、吐出部に供給される液体の一部が、吐出部よりも流路抵抗の低い調整用流路に振り分けられる。したがって、流路抵抗の高い吐出部を流れる液体の流量を減らすことが可能になるため、更なる高速吐出が行われる場合でも、圧力損失の上昇を緩やかにすることが可能になる。このため、更なる高速吐出を行う場合でも、吐出部の背圧を適正範囲に収めることができ、その結果、吐出不良を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液体吐出装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成を示す流路図である。
【図３】流路を流れる液体の流量と流路内の圧力との関係を示す図である
【図４】本発明の第２の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成を示す流路図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成を示す流路図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成を示す流路図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る液体吐出装置の流路構成を示す流路図である。
【図８】本発明の実施例に係る液体吐出装置の流路構成を示す流路図である。
【図９】液体吐出ヘッドを構成する各部品またはユニットを示す分解斜視図である。
【図１０】吐出モジュールの一例を示す図である。
【図１１】記録素子基板およびカバープレートの断面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出装置を模式的に示す斜視図である。図１に示す液体吐出装置１００は、紙などの記録媒体２００に対して液体としてインクを吐出して、記録媒体２００に記録を行うインクジェット記録装置である。記録媒体２００は、カット紙のような定型寸法に切断されたものでもよいし、ロール紙のような長尺状のものでもよい。
液体吐出装置１００は、記録媒体２００を搬送する搬送部１と、搬送部１にて搬送された記録媒体２００に対して液体を吐出して、記録媒体２００に記録を行う液体吐出ヘッド２とを備える。液体吐出ヘッド２は、記録媒体２００の幅に対応した長さを有し、記録媒体２００の搬送方向とは略直交に配置されるライン型（ページワイド型）の液体吐出ヘッドである。液体吐出装置１００は、搬送部１を用いて記録媒体２００を連続的もしくは間欠的に搬送しながら、液体吐出ヘッド２を用いて記録媒体２００に対して１パスで連続記録を行うライン型の記録装置である。
液体吐出ヘッド２は、液体として複数種類の液体（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのインク）を吐出することが可能である。液体吐出ヘッド２は、液体を液体吐出ヘッド２に供給する流路（図示せず）を介して、液体を貯留するタンク（図示せず）と流体的に接続されている。タンクは、メインタンクやバッファタンクなどに分かれていてもよい。また、液体吐出ヘッド２は、液体吐出ヘッド２を駆動および制御するための論理信号を伝送する制御部（図示せず）と電気的に接続されている。
なお、液体吐出ヘッド２は、ライン型に限らず、記録媒体２００に対して走査（スキャン）を行いながら記録を行うシリアル型でもよい。また、液体吐出ヘッド２の液体吐出方式は、特に限定されない。例えば、液体吐出方式としては、ヒータを用いて気泡を発生させることで液体を吐出するサーマル方式やピエゾを用いたピエゾ方式、または他の各種液体吐出方式を適用することができる。
【００１０】
図２は、液体吐出ヘッド２の液体が流れる流路の構成を模式的に示した流路図である。図２（ａ）では、液体が流れているが吐出は行われていない第１の状態の液体吐出ヘッド２が示され、図２（ｂ）では、液体が流れかつ吐出が行われている第２の状態の液体吐出ヘッド２が示されている。
図２に示すように液体吐出ヘッド２は、液体を吐出する吐出口１３（図１１参照）を備えた吐出部である吐出モジュール３と、液体を供給する供給流路である共通供給流路４と、液体を回収する回収流路である共通回収流路５とを有する。吐出モジュール３は、少なくとも１つあればよいが、図２の例では、複数あり、それぞれが並列に接続されている。各吐出モジュール３が備える吐出口は、少なくとも１つあればよいが、本実施形態では、複数設けられている。液体は、共通供給流路４のＸ部分から分岐する個別の流路を介して吐出モジュール３（圧力室２３）に供給され、個別流路を介して共通回収流路に回収される。個別流路と共通回収流路は、図２のＹ部分で接続されている。
さらに液体吐出ヘッド２は、吐出モジュール３を介さずに共通供給流路４および共通回収流路５を互いに接続させる調整用流路６を有する。調整用流路６は、具体的には、共通供給流路４の各吐出モジュール３と接続する箇所Ｘの全てよりも上流側と、共通回収流路５の各吐出モジュール３と接続する箇所Ｙの全てよりも上流側とを接続する。調整用流路６の流路抵抗は、吐出モジュール３の流路抵抗よりも小さい。より具体的には、調整用流路６の全体における流路抵抗は、圧力室２３を含み、共通供給流路４と共通回収流路５とを接続する流路（図２のＸとＹとをつなぐ流路）全体の流抵抗より小さい。このため、調整用流路６の流路抵抗は、液体が吐出モジュール３を流れるときに経由する流路の流路抵抗よりも小さくなる。調整用流路６には、第１の開放圧で開放する第１の弁である弁７が設けられている。第１の開放圧は、弁７の上流側と下流側の差圧で定義される。弁７は、具体的には、弁７の共通供給流路４側と共通回収流路５との差圧が第１の開放圧以上のときに開放される。第１の開放圧は、液体の流量が所定量のときに弁７に印加される圧力（差圧）と一致するように予め設定される。
液体吐出装置１００は、共通供給流路４、吐出モジュール３、共通回収流路５の順に液体を流す第１の流動手段であるポンプ１０を有する。ポンプ１０の設置位置などは特に限定されないが、本実施形態では、ポンプ１０は、液体吐出ヘッド２の外部、具体的には、共通回収流路５の下流に設けられている。
液体吐出装置１００は、本実施形態では、共通回収流路５からの液体を回収して、共通供給流路４に供給する液体を貯留するタンクに戻すことで、液体をタンクと液体吐出ヘッド２との間で循環させる。しかしながら、液体吐出ヘッド２の上流側と下流側のそれぞれに別々のタンクを設け、液体を一方のタンクから共通供給流路４に供給し、共通回収流路５から他方のタンクへ流す構成でもよい。
【００１１】
図２（ａ）では、上述したように液体が流れているが吐出は行われていない第１の状態（第１の流れモード）が示されている。このとき、液体吐出ヘッド２の流路内の実質的な液体の流れは、実線の矢印で示す循環流２０のみである。循環流２０は、共通供給流路４から供給され、吐出されずに共通回収流路５から回収される液体の流れであり、図２（ａ）の例では、共通供給流路４、吐出モジュール３、共通回収流路５の順に流れている。循環流２０は、一定の流量となるようにポンプ１０にて制御されている。
第１の状態では、ポンプ１０により循環流２０を流すと、共通供給流路４および吐出モジュール３の流路抵抗によって圧力損失が生じるため、共通回収流路５の圧力が共通供給流路４の圧力よりも低くなる。このため、弁７にはある程度の圧力（差圧）が印加される。しかしながら、第１の状態では弁７が開放しないように、弁７の開放圧（第１の開放圧）は、第１の状態において弁７に印加される圧力よりも大きくなるように設定される。
一方、図２（ｂ）では、上述したように液体が流れかつ吐出口から吐出が行われている第２の状態（第２の流れモード）の液体吐出ヘッド２が示されている。このとき、液体吐出ヘッド２の流路内には、循環流２０に加えて、鎖線の矢印で示す吐出流２１が生じる。吐出流２１は、共通供給流路４、吐出モジュール３の順に流れ、吐出モジュール３で終わり、吐出口から吐出される。
第２の状態では、循環流２０に加えて吐出流２１が流れるため、液体の流量が増加し、その結果、圧力損失も第１の状態よりも大きくなる。このため、吐出流２１が増えるほど共通回収流路５の圧力が共通供給流路４の圧力よりも低くなっていく。弁７の開放圧は、吐出流２１がある程度以上となり、循環流２０および吐出流２１を合わせた流量が所定量に到達した際に弁７に印加される圧力（差圧）と一致するように設定される。
弁７が開放されると、調整用流路６の流路抵抗が吐出モジュール３の流路抵抗よりも小さいため、液体は吐出モジュール３よりも優先的に調整用流路６に流れる。その結果、共通供給流路４、吐出モジュール３、共通回収流路５の順に流れていた循環流２０の一部が調整用流路６に振り分けられる。このため、流路抵抗の高い吐出モジュール３を流れる流量を減らすことが可能になる。
【００１２】
図３は、液体吐出ヘッド２を流れる液体の流量と共通回収流路５の圧力の関係を示す流路図である。図３では、横軸が流量（ｍｌ／ｍｉｎ）、縦軸が圧力（ｍｍＡｑ）を示している。圧力は、ゲージ圧（背圧）で示している。なお、１ｍｍＡｑ＝９．８０６６５Ｐａである。共通回収流路５の圧力は、吐出モジュール３の背圧に対応する。
図３において、液体の流量に対する圧力の変化の割合（傾き）が大きく変化している時点の流量が弁の開放する所定量Ｆである。流量が所定量Ｆよりも少なく、弁７が開放されていない状態では、全ての液体が流路抵抗の高い吐出モジュール３に流れるため、流量に対する圧力の下降（背圧の上昇）が大きい。一方、弁７が開放された後では、流路抵抗の小さい調整用流路６にも液体が流れるため、流路抵抗の高い吐出モジュール３を流れる流量が減り、流量に対する圧力の下降が緩やかになる。このため、弁７が開放されることにより、吐出モジュール３にかかる背圧の上昇を緩やかにすることが可能になる。したがって、更なる高速吐出を行う場合でも、吐出不良を抑制することが可能になる。
また、本実施形態では、調整用流路６は、共通供給流路４の上流側と共通回収流路５の上流側とを接続するため、調整用流路６を流れる液体が共通供給流路４を流れる必要がなくなり、圧力損失をより少なくすることが可能になる。したがって、吐出モジュール３にかかる背圧の上昇をより緩やかにすることが可能になるため、吐出不良をさらに抑制することが可能になる。
さらに本実施形態では、液体吐出ヘッド２による記録を行っている際に、液体を吐出していない吐出モジュール３にも液体の流れを生じさせることができるため、その吐出モジュール３における液体の増粘を抑制することができる。さらに増粘した液体や液体中の異物を共通回収流路５に排出することができる。したがって、吐出不良をより抑制することが可能になる。
なお、図１、図２に示した構成は単なる一例であって、その構成に限定されない。例えば、調整用流路６および弁７は、図２の例では、液体吐出ヘッド２に備わっているが、液体吐出ヘッド２の外部に設けられてもよい。
【００１３】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの液体が流れる流路の構成を模式的に示す流路図である。図４では、液体が流れているが吐出は行われていない第１の状態の液体吐出ヘッド２が示されている。
図４に示す本実施形態の液体吐出ヘッド２は、図２に示した第１の実施形態の構成に加えて、第２の流動手段であるポンプ１１を備える。ポンプ１１は、液体吐出ヘッド２の流路（吐出モジュール３、共通供給流路４、共通回収流路５および調整用流路６）のうち共通供給流路４のみに液体を流すように、共通供給流路４の吐出モジュール３と接続する全ての箇所Ｘよりも下流側に設けられる。
吐出する液体の量が増加すると、液体を吐出するために発生させるエネルギーの影響で液体吐出ヘッド２の温度が高くなり、その結果、液体吐出ヘッド２を流れる液体の温度も上昇する。液体の温度が上昇すると、それに伴って液体の物性も変化するため、吐出に影響を及ぼし、記録される画像の画質の低下を招く恐れがある。特に互いに隣接する吐出モジュール３に供給される液体の温度差が大きいと、画質の低下が顕著となる。
共通供給流路４の下流側の液体は、上流側の液体と比べて液体吐出ヘッド２を通過する距離が長いため、温度が高くなる。このため、互いに隣接する吐出モジュール３に供給される液体に温度差が生じる。
本実施形態では、ポンプ１１により共通供給流路４を流れる液体の量が増加するため、共通供給流路４内の液体の温度上昇を低減することが可能になる。このため、互いに隣接する吐出モジュール３に供給される液体の温度差を抑制することが可能になり、画質の低下を抑制することが可能なる。
【００１４】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの液体が流れる流路の構成を模式的に示す流路図である。図５では、液体が流れているが吐出は行われていない第１の状態の液体吐出ヘッド２が示されている。
図５に示す本実施形態の液体吐出ヘッド２は、図２に示した第１の実施形態の構成に加えて、共通供給流路４の各吐出モジュール３と接続する箇所Ｘの全てよりも上流側に第２の弁である弁８を備える。弁８は、弁７の開放圧である第１の開放圧よりも低い第２の開放圧で開放する。
画像を記録する記録動作において、記録される画像の内容に応じて記録デューティ（記録領域に対して実際に記録した領域の比率）が変動するため、吐出される液体の量が変動し、その結果、吐出モジュール３に供給される液体の流量も変動する。吐出モジュール３に供給される液体の流量が変動すると、吐出モジュール３の圧力が変動し、その圧力変動によって画質の低下を招く恐れがある。
本実施形態では、弁８は弁７の開放圧である第１の開放圧よりも低い第２の開放圧で開放するため、ポンプ１０が駆動すると、弁７よりも先に弁８が開放する。これにより、液体が循環流２０として共通供給流路４、吐出モジュール３、共通回収流路５の順に流れる。このとき、共通供給流路４の圧力は弁８の開放圧（第２の開放圧）によって規定されるため、液体の流量に応じた吐出モジュール３の圧力の変動を抑制することができる。したがって、吐出モジュール３の圧力変動による画質の低下を抑制することが可能になる。
【００１５】
（第４の施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドの液体が流れる流路の構成を模式的に示す流路図である。図６では、液体が流れているが吐出は行われていない第１の状態の液体吐出ヘッド２が示されている。
図６に示す本実施形態の液体吐出ヘッド２は、図５に示した第３の実施形態の構成と比較して、共通供給流路４が弁８よりも下流で複数の流路に分割されている点で異なる。図６の例では、共通供給流路４は２つの流路４ａおよび４ｂに分割されているが、３つ以上の流路に分割されてもよい。
流路４ａおよび４ｂのそれぞれには、少なくとも２つの吐出モジュール３が接続される。つまり、液体吐出ヘッド２は複数の吐出モジュール３を含む吐出モジュール群（吐出部群）を複数備えており、各々の吐出モジュール群に流路が接続されている。換言すれば、液体吐出ヘッド２は複数の圧力室２３を含む圧力室群を複数備えており、各々の圧力室群に流路が接続さえている。本実施形態では、流路４ａは、液体吐出ヘッド２の一端部から中央部に向けて液体を流し、流路４ｂは、液体吐出ヘッド２の中央部から他端部に向けて液体を流すように配置される。
本実施形態によれば、共通供給流路４が流路４ａおよび４ｂに分割されているため、流路４ａおよび４ｂのそれぞれを流れる液体の流量を少なくすることが可能になり、その結果、共通供給流路４にて発生する圧力損失を低減することが可能になる。したがって、吐出部の背圧を適正範囲に収めることが可能になるため、吐出不良をさらに抑制することが可能になる。
【００１６】
（第５の実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態の液体吐出ヘッドの液体が流れる流路の構成を模式的に示す流路図である。図７では、液体が流れているが吐出は行われていない第１の状態の液体吐出ヘッド２が示されている。
図７に示す本実施形態の液体吐出ヘッド２は、図６に示した第４の実施形態の構成と比較して、２つの流路４ａおよび４ｂの配置が異なる。具体的には、図７の例では、共通供給流路４は、液体吐出ヘッド２の中央部で流路４ａおよび４ｂに分割され、流路４ａおよび４ｂのそれぞれは、液体吐出ヘッド２の中央部から互いに異なる端部に向かって延在する。これにより、流路４ａおよび４ｂのそれぞれを流れる液体が、液体吐出ヘッド２の中央部から端部に向かうことになる。
上述したように吐出する液体の量が増加すると、液体を吐出するために発生させるエネルギーの影響で液体吐出ヘッド２の温度が高くなる。このとき、液体吐出ヘッド２の端部の温度は、通常、中央部の温度よりも高くなる。
本実施形態では、液体が液体吐出ヘッド２の中央部から端部に向かって流れる、つまり、中央で隣接する吐出モジュール３同士は、液体の温度が低く、端部に向かうに従い温度が高くなる。このため、本実施形態では、第４の実施形態の効果に加えて、隣接する吐出モジュール３に供給される液体の温度差を抑制することが可能になり、画質の低下を抑制することが可能なる。
【実施例】
【００１７】
以下、実施例として、図７に示した第５の実施形態の液体吐出ヘッド２を有する液体吐出装置１００について説明する。
図８は、本実施例の液体吐出装置１００の流路構成を示す図である。液体吐出装置１００は、複数種類の液体を吐出することが可能であるが、図８では、一種類の液体に対応する流路のみが示されている。
図８に示す液体吐出装置１００は、液体吐出ヘッド２と、液体を貯留するメインタンク１０１と、液体吐出ヘッド２に供給する液体を一時的に貯留するサブタンクであるバッファタンク１０２とを備える。また、液体吐出装置１００は、図７で示したポンプ１０として、液体吐出ヘッド２とバッファタンク１０２との間で液体を循環させる第１循環ポンプ１０ａおよび第２循環ポンプ１０ｂを備える。
メインタンク１０１およびバッファタンク１０２は、補充ポンプ１０３を介して互いに接続されている。補充ポンプ１０３は、液体吐出ヘッド２の吐出などにより液体が消費された際に、その消費された分の液体をメインタンク１０１からバッファタンク１０２に移送する。
液体吐出ヘッド２は、液体を吐出する液体吐出ユニット３００と、外部と接続可能な液体接続部２０２および２０３と、液体吐出ユニット３００に対して液体の供給および回収を行う液体供給ユニット２２０とを備える。
液体吐出ユニット３００は、図７に示した吐出モジュール３、共通供給流路４および共通回収流路５を有する。共通回収流路５の下流側は、液体供給ユニット２２０を介して液体接続部２０２と接続され、共通供給流路４の上流側は、液体供給ユニット２２０を介して液体接続部２０３と接続される。液体接続部２０２は、第１循環ポンプ１０ａを介してバッファタンク１０２と接続され、液体接続部２０３は、第２循環ポンプ１０ｂを介してバッファタンク１０２と接続される。
第１循環ポンプ１０ａとしては、定量的な送液能力を有する容積型ポンプが好ましい。第１循環ポンプ１０ａとして、具体的には、チューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプおよびシリンジポンプなどが挙げられるが、これらの例に限らない。例えば、第１循環ポンプ１０ａは、一般的な定流量弁やリリーフ弁をポンプ出口に配して一定流量を確保する形態であってもよい。第２循環ポンプ１０ｂとしては、液体吐出ヘッド２の駆動時に使用する液体の流量の範囲において、一定圧以上の揚程圧を有するものであればよく、ターボ型ポンプや容積型ポンプなどを使用することができる。具体的には、第２循環ポンプ１０ｂとしては、ダイヤフラムポンプなどを使用することができる。
第１循環ポンプ１０ａおよび第２循環ポンプ１０ｂは、バッファタンク１０２内の液体を液体接続部２０３から液体吐出ヘッド２に供給し、さらに液体接続部２０２から回収してバッファタンク１０２に戻すように動作する。これにより、共通供給流路４、吐出モジュール３、共通回収流路５の順に一定量の液体が流れる。
液体の流量としては、液体吐出ヘッド２内の各吐出モジュール３間の温度差が画像の画質に影響を与えないように、ある程度以上に設定することが好ましい。しかしながら、設定される流量が大き過ぎると、液体吐出ユニット３００内の流路の圧力損失の影響により、各吐出モジュール３間の負圧差が大きくなり過ぎ、画像に濃度ムラが生じてしまう恐れがある。このため、液体の流量は、各吐出モジュール３間の温度差と負圧差を考慮しながら適宜設定されることが好ましい。
【００１８】
液体供給ユニット２２０は、液体接続部２０３と液体吐出ユニット３００とを接続する流路上に、負圧で圧力を制御する負圧制御ユニット２０５と、液体中の異物を取り除くためのフィルタ２０６とを備える。
負圧制御ユニット２０５は、記録デューティの変動によって液体が循環する循環流路内の流量が変動した場合でも、負圧制御ユニット２０５よりも下流側の圧力を予め設定した制御圧に維持するように動作する弁機能を有する。
具体的には、負圧制御ユニット２０５は、互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構２０５ａおよび２０５ｂを有する。第１の圧力調整機構２０５ａの制御圧は第２の圧力調整機構２０５ｂの制御圧よりも高い。圧力調整機構２０５ａの入力端は、フィルタ２０６を介して液体接続部２０３と接続し、圧力調整機構２０５ａの出力端は共通供給流路４に接続される。圧力調整機構２０５ｂの入力端は、フィルタ２０６を介して液体接続部２０３と接続し、圧力調整機構２０５ｂの出力端は共通回収流路５に接続される。
以上の構成により、圧力調整機構２０５ａは図７に示した弁８として機能し、圧力調整機構２０５ｂは弁７として機能する。また、圧力調整機構２０５ｂの出力端と共通回収流路５とを接続する流路が調整用流路６となる。圧力調整機構２０５ａの制御圧が第２の開放圧に対応し、圧力調整機構２０５ｂの制御圧が第１の開放圧に対応する。
なお、圧力調整機構２０５ａおよび２０５ｂとしては、自身よりも下流の圧力を、制御圧を中心として一定の範囲以下の変動で制御できるものであれば、特に限定されない。例えば、圧力調整機構としては、いわゆる「減圧レギュレーター」と同様の機構を採用することができる。「減圧レギュレーター」と同様の機構を採用する場合、第２循環ポンプ１０ｂによって、液体供給ユニット２２０を介して負圧制御ユニット２０５の上流側を加圧するようにすることが好ましい。この場合、液体吐出ヘッド２に対するバッファタンク１０２の水頭圧の影響を抑制できるので、液体吐出装置１００におけるバッファタンク１０２のレイアウトの自由度を広げることができる。なお、第２循環ポンプ１０ｂの代わりに、例えば負圧制御ユニット２０５ｂに対してある一定の水頭差をもって配置された水頭タンクを用いてもよい。
液体吐出ユニット３００に液体を供給する供給点は、液体吐出ユニット３００の中央部に２箇所と液体吐出ユニット３００の端部に１箇所、合計で３箇所ある。中央部の２つ供給点Ｓ１およびＳ２は２つに分割された共通供給流路４のそれぞれに接続される。端部の供給点Ｓ３は共通回収流路５に接続される。圧力調整機構２０５ａの出力端と共通供給流路４とを接続する流路２０７は、分岐点Ｄで分岐され、それぞれ供給点Ｓ１およびＳ２と接続される。調整用流路６は供給点Ｓ３と接続される。
【００１９】
以上説明したように共通供給流路４に接続された圧力調整機構２０５ａの制御圧が共通回収流路５に接続された圧力調整機構２０５ｂの制御圧よりも高く、第１循環ポンプ１０ａが共通回収流路５のみに接続されている。このため、第１循環ポンプ１０ａが駆動すると、図８の白抜きの矢印で示される、共通供給流路４から吐出モジュール３を介して共通回収流路５に向かう液体の流れを発生させる。
この状態で液体吐出ヘッド２から吐出する液体の量が増えると、共通供給流路４、吐出モジュール３、共通回収流路５を液体が流れた際に発生する圧力損失によって、共通供給流路４の圧力が低下する。そして圧力調整機構２０５ｂの制御圧を下回ると、吐出モジュール３を経由しない液体の流れが発生する。したがって、本実施例でも、流量に対する圧力の上昇が緩やかになるため、更なる高速吐出を行う場合でも、吐出不良を抑制することが可能になる。
【００２０】
次に液体吐出ヘッド２の一例についてより詳細に説明する。
図９は、液体吐出ヘッド２を構成する各部品またはユニットを示す分解斜視図である。図９に示すように、液体吐出ヘッド２では、液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０および電気配線基板９０が筐体８０に取り付けられている。液体供給ユニット２２０には液体接続部（図８の２０２、２０３参照）が設けられる。また、液体供給ユニット２２０の内部には、供給される液体中の異物を取り除くために、液体接続部の各開口と連通する各色別のフィルタ（図８の２０６参照）が設けられている。２つの液体供給ユニット２２０は、それぞれに２色分ずつのフィルタが設けられている。フィルタを通過した液体はそれぞれの色に対応して液体供給ユニット２２０上に配置された負圧制御ユニット２０５へ供給される。負圧制御ユニット２０５は各色別の圧力調整弁からなるユニットである。負圧制御ユニット２０５はそれぞれの内部に設けられる弁やバネ部材などの働きによって、液体の流量の変動に伴って生じる液体吐出装置１００の供給系内（液体吐出ヘッド２の上流側の供給系）の圧損変化を大幅に減衰させる。このため、圧力制御ユニットよりも下流側（液体吐出ユニット３００側）の負圧変化を一定範囲内で安定化させることが可能である。各色２つの圧力調整弁が内蔵されており、それぞれ異なる制御圧力に設定されている。２つの圧力調整弁は高圧側が液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１、低圧側が共通回収流路２１２と、液体供給ユニット２２０を介して連通している。
筐体８０は、液体吐出ユニット支持部８１と電気配線基板支持部８２とから構成され、液体吐出ユニット３００および電気配線基板９０を支持するとともに、液体吐出ヘッド２の剛性を確保している。電気配線基板支持部８２は、電気配線基板９０を支持するための部材であり、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めによって固定されている。液体吐出ユニット支持部８１は液体吐出ユニット３００の反りや変形を矯正して、複数の吐出モジュール３（より具体的には、図１０に示す記録素子基板１０）の相対位置精度を確保する役割を有し、それにより記録物におけるスジやムラを抑制する。そのため、液体吐出ユニット支持部８１は、十分な剛性を有することが好ましく、材料としては、ＳＵＳやアルミなどの金属材料、もしくはアルミナなどのセラミックが好適である。液体吐出ユニット支持部８１には、ジョイントゴム２５が挿入される開口８３〜８６が設けられている。液体供給ユニット２２０から供給される液体はジョイントゴムを介して液体吐出ユニット３００を構成する第３流路部材７０へと導かれる。
液体吐出ユニット３００は、複数の吐出モジュール３および流路部材２１０からなり、液体吐出ユニット３００の記録媒体側の面には、カバー部材１３０が取り付けられる。カバー部材１３０は、長尺の開口１３１が設けられた額縁状の表面を有する部材であり、開口１３１から吐出モジュール３に含まれる記録素子基板１０および封止材が露出している。開口１３１の周囲の枠部は、待機時に液体吐出ヘッド２をキャップするキャップ部材の当接面として機能する。このため、開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材または充填材などを塗布し、液体吐出ユニット３００の吐出口面上の凹凸や隙間を埋めることで、キャップ時に閉空間が形成されるようにすることが好ましい。
【００２１】
次に液体吐出ユニット３００に含まれる流路部材２１０の構成について説明する。流路部材２１０は第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０を積層したものである。流路部材２１０は、複数の吐出モジュール３（記録素子基板１０）を支持するとともに、吐出モジュール３（記録素子基板１０）に液体を供給する流路と、吐出モジュール３から液体を回収する流路とを備える。流路部材２１０は、液体供給ユニット２２０から供給された液体を各吐出モジュール３へと分配し、また吐出モジュール３から環流する液体を液体供給ユニット２２０へと戻す。流路部材２１０は、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めで固定されており、それにより流路部材２１０の反りや変形が抑制されている。複数の吐出モジュール３は第１流路部材５０の上に直線状に設けられ、その結果として複数の記録素子基板１０が直線状に配列されている。
第１〜第３流路部材５０〜７０は、液体に対して耐腐食性を有するとともに、線膨張率の低い材料で形成されることが好ましい。第１〜第３流路部材５０〜７０の材料としては、母材にシリカ微粒子やファイバーなどの無機フィラーを添加した複合材料（樹脂材料）が好適である。母材としては、例えば、アルミナ、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＳＦ（ポリサルフォン）および変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）が挙げられる。流路部材２１０の形成方法としては、３つの流路部材を積層させて互いに接着しても良いし、材料として樹脂複合樹脂材料を選択した場合には、溶着による接合方法を用いても良い。
液体吐出ヘッド２と外部とを流体的に接続する複数の液体接続部（不図示）は、液体吐出ヘッドの長手方向の一端側に集約して配置されている。液体吐出ヘッド２の他端側には複数の負圧ユニット２３０を集約して配置している。
【００２２】
図１０は、吐出モジュール３の一例を示す図である。具体的には、図１０（ａ）は、吐出モジュール３を示した斜視図であり、図１０（ｂ）は、吐出モジュール３の分解図である。吐出モジュール３の製造方法としては、先ず、記録素子基板１０およびフレキシブル配線基板４０を、液体連通口３１が予め設けられた支持部材３０上に接着する。そして記録素子基板１０上の端子１６と、フレキシブル配線基板４０上の端子４１とをワイヤーボンディングによって電気的に接続し、その後、ワイヤーボンディング部（電気接続部）を封止材１１０で覆って封止する。フレキシブル配線基板４０における記録素子基板１０と接続される端子４１とは反対側の端子４２は、電気配線基板９０の接続端子９３（図９参照）と電気的に接続される。支持部材３０は、記録素子基板１０を支持する支持体であり、かつ、記録素子基板１０と流路部材２１０とを流体的に連通させる流路部材である。このため、支持部材３０は、平面度が高く、さらに十分に高い信頼性で記録素子基板１０と接合できるものが好ましい。支持部材３０の材料としては、例えば、アルミナや樹脂材料が好ましい。吐出モジュール３は、上記構成に限らず、各種形態を適用することができる。吐出モジュール３としては、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２４と、エネルギー発生素子２４を内部に備える圧力室と、液体を吐出する吐出口１３とを少なくとも備えていればよい。
【００２３】
図１１は、記録素子基板１０およびカバープレート１５０の断面を示す斜視図である。ここでは、図１１を用いて記録素子基板１０内での液体の流れについて説明する。
カバープレート１５０は、記録素子基板１０の基板１５１に形成される液体供給路１８および液体回収路１９の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。記録素子基板１０では、Ｓｉ（シリコン）により形成される基板１５１と感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材１２とが積層されており、基板１５１の裏面にはカバープレート１５０が接合されている。基板１５１の一方の面側には、記録素子１５が形成されており、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１８および液体回収路１９を構成する溝が形成されている。基板１５１とカバープレート１５０とによって形成される液体供給路１８および液体回収路１９は、それぞれ流路部材２１０内の共通供給流路２１１と共通回収流路２１２と接続されており、液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧が生じている。液体を吐出して記録を行っている際に、吐出動作を行っていない吐出口１３では、この差圧によって基板１５１内に設けられた液体供給路１８内の液体が、供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる（図１２の矢印Ｃ）。この流れによって、吐出動作を行っていない吐出口１３および圧力室２３において、吐出口１３からの蒸発によって生じる増粘した液体や、泡、異物などを液体回収路１９へ回収することができる。また、吐出口１３や圧力室２３の液体が増粘したり色材の濃度が増したりすることを抑制することができる。液体回収路１９へ回収された液体は、カバープレート１５０の開口２１および支持部材３０の液体連通口３１（図１０参照）を通じて、流路部材２１０内の連通口５１、個別回収流路２１４、共通回収流路２１２の順に回収される。その後、液体は液体吐出ヘッド２から液体吐出装置１００の供給経路へと回収される。つまり、液体吐出装置本体から液体吐出ヘッド２へ供給される液体は、下記の順に流動し、供給および回収される。
【００２４】
液体は、先ず液体供給ユニット２２０の液体接続部から液体吐出ヘッド２の内部に流入する。そして液体は、ジョイントゴム２５、第３流路部材に設けられた連通口７２および共通流路溝７１、第２流路部材に設けられた共通流路溝６２および連通口６１、第１流路部材に設けられた個別流路溝５２および連通口５１の順に供給される。その後、液体は、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、カバープレート１５０に設けられた開口２１、基板１５１に設けられた液体供給路１８および供給口１７ａを順に介して圧力室２３に供給される。圧力室２３に供給された液体のうち、吐出口１３から吐出されなかった液体は、基板１５１に設けられた回収口１７ｂおよび液体回収路１９、カバープレート１５０に設けられた開口２１、支持部材３０に設けられた液体連通口３１を順に流れる。その後、液体は、第１流路部材に設けられた連通口５１および個別流路溝５２、第２流路部材に設けられた連通口６１および共通流路溝６２、第３流路部材７０に設けられた共通流路溝７１および連通口７２、ジョイントゴム２５を順に流れる。そして液体は、液体供給ユニット２２０に設けられた液体接続部から液体吐出ヘッド２の外部へ流動する。このように本実施形態の液体吐出ヘッドにおいては、液体を吐出するために利用されるエネルギー発生素子２４を内部に備える圧力室２３の内部の液体は、この圧力室２３の外部との間で循環することが可能である。
【００２５】
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。例えば、液体吐出装置１００は、インクジェット記録装置に限らず、液体を吐出するものであればよい。
【符号の説明】
【００２６】
２  液体吐出ヘッド
３  吐出モジュール（吐出部）
４  共通供給流路（供給流路）
４ａ、４ｂ  流路（供給流路）
５  共通回収流路（回収流路）
６  調整用流路
７  弁（第１の弁）
８  弁（第２の弁）
１０  ポンプ（第１の流動手段）
１１  ポンプ（第２の流動手段）
【図１】
2018122483.tif 000003
【図２】
2018122483.tif 000004
【図３】
2018122483.tif 000005
【図４】
2018122483.tif 000006
【図５】
2018122483.tif 000007
【図６】
2018122483.tif 000008
【図７】
2018122483.tif 000009
【図８】
2018122483.tif 000010
【図９】
2018122483.tif 000011
【図１０】
2018122483.tif 000012
【図１１】
2018122483.tif 000013