(57)【要約】      （修正有）【課題】吐出特性にばらつきを生じさせずに圧力室に対する液体循環を実現し、高温の液体が圧力室に逆流することによる過昇温を抑制できる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】複数の記録素子１５が第１の面に設けられた記録素子基板１１，１２と、液体を吐出する吐出口１３と、記録素子を内部に備える圧力室と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、記録素子基板の第１の面とは反対側となる第２の面に、複数の記録素子に共通に液体供給路１８及び液体回収路１９を設ける。供給口１７ａ及び回収口１７ｂによって圧力室をそれぞれ液体供給路及び液体回収路に連通させ、液体供給路から圧力室を通って液体回収路に至る液体の流れを生じさせる。液体回収路と回収口との合成流抵抗を液体供給路と供給口との合成流抵抗よりも大きくする。【選択図】図２３
2017124602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子が第１の面に設けられた記録素子基板と、液体を吐出する吐出口と、前記記録素子を内部に備える圧力室と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記記録素子基板の前記第１の面とは反対側となる第２の面に設けられた、複数の前記圧力室と連通する液体供給路と、
前記第２の面に設けられた、複数の前記圧力室と連通する液体回収路と、
前記圧力室と前記液体供給路とを連通する供給口と、
前記圧力室と前記液体回収路とを連通する回収口と、
を備え、
前記液体供給路から前記供給口、前記圧力室、前記回収口をこの順に経て前記液体回収路に至る前記液体の流れが形成され、
前記液体回収路と前記回収口との合成流抵抗が前記液体供給路と前記供給口との合成流抵抗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】
前記液体供給路における、液体の流れ方向に対して垂直な面での断面積が、前記液体回収路における、液体の流れ方向に対して垂直な面での断面積よりも大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記液体供給路と連通する全ての前記吐出口から液体を吐出するときの吐出される液体の流量をＱ、液体の吐出を行わない待機状態において前記供給口から前記圧力室を経て前記回収口に流れる液体の流量をｑ、前記液体供給路及び前記供給口の合成流抵抗をＲin、前記液体回収路及び前記回収口の合成流抵抗をＲoutとして、
【数１】
2017124602.tif 000007
が成立する、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
複数の前記記録素子基板が配列される流路部材を備え、
前記流路部材は、前記液体供給路と連通する共通供給流路と、前記液体回収路と連通する共通回収流路とを備える、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記共通供給流路と前記共通回収流路との圧力差に応じて前記共通供給流路の中の液体の一部が前記液体供給路から前記圧力室を経て前記液体回収路に達し前記共通回収流路に流れる、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記液体供給路および前記液体回収路は、前記第１の面に沿った方向に延在し、前記供給口および前記回収口は、前記第１の面に交差する方向に延在する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記液体供給路には複数の前記供給口が連通し、前記液体回収路には複数の前記回収口が連通する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記記録素子基板の前記第２の面には、前記液体供給路および前記液体回収路の一部を形成する蓋部材が設けられている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記蓋部材は、前記液体供給路と連通する供給側開口と、前記液体回収路と連通する回収側開口と、を備える、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記蓋部材は樹脂フィルムで構成されている、請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記記録素子基板は、前記吐出口を備える吐出口形成部材と、前記記録素子を備える基板と、を含む、請求項１乃至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乃至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乃至１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
液体を貯える貯留手段と、
前記貯留手段と前記液体吐出ヘッドとの間における、液体の供給および回収を行うための液体移送手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドを用いる液体吐出装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を被記録媒体に吐出することにより記録を行う液体吐出装置では、吐出口に連通した圧力室と圧力室内の液体に吐出のためのエネルギーを付与する記録素子とを有する液体吐出ヘッドを使用する。代表的な液体吐出装置であるインクジェット記録装置では、溶媒に染料や顔料などの色材を含有させた記録液を吐出口から吐出する。このような液体吐出装置では、例えば吐出する液体が記録液である場合、吐出口から記録液中の揮発成分が蒸発し、これによって色材濃度が増加して記録画像における色むらが発生することがある。また揮発成分の蒸発により、吐出口付近や圧力室内の液体の粘度が上昇して液体の吐出速度が低下し、これによって、被記録媒体上で意図した位置に液体を正確に到達させられなくなることがある。揮発成分の蒸発は、吐出口や圧力室などの詰まりをもたらすおそれもある。
【０００３】
このような課題に対する解決策の一つとして、液体吐出ヘッド内に、特にその圧力室内に対して液体を循環させる方法が知られている。例えば特許文献１には、圧力室ごとに吐出口と記録素子とを設けるとともに、共通の供給流路から分岐して圧力室内を介して共通の回収流路に合流する流路を設け、この流路に多量の記録液を流すようにした液体吐出ヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液体吐出ヘッドにおいて個々の圧力室やそれに接続する流路は比較的狭いが、特許文献１に示す構成では、吐出口から吐出される液体よりも多量の液体が狭隘な流路を流れることとなり、これによる流路内の圧力分布（圧力損失）が大きくなる。圧力分布あるいは圧力のばらつきが大きいと、各吐出口からの吐出特性にもばらつきが生じ、被記録媒体上に形成される記録の品質が低下する。このような品質低下を避けるために、小さい流量で各圧力室に対して液体を流すことが考えられる。しかしながら、圧力室を介して循環する液体の量を小さくしたときは、記録素子の駆動により吐出口から吐出される液体の量が急激に増加した場合に、圧力室を通過して下流側に流れた高温の液体が圧力室側に逆流することがある。逆流した液体の熱が、記録素子を駆動したことの熱と合わさって、その結果、吐出口近傍に存在する液体の温度がより高温になってしまう。一方、吐出口から液体を吐出する状態が連続すると、上述のように高温となった液体が吐出口から徐々に吐出され、その分、低温のままの液体が圧力室に供給されることとなる。その結果、吐出口近傍での液体の温度は徐々に低下して定常時の温度に戻る。このように、圧力室を循環する液体の流量が小さいときは、記録動作開始に伴って吐出口近傍での液体の温度がいったん上昇し、その後、定常時の状態に戻ることとなる。この温度変化によって液体の吐出速度や吐出量が変化し、記録品質に影響を及ぼすことがある。
【０００６】
本発明の目的は、吐出特性にばらつきを生じさせずに圧力室に対する液体循環を実現し、高温の液体が圧力室に逆流することによる過昇温を抑制できる液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子が第１の面に設けられた記録素子基板と、液体を吐出する吐出口と、前記記録素子を内部に備える圧力室と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記記録素子基板の前記第１の面とは反対側となる第２の面に設けられた、複数の前記圧力室と連通する液体供給路と、前記第２の面に設けられた、複数の前記圧力室と連通する液体回収路と、前記圧力室と前記液体供給路とを連通する供給口と、前記圧力室と前記液体回収路とを連通する回収口と、を備え、前記液体供給路から前記供給口、前記圧力室、前記回収口をこの順に経て前記液体回収路に至る前記液体の流れが形成され、前記液体回収路と前記回収口との合成流抵抗が前記液体供給路と前記供給口との合成流抵抗よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
本発明の液体吐出装置は、本発明の液体吐出ヘッドと、液体を貯える貯留手段と、前記貯留手段と前記液体吐出ヘッドとの間における、液体の供給および回収を行うための液体移送手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吐出特性にばらつきを抑制しつつ圧力室に対する液体循環を実現し、高温の液体が圧力室に逆流することによる過昇温を抑制できる液体吐出ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の構成例の液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の循環形態を説明する図である。
【図３】第２の循環形態を説明する図である。
【図４】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図５】液体吐出ヘッドを示す分解斜視図である。
【図６】各流路部材の表面及び裏面の構成を示す図である。
【図７】各流路の接続関係を示す透視図である。
【図８】流路構成部材及び吐出モジュールを示す断面図である。
【図９】吐出モジュールを説明する図である。
【図１０】記録素子基板の構成を示す図である。
【図１１】記録素子基板を示す一部破断斜視図である。
【図１２】隣接する記録素子基板を示す平面図である。
【図１３】第２の構成例の液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図１４】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図１５】液体吐出ヘッドを示す分解斜視図である。
【図１６】各流路部材の構成を示す図である。
【図１７】各流路の接続関係を示す透視図である。
【図１８】流路構成部材及び吐出モジュールを示す断面図である。
【図１９】吐出モジュールを説明する図である。
【図２０】記録素子基板の構成を示す図である。
【図２１】本発明の実施の一形態の液体吐出ヘッドにおける液体吐出ユニットを説明する斜視図である。
【図２２】吐出モジュールの分解斜視図である。
【図２３】記録素子基板の分解斜視図である。
【図２４】記録素子基板における圧力室及び吐出口を説明する図である。
【図２５】液体吐出装置における循環形態を説明する図である。
【図２６】液体の流れを説明する図である。
【図２７】実施例１の基板を示す模式断面図である。
【図２８】比較例１の基板を示す模式断面図である。
【図２９】圧力室温度の時間変化を示す図である。
【図３０】圧力室温度の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明を適用可能な各構成例、各実施形態および各実施例について説明する。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。一例として、以下の説明では、液体を吐出するエネルギーを発生する記録素子として発熱素子を使用し、熱によって圧力室内の液体に気泡を発生させて吐出口から液体を吐出させるいわゆるサーマル方式の液体吐出ヘッドを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明が適用可能な液体吐出ヘッドはサーマル方式のものに限られるものではなく、圧電素子を使用するピエゾ方式や、その他の各種の液体吐出方式を採用する液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。なお、インク等の液体を吐出する本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置に適用可能である。さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷や半導体基板作製などの用途としても用いることができる。
【００１２】
また以下の説明では、記録液（例えばインク）等の液体をタンクと液体吐出ヘッドの間で循環させる液体吐出装置において用いられる液体吐出ヘッドを説明するが、本発明に基づく液体吐出ヘッドが用いられる液体吐出装置はこれに限られるものではない。液体を循環させずに上流側と下流側とにそれぞれタンクを設け、一方のタンクから液体吐出ヘッドを介して他方のタンクへ液体を流すことで液体吐出ヘッドの圧力室内で液体を流動させる形態の液体吐出装置にも本発明を適用することができる。
【００１３】
さらに、以下の説明では、液体吐出ヘッドが、被記録媒体の幅に対応した長さを有するいわゆるライン型（ページワイド型）のヘッドとして構成されているものとする。しかしながら、主走査方向及び副走査方向への走査によって被記録媒体における記録を完成させるいわゆるシリアル型の液体吐出ヘッドに対しても本発明を適用することができる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えば、黒色の記録液用及びカラーの記録液用の記録素子基板を各１つずつ搭載する構成のものがあるが、これに限られるものではない。シリアル型の液体吐出ヘッドは、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よい。
【００１４】
（第１の構成例の液体吐出装置の説明）
まず、本発明に基づく液体吐出装置の一例として、吐出口から液体として記録液を吐出して被記録媒体に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）について説明する。図１は第１の構成例の液体吐出装置である記録装置１０００の概略構成を示している。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２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を連続もしくは間欠に搬送しながら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は例えばカット紙であるが、カット紙以外にも連続したロール紙などであってもよい。液体吐出ヘッド３は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の各色（以下、これらの色をまとめてＣＭＹＫとも称する）の記録液によりフルカラーでの記録が可能なものである。後述するように、液体吐出ヘッド３には、液体を液体吐出ヘッド３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ータンク（図２参照）が流体的に接続される。液体吐出ヘッド３は、後述の図２に示すように、大別すると、液体供給ユニット２２０、負圧制御ユニット２３０及び液体吐出ユニット３００によって構成されている。液体吐出ユニット３００には、複数の記録素子基板１０と共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とが設けられており、各記録素子基板１０にはそれぞれ複数の記録素子が設けられている。液体吐出ヘッド３００において、各記録素子基板１０に対して図示矢印で示すように共通供給流路２１１から記録液が供給され、この記録液は共通回収流路２１２を介して回収されるようになっている。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。液体吐出ヘッド３内における液体経路及び電気信号経路の詳細については後述する。
【００１５】
（第１の循環形態の説明）
図２は、本発明に基づく液体吐出装置に適用される循環経路構成の一形態である第１の循環形態を示している。第１の循環形態では、液体吐出ヘッド３が、高圧側の第１循環ポンプ１００１、低圧側の第１循環ポンプ１００２、及びバッファータンク１００３などに流体的に接続している。なお図２では、説明を簡略化するためにＣＭＹＫの各色の記録液のうちの一色の記録液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ータンク１００３は、記録液を貯留する貯留手段として機能し、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、記録液中の気泡を外部に排出することが可能である。バッファータンク１００３は、補充ポンプ１００５とも接続されている。補充ポンプ１００５は、記録液を吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッドの吐出口から記録液を吐出（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、消費された記録液分をメインタンク１００６からバッファータンク１００３へ移送する。
【００１６】
液体移送手段としての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から液体を引き出してバッファータンク１００３へ流す役割を有する。第１循環ポンプ１００１，１００２としては、定量的な送液能力を有する容積型ポンプを用いることが好ましい。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のポンプであっても用いることができる。液体吐出ヘッド３００の駆動時には高圧側の第１循環ポンプ１００１及び低圧側の第１循環ポンプ１００２によって、それぞれ、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２内をある一定流量で記録液が流れる。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、被記録媒体２上での記録品質に影響しない程度以上に設定することが好ましい。もっとも、過度に大きな流量を設定すると、液体吐出ユニット３００内の流路の圧損の影響により、各記録素子基板１０で負圧差が大きくなり過ぎて記録画像での濃度ムラが生じてしまう。このため、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。記録液が循環する経路のうち、高圧側の第１循環ポンプ１００１を含む方の経路はこの液体吐出装置での第１の循環系を構成し、低圧側の第１循環ポンプ１００２を含む方の経路はこの液体吐出装置での第２の循環系を構成する。
【００１７】
バッファータンク１００３から液体吐出ヘッド３に向けて記録液を供給する経路には第２循環ポンプ１００４が設けられており、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との間の経路に設けられている。負圧制御ユニット２３０は、記録を行う時にデューティ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（すなわ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機能を有する。負圧制御ユニット２３０は、それぞれ異なる制御圧が設定されている２つの圧力調整機構を備えている。これら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で制御できるものであれば、どのような機構を用いてもよい。一例として、いわゆる減圧レギュレーターと同様の機構のものを採用することができる。圧力調整機構として減圧レギュレーターを用いる場合には、図２に示すように、液体供給ユニット２２０を介して負圧制御ユニット２３０の上流側を第２循環ポンプ１００４によって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ータンク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におけるバッファータンク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記録液の循環流量の範囲内において、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使用可能である。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を設けることもできる。
【００１８】
負圧制御ユニット２３０内の２つ圧力調整機構のうち、相対的に高圧が設定されている圧力調整機構（図２においてＨで表示）は、液体供給ユニット２２０内を経由して液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１に接続されている。同様に相対的に低圧が設定されている圧力調整機構（図２においてＬで表示）は、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、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２のほかに、各記録素子基板１０とそれぞれ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。記録素子基板ごとに設けられる個別供給流路２１３及び個別回収流路２１４を総称して個別流路と称する。個別流路は、共通供給流路２１１から分岐して共通回収流路２１２に合流するように設けられてこれらと連通している。したがって、記録液など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へと流れる流れ（図２の白抜きの矢印）が発生する。これは、共通供給流路２１１には高圧側の圧力調整機構Ｈが、共通回収流路２１２には低圧側の圧力調整機構Ｌがそれぞれ接続されているため、共通供給流路２１１と共通回収流路２１３の間に差圧が生じるからである。
【００１９】
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および共通回収流路２１２の流れで記録素子基板１０の外部へ排出することができる。また、液体吐出ヘッド３による記録を行っている際に、記録を行っていない吐出口や圧力室においても記録液の流れを生じさせることができるので、その部位において記録液の溶媒成分の蒸発に起因して記録液の粘度が高まることを抑制することができる。また、増粘した記録液や記録液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、上述した液体吐出ヘッド３を用いることにより、高速かつ高品位での記録を行うことが可能となる。
【００２０】
（第２の循環形態の説明）
図３は、本発明に基づく液体吐出装置に適用される循環経路構成のうち、上述した第１の循環形態とは異なる循環形態である第２の循環形態を示している。第２の循環形態の第１の循環形態との主な相違点は、負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構が、いずれも、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で制御する機構であることである。このような圧力調整機構は、いわゆる背圧レギュレーターと同じ作用の機構部品として構成することができる。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し、高圧側及び低圧側の第１循環ポンプ１００１，１００２が液体吐出ヘッド３の上流側に配置されている。これに伴って、負圧制御ユニット２３０は液体吐出ヘッド３の下流側に配置されている。
【００２１】
第２の循環形態において負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッド３により記録を行う際に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、自身の上流側の圧力変動を、予め設定された圧力を中心として一定範囲内に安定にするように作動する。ここでは負圧制御ユニット２３０の上流側は、液体吐出ユニット３００側となる。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に対するバッファータンク１００３の水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置１０００におけるバッファータンク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を設けてもよい。
【００２２】
第１の循環形態での場合と同様に、図３に示したように負圧制御ユニット２３０は、それぞれが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。高圧設定側（図３においてＨと記載）及び低圧設定側の圧力調整機構（図３において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内の共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２に接続されている。これら２つの圧力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へと流れる記録液の流れが発生する。記録液の流れは図３において白抜きの矢印で示されている。このように第２の循環形態では、液体吐出ユニット３００内では第１の循環形態と同様の記録液の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。
【００２３】
第１の利点は、第２の循環形態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液体吐出ヘッド３へ流入する懸念が少ないことである。
【００２４】
第２の利点は、第２の循環形態では、バッファータンク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の循環形態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内の流量の合計を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して定義される。また液体吐出ユニット３００の全ての吐出口から記録液を吐出する場合（全吐時）の吐出流量をＦと定義する。そうすると、図２に示す第１の循環形態の場合（図２）では、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。一方で図３に示す第２の循環形態の場合、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の循環形態の場合、高圧側及び低圧側の第１循環ポンプ１００１，１００２の設定流量の合計値、すなわち必要供給流量の最大値はＡまたは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の循環形態における必要供給量の最大値（ＡまたはＦ）は、第１の循環形態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の循環形態の場合、適用可能な循環ポンプの自由度が高まり、例えば構成の簡便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、記録装置本体のコストを低減できる。この利点は、ＡまたはＦの値が比較的大きくなるライン型ヘッドであるほど大きくなり、ライン型ヘッドの中でも長手方向に長いヘッドほど有益である。
【００２５】
しかしながら一方で、第１の循環形態の方が第２の循環形態に対して有利になる点もある。第２の循環形態では、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、各吐出口に高い負圧が印加された状態となる。このため、特に共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の流路幅を小さくしてヘッド幅を小さくした場合、ムラの見えやすい低デューティ画像において吐出口に高い負圧が印加されるためにサテライト滴の影響が大きくなるおそれがある。ここで共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の流路幅とは、液体の流れ方向と直交する方向の長さであり、ヘッド幅とは、液体吐出ヘッド３の短手方向の長さである。一方、第１の循環形態の場合、高い負圧が吐出口に印加されるのは高デューティ画像形成時であるため、仮にサテライト滴が発生しても記録された画像では視認されにくく、画像への影響は小さいという利点が生ずる。これら２つの循環形態の選択では、液体吐出ヘッド３及び記録装置本体の仕様（吐出流量Ｆ、最小循環流量Ａ、及び液体吐出ヘッド３内の流路抵抗）に照らして、好ましいものを選べばよい。
【００２６】
（液体吐出ヘッド構成の説明）
次に、液体吐出ヘッド３の構成について、図４を用いて説明する。図４の（ａ）は、液体吐出ヘッド３において吐出口が形成された面の側から見た斜視図であり、（ｂ）は（ａ）とは反対方向から見た斜視図である。液体吐出ヘッド３は、それぞれがシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｋ）の４色の記録液を吐出可能な記録素子基板１０が直線上に１５個配列（インラインに配置）されたライン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、１５個の記録素子基板１０とフレキシブル配線基板４０と電気配線基板９０とを備えている。電気配線基板９０には信号入力端子９１及び電力供給端子９２が設けられており、信号入力端子９１及び電力供給端子９２は、電気配線基板９０及びフレキシブル配線基板４０を介して各記録素子基板１０に電気的に接続されている。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は、記録装置１０００の制御回路に対して電気的に接続されるものであり、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を組み付ける時また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を少なくすることができる。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、例えば図２あるいは図３に示したような記録装置１０００の液体供給系と接続される。これによりＣＭＹＫの各色の記録液が記録装置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内を通った記録液が記録装置１０００の供給系へ回収されるようになっている。このように各色の記録液は、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。
【００２７】
図５は、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットをその機能ごとに分割して示している。液体吐出ヘッド３は筺体８０を備えており、この筺体８０に対して液体吐出ユニット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２〜４参照）が設けられている。液体供給ユニット２２０の内部には、供給される記録液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３参照）が設けられている。図示したものでは１つの液体吐出ヘッドに対して２つの液体供給ユニット２２０と２つの負圧制御ユニット２３０が設けられている。２つの液体供給ユニット２２０には、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を通過した記録液は、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は圧力調整機構を有し、圧力調整機構の内部に設けられる弁やバネ部材などの作用により、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）の圧損変化を大幅に減衰させることができる。これにより負圧制御ユニット２３０は、その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範囲内で安定化させることが可能である。上述したように、負圧制御ユニット２３０では、各色ごとに２つの圧力調整機構が設けられており、色ごとの２つの圧力調整機構の制御圧力は異なる値に設定されている。高圧側の圧力調整機構は液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１に連通し、低圧側の圧力調整機構は共通回収流路２１２に連通している。
【００２８】
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を支持するためのものであって、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、その材質としては、ステンレス鋼（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の長手方向の両端部には、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から供給される記録液などの液体は、ジョイントゴム１００を介して液体吐出ユニット３００を構成する後述する第３流路部材７０へと導かれる。
【００２９】
液体吐出ユニット３００は、複数個の吐出モジュール２００と流路構成部材２１０とからなり、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。図５に示すようにカバー部材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１１０（図９参照）が露出している。開口１３１の周囲の枠部は、液体吐出ヘッド３の吐出口が形成されている面を記録待機時に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の吐出口形成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。
【００３０】
次に液体吐出ユニット３００に含まれる流路構成部材２１０の構成について説明する。流路構成部材２１０は、液体供給ユニット２２０から供給された記録液などの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から還流する液体を液体供給ユニット２２０へと戻すためのものである。図５に示すように、流路構成部材２１０は、第１流路部材５０、第２流路部材６０及び第３流路部材７０をこの順で積層したものであり、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めで固定されている。これにより流路構成部材２１０の反りや変形が抑制されている。
【００３１】
図６（ａ）〜（ｆ）は、第１乃至第３流路部材５０，６０，７０の表面と裏面とを示している。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、これに対して図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している。図６（ｂ）は、第１流路部材５０の、第２流路部材６０との当接面を示し、これに対応して図６（ｃ）は、第２流路部材６０の、第１流路部材５０との当接面を示している。同様に図６（ｄ）は、第２流路部材６０の、第３流路部材７０との当接面を示し、図６（ｅ）は、第３流路部材７０の、第２流路部材６０との当接面を示している。図６の（ｄ）と（ｅ）に示す面で第２流路部材６０と第３流路部材７０とを接合することにより、それぞれの流路部材６０，７０に形成される共通流路溝６２，７１によって、これら流路部材６０，７０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ＣＭＹＫの各色ごとの共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の組が流路構成部材２１０内に形成される（図７参照）。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により第１流路部材５０の短手方向の中央側へ流路を集約することが可能となる。なお以下の説明で、記録液の色ごとに分けて共通供給流路２１１を示すときは符号２１１の代わりに符号２１１ａ〜２１１ｄを使用し、色ごとに分けて共通回収流路２１２を示すときは符号２１２の代わりに符号２１２ａ〜２１２ｄを使用する。同様に、記録液の色ごとに分けて個別供給流路２１３を示すときは符号２１３の代わりに符号２１３ａ〜２１３ｄを使用し、色ごとに分けて個別回収流路２１４を示すときは符号２１４の代わりに符号２１４ａ〜２１４ｄを使用する。
【００３２】
流路構成部材２１０を構成する第１乃至第３流路部材５０，６０，７０は、記録液などの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。その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。流路構成部材２１０の形成方法としては、３つの流路部材５０，６０，７０を積層させて互いに接着してもよいし、材質として樹脂複合樹脂材料を選択した場合には、溶着による接合方法を用いてもよい。
【００３３】
次に、図７を用いて流路構成部材２１０内の各流路の接続関係について説明する。図７は、第１乃至第３流路部材５０，６０，７０を接合して形成される流路構成部材２１０の内部の流路を第１の流路部材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みた透視図である。図７において一点鎖線で囲まれた領域は、記録素子基板１０の配置位置に対応している。流路構成部材２１０には、色ごとに液体吐出ヘッド３の長手方向に伸びる共通供給流路２１１ａ〜２１１ｄ及び共通回収流路２１２ａ〜２１２ｄが設けられている。各色の共通供給流路２１１ａ〜２１１ｄ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〜２１３ｄがそれぞれ連通口６１を介して接続されている。また、各色の共通回収流路２１２ａ〜２１２ｄ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〜２１４ｄがそれぞれ連通口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、流路構成部材２１０の中央部に対応して設けられた記録素子基板１０に対して記録液を集約することができる。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に記録液を回収することができる。
【００３４】
図８は、図７のＥ−Ｅ線における流路構成部材２１０及び吐出モジュール２００の断面構成を示している。図示するように、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からの記録液を記録素子基板１０に設けられている記録素子１５（図１０参照）に供給するための流路が形成されている。さらに支持部材３０及び記録素子基板１０には、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（還流）するための流路も形成されている。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の高圧側の圧力調整機構に対して液体供給ユニット２２０を介して接続されている。同様に共通回収流路２１２は、対応する色の負圧制御ユニット２３０の低圧側の圧力調整機構に対して液体供給ユニット２２０を介して接続されている。負圧制御ユニット２３０内のこれらの圧力調整機構により、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との間に差圧（圧力差）を生じさせるようになっている。このため、図７及び図８に示したように各流路を接続した液体吐出ヘッド３内では、各色ごとに、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へと順に流れる流れが発生する。
【００３５】
（吐出モジュールの説明）
次に、吐出モジュール２００について説明する。図９（ａ）は吐出モジュール２００の斜視図であり、図９（ｂ）はその分解図である。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的に接続し、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での記録素子基板１０とは反対側の端子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るとともに、記録素子基板１０と流路構成部材２１０とを流体的に連通させる流路連通部材であるため、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。支持部材３０の材質としては、例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。
【００３６】
（記録素子基板の構造の説明）
次に、記録素子基板１０の構成について説明する。図１０（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が形成される側の面の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡで示した部分の拡大図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）の裏面にあたる側の平面図である。図１０（ａ）に示すように、記録素子基板１０は、複数の吐出口１３が列をなして形成された吐出口形成部材１２を有する。吐出口形成部材１２には、記録液の色であるＣＭＹＫの４色にそれぞれ対応する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が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。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）に示す端子１６と電気的に接続されている。記録素子１５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、圧力室２３の液体を沸騰させ、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及び回収口１７ｂを介して吐出口１３と連通している。
【００３７】
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が形成される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。ここで示した例では、１本の液体供給路１８に対して３個、１本の液体回収路１９に対して２個の開口２１が蓋部材２０に設けられている。図１０（ｂ）に示すように蓋部材２０のそれぞれの開口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、記録液などの液体に対して十分な耐食性を有している材料から構成されることが好ましく、また、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。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板を用い、フォトリソグラフィ―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２０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、感光性の樹脂フィルムで構成されることが望ましい。
【００３８】
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）におけるＢ−Ｂ面での記録素子基板１０及び蓋部材２０の断面を示している。記録素子基板１０では、シリコン（Ｓｉ）基板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とが積層されており、基板１１の裏面には蓋部材２０が接合されている。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１０参照）、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と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、流路構成部材２１０内の共通供給流路２１１及び共通回収流路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。第１流路部材５０には個別供給流路２１３及び個別回収流路２１４が形成されているが、個別供給流路２１３は液体供給路１８と共通供給流路２１１とを接続し、個別回収流路２１４は液体回収路１９と共通回収流路２１２とを接続する。液体吐出ヘッド３の複数の吐出口１３から液体を吐出し記録を行っている際に吐出動作を行っていない吐出口においては、この差圧によって、液体供給路１８内の液体は、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１１において矢印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からの溶媒の気化によって生じた増粘した記録液や、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での記録液の増粘を抑制することができる。液体回収路１９へ回収された記録液などの液体は、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、流路構成部材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。この回収された液体は、最終的には記録装置１０００の供給経路へと回収される。
【００３９】
結局、記録装置１０００の本体から液体吐出ヘッド３へ供給される記録液などの液体は、下記の順に流動し、供給および回収される。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。そしてこの液体は、ジョイントゴム１００、第３流路部材７０に設けられた連通口７２及び共通流路溝７１、第２流路部材６０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、液体は、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２２０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の循環形態を採用した場合には、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。一方、図３に示す第２の循環形態を採用した場合には、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３の外部へ流動する。
【００４０】
なお、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。図２及び図３に示すように、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、微細で流抵抗の大きい流路を備える記録素子基板１０を備える場合であっても、液体の循環流の逆流を抑制することができる。このようにして液体吐出ヘッド３では、圧力室や吐出口近傍部の液体の増粘を抑制できるので、吐出よれや不吐を抑制でき、結果として高画質な記録を行うことができる。
【００４１】
（記録素子基板間の位置関係の説明）
上述したように液体吐出ヘッド３は複数の吐出モジュール２００を備えている。図１２は隣接する２つの吐出モジュール２００における、記録素子基板１０の隣接部を部分的に拡大して示している。図１０に示すように、ここでは略平行四辺形の記録素子基板１０を用いるものとする。図１２に示すように、各記録素子基板１０において吐出口１３が配列される各吐出口列１４ａ〜１４ｄは、被記録媒体の搬送方向Ｌに対し一定角度傾くように配置されている。こ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Ｌにオーバーラップするようになっている。図１２に示したものでは、線Ｄ上の２つの吐出口１３が互いにオーバーラップする関係にある。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あっても、相互にオーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像における黒色のすじや白抜け部分を目立たなくすることができる。複数の記録素子基板１０を千鳥配置ではなくインラインに配置したときも、図１２のような構成により、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対策を行うことができる。なお、ここでは記録素子基板１０の輪郭形状は略平行四辺形であるが、これに限られるものではなく、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。
【００４２】
（第２の構成例の液体吐出装置の説明）
本発明を適用できる液体吐出装置は、上述した第１の構成例のものに限られるものではない。以下、本発明に基づく液体吐出装置の第２の構成例であるインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置とも称する）について説明する。図１３は第２の構成例の液体吐出装置である記録装置１０００の概略構成を示している。以下の説明では、主として第１の構成例と異なる部分のみを説明し、第１の構成例と同様の部分については説明を省略する。
【００４３】
図１３に示す記録装置１０００は、ＣＭＹＫの各色にそれぞれ対応した単色用の液体吐出ヘッド３を４つ並列配置させることで、被記録媒体２に対してフルカラー記録を行う点が第１の構成例のものとは異なっている。第１の構成例では、１色の記録液あたりに使用できる吐出口列数が１列であったのに対し、この第２の構成例において１色あたりに使用できる吐出口列数を複数（後述の図２０（ａ）に示す例では２０列）とすることができる。このため、記録データを複数の吐出口列に適宜振り分けて記録を行うことで、非常に高速な記録が可能となる。さらに、不吐になる吐出口があったとしても、その吐出口に対して被記録媒体の搬送方向Ｌに対応する位置にある、他列の吐出口から補間的に吐出を行うことで信頼性が向上する。したがって第２の構成例の記録装置１０００は、商業印刷などの分野において使用するのに好適である。第１の構成例と同様に、各液体吐出ヘッド３に対して、記録装置１０００の供給系、バッファータンク１００３及びメインタンク１００６が流体的に接続される。また、それぞれの液体吐出ヘッド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。第２の構成例においても、第１の構成例と同様に、図２及び図３にそれぞれ示した第１及び第２の循環形態のいずれをも用いることができる。
【００４４】
（液体吐出ヘッド構造の説明）
第２の構成例での液体吐出ヘッド３の構造について、図１４を用いて説明する。図１４の（ａ）は、液体吐出ヘッド３において吐出口が形成された面の側から見た斜視図であり、（ｂ）は（ａ）とは反対方向から見た斜視図である。液体吐出ヘッド３は、その長手方向に直線状に配列される１６個の記録素子基板１０を備えており、単一の色の記録液での記録が可能なインクジェット式のライン型（ページワイド型）液体吐出ヘッドである。液体吐出ヘッド３は、第１の構成例と同様に、液体接続部１１１、信号入力端子９１及び電力供給端子９２を備える。しかしながらこの液体吐出ヘッド３は、第１の構成例のものと比べて吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド３の両側に信号出力端子９１及び電力供給端子９２が配置されている。これは記録素子基板１０に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減のためである。
【００４５】
図１５は、第２の構成例の液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットをその機能ごとに分割して示している。各ユニット及び部材の役割や液体吐出ヘッド３内での液体流通の順は、基本的には第１の構成例でのものと同様であるが、第２の構成例では液体吐出ヘッド３の剛性を担保する機能が異なっている。第１の構成例では主として液体吐出ユニット支持部８１によって液体吐出ヘッド剛性を担保していたが、第２の構成例の液体吐出ヘッドでは、液体吐出ユニット３００に含まれる第２流路部材６０によって液体吐出ヘッドの剛性を担保している。第２の構成例での液体吐出ユニット支持部８１は、第２流路部材６０の両端部に接続されており、この液体吐出ユニット３００は記録装置１０００のキャリッジと機械的に結合されて、液体吐出ヘッド３の位置決めを行う。負圧制御ユニット２３０を備える液体供給ユニット２２０と電気配線基板９０とが、液体吐出ユニット支持部８１に結合される。２つの液体供給ユニット２２０内にはそれぞれフィルタ（不図示）が内蔵されている。第２の構成例では、各負圧制御ユニット２３０ごとに２通りの圧力の制御を行うようにはなっていない。２つの負圧制御ユニット２３０の一方に対して高圧側の負圧制御ユニットとして相対的に高い負圧で圧力を制御するようが設定なされ、他方に対して低圧側の負圧制御ユニットとして相対的に低い負圧で圧力を制御するようが設定なされている。図１５に示すように液体吐出ヘッド３の長手方向の両端部に、それぞれ、高圧側と低圧側の負圧制御ユニット２３０を設置した場合、液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とにおける液体の流れが互いに対向する。このようにすると、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との間での熱交換が促進されて、これらの共通流路内における温度差が低減されるころになる。したがって、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２に沿って複数設けられる各記録素子基板１０における温度差が付きにくくなり、温度差による記録ムラが生じにくくなるという利点がある。
【００４６】
次に液体吐出ユニット３００の流路構成部材２１０の詳細について説明する。図１５に示すように流路構成部材２１０は、第１流路部材５０及び第２流路部材６０を積層したものであり、液体供給ユニット２２０から供給された記録液などの液体を各吐出モジュール２００へと分配する。また流路構成部材２１０は、吐出モジュール２００から還流する液体を液体供給ユニット２２０へと戻すための回収流路部材として機能する。流路構成部材２１０の第２流路部材６０は、内部に共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が形成された部材であるとともに、液体吐出ヘッド３の剛性を主に担うという機能を有する。このため、第２流路部材６０の材質としては、記録液などの液体に対する十分な耐食性と高い機械強度を有するものが好ましく、具体的にはステンレス鋼やチタン（Ｔｉ）、アルミナなどを好ましく用いることができる。
【００４７】
次に、図１６を用いて、第１流路部材５０及び第２流路部材６０の詳細を説明する。図１６（ａ）は、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が取り付けられる側の面を示し、図１６（ｂ）は、その裏面であって、第２流路部材６０と当接される側の面を示している。第１の構成例とは異なり、第２の構成例における第１流路部材５０は、各吐出モジュール２００ごとに対応した複数の部材を隣接して配列したものである。このように分割した構造を採用することで、このようなモジュールを複数配列することにより、液体吐出ヘッド３に要求される長さに対応することができるようになる。この構成は、例えば、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ２サイズ及びそれ以上の寸法に対応した長さの比較的長い液体吐出ヘッドに特に好適に適用できる。図１６（ａ）に示すように、第１流路部材５０の連通口５１は吐出モジュール２００と流体的に連通し、図１６（ｂ）に示すように、第１流路部材５０の個別連通口５３は第２流路部材６０の連通口６１と流体的に連通する。図１６（ｃ）は、第２流路部材６０の、第１流路部材５０と当接される側の面を示し、図１６（ｄ）は、第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示し、図１６（ｅ）は、第２流路部材６０の、液体供給ユニット２２０と当接する側の面を示している。第２流路部材６０の流路や連通口の機能は、第１の構成例での１色分の記録液に対するものと同様である。第２流路部材６０の共通流路溝７１は、その一方が図１７に示す共通供給流路２１１であり、他方が共通回収流路２１２であり、それぞれ、液体吐出ヘッド３長手方向に沿って一端側から他端側に液体が供給される。この構成例では、第１の構成例とは異なり、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２での液体の流れる方向は、液体吐出ヘッド３の長手方向に沿って互いに反対方向である。
【００４８】
図１７は、記録素子基板１０と流路構成部材２１０との間での各流路の接続関係を示している。図１６に示したように、流路構成部材２１０内には、液体吐出ヘッド３の長手方向に延びる一組の共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が設けられている。第２流路部材６０の連通口６１は、各々の第１流路部材５０の個別連通口５３と位置を合わせて接続されており、第２流路部材６０の連通口７２から共通供給流路２１１を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体供給経路が形成されている。同様に、第２流路部材６０の連通口７２から共通回収流路２１２を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体供給経路も形成されている。
【００４９】
図１８は、図１７のＦ−Ｆ線における断面を示している。この図に示したように、共通供給流路２１１は、連通口６１、個別連通口５３及び連通口５１を介して、吐出モジュール２００へ接続されている。図１８では不図示であるが、別の断面においては、共通回収流路２１２が同様の経路で吐出モジュール２００へ接続されていることは、図１７を参照すれば明らかである。第１の構成例と同様に、各吐出モジュール２００及び記録素子基板１０には、各吐出口１３の形成個所である圧力室２３に連通する流路が形成されている。供給した液体の一部または全部は、この流路によって、吐出動作を休止している吐出口１３に対応する圧力室２３を通過して還流できるようになっている。また第１の構成例と同様に、共通供給流路２１１は高圧側の負圧制御ユニット２３０と、共通回収流路２１２は低圧側の負圧制御ユニット２３０と、それぞれ液体供給ユニット２２０を介して接続されている。このため、これらの負圧制御ユニット２３０によって生じる差圧によって、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の圧力室２３を通過して共通回収流路２１２へと流れる流れが発生する。
【００５０】
（吐出モジュールの説明）
次に、第２の構成例での吐出モジュール２００を説明する。図１９（ａ）は吐出モジュール２００の斜視図であり、図１９（ｂ）はその分解図である。第１の構成例との差異は、記録素子基板１０の複数の吐出口列方向に沿った両辺部（記録素子基板１０の各長辺部）に複数の端子１６がそれぞれ配置され、それに電気接続されるフレキシブル配線基板４０も１つの記録素子基板１０あたり２枚配置される点である。これは、記録素子基板１０に設けられる吐出口列数が例えば２０列あり、第１の構成例の４列よりも大幅に増加しているためである。すなわち、端子１６から、吐出口列に対応して設けられる記録素子１５までの最大距離を短く抑制して、記録素子基板１０内の配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減することを目的としている。また支持部材３０の液体連通口３１は、記録素子基板１０に設けられる全吐出口列を跨るように開口している。その他の点は、第１の構成例におけるものと同様である。
【００５１】
（記録素子基板の構造の説明）
次に、第２の構成例での記録素子基板１０の構成について説明する。図２０（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が形成される側の面の平面図であり、図２０（ｂ）は液体供給路１８及び液体回収路１９が形成されている部分を示す図であり、図２０（ｃ）は図２０（ａ）の裏面にあたる側の平面図である。ここで図２０（ｂ）は、図２０（ｃ）において記録素子基板１０の裏面側に設けられている蓋部材２０を除去した状態を示している。図２０（ｂ）に示すように、記録素子基板１０の裏面側には、吐出口列方向に沿って、液体供給路１８と液体回収路１９とが交互に設けられている。吐出口列数は第１の構成例よりも大幅に増加しているものの、第１の構成例との本質的な差異は、前述のように端子１６が記録素子基板１０の吐出口列方向に沿った両辺部に配置されていることである。各吐出口列ごとに一組の液体供給路１８及び液体回収路１９が設けられていること、蓋部材２０に、支持部材３０の液体連通口３１と連通する開口２１が設けられていることなど、基本的な構成は第１の構成例のものと同様である。
【００５２】
以下、上述した液体吐出ヘッドあるいは液体吐出装置において、吐出特性にばらつきを生じさせず、また、高温の液体が圧力室に逆流することによる過昇温を抑制できる、本発明に基づく構成について説明する。図２１は本発明の実施の一形態の液体吐出ヘッドにおける液体吐出ユニット３００の部分を示している。本実施形態の液体吐出ヘッドにおいて、筐体８０、電気配線基板９０及び液体供給ユニット２２０などの構成は図１乃至図２０において説明したものと同様であるから、以下では説明を省略する。負圧の制御については、後述するように、負圧制御ユニットを設けるのではなく水頭圧を使用している。ここでは、説明の簡単のため、液体吐出ヘッドには、同色の記録液を吐出する２列の吐出口列が形成されるものとする。
【００５３】
図２１に示した液体吐出ユニット３００では、上述したものと同様に、流路構成部材２１０に対して複数の支持部材３０が接合し、さらに、支持部材３０ごとに記録素子基板１０が接合している。図２２は、液体吐出ユニット３００の詳細を示す分解斜視図であり、支持部材３０及び記録素子基板１０からなる吐出モジュールを示している。図２２では、説明のため、記録素子基板１０を構成する基板１１をその厚さ方向で２つに分割して示している。分割された一方は、図２２（ａ）として、吐出口形成部材１２と接合した状態で示され、他方は、図２２（ｂ）において、液体供給路１８及び液体回収路１９が露出して状態で示されている。図２２（ｃ）は蓋部材２０を示し、図２２（ｄ）は支持部材３０を示している。
【００５４】
本実施形態において支持部材３０は、流路構成部材２１０に対して記録素子基板１０を支持するとともに、記録液などの液体を流路構成部材２１０から記録素子基板１０に対して分配する機能を有する。記録素子基板１０において吐出口１３が形成される面の反対側の面には上述のものと同様に蓋部材２０が設けられているが、この蓋部材２０は、支持部材３０の成型精度が良好である場合には、支持部材３０と一体的に形成されるようにしてもよい。蓋部材２０には、記録支持基板１０内の液体供給路１８及び液体回収路１９に連通し、支持部材３０から記録素子基板１０への液体流路のピッチを変換する機能を有する微細な開口が複数設けられている。ここではこれらの開口のうち液体供給路１８に連通する開口を供給側開口２１ａと呼び、液体回収路１９に連通する開口を回収側開口２１ｂと呼ぶ。図２１に示したものでは、液体吐出ヘッドに設けられる全ての記録素子基板１０に対して１つの流路構成部材２１０が設けられているが、複数の流路構成部材を設けて各流路構成部材が１または数個の記録素子基板１０に対応するようにしてもよい。また、記録素子基板１０ごとに支持部材３０を設けているが、数個の記録素子基板１０に対して１つの支持部材３０を設けるようにしてもよい。
【００５５】
支持部材３０には、吐出口列の延びる方向とは直交する方向に延びるスリット状の供給側の分配流路３１８及び回収側の分配流路３１９が形成されている。供給側及び回収側の分配流路３１８，３１９は、図９や図１９に示す構成における液体連通口３１に対応するものである。供給側の分配流路３１８は、液体を流路構成部材２１０内の共通供給流路２１１から記録素子基板１０に分配し供給する経路にあって、共通供給流路２１１に連通する。同様に回収側の分配流路３１９は、液体を記録素子基板１０から流路構成部材２１０内の共通回収流路２１２に回収する経路にあって、共通回収流路２１２に連通する。蓋部材２０に設けられる供給側開口２１ａは、供給側の分配流路３１８と液体供給路１８が交差する位置においてこれらが連通するように設けられている。同様に回収側開口２１ｂは、回収側の分配流路３１９と液体回収路１９が交差する位置においてこれらが連通するように設けられている。液体供給路１８及び液体回収路１９は、基板１１において、吐出口１３の形成面とは反対側の面に、吐出口列の延びる方向に延びる相互に平行な溝として形成されている。
【００５６】
図２３は、記録素子基板１０の詳細を説明する分解斜視図である。図２３において、（ａ）は吐出口１３が形成されている部分を示し、（ｂ）は圧力室２３、供給口１７ａ及び回収口１７ｂが形成されている部分を示し、（ｃ）は液体供給路１８及び液体回収路１９が形成された基板１１を示している。ここでは、説明のため、１列分の吐出口列のみが描かれている。図２４は、圧力室２３及び吐出口１３を説明するものであって、（ａ）は吐出口１３から記録素子基板１０の内部を見た状態を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。以下、図２２乃至図２４を用いて、本実施形態での液体吐出ヘッドについて説明する。図２３及び図２４に示すように、吐出口１３に対向するように基板１１の表面に記録素子１５が設けられており、吐出口１３と記録素子１５とによって挟まれた領域が圧力室２３となっている。基板１１には複数の記録素子１５が設けられているが、隣接する記録素子１５の間には隔壁２２が設けられており、圧力室２３の間を隔てている。したがって、１つの圧力室２３には１つの記録素子１５と１つの吐出口１３とが対応することになる。供給口１７ａ及び回収口１７ｂは、それぞれ、基板１１の反対側の面に形成されている溝状の液体供給路１８及び液体回収路１９に連通している。
【００５７】
図２２（ｃ）に示すように、蓋部材２０には、液体供給路１８に連通する複数の供給側開口２１ａが列をなして形成され、液体回収路１９に連通する複数の回収側開口２１ｂが列をなして形成されている。上述したように支持部材３０には、供給側開口２１ａ及び回収側開口２１ｂにそれぞれ連通するスリット状の供給側及び回収側の分配流路３１８，３１９が形成されている。これらは、それぞれ流路構成部材２１０に形成された共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２に連通する。以下の説明では、供給側の分配流路３１８には蓋部材２０の供給側開口２１ａも含まれ、回収側の分配流路３１９には回収側開口２１ｂも含まれるものとする。
【００５８】
以下、本実施形態の液体吐出ヘッドにおける記録液などの液体の流れを説明する。液体吐出ヘッドにおける液体の流れを説明する前に、図２５を用いて本実施形態における液体吐出装置の構成の概要を説明する。液体吐出ヘッド３には、高圧側の流入口３０７ａ及び流出口３１０ａと低圧側の流入口３０７ｂ及び流出口３１０ｂが設けられている。液体吐出ヘッド３において、流入口３０７ａと流出口３１０ａとの間に共通供給流路２１１が接続され、流入口３０７ｂと流出口３１０ｂとの間に共通回収流路２１２が接続されている。流入口３０７ａ，３０７ｂはそれぞれ大気に連通するバッファータンク３０８ａ，３０８ｂに直接接続されている。一方、流出口３１０ａ，３１０ｂは、それぞれ、定流量ポンプ３１１ａ，３１１ｂを介してバッファータンク３０８ａ，３０８ｂに接続されている。バッファータンク３０８ａ，３０８ｂは、いずれも液体（ここでは記録液）を貯留する貯留手段として機能するものである。この液体吐出装置では、バッファータンク３０８ａ，３０８ｂのそれぞれごとに液体が循環する経路が形成され、これらの経路は、後述するように、それぞれ、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２に接続している。そこで、共通供給流路２１１に接続する経路をこの液体吐出装置における第１の循環系と呼び、共通回収流路２１２に接続する経路を第２の循環系と呼ぶ。
【００５９】
バッファータンク３０８ａ，３０８ｂに対して液体を供給するためのメインタンク３１４が設けられている。メインタンク３１４とバッファータンク３０８ａの間にはポンプ３１２ａ及び弁３１３ａが直列に設けられ、メインタンク３１４とバッファータンク３０８ｂの間にはポンプ３１２ｂ及び弁３１３ｂが直列に設けられている。バッファータンク３０８ａ，３０８ｂには、それぞれ、液面水位センサ３０９ａ，３０９ｂが取り付けられており、センサ信号をもとにコントローラ３１５がポンプ３１２ａ，３１２ｂと弁３１３ａ，３１３ｂを制御する。このコントローラ３１５による制御により、流入口３０７ａ，３０７ｂの間の圧力差を所望な値にコントロールでき、図１乃至図２０で示した液体吐出ヘッドにおける負圧制御ユニットと同等の機能が実現される。流入口３０７ａ，３０７ｂの間の圧力差は、圧力室２３内で記録液が約数ｍｍ／ｓ〜数十ｍｍ／ｓの流速で流れるように設定される。
【００６０】
図２６は、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２側から見た図として、共通供給流路２１１、共通回収流路２１２及び各分配流路３１８，３１９における液体の流れを矢印によって示している。図２６（ａ）で示すように、圧力室２３内を循環する液体の流れは、共通供給流路２１１から供給側の分配流路３１８を介して、圧力室２３内を循環し、回収側の分配流路３１８を介して共通回収流路２１２に排出されるものとなっている。このように圧力室２３に対して液体が循環している待機状態で記録素子１５が駆動されて記録状態となると、図２６（ｂ）に示すように、吐出口１３からの吐出のために、液体の流れは供給口１７ａ及び回収口１７ｂから圧力室２３へ向かうものとなる。このとき、循環により圧力室２３をいったん通過して吐出側の分配流路３１９に流れた液体も吐出口１３に向かって流れ、吐出される。その結果、吐出側の分配流路３１９内の液体の量が減少するが、その現象を補うために、共通回収流路２１２から排出側の分配流路３１９に液体が供給される。
【００６１】
ところで、液体吐出ヘッドでは、駆動に伴うヘッドの温度変化を抑制し良好な記録品質を維持するために、記録素子基板１０を一定温度に昇温して温度制御することが行われている。液体吐出ヘッドの温度を上げて制御された状態では、記録素子基板１０内の各流路を流れる際に液体が温められ、回収側の分配流路３１９にも温められた液体が流入する。液体吐出ヘッドが記録動作に入ると、前述したように、回収側の分配流路３１９からは循環時に温められた液体が吐出口１３に供給されるため、吐出口近傍の温度が上昇する。連続的に吐出する状態が続くと、回収側の分配流路３１９内の加温された液体が吐出により徐々に記録素子基板１０から排出され、加温されていない液体が回収側の分配流路３１９から供給されていく。このため、回収側の分配流路３１９内の液体の温度は低下し、吐出口１３の近傍の温度も徐々に低下し、定常時の温度に至る。
【００６２】
本発明ではこの現象を抑制するために、記録素子基板１０の基板１１において溝状に形成される液体回収路１９の流抵抗を液体供給路１８の流抵抗より大きくする。ここで圧力室２３に供給される液体の量を考える。以下の説明において、供給口１７ａ及び液体供給路１８による合成流抵抗をＲinとし、回収口１７ｂ及び液体回収路１９による合成流抵抗をＲoutとする。全ての吐出口から液体を吐出する全吐出状態での吐出量を流量換算でＱとし、非吐出時に圧力室２３を通って循環している液体の流量をｑとする。このとき、液体吐出ヘッドの駆動状態が非吐出から吐出に変化したときに、吐出時に液体回収路１９から圧力室２３に供給される液体の流量Ｑoutは、下記の式(1)で示される。
【００６３】
【数１】
2017124602.tif 000003
式(1)から、液体回収路１９の流抵抗を液体供給路１８の流抵抗より大きくする構成をとれば、吐出時に液体回収路１９から圧力室２３に供給される液体の量が減少する。よって、液体吐出ヘッドの駆動状態の変化に伴う、液体回収路１９内の液体の逆流を低減することができ、一時的に圧力室２３内の液体の温度が過剰に高くなることを抑制でき、記録品位を高く保つことが可能となる。液体回収路１９の流抵抗を液体供給路１８の流抵抗より大きくするためには、例えば、液体供給路１８における液体の流れ方向に対して垂直な面での断面積を、液体回収路１９における液体の流れ方向に対して垂直な面での断面積よりも大きくすればよい。
【００６４】
以下、いくつかの実施例と比較例とに基づいて本実施形態の液体吐出ヘッドをさらに説明する。図２７は実施例１での記録素子基板１０の基板１１の、液体供給路１８の流れ方向に直交する断面を模式的に示しており、図２８は比較例１としての記録素子基板１０の断面を模式的に示している。
【００６５】
（実施例１及び比較例１）
実施例１として、図２７に示すように、流路の幅を変えることにより、液体回収路１９の流路断面積を液体供給路１８の流路断面積の３分の１にした記録素子基板１０を作製した。これにより、回収口１７ｂ及び液体回収路１９の合成流抵抗が、供給口１７ａ及び液体供給路１８の合成流抵抗と比較して、４倍程度大きくなっている。
比較例１として、図２８に示すように、流路の幅と深さとを同じにすることにより、液体回収路１９の流路断面積を液体供給路１８の流路断面積と等しくした記録素子基板１０を作製した。
ここでは、幅３０μｍ、高さ１５μｍの圧力室２３内を流速１０ｍｍ／秒で液体を流すために、バッファータンク３０８ａ，３０８ｂ間の圧力差は３００Ｐａ程度に設定した。液体吐出ヘッドに供給される液体として、インクジェット記録用の記録液を用いた。供給される記録液の温度を３５℃に制御し、圧力室２３の近傍に配置された温度センサ（不図示）の全てが６０℃となるように記録素子基板１０の温度制御を行い、液体吐出ヘッドでの温度分布を平衡状態とした。このような平衡状態から、実施例１及び比較例１のそれぞれの記録素子基板を有する液体吐出ヘッドを、吐出量が５×１０-15ｍ3、駆動周波数が８０００Ｈｚで駆動し、圧力室２３内の記録液の平均温度の時間変化を求めた。結果を図２９に示す。実施例１を実線、比較例１を点線で示す。
【００６６】
比較例１では、圧力差により循環している記録液流量の４倍程度の記録液が吐出されるため、液体回収路１９内の高温の記録液が圧力室２３に逆流してくることになり、一時的に圧力室２３内の記録液が過剰に高くなっている。一方、実施例１では、回収口１７ｂ及び液体回収路１９の合成流抵抗が、供給口１７ａ及び液体供給路１８の合成流抵抗と比較して４倍程度大きくなっているため、式(1)から、液体回収路１９から逆流する高温の記録液の流量が、５分の２程度に低減する。これにより、実施例１では、比較例１と比較して、圧力室２３内の記録液の温度上昇が抑制されている。
このように、基板１１に形成される液体回収路１９の形状を変更して流抵抗を大きくすることにより、圧力室２３内の液体の温度上昇が抑制されることとなり、記録品位が高い液体吐出ヘッドを作製することが可能となる。本実施例では、液体供給路１８の流抵抗を液体回収流路の４倍程度大きくしたが、本発明はこれに限られず、
供給口と液体供給路の合成流抵抗＞回収口と液体回収路の合成流抵抗
の関係を満たす条件であれば良い。
【００６７】
（実施例２）
実施例２では、供給口１７ａ及び液体供給路１８の合成流抵抗と、回収口１７ｂ及び液体回収路１９の合成流抵抗と、吐出量Ｑと、非吐出時に圧力室２３を通って循環する液体の流量ｑとの関係に着目した。そしてこれらの量が後述の式(4)を満たすようにして、液体回収路１９から逆流する高温の液体の流量を大幅に低減している。なお、ここでの吐出量Ｑとは、液体吐出ヘッド３に含まれる全ての吐出口１３から吐出される液滴量の総和を示す。
【００６８】
式(1)より、吐出時に液体回収路１９から圧力室２３に供給される液体の流量が実質的になくなる、つまり逆流しないための条件は、下記の式(2)の条件となる。
【００６９】
【数２】
2017124602.tif 000004
しかし、非吐出時に、吐出するよりも多量の液体が圧力室２３を通って循環すると、圧力損失による流路内の圧力分布が大きくなり吐出特性のばらつきが生じる場合がある。このため、下記の式(3)で示すように、液体の循環量を、吐出する液体の流量より小さくすることが必要となる。
【００７０】
【数３】
2017124602.tif 000005
したがって式(2)及び式(3)より、液体回収路１９から逆流する高温の液体の流量を大幅に低減し、圧力損失による吐出特性のばらつきを回避する条件として、下記の式((4)が成立することが必要であることが分かる。
【００７１】
【数４】
2017124602.tif 000006
実施例２では、図２７に示した実施例１と同様の液体吐出ユニット３００を用いた。そして式(4)の条件を満たすように、液体を圧力室２３内に流速６０ｍｍ／秒で流すこととし、この流速を達成するためにバッファータンク３０８ａ，３０８ｂ間の圧力差を１８００Ｐａ程度に設定した。そして、実施例１と同じ条件で温度分布が平衡となっている状態から、実施例２及び比較例１のそれぞれの記録素子基板を有する液体吐出ヘッドを、吐出量が５×１０-15ｍ3、駆動周波数が８０００Ｈｚで駆動した。そしてこの駆動時における圧力室２３内の記録液の平均温度の時間変化を求めた。結果を図３０に、実施例２を実線、比較例を点線で示す。
実施例２では、非吐出時に圧力室２３を通って循環している液体の流量が、式(4)の条件を満たしているため、液体回収路１９から逆流する高温の液体の流量が、ほとんどない。また比較例１では、非吐出時に圧力室２３を通って循環している液体の流量ｑが、式(4)の右辺の値の半分程度であり、式(4)の条件を満たしていない。図３０から明らかなように、実施例２では、比較例１と比較して、また実施例１と比較しても、圧力室２３内の液体の温度上昇が抑制されており、記録品位が高い液体吐出ヘッドを作製することが可能である。
【００７２】
以上説明した本実施形態では、高圧側と低圧側の負圧を発生させるために水頭差を利用したが、負圧を発生して制御する手段はこれに限られるものではなく、図１乃至図２０で示したような負圧制御ユニットを用いてもよい。また圧力室２３内の温度変化による吐出特性変化を抑制するために圧力室２３の近傍の温度を監視し、圧力室２３内の液体の温度を設定範囲内に保っているが、他の加温手段を用いる場合も本発明は有効である。
【符号の説明】
【００７３】
３    液体吐出ヘッド
１０    記録素子基板
１５    記録素子
１７ａ  供給口
１７ｂ  回収口
１８    液体供給路
１９    液体回収路
２２    隔壁
２３    圧力室
【図１】
2017124602.tif 000008
【図２】
2017124602.tif 000009
【図３】
2017124602.tif 000010
【図４】
2017124602.tif 000011
【図５】
2017124602.tif 000012
【図６】
2017124602.tif 000013
【図７】
2017124602.tif 000014
【図８】
2017124602.tif 000015
【図９】
2017124602.tif 000016
【図１０】
2017124602.tif 000017
【図１１】
2017124602.tif 000018
【図１２】
2017124602.tif 000019
【図１３】
2017124602.tif 000020
【図１４】
2017124602.tif 000021
【図１５】
2017124602.tif 000022
【図１６】
2017124602.tif 000023
【図１７】
2017124602.tif 000024
【図１８】
2017124602.tif 000025
【図１９】
2017124602.tif 000026
【図２０】
2017124602.tif 000027
【図２１】
2017124602.tif 000028
【図２２】
2017124602.tif 000029
【図２３】
2017124602.tif 000030
【図２４】
2017124602.tif 000031
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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