(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッドを通って循環させるとともに外部に吐出させる液体の温度調節に必要な電力を低減する。【解決手段】液体吐出ヘッド３が、液体を吐出する吐出口１３と、液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子１５が設けられている圧力室２３と、圧力室２３に液体を供給するための液体供給路１８と、圧力室２３から液体を回収するための液体回収路１９と、を備えた記録素子基板を有する。記録素子基板の液体供給路１８、圧力室２３、液体回収路１９は、この順番に液体が流れる循環経路の一部を構成している。液体供給路１８を含む供給側の流路の流抵抗ＲＩｎが、液体回収路１９を含む回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔよりも大きい。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が設けられている圧力室と、前記圧力室に液体を供給するための液体供給路と、前記圧力室から液体を回収するための液体回収路と、を備えた記録素子基板を有し、
前記記録素子基板の前記液体供給路、前記圧力室、前記液体回収路は、この順番に液体が流れる循環経路の一部を構成しており、
前記液体供給路を含む供給側の流路の流抵抗ＲＩｎが、前記液体回収路を含む回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔよりも大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記供給側の流路の流抵抗ＲＩｎは、前記液体供給路と前記液体供給路から前記吐出口までの流路を合わせた流路の流抵抗であり、回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔは、前記吐出口から前記液体回収路までの流路と前記液体回収路を合わせた流路の流抵抗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。
【請求項３】
液体吐出時の吐出口の部分の毛管力をＰＮｏｚ、供給側の流路の圧力をＰＩｎ、毛管力ＰＮｏｚと供給側の流路の圧力ＰＩｎの差をΔＰｉｎ、回収側の流路の圧力をＰＯｕｔ、毛管力ＰＮｏｚと回収側の流路の圧力ＰＯｕｔの差をΔＰＯｕｔとすると、０．８≦（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）／（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）≦１．２の関係が成り立つことを特徴とする、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）／（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）＝１．０の関係が成り立つことを特徴とする、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
供給側の流路の少なくとも一部の幅が回収側の流路の幅より小さいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
供給側の流路の長さが回収側の流路の長さより長いことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
供給側の流路の少なくとも一部の高さが回収側の流路の高さより低いことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
供給側の流路に設けられているノズルフィルタが、回収側の流路に設けられているノズルフィルタより大きいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記液体供給路の供給口が前記液体回収路の回収口より小さいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記圧力室を通って循環する液体の流れの速さが０．１〜１００ｍｍ／ｓであることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
複数の前記記録素子基板が直線状に配列されるページワイド型の液体吐出ヘッドである、請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記圧力室内の液体は、当該圧力室の外部との間で循環される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに対向する位置に被記録媒体を支持して搬送する搬送部と、を含む液体吐出装置。
【請求項１４】
液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が設けられている圧力室と、前記圧力室に液体を供給するための液体供給路と、前記圧力室から液体を回収するための液体回収路と、を備えた記録素子基板を有する液体吐出ヘッドにおける液体の供給方法であって、
液体の非吐出時には、液体が、前記記録素子基板の前記液体供給路、前記圧力室、前記液体回収路をこの順番に流れる循環流を生じさせ、
液体の吐出時には、前記液体供給路と前記液体回収路の両方から前記圧力室に液体を流れさせ、
前記液体供給路を含む供給側の流路の流抵抗ＲＩｎが、前記液体回収路を含む回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔよりも大きいことを特徴とする、液体の供給方法。
【請求項１５】
前記供給側の流路の流抵抗ＲＩｎは、前記液体供給路と前記液体供給路から前記吐出口までの流路を合わせた流路の流抵抗であり、回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔは、前記吐出口から前記液体回収路までの流路と前記液体回収路を合わせた流路の流抵抗であることを特徴とする、請求項１４に記載の液体の供給方法。
【請求項１６】
前記液体供給路の内部の圧力は、前記液体回収路の内部の圧力よりも大きいことを特徴とする、請求項１５に記載の液体の供給方法。
【請求項１７】
前記液体供給路から前記圧力室への液体の供給量と、前記液体回収路から前記圧力室への液体の供給量が等しい、請求項１５または１６に記載の液体の供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体の供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インク等の液体を吐出する液体吐出装置の液体吐出ヘッドにおいて、液体を吐出する吐出口から液体中の揮発成分が蒸発することで、吐出口付近の液体が増粘する。このような増粘により、吐出される液滴の吐出速度が変化したり、着弾精度に影響が出たりすることが問題となる。特に液体吐出を行った後の休止時間が長い場合、液体の増粘が顕著になり、液体中の固形成分が吐出口付近に固着し、固着した固形成分により流抵抗が増大して吐出不良となるおそれがある。
【０００３】
このような液体の増粘に対する対策の１つとして、液体吐出ヘッドを通る循環経路を形成して液体を循環させる方法が知られている。特許文献１には、吐出口が形成された部材と、液体吐出のためのエネルギー発生素子（例えば発熱抵抗体）が形成された基板との間に形成された流路を、液体インクを循環させる構成の液体吐出ヘッドが記載されている。このような液体吐出ヘッドによると、非吐出時も液体が流れているため、吐出口から液体中の揮発成分が蒸発することが抑えられ、吐出口の目詰まり防止に寄与する。
また、液体を循環させていても液体が増粘した場合には、ヒータ等で吐出口付近を加熱することによって液体を低粘度にしてから吐出する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５５９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている構成では、液体の非吐出時には、エネルギー発生素子が配置されて吐出口と連通している圧力室の供給側（イン側）と回収側（アウト側）との差圧により、供給側から圧力室に流入して回収側から流出する循環流が生じる。これに対し、液体吐出時には、供給側と回収側の両方から圧力室内に液体が流入し、吐出口へ導かれる。この時、循環流れを生じさせるために供給側の圧力は回収側の圧力よりも大きい。そして、もともと圧力室へ向かう液体の流れが生じている供給側からの液体供給量は多く、もともと圧力室から出る液体の流れが生じており、その流れに対して反対向きである回収側からの液体供給量は少ない。一般的に、液体の吐出量は循環量より多く、また、エネルギー発生素子が設けられた圧力室へ流入する前の供給側の液体は、エネルギー発生素子が設けられた圧力室を通過した後の回収側の液体よりも低温である場合が多い。従って、供給側から供給される低温の液体の量が非常に多く、ヒータ等で吐出口付近を加熱して液体を低粘度にする際には、圧力室内を急激に加熱して大幅に昇温する必要があるため、多くの電力が必要である。
本発明は、上記課題に鑑み、液体吐出ヘッドを通って循環させるとともに外部に吐出させる液体の温度調節に必要な電力を低減できる液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体の供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が設けられている圧力室と、圧力室に液体を供給するための液体供給路と、圧力室から液体を回収するための液体回収路と、を備えた記録素子基板を有し、記録素子基板の液体供給路、圧力室、液体回収路は、この順番に液体が流れる循環経路の一部を構成しており、液体供給路を含む供給側の流路の流抵抗ＲＩｎが、液体回収路を含む回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔよりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液体吐出ヘッドを通って循環させるとともに外部に吐出させる液体の温度調節に必要な電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の適用例に係る液体吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す液体吐出装置の第１の循環流路を示す図である。
【図３】図１に示す液体吐出装置の第２の循環流路を示す図である。
【図４】本発明の第１の適用例に係る液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図５】図４に示す液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図６】図４に示す液体吐出ヘッドの各流路部材の平面図及び底面図である。
【図７】図６に示す流路部材の透視図である。
【図８】図４に示す液体吐出ヘッドの断面図である。
【図９】図４に示す液体吐出ヘッドの吐出モジュールの斜視図及び分解斜視図である。
【図１０】図４に示す液体吐出ヘッドの記録素子基板の平面図、拡大平面図、及び背面図である。
【図１１】図４に示す液体吐出ヘッドの一部切欠斜視図である。
【図１２】図４に示す液体吐出ヘッドの隣り合う２つの記録素子基板を示す要部拡大平面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの横断面図、縦断面図、および斜視図である。
【図１４】第１の参考例の液体吐出ヘッドの横断面図および縦断面図である。
【図１５】第２の参考例の液体吐出ヘッドの横断面図および縦断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの横断面図および縦断面図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの温度調節機構を模式的に示す平面図である。
【図１８】本発明の第１の実施形態の変形例の液体吐出ヘッドの横断面図および縦断面図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの横断面図および縦断面図である。
【図２０】液体吐出開始後の時間と液体吐出ヘッドの温度の関係を示すグラフである。
【図２１】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの横断面図および縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明を適用可能な適用例および実施形態を説明する。まず始めに本発明を適用可能な適用例について説明し、その後に、本発明の実施形態について説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。本適用例では、一例として、発熱素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されているが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出方式が採用された液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。
本適用例は、インク等の液体をタンクと液体吐出ヘッドの間で循環させる形態のインクジェット記録装置（記録装置）であるが、その他の形態であっても良い。例えば、インクを循環せずに、液体吐出ヘッドの上流側と下流側に２つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインクを流すことで、圧力室内のインクを流動させる形態であっても良い。
また、本適用例は、被記録媒体の幅に対応した長さを有する所謂ライン型（ページワイド型）ヘッドであるが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドにも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えばブラックインク用およびカラーインク用記録素子基板を各１つずつ搭載する構成が挙げられる。ただし、これに限らず、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるように配置した、被記録媒体の幅よりも短い、短尺のラインヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであっても良い。
【００１０】
［適用例］
（インクジェット記録装置の説明）
本発明の、液体吐出装置、特にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置とも称する）の概略構成を図１に示す。記録装置１０００は、被記録媒体２を搬送する搬送部１と、被記録媒体の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッド３とを備え、複数の被記録媒体２を連続的もしくは間欠的に搬送しながら１パスで連続記録を行うライン型記録装置である。被記録媒体２はカット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。液体吐出ヘッド３はＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）インクによるフルカラー印刷が可能であり、後述するように液体を液体吐出ヘッドへ供給する供給路である液体供給手段、メインタンク、及びバッファタンク（図２）が流体的に接続される。また、液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。吐出ヘッド３内における液体経路及び電気信号経路については後述する。
【００１１】
（第１の循環経路の説明）
図２は、本適用例の記録装置に適用される循環経路の一形態である第１の循環経路を示す模式図である。液体吐出ヘッド３を、流動手段である第１循環ポンプ（高圧側）１００１、第１循環ポンプ（低圧側）１００２、及びバッファタンク１００３等に流体的に接続した状態が示されている。なお図２では、説明を簡略化するためにＣＭＹＫインクのうちの一色のインクが流動する経路のみを示しているが、実際には４色分の循環経路が、液体吐出ヘッド３及び記録装置本体に設けられる。メインタンク１００６と接続される、サブタンクとしてのバッファタンク１００３は、タンク内部と外部とを連通する大気連通口（不図示）を有し、インク中の気泡を外部に排出することが可能である。バッファタンク１００３は、補充ポンプ１００５とも接続されている。補充ポンプ１００５は、インク吐出による記録や吸引回復等、液体吐出ヘッドの吐出口からインクを吐出（排出）することによって液体吐出ヘッド３で液体が消費された際に、消費された分のインクをメインタンク１００６からバッファタンク１００３へ移送する。
【００１２】
２つの第１循環ポンプ１００１，１００２は、液体吐出ヘッド３の液体接続部１１１から液体を吸引してバッファタンク１００３へ流す役割を有する。液体吐出ヘッド３内の液体を流動させる流動手段としての第１循環ポンプ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。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、シリンジポンプ等が挙げられるが、例えば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。液体吐出ヘッド３の駆動時には第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２によって、それぞれ共通供給経路２１１と共通回収流路２１２の内部をある一定量のインクが流れる。この流量としては、液体吐出ヘッド３内の各記録素子基板１０間の温度差が記録画質に影響しない程度の大きさに設定することが好ましい。もっとも、あまりに大きな流量を設定すると、液体吐出ユニット３００内の流路の圧力損失の影響により、各記録素子基板１０で負圧差が大きくなり過ぎて画像の濃度ムラが生じてしまう。そのため、各記録素子基板１０間の温度差と負圧差を考慮しながら流量を設定することが好ましい。
【００１３】
負圧制御ユニット２３０は、第２循環ポンプ１００４と液体吐出ユニット３００との間の経路中に設けられている。これは、記録を行うデューティ（Ｄｕｔｙ）の差によって循環系の流量が変動した場合でも、負圧制御ユニット２３０よりも下流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力を予め設定した一定圧力に維持するように動作する機能を有する。負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構としては、それ自身よりも下流の圧力を、所望の設定圧を中心として一定の範囲以下の変動に制御できるものであれば、どのような機構を用いても良い。一例としては所謂「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を用いた場合には、図２に示したように、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２００を介して負圧制御ユニット２３０の上流側を加圧するようにすることが好ましい。このようにすると、バッファタンク１００３の液体吐出ヘッド３に対する水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの自由度を広げることができる。第２循環ポンプ１００４としては、液体吐出ヘッド３の駆動時に使用するインク循環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できる。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が採用可能である。また第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば負圧制御ユニット２３０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も採用可能である。
【００１４】
図２に示したように負圧制御ユニット２３０は、それぞれに対して互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの負圧調整機構の内、相対的な高圧設定側（図２にＨと記載）、相対的な低圧設定側（図２にＬと記載）は、それぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給経路２１１、共通回収流路２１２に接続されている。液体吐出ユニット３００には、共通供給経路２１１、共通回収流路２１２、及び各記録素子基板と連通する個別供給流路２１３及び個別回収流路２１４が設けられている。個別流路２１３，２１４は共通供給経路２１１及び共通回収流路２１２と連通しているので、液体の一部が、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の内部流路を通過して共通回収流路２１２へ至る流れ（図２の矢印）が発生する。共通供給流路２１１には圧力調整機構Ｈが、共通回収流路２１２には圧力調整機構Ｌがそれぞれ接続されているため、２つの共通流路の間に差圧が生じているからである。
【００１５】
このようにして、液体吐出ユニット３００では、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２内をそれぞれ通過するように液体を流しつつ、一部の液体が各記録素子基板１０内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の流れで記録素子基板１０の外部へ排出することが出来る。またこのような構成により、液体吐出ヘッド３による記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口や圧力室においてもインクの流れを生じさせることが出来るので、その部位におけるインクの増粘を抑制できる。また増粘したインクやインク中の異物を共通回収流路２１２へと排出することができる。このため、本適用例の液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。
【００１６】
（第２の循環経路の説明）
図３は、本適用例の記録装置に適用される循環経路のうち、上述した第１の循環経路とは異なる循環形態である第２の循環経路を示す模式図である。前述の第１の循環経路との主な相違点は以下の通りである。負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構が共に、負圧制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動に制御する機構（所謂「背圧レギュレーター」と同作用の機構部品）である。また、第２循環ポンプ１００４が、負圧制御ユニット２３０の下流側を減圧する負圧源として作用するものである。そして、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２が液体吐出ヘッドの上流側に配置され、負圧制御ユニット２３０が液体吐出ヘッドの下流側に配置されている。
【００１７】
本適用例の負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッド３により記録を行う際の記録デューティの変化によって生じる流量の変動があっても、上流側（液体吐出ユニット３００側）の圧力変動を、予め設定された圧力を中心とする一定の範囲内に安定させる。図３に示すように、第２循環ポンプ１００４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２３０の下流側を加圧することが好ましい。このようにすると、液体吐出ヘッド３に対するバッファタンク１００３の水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの選択幅を広げることができる。第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば負圧制御ユニット２３０に対して所定の水頭差をもって配置された水頭タンクも採用可能である。
【００１８】
第１の適用例と同様に、図３に示したように負圧制御ユニット２３０は、それぞれに対して互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの負圧調整機構の内、高圧設定側（図３にＨと記載）、低圧設定側（図３にＬと記載）はそれぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給経路２１１、及び共通回収流路２１２に接続されている。２つの負圧調整機構により共通供給流路２１１の圧力を共通回収流路２１２の圧力より相対的に高くすることで、共通供給流路２１１から個別流路２１３及び各記録素子基板１０の内部流路を介して共通回収流路２１２へ至るインク流れが発生する（図３の矢印）。このように、第２の循環経路では、液体吐出ユニット３００内には第１の循環経路と同様のインク流れ状態が得られるが、第１の循環経路の場合とは異なる２つの利点がある。
【００１９】
１つ目の利点は、第２の循環経路では負圧制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド３の下流側に配置されているので、負圧制御ユニット２３０から発生するゴミや異物がヘッドへ流入する懸念が少ないことである。２つ目の利点は、第２の循環経路では、バッファタンク１００３から液体吐出ヘッド３へ供給する必要流量の最大値が、第１の循環経路の場合よりも少なくて済むことである。その理由は次の通りである。記録待機時にインクが循環している場合の、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の内部の流量の合計をＡとする。Ａの値は、記録待機中に液体吐出ヘッド３の温度調整を行う場合に、液体吐出ユニット３００内の温度差を所望の範囲内にするために必要な最小限の流量と定義される。また液体吐出ユニット３００の全ての吐出口からインクを吐出する場合（全吐出時）の吐出流量をＦと定義する。そうすると、第１の循環経路（図２）の場合は、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２の設定流量がＡとなるので、全吐出時に必要な液体吐出ヘッド３への液体供給量の最大値はＡ＋Ｆとなる。
【００２０】
一方で第２の循環経路（図３）の場合は、記録待機時に必要な液体吐出ヘッド３への液体供給量は流量Ａである。そして、全吐出時に必要な液体吐出ヘッド３への供給量は流量Ｆとなる。そうすると、第２の循環経路の場合、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２の設定流量の合計値、即ち必要供給流量の最大値はＡ又はＦの大きい方の値となる。このため、同一構成の液体吐出ユニット３００を使用する限り、第２の循環経路における必要供給量の最大値（Ａ又はＦ）は、第１の循環経路における必要供給流量の最大値（Ａ＋Ｆ）よりも必ず小さくなる。そのため、第２の循環経路の場合、採用可能な循環ポンプの自由度が高まり、例えば構成の簡単な低コストの循環ポンプを使用したり、本体側経路に設置される冷却器（不図示）の負荷を低減したりすることができる。その結果、記録装置本体のコストを低減できるという利点がある。この利点は、Ａ又はＦの値が比較的大きくなるラインヘッドであるほど大きくなり、ラインヘッドの中でも長手方向の長さが長いラインヘッドほど有益である。
【００２１】
しかしながら一方で、第１の循環経路の方が、第２の循環経路に対して有利になる点もある。すなわち、第２の循環経路では、記録待機時に液体吐出ユニット３００内を流れる流量が最大であるため、記録デューティの低い画像であるほど、各吐出口近傍に高い負圧が印加された状態となる。特に共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の流路幅（液体の流れ方向と直交する方向の長さ）を小さくしてヘッド幅（液体吐出ヘッドの短手方向の長さ）を小さくした場合、ムラの見えやすい低デューティ画像で吐出口近傍に高い負圧が印加される。そのため、サテライト滴の影響が大きくなる虞がある。一方、第１の循環経路の場合、高い負圧が吐出口近傍に印加されるのは高デューティ画像形成時であるため、仮にサテライトが発生しても視認されにくく、画像への影響は小さいという利点がある。２つの循環経路の選択は、液体吐出ヘッド及び記録装置本体の仕様（吐出流量Ｆ、最小循環流量Ａ、及びヘッド内流路抵抗等）に照らして、好ましい方を採用することができる。
【００２２】
（液体吐出ヘッド構成の説明）
第１の適用例に係る液体吐出ヘッド３の構成について説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は本適用例に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。液体吐出ヘッド３は、１つでＣ／Ｍ／Ｙ／Ｋの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０を直線状に１５個配列（インラインに配置）したライン型（ページワイド型）の液体吐出ヘッドである。図４（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド３は、各記録素子基板１０と、フレキシブル配線基板４０及び電気配線基板９０を介して電気的に接続された信号入力端子９１と電力供給端子９２とを備えている。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は記録装置１０００の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を記録素子基板１０に供給する。電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子９１及び電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置１０００に対して液体吐出ヘッド３を組み付ける時又は液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部の数が少なくて済む。図４（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド３の両端部に設けられた液体接続部１１１は、記録装置１０００の液体供給系と接続される。これによりＣＭＹＫ４色のインクが記録装置１０００の供給系から液体吐出ヘッド３に供給され、また液体吐出ヘッド３内を通ったインクが記録装置１０００の供給系へ回収されるようになっている。このように各色のインクは、記録装置１０００の経路と液体吐出ヘッド３の経路を介して循環可能である。
【００２３】
図５に液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットの分解斜視図を示す。液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０、及び電気配線基板９０が筺体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１１１（図３）が設けられるとともに、液体供給ユニット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、液体接続部１１１の各開口と連通する各色別のフィルタ２２１（図２、図３）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２２１が設けられている。フィルタ２２１を通過した液体はそれぞれの色に対応して供給ユニット２２０上に配置された負圧制御ユニット２３０へ供給される。負圧制御ユニット２３０は各色別の圧力調整弁からなるユニットであり、それぞれの内部に設けられた弁やバネ部材などの働きによって以下の作用を生じる。液体の流量の変動に伴って生じる記録装置１０００の供給系内（液体吐出ヘッド３の上流側の供給系）の圧力損失の変化を大幅に減衰させて、圧力制御ユニットよりも下流側（液体吐出ユニット３００側）の負圧変化をある一定の範囲内に安定させることができる。各色の負圧制御ユニット２３０内には、図２に記載したように、色毎に２つの圧力調整弁が内蔵されている。２つの圧力調整弁はそれぞれ異なる制御圧力に設定され、高圧側が液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１と、低圧側が共通回収流路２１２と、液体供給ユニット２２０を介してそれぞれ連通している。
【００２４】
筐体８０は、液体吐出ユニット支持部８１及び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及び電気配線基板９０を支持するとともに、液体吐出ヘッド３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を支持する為のものであって、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、材質としてはステンレス（ＳＵＳ）やアルミニウムなどの金属材料、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１００が挿入される開口８３、８４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。
【００２５】
液体吐出ユニット３００は、複数の吐出モジュール２００、流路部材２１０からなり、液体吐出ユニット３００の被記録媒体側の面にはカバー部材１３０が取り付けられる。ここで、カバー部材１３０は図５に示したように、長尺の開口１３１が設けられた額縁状の表面を持つ部材であり、開口１３１からは、吐出モジュール２００に含まれる記録素子基板１０及び封止材部１１０（図９）が露出している。開口１３１の周囲の枠部は、記録待機時に液体吐出ヘッド３をキャップするキャップ部材の当接面としての機能を有する。このため、開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材、充填材等を塗布し、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。
【００２６】
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。図５に示したように、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。そしてこの流路部材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２００へと分配し、また吐出モジュール２００から環流する液体を液体供給ユニット２２０へと戻すための流路部材である。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。
【００２７】
図６（ａ）〜（ｆ）は第１〜第３流路部材の各流路部材の表面と裏面を示した図である。図６（ａ）は、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される側の面を示し、図６（ｆ）は、第３流路部材７０の、液体吐出ユニット支持部８１と当接する側の面を示す。第１流路部材５０と第２流路部材６０とは、夫々の流路部材の当接面である図６（ｂ）と図６（ｃ）が対向するように接合し、第２流路部材と第３流路部材とは、夫々の流路部材の当接面である図６（ｄ）と図６（ｅ）が対向するように接合している。第２流路部材６０と第３流路部材７０を接合することにより、夫々の流路部材に形成される共通流路溝６２と７１とによって、流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路が形成される。これにより色毎に共通供給流路２１１と共通回収流路２１２のセットが流路部材２１０内に形成される（図７）。第３流路部材７０の連通口７２はジョイントゴム１００の各穴と連通しており、液体供給ユニット２２０と流体的に流通している。第２流路部材６０の共通流路溝６２の底面には連通口６１が複数形成されており、第１流路部材５０の個別流路溝５２の一端部と連通している。第１流路部材５０の個別流路溝５２の他端部には連通口５１が形成されており、連通口５１を介して、複数の吐出モジュール２００と流体的に連通している。この個別流路溝５２により流路部材の中央側へ流路を集約することが可能となる。
【００２８】
第１〜第３流路部材は、液体に対して耐腐食性を有するとともに、線膨張率の低い材質からなることが好ましい。材質としては例えば、アルミナや、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）やＰＳＦ（ポリサルフォン）を母材として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）を好適に用いることができる。流路部材２１０の形成方法としては、３つの流路部材を積層させて互いに接着しても良いし、材質として樹脂複合樹脂材料を選択した場合には、溶着によって接合しても良い。
【００２９】
次に図７を用いて流路部材２１０内の各流路の接続関係について説明する。図７は、第１〜第３流路部材を接合して形成される流路部材２１０内の流路を、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される面側から一部を拡大して見た透視図である。流路部材２１０には、色毎に液体吐出ヘッド３の長手方向に伸びる共通供給流路２１１（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ）、及び共通回収流路２１２（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）が設けられている。各色の共通供給流路２１１には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別供給流路（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続されている。また、各色の共通回収流路２１２には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別回収流路（２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ）が連通口６１を介して接続されている。このような流路構成により、各共通供給流路２１１から個別供給流路２１３を介して、流路部材の中央部に位置する記録素子基板１０にインクを集約することが出来る。また記録素子基板１０から個別回収流路２１４を介して、各共通回収流路２１２にインクを回収することが出来る。
【００３０】
図８は、図７のＥ−Ｅ線における断面を示した図である。この図に示すように、それぞれの個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）は連通口５１を介して、吐出モジュール２００と連通している。図８では個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）のみ図示しているが、別の断面においては、図７に示すように個別供給流路２１３と吐出モジュール２００とが連通している。各吐出モジュール２００に含まれる支持部材３０及び記録素子基板１０には、第１流路部材５０からのインクを記録素子基板１０に設けられる記録素子１５（図１０）に供給するための流路が形成されている。また、記録素子１５に供給した液体の一部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）するための流路も形成されている。ここで、各色の共通供給流路２１１は、対応する色の負圧制御ユニット２３０（高圧側）と、液体供給ユニット２２０を介して接続されており、また共通回収流路２１２は、負圧制御ユニット２３０（低圧側）と、液体供給ユニット２２０を介して接続されている。この負圧制御ユニット２３０により、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間に差圧（圧力差）を生じさせるようになっている。このため、図７及び８に示したように各流路を接続した本適用例の液体吐出ヘッド内では、各色で、共通供給流路２１１、個別供給流路２１３、記録素子基板１０、個別回収流路２１４、共通回収流路２１２へと順番に流れる流れが発生する。
【００３１】
（吐出モジュールの説明）
図９（ａ）に１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図９（ｂ）にその分解図を示す。吐出モジュール２００の製造方法としては、まず記録素子基板１０及びフレキシブル配線基板４０を、予め液体連通口３１が設けられた支持部材３０上に接着する。その後、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接続し、その後に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の記録素子基板１０と反対側の端子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るとともに、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為、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。材質としては例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。
【００３２】
（記録素子基板の構造の説明）
本適用例における記録素子基板１０の構成について説明する。図１０（ａ）は液体吐出ヘッドの記録素子基板１０の吐出口１３が形成される側の面の平面図を示し、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡで示した部分の拡大図を示し、図１０（ｃ）は図１０（ａ）の底面図を示す。図１０（ａ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１２に、各インク色に対応する４列の吐出口列が形成されている。なお、以後、複数の吐出口１３が配列された吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼ぶ。
【００３３】
図１０（ｂ）に示すように、各吐出口１３に対応した位置には、液体を熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である記録素子（エネルギー発生素子）１５が配置されている。隔壁２２により、記録素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。記録素子１５は、記録素子基板１０に設けられる電気配線（不図示）によって、図１０（ａ）の端子１６と電気的に接続されている。そして、記録素子は、記録装置１０００の制御回路から、電気配線基板９０（図５）及びフレキシブル配線基板４０（図９）を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱して液体を沸騰させる。この沸騰による発泡の力で液体を吐出口１３から吐出する。図１０（ｂ）に示すように、各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路１８が、他方の側には液体回収路１９がそれぞれ延在している。液体供給路１８及び液体回収路１９は記録素子基板１０に設けられた吐出口列方向に延びた流路であり、それぞれ供給口１７ａ、回収口１７ｂを介して吐出口１３と連通している。
【００３４】
図１０（ｃ）及び図１１に示すように、記録素子基板１０の、吐出口１３が形成された面の裏面にはシート状の蓋部材２０が積層されており、蓋部材２０には、後述する液体供給路１８及び液体回収路１９に連通する開口２１が複数設けられている。本適用例においては、１本の液体供給路１８に対して３個の開口２１、１本の液体回収路１９に対して２個の開口２１が、蓋部材２０にそれぞれ設けられている。図１０（ｂ）に示すように蓋部材２０の夫々の開口２１は、図６（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。図１１に示すように蓋部材２０は、記録素子基板１０の基板１１に形成される液体供給路１８及び液体回収路１９の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。蓋部材２０は、液体に対して十分な耐食性を有している物が好ましく、また、混色防止の観点から、開口２１の開口形状及び開口位置には高い精度が求められる。このため蓋部材２０の材質として感光性樹脂材料やシリコンを用い、フォトリソプロセスによって開口２１を設けることが好ましい。このように蓋部材は開口２１により流路のピッチを変換するものであり、圧力損失を考慮すると厚みは薄いことが望ましく、フィルム状の部材で構成されることが望ましい。
【００３５】
次に、記録素子基板１０内での液体の流れについて説明する。図１１は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線における記録素子基板１０及び蓋部材２０の断面を示す斜視図である。記録素子基板１０は、Ｓｉにより形成される基板１１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、基板１１の裏面に蓋部材２０が接合された構成である。基板１１の一方の面側には記録素子１５が形成されており（図１０）、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及び液体回収路１９を構成する溝が形成されている。基板１１と蓋部材２０によって形成される液体供給路１８及び液体回収路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。液体吐出ヘッド３の複数の吐出口１３から液体を吐出する際に、吐出動作を行っていない吐出口においては、前述の差圧によって、基板１１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。この流れは図１０に矢印Ｃで示されている。この流れによって、記録を休止している吐出口１３や圧力室２３において、吐出口１３からの蒸発によって生じる増粘インクや泡や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のインクの増粘を抑制することが出来る。液体回収路１９へ回収された液体は、蓋部材２０の開口２１及び支持部材３０の液体連通口３１（図９（ｂ）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。そして、液体は最終的には記録装置１０００の供給経路へ回収される。
【００３６】
つまり記録装置本体から液体吐出ヘッド３へ供給される液体は下記の順に流動し、供給及び回収される。液体は、まず液体供給ユニット２２０の液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の内部に流入する。そして、ジョイントゴム１００、第３流路部材に設けられた連通口７２及び共通流路溝７１、第２流路部材に設けられた共通流路溝６２及び連通口６１、第１流路部材に設けられた個別流路溝５２及び連通口５１の順に供給される。その後、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、蓋部材に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８及び供給口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１１に設けられた回収口１７ｂ及び液体回収路１９、蓋部材に設けられた開口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及び個別流路溝５２、第２流路部材に設けられた連通口６１及び共通流路溝６２、第３流路部材７０に設けられた共通流路溝７１及び連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れる。そして、液体供給ユニットに設けられた液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の外部へ液体が流動する。図２に示す第１の循環経路の形態においては、液体接続部１１１から流入した液体は負圧制御ユニット２３０を経由した後にジョイントゴム１００に供給される。図３に示す第２の循環経路の形態においては、圧力室２３から回収された液体は、ジョイントゴム１００を通過した後、負圧制御ユニット２３０を介して液体接続部１１１から液体吐出ヘッドの外部へ流動する。
【００３７】
また図２及び図３に示すように、液体吐出ユニット３００の共通供給流路２１１の一端から流入した全ての液体が個別供給流路２１３ａを経由して圧力室２３に供給されるわけではない。個別供給流路２１３ａに流入することなく、共通供給流路２１１の他端から液体供給ユニット２２０に流動する液体もある。このように、記録素子基板１０を経由することなく流動する経路を備えることで、本適用例のような微細で流路抵抗の大きい流路を備える記録素子基板１０を有する場合であっても、液体の循環流の逆流を抑制することができる。このようにして、本適用例の液体吐出ヘッドでは、圧力室や吐出口近傍の液体の増粘を抑制できるので、吐出の方向ずれや不吐出を抑制でき、結果として高画質な記録を行うことができる。
【００３８】
（記録素子基板間の位置関係の説明）
図１２は、隣り合う２つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示す平面図である。図１０に示すように、本適用例では略平行四辺形の記録素子基板を用いている。図１２に示すように、各記録素子基板１０における吐出口１３が配列された各吐出口列１４ａ〜１４ｄは、被記録媒体の搬送方向に対し一定角度傾くように配置されている。それによって記録素子基板１０同士の隣接部における吐出口列は、少なくとも１つの吐出口が被記録媒体の搬送方向にオーバーラップするようになっている。図１２では、Ｄ線上の２つの吐出口が互いにオーバーラップ関係にある。このような配置によって、仮に記録素子基板１０の位置が所定位置から多少ずれた場合でも、オーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを目立たなくするようにすることができる。複数の記録素子基板１０を、千鳥配置ではなく直線上（インライン）に配置した場合も、図１２の構成により、液体吐出ヘッド３の被記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ、記録素子基板１０同士のつなぎ部における黒スジや白抜けを抑えることが出来る。なお、本適用例では記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、本発明はこれに限るものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。
【００３９】
（吐出口近傍の説明）
図１３は、本発明の第１の実施形態における、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド３の吐出口近傍を詳細に説明する模式図である。図１３（ａ）は吐出口から液滴が吐出される吐出方向に見た平面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面を含む斜視図である。
図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、液体吐出ヘッド３の記録素子基板１０（図１１参照）は、吐出口１３と、エネルギー発生素子１５を内包し吐出口１３と対向する圧力室２３と、圧力室２３に接続された液体供給路１８および液体回収路１９を有している。圧力室２３には一端側から他端側に液体供給が行われ、吐出口１３は液体供給路１８と液体回収路１９の間に位置する圧力室２３に連通している。より具体的には、図１３（ｂ）、１３（ｃ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）によって構成された記録素子基板１０にエネルギー発生素子１５が形成されている。記録素子基板１０に積層されている吐出口形成部材（オリフィスプレート）１２は、吐出口１３が形成されている。吐出口１３は、開口部１３ａと、開口部１３ａと圧力室２３とを連通する吐出口部１３ｂとからなる。開口部１３ａは吐出口形成部材１２の表面（液滴が吐出される側の面）に形成された開口であり、吐出口部１３ｂは、開口部１３ａと圧力室２３とを接続する筒状の部分である。
【００４０】
吐出口１３には、供給された液体のメニスカスが生じ、液体と大気との界面である吐出口界面が形成されている。例えば、エネルギー発生素子１５の一例である電気熱変換素子（ヒータ）を駆動することにより、液体中に気泡が発生してその発泡圧により吐出口１３から液体が吐出される。ただし、エネルギー発生素子１５はヒータに限定されず、例えば圧電素子等の各種のエネルギー発生素子を使用可能である。液体吐出ヘッド３には、圧力室２３の両端に接続され、圧力室２３内を通る液体の流れに交差する方向に延びる液体供給路１８および液体回収路１９が、記録素子基板１０の貫通孔として形成されている。さらに、液体供給路１８は、液体吐出ヘッド３への液体の入口である開口２１と連通しており、流出流路１６は液体吐出ヘッド３から外部への液体の出口である開口２１と連通している。このように液体吐出ヘッド３には、開口２１、液体供給路１８、圧力室２３および吐出口１３、液体回収路１９、開口２１という順番に液体が供給される液体経路が形成されている。本実施形態においては、開口２１から液体吐出ヘッド３の外部に流出された液体が、再度液体吐出ヘッド３の開口２１に流入する、いわゆる循環経路が形成され、液体吐出ヘッド３には循環流Ｌが形成される。本実施形態においては、圧力室２３を通って液体が流れている状態でエネルギー発生素子１５を駆動して、吐出口１３から液滴を吐出させる。圧力室２３を流れる循環流Ｌの速度は例えば０．１〜１００ｍｍ／ｓ程度であり、液体が流れている状態で吐出動作を行っても、着弾精度等への影響は小さい。
【００４１】
［第１の実施形態］
図１４〜１７を用いて、本発明の第１の実施形態を以下に説明する。図１４（ａ）、１５（ａ）、１６（ａ）は、圧力室２３を含む流路と吐出口１３とエネルギー発生素子１５を有する液体吐出ヘッド３を模式的に示す横断面図である。図１４（ｂ）〜１４（ｄ）、１５（ｂ）〜１５（ｄ）、１６（ｂ）〜１６（ｄ）は、それぞれ図１４（ａ）、１５（ａ）、１６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１４（ｂ）、１５（ｂ）、１６（ｂ）は液体を吐出しない状態を示す模式図、図１４（ｃ）、１５（ｃ）、１６（ｃ）は液体を吐出している状態を示す模式図である。そして、図１４（ｄ）、１５（ｄ）、１６（ｄ）は各液体吐出ヘッド３の流路の流抵抗と圧力を示す模式図である。図１７は、本実施形態の温度調節機構を模式的に示す横断面図である。
【００４２】
図１４には、図１４（ｄ）に示すように吐出口１３の上流側の液体供給路１８の流抵抗と下流側の液体回収路１９の流抵抗が等しい従来と同様な液体吐出ヘッド３において、液体吐出ヘッド３を通る循環流Ｌを生じさせた例を示している。図１４（ｂ）に示すように循環流Ｌを生じさせている状態で、図１４（ｃ）に示すように液体を吐出すると、液滴が吐出口１３から吐出する流れに引っ張られて、供給側（イン側）からも回収側（アウト側）からも圧力室２３に液体が流れ込む。
図１５には、図１５（ｄ）に示すように吐出口１３の上流側の液体供給路１８の流抵抗と下流側の液体回収路１９の流抵抗が等しい従来と同様な液体吐出ヘッド３において、液体吐出ヘッド３を通る循環流Ｌを生じさせない例を示している。図１５（ｂ）に示すように循環流Ｌを生じさせていない状態で、図１５（ｃ）に示すように液体を吐出すると、液滴が吐出口１３から吐出する流れに引っ張られて、供給側と回収側の両方から圧力室２３に液体が流れ込む。
図１６には、図１６（ｄ）に示すように吐出口１３の上流側の液体供給路１８の流抵抗が下流側の液体回収路１９の流抵抗より大きい本実施形態の液体吐出ヘッド３において、液体吐出ヘッド３を通る循環流Ｌを生じさせた例を示している。図１６（ｂ）に示すように循環流Ｌを生じさせている状態で、図１６（ｃ）に示すように液体を吐出すると、液滴が吐出口１３から吐出する流れに引っ張られて、供給側からも回収側からも圧力室２３に液体が流れ込む。
【００４３】
一般に、吐出口１３からの液体の蒸発等により増粘した液体を吐出させる場合、吐出口１３付近の温度を高くして液体を低粘度化してから吐出させる場合がある。液体を４０〜６０℃の温度にすると、常温（例えば２０〜３０℃程度）時の約１／２の粘度にすることができる。このように液体を低粘度化することにより、以下の２つのメリットがある。
（１）液体が吐出口１３を円滑に通過するため吐出効率が向上する。
（２）液体が円滑に吐出口１３に供給されるため、リフィルが向上する。
圧力室２３を含む流路内の液体の温度調節は、例えば、図１７に示すように、吐出用のヒータとは別のヒータ（サブヒータ）３３を流路内に設け、このサブヒータ３３を、配線３４を介して接続されているドライバ３５で駆動することによって行うことができる。このような構成の温度調節機構は、画像形成用の電気信号とは独立した制御により温度調節制御が可能である点と、圧力室２３だけでなく記録素子基板１０全体の流路を温度調節して流路内の液体全体を均等に温度調節（加熱）しやすい点で有利である。
【００４４】
ここで、図１４に示す液体吐出ヘッド３を通る循環流Ｌを生じさせている場合（第１の参考例）には、前述したように液体を吐出すると、供給側（イン側）からも回収側（アウト側）からも圧力室２３に液体が流れ込む。この時、回収側では、非吐出時には循環流Ｌにおいて液体を圧力室２３から排出しているが、液体吐出に伴って循環流Ｌに逆らって液体が圧力室２３に流れ込む。それに対し、供給側では、循環流Ｌにおいて液体を圧力室２３に供給するのに加えて、液体吐出に伴ってさらに大量の液体が圧力室２３に流れ込む。従って、図１４（ｃ）に模式的に示すように、回収側から圧力室２３に供給される液体２よりも、供給側から圧力室２３に供給される液体Ｌ１の方が多い。そして、回収側の液体は、エネルギー発生素子１５が設けられている圧力室２３を一旦通過しているのに対し、供給側の液体は圧力室２３に到達する前の段階である。従って、通常は供給側の液体は回収側の液体よりも低温である。すなわち、図１４に示されている構成では、圧力室２３には低温の液体が多く流れ込む。ここで、供給側の流路の流抵抗をＲＩｎ、圧力をＰＩｎとし、回収側の流路の流抵抗をＲＯｕｔ、圧力をＰＯｕｔとする。供給側の流路の流抵抗ＲＩｎは、液体供給路１８と液体供給路１８から吐出口１３までの流路を合わせた流路の流抵抗と定義する。回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔは、吐出口１３から液体回収路１９までの流路と液体回収路１９を合わせた流路の流抵抗と定義する。循環流Ｌを生じさせる場合には、供給側の流路の圧力ＰＩｎが回収側の流路の圧力ＰＯｕｔよりも大きい。そして、図１４に示す構成では、供給側の流路の流抵抗をＲＩｎと回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔが等しい。その場合、供給側の流路の圧力ＰＩｎと回収側の流路の圧力ＰＯｕｔの差に基づいて、液体吐出時に供給側から吐出口１３の近傍に供給される低温の液体が、回収側から吐出口１３の近傍に供給されるより高温の液体よりも多い。従って、液体を低粘度化するための温度調節（加熱）に必要な熱量が大きく、その熱量を得るために必要な電力量が大きい。
【００４５】
図１５に示すように液体吐出ヘッド３を通る循環流Ｌを生じさせていない場合（第２の参考例）には、図１５（ｃ）に模式的に示すように、液体吐出時に、供給側からも回収側からもほぼ同等の量の液体が流れ込む。すなわち、循環流Ｌを生じさせないため供給側の流路の圧力ＰＩｎと回収側の流路の圧力ＰＯｕｔが実質的に等しい。そして、図１５に示す構成では、供給側の流路の流抵抗をＲＩｎと回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔが等しい。この構成では、液体吐出時に供給側から吐出口１３の近傍に供給される低温の液体と、回収側から吐出口１３の近傍に供給されるより高温の液体が実質的に同じ量である。従って低温の液体が特に多く吐出口１３の近傍に流れ込むわけではないので、液体を低粘度化するための温度調節に必要な熱量および電力量は特に大きくはない。ただし、液体の循環流Ｌを形成することにより吐出口１３から液体中の揮発成分が蒸発することを抑えるという利点は得られない。
【００４６】
そこで、液体吐出ヘッド３を通る循環流Ｌを生じさせることにより、吐出口１３から液体中の揮発成分が蒸発することを抑えるという利点を維持しつつ、液体を低粘度化するための温度調節に必要な熱量および電力量を小さく抑えることが望まれている。本発明では、図１４、１５に示すように吐出口１３の上流側の流路の流抵抗と下流側の流路の流抵抗が等しくはなく、図１６に示すように吐出口１３の上流側の流路の流抵抗が下流側の流路の流抵抗より大きい構成を採用している。すなわち、循環流Ｌを生じさせるために供給側の流路の圧力ＰＩｎが回収側の流路の圧力ＰＯｕｔよりも大きく（ＰＩｎ＞ＰＯｕｔ）、かつ、供給側の流路の流抵抗をＲＩｎが回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔよりも大きい（ＲＩｎ＞ＲＯｕｔ）。従って、供給側の流路の圧力ＰＩｎと回収側の流路の圧力ＰＯｕｔの差を、供給側の流路の流抵抗ＲＩｎと回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔの差がある程度打ち消す。それによって、結果的に、液体吐出時に供給側から吐出口１３の近傍に供給される低温の液体の量を、回収側から吐出口１３の近傍に供給されるより高温の液体の量と同程度まで抑えることができる。従って、吐出口１３の近傍の液体がそれほど低温になり過ぎないため、低粘度化するための温度調節に必要な熱量および電力量が小さく抑えられる。
【００４７】
このように供給側の流路の流抵抗をＲＩｎが回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔよりも大きい構成は、一例としては、供給側の流路の少なくとも一部を細く絞って流抵抗ＲＩｎを大きくすることにより実現できる。すなわち、この構成では、液体供給路１８を含む供給側の流路の少なくとも一部の幅Ｗ（図１３参照）が、液体回収路１９を含む回収側の流路の幅より小さいことにより、流抵抗ＲＩｎが大きくなっている。ただし、流路の幅Ｗを絞るのではなく、その他の方法で供給側の流路の流抵抗をＲＩｎが回収側の流路の流抵抗ＲＯｕｔよりも大きくなるようにしてもよい。例えば、供給側と回収側とで、流路の高さＨ（図１３参照）を異ならせたり（流路の少なくとも一部の高さ方向の寸法を小さくして絞ったり）、流路の長さＮ（図１３参照）を異ならせたりするなどの方法で、流抵抗をＲＩｎ、ＲＯｕｔの大きさを調節してもよい。
【００４８】
［第２の実施形態］
次に、図１８〜２０を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。図１８（ａ）、１９（ａ）は、圧力室２３を含む流路と吐出口１３とエネルギー発生素子１５を有する液体吐出ヘッド３を模式的に示す横断面図である。図１８（ｂ）〜１８（ｄ）、１９（ｂ）〜１９（ｄ）は、それぞれ図１８（ａ）、１９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１８（ｂ）、１９（ｂ）は液体を吐出しない状態を示す模式図、図１８（ｃ）、１９（ｃ）は液体を吐出している状態を示す模式図、図１８（ｄ）、１９（ｄ）は各液体吐出ヘッド３の流路の流抵抗と圧力を示す模式図である。図２０は、液体吐出開始後の時間と液体吐出ヘッド３の温度の関係を示すグラフである。
【００４９】
図１６に示す第１の実施形態では、供給側の流路の流抵抗ＲＩｎを増加させることにより、液体吐出時の供給側の液体の吐出口１３の近傍への供給量を抑えている。さらに、図１８に示すように供給側の流路の流抵抗ＲＩｎをより大きくすると、供給側の圧力ＰＩｎが回収側の圧力ＰＯｕｔより大きいにもかかわらず、液体吐出時の供給側からの液体供給量よりも回収側からの液体供給量の方が多い逆転現象が生じる。例えば、図２０に実線で示す供給側の液体供給量が多い場合よりも、波線で示す供給側の液体供給量が少ない場合の方が、液体吐出時の液体吐出ヘッド３の温度が高温である。そのため、前述したように液体を低粘度化するための温度調節に必要な熱量および電力量が小さく抑えられるという本発明の効果を奏することができる。ただし、吐出口１３から吐出される液体が高温であるため、吐出速度が速くなって吐出量が増大し、液体吐出によって画像を形成する場合には、形成される画像の濃度が濃くなり、画像ムラに繋がる可能性がある。したがって、特に液体吐出によって画像を形成する場合には、液体吐出時の供給側からの低温の液体の供給量と回収側からの高温の液体の供給量を適切なバランスにすることがより好ましい。
【００５０】
そこで、本実施形態では、液体吐出時の供給側からの低温の液体の供給量と、回収側からの高温の液体の供給量がほぼ等しくなるようにしている。ここで、液体吐出開始後の吐出口１３の部分の毛管力をＰＮｏｚ、この毛管力ＰＮｏｚと供給側の圧力ＰＩｎの差圧をΔＰｉｎ、毛管力ＰＮｏｚと回収側の圧力ＰＯｕｔの差圧をΔＰＯｕｔとする。（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）＝（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）、すなわち（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）／（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）＝１．０である場合には、液体吐出時の供給側からの低温の液体の供給量と、回収側からの高温の液体の供給量が等しくなるため、最も好ましい。そして、（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）／（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）が０．８〜１．２であると、画像ムラの抑制にある程度の効果がある。すなわち、０．８≦（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）／（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）≦１．２の関係が成り立つことが好ましく、（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）／（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）＝１．０であることがより好ましい。これにより、液体を低粘度化するための温度調節に必要な熱量および電力量が小さく抑えつつ、液体吐出開始時に形成される画像の濃度変動を抑制できる。ただし、本発明の液体吐出ヘッドは、画像形成用に限定されないものであり、前述した（ΔＰｉｎ／ＲＩｎ）と（ΔＰＯｕｔ／ＲＯｕｔ）の関係は必須ではない。
【００５１】
［第３の実施形態］
次に、図２１を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図２１（ａ）、２１（ｄ）は、圧力室２３を含む流路と吐出口１３とエネルギー発生素子１５を有する液体吐出ヘッド３を模式的に示す横断面図である。図２１（ｂ）は図２１（ａ）のＡ−Ａ線断面図であって、循環流Ｌが生じている状態から液体を吐出した状態を示す模式図である。図２１（ｃ）は図２１（ａ）、２１（ｂ）に示す液体吐出ヘッド３の流路の流抵抗と圧力を示す模式図である。
【００５２】
図２１（ａ）に示されている構成では、供給側の流路の内部に形成されたノズルフィルタ３６ａの大きさと、回収側の流路の内部に形成されたノズルフィルタ３６ｂの大きさとが異なっている。ここで、供給側の流路とは、液体供給路１８と、液体供給路１８から吐出口１３までの流路とを含む総称であり、回収側の流路とは、液体回収路１９と、液体回収路１９から吐出口１３までの流路とを含む総称である。このノズルフィルタ３６ａとノズルフィルタ３６ｂの大きさの違いにより、流抵抗の関係ＲＩｎ＞ＲＯｕｔが成り立っている。また、図２１（ｄ）に示されている構成では、液体供給路１８の一部である供給口１７ａ（図１１参照）と液体回収路１９の一部である回収口１７ｂ（図１１参照）との大きさが異なっていることにより、流抵抗の関係ＲＩｎ＞ＲＯｕｔが成り立っている。このように、本実施形態では、流路自体の形状は異ならせることなく流抵抗ＲＩｎ、ＲＯｕｔを異ならせている。図２１（ａ）の構成では流抵抗の関係ＲＩｎ＞ＲＯｕｔが成り立っているため、図２１（ｃ）に示すように液体吐出時に供給側から供給される低温の液体の量を、回収側から供給されるより高温の液体の量と同程度まで抑えることができる。従って、吐出口１３の近傍の液体を低粘度化するための温度調節に必要な熱量および電力量が小さく抑えられる。さらに、圧力室の両側の流路形状が実質的に等しいため、液体吐出時に生じた気泡が非対称になりにくく、吐出する液滴の方向ずれ（ヨレ）の発生が抑制される。これらの効果は、図２１（ｄ）に示す構成でも同様に得られる。
【符号の説明】
【００５３】
３      液体吐出ヘッド
１０    記録素子基板
１３    吐出口
１５    エネルギー発生素子
１８    液体供給路
１９    液体回収路
２３    圧力室
ＲＩｎ   供給側の流抵抗
ＲＯｕｔ  回収側の流抵抗
【図１】
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【図２】
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【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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【図２０】
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【図２１】
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