(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッドにおける液体の循環機能を維持しつつ、液体吐出ヘッドに対する液体のリフィル性を向上させて、液体吐出ヘッドにおける液体の吐出状態を安定化させること。【解決手段】記録ヘッド１の共通供給流路１２の圧力と、記録ヘッド１の共通回収流路１３の圧力と、の間に所定以上の差圧が生じたときに、圧力補償機構３７および共通回収流路１３を通して、記録ヘッド１にインクを供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室内の液体を吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置であって、
前記圧力室に連通する液体の供給流路と、
前記圧力室に連通する液体の回収流路と、
前記供給流路から前記圧力室内に液体を供給し、かつ前記回収流路から前記圧力室内の液体を回収するように、前記供給流路内と前記回収流路内との間に圧力差を生じさせる圧力制御手段と、
前記回収流路内の圧力が所定圧以下のときに、前記回収流路から前記圧力室に液体を供給して前記回収流路内の圧力の低下を補償する圧力補償手段と、
を備えることを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
前記液体吐出ヘッドは、複数の前記圧力室と、前記複数の圧力室に対応する複数の前記吐出口と、を含み、
前記供給流路および前記回収流路は前記複数の圧力室のそれぞれに連通することを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記圧力補償手段は、前記回収流路内の圧力が所定圧以下のときに、前記供給流路と前記回収流路とを連通させる連通路を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液体供給装置。
【請求項４】
前記供給流路内の圧力と前記回収流路内の圧力との差圧に応じて前記連通路を開閉する受動弁を含むことを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
【請求項５】
前記連通路に開閉制御可能な開閉弁を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の液体供給装置。
【請求項６】
前記圧力制御手段は、前記供給流路内の圧力を第１圧力に制御する第１圧力制御部と、前記回収流路内の圧力を第１圧力よりも低い第２圧力に制御する第２圧力制御部と、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項７】
前記第２圧力制御部よりも、前記回収流路による液体の回収方向の下流側の位置に吸引ポンプを備えることを特徴とする請求項６に記載の液体供給装置。
【請求項８】
前記回収流路の前記第２圧力制御部よりも液体の回収方向の上流側の位置と、前記回収流路の前記第２圧力制御部よりも前記回収方向の下流側の位置と、の間にバイパス流路を備えることを特徴とする請求項６または７に記載の液体供給装置。
【請求項９】
前記バイパス流路に開閉制御可能なバイパス弁を備えることを特徴とする請求項８に記載の液体供給装置。
【請求項１０】
液体を収容可能な第１タンクおよび第２タンクと、
前記供給流路の前記第１圧力制御部よりも液体の供給方向の上流側の第１位置を前記第１タンクに接続し、かつ前記回収流路の前記第２圧力制御部よりも液体の回収方向の下流側の第２位置を前記第２タンクに接続する第１形態と、前記第１位置を前記第２タンクに接続し、かつ前記第２位置を前記第１タンクに接続する第２形態と、の切替えが可能な切替え手段と、
を備えることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項１１】
前記供給流路の前記第１圧力制御部よりも液体の供給方向の下流側の第３位置を前記圧力室の一方側に接続し、かつ前記回収流路の前記第２圧力制御部よりも液体の回収方向の上流側の第４位置を前記圧力室の他方側に接続する第１形態と、前記第３位置を前記圧力室の他方側に接続し、かつ前記第４位置を前記圧力室の一方側に接続する第２形態と、の切替えが可能な切替え手段を備えることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項１２】
前記圧力制御手段は、前記供給流路による液体の供給方向の上流側に備えられて前記供給流路内の圧力を制御する第１圧力制御部と、入口が前記回収流路による液体の回収方向の下流側に接続され、かつ出口が前記圧力制御手段よりも前記供給流路による液体の供給方向の下流側に接続されるポンプと、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項１３】
前記圧力制御手段により生じる圧力差の高圧側を前記供給流路に接続し、かつ低圧側を前記回収流路に接続する第１形態と、前記高圧側を前記回収流路に接続し、かつ前記低圧側を前記供給流路に接続する第２形態と、の切替えが可能な切替え手段を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【請求項１４】
前記圧力補償手段は、前記第１形態においては、前記圧力制御手段により生じる圧力差の高圧側と前記回収流路とを受動弁を介して接続し、前記第２形態においては、前記高圧側と前記供給流路とを前記受動弁を介して接続するように連通路を切替える切替え手段を備え、
前記受動弁は、前記第１形態においては前記回収流路内の圧力が所定圧以下のときに開き、前記第２形態においては前記供給流路内の圧力が前記所定圧以下のときに開くことを特徴とする請求項１３に記載の液体供給装置。
【請求項１５】
圧力室、前記圧力室に連通する吐出口、および前記圧力室内の液体を前記吐出口から吐出させるための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を備える液体吐出ヘッドと、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の液体供給装置と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１６】
圧力室、前記圧力室に連通する吐出口、および前記圧力室内の液体を前記吐出口から吐出させるための吐出エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を含む液体吐出ヘッドと、
前記圧力室に連通する液体の供給流路および回収流路を通して液体を循環可能な液体循環ユニットと、
を備える液体吐出モジュールであって、
前記液体循環ユニットは、
前記供給流路から前記圧力室内に液体を供給し、かつ前記回収流路から前記圧力室内の液体を回収するように、前記供給流路内と前記回収流路内との間に圧力差を生じさせる圧力制御手段と、
前記回収流路内の圧力が所定圧以下のときに、前記回収流路を通して前記圧力室に液体を供給することにより前記回収流路内の圧力の低下を補償する圧力補償手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出モジュール。
【請求項１７】
圧力室内の液体を吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給方法であって、
前記圧力室に連通する供給流路から前記圧力室内に液体を供給し、かつ前記圧力室に連通する回収流路から前記圧力室内の液体を回収するように、前記供給流路内と前記回収流路内との間に圧力差を生じさせる圧力制御工程と、
前記回収流路内の圧力が所定圧以下のときに、前記回収流路から前記圧力室に液体を供給して前記回収流路内の圧力の低下を補償する圧力補償工程と、
を含むことを特徴とする液体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出可能な液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置および液体供給方法、並びに、インク等の液体を吐出する液体吐出装置および液体吐出モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、吐出口からインク（液体）を吐出可能な記録ヘッド（液体吐出ヘッド）を用いる記録装置（液体吐出装置）において、記録ヘッド内のインクを循環させる構成が記載されている。具体的には、減圧型レギュレータ機構によって、記録ヘッドにインクを供給する供給流路の圧力が一定の供給圧に制御され、背圧型レギュレータ機構によって、記録ヘッドからインクを回収する回収流路の圧力が供給圧よりも低い一定の回収圧に制御される。これらの供給圧と回収圧との間の差圧によって、供給流路と回収流路を通して記録ヘッド内のインクを循環させることにより、記録ヘッド内における気泡などの異物を除去して、インクの吐出信頼性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５７３１６５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の記録装置においては、記録ヘッドに対するインクのリフィルは供給流路を通して行われる。また、回収流路に備わる背圧型レギュレータ機構は、回収流路から記録ヘッドに対するインクの逆流（インクのリフィル）を阻止するように構成されている。そのため、例えば、単位記録領域に対して短時間に多量のインクを吐出する高デューティ記録時には、供給流路からだけではインクのリフィルが不充分となり、記録ヘッド内の圧力が部分的に大きく変動するおそれがある。具体的には、記録ヘッドにおける複数の吐出口のうち、インクを吐出動作を繰り返す吐出口は、その吐出口よりもインクの循環方向の下流側の負圧が上昇する。その負圧により、インクの非吐出状態にある他の吐出口の付近を通るリフィルインクの流量が増大して、記録ヘッド内の負圧が部分的に変動する。このような記録ヘッド内の圧力変動によりインクの吐出状態が不安定となり、記録画像の品質の低下を招くおそれがある。このような記録画像の品質の低下は、記録ヘッドにおける吐出口の数が多いほど、また高デューティ記録時における非吐出状態の吐出口の数が多いほど顕著となる。
【０００５】
本発明の目的は、液体吐出ヘッドにおける液体の循環機能を維持しつつ、液体吐出ヘッドに対する液体のリフィル性を向上させて、液体吐出ヘッドにおける液体の吐出状態を安定化させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体供給装置は、圧力室内の液体を吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置であって、前記圧力室に連通する液体の供給流路と、前記圧力室に連通する液体の回収流路と、前記供給流路から前記圧力室内に液体を供給し、かつ前記回収流路から前記圧力室内の液体を回収するように、前記供給流路内と前記回収流路内との間に圧力差を生じさせる圧力制御手段と、前記回収流路内の圧力が所定圧以下のときに、前記回収流路から前記圧力室に液体を供給して前記回収流路内の圧力の低下を補償する圧力補償手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液体供給流路と液体回収流路を通して液体吐出ヘッド内の液体を循環せると共に、液体吐出ヘッドの状態に応じて液体回収流路からも液体を供給する。これにより、液体吐出ヘッドに対する液体のリフィル性を向上させて、液体吐出ヘッドにおける吐出状態を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態における記録装置の全体の概略構成図である。
【図２】図１の記録装置におけるインク流路の異なる状態の説明図である。
【図３】図１の記録装置におけるインク流路の異なる状態の説明図である。
【図４】図１の記録ヘッドを含むユニットの斜視図である。
【図５】図１の記録ヘッドを含むユニットの分解斜視図である。
【図６】図５のインク吐出ユニットを構成する流路部材の説明図である。
【図７】図６におけるＶＩＩ部分の拡大図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】図５における吐出モジュールの斜視図である。
【図１０】図９における素子基板の説明図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】図１０における素子基板の隣接部の拡大図である。
【図１３】図１における負圧制御ユニットの説明図である。
【図１４】図１３の負圧制御ユニットにおける流抵抗と弁開度との関係の説明図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の記録装置におけるインク流路の異なる状態の説明図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の記録装置におけるインク流路の異なる状態の説明図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態の記録装置におけるインク流路の異なる状態の説明図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態の記録装置におけるインク流路の異なる状態の説明図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態の記録装置におけるインク流路の異なる状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッドから、液体としてのインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置（液体吐出装置）としての適用例である。
【００１０】
（第１の実施形態）
１．記録装置の概略構成
図１（ａ）は、本実施形態におけるインクジェット記録装置（液体吐出装置）１１００の概略斜視図である。記録装置１１００は、記録媒体Ｐを矢印Ｘ方向に搬送する搬送部１００４と、インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）１を含むインク吐出ユニット（液体吐出ユニット）３００と、インク循環ユニット（液体循環ユニット）４００と、を備える。搬送部１００４の構成は、本例のように搬送ベルトを用いる方式の他、例えば、搬送ローラを用いる方式等任意である。インク吐出ユニット３００は、記録媒体Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）と交差（本例の場合は、直交）する方向に延在するライン型のインクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）１を含む。記録ヘッド１には複数の吐出口が形成されており、それらの吐出口は、記録媒体Ｐの搬送方向と交差（本例の場合は、直交）する方向に延在する吐出口列を形成するように配列されている。記録ヘッド１は、吐出口からインクを吐出するために、電気熱変換素子（ヒータ）またはピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を備える。電気熱変換素子を備える場合には、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して、吐出口からインクを吐出することができる。
【００１１】
本例の記録装置１１００は、いわゆるフルライン方式の記録装置であり、搬送部１００４によって、複数の記録媒体Ｐを連続的に搬送しつつ、記録ヘッド１の吐出口からインクを吐出することによって、記録媒体Ｐに画像を連続的に記録することができる。記録装置１１００は、記録媒体Ｐの搬送方向と交差する方向における記録ヘッド１の往復移動と、搬送部１００４による記録媒体Ｐの間欠的な搬送動作と、を伴って画像を記録する、いわゆるシリアルスキャン方式の記録装置であってもよい。記録媒体Ｐはカット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。記録ヘッド１は、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）のインクを吐出することによって、フルカラーの画像の記録が可能である。記録ヘッド１には、後述するように、インクが供給および循環される。また、記録ヘッド１には、電力およびインクの吐出制御信号を伝送するための電気制御部が電気的に接続されている。
【００１２】
図１（ｂ）は、記録装置１１００の制御系のブロック図である。ＣＰＵ（制御部）５００は、インク吐出ユニット３００、インク循環ユニット４００、および搬送部１００４を含む記録装置１１００全体の動作の制御処理およびデータ処理等を実行する。ＲＯＭ５０１には、それらの処理手順等のプログラムが格納され、ＲＡＭ５０２は、それらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられる。ＣＰＵ５００は、外部のホスト装置５０３などから入力した画像データに基づいて、インク吐出ユニット３００の記録ヘッド１からインクを吐出することにより、記録媒体Ｐに画像を記録することができる。
【００１３】
２．インク流路
図２（ａ）は、記録装置１１００における１色分のインクに対応するインク流路の説明図であり、同図における記録装置１１００は、記録動作の待機状態（非記録状態）にある。
【００１４】
交換可能なタンク２０は外気連通孔２６を有し、その内部に収容されたインクは、加圧ポンプ１００３およびフィルタ１００１を通して供給される。また、タンク２０は、インクを回収するように吸引ポンプ１０００に接続されている。
【００１５】
タンク２０から供給されるインクは、加圧ポンプ１００３によって一旦加圧されてから、フィルタ１００１を通過し、負圧制御ユニット（圧力制御ユニット）３の第１圧力制御機構（第１圧力制御部）３１によって所定の負圧に調圧される。その後、そのインクは、供給弁６を通過してから、記録ヘッド１に形成された共通供給流路１２に供給される。その後、そのインクは、記録素子基板１０内に形成された後述する流路を経由して、共通回収流路１３から負圧制御ユニット３の第２圧力調整機構（第２圧力制御部）３２に入ってから、吸引ポンプ１０００により吸引されてタンク２０へ戻される。記録動作の待機状態において、受動弁３３、開閉弁３４、およびバイパス弁３５は閉じられており、これらの機能については後述する。
【００１６】
負圧制御ユニット３の第１圧力制御機構（Ｈ）３１および第２圧力制御機構（Ｌ）３２は、それぞれ、いわゆる減圧型レギュレータ機構および背圧型レギュレータ機構である。これらの制御機構３１，３２は、後述するように、それぞれの内部における弁およびバネ部材などの働きによって、インクの通過流量が変動した場合にも、制御機構３１の下流側および制御機構３２の上流側のインク圧を一定範囲内に安定させることができる。第２圧力制御機構３２の制御圧は、第１圧力制御機構３１の制御圧よりも低く設定されている。これにより、記録ヘッド１内においては、共通供給流路１２から記録素子基板（以下、「素子基板」ともいう）１０内を通過して共通回収流路１３に向かうインクの流れ（図２（ａ）の白抜き矢印方向の流れ）が発生する。このインクの流れによって、非記録状態において各素子基板１０内にインク流れを生じさせて、泡および増粘インクなどの異物をタンク２０に排出することができる。したがって、それらの異物を記録ヘッド１の吐出口から排出するために、画像の記録に寄与しないインクを吐出口から吐出（予備吐出）する動作を必要とすることなく、記録ヘッド１の吐出動作の信頼性を高めることができる。
【００１７】
素子基板１０内を通過するインクの流量は、このような異物の排出が達成できる範囲内に設定することができる。一方、一般的な記録ヘッドにおいては、吐出口近傍の流路の幅が数十μｍ以下の極めて微細なマイクロチャンネルであるため、素子基板１０内を通過するインクの圧力損失が極めて大きい。そのため、素子基板１０内におけるインクの流量が多過ぎた場合には、吐出口近傍における負圧が大きくなり過ぎて、インクの吐出動作に適するインクのメニスカスが保持できなくなるおそれがある。吐出口間隔が６００ｄｐｉ以上となるように、吐出口が高密度に配置された素子基板１０の場合、インク流量は、インクの全吐出時（全ての吐出口から同時にインクを吐出したとき）のインクの吐出量よりも小さく設定することが好ましい。
【００１８】
３．負圧変動の補償機能
図２（ｂ）は、単位録領域に対して短時間に多量のインクを吐出する高デューティ記録状態であって、かつ全ての素子基板１０の吐出口からのインクの吐出量が多い状態におけるインクの流れの説明図である。
【００１９】
前述したように、吐出口近傍における過剰な負圧発生を防止の観点からは、非記録動作に素子基板１０を通過するインクの流量は、インクの全吐時の吐出量よりも小さく設定することが好ましい。しかし、このように設定した場合、高デューティ記録時には、図２（ｂ）の白抜き矢印のように、吐出口に対して、共通供給流路１２からのインクのリフィル流だけでなく、共通回収流路１３側からもインクのリフィル流が発生する。
【００２０】
後述するように、第２圧力制御機構（背圧型レギュレータ）３２は、このような場合にもインクの逆流が生じないように構成されている。また、吸引ポンプ１０００においてもインクの逆流が生じないように構成されている。そのため、全ての記録素子基板によって高デューティ記録を続けた場合には、タンク２０と共通回収流路１３との間の回収流路内の圧力が次第に低下して、やがて吐出口に対するインクのリフィル不足が生じるおそれがある。この場合には、吐出口から吐出するインク滴の体積が設計時の初期値よりも小さくなって、画像の記録濃度の低下、および画像のかすれが生じる。また、素子基板１０の一部が非記録状態にあるとき、または単位録領域に対して短時間に少量のインクを吐出する低デューティ記録状態にある場合には、その一部の素子基板１０の吐出口近傍におけるインクの通過流量が増大するおそれがある。この場合には、その一部の素子基板１０における吐出口近傍の負圧の上昇、および温度の異常低下が生じて、やはり記録画像の画質の低下が生じる。
【００２１】
そのため本発明においては、インクの供給方向における第１圧力制御機構３１の下流側と、インクの回収方向における第２圧力制御機構３２の上流側と、の間に負圧補償機構（圧力補償部）３７が接続されている。負圧補償機構は、第１圧力制御機構３１と共通供給流路１２との間の供給流路と、第２圧力制御機構３２と共通回収流路１３との間の回収流路と、を連通される連通路に、受動弁３３と開閉弁３４を備えている。受動弁３３は、共通回収流路１３の圧力が所定圧以下のときに、供給流路内のインクを回収流路内に導入するように開く。本例の受動弁３３は、第１圧力制御機構３１によって制御されている供給流路内の所定圧と、回収流路内の圧力と、の差圧によって動作する。より具体的には、それらの供給流路と回収流路との間に、第１圧力制御機構３１の制御圧（高圧）と第２圧力制御機構３２に制御圧（低圧）との差圧以上の差圧が生じたときに、受動弁３３が開くように設計されている。記録動作中に開閉制御可能な開閉弁３４を開いておくことにより、共通回収流路１３の圧力が第２圧力制御機構３２の制御圧を下回った場合に、受動弁３３が開いて、供給流路と回収流路との間の連通路が形成されて、吐出口近傍における負圧の過剰上昇が抑制される。したがって、高デューティ記録時においても、各素子基板１０における吐出口から安定的にインクを吐出することができる。
【００２２】
図３（ａ）は、大部分の素子基板１０が高デューティ記録状態にあり、少数の素子基板１０が記録動作の待機状態にあるときのインクの流れの説明図である。高デューティ記録状態の素子基板１０に対しては、共通回収流路１３から、インクのリフィル流れ（図３（ａ）中上向きの白抜き矢印方向の流れ）が生じる。一方、待機状態の素子基板１０内を通過したインクは、この様なインクのリフィル流れに充当される。しかし、後者の待機状態の素子基板１０を通過するインクの流量に対して、前者のインクのリフィル流れの流量が多い場合には、共通回収流路１３内の負圧が上昇する。この場合には、図２（ｂ）の場合と同様に、受動弁３３が開いて共通回収流路１３内の圧力低下を抑制しながら、受動弁３３と開閉弁３４を通して不足分のインクを供給することができる。
【００２３】
このように本発明においては、記録状態（記録デューティ）の如何に拘わらず、それぞれの素子基板１０の吐出口から安定的にインクを吐出することができる。
【００２４】
仮に、負圧補償機構３７が備わっていない場合には、インクのリフィル流れの不足分を補うために、待機状態の素子基板１０を通過するインク流量が増大する。そのため、待機状態の記録素子基板における吐出口近傍を通過するインクの流量は、他の記録素子基板の記録状態（記録デューティ）に応じて変化してしまう。図３（ａ）のように、待機状態にある素子基板１０が少数である場合には、待機状態にある素子基板１０の吐出口近傍に、負圧の上昇および温度の異常低下が生じる。この結果、吐出口から吐出するインク滴の体積が設計時の所期値から変化し、記録画像に濃度ムラが生じてしまう。
【００２５】
４．強回復モード
図３（ｂ）は、第２圧力制御機構３２の上流側と下流側との間を連結するバイパス流路、および、そのバイパス流路に備わる開閉制御可能なバイパス弁３５の機能の説明図である。
【００２６】
強回復モードにおいて、バイパス弁３５を開制御することにより、第２圧力制御機構３２の動作の如何に拘わらず、吸引ポンプ１０００の回転数に応じて、記録ヘッド１を通過するインクの流量を通常よりも多くすることができる。したがって、このような強回復モードにおいては、通常のインクの流量では排出しきれなかった吐出口近傍および共通回収流路１３中の異物（泡および増粘インクなど）を排出することができる。強回復モードにおけるインクの流量は、吐出口におけるインクのメニスカスが保持可能な範囲において、異物を排出する回復性を考慮して選択することができる。この強回復モードは非記録動作状態において実行するため、インクの流量は、吐出口近傍の負圧がインクの吐出特性を確保するために必要な適正負圧以上となるような流量であってもよい。
【００２７】
このような強回復モードは、インク中の異物を吐出口から排出するための回復動作（吸引回復および加圧回復）とは異なり、廃インクを大幅に低減しつつ、吐出口および共通回収流路１３内の異物を排出することができる。このように、廃インクの削減および回復処理のための機構（回復機構）の簡素化を実現することができる。また、このような強回復モードを実行する場合には、開閉弁３４を閉じるように制御する必要がある。何故ならば、強回復モードにおいては、共通供給流路１２と共通回収流路１３との間に通常よりも大きな差圧を生じさせるため、開閉弁３４によって負圧補償機構３７の機能を止めなければ、受動弁３３の働きによって差圧が大きくできなくなるからである。開閉弁３４の機能は、受動弁３３自体に持たせるようにしてもしてもよい。また、開閉弁３４は、記録装置の電源オフ時にも閉じることが好ましい。
【００２８】
５．記録ヘッドの構成
図４（ａ），（ｂ）は、本実施形態における記録ヘッド１の斜視図である。
【００２９】
本例の記録ヘッド１には、１５個の素子基板１０が直線状に配列（インライン配置）されるライン型の記録ヘッドである。素子基板１０のそれぞれには、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のインクを吐出可能な吐出口が配列されている。素子基板１０は、フレキシブル配線基板４０および電気配線基板９０を介して、信号入力端子９１および電力供給端子９２と電気的に接続される。信号入力端子９１および電力供給端子９２は、記録装置１１００の制御部と電気的に接続され、それぞれを介して、吐出駆動信号およびインクの吐出に必要な電力が素子基板１０に供給される。電気配線基板９０内に電気回路の配線を集約することにより、信号入力端子９１および電力供給端子９２の数を素子基板１０の数に比べて減少させることができる。これにより、記録装置１１００に対する記録ヘッド１を組み付ける時、または記録ヘッド１の交換時に、取り外しが必要な電気接続部の数が少なくすることができる。
【００３０】
図４（ｂ）のように、記録ヘッド１の両端部に位置する接続部１１４は、タンク２０、加圧ポンプ１００３、および吸引ポンプ１０００を含む記録装置１１００のインク供給系に接続される。これにより、前述したように、記録装置１１００のインク供給系からＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色のインクが記録ヘッド１に供給され、また記録ヘッド１内を通ったインクが記録装置１１００のインク供給系に回収される。このように、各色のインクは、記録装置１１００のインク流路と記録ヘッド１のインク流路を介して循環可能させる。
【００３１】
図５は、記録ヘッド１を含むインク吐出ユニット３００、インク供給ユニット２２０、およびインク循環ユニット４００の分解斜視図である。
【００３２】
インク吐出ユニット３００、インク供給ユニット２２０、および電気配線基板９０は、筐体８０に取り付けられている。インク供給ユニット２２０には、接続部１１４（図４参照）が設けられている。インク供給ユニット２２０の内部には、供給されるインク中の異物を取り除くために、接続部１１４の開口と連通するインク色毎のフィルタ１００１（図２参照）が備えられている。２つのインク供給ユニット２２０は、それぞれにインクの２色分ずつのフィルタ１００１が備えられている。フィルタ１００１を通過したインクは、それぞれのインク色に対応するインク供給ユニット２２０上に配置された負圧制御ユニット３に供給される。負圧制御ユニット３は、それぞれのインク色に対応するように計４つ配備されている。それぞれの負圧制御ユニット３内には、図２のように、第１圧力制御機構（Ｈ）３１と第２圧力制御機構（Ｌ）３２が構成されている。これらの制御機構３１，３２は、後述するように、それぞれの内部に設けられる弁およびバネ部材などの働きによって、インクの流量の変動に伴って生じる記録装置１１００のインク供給系内の圧損の変化を大幅に減衰させる。これにより、インク吐出ユニット３００の流路内の負圧変化を一定範囲内で安定化させることができる。
【００３３】
筐体８０は、支持部８１によってインク吐出ユニット３００を支持し、かつ支持部８２によって電気配線基板９０を支持すると共に、記録ヘッド１全体の剛性を確保する。電気配線基板９０を支持する支持部８２は、インク吐出ユニット３００を支持する支持部８１にネジによって固定される。支持部８１は、インク吐出ユニット３００の反りおよび変形を矯正して、複数の素子基板１０の相対位置精度を確保することにより、記録画像におけるスジ状の欠陥および濃度ムラの発生を抑制する。そのため、支持部８１は充分な剛性を有することが好ましく、その材質としては、例えば、ＳＵＳまたは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。支持部８１には、ジョイントゴム１００を挿入するための開口８３，８４が設けられている。インク供給ユニット２２０から供給されるインクは、ジョイントゴム１００内の穴を通して、インク吐出ユニット３００を構成する第３流路部材７０に導かれる。
【００３４】
インク吐出ユニット３００は、複数の吐出モジュール２００および流路部材２１０を含み、インク吐出ユニット３００における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部材であり、開口１３１からは、吐出モジュール２００に含まれる素子基板１０および封止材１１０（図９（ａ）参照）が露出する。カバー部材１３０における開口１３１の周囲の枠部は、記録待機時に記録ヘッド１をキャッピングするキャップ部材が当接する当接面として機能する。開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材、または充填材等を塗布して、インク吐出ユニット３００において吐出口が形成される面上の凹凸および隙間を埋めることが好ましい。これにより、キャップ部材によるキャッピング時に、キャップ部材の内部に閉空間を形成することができる。
【００３５】
流路部材２１０は、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０を積層したものである。流路部材２１０によって、インク供給ユニット２２０から供給されるインクが吐出モジュール２００へ分配され、また吐出モジュール２００からのインクがインク供給ユニット２２０へ戻される。流路部材２１０は筐体８０の支持部８１にネジによって固定され、これにより、流路部材２１０の反りおよび変形が抑制される。
【００３６】
図６（ａ）および（ｂ）は、第１流路部材５０の表面図および裏面図、図６（ｃ）および（ｄ）は、第２流路部材６０の表面図および裏面図、図６（ｅ）および（ｆ）は、第３流路部材７０の表面図および裏面図である。図６（ａ）は、吐出モジュール２００が搭載される第１流路部材５０の面を示し、図６（ｆ）は、筐体８０の支持部８１と当接する第３流路部材７０の面を示す。第１流路部材５０と第２流路部材６０は、図６（ｂ）の面と図６（ｃ）の面とが対向するように接合され、第２流路部材と第３流路部材は、図６（ｄ）の面と図６（ｅ）の面とが対向するように接合される。
【００３７】
第２流路部材６０と第３流路部材７０とが接合されることにより、それらの接合面における共通流路溝６２，７１によって、流路部材６０，７０の長手方向に延在する計８つの共通流路が形成される。これにより、流路部材２１０の内部に、共通供給流路１２と共通回収流路１３がインクの１色毎に１つずつ形成される。第３流路部材７０の連通口７２は、それに対応するジョイントゴム１００の穴を通して、インク供給ユニット２２０と流体的に流通している。第２流路部材６０において、共通流路溝６２の底面には連通口６１が複数形成されており、それらの連通口６１は、第１流路部材５０に形成された個別流路溝５２の一端部に連通する。個別流路溝５２の他端部には連通口５１が形成されており、この連通口５１を通して、個別流路溝５２が複数の吐出モジュール２００と流体的に連通する。この個別流路溝５２により、流路部材５０，６０，７０の中央側の位置に流路を集約的に形成することができる。
【００３８】
第１，第２，第３流路部材５０，６０，７０は、インクに対して耐腐食性を有すると共に、線膨張率の低い材料によって成ることが好ましい。その材料としては、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）を母材として、シリカまたはアルミナの無機フィラー（微粒子・ファイバーなど）を添加した複合材料（樹脂材料）を用いることができる。流路部材２１０の形成方法としては、３つの流路部材５０，６０，７０を積層して互いに接着してもよく、それらの部材の材質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よい。
【００３９】
図７は、図６（ａ）における第１流路部材５０の面から、第１，第２，第３流路部材５０，６０，７０の接合により形成される流路部材２１０内の流路を透視した図であり、図６（ａ）のＶＩＩａ部分の拡大図に対応する。
【００４０】
流路部材２１０には、インク色毎に記録ヘッド１の長手方向に延在する共通供給流路１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）および共通回収流路１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）が形成される。共通供給流路１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）には、個別流路溝５２によって形成される複数の第１個別流路（２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続される。共通回収流路１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）には、個別流路溝５２によって形成される複数の第２個別流路（２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ，２１４ｄ）が連通口６１を介して接続される。このような流路構成により、共通供給流路１２および第１個別流路２１３を通して、流路部材２１０の中央部に位置する素子基板１０に対してインクを集約的に供給することができる。また、第２個別流路２１４を通して、素子基板１０から共通回収流路１３にインクを回収することができる。
【００４１】
図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００４２】
図８おいて、第２個別流路２１４ａ，２１４ｃは、連通口５１を通して吐出モジュール２００に連通する。他の第２個別流路２１４ｂ，２１４ｄも同様である。また、図７のように、第１個別流路２１３も連通口５１を通して吐出モジュール２００に連通する。吐出モジュール２００に含まれる支持部材３０および素子基板１０には、第１流路部材５０からのインクを素子基板１０の圧力室１２３(図１１参照)に供給するための供給流路が形成されている。さらに、支持部材３０および素子基板１０には、圧力室内のインクの１部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）するための回収流路が形成されている。
【００４３】
インク色毎の共通供給流路１２は、インク供給ユニット２２０を介して、対応する負圧制御ユニット３における高圧側の第１圧力制御機構（Ｈ）３１に接続される。また、インク色毎の共通回収流路１３は、インク供給ユニット２２０を介して、対応する負圧制御ユニット３における低圧側の第２圧力制御機構（Ｌ）３２に接続される。この負圧制御ユニット３は、前述したように、共通供給流路１２と共通回収流路１３との間に差圧（圧力差）を生じさせる。これにより、記録ヘッド１内においては、共通供給流路１２から、第１個別流路２１３、素子基板１０、第２個別流路２１４、および共通回収流路１３へと流れるインクの流れが発生する。
【００４４】
６．吐出モジュール
図９（ａ）は、１つの吐出モジュール２００の斜視図、図９（ｂ）は、その吐出モジュール２００の分解図である。
【００４５】
吐出モジュール２００の製造に際しては、まず、予め連通口３１が設けられた支持部材３０上に、素子基板１０およびフレキシブル配線基板４０を接着する。その後、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により覆って封止する。フレキシブル配線基板４０において、素子基板１０との接続部と反対側の位置には端子４２が設けられており、その端子４２は、電気配線基板９０の接続端子９３（図５参照）と電気的に接続される。支持部材３０は、素子基板１０を支持する支持体であると共に、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もある。そのため、支持部材３０は、平面度が高く、また充分に高い信頼性をもって素子基板１０と接合できるものであることが好ましく、その材質としては、例えば、アルミナまたは樹脂材料が好ましい。
【００４６】
７．記録素子基板（素子基板）
図１０（ａ）は、素子基板１０を吐出口１１３の形成面側から見た平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸｂ円部の拡大図、図１０（ｃ）は、素子基板１０を図１０（ａ）とは反対側から平面図である。図１０（ａ）のように、素子基板１０の吐出口形成部材１１２には複数の吐出口１１３が形成され、これらの吐出口１１３は、インク色毎に対応する計４列の吐出口列Ｌを形成するように配列される。以下、吐出口列Ｌが延在する方向を「吐出口列方向」ともいう。
【００４７】
図１０（ｂ）に示すように、吐出口１１３と対応する位置には、インクの吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子（ヒータ）１１５が配備されている。ヒータ１１５が配備される圧力室１２３は、隔壁１２２によって区画されている。ヒータ１１５は、素子基板１０に形成される不図示の電気配線によって、図１０（ａ）の端子１６と電気的に接続される。ヒータ１１５は、電気配線基板９０（図５参照）およびフレキシブル配線基板４０（図９参照）を介して記録装置１１００の制御回路から入力されるパルス信号に基づいて、発熱される。その発熱によって圧力室１２３内のインクが発泡し、その発泡エネルギーを利用して吐出口１１３からインクが吐出される。吐出口列Ｌの一方側には、吐出口列Ｌに沿って延在する供給路１８が形成され、吐出口列Ｌの他方側には、吐出口列Ｌに沿って延在する回収路１９が形成される。供給路１８および回収路１９は、それぞれ、供給口１７ａおよび回収口１７ｂを通して圧力室１２３に連通する。
【００４８】
図１０（ｃ）のように、素子基板１０において、吐出口１１３が形成される面と反対側の面にはシート状の蓋部材１２０が積層され、その蓋部材１２０には、供給路１８および回収路１９に連通する開口２１が複数形成されている。本例においては、１つの供給路１８に対して３つの開口２１が形成され、１つの回収路１９に対して２つの開口２１が形成されている。それらの開口２１は、図７のように、図６（ａ）における第１流路部材５０の連通口５１と連通する。蓋部材１２０は、図１１のように、基板１１１に形成される供給路１８および回収路１９の壁の一部を形成する蓋として機能する。蓋部材１２０は、インクに対して充分な耐食性を有していることが好ましく、また、インクの混色防止の観点から、開口２１の開口形状および開口位置には高い精度が求められる。蓋部材１２０は、その開口２１によってインクの流路のピッチを変換するため、圧力損失の観点から薄く構成することが好ましい。蓋部材１２０としては、例えば、感光性樹脂材料またはシリコン薄板を用いることが好ましく、また、フォトリソプロセスによって開口２１を形成することが好ましい。
【００４９】
図１１は、図１０（ａ）の素子基板１０をＸＩ−ＸＩに沿って断面した斜視図である。
【００５０】
素子基板１０においては、Ｓｉにより形成される基板１１１と、感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材１１２と、が積層され、さらに、基板１１１の裏面に蓋部材１２０が接合されている。基板１１１の表面側（図１１中の上方側）にはヒータ１１５が形成されており、その基板１１１の裏面側（図１１中の下方側）には、吐出口列Ｌに沿って延在する供給路１８および回収路１９を形成する溝が設けられている。基板１１１と蓋部材１２０によって形成される供給路１８および回収路１９は、それぞれ、流路部材２１０内の共通供給流路１２および共通回収流路１３に接続されており、供給路１８と回収路１９との間に差圧が生じる。記録ヘッド１の複数の吐出口１１３からインクを吐出して画像を記録する際、インクを吐出していない吐出口（吐出休止中の吐出口）１１３においては、供給路１８と回収路１９との間の差圧によってインクの流れが生じる。すなわち、基板１１１内の供給路１８内のインクは、図１１中の矢印Ｃのように、供給口１７ａ、圧力室１２３、および回収口１７ｂを経由して、回収路１９へ流れる。吐出休止中の吐出口１１３、および、それに対応する圧力室１２３において、インクの吐出休止中の吐出口１１３からのインク成分の蒸発によって生じる増粘インクおよび泡などの異物は、このインクの流れによって、回収路１９を通して回収することができる。また、吐出口１１３および圧力室１２３におけるインクの増粘を抑制することができる。
【００５１】
回収路１９に回収されたインクは、蓋部材１２０の開口２１、支持部材３０の連通口３１、流路部材２１０の連通口５１、個別回収流路２１４、および共通回収流路１３を通過し、最終的に、タンク２０に回収される。
【００５２】
つまり、記録装置本体から記録ヘッド１に対して、次のように、インクが供給および回収される。
【００５３】
まず、記録装置本体から供給されるインクは、インク供給ユニット２２０の接続部１１４から記録ヘッド１の内部に流入し、そして、負圧制御ユニット３内の第１圧力制御機構３１を通過することによって、比較的低い負圧に調整される。その圧力調整されインクは、インク供給ユニット２２０、ジョイントゴム１００、第３流路部材７０の連通口７２および共通流路溝７１、第２流路部材６０の共通流路溝６２および連通口６１、第１流路部材５０の個別流路溝５２および連通口５１の順に流れる。その後、連通口５１内のインクは、支持部材３０の連通口３１、蓋部材１２０の開口２１、基板１１１の供給路１８および供給口１７ａを通して、圧力室１２３内に供給される。その圧力室１２３に供給されたインクのうち、吐出口１１３から吐出されなかったインクは、基板１１１の回収口１７ｂおよび回収路１９、蓋部材１２０の開口２１、支持部材３０の連通口３１を通して流れる。その後、そのインクは、第１流路部材５０の連通口５１および個別流路溝５２、第２流路部材６０の連通口６１および共通流路溝６２、第３流路部材７０の共通流路溝７１および連通口７２、ジョイントゴム１００、インク供給ユニット２２０を通過する。その後、そのインクは、負圧制御ユニット３内の第２圧力制御機構３２から、再びインク供給ユニット２２０に流入した後、接続部１１４を通して記録ヘッド１の外部のタンク２０に回収される。
【００５４】
８．記録素子基板（素子基板）間の位置関係
図１２は、互いに隣接する２つの吐出モジュール２００における素子基板１０の隣接部の拡大平面図である。本例においては、図１０（ａ）のように、平面が略平行四辺形の素子基板１０を用いる。図１２のように、素子基板１０における吐出口１１３が配列される吐出口列Ｌ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）は、記録媒体Ｐの搬送方向（矢印Ｘ方向）に対して一定角度で傾くように形成されている。これにより、素子基板１０同士の隣接部における吐出口列Ｌは、少なくとも１つの吐出口１１３が記録媒体Ｐの搬送方向においてオーバーラップする。図１２の例においては、矢印Ｘ方向に沿うＤ線上の２つの吐出口１１３が互いにオーバーラップしている。
【００５５】
このような位置関係において、互いにオーバーラップする吐出口１１３に対応するヒータ１１５を関連的に駆動制御することにより、素子基板１０の配備位置が所定位置から多少ずれた場合でも記録画像における黒スジや白抜けを目立たなくすることができる。図１２のような構成は、複数の素子基板１０を千鳥状に配置した場合だけではなく、直線上（インライン）に配置した場合においても有効である。すなわち、複数の素子基板１０を直線上に配置した場合においても、記録媒体Ｐの搬送方向における記録ヘッド１の長さを小さく抑えつつ、素子基板１０同士のつなぎ部（隣接部）に対応する記録画像における黒スジおよび白抜けの発生を抑制することができる。また、素子基板１０の形状は、本例のような平面が平行四辺形の形状のみに限定されない。例えば、平面が長方形、台形、その他形状の素子基板１０を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。
【００５６】
９．第１および第２圧力調整機構
図１３は、第１圧力制御機構３１と第２圧力制御機構３２を含む負圧制御ユニット３の説明図である。図１３（ａ）は負圧制御ユニット３の斜視図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線に沿う断面図、図１３（ｃ）の図１３（ａ）のＸＩＩＩｃ−ＸＩＩＩｃ線に沿う断面図である。
【００５７】
減圧型レギュレータ機構としての第１圧力制御機構３１、および背圧型レギュレータ機構としての第２圧力制御機構３２は、共通のボディ３１０内に構成されており、それらを一体的に取り付けおよび交換することができる。図１３（ｃ）のように、２つの圧力制御機構３１，３２を互いに対象的に配備することにより、負圧制御ユニット３の省スペース化を図ることができる。
【００５８】
９−１．第１圧力制御機構
減圧型レギュレータ機構としての第１圧力制御機構３１は、図１３（ｂ）のように、ボディ３１０の一方側（同図中の下方側）に位置する第１圧力室３０５と、ボディ３１０の他方側（同図中の上方側）に位置する第２圧力室３０６と、を含む。第１圧力室３０５は可撓性フィルム３０３Ａによってシールされ、第２圧力室３０６は、受圧板３０２と可撓性フィルム３０３Ｂによってシールされている。第１圧力室３０５と第２圧力室３０６との間には、オリフィス３０８が形成されている。第１圧力室３０５内には、シャフト３０４によって受圧板３０２に連結された弁３０７が位置し、記録ヘッド１の駆動時に、シャフト３０４、弁３０７、および受圧板３０２は一体的に動く。受圧板３０２は、付勢部材（バネ）３０１Ｂによって、弁３０７がオリフィス３０８を閉じる方向に付勢されている。また、第１圧力室３０５に備わる付勢部材（バネ）３０１Ａによって、弁３０７がオリフィス３０８を閉じる方向に付勢され、かつ可撓性フィルム３０３Ａが負圧調整部材３１１に押し付けられる方向に付勢される。
【００５９】
弁３０７の主たる機能は、オリフィス３０８との間のギャップを変化させて、インクの流抵抗を調整することにある。弁３０７は、インクの循環停止時にオリフィス３０８との間のギャップを閉塞することが好ましい。インクの循環停止時（記録動作の停止時）に、弁３０７とオリフィス３０８との間を流体的にシールすることにより、吐出口１１３におけるインクに負圧を作用させ続けて、吐出口１１３からのインクの漏れを防ぐことができる。弁３０７の材質としては、インクに対して充分な耐食性を有するゴムまたはエラストマーなどの弾性材料が好ましい。
【００６０】
本例において、付勢部材３０１Ａ，３０１Ｂとしてのバネは、２つの連成バネとなっている。しかし、それらの合成バネ力によってインクの所望の負圧を得ることができればよいため、例えば、１つのバネだけを用いる構成、あるいは３つ以上のバネを用いる構成も採用することができる。図１３（ｂ）の例においては、付勢部材３０１Ａ，３０１Ｂ（２つの連成バネ）の内、１つの付勢部材３０１Ｂを第２圧力室３０６内に分けて設けることにより、受圧板３０２とシャフト３０４とが分離できるように構成されている。受圧板３０２とシャフト３０４とが分離された状態においても、第２圧力室３０６内の付勢部材３０１Ｂの付勢力が受圧板３０２に作用する。したがって、弁３０７がオリフィス３０８を閉塞した状態でも、第２圧力室３０６内の付勢部材３０１Ｂの付勢力によって、受圧板３０２をシャフト３０４から分離して、第２圧力室３０６内の容積を更に増やす方向に移動可能である。この結果、記録ヘッド１が長期間駆動されず、記録ヘッド１内に気泡が取り込まれた状態となったときに、第２圧力室３０６が気泡の容積増分を吸収するバッファとして機能して、記録ヘッド１内のインクが正圧となることを抑制することができる。
【００６１】
第１圧力室３０５および第２圧力室３０６は、それぞれ、インクの流入口３１２Ａおよび流出口３１２Ｂ（図１３（ａ）参照）に連通される。弁３０７は、オリフィス３０８よりもインクの流れ方向の上流側に位置しており、受圧板３０２が図１３（ｂ）中の上方へと移動することによって、弁３０７とオリフィス３０８とのギャップが縮小する。流入口３１２Ａから第１圧力室３０５に入ったインクは、弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップを通って第２圧力室３０６内へと流入し、そのインクの圧力が受圧板３０２に伝えられる。その第２圧力室３０６内のインクは、流出口３１２Ｂからインク吐出ユニット３００に供給される。
【００６２】
第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２は、各部に加わる力の釣り合いを示す下記の関係式（１）から決定される。
Ｐ２＝Ｐ０−（Ｐ１・Ｓｖ＋ｋ１・ｘ）／Ｓｄ  ・・・  （１）
【００６３】
Ｓｄは、受圧板３０２の受圧面積、Ｓｖは、弁３０７の受圧面積、Ｐ０は大気圧、Ｐ１は、第１圧力室３０５内の圧力、Ｐ２は、第２圧力室３０６内の圧力である。ｋ１は、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）のバネ定数、ｘは、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）の変位（バネ変位）である。
【００６４】
上式（１）の右辺における第２項は常に正の値となるため、Ｐ２＜Ｐ０となり、Ｐ２は負圧となる。付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）の付勢力を変更することにより、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２を所望の制御圧力に設定することができる。付勢部材３０１の付勢力は、バネ定数Ｋおよび動作時のバネ長さに応じて変更することができる。
【００６５】
弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップにおけるインクの流抵抗Ｒと、オリフィス３０８を通過するインクの流量Ｑと、の間には、次式（２）の関係が成立する。
Ｐ２＝Ｐ１−ＱＲ  ・・・  （２）
【００６６】
弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップ（以下、「弁開度」ともいう）、および流抵抗Ｒは、例えば図１３のような関係、つまり弁開度の増大に伴って流抵抗Ｒは低下する関係に設定する。式（１）と式（２）が同時に成立するように弁開度が調整されて、Ｐ２が決定される。
【００６７】
インクの流量Ｑが増加した場合、タンク２０（図２参照）内の圧力は一定であるため、流量Ｑの増加によって、タンク２０から第１圧力制御機構３１までの間の流抵抗が増加する。したがって、その流抵抗の増加分だけ、第１圧力室３０５内の圧力Ｐ１が減少する。そのため、弁３０７を閉塞する力（Ｐ１・Ｓｖ）が減少し、式（１）から明らかなように、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に上昇する。
【００６８】
また、式（２）からＲ＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｑの式が導き出される。流量Ｑと圧力Ｐ２が増加し、圧力Ｐ１が低下することにより、流抵抗Ｒは低下する。流抵抗Ｒが低下することにより、図１４の関係から、弁開度が増加する。弁開度の増加に伴って付勢部材３０１の長さが小さくなるため、その自由長からの変位ｘは増加する。そのため、付勢部材３０１の作用力（ｋ１・ｘ）が大きくなって、式（１）から明らかなように、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に減少する。
【００６９】
一方、第１圧力制御機構３１に流入するインクの流量Ｑが減少した場合、第１圧力制御機構３１は、流量Ｑが増加した場合とは逆に作用する。すなわち、第１圧力室３０５内の圧力Ｐ１の上昇により第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に減少し、その圧力Ｐ２の減少により流抵抗Ｒが低下して、結果的に、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に増加する。
【００７０】
このように、圧力Ｐ２の瞬時的な増加および減少が繰り返され、流量Ｑに応じて弁開度が変化して、式（１），（２）が両立する結果、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が一定に制御される。したがって、第１圧力制御機構３１の下流側（共通供給流路１２側）の圧力が自律的に一定に制御されることになる。
【００７１】
また、ボディ３１０に固定される負圧調整部材３１１は、第１圧力室３０５内の付勢部材３０１Ａの収納長および付勢力を変更するためのものである。第１圧力室３０５と対向する負圧調整部材３１１の位置には、突起が設けられている。この突起の高さが異なる負圧調整部材３１１を選択的にボディ３１０に固定することにより、付勢部材３０１Ａの付勢力を変更して、第１圧力制御機構３１の制御圧力を変更または調整することができる。そのため、負圧制御ユニット３と、記録ヘッド１の吐出口の形成面と、の間の水頭差が異なる場合においても、負圧調整部材３１１を突起の高さが異なるものと交換することにより、同一の第１圧力制御機構３１によって対応することができる。
【００７２】
９−２．第２圧力制御機構
背圧型レギュレータ機構としての第２圧力制御機構３２は、下記のような相違点を除き、前述した第１圧力制御機構３１と同様に構成されているため、第１圧力制御機構３１と同様の部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７３】
それらの相違点の１つは、第２圧力制御機構３２の弁３０７が第２圧力室３０６内に配置されていることである。他の相違点は、第２圧力制御機構３２の受圧板３０２が付勢部材３０１Ｂの付勢方向（図１３（ｂ）の下方向）に移動したときに、弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップ（弁開度）が拡大することである。さらに他の相違点は、第２圧力制御機構３２の第２圧力室３０６がインクの流入口３１３Ａ（図１３（ａ）参照）に連通し、第２圧力制御機構３２の第１圧力室３０５がインクの流出口３１３Ｂ（図１３（ａ）参照）に連通することである。したがって、第２圧力制御機構３２においては、第１圧力制御機構３１とは逆に、第２圧力室３０６から第１圧力室３０５に向かってインクが流れる。さらに他の相違点は、第２圧力制御機構３２の弁３０７は、シャフト３０４を介して、受圧板３０２と一体化されていることである。さらに、第２圧力制御機構３２のシャフト３０４は、オリフィス３０８を貫通してシャフトホルダー３０９に当接している。弁３０７および受圧板３０２は、シャフト３０４を介して一体化されているため、第１圧力室３０５内の付勢部材３０１Ａの付勢力だけではなく、第２圧力室３０６内の付勢部材３０１Ｂの付勢力をも受ける。
【００７４】
第２圧力制御機構３２における圧力調整のメカニズムは、上述した第１圧力制御機構３１と同様であり、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１は、各部に加わる力の釣り合いを示す下記の関係式（３）によって決定される。
Ｐ１＝Ｐ０−（Ｐ２・Ｓv＋ｋ１・ｘ）／Ｓｄ  ・・・  （３）
【００７５】
Ｓｄは、受圧板３０２の受圧面積、Ｓｖは、弁３０７の受圧面積、Ｐ０は大気圧、Ｐ１は、上流側の第２圧力室３０６内の圧力、Ｐ２は、下流側の第１圧力室３０５内の圧力である。ｋ１は、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）のバネ定数、ｘは、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）の変位（バネ変位）である。式（３）の右辺における第２項は常に正の値となるため、Ｐ１＜Ｐ０となり、Ｐ１は負圧となる。また、弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップにおけるインクの流抵抗Ｒと、オリフィス３０８を通過するインクの流量Ｑと、の間には、次式（４）の関係が成立する。
Ｐ１＝Ｐ２−ＱＲ  ・・・  （４）
【００７６】
弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップ（弁開度」）、および流抵抗Ｒは、図１３のような関係、つまり弁開度の増大に伴って流抵抗Ｒは低下する関係に設定される。式（３）と式（４）が同時に成立するように弁開度が調整されることにより、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が決定される。
【００７７】
インクの流量Ｑが増加した場合、負圧制御ユニット３の下流側に接続される吸引ポンプ１０００（図３参照）の圧力は一定であるため、流量Ｑの増加によって、第２圧力制御機構３２から吸引ポンプ１０００までの間の流抵抗が増加する。したがって、その流抵抗の増加分だけ、第１圧力室３０５内の圧力Ｐ２が上昇する。そのため、弁３０７を閉塞する力（Ｐ２・Ｓｖ）が増大し、式（３）から明らかなように、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に減少する。
【００７８】
また、式（４）からＲ＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｑの式が導き出される。流量Ｑと圧力Ｐ２が増加し、圧力Ｐ１が低下することにより、流抵抗Ｒは低下する。流抵抗Ｒが低下することにより、図１４の関係から、弁開度が増加する。弁開度の増加に伴って付勢部材３０１の長さが大きくなるため、その自由長からの変位ｘは減少する。そのため、付勢部材３０１の作用力（ｋ１・ｘ）が小さくなって、式（３）から明らかなように、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に増加する。
【００７９】
一方、インクの流量Ｑが減少した場合、第２圧力制御機構３２は、流量Ｑが増加した場合とは逆に作用する。すなわち、下流側の第１圧力室３０５内の圧力Ｐ２の下降により、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に増加し、その圧力Ｐ１の増加により流抵抗Ｒが増大して、結果的に、下流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に減少する。
【００８０】
このように、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１の瞬時的な増加および減少が繰り返され、流量Ｑに応じて弁開度が変化して、式（３），（４）が両立する結果、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が一定に制御される。したがって、第２圧力制御機構３２の上流側（共通回収流路１３側）の圧力が自律的に一定に制御されることになる。
【００８１】
また、第１圧力室３０６内の付勢部材３０１Ａの収納長および付勢力は、第１圧力制御機構３１における負圧調整部材３１１と同様に、第２圧力制御機構３２の負圧調整部材３１１によって変更することができる。したがって、使用条件などが異なる種々の記録装置に対して、同一の負圧制御ユニット３を流用してコストダウンを図ることができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
図１５は、本発明の第２の実施形態の説明図であり、前述した第１の実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００８３】
本実施形態においては、第１実施形態と同様のインク供給ユニット２２０および負圧制御ユニット３に対して、切替え機構４を通して、インクを収容可能な第１タンク３２１および第２タンク３２２が接続されている。第１タンク３２１は、フィルタ１００５を通してメインタンク１００２に接続され、メインタンク１００２からインクの補充が可能である。切替え機構４は、４つの開閉弁４４（４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ）を備えており、負圧制御ユニット３内の第１および第２圧力制御機構３１，３２と、第１および第２タンク３２１，３２２と、との接続関係を切替える。第１タンク３２１に対して開閉弁４４Ａ，４４Ｂが接続され、第２タンク３２２に対して開閉弁４４Ｃ，４４Ｄが接続される。以下、第１圧力制御機構３１の上流側に接続される開閉弁４４Ａ，４４Ｃを第１切替え部ともいい、第２圧力制御機構３２の下流側に接続される開閉弁４４Ｂ，４４Ｄを第２切替え部ともいう。
【００８４】
図１５（ａ）は、開閉弁４４Ａ，４４Ｄが開とされ、開閉弁４４Ｂ，４４Ｃが閉とされた状態を示し、第１圧力制御機構３１よりも上流側の部位が第２タンク３２２側に接続され、第２圧力制御機構３２は第１タンク３２１側に接続される。図１５（ｂ）は、逆に、開閉弁４４Ａ，４４Ｄが閉とされ、開閉弁４４Ｂ，４４Ｃが開とされた状態を示し、第１圧力制御機構３１は第１タンク３２１側に接続され、第２圧力制御機構３２は第２タンク３２２側に接続される。このように、第１切替え部（開閉弁４４Ａ，４４Ｃ）および第２切替え部（開閉弁４４Ｂ，４４Ｄ）によって、第１および第２圧力制御機構３１，３２と、第１および第２タンク３２１，３２２と、の接続関係を相互に切替えることができる。これにより、第１および第２タンク３２１，３２２に対するインクの流れ方向を切替えることができる。例えば、固形成分を多く含む顔料インクなどを使用する場合には、インクの流れ方向を切替えることにより、タンク内部における顔料成分の沈降を抑制して、安定的な記録動作を実施することができる。
【００８５】
切替え機構４の切替え制御は、第１および第２タンク３２１，３２２内のインク残量を検知する検知機構（不図示）からの信号に基づいて、記録装置本体側の制御部によって行う。切替え機構４は、上述したように接続状態を切替える機能があればよい。そのため切替え機構４は、本例のように４つの開閉弁を単純に組み合わせた形態のみに限定されず、例えば、３方弁、スライド弁、ロータリー弁などを使用して第１および第２切替え部を構成する形態であってもよい。
【００８６】
また、本実施形態においても負圧補償機構３７が備えられている。したがって、前述した第１の実施形態と同様に、素子基板１０の吐出口１１３からインクが短時間に大量に吐出された場合においても、共通回収流路１３の負圧の下がり過ぎを抑制して、安定的な記録動作を実施することができる。また、バイパス弁３５が配備されているため、強回復モード（強循環回復）の実施可能である。
【００８７】
（第３の実施形態）
図１６は、本発明の第３の実施形態の説明図であり、前述した第２の実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。第２の実施形態との主な相違点は、第２の実施形態における第２圧力調整機構を用いず、加圧ポンプ１００３と吸引ポンプ１０００を用いてインク流れを生じさせることである。
【００８８】
図１６（ａ）は、開閉弁４４Ａ，４４Ｄが開とされ、開閉弁４４Ｂ，４４Ｃが閉とされた状態を示す。この状態において、加圧ポンプ１００３によって第２タンク３２２内のインクが汲み出され、吸引ポンプ１０００によって第１タンク３２１側にインクが送られる。図１６（ｂ）は、逆に、開閉弁４４Ａ，４４Ｄが閉とされ、開閉弁４４Ｂ，４４Ｃが開とされた状態を示す。この状態においては、加圧ポンプ１００３によって第１タンク３２１内のインクが汲み出され、吸引ポンプ１０００によって第２タンク３２２側にインクが送られる。したがって、第２実施例と同様にインクの流れ方向を切替えて、例えば、固形成分を多く含む顔料インクなどを使用する場合に、タンク内部における顔料成分の沈降を抑制して、安定的な記録動作を実施することができる。負圧補償機構３７およびバイパス弁３５による効果は、第１および第２の実施形態と同様である。
【００８９】
（第４の実施形態）
図１７は、本発明の第４の実施形態の説明図であり、前述した第１および第２の実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、第１の実施形態におけるインク供給ユニット２２０とインク吐出ユニット３００との間に、第２の実施形態における切替え機構４が備えられている。切替え機構４において、開閉弁４４Ａ，４４Ｂは、第１圧力制御機構３１の下流に接続され、開閉弁４４Ｃ，４４Ｄは、第２圧力制御機構３２の上流側に接続される。
【００９０】
図１７（ａ）は、開閉弁４４Ａ，４４Ｄが開とされ、開閉弁４４Ｂ，４４Ｃが閉とされた状態を示し、第１圧力制御機構３１は共通供給流路１２に接続され、第２圧力制御機構３２は共通回収流路１３に接続される。図１７（ｂ）は、逆に、開閉弁４４Ａ，４４Ｄが閉とされ、開閉弁４４Ｂ，４４Ｃが開とされた状態を示し、第１圧力制御機構３１は共通回収流路１３に接続され、第２圧力制御機構３２は共通供給流路１２に接続される。このように開閉弁４４（４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ）の開閉によって、第１および第２圧力制御機構３１，３２と、共通供給流路１２および共通回収流路１３と、の接続関係を切替えることができる。これにより、素子基板１０を含むインク吐出ユニット３００内におるインク流れ方向を切替えることができる。
【００９１】
このように、インク吐出ユニット３００内においてインク流れ方向を逆転させることができるため、上述した強回復モードにおいて、共通供給流路１２側における泡などの異物をも排出することができる。一般に、吐出口１１３近傍の流路は、記録ヘッド１内において最も微細な流路である。そのため、吐出口１１３の上流側に溜まった泡などの異物などは、インクの流量を多くしたとしても、吐出口を超えて吐出口１１３の下流側から排出することは難しい。前述した第１から第３の実施形態においては、記録ヘッド１内におけるインク流れ方向が１方向に限定されているため、共通供給流路１２側の泡などの異物を共通回収流路１３側に排出させることは難しい。そのような異物を除去するためには、吐出口からインクを吸引する吸引回復処理などの回復方法が必要となり、そのような回復方法によっては画像の記録に用いられない廃インクが生じる。
【００９２】
本実施形態においては、強回復モードを所定時間実行した後に、切替え機構４によって記録ヘッド１内におけるインク流れ方向を反転させてから、再度、強回復モードを実行することにより、記録ヘッド１内の泡などの異物をタンク２０に排出することができる。この結果、廃インク量を大幅に少なくししつつ、より信頼性の高い記録動作を実施することができる。また、第１の実施形態と同様に負圧補償機構３７が備えられているため、素子基板１０の吐出口１１３から短時間に多量のインクが吐出された場合においても、共通回収流路１３の負圧の下がり過ぎを抑制して、安定的な記録動作を実施することができる。
【００９３】
（第５の実施形態）
図１８は、本発明の第５の実施形態の説明図であり、前述した第１の実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００９４】
図１８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の記録装置におけるインク流路（単色分）の模式図である。第１の実施形態との大きな相違点は、第２圧力制御機構（Ｌ）３２がない点、および、ポンプ１０００の下流側がメインタンク２０ではなく、第１圧力制御機構（Ｈ）３１の下流側に接続されている点である。さらに、第１圧力制御機構３１とインク吐出ユニット３００との間には３方弁４５が配備され、インク吐出ユニット３００とポンプ１０００との間には３方弁４６が配備されている。３方弁４５は、第１圧力制御機構３１の下流側の接続先を共通供給流路１２または共通回収流路１３のいずれかに切替えるように構成されている。３方弁４６は、ポンプ１０００の上流側の接続先を共通供給流路１２または共通回収流路１３のいずれかに切替えるように構成されている。
【００９５】
図１８（ａ）は、記録素子基板１０内のインクが共通供給流路１２から共通回収流路１３に向かって流れるように循環している状態を示す。３方弁４５および４６内の流路状態は、それらを表す同図中○印の中の線で示すように切りえられている。ポンプ１０００を駆動することにより、インクは、３方弁４５から共通供給流路１２、記録素子基板１０、共通回収流路１３、および３方弁４６へと流れてから、再びポンプ１０００に入って循環する。記録動作により、記録素子基板１０のノズルからインクが吐出され、その減少分のインクは、メインタンク２０から加圧ポンプ１００３、フィルタ１００１、および第１圧力制御機構３１を通して補充される。インク吐出ユニット３００の上流側におけるインク圧力は、第１圧力制御機構３１によって、インクの吐出動作に適正な負圧に制御される。ここで、モノクロモードなどにより特定色のインクのみが記録に用いられて、図１８（ａ）のインク流中のインクの吐出動作が行なわれなれかった場合を想定する。この場合、ポンプ１０００によるインクの循環のみが行われているときにも、ポンプ１０００の下流側の圧力は第１圧力制御機構３１によって所定の圧力に維持される。
【００９６】
また、第１の実施形態と同様に負圧補償が可能な受動弁３３が備えられている。そのため、記録素子基板１０の吐出口１１３から、短時間に多量のインクが吐出された場合においても、共通回収流路１３の負圧の下がり過ぎを抑制して、安定的な記録動作を実施することができる。
【００９７】
図１８（ｂ）は、３方弁４５および４６を切替えることにより、記録素子基板１０内のインクが共通供給流路１２から共通回収流路１３に向かって流れるように、インクを循環させる状態を示す。３方弁４５および４６内の流路状態は、それらを表す同図中○印の中の線で示すように切りえられる。
【００９８】
このように、インク吐出ユニット３００内においてインク流れ方向を逆転させることができるため、共通供給流路１２側における泡および異物を排出することができる。また、本実施形態では、メインタンク２０からのインク供給経路がインク１色について１つのみでよく、また第２圧力制御機構もないため、記録装置の構成の簡略化および小型化を図ることができる。
【００９９】
（第６の実施形態）
図１９は、本発明の第６の実施形態の説明図であり、前述した第５の実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１００】
図１９（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の記録装置におけるインク流路（単色分）の模式図である。第５の実施形態との相違点は、負圧補償機能を提供する受動弁３３の下流側に３方弁４７が追加されている点である。その３方弁４７は、その下流側の接続先を共通供給流路１２の上流側または共通回収流路１３の上流端に切替えるように構成されている。
【０１０１】
図１９（ａ）は、記録素子基板１０内のインクが共通供給流路１２から共通回収流路１３に向かって流れるように循環している状態を示す。その際、３方弁４７内の流路状態は、それらの表す同図中○印の中の線で示すように切替えられて、その下流側が共通回収流路１３の上流端側に接続されている。この状態において、高デューティの記録を実施した場合、共通回収流路１３側からも記録素子基板１０内にインクが供給される。その際には、受動弁３３が開いて、共通回収流路１３の上流側からインクが供給されることにより、共通回収流路１３内の負圧が過度に上昇しないよう抑えられる。前述した第５の実施形態の図１８（ａ）においても同様に、高デューティ記録時に受動弁３３により負圧補償機能が働くものの、共通回収流路１３の下流側からのインク供給となる。そのため、急激な記録デューティの変化時にインク流れが反転することによって発生する慣性影響により、過渡的な圧力変動が生じるおそれがある。特に、インク流量が大きい長尺なラインヘッドでは、その影響が大きくなる。これに対して、第６の実施形態においては、常に、共通回収流路１３の上流側からのインク供給となるため、どのような記録動作時にも安定した圧力を確保することができる。
【０１０２】
図１９（ｂ）は、３方弁４５および４６を切替えることにより、記録素子基板１０内のインクが共通供給流路１２から共通回収流路１３に向かって流れるように、インクを循環させて、共通供給流路１２側における泡および異物を排出している状態を示す。その際、３方弁４７は、その下流側が共通供給流路１２の上流側に接続するよう切替えられる。３方弁４７内の流路状態は、それを表す同図中○印の中の線で示すように切替えられる。このような状態において、高デューティの記録を実施した場合、受動弁３３が開くことにより、共通供給流路１２の上流側からインクが供給されるため、図１９（ａ）の場合と同様に、安定した圧力を確保することができる。
【０１０３】
（他の実施形態）
記録ヘッド１は、ヒータ１１５などの吐出エネルギー発生素子を用いて、圧力室１２３内のインクを吐出口１１３から吐出させることができればよい。したがって、記録ヘッド１は、図２のようにインク吐出ユニット３００、インク供給ユニット２２０、およびインク循環ユニット４００を含む構成のみに限定されない。例えば、記録ヘッド１は、インク吐出ユニット３００、インク供給ユニット２２０、およびインク循環ユニット４００の少なくとも一部を備えるインク吐出モジュール（液体吐出モジュール）を構成するものであってもよい。また、記録装置の方式は、前述した実施形態のようなフルライン方式に限定されず、記録ヘッドの主走査方向の移動と、記録媒体の副走査方向の搬送と、を繰り返して画像を記録する、いわゆるシリアルスキャン方式であってもよい。
【０１０４】
本発明は、種々の液体を供給する液体供給装置、および種々の液体を吐出可能な液体吐出装置に対して広く適用することができる。また本発明は、液体を吐出可能なインクジェットヘッドを用いて、種々の媒体（シート）に対して、種々の処理（記録、加工、塗布、照射、読取、検査など）を施すインクジェット装置に対しても適用可能である。その媒体（記録媒体を含む）は、紙、プラスチック、フィルム、織物、金属、フレキシブル基板等、材質は問わず、インクを含む液体が付与される種々の媒体を含む。
【符号の説明】
【０１０５】
１  記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３  負圧制御ユニット（圧力制御ユニット）
１２  共通供給流路
１３  共通回収流路
３３  受動弁
３４  開閉弁
３７  負圧補償機構（圧力補償部）
１１３  吐出口
１２３  圧力室
【図１】
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【図２】
2019064254.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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