(57)【要約】【課題】圧力損失の増加を抑制しつつ液体吐出ヘッド内にインクを供給する。【解決手段】複数の吐出口と、エネルギーを発生する複数の記録素子と、複数の記録素子へ液体を供給する複数の供給流路２１３ａと、複数の供給流路に連通する共通供給流路２１１と、複数の記録素子に供給された液体を回収する複数の回収流路２１３ｂと、複数の回収流路から液体を回収する共通回収流路２１２とを備える液体吐出ヘッド３が、共通供給流路に液体を供給する第１の流入口７ａと、第１の共通供給流路から液体を回収する第１の回収口８ａと、共通回収流路に液体を供給する第２の流入口７ｂと、第２の共通回収流路から液体を回収する第２の回収口８ｂを備え、第１の流入口と第１の回収口は、記録素子が配される流路部を介することなく連通し、第２の流入口と第２の回収口は、記録素子が配される流路部を介することなく連通している。【選択図】図２
2017124612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数の吐出口と、
液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数の記録素子と、
前記複数の記録素子へ液体を供給するための複数の供給流路と、
前記複数の供給流路に連通し、前記複数の供給流路に液体を供給するための共通供給流路と、
前記複数の供給流路から前記複数の記録素子に供給された液体を回収するための複数の回収流路と、
前記複数の回収流路に連通し、前記複数の回収流路から液体を回収するための共通回収流路と、
を備え、
液体吐出ヘッドの外部から前記共通供給流路に液体を供給するための第１の流入口と、前記共通供給流路から前記液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第１の回収口と、を備え、前記第１の流入口と前記第１の回収口とは、前記記録素子が配される流路部を介することなく前記共通供給流路によって連通しており、
前記液体吐出ヘッドの外部から前記共通回収流路に液体を供給するための第２の流入口と、前記共通回収流路から前記液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第２の回収口と、を備え、前記第２の流入口と前記第２の回収口とは、前記記録素子が配される流路部を介することなく前記共通回収流路によって連通していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記共通供給流路内の液体は、前記供給流路、前記記録素子が配される流路部、前記回収流路をこの順に介して前記共通回収流路に供給される、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記記録素子が配される流路部は、前記吐出口に対向し、内部に前記記録素子を収容する圧力室を含む、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記複数の供給流路は前記共通供給流路の延在方向と交差する方向に延在し、前記複数の回収流路は前記共通回収流路の延在方向と交差する方向に延在する、請求項１から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は互いに沿って延在している、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記共通供給流路を流れる液体と前記共通回収流路を流れる液体の流動方向は同じである、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記共通供給流路を流れる液体と前記共通回収流路を流れる液体の流動方向は異なる、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記共通供給流路の前記流入口の近傍における液体の静圧値は、前記共通回収流路の前記流入口の近傍における静圧値より大きく、
前記共通供給流路の前記回収口の近傍における静圧値は、前記共通回収流路の前記回収口の近傍における静圧値より大きい、
請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記共通供給流路及び前記回収流路に供給される液体の流量は、前記吐出口の全てから吐出される流量よりも多いことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記共通供給流路を単位時間あたりに流れる流量は、前記共通回収流路を単位時間あたりに流れる流量より多い、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記共通回収流路を単位時間あたりに流れる流量は、前記共通供給流路を単位時間あたりに流れる流量より多い、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記液体吐出ヘッドは、前記記録素子を備える記録素子基板と、前記記録素子基板を支持する支持部材と、を含み、
前記共通供給流路、前記供給流路、前記共通回収流路、及び前記回収流路は、前記支持部材に形成されている、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】
前記支持部材の熱拡散率が、前記記録素子基板の熱拡散率よりも小さいことを特徴とする、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記液体吐出ヘッドは、前記記録素子を備える記録素子基板と、前記記録素子基板を支持する支持部材と、を含み、
前記支持部材は、前記供給流路及び前記回収流路が形成される第１の支持部材と、前記共通供給流路及び前記共通回収流路が形成される第２の支持部材との積層構成により形成されていることを特徴とする、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１５】
積層構成からなる前記支持部材において、少なくとも第１の支持部材の熱拡散率が、前記記録素子基板の熱拡散率よりも小さいことを特徴とする、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
液体を吐出する複数の吐出口と、液体を前記吐出口から吐出するための記録素子を内部に備える複数の圧力室と、前記複数の前記圧力室へ液体を供給するための複数の第１の共通流路と、前記複数の前記圧力室から液体を回収するための複数の第２の共通流路と、を含む記録素子基板と、
前記第１の共通流路と連通する複数の供給流路と、
前記第２の共通流路と連通する複数の回収流路と、
前記複数の供給流路と流体接続している共通供給流路と、
前記複数の回収流路と流体接続している共通回収流路と、
を備え、
前記共通供給流路に液体を供給するための第１の流入口と、前記共通供給流路から液体を回収するための第１の回収口と、前記共通回収流路に液体を供給するための第２の流入口と、前記共通回収流路から液体を回収するための第２の回収口と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１７】
前記第１の流入口と前記第１の回収口とは、前記圧力室を介することなく前記共通供給流路によって連通し、
前記第２の流入口と前記第２の回収口とは、前記圧力室を介することなく前記共通回収流路によって連通していることを特徴とする請求項１６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１８】
複数の前記記録素子基板を支持すると共に、当該複数の記録素子基板が配列される支持部材を有し、前記支持部材には前記複数の供給流路と、前記複数の回収流路と、前記共通供給流路と、前記共通回収流路と、が設けられている、請求項１６または１７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１９】
液体を吐出する複数の吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数の記録素子を内部に備える圧力室と、第１の流入口及び第１の回収口と連通する第１の共通流路と、前記第１の共通流路と連通し、前記複数の記録素子へ液体を供給するための複数の第１の個別流路と、第２の流入口及び第２の回収口と連通する第２の共通流路と、前記第２の共通流路と連通し、前記圧力室内の液体を前記第２の共通流路に回収するための複数の第２の個別流路と、を備える液体吐出ヘッドと、
液体を、前記第１の共通流路、前記第１の個別流路、前記複数の記録素子、前記第２の個別流路、前記第２の共通流路の順に供給する供給手段と、
を有する液体吐出装置であって、
前記第１の流入口と前記第１の回収口とは、前記圧力室を介することなく前記第１の共通流路によって連通し、前記第２の流入口と前記第２の回収口とは、前記圧力室を介することなく前記第２の共通流路によって連通していることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２０】
前記圧力室は前記吐出口と対向している、請求項１９に記載の液体吐出装置。 
【請求項２１】
前記第１の流入口と連通する第１の負圧制御ユニットと、前記第２の流入口と連通する第２の負圧制御ユニットと、を備える、請求項２０に記載の液体吐出装置。
【請求項２２】
前記第１及び前記第２の流入口と連通する、液体を送液する第１の送液ポンプと、
前記第１の回収口と連通する、液体を回収する第１の回収ポンプと、
前記第１の回収口と連通する、液体を回収する第２の回収ポンプと、
を備える、請求項１９から２１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項２３】
前記第１の流入口と連通する、液体を送液する第１の送液ポンプと、
前記第２の流入口と連通する、液体を送液する第２の送液ポンプと、
前記第１の回収口と連通する、液体を回収する第１の回収ポンプと、
前記第２の回収口と連通する、液体を回収する第２の回収ポンプと、
を備える、請求項１９から２１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項２４】
前記第１の流入口と連通する、液体を送液する第１の送液ポンプと、
前記第２の流入口と連通する、液体を送液する第２の送液ポンプと、
前記第１及び前記第２の回収口と連通する、液体を回収する第１の回収ポンプと、
を備える、請求項１９から２１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項２５】
前記第１及び前記第２の流入口と連通する、液体を送液する第１の送液ポンプと、
前記第１及び前記第２の回収口と連通する、液体を回収する第１の回収ポンプと、
を備える、請求項１９から２１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項２６】
前記第１の負圧制御ユニット及び前記第２の負圧制御ユニットと連通するインクタンクを備える、請求項１９から２５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項２７】
液体を吐出する複数の吐出口と、液体を前記吐出口から吐出するための記録素子を内部に備える複数の圧力室と、前記複数の前記圧力室へ液体を供給するための複数の第１の共通流路と、前記複数の前記圧力室から液体を回収するための複数の第２の共通流路と、を含む記録素子基板と、
前記第１の共通流路と連通する複数の供給流路と、
前記第２の共通流路と連通する複数の回収流路と、
前記複数の供給流路と流体接続している共通供給流路と、
前記複数の回収流路と流体接続している共通回収流路と、
液体吐出ヘッドに液体を供給するための流入口と、
前記液体吐出ヘッドから液体を回収するための回収口と、
を備え、
前記流入口は、前記共通供給流路の一端側および前記共通回収流路の一端側と連通しており、
前記回収口は、前記共通供給流路の他端側および前記共通回収流路の他端側と連通しており、
前記共通回収流路の前記一端側の流抵抗は、前記共通供給流路の前記一端側の流抵抗より大きく、
前記共通供給流路の前記他端側の流抵抗は、前記共通回収流路の前記他端側の流抵抗より大きいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２８】
前記記録素子を内部に備える圧力室に隣接する流路の高さが８μｍ以下である、請求項１から１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド
【請求項２９】
被記録媒体に対応した長さを有するライン型の液体吐出ヘッドである、請求項１から１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３０】
前記記録素子を内部に備える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１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３１】
液体を吐出する複数の吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数の記録素子を内部に備える圧力室と、前記複数の記録素子へ液体を供給するための複数の供給流路と、前記複数の供給流路に液体を供給するための共通供給流路と、前記供給流路から前記記録素子に供給された液体を回収するための複数の回収流路と、前記複数の回収流路から液体を回収するための共通回収流路と、液体吐出ヘッドの外部から前記共通供給流路に液体を供給するための第１の流入口と、前記共通供給流路から前記液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第１の回収口と、前記液体吐出ヘッドの外部から前記共通回収流路に液体を供給するための第２の流入口と、前記共通回収流路から前記液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第２の回収口と、を備える液体吐出ヘッドから液体を吐出する液体吐出方法において、
前記第１の流入口から前記共通供給流路に流入した液体を前記第１の回収口から前記液体吐出ヘッドの外部に回収させ、かつ、前記第２の流入口から前記共通回収流路に流入した液体を前記第２の回収口から前記液体吐出ヘッドの外部に回収する第１の工程と、前記第１の工程における液体の供給を行っている状態で、前記吐出口から液体を吐出させる第２の工程と、
を有することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項３２】
前記第１の工程により、前記圧力室の内部に液体の流れを生じさせた状態で前記吐出口から液体を吐出させる、請求項３１に記載の液体吐出方法。
【請求項３３】
前記共通供給流路を流れる液体の圧力は、前記共通回収流路を流れる液体の圧力より大きい、請求項３１または３２に記載の液体吐出方法。
【請求項３４】
前記第１の回収口から回収される液体は、前記圧力室を経由しない、請求項３１から３３のいずれか１項に記載の液体吐出方法。
【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する液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体吐出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インク等の液体を吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドに代表される液体吐出ヘッドでは、ヘッド内に収容されているインク中の揮発成分が吐出口から蒸発する。それにより吐出口付近のインク中の色材の濃度が変化し、記録する画像に色ムラが生じることや、吐出口付近の粘度が上昇し、吐出される液滴の速度が変化し着弾精度が悪化するなどの課題がある。このような課題に対する対策の１つとして、液体吐出ヘッドに供給するインクを循環路により循環させる方法が知られている。 
【０００３】
特許文献１にはインクの循環により、吐出を行っていない状態の吐出口近傍のインクの増粘を防止する装置が開示されている。また特許文献２にはインクの循環によりチャンバー内を清掃する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４２９１０号公報
【特許文献２】特表２００２−５３３２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、特許文献１の図７に記載されているように、第１タンク１２からヘッド１１に流入したインクが、ピエゾ素子が配された各圧力室を介してヘッド１１から回収される構成である。また、特許文献２に記載の発明は、特許文献２の図４、図５、図８に記載されているように、下方容器２０５０からヘッド２０１０に流入したインクが、吐出を行うための各チャンバー内を介してヘッド２０１０から回収される構成である。
【０００６】
このように、引用文献１、２に開示されているインクの循環構成はいずれも、ヘッドに流入したインクが、各圧力室（チャンバー）を介してヘッドから回収される構成である。このような構成において、例えば循環する流量を増加させた場合に、他の流路部の断面積に比べて比較的断面積が小さい圧力室をインクが通過するためその部分における流路抵抗が大きくなり、循環流における圧力損失が大きくなる。圧力室の断面積を大きくすることでその部分における流路抵抗は小さくできるが、圧力室を大きくしてしまうとインクの吐出に影響を及ぼし、さらにヘッドが大型化してしまう。
【０００７】
本発明は、液体の供給による圧力損失の増加を抑制しつつ液体吐出ヘッド内部への液体の供給が可能な液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体吐出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数の吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数の記録素子と、複数の記録素子へ液体を供給するための複数の供給流路と、複数の供給流路に連通し、複数の供給流路に液体を供給するための共通供給流路と、複数の供給流路から複数の記録素子に供給された液体を回収するための複数の回収流路と、複数の回収流路に連通し、複数の回収流路から液体を回収するための共通回収流路と、を備え、液体吐出ヘッドの外部から共通供給流路に液体を供給するための第１の流入口と、共通供給流路から液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第１の回収口と、を備え、第１の流入口と第１の回収口とは、記録素子が配される流路部を介することなく共通供給流路によって連通しており、液体吐出ヘッドの外部から共通回収流路に液体を供給するための第２の流入口と、共通回収流路から液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第２の回収口と、を備え、第２の流入口と第２の回収口とは、記録素子が配される流路部を介することなく共通回収流路によって連通していることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する複数の吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数の記録素子を内部に備える圧力室と、第１の流入口及び第１の回収口と連通する第１の共通流路と、第１の共通流路と連通し、複数の記録素子へ液体を供給するための複数の第１の個別流路と、第２の流入口及び第２の回収口と連通する第２の共通流路と、第２の共通流路と連通し、圧力室内の液体を第２の共通流路に回収するための複数の第２の個別流路と、を備える液体吐出ヘッドと、液体を第１の共通流路、第１の個別流路、複数の記録素子、第２の個別流路、第２の共通流路の順に供給する供給手段と、を有する液体吐出装置であって、第１の流入口と第１の回収口とは、圧力室を介することなく第１の共通流路によって連通し、第２の流入口と第２の回収口とは、圧力室を介することなく第２の共通流路によって連通していることを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明の液体吐出方法は、液体を吐出する複数の吐出口と、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数の記録素子を内部に備える圧力室と、複数の記録素子へ液体を供給するための複数の供給流路と、複数の供給流路に液体を供給するための共通供給流路と、供給流路から記録素子に供給された液体を回収するための複数の回収流路と、複数の回収流路から液体を回収するための共通回収流路と、液体吐出ヘッドの外部から共通供給流路に液体を供給するための第１の流入口と、共通供給流路から液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第１の回収口と、液体吐出ヘッドの外部から共通回収流路に液体を供給するための第２の流入口と、共通回収流路から液体吐出ヘッドの外部へ液体を回収するための第２の回収口と、を備える液体吐出ヘッドから液体を吐出する液体吐出方法において、第１の流入口から共通供給流路内に流入した液体を第１の回収口から液体吐出ヘッドの外部に回収させ、かつ、第２の流入口から共通回収流路に流入した液体を第２の回収口から液体吐出ヘッドの外部に回収する第１の工程と、第１の工程における液体の供給を行っている状態で、吐出口から液体を吐出させる第２の工程と、を有することを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧力損失の増加を抑制しつつ液体吐出ヘッド内の液体の供給を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の液体吐出装置の一例である記録装置の内部の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１における液体吐出装置の流路構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１における液体吐出ヘッドの外観斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１における液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１における流路部材の様々な位置の断面図である。
【図６】本発明の実施形態１における流路部材の透視図である。
【図７】本発明の実施形態１における液体吐出ヘッドの断面図である。
【図８】本発明の液体吐出ヘッドの吐出モジュールを示す斜視図及び分解斜視図である。
【図９】本発明の実施形態２の液体吐出装置の流路構成を示す図である。
【図１０】本発明の液体吐出ヘッドの駆動時の各記録素子の温度分布を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態３における液体吐出ヘッドの断面図である。
【図１２】本発明の実施形態４における液体吐出ヘッドの断面図である。
【図１３】本発明の各実施形態に適用可能な記録素子基板の透視図である。
【図１４】図１３に示す記録素子基板の一部切欠斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態５の液体吐出装置の流路構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態５の液体吐出ヘッドの各圧力室の圧力分布を示す図で、（ａ）は共通流路の流動方向が逆方向、（ｂ）は共通流路の流動方向が同方向である。
【図１７】本発明の実施形態６の液体吐出装置の流路構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態６における液体吐出ヘッドの内部流路の等価回路図である。
【図１９】本発明における液体吐出ヘッドの構成を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態７に係る液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図２１】図２０に示す液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２２】図２０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２３】図２０に示す液体吐出ヘッドの記録素子基板と流路部材の流路の接続状態を示す図である。
【図２４】図２０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２５】図２０に示す液体吐出ヘッドの記録素子基板の平面図と中間部と底面図である。
【図２６】本発明の実施形態７によるインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図２７】本発明の実施形態８によるインクジェット記録装置を示す斜視図である。
【図２８】本発明の実施形態９に係る液体循環経路を示す図である。
【図２９】本発明の実施形態９に係る液体吐出ヘッドを示す図である。
【図３０】本発明の実施形態９に係る液体吐出ヘッドを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図１〜図１８を参照して、本発明の各実施形態に係る液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体吐出方法について説明する。なお、本発明の液体吐出ヘッド及び液体吐出装置は、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、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などの用途としても用いることができる。また、以下の実施形態では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、ピエゾ方式及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。
本実施形態の液体吐出装置は、インク等の液体をインク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、一方のインクタンクから他方のインク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。
また本実施形態の液体吐出ヘッドは、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及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。
このように、以下に述べる実施形態は本発明の適切な具体例であるので、技術的に好ましい様々の限定が付けられているが、本発明の思想に沿うものであれば、本発明は、本明細書の実施形態やその他の具体的方法に限定されるものではない。
【００１４】
［実施形態１］
（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（ページワイド側）の液体吐出ヘッド３とを備えている。この記録装置１０００は、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る。これは、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、２つのインクタンク（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。
【００１５】
（記録素子基板の構造の説明）
図１９は、本発明の各実施形態の説明に先立ち、本発明のインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドの構成例について説明する。図１９（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１９（ｂ）は図１９（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図を示す。図１９（ａ）に示すように、記録素子基板１０には、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する記録素子１５が設けられている。さらに、記録素子基板１０には、記録素子１５を収容する圧力室２３にインクを供給する個別供給流路１７ａと、圧力室２３内のインクを回収するための個別回収流路１７ｂが形成されている。記録素子基板１０を形成している一つの部材である吐出口形成部材１２には、インクを吐出する吐出口１３が形成されている。尚、本明細書では、記録素子１５としては熱エネルギーを発生可能な発熱素子であるヒーターについて説明するが、本発明はこれに限られない。例えば圧電素子といった電気機械変換素子やその他の吐出のためのエネルギーを発生する各種の記録素子が採用可能である。
【００１６】
図１９に示すように、記録素子基板１０には複数の個別供給流路１７ａ、個別回収流路１７ｂが形成され、その間に複数の圧力室２３が配置されている。各圧力室２３は隔壁２２によって区画され、その内部には記録素子１５が配され、記録素子１５に対面する位置に吐出口１３が形成されている。記録素子１５は記録データに応じて選択的に駆動され、吐出口１３から所望の量のインクを吐出する。記録素子１５が休止状態の場合、インクは個別供給流路１７ａから圧力室２３に供給された後、個別回収流路１７ｂを経由して記録素子基板から回収される。本実施形態において、このようなインクの流れ（循環流）は記録素子１５の非駆動時に発生しており、さらに記録素子１５を駆動してインクを吐出する際にも継続して循環流を発生させ続けている。つまり圧力室２３内のインクが流れている状態で記録素子１５の駆動を行ってインクを吐出させる。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１３（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４）及びフレキシブル配線基板４０（図８）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。
【００１７】
（循環構成の説明）
このように、記録素子１５の駆動による熱がインクに伝わる系においては、記録素子１５の休止状態、あるいは駆動してからある程度の時間が経過した後にはヘッド内の温度分布は安定する。しかしながら過渡状態のときには様相は異なり、インクに記録素子１５からの熱がある時定数を持って伝わるので、過渡状態では圧力室２３内のインク温度は時々刻々と変わり、吐出特性も変化する。そこで、圧力室２３近傍の温度をモニタリングし、所定の閾値以下であると判定されれば記録素子１５あるいは圧力室２３近傍を温める熱源（不図示）をインクが沸騰しない程度に駆動する。これにより圧力室２３内のインク温度を設定範囲内に維持し、吐出特性のバラツキを抑えることができる。
【００１８】
図１から図８を用いて本発明の実施形態１における液体吐出ヘッドについて説明する。図２は本実施形態における液体吐出装置の一例である記録装置の流路系の全体構成の一例を示したものである。図２は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路の１形態である第１の循環経路を示す模式図である。図２は、液体吐出ヘッド３を、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を示す。なお図２では、説明を簡略化するために１色のインクが流動する経路のみを示しているが、実際には必要な色数分の循環経路が、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。
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。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、それぞれ共通供給流路２１１、共通回収流路２１２内をある一定量のインクが流れる。
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。このような構成にすることにより、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。このように液体吐出ヘッド３にインクを供給する側のポンプを１つにまとめることにより、装置全体のポンプ数を削減でき、装置サイズを小さくすることが可能となる。
【００１９】
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、共通供給流路２１１、共通回収流路２１２、及び各記録素子基板と連通する分岐供給流路２１３ａ及び分岐回収流路２１３ｂが設けられている。共通供給流路２１１には第１の流入口７ａと第１の回収口８ａが形成されている。第１の流入口７ａは圧力調整機構Ｈと、第１の回収口８ａは第１循環ポンプ（第１の回収ポンプ）１００１とそれぞれ流体接続されている。共通回収流路２１２には第２の流入口７ｂと第２の回収口８ｂが形成されている。第２の流入口７ｂは圧力調整機構Ｌと、第２の回収口８ｂは第１循環ポンプ（第２の回収ポンプ）１００２とそれぞれ流体接続されている。このとき、共通供給流路内の第１の流入口７ａ近傍の圧力値をＰｕ＿ｉ、第１の回収口８ａ近傍の圧力値をＰｕ＿ｏ、共通回収流路内の第２の流入口７ｂ近傍の圧力値をＰｄ＿ｉ、第２の回収口８ｂ近傍の圧力値をＰｄ＿ｏとすると以下の不等式を満たす。
Ｐｕ＿ｉ＞Ｐｄ＿ｉ  不等式１
Ｐｕ＿ｏ＞Ｐｄ＿ｏ  不等式２
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が接続されているため、２つの共通流路間に差圧が生じているから不等式１を満たす。また第１循環ポンプ１００１、１００２により共通供給流路と共通回収流路の内部に、不等式２を満足する一定量のインクが流されている。
この構成をとることにより、各記録素子基板に対して、共通供給流路２１１から分岐供給流路２１３ａを通り記録素子基板内の複数の圧力室を介して分岐回収流路２１３ｂを通過し共通回収流路２１２へ至るインクの流れ（図２の白矢印）が発生する。さらに２つの流入口から供給されたインクが各記録素子基板を介さずにそれぞれの共通流路に回収口へ至る流れが同時に発生する。そのため、比較的多量の流量のインクを供給させた場合においても液体吐出ヘッド３の内部の供給経路における圧力損失の増加を抑制することが可能となり、吐出を行っていない圧力室２３内にインクの流れを発生させることができる。このため、各記録素子基板で発生する熱を共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の流れで液体吐出ヘッド３の外部へ排出することが出来る。また、動作状態によらず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、本実施形態の液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。
【００２０】
（ヘッド構成の説明）
実施形態１に係る液体吐出ヘッド３の構成について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は本実施形態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を直線上に１５個配列（インラインに配置）したライン型の液体吐出ヘッドである。図３（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド３には各記録素子基板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３（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。
図４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。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。  
【００２１】
次に液体吐出ユニット３００に含まれる流路部材２１０の構成について説明する。図４に示したように、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。図５（ａ）〜（ｅ）は流路部材２１０の流路部を理解しやすくするための分解図である。図５（ａ）は吐出モジュール２００が搭載される側の面を示し、図５（ｅ）は液体吐出ユニット支持部８１と当接する側の面を示す。流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路がそれぞれ色毎の共通供給流路２１１と共通回収流路２１２である。各流入口７及び各回収口８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と流体接続している。さらに流路部材２１０には共通流路と交差する方向に複数の分岐流路２１３が形成されており、複数の吐出モジュール２００と流体接続している。流路部材２１０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。
【００２２】
次に図６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６は流路部材２１０内の流路を、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、分岐供給流路２１３ａ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、複数の分岐回収流路２１３ｂ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から分岐供給流路２１３ａを介し、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から分岐回収流路２１３ｂ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。
【００２３】
図７は、図６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、それぞれの分岐回収流路２１３ｂは吐出モジュール２００と連通している。図７では分岐回収流路２１３ｂのみ図示しているが、別の断面においては、図６に示すように分岐供給流路２１３ａ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に含まれる記録素子基板１０には複数の個別供給流路１７ａと複数の個別回収流路１７ｂが形成されており、分岐供給流路２１３ａは各個別供給流路１７ａと分岐回収流路２１３ｂは各個別回収流路１７ｂとそれぞれ流体接続している。
【００２４】
図８（ａ）に１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図８（ｂ）にその分解図を示す。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４参照）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。この支持部材は、供給流路及び回収流路が形成される第１の支持部材と、共通供給流路及び共通回収流路が形成される第２の支持部材との積層構成により形成されていてもよい。その場合、少なくとも第１の支持部材の熱拡散率が、記録素子基板の熱拡散率よりも小さい。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態は、各記録素子基板１０での駆動状態によらず共通回収流路２１２への逆流を抑制でき、さらに循環（供給）流量の変動幅を抑えることができるため循環による効果を確保できる循環流を維持できるヘッド構成である。尚、本実施形態においては圧力発生源として圧力調整機構を採用したが、本発明はこれに限られない。例えば水位センサによる水頭差制御構成でも良い。この構成は以下の実施形態においても同様である。
【００２６】
［実施形態２］
図９は、本実施形態の記録装置に適用される循環流路のうち、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。
実施形態２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して一定範囲内に安定させる。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。本実施形態においても液体吐出ヘッド３からインクを回収する側のポンプを１つにまとめることにより装置全体のポンプ数を削減でき、装置サイズを小さくすることが可能となる。また、実施形態１と同様に、図９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９にＨと記載）、低圧設定側（図９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。また共通供給流路２１１には第１の流入口７ａと第１の回収口８ａが形成されており、第１の流入口７ａは第１循環ポンプ（第１の送液ポンプ）１００１と、第１の回収口８ａは圧力調整機構Ｈとそれぞれ流体接続されている。共通回収流路２１２には第２の流入口７ｂと第２の回収口８ｂが形成されており、第２の流入口７ｂは第１循環ポンプ（第２の送液ポンプ）１００２と、第２の回収口８ｂは圧力調整機構Ｌとそれぞれ流体接続されている。
２つの負圧調整機構及び２つの第１循環ポンプにより、共通供給流路２１１の圧力が共通回収流路２１２の圧力に対して相対的に制御される。それにより、共通供給流路２１１から分岐供給流路２１３ａ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と共に、各流入口から供給されたインクが各記録素子基板を介さずにそれぞれの共通流路の回収口へと流れる。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。
【００２７】
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。
一方で第２の循環経路（図９）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でき、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。
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。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（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）を小さくすると、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。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態も実施形態１と同様に各記録素子基板１０での駆動状態によらず共通回収流路２１２への逆流を抑制でき、さらに循環（供給）流量の変動幅を抑えることができ、循環による効果を確保する循環流を維持できるヘッド構成である。
【００２９】
［流路部材の熱拡散率］
図１０は本発明の液体吐出ヘッドの特徴を説明するのに適した各記録素子基板での駆動時の温度分布を示す図であり、横軸に共通流路の延在方向をとり、縦軸に各記録素子基板の温度をとっている。本例における流路部材２１０の熱拡散率は記録素子基板１０の熱拡散率よりも小さく、図１０には流路部材２１０の熱拡散率が７×１０−７ｍ２／ｓのヘッドを実線で図示している。図１０中には点線で、本例の効果と比較するために、流路部材２１０の熱拡散率が８×１０−６ｍ２／ｓのヘッドを示している。図からも明らかなように、流路部材２１０の熱拡散率が記録素子基板１０の熱拡散率より高くなると、共通流路に連通している流入口から回収口に向けて温度差が生じてしまう。一方、流路部材２１０の熱拡散率が低いと、記録素子基板１０の位置によらず温度が略一定に保たれている。このように、共通流路延在方向に記録素子基板１０を複数配列し、各共通流路内をインクが流動する構成において、各記録素子基板からの熱を伝えにくくすることにより、吐出されるインク滴の体積のばらつきを抑制することが可能となる。なお、ここでは流路部材の熱拡散率の具体的数値を挙げて述べたが、記録素子基板１０からの熱を共通流路のインクに伝えにくくさせるという機能を付加することが達成されるのであればその構成は限定されない。
【００３０】
［実施形態３］
以下に図１１を用いて実施形態３について説明する。本実施形態においても実施形態１あるいは実施形態２と同様のインク流れ状態が得られている。また、前述した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。図１１は本実施形態の液体吐出ヘッドの断面を示した図で、多層の流路部材が形成されている。第２流路部材６０及び第３流路部材７０にて、各記録素子基板が配列される方向（流路部材の長手方向）に延在する各共通流路（２１１ａ~２１１ｄ、２１２ａ~２１２ｄ）が形成されている。また、第１流路部材５０にて、各共通流路と交差する方向（流路部材の短手方向）に延在する複数の分岐流路２１３ｄ（個別流路）が構成されている。この分岐流路溝と共通流路溝を別部材で構成することにより、長い溝とそれに交差する非常に細かい溝とが共存するような部材も、例えば樹脂の成形等で作成することが可能となり、製造コストを下げられるメリットがある。
本実施形態では流路部材５０、６０、７０の３層の流路部材が記載してあるが、各共通流路と各分岐流路を別部材で構成するという思想が実現されるのであれば、層数に関する特段の限定はない。また分岐流路を形成する流路部材は、記録素子基板毎に形成されても、複数の記録素子基板毎に１つ形成されても、全ての記録素子基板に対して１つ形成されてもよい。いずれの場合であっても、各共通流路と分岐流路が別部材に形成されていることが達成されるのであればその構成は限定されない。
【００３１】
［実施形態４］
本実施形態でも、共通流路と分岐流路及び複数の圧力室との接続関係は先に述べた実施形態と同じで、圧力室を介さない共通流路内だけのインク流れと共通供給流路から各圧力室を通過し共通回収流路へと流れるインク流れとが得られている。図１２は本実施形態の液体吐出ヘッドの断面を示した図である。本実施形態の液体吐出ヘッド３を構成する流路部材は、実施形態３と同様に多層構造であり、共通流路を形成する細長い流路部材は各記録素子基板の搭載精度を高精度に保つため線膨張係数が記録素子基板１０とほぼ同等の材質からなる。第２流路部材６０の材質としては、具体的にはシリコンやアルミナなどの無機材料やインバー等の線膨張係数が低い金属材料等が想定され、いずれも熱拡散率が記録素子基板１０に近い値となっている。そこで本実施形態では、複数の分岐流路を形成する第１流路部材５０の熱拡散率を記録素子基板１０及び第２流路部材６０よりも低くしている。そうすることにより、各記録素子基板から各共通流路を通過しているインクへ伝熱しにくくし、吐出されるインク滴の体積を揃えることが可能となる。
本実施形態では２層の流路部材５０、６０が記載してあるが、各共通流路と各分岐流路を別部材で構成するという思想が実現されるのであれば、層数に関する特段の限定はない。また図示されている共通流路は１色分のみだが、第２流路部材が熱や膨潤等の外乱による変形をせず、第１流路部材により記録素子基板と第２流路部材が熱的に伝熱しにくい構成であれば、複数の色数分の共通流路が形成されていてもいい。
【００３２】
［記録素子基板の構成］
以下に図１３，１４を用いて各実施形態に適用可能な記録素子基板の構成について説明する。図１３（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。図１３（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。図１３（ｃ）及び図１４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カバープレート２０が積層されている。カバープレート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、カバープレート２０にそれぞれ設けられている。図１３（ｂ）に示すようにカバープレート２０の夫々の開口２１は、複数の連通口と連通している。図１３のＢ−Ｂ線断面図である図１４に示すように、カバープレート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の蓋部材としての機能を有する。カバープレート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。このためカバープレート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。このようにカバープレートは開口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。
次に、記録素子基板１０内でのインクの流れについて説明する。基板１１とカバープレート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、分岐供給流路２１３ａを介して共通供給流路２１１と、分岐回収流路２１３ｂを介して共通回収流路２１２と接続されている。従って２つの負圧調整機構により液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧が生じ、インクは液体供給路１８から供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる（図１４の矢印Ｃで示した流れ）。
続いて、液体吐出ヘッド３内でのインクの流れについて説明する。共通供給流路には第１の流入口７ａ及び第１の回収口８ａが流体接続しており、共通回収流路には第２の流入口７ｂと第２の回収口８ｂが連通している。この構成においても実施形態１と同じ２つの不等式を満たしているので、液体吐出ヘッド３内でのインク流れは大まかに次の３経路からなっている。１つ目は第１の流入口から共通供給流路を通過して第１の回収口へ至る流れである。２つ目は第２の流入口から共通回収流路を通過して第２の回収口へ至る流れである。３つ目は第１の流入口から共通供給流路２１１、分岐供給流路２１３ａ、液体供給路１８を介して圧力室２３を通過し液体回収路１９、分岐回収流路２１３ｂ、共通回収流路２１２を通って第２の回収口へ至る流れである。これらの流れによって、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。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。
【００３３】
［液体吐出ヘッドに供給されるインク量］
各実施形態において、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２のそれぞれの流入口へ供給されるインクの総量は、流路部材上に配置される全記録素子基板から吐出されるインク量の総和より多い。これにより、吐出動作によらず各共通流路の流れは流入口から入り回収口へ至る一方向の流れとなり、吐出口１３を通過した際にインク中の揮発性成分が蒸発したインクが再びヘッド内へ逆流してくることはなくなる。また、吐出されるインク量を一定に保つための保温手段により発せられた熱で加熱されたインクが液体回収路１９、分岐回収流路２１３ｂ、共通回収流路２１２を流れても、共通回収流路内のインクの昇温を抑制することができる。
【００３４】
［インクの温調に関する説明］
各実施形態に適用できるインクの温調に関する構成及び効果について具体的な関係式をあげながら説明する。
第２の流入口７ｂにおけるインク温度をＴini、分岐回収流路２１３ｂにおけるインク温度をＴoutflow_branch、共通回収流路２１２に連通している連通口６１でのインク温度をＴoutflow_outとする。そして流入口７ｂから共通回収流路２１２に流入してくるインク流量をＱoutflow、圧力室２３を通って分岐回収流路２１３ｂに流れるインク総流量をＱbranchとする。ここで、第１流路部材５０の熱拡散率が比較的小さく、記録素子基板１０で発生した熱が流路部材内のインクに伝わりにくい系の場合、熱平衡状態になったときのそれぞれの関係は以下の式を満たす。
Ｔoutflow_out＝（Ｑoutflow×Ｔini＋Ｑbranch×Ｔoutflow_branch）／（Ｑoutflow＋Ｑbranch）    式１
Ｔini＜Ｔoutflow_branch    式２
上記の式１、式２に基づいて、バッファタンク１００３から液体吐出ヘッド３の第２の流入口７ｂへ供給されるインク流量を第１の流入口への供給量より大きくすれば共通回収流路２１２内のインク温度上昇を抑制できる。
以上説明したように、吐出口１３を通過した際に保温手段により加温されたインクが液体回収路１９、分岐回収流路２１３ｂ、共通回収流路２１２を流れても、共通回収流路内を流れるインクにより昇温を抑制でき、結果として高画質な記録を行うことができる。
【００３５】
本発明の液体吐出ヘッドの一例に関してより具体的な数値を用いて説明する。例えば、幅３０μｍ、高さ１５μｍの圧力室内を流速３０ｍｍ／ｓでインクを流すには、圧力室２３に比べ分岐流路及び共通流路部の流抵抗がほとんど無視できる程度に小さい場合、２つの圧力調整機構間の圧力差は１４００Ｐａ程度に設定すればよい。
仮に吐出量が５×１０−１５ｍ３とすると、駆動周波数が２．７ｋＨｚよりも低周波数の場合は圧力差による供給量より吐出口からの吐出量が少なくなるため、マクロな時間スケールで見ると吐出時でもインクの流れは供給口１７ａを介し回収口１７ｂに至る。吐出動作をしていない場合は圧力室内のインクを設定温度範囲に温めているため液体供給路、液体回収路、及びその近傍のインク温度は高めになっている。しかし、吐出動作時は、吐出されるインク量とほぼ同量のインクが流入してくるため、圧力室近傍のインク温度は非駆動時よりも低下する。つまり、供給口１７ａから流入し回収口１７ｂを介し流出するというマクロな時間スケールにおけるインクの流れが同じでも、非駆動時と駆動時では熱の伝わり方が異なり、圧力室内のインク温度は過渡的に変化し、吐出特性のバラツキを誘発させる。吐出特性がばらつくことにより画像品位が低下するが、特に被記録媒体上をインクが埋めつくさない時の方が画像品位の低下が視認されやすい、つまり駆動周波数があまり高く無い時の吐出特性バラツキの影響が大きい。
本例はこの現象を抑制するために、共通供給流路２１１と繋がっている第１循環ポンプ（高圧側）の流量だけを多くして流量を増加させる構成である。分岐供給流路２１３ａ及び液体供給路１８のインク温度をＴin-Ch（ｔ）という時間関数、分岐回収流路２１３ｂ及び液体回収路１９のインク温度をＴout-Ch（ｔ）という時間関数で表す。そして、吐出動作時に流入裏面流路を介してインク供給口に流入してくる流量をＱin、インク排出口を介して排出裏面流路に排出される流量をＱoutと定義すると、駆動に伴う全吐出量Ｑinjeは以下の式で表される。
【数１】
2017124612.tif 000003
さらに、吐出動作に伴うヒーターの発熱量をＳheaterとすると、吐出時の個別液室内のインク温度Ｔinjeは以下の式を満たす。
【数２】
2017124612.tif 000004
【数３】
2017124612.tif 000005
【００３６】
上記の等式、比例式、不等式から、バッファタンク１００３からのインク供給量を増加させることと、供給口１７ａから流入してくるインクの温度を低下させることで、過渡的なインク温度上昇を抑制できることがわかる。しかしインク供給量を増加させると圧力室２３及びそれに連通する流路内での圧力損失が大きくなるため弊害がおこる。したがって、過渡的なインク温度を抑制する為には、供給口１７ａから流入するインクの温度を低下させることが効果的である。さらに第１循環ポンプ（高圧側）の流量だけを変えているため、装置全体にかかる電力消費量の増加を最小限に抑えることもできる。
以上説明したように、本例において温度制御のための熱が伝播し温められてしまう流入側のインク温度を、共通供給流路２１１の流量を増加させインク温度上昇を抑制することにより、駆動状態の変化に伴うインクの昇温を低減することもできる。
【００３７】
［実施形態５］
以下に図１５を用いて実施形態５について説明する。図１５に示すように、本実施形態においては、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２を流れるインクの流動方向が逆方向になっている。本実施形態の各圧力室２３にかかる負圧に関して共通流路の延在方向における分布をとったのが図１６（ａ）である。実線が共通供給流路２１１内の圧力分布、１点鎖線が共通回収流路２１２内の圧力分布、点線が圧力室２３内の圧力分布をそれぞれ表している。共通供給流路２１１の流れ方向は図中の左側から右側に向かう方向であり、共通回収流路２１２の流れ方向は図中の右側から左側に向かう方向である。図からも明らかなように各圧力室内の圧力値がほぼ均一な状態に保たれる。例えば吐出口１３のサイズが大きい場合、圧力室２３にかかる静圧値に対して吐出口１３から吐出されるインク量が敏感に変化してしまう。しかし、本実施形態の構成をとることにより、液体吐出ヘッド内のどの圧力室からでも均一なインク量を吐出することが可能となり高画質な印刷を得られる。また図１５に示しているように、負圧制御ユニット２３０を分割することが可能となるため、寸法を小さく、かつ配置箇所を別々にすることが可能となる。そうすることにより液体吐出ヘッド３内での負圧制御ユニット２３０の配置の自由度が格段にあがり、ユーザーにとって取り回しのしやすい形状にすることが可能となる。また本実施形態においても負圧制御ユニット２３０と連通するポンプを１つにまとめることにより装置全体のポンプ数を削減でき、装置サイズを小さくできる。
【００３８】
一方、先の実施形態で述べているような共通供給流路２１１と共通回収流路２１２を流れるインクの流動方向が同方向になっているときの、各圧力室２３にかかる負圧に関して共通流路の延在方向における分布をとったのが図１６（ｂ）である。共通流路の流れ方向が図中の左側から右側に向かう方向である場合を図示している。この場合は、各圧力室での圧力値が流動方向に沿って低下しているが、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間の圧力差はほぼ同じに保たれている。例えば吐出口１３からインク中の揮発性溶媒が揮発することにより圧力室２３内のインク物性が変化してしまうインク組成の場合、供給口１７ａから圧力室２３を介し回収口１７ｂへインクを流動させることにより物性の変化を抑制することが求められる。その場合、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の流動方向を同じにすることにより液体吐出ヘッド内のどの圧力室でもインク物性の変化を抑制し、所望の吐出特性を得ることができ結果として信頼性が高い印刷が可能になる。また、１つの流路部材２１０内に複数の共通供給流路２１１と共通回収流路２１２を形成する場合、共通流路内の圧力損失をある程度低く抑えるためには共通流路内の流路断面積を大きくしなければならない。しかしそのようにする場合、流路部材の短辺方向の長さは長くなってしまう。液体吐出装置においては、一般的に被記録媒体と液体吐出ヘッド３との間隔を所定の値に保つため、機械的に被記録媒体を押さえつける機構が採用されている。しかし被記録媒体を押さえつけている位置から搬送方向に離れれば離れるほど、液体吐出ヘッド３と被記録媒体との間隔を一定に保つことは難しくなる。そのため液体吐出ヘッド３の短辺方向（被記録媒体の搬送方向の長さ）は可能な限り小さい方が好ましく、共通流路の流動方向が同方向の方が好ましい場合もある。従って、液体記録ヘッド３の仕様に応じて共通流路の流動方向は逆方向が適している際には逆方向に、同方向が好ましい場合は同方向にすることにより、高信頼性かつ高画質な印刷が可能となる。
【００３９】
［実施形態６］
本実施形態における共通供給流路２１１と共通回収流路２１２には、局所的に流路抵抗が他の流路よりも大きい抵抗部２１７ａ、２１７ｂが形成されている。具体的には、抵抗部２１７ｂの抵抗は、共通供給流路２１１の上流部の抵抗よりも大きく、抵抗部２１７ａの抵抗は、共通回収流路２１２の下流部の抵抗より大きい。抵抗部２１７ａは、回収口８と、この回収口８に最も近い分岐供給流路２１３ａとの間に形成される。また抵抗部２１７ｂは、流入口７と、この流入口７に最も近い分岐回収流路２１３ｂとの間に形成されている。
【００４０】
図１７は本実施形態の液体吐出装置の流路系の全体構成、図１８は液体吐出ヘッドの内部流路の等価回路図を示したものである。流入口７はバッファタンク１００３に、回収口８は第２循環ポンプ１００４にそれぞれ接続されている。この構成により、抵抗部２１７ａ、２１７ｂでの圧力損失分だけ共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間に差圧が発生する。それにより、各記録素子基板の駆動状態によらず圧力室２３内を通過する流れと、圧力室２３を介さず流入口７から回収口８へと流れる流れを形成することができる。本実施形態では液体吐出ユニット３００の流入口７と回収口８を１つずつにまとめることにより、液体吐出ヘッドの液体吐出ヘッドとの液体連通のためのジョイント部の数を減らすことができる。また抵抗部を設けることで装置全体のポンプ数を大幅に削減でき、装置サイズのダウンサイジングを実現できる。本実施形態の構成においても、先の各実施形態と同様に、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との双方に関して、液体の入口と出口を有するので圧力損失の増大を抑制しつつ、液体吐出ヘッドに対する液体の循環供給を行うことが可能となる。
【００４１】
先の実施形態と同様に、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とを流れる液体の単位時間あたりの総流量は、共通供給流路２１１と連通する全ての吐出口から単位時間あたりに吐出される液体の総量より多い。これにより、共通供給流路２１１と連通する全ての吐出口が駆動しても共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の流れ方向が変わることがない。
【００４２】
本実施形態においては液体吐出ヘッド内で差圧を発生させているため、装置本体の構成を複雑にすることなく吐出口内を通過する循環流を発生させることができる。また本実施形態では流路抵抗を付加する手段は明記していないが、流路断面積を狭めたり、壁面粗さを粗くしたりするなど、流路抵抗を付加することが達成されるのであればその構成は限定されない。
【００４３】
本実施形態における流路構成は、第１及び第２の流入口と流体接続している第１循環ポンプ（高圧側）と第１循環ポンプ（低圧側）、第１及び第２の回収口と接続している第２循環ポンプ（高圧側）と第２循環ポンプ（低圧側）を含む。先に述べた実施形態に比べ、本実施形態の構成をとることにより、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２における圧力または流量を高精度に制御することが可能となる。その結果、動作状態によらず一定した吐出特性を実現でき、より高精度な画像を出力することが可能となる。
【００４４】
［実施形態７］
本実施形態によるインクジェット記録装置１０００及び液体吐出ヘッド３の構成を説明する。なお以降の説明においては、主として実施形態１〜６と異なる部分のみを説明し、実施形態１と同様の部分については説明を省略する。
（インクジェット記録装置の説明）
本実施形態によるインクジェット記録装置を図２６に示す。本実施形態の記録装置１０００はＣＭＹＫのインクごとに対応した単色用の液体吐出ヘッド３を４つ並列配置することで被記録媒体へフルカラー記録を行う点が実施形態１とは異なる。実施形態１において１色あたりに使用できる吐出口列数が２列だったのに対し、本実施形態において１色あたりに使用できる吐出口列数は２０列である（図２５（ａ））。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。更に、不吐出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し、商業印刷などに好適である。実施形態１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、バッファタンク１００３及びメインタンク（インクタンク）１００６（図２）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。
【００４５】
（液体吐出ヘッド構造の説明）
本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の構造について説明する。図２０（ａ）及び２０（ｂ）は本実施形態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は液体吐出ヘッド３の長手方向に直線上に配列される１６個の記録素子基板１０を備えたインクジェット式のライン型記録ヘッドである。液体吐出ヘッド３は、実施形態１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を備えている。しかしながら本実施形態の液体吐出ヘッド３は、実施形態１に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の低減のためである。
【００４６】
図２１は液体吐出ヘッド３の分解斜視図であり、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットがその機能毎に分割されて表示されている。本実施形態における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は、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。２つの負圧制御ユニット２３０は、それぞれ異なる圧力を設定するものであり、負圧であるが相対的に高い圧力にする負圧制御ユニット２３０と、負圧であって相対的に低い圧力にする負圧制御ユニット２３０である。この図のように液体吐出ヘッド３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の間で熱交換が促進されて、２つの共通流路内における温度差が低減されるので、共通流路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る。その結果、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。
【００４７】
次に液体吐出ユニット３００の流路部材２１０の詳細について説明する。図２１に示すように、流路部材２１０は、第１流路部材５０、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から供給された液体を各吐出モジュール２００へと分配する。また流路部材２１０は、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として機能する。流路部材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が形成された流路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、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い。具体的にはステンレスやＴｉやアルミナなどを好ましく用いることができる。
【００４８】
図２２（ａ）は第１流路部材５０の、吐出モジュール２００がマウントされる側の面を示し、図２２（ｂ）はその裏面である、第２流路部材６０と当接される側の面を示した図である。実施形態１とは異なり、実施形態２における第１流路部材５０は、各吐出モジュール２００毎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ることで、複数のモジュールを配列させて、液体吐出ヘッドの長さに対応することが出来るので、例えばＢ２サイズ及びそれ以上の長さに対応した比較的ロングスケールの液体吐出ヘッドに特に好適に適用できる。図２２（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２２（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２２（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２２（ｄ）は第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示し、図２２（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す図である。第２流路部材６０の流路や連通口の機能は、実施形態１の１色分の機能と同様である。第２流路部材６０の共通流路溝７１は、その一方が図２３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、夫々、液体吐出ヘッド３の長手方向に沿って、一端側から他端側に液体が供給される。本実施形態においては、実施形態１と異なり、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の液体の流れ方向は互いに反対方向である。
【００４９】
図２３は、記録素子基板１０と流路部材２１０との液体の接続関係を示した透視図である。図２３に示したように、流路部材２１０内には、液体吐出ヘッド３の長手方向に延びる１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。
【００５０】
実施形態１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に連通する流路が形成されており、供給した液体の一部または全部が、吐出動作を休止している吐出口１３（圧力室２３）を通過して、環流できるようになっている。また実施形態１と同様に、共通供給流路２１１は負圧制御ユニット２３０（高圧側）と、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を介してそれぞれ接続されている。従って、それらの差圧によって、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の吐出口１３（圧力室２３）を通過して共通回収流路２１２へ至る流れが発生する。
【００５１】
（吐出モジュールの説明）
図２４（ａ）に、１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図２４（ｂ）にその分解図を示す。実施形態１と異なり、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、それら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に対して２枚配置される。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列であり、実施形態１の８列よりも大幅に増加しているためである。即ち、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に設けられた全吐出口列に跨がって開口している。その他の点は、実施形態１と同様である。
【００５２】
（記録素子基板の構造の説明）
図２５（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が配される側の面の模式図、図２５（ｃ）は図２５（ａ）の面の裏面を示す模式図である。図２５（ｂ）は、図２５（ｃ）において記録素子基板１０の裏面側に設けられているカバープレート２０を除去した状態の記録素子基板１０の面を示す模式図である。図２５（ｂ）に示すように、記録素子基板１０の裏面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。吐出口列数は実施形態１よりも大幅に増加しているものの、実施形態１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。各吐出口列毎に一組の液体供給路１８と液体回収路１９が設けられていること、カバープレート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、基本的な構成は実施形態１と同様である。
【００５３】
［実施形態８］
本実施形態によるインクジェット記録装置１０００及び液体吐出ヘッド３の構成を説明する。実施形態８の液体吐出ヘッドは、Ｂ２サイズの被記録媒体に対して１スキャンで記録を行うページワイド型である。実施形態８は上述した実施形態と異なる部分を説明し、同様の部分については説明を省略する。
（インクジェット記録装置の説明）
図２７に本実施形態のインクジェット記録装置の模式図を示す。記録装置１０００は、液体吐出ヘッド３から被記録媒体に直接記録を行わず、一度、中間転写体（中間転写ドラム１００７）に液体を吐出し画像を形成した後に、その画像を被記録媒体２に転写する構成である。記録装置１０００では、ＣＭＹＫの４種類のインクに夫々対応した４つの単色用の液体吐出ヘッド３が、中間転写ドラム１００７に沿って円弧状に配置されている。これによって中間転写体上にフルカラー記録が行われ、その記録画像は、中間転写体上で適切な乾燥状態にされた後、紙搬送ローラー１００９によって搬送される被記録媒体２へ、転写部１００８で転写される。上述した実施形態の紙搬送系は主にカット紙を意図した水平搬送であったのに対し、本実施形態においては本体ロール（不図示）から供給される連続紙にも対応可能である。このようなドラム搬送系では、紙に一定の張力をかけながら搬送することが容易なため、高速記録時においても搬送ジャムが少ない。このため装置の信頼性が向上し、商業印刷などに好適である。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。
【００５４】
［実施形態９］
記録装置１０００のタンクと液体吐出ヘッド３との間における液体循環経路としては、図２又は図９に示した循環経路も適用可能であるが、図２８に示す循環経路が好適である。上述した循環経路との主な差異は、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第２循環ポンプ１００４の各々の流路に連通するバイパス弁１０１０が付加されていることである。このバイパス弁１０１０は予め設定された圧力を超過すると弁が開くことで、バイパス弁１０１０の上流側の圧力を下げるという機能（第１の機能）を有する。また記録装置本体の制御基板からの信号によって、任意のタイミングで弁を開閉する機能（第２の機能）も有する。
第１の機能により、第１循環ポンプ１００１，１００２の下流側または第２循環ポンプ１００４の上流側の流路に、過剰または過小な圧力が掛かることを抑制することができる。例えば、第１循環ポンプ１００１，１００２の機能に支障が発生した場合、過剰な流量や圧力が液体吐出ヘッド３に加わる場合がある。それにより液体吐出ヘッド３の吐出口から液体の漏洩が生じたり、液体吐出ヘッド３内の各接合部に破断が生じたりする虞がある。しかし本実施形態のように、第１循環ポンプ１００１、１００２にバイパス弁が追加されている場合、過剰な圧力が発生した場合でも、バイパス弁１０１０が開くことで各循環ポンプ上流側へと液体経路が開放されるため、上記のようなトラブルを抑制できる。
また第２の機能により、循環駆動停止時には、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第２循環ポンプ１００４の停止後に、本体側からの制御信号に基づいて、速やかに全てのバイパス弁１０１０を開放する。これにより、液体吐出ヘッド３の下流部（負圧制御ユニット２３０〜第２循環ポンプ１００４の間）の高負圧（例えば、数ｋＰａ〜数十ｋＰａ）を短時間に開放することができる。循環ポンプとしてダイヤフラムポンプなどの容積型ポンプを使用した場合には、通常、ポンプ内に逆止弁が内蔵されている。しかしながら、バイパス弁を開くことで、下流側のバッファタンク１００３側からも液体吐出ヘッド３の下流部の圧力解放を行える。上流側からだけでも液体吐出ヘッド３の下流部の圧力解放は行えるが、液体吐出ヘッドの上流側流路と液体吐出ヘッド内流路には圧力損失がある。そのため、圧力開放に時間が掛かり、過渡的に液体吐出ヘッド３内の共通流路内の圧力が下がり過ぎて、吐出口のメニスカスが破壊される恐れがある。液体吐出ヘッド３の下流側のバイパス弁１０１０を開くことで、液体吐出ヘッドの下流側の圧力解放が促進されるため、吐出口のメニスカス破壊のリスクが軽減される。
【００５５】
（液体吐出ヘッド構造の説明）
本発明の実施形態９に係る液体吐出ヘッド３の構造についてさらに説明する。図２９（ａ）は本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図、図２９（ｂ）はその分解斜視図である。液体吐出ヘッド３は液体吐出ヘッド３の長手方向に直線状（インライン）に配列される３６個の記録素子基板１０を備え、１色の液体で記録を行うインクジェット式のページワイド型の記録ヘッドである。液体吐出ヘッド３は、信号入力端子９１及び電力供給端子９２を備える他、ヘッドの長手側面を保護するシールド板１３２が設けられている。
図２９（ｂ）は液体吐出ヘッド３の斜視分解図であり、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットがその機能毎に分割されて表示されている（シールド板１３２は不図示）。各ユニット及び各部材の役割や、液体吐出ヘッド３内の液体流通の順は上述した実施形態と同様である。主な相違点は、複数に分割されて配置された電気配線基板９０、負圧制御ユニット２３０の位置、および第１流路部材の形状である。本実施形態のように、例えばＢ２サイズの被記録媒体に対応した長さを有する液体吐出ヘッド３の場合、液体吐出ヘッド３の使用電力が大きいため、８枚の電気配線基板９０が設けられる。各々の電気配線基板９０は、液体吐出ユニット支持部８１に取り付けられた長尺の電気配線基板支持部８２の両側面に４枚ずつ取り付けられる。
図３０（ａ）は、液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０及び負圧制御ユニット２３０を備える液体吐出ヘッド３の側面図、図３０（ｂ）は液体の流れを示す概略図、図３０（ｃ）は図３０（ａ）のＧ−Ｇ線部における断面を示す斜視図である。理解を容易にするために、一部の構成は簡略化している。
液体供給ユニット２２０内には液体接続部１１１とフィルタ２２１が設けられるとともに、負圧制御ユニット２３０が液体供給ユニット２２０の下方に一体化して形成されている。これによって負圧制御ユニット２３０と記録素子基板１０との高さ方向の距離が、上述した実施形態に比べて短くなっている。この構成により、液体供給ユニット２２０内の流路接続部の数が減り、記録液体の漏洩に対する信頼性が向上するだけでなく、部品点数や組み立て工程数も低減できるという利点がある。
また負圧制御ユニット２３０と吐出口が形成される面とにおける水頭差が相対的に小さくなるので、図２７に示すような、液体吐出ヘッド３の傾斜角度が、各液体吐出ヘッドごとに異なるような記録装置へ好適に適応できる。水等差が小さくできるため、複数の液体吐出ヘッド３を異なる傾斜角で用いても、それぞれの記録素子基板の吐出口に加わる負圧差を低減できるためである。また負圧制御ユニット２３０から記録素子基板１０までの間の距離が小さくなることでその間の流抵抗が小さくなるので、液体の流量変化による圧損差も小さくなり、より安定な負圧制御が行える点でも好ましい。
【００５６】
図３０（ｂ）は、液体吐出ヘッド３の内部の記録液体の流れを示す模式図である。図２８に示した循環経路と比べ、回路的には同じではあるが、図３０（ｂ）では、実際の液体吐出ヘッド３の各構成部品内での液体の流れを示している。長尺状の第２流路部材６０内には、液体吐出ヘッド３の長手方向に伸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。共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２は互いに対向する方向に液体が流れるように構成されており、夫々の流路の上流側にはフィルタ２２１が設けられ、接続部１１１等から侵入する異物をトラップする。このように共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２は互いに対向する方向に液体を流すことで、液体吐出ヘッド３内の長手方向における温度勾配が軽減される点で好ましい。尚、図２８においては説明を簡略化するために共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との流れを同じ方向で示している。
共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の下流側には、それぞれ負圧制御ユニット２３０が接続される。また、共通供給流路２１１の途中には複数の個別供給流路２１３ａへの分岐部があり、共通回収流路２１２の途中には複数の個別回収流路２１３ｂへの分岐部がある。個別供給流路２１３ａ及び個別回収流路２１３ｂは複数の第１流路部材５０内に形成されており、夫々の個別流路は、記録素子基板１０の裏面に設けられた蓋部材２０の開口２１（図１９（ｃ）参照）と連通している。
図３０（ｂ）にＨとＬで示した負圧制御ユニット２３０は、高圧側（Ｈ）と、低圧側（Ｌ）のユニットである。それぞれの負圧制御ユニット２３０は、相対的に高（Ｈ）、低（Ｌ）の負圧で、負圧制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を制御するように設定された背圧型圧力調整機構である。共通供給流路２１１は負圧制御ユニット２３０（高圧側）と接続され、共通回収流路２１２は負圧制御ユニット２３０（低圧側）と接続されており、それにより共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間には差圧が発生する。その差圧によって、液体が、共通供給流路２１１から個別供給流路２１３ａ、記録素子基板１０内の吐出口１３（圧力室２３）、個別回収流路２１３ｂを順に通過して共通回収流路２１２へと流れる。
図３０（ｃ）は図３０（ａ）のＧ−Ｇ線部における断面を示す斜視図である。本実施形態において個々の吐出モジュール２００は、第１流路部材５０、記録素子基板１０、フレキシブル配線基板４０から構成されている。本実施形形態においては上述した実施形態で説明した支持部材３０（図８）がなく、蓋部材２０を備える記録素子基板１０が直接第１流路部材５０に接合される。第２流路部材に設けられる共通供給流路２１１は、その上面に形成される連通口６１から、第１流路部材５０の下面に形成される個別連通口５３を介して、個別供給流路２１３ａに供給される。その後液体は、圧力室２３を経由して個別回収流路２１３ｂ、個別連通口５３、連通口６１を順に経由して共通回収流路２１２へと回収される。
上述した実施形態とは異なり、第１流路部材５０の下面（第２流路部材６０側の面）にある個別連通口５３は、第２流路部材５０の上面に形成される連通口６１に対して十分大きな開口となっている。この構成により、吐出モジュール２００を第２流路部材６０上にマウントする際に位置がズレた場合でも、第１流路部材と第２流路部材の間で確実に流体連通が行わるようになっている。従って、ヘッド製造時の歩留まりが向上しコストダウンが図れるようになっている。
【００５７】
以上説明してきたように本明細書においては、圧力差発生源として２つの圧力調整機構や流路抵抗体を本明細書に挙げたが、本発明の思想に沿うものであれば別形態の構成でも良い。また流路抵抗が他の箇所より高くなっている構成は定常的な手段として開示しているが、課題を改善したいタイミングで流路抵抗を高く変える構成であっても有効である。
また本発明は各種吐出手段（例えば、圧電素子、発熱素子、静電方式）を用いた液体吐出ヘッドに適用可能であるが、液体吐出ヘッド内の流路部（圧力室２３およびそれに連通する流路２４）の抵抗が大きい液体吐出ヘッドについて特に好適に適用できる。例えば、圧力室に連通する流路２４の高さｈが８μｍ以下の液体吐出ヘッドに好適に適用できる。また、複数の記録素子基板１０が配列されるフルライン型の液体吐出ヘッドで、吐出口の配列密度が６００ｄｐｉ以上の高密度の吐出口を備える液体吐出ヘッドにも好適に適用できる。
【００５８】
本発明は上記した実施形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義する。
【符号の説明】
【００５９】
７ａ，７ｂ      流入口
８ａ，８ｂ      回収口
１３      吐出口
１５      記録素子
１７ａ    個別供給流路
１７ｂ    個別回収流路
１８      液体供給路
１９      液体回収路
２３      圧力室
２１１    共通供給流路
２１２    共通回収流路
２１３ａ  個別供給流路
２１３ｂ  個別回収流路
３        液体吐出ヘッド
【図１】
2017124612.tif 000006
【図２】
2017124612.tif 000007
【図３】
2017124612.tif 000008
【図４】
2017124612.tif 000009
【図５】
2017124612.tif 000010
【図６】
2017124612.tif 000011
【図７】
2017124612.tif 000012
【図８】
2017124612.tif 000013
【図９】
2017124612.tif 000014
【図１０】
2017124612.tif 000015
【図１１】
2017124612.tif 000016
【図１２】
2017124612.tif 000017
【図１３】
2017124612.tif 000018
【図１４】
2017124612.tif 000019
【図１５】
2017124612.tif 000020
【図１６】
2017124612.tif 000021
【図１７】
2017124612.tif 000022
【図１８】
2017124612.tif 000023
【図１９】
2017124612.tif 000024
【図２０】
2017124612.tif 000025
【図２１】
2017124612.tif 000026
【図２２】
2017124612.tif 000027
【図２３】
2017124612.tif 000028
【図２４】
2017124612.tif 000029
【図２５】
2017124612.tif 000030
【図２６】
2017124612.tif 000031
【図２７】
2017124612.tif 000032
【図２８】
2017124612.tif 000033
【図２９】
2017124612.tif 000034
【図３０】
2017124612.tif 000035