(57)【要約】【課題】複数の記録素子基板を有する液体吐出ヘッドにおいて、記録素子基板間における、吐出口近傍の液体の循環流のバラつきを低減することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド３は、液体を吐出する吐出口１３と、吐出口１３に液体を供給する供給路１８と、供給路１８から供給された液体を回収する回収路１９とがそれぞれ複数形成された複数の記録素子基板１０と、各記録素子基板１０の少なくとも１つの供給路１８と連通し、複数の記録素子基板１０に液体を供給する共通供給流路２１１と、各記録素子基板１０の少なくとも１つの回収路１９と連通し、複数の記録素子基板１０から液体を回収する共通回収流路２１２と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2017124605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するページワイド型の液体吐出ヘッドであって、
液体を吐出する吐出口が第１の方向に配列される吐出口列が前記第１の方向と交差する第２の方向に並列する複数の吐出口列と、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、前記記録素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給開口と、前記圧力室からの液体を回収する回収開口と、を夫々備える複数の記録素子基板と、
前記複数の記録素子基板を支持するとともに、前記複数の記録素子基板が配列される支持部材であって、前記第１の方向に延在し前記複数の記録素子基板の前記供給開口に液体を供給する共通供給流路と、前記第１の方向に延在し前記複数の記録素子基板の前記回収開口からの液体を回収する共通回収流路と、を備える支持部材と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
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、前記供給開口と前記回収開口を備えるフィルム部材と、の積層構成を含むことを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記基板は、前記圧力室と前記供給開口とを連通する、前記基板の厚み方向に延在する供給口と、前記圧力室と前記回収開口とを連通する、前記基板の厚み方向に延在する回収口と、を備えることを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記基板は、前記供給口と前記供給開口とを連通する、前記第１の方向に延在する液体供給路と、前記回収口と前記回収開口とを連通する、前記第１の方向に延在する液体回収路と、を備えることを特徴とする、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記共通供給流路および前記共通回収流路は、前記複数の記録素子基板が配列される領域の長さに対応して設けられていることを特徴とする、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】
前記支持部材には、複数の共通供給流路と複数の共通回収流路とが設けられており、前記共通供給流路と前記共通回収流路とは前記第２の方向に関して交互に設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記複数の記録素子基板の夫々は、前記共通供給流路と前記液体供給路とを連通する供給液体連通口と、前記共通回収流路と前記液体回収路とを連通する回収液体連通口とを備える複数の個別支持部材を介して前記支持部材に支持されていることを特徴とする、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記複数の個別支持部材の線膨張係数は、前記支持部材の線膨張係数より小さいことを特徴とする、請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
異なる種類の液体を供給する複数の前記共通供給流路と、異なる種類の液体を回収する複数の前記共通回収流路とを含むことを特徴とする、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】
前記支持部材は、前記共通供給流路からの液体を前記記録素子基板に供給するための、前記第２の方向に延在する複数の個別供給流路と、前記記録素子基板から前記共通回収流路に液体を回収するための、前記第２の方向に延在する複数の個別回収流路と、を備え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】
前記個別供給流路の圧力損失は、前記個別回収流路の圧力損失よりも小さいことを特徴とする、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記個別供給流路の長さは、前記個別回収流路の長さよりも短いことを特徴とする、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記第２の方向において、前記複数の共通回収流路は、前記複数の共通供給流路の外側に配置されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記記録素子基板の前記記録素子が設けられる面に垂直な方向において、前記共通供給流路の高さは、前記個別供給流路の高さよりも高く、前記共通回収流路の高さは、前記個別回収流路の高さよりも高いことを特徴とする、請求項１０または１２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記記録素子基板の前記記録素子が設けられる面に垂直な方向において、前記共通供給流路の高さは、前記個別供給流路の高さの２倍以上であり、前記共通回収流路の高さは、前記個別回収流路の高さの２倍以上であることを特徴とする、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
液体が流れる方向と直交する断面において、前記共通供給流路の断面積は前記個別供給流路の断面積の４倍以上であり、前記共通回収流路の断面積は前記個別回収流路の断面積の４倍以上であることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】
前記支持部材は、前記共通供給流路および前記共通回収流路の少なくとも一部が形成された第１の部材と、前記第１の部材に積層され、前記個別供給流路および前記個別回収流路の少なくとも一部が形成された第２の部材と、を含むことを特徴とする、請求項１０または１２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１８】
前記第１の部材および前記第２の部材は、樹脂部材であることを特徴とする、請求項１７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１９】
複数の前記共通供給流路を備え、
前記複数の共通供給流路は、流れる液体の向きが互いに異なる共通供給流路を含むことを特徴とする、請求項１から１８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２０】
複数の前記記録素子基板は、直線状に並んで配列されていることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２１】
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２０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備える記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドおよび記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出口からインクなどの液体を吐出して記録媒体上に記録を行う記録装置では、吐出口の数を多くすることで、同時に吐出することのできるインクの量を増やすことができるため、高速な記録を実現することが可能になる。特に、記録媒体を連続的に搬送しつつ液体を吐出するフルライン型の記録装置では、記録媒体の横幅以上の長さを有する長尺な吐出口列を備えた液体吐出ヘッドが用いられる。このような液体吐出ヘッドでは、吐出口と、吐出口からインクを吐出させるための吐出エネルギーを発生させる記録素子とを備えた記録素子基板が複数並べて用いられている。記録素子基板には、記録素子を内部に備える複数の圧力室が設けられる。
しかしながら、このような液体吐出ヘッドにおいては、記録データによっては使用される記録素子基板に偏りが生じる場合があり、一部の記録素子基板は、長時間使用されない場合がある。この場合、使用されなかった記録素子基板の吐出口の近傍においては、液体中の水分が蒸発してインクが増粘し、吐出不良が発生する場合がある。吐出不良とは、インクが吐出されなくなったり、液滴が所望の大きさよりも小さくなったり、インクが吐出される向きが所望の向きからずれて、記録媒体へのインクの着弾位置が所望の位置からずれてしまうことである。
【０００３】
このような吐出不良の発生を低減するために、圧力室内の液体を循環させる構成が提案されている。液体を循環させることで、液体が滞留しないため、液体内の水分の蒸発が起こり難くなる。特許文献１には、このような液体を循環させる構成を備える記録装置が開示されている。この記録装置は、記録素子基板の内部に吐出口と連通した第１共通流路と第２共通流路とが設けられており、これらの流路内に圧力差をつけることで、吐出口の近傍における液体の流れを作り出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８５１３１０号明細書
【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に記載の画像形成装置では、複数の記録素子基板間で差圧（圧力差）にバラつきが生じ、圧力室における循環流にバラつきが生じる可能性があった。この場合、記録素子基板ごとに吐出される液体の量が異なるなど、吐出不良が発生することがある。
そこで本発明は、複数の記録素子基板を有する液体吐出ヘッドにおいて、記録素子基板間における、圧力室内の液体の循環流のバラつきを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による液体吐出ヘッドは、液体を吐出するページワイド型の液体吐出ヘッドであって、液体を吐出する吐出口が第１の方向に配列される吐出口列が前記第１の方向と交差する第２の方向に並列する複数の吐出口列と、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、前記記録素子を内部に備える複数の圧力室と、前記圧力室に液体を供給する供給開口と、前記圧力室からの液体を回収する回収開口と、を夫々備える複数の記録素子基板と、前記複数の記録素子基板を支持するとともに、前記複数の記録素子基板が配列される支持部材であって、前記第１の方向に延在し前記複数の記録素子基板の前記供給開口に液体を供給する共通供給流路と、前記第１の方向に延在し前記複数の記録素子基板の前記回収開口からの液体を回収する共通回収流路と、を備える支持部材と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による記録装置は、上記の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の記録素子基板を有する液体吐出ヘッドにおいて、記録素子基板間における、吐出口近傍の液体の循環流のバラつきを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る記録装置１０００の概略構成を示す図である。
【図２】記録装置１０００の液体が循環する第１の循環経路を示す図である。
【図３】記録装置１０００の第２の循環経路を示す図である。
【図４】第３の循環経路を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。
【図６】図５の液体吐出ヘッド３の分解斜視図である。
【図７】図５の液体吐出ヘッド３が有する流路部材２１０を構成する第１〜第３流路部材の構成を示す図である。
【図８】流路部材２１０内の各流路の接続関係を説明するための図である。
【図９】図８のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１０】吐出モジュール２００の斜視図および分解図である。
【図１１】記録素子基板１０の構成を示す図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ断面を含む記録素子基板１０および蓋部材２０の構成を示す斜視図である。
【図１３】隣り合う２つの吐出モジュールにおける記録素子基板１０の隣接部分を部分的に拡大して示す平面図である。
【図１４】液体吐出ヘッド内部のインクの流れを示す概略図である。
【図１５】第１の実施形態の別の記録装置を示す図である。
【図１６】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図１７】液体吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図１８】各流路の接続関係を示す透視図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る記録装置１０００の構成を示す図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。
【図２１】図２０の液体吐出ヘッド３の分解斜視図である。
【図２２】図２０の液体吐出ヘッド３が有する流路部材２１０を構成する第１および第２流路部材の構成を示す図である。
【図２３】記録素子基板１０および流路部材２１０における液体の接続関係を説明するための図である。
【図２４】図２３のＦ−Ｆ線断面図である。
【図２５】吐出モジュール２００の斜視図および分解図である。
【図２６】記録素子基板１０の構成を示す図である。
【図２７】第３の実施形態の記録装置を示す図である。
【図２８】第４の循環経路を示す図である。
【図２９】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３０】液体吐出ヘッドの構成を説明する図である。
【図３１】液体吐出ヘッドの第１の実施例における流路構造を示す透視図である。
【図３２】図３１の液体吐出ヘッドの流路構造を示す断面図である。
【図３３】図３１の液体吐出ヘッドの流路構造の変形例を示す断面図である。
【図３４】液体吐出ヘッドの第２の実施例における流路構造を示す透視図である。
【図３５】図３４の液体吐出ヘッドの流路構造を示す断面図である。
【図３６】液体吐出ヘッドの第３の実施例における流路構造を示す透視図である。
【図３７】図３６の液体吐出ヘッドの流路構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態の例を説明する。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。１例として、本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。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。
【００１１】
本実施形態は、インク等の液体をタンクと液体吐出ヘッド間で循環させる形態のインクジェット記録装置（以下、単に「記録装置」とも呼ぶ）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。
また本実施形態は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）の液体吐出ヘッドであるが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、いわゆる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あげられるが、これに限らない。例えば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良い。
【００１２】
（第１の実施形態）
（インクジェット記録装置の説明）
本発明の、液体を吐出する装置、特には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）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的に搬送しながら１パスで連続記録を行う記録装置である。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インク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）によるフルカラー印刷が可能である。このため、それぞれが１色のインクを吐出する液体吐出ヘッドを４本並べて使用する場合と比較して、記録領域Ｆを小さくすることができる。したがって、記録装置１０００を小型化することができると共に、被記録媒体２が変形して液体吐出ヘッド３と干渉する不具合が起こる可能性を低減することができる。液体吐出ヘッド３が複数の種類のインクを吐出することができるため、それぞれが１色のインクを吐出する液体吐出ヘッドを４本並べて使用する場合には必要である液体吐出ヘッド間の相対位置を精度よく並べる必要がなくなる。液体吐出ヘッド３は、後述するようにインク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と、メインタンクと、バッファタンクと（図２参照）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。
【００１３】
（第１の循環経路の説明）
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。この図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図である。なお図２では、説明を簡略化するために、循環する液体として、ＣＭＹＫインクの内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、液体吐出ヘッド３でインクが消費された際に、消費されたインク分をメインタンク１００６からバッファタンク１００３へ移送する。インクは、例えば、インク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インクを吐出（排出）する場合に液体吐出ヘッド３で消費される。
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からインクを引き出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用いることが出来る。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。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以上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画像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。
【００１４】
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との経路の間に設けられている。このため負圧制御ユニット２３０は、記録を行う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（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で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適用可能である。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でも適用可能である。
【００１５】
図２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。２つの負圧調整機構の内、相対的に高圧設定側（図２でＨと記載）、相対的に低圧設定側（図２で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、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１０と連通する個別供給流路２１３および個別回収流路２１４が設けられている。記録素子基板１０ごとに設けられる個別供給流路２１３および個別回収流路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、インクの一部が、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である。
【００１６】
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インクを流しつつ、一部のインクが各記録素子基板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、記録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。
【００１７】
（第２の循環経路の説明）
図３は、本実施形態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。まず、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で制御する機構（所謂「背圧レギュレーター」と同作用の機構部品）を有している。次に、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。さらに、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が液体吐出ヘッド下流側に配置されている。
第２の実施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流量の変動が生じても、自身の上流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力変動が一定範囲内となるように作動する。圧力変動は、例えば、予め設定された圧力を中心として一定範囲内にされる。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であっても適用可能である。
【００１８】
第１の実施形態と同様に、図３に示す負圧制御ユニット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。２つの負圧調整機構の内、高圧設定側（図３でＨと記載）、低圧設定側（図３で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、および共通回収流路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している。この構成により、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。
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インクを吐出する場合（全吐時）の吐出流量をＦと定義する。そうすると、第１の循環経路の場合（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。
【００１９】
その一方で第２の循環経路（図３）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、適用可能な循環ポンプの自由度が高まる。このため、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。
また、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となるため、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（インク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に高い負圧が印加される。このためにサテライト滴の影響が大きくなる恐れがある。一方、第１の循環経路の場合、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、液体吐出ヘッドおよ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）に照らして、好ましい選択を採ることができる。
【００２０】
（第３の循環経路の説明）
図４は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路のさらなる１形態である第３の循環経路を示す模式図である。上記第１および第２の循環経路と同様な機能、構成については説明を省略し、異なる点について主体的に説明する。
本循環経路では、液体吐出ヘッド３の長手方向の中央部の２個所と、液体吐出ヘッド３の長手方向の一端側の計３か所から液体吐出ヘッド３内にインクなどの液体が供給される。液体は、共通供給流路２１１から各圧力室２３を経た後に共通回収流路２１２に回収され、液体吐出ヘッド３の他端部にある回収用開口から外部へ回収される。ここに示した例では、共通液体流路２１１が液体吐出ヘッド３の長手方向に２つに分割されており、そのそれぞれに対して圧力調整機構Ｈから液体が供給されるようになっている。個別供給流路２１３及び個別回収流路２１４がそれぞれ共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２と連通している。個別供給流路２１３と個別回収流路２１４とを接続する経路中に記録素子基板１０及びその記録素子基板内に配される圧力室２３が設けられている。よって、第１循環ポンプ１００２を流れる液体の一部は、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の圧力室２３内を通過して、共通回収流路２１２へと流れたものである（図４の矢印）。これは、共通供給流路２１１に接続された圧力調整機構Ｈと、共通回収流路２１２に接続された圧力調整機構Ｌとの間に圧力差が設けられ、第１循環ポンプ１００２が共通回収流路２１２のみに接続されているからである。
【００２１】
このようにしてこの液体吐出ユニット３００では、共通回収流路２１２内を通過するような液体の流れと、共通供給流路２１１から各記録素子基板１０内の圧力室２３を通過し共通回収流路２１２に流れが発生する。このため、圧力損失の増大を抑制しつつ、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１から共通回収流路２１２へ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、本循環経路によれば、上記第１および第２の循環経路に比べて液体の輸送手段であるポンプの数を少なくすることが可能となる。
【００２２】
（液体吐出ヘッド構成の説明）
第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド３の構成について説明する。図５（ａ）及び図５（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はそれぞれがＣ／Ｍ／Ｙ／Ｋの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０が直線状に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５（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および電気配線基板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を備える。電気配線基板９０は、記録装置１０００から記録を行うための画像データと駆動に必要な電力を受け取り、記録素子基板１０へと供給する。電気配線基板９０は、ガラスエポキシ等の基板に多層の回路が形成されている。電気配線基板９０は、各フレキシブル配線基板４０の端子４２と電気的に接続するための接続端子９３を有する。それぞれの端子がワイヤーボンディングやＯＬＢ（アウターリードボンディング）等によって接続されて、接続部が封止材によって封止される。基板の内部において、各接続端子９３と信号出力端子９１または電力供給端子９２とは配線によって接続されている。信号出力端子９１または電力供給端子９２の端子数は、接続端子９３の総和よりも少なくなるように回路設計されており、液体吐出ヘッド３の着脱時の作業が容易となっている。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数が少なくて済む。図５（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６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を通過したインク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る。負圧制御ユニット２３０は、それぞれの内部に設けられる弁やバネ部材などの働きによって、インク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。このため負圧制御ユニット２３０は、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。各色の負圧制御ユニット２３０内には、図２で記述したように、各色２つの圧力調整弁が内蔵されている。これらの圧力調整弁は、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、低圧側が共通回収流路２１２と、液体供給ユニット２２０を介して連通している。
【００２４】
筐体８０は、液体吐出ユニット支持部８１と電気配線基板支持部８２とから構成され、液体吐出ユニット３００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ＳＵＳ（ステンレス鋼）やアルミなどの金属材料、もしくはアルミナなどのセラミックや、無機フィラーを添加した樹脂材料が好適である。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から供給されるインクはジョイントゴム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６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、ＳＵＳやアルミ等の金属、或いは樹脂材料などで形成される。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及び封止材による封止部１１０（図１０）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６に示したように、複数の記録素子基板１０を支持する支持部材（共通支持部材）である流路部材２１０は、第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０を積層した積層構成である。流路部材２１０は、液体供給ユニット２２０から供給されたインク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から環流するインクを液体供給ユニット２２０へと戻す。流路部材２１０は液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めで固定されている。これにより、剛性の高い筐体８０に取り付けることで流路部材２１０の反りや変形が抑制されており、吐出モジュール２００の接合面の平面度を確保することができる。したがって、接合部でリーク等が起きにくくなり、信頼性の高い接合をすることができる。また接合面の平面度が高くなるため、複数の吐出モジュール２００の吐出口形成面を均一に揃えやすくなる。これにより、記録を行った際に吐出された液滴の着弾位置のバラつきが抑制され、高画質な記録を実現することが可能になる。
【００２７】
図７（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７（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７（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７（ｂ）と図７（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７（ｄ）と図７（ｅ）が対向するように接合する。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８）。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流路部材５０、第２流路部材６０及び第３流路部材７０は、インクに対して耐腐食性を有するとともに、支持部材３０と接合するために線膨張率の低い材質からなることが好ましい。材質は例えば、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）や変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＳＦ（ポリサルフォン）や変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等を母材としてシリカやガラスなどの無機フィラーを添加した複合材料である。流路部材５０、６０、７０は、これらの材料を用いて射出成形により形成することができる。流路部材５０、６０、７０は、樹脂製のモールド部材（樹脂部材）であってよい。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材料を選択した場合には、溶着による接合方法を用いても良い。流路部材５０、６０、７０の材質が同一である場合、線膨張係数の違いによって接合部に発生する応力がほとんどなく、接合信頼性を高めることができるため好ましい。また、同一材料でない場合には、線膨張係数が同程度の材料を用いることで接合信頼性を保つことができる。線膨張係数が同程度とは、例えば線膨張係数の値がプラスマイナス１０％程度の範囲である。本実施形態では、流路部材２１０は複数の部品を接合して形成することとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば流路部材２１０は、グリーンシートを積層して一体化したアルミナで形成されていてもよい。
【００２９】
次に図８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８は、第１流路部材５０、第２流路部材６０および第３流路部材７０を接合して形成される流路部材２１０内の流路を第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。以下の説明で、インク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。
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９は、図８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９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８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１１）に供給するための流路が形成されている。また支持部材３０及び記録素子基板１０には、記録素子１５に供給したインクの一部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）するための流路が形成されている。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８及び図９に示したように各流路を接続した本実施形態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へと順に流れる流れが発生する。記録素子基板１０内では、液体供給路１８〜吐出口１３の近傍〜液体回収路１９へとインクが流れる。
【００３１】
（吐出モジュールの説明）
図１０（ａ）に１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図１０（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（個別支持部材）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）を封止材で覆って封止部１１０を形成する。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６参照）と電気接続される。フレキシブル配線基板４０は、記録装置１０００から送られてくる駆動信号、駆動電力を記録素子基板１０に供給する配線部材であり、ポリイミド等の樹脂フィルム上に配線が形成されている。フレキシブル配線基板４０の両端には、記録素子基板１０と接続する端子４１と、電気配線基板９０と接続する端子４２が設けられている。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。
複数の吐出モジュール２００を、流路部材上に配列して接合することで、液体吐出ヘッド３の印字幅を所望の幅に設定することが可能である。また、複数の吐出モジュール２００を配列して用いることで、吐出モジュール２００ごとに電機接続検査を行って、良品だけを選択して製品に用いることが可能になり、一体化して製作した場合と比較して、歩留まりを向上させることが可能になる。本実施形態では、１５個の吐出モジュール２００を用いて、直線状（インライン）に配列し、全体で１２インチの印字幅を有する吐出ヘッド３を形成している。
【００３２】
（記録素子基板の構造の説明）
本実施形態における記録素子基板１０の構成について説明する。図１１（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を示し、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡで示した部分の拡大図を示し、図１１（ｃ）は図１１（ａ）の裏面の平面図を示す。図１１（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。吐出口１３は、インクを精度良く被記録媒体に着弾させるために、吐出口形成部材１２に感光性樹脂材料などを用いて、フォトリソグラフィープロセスによって高精度に形成されることが望ましい。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。記録素子基板１０に設けられる吐出口列の数は４に限定されるものではなく、必要に応じて増減することができる。記録素子基板１０に設けられる複数の吐出口列は、吐出口列方向と交差する方向に並列している。
図１１（ｂ）に示すように、各吐出口１３に対応した位置には、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子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１１（ａ）の端子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６）及びフレキシブル配線基板４０（図１０）を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱してインクを沸騰させる。この沸騰による発泡の力でインクを吐出口１３から吐出する。図１１（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伸びた流路であり、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。
【００３３】
図１１（ｃ）および図１２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。開口２１は、液体供給路１８に液体を供給する供給開口と、液体回収路１９からの液体を回収する回収開口とを含み、これらを区別するときは、供給開口２１ａ及び回収開口２１ｂとする。本実施形態においては、液体供給路１８の１本に対して３個、液体回収路１９の１本に対して２個の開口２１が蓋部材２０に設けられている。図１１（ｂ）に示すように蓋部材２０の夫々の開口２１は、図７（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。図１２に示すように蓋部材２０は、記録素子基板１０の基板１１の面に形成される液体供給路１８及び液体回収路１９の壁の一部となる溝に対して、その面を覆うように設けられることで液体供給路１８及び液体回収路１９の蓋としての機能を有する。蓋部材２０は、インク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ー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、感光性の樹脂フィルム部材で構成されることが好ましい。
【００３４】
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。図１２は図１１（ａ）におけるＢ−Ｂ面での記録素子基板１０および蓋部材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１１）、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１８および液体回収路１９を構成する溝が形成されている。基板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内の個別供給流路２１３および個別回収流路２１４を介して共通供給流路２１１と共通回収流路２１２と連通している。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。１つの吐出口列に対して、３箇所の供給開口２１ａからインクが供給されており、液体供給路１８内の平面方向では、図１１（ａ）の矢印Ｃ１で示すような方向にインクが流れる。液体供給路１８と液体回収路１９との間の圧力差によって、液体吐出ヘッド３の複数の吐出口１３からインク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１３の近傍においては、数ｍｍ／ｓｅｃから数十ｍｍ／ｓｅｃ程度の流れが発生する。液体供給路１８と液体回収路１９との間の圧力差は、例えば数十ｍｍＡｑから数百ｍｍＡｑ程度である。すなわち、基板１１内に設けられた液体供給路１８内のインクは、供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる図１２の矢印Ｃで示した流れとなる。。そして、液体回収路１９に回収されたインクは、図１１（ａ）の矢印Ｃ２に示す向きに平面的に流れ、２箇所の回収開口２１ｂを通って流路部材２１０へと回収される。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・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へ回収されたインクは、蓋部材２０の開口２１及び支持部材３０の液体連通口３１（供給液体連通口と回収液体連通口を含む）（図１０ｂ）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。このインクは、最終的には記録装置１０００の供給経路へと回収される。
【００３５】
つまり記録装置本体から液体吐出ヘッド３へ供給されるインクは下記の順に流動し、供給および回収される。インクは、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。そしてインクは、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、第２流路部材６０に設けられた共通流路溝６２および連通口６１、第１流路部材５０に設けられた個別流路溝５２および連通口５１の順に供給される。その後、インクは、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、蓋部材２０に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８および供給口１７ａを順に介して圧力室２３に供給される。圧力室２３に供給されたインクのうち、吐出口１３から吐出されなかったインクは、基板１１に設けられた回収口１７ｂおよび液体回収路１９、蓋部材２０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、インクは、第１流路部材５０に設けられた連通口５１および個別流路溝５２、第２流路部材６０に設けられた連通口６１および共通流路溝６２、第３流路部材７０に設けられた連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れる。さらに、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の外部へインクが流動する。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から流入したインク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から回収されたインクは、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。
【００３６】
また図２および図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インクが個別供給流路２１３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２１３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に流動するインクもある。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、本実施形態のような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、インク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、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、圧力室や吐出口近傍部のインクの増粘を抑制できるので吐出の方向の正常な方向からのず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。
【００３７】
（記録素子基板間の位置関係の説明）
図１３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。後述の図１１に示すように、本実施形態では略平行四辺形の記録素子基板を用いている。図１３に示すように各記録素子基板１０における吐出口１３が配列される各吐出口列（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１３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、直線状（インライン）に配置した場合においても、図１３のような構成とすることができる。これにより液体吐出ヘッド１０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出来る。なお、本実施形態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。支持部材３０の端部は、記録素子基板１０の端部よりも後退するような寸法関係となっている。このため、記録素子基板１０同士を近接して配置する際に、支持部材３０が妨げないようになっている。また、複数の吐出モジュール２００が、マウンタ装置を使用して数ミクロンから数十ミクロンの相対位置精度で配置される。これにより、複数の吐出モジュール２００を配列したときに、記録素子基板１０に形成された各吐出口列１４ａ〜１４ｄが精度良く並ぶことになる。したがって、複数の種類のインクを被記録媒体２上に精度良く着弾させることができ、高画質の記録を行うことができる。
【００３８】
液体供給ユニット２２０および負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッド３の長手方向で両端に２つに分かれて取り付けられ、負圧制御ユニット２３０は液体吐出ヘッド３の短手方向で２つ並べて配置されている。図１４に示すように、インクの循環の向きは、２色ずつ異なる向きとしてもよい。図１４において、Ｉ−Ｃ、Ｉ−Ｍ、Ｉ−Ｙ及びＩ−Ｂｋは、それぞれの色のインクの流れを示している。これにより、複数の共通供給流路２１１は、流れるインクの向きが互いに異なる共通供給流路２１１を含むことになる。本実施例では液体吐出ヘッド３の長手方向において、２箇所に分かれて配置された負圧制御ユニット２３０をそれぞれ通って、流路部材２１０に形成された共通供給流路２１１では、２色ずつ逆向きにインクが流れることになる。このような構成にする利点について以下に説明する。
第１の利点として、流路内の圧力損失を小さくすることができることが挙げられる。図１４に示すように、液体吐出ヘッド３の長手方向で両端部に液体供給ユニット２２０および負圧制御ユニット２３０を配置した場合、液体供給ユニット２２０の内部で往復する流路を最小限に抑えることができる。したがって、記録装置１０００本体に大型のポンプを搭載する必要がなく、また、流路内の圧力損失を小さくするために、流路の断面積を大きくして液体吐出ヘッド３のサイズを増大させるようなこともない。
第２の利点として、液体供給ユニット２２０と筐体８０の接合信頼性を向上させることができることが挙げられる。液体供給ユニット２２０は樹脂材料を用いて形成されるが、液体供給ユニット２２０にフィルタを溶着する構成をとる場合があり、フィラーは添加しないか、添加しても少量に留めておくことが好ましい。したがって液体供給ユニット２２０の線膨張係数は、ＳＵＳやアルミ等で形成された筐体８０よりも大きくなる。このため、これらの異種材料が接合された液体吐出ヘッド３が温度変化を受ける場合には、線膨張係数の差によってネジ固定部に応力が働く。上述したように、液体供給ユニット２２０と流路部材２１０とは筐体８０にネジで固定されており、ジョイントゴム１００を挟み込んで２部品間のシールが成されている。このため、液体供給ユニット２２０と筐体８０との間のねじ止め部が応力を受けて緩むと、液体供給ユニット２２０と流路部材２１０のシール信頼性を損なう可能性がある。図１４に示すように、液体供給ユニット２２０および負圧制御ユニット２３０を液体吐出ヘッド３の長手方向で２つに分けて配置して接合領域ｈを小さくすることで、温度変化を受けた際の応力を小さくすることができる。このため、温度変化を受けても、リークの発生が生じ難い信頼性の高い液体吐出ヘッドとすることができる。
【００３９】
（液体吐出ヘッド構成の変形例の説明）
次に、図１５〜図１８を用いて、上述した液体吐出ヘッド構成の変形例について説明する。上述した例と同様な構成、機能については説明を省略し、異なる点について主体的に説明する。図１５は、図１に示すものと同様の記録装置であるが、本変形例に基づく液体吐出ヘッド３を備えた記録装置を示している。図１６、図１７は、本変形例の液体吐出ヘッドの斜視図と分解斜視図である。
本変形例の液体吐出ヘッド３では、液体吐出ヘッド３と外部との液体の接続部である複数の液体接続部１１１が、液体吐出ヘッド３の長手方向の一端側に集約して配置されている。液体吐出ヘッド３の他端側には複数の負圧制御ユニット２３０を集約して配置されている（図１７）。液体吐出ヘッド３に含まれる液体供給ユニット２２０は、液体吐出ヘッド３の長さに対応した長尺状のユニットとして構成され、供給する４色の液体に対応した流路およびフィルタ２２１を備える。図１７に示すように、液体吐出ユニット支持部８１に設けられる開口８３〜８６も、上述した液体吐出ヘッド３とは異なる位置に設けられている。
【００４０】
図１８は、流路部材５０，６０，７０の積層状態を示している。複数の流路部材５０，６０、７０の最上層である流路部材５０の上面に、複数の記録素子基板１０が直線状に配列されている。各記録素子基板１０の裏面側に形成される開口２１（図２６）に連通する流路は、液体の色ごとに、個別供給流路２１３が２つ、個別回収流路２１４が１つとなっている。これに対応して、記録素子基板１０の裏面に設けられる蓋部材２０に形成される開口２１も、液体の色ごとに供給開口２１が２つ、回収開口２１が１つとなっている。図１８に示すように、液体吐出ヘッド３の長手方向に沿って延在する共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とが交互に並列されている。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の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、主として第１実施形態と異なる部分のみを説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。
【００４２】
（インクジェット記録装置の説明）
本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録装置を図１９に示す。第２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つ並列配置させることで被記録媒体へフルカラー記録を行う点が第１実施形態とは異なる。第１の実施形態において１色あたりに使用できる吐出口列数が１列だったのに対し、本実施形態２において１色あたりに使用できる吐出口列数は２０列となっている（図２６（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。第１の実施形態と同様に、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。
【００４３】
（循環経路の説明）
記録装置１０００及び液体吐出ヘッド３間の液体循環経路としては、第１の実施形態と同様、図２、図３又は図４に示した第１、第２および第３の循環経路を用いることができる。
【００４４】
（液体吐出ヘッド構造の説明）
本発明の第２の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（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の長手方向に直線状に配列される１６個の記録素子基板１０を備え、１色のインクで記録が可能な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、第１の実施形態同様、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。しかしながら本実施形態の液体吐出ヘッド３は、第１の実施形態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。
図２１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。各ユニット及び部材の役割や液体吐出ヘッド内の液体流通の順は基本的に第１の実施形態と同様であるが、液体吐出ヘッドの剛性を担保する機能が異なる。第１の実施形態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の実施形態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。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、相対的に高低の負圧で圧力を制御するように設定されている。また、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におけるインク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。このため、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、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。
【００４５】
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から供給されたインク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から環流するインク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、インク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ＳＵＳやＴｉ、アルミナなどを好ましく用いることができる。
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。第１の実施形態とは異なり、第２実施形態における第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用し複数のモジュールを配列させることで、液体吐出ヘッドの長さに対応することができる。したがってこのように分割した構成は、例えばＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ２サイズおよ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、第１実施形態の１色分と同様である。本実施形態においては、第１の実施形態と異なり、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２のインクの長手方向は互いに反対方向である。
【００４６】
図２３は、記録素子基板１０と流路部材２１０とのインク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の長手方向に延在す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。
図２４は、図２３のＦ−Ｆ線における断面を示した図である。この図に示したように、共通供給流路は、連通口６１、個別連通口５３、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２４では不図示であるが、別の断面においては、個別回収流路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２３を参照すれば明らかである。第１の実施形態と同様に、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、供給したインク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。また第１の実施形態と同様に、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を介して接続されている。このため、その差圧によって、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へと流れる流れが発生する。
【００４７】
（吐出モジュールの説明）
図２５（ａ）に、１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図２５（ｂ）にその分解図を示す。第１実施形態との差異は、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ている点である。さらに、端子１６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２０列あり、第１の実施形態の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、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の実施形態と同様である。
【００４８】
（記録素子基板の構造の説明）
図２６（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２６（ｃ）は図２６（ａ）の面の裏面を示す模式図である。図２６（ｂ）は図２６（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を除去した場合の記録素子基板１０の面を示す模式図である。図２６（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。吐出口列数は第１の実施形態よりも大幅に増加しているものの、第１の実施形態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、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の実施形態と同様である。
【００４９】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録装置１０００とこの記録装置に設けられる液体吐出ヘッド３の構成を説明する。第３の実施形態の液体吐出ヘッドは、ＪＩＳ  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のものである。第３の実施形態は第２の実施形態と類似している点が多いため、以降の説明においては、主として第２実施形態と異なる部分を説明し、第２実施形態と同様の部分については説明を省略する。
【００５０】
（インクジェット記録装置の説明）
図２７は、本実施形態のインクジェット記録装置を示している。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において転写される。転写部１００８では、中間転写ドラム１００７に対して付勢された押圧ローラー１０２０が設けられており、被記録媒体２が中間転写ドラム１００７と押圧ローラー１０２０によって挟持されつつ搬送されることにより、転写が行われる。第２の実施形態での被記録媒体２の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、被記録媒体である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。第１及び第２の実施形態と同様、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。
【００５１】
（第４の循環経路の説明）
第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、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〜図４に示した第１〜第３の循環経路も適用可能であるが、図２８に示す循環経路を用いることが好適である。図２８に示す第４の循環経路が図３に示す第２の循環経路と主に相違する点は、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第２循環ポンプ１００４の各々に対し、その循環ポンプの出口と入口を短絡するバイパス弁１０１０が付加されていることである。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ように構成されており、バイパス弁１０１０上流側の圧力を下げるという機能（第１の機能）を有する。またバイパス弁１０１０は、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。
バイパス弁１０１０の第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おそれがある。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にバイパス弁１０１０が開くことで各循環ポンプの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。
【００５２】
また第２の機能により、循環を停止したときには、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を開放することができる。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から第２循環ポンプ１００４までの間）での高い負圧状態（例えば、数〜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１０１０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の下流部の圧力開放を行える。上流側からだけでも液体吐出ヘッド３の下流部の圧力開放を行えるが、液体吐出ヘッド３の上流側流路と液体吐出ヘッド３の内部の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１３に形成されている液体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開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。
【００５３】
（液体吐出ヘッド構造の説明）
第３の実施形態での液体吐出ヘッド３の構造について説明する。図２９（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の液体吐出ヘッド３の斜視図およびその分解斜視図である。液体吐出ヘッド３は、その長手方向に直線状（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、第２の実施形態と同様に、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を備えている。
図２９（ｂ）では、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ごとに分割されて表示されている（ただしシールド板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第２の実施形態と同様である。第２の実施形態との主な相違点は、電気配線基板９０が複数に分割されて配置されていること、負圧制御ユニット２３０の位置、及び第１流路部材５０の形状である。本構成例のように、例えばＪＩＳ  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。
【００５４】
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。また、図３０（ｂ）では記録素子基板１０は下向きに描かれているが、図３０（ｃ）では記録素子基板１０は上向きに描かれている。
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、第２の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、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、水平面に対する傾斜角度が液体吐出ヘッド３ごとに異なるような記録装置へ好適に適応できる。水頭差を小さくできるため、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１０の吐出口に加わる負圧差を低減できる。またこの構成は、負圧制御ユニット２３０から記録素子基板１０との間の距離が小さくなることでその間の流れ抵抗も小さくなるので、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。
【００５５】
図２８で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の流れを同じ方向で示しているが、図３０（ｂ）は、液体吐出ヘッド３の各構成部品内での実際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は、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。
【００５６】
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が接続されている。また、共通供給流路２１１の途中には複数の個別供給流路２１３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２１４への分岐部がある。個別供給流路２１３及び個別回収流路２１４は、いずれも、複数の第１流路部材５０の各々の内部に形成されており、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２６（ｃ）参照）と連通している。
図３０（ｂ）においてＨとＬで示した負圧制御ユニット２３０は、それぞれ、相対的に高（Ｈ）、低（Ｌ）の負圧で当該負圧制御ユニット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構成されている。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の間に差圧が発生する。この差圧によって、液体が、共通供給流路２１１から個別供給流路２１３、記録素子基板１０内の吐出口１３（圧力室２３）、個別回収流路２１４を順に通過して共通回収流路２１２へと流れる。
【００５７】
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。本実施形態においては第２の実施形態で説明した支持部材３０（図２４）が設けられておらず、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に接合されている。第２流路部材６０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２１３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２１４、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。
ここでは、図２２に示した第２の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上に取り付ける際に位置がずれた場合であっても、第１流路部材５０と第２流路部材６０との間で確実に流体連通が行わるようになり、ヘッド製造時の歩留まりが向上しコストダウンが図られる。
【００５８】
以上説明したように、本発明の第１から第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド３は、複数の記録素子基板１０を有する。各記録素子基板１０は、吐出口１３と、吐出口に液体を供給する液体供給路１８と、個別供給流路２１３から供給された液体を回収する液体回収路１９と、吐出口１３から液体を吐出するためのエネルギーを発生する記録素子１５とを有する。この液体吐出ヘッド３は、各記録素子基板１０に設けられた複数の液体供給路１８の少なくとも１つと連通する個別供給流路２１３を介して、複数の記録素子基板１０に液体を供給する共通供給流路２１１を有する。液体吐出ヘッド３は、各記録素子基板１０に設けられた複数の液体回収路１９の少なくとも１つと連通しする個別回収流路２１４を介して、複数の記録素子基板１０から液体を回収する共通回収流路２１２をさらに有する。この構成により、複数の記録素子基板１０間で、流路間の差圧を同等に保つことが可能になる。
第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド３は、複数の種類（複数の色）のインクを吐出することができ、第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド３は、それぞれが１つの種類のインクを吐出する。１つの液体吐出ヘッド３が複数の種類のインクを吐出する場合、複数の吐出口１３は、それぞれが連通する共通供給流路２１１ごとに異なる種類のインクを吐出することになる。
【００５９】
以下に、本発明の特徴部について各実施例を用いて説明する。
【００６０】
（液体吐出ヘッド３の第１の実施例）
続いて、液体吐出ヘッド３の内部の流路構成について詳細に説明する。なお、以下の第１〜第３の実施例では、上記の第１の実施形態で説明した、１つの液体吐出ヘッドが複数の種類のインクを吐出する構成について説明する。
図３１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。記録素子基板１０の内部の流路構成は上述した通りである。
ここで、共通供給流路２１１や共通回収流路２１２が記録素子基板１０を横断する流路構成となっている。しかしながら上述した通り、記録素子基板１０の裏面は樹脂フィルムからなる蓋部材２０で蓋がされており、部分的に開口２１によって液体供給路１８や液体回収路１９と連通しているため、それぞれの色が混じることなく循環経路を形成することができる。この例では、４色一体の液体吐出ヘッドが実現されている。
【００６１】
図３２（ａ）は、図３１のＦ−Ｆ断面、図３２（ｂ）はＧ−Ｇ断面における液体吐出吐出ユニット３００を摸式的に示した図である。なお、ここでは流路構成の説明に不要なフレキシブル配線基板は省略している。
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（高圧側）と液体供給ユニット２２０とを介して接続されている。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と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、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へと順に流れる流れが発生する。
【００６２】
ここで、各共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２において、流路内部の圧力損失によって、循環経路の上流と下流で圧力の絶対値が異なっている場合がある。この場合、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の圧力損失が実質的に同等であり、かつ、個別供給流路２１３や個別回収流路２１４の圧力損失が、上流と下流で実質的に同等となっていれば、上流と下流で差圧値は実質的に同じになる。つまり、上流側に位置する吐出モジュールと下流側に位置する吐出モジュールの内部では同様の循環流が発生することになる。
本実施例においては、複数の共通供給流路２１１や複数の共通回収流路２１２を形成する共通流路溝６２（図７）は第２流路部材６０の１部品内に集約されている。このため、各共通供給流路２１１および共通回収流路２１２の圧力損失のバラつきを低減することができる。すなわち、射出成形によって作られる第２流路部材６０において、圧力損失を決める流路の幅や高さに関して製造バラつきがあっても、１つの部品で形成している場合には、すべての共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が同様の傾向で寸法が変化する。例えば、寸法が規定値より大きくできた場合はすべての共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が大きくでき、寸法が規定値より小さくできた場合はすべての共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が小さくできることが多い。このため、各流路の圧力損失としてはほぼ同程度であり、共通流路において各色とも同等の差圧をつけることができる。特に本実施例のようにページワイド型の液体吐出ヘッドのように共通供給流路２１１および共通回収流路２１２が液体吐出ヘッドの長手方向の一端から他端に延在するような構成においては特に好適に適用できる。また図２、図３に示すように圧力損失が比較的大きくなるフィルタ（２２１、２２１）は共通供給流路２１１および共通回収流路２１２より上流側に設けられている。よって共通供給流路２１１および共通回収流路２１２と記録素子基板１０との間の流路にフィルタを設ける場合に比べて、記録素子基板１０ごとの圧力損失のばらつきを小さくできる。
【００６３】
また、個別供給流路２１３や個別回収流路２１４は第１流路部材５０に集約しており、同様に、各吐出モジュールに対し、ほぼ同等の圧力損失をもった個別流路が形成される。
共通供給流路２１１および共通回収流路２１２は、複数（例えば１５個）の吐出モジュールに対してインクを供給するため、圧力損失を低減する必要があり、また、流路の寸法誤差の影響を小さくして、循環の上流側と下流側で同等の差圧を維持する必要がある。そのため、本実施形態では、インクが流れる方向と直交する断面において、共通供給流路２１１の断面積は、個別供給流路２１３の断面積より大きく、４倍以上、例えば４〜１０倍程度である。インクが流れる方向と直交する断面において、共通回収流路２１２の断面積は、個別回収流路２１４の断面積より大きく、４倍以上、例えば４〜１０倍程度である。これにより、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２の圧力損失を十分に小さくなるようにしている。
特に、記録素子基板１０に垂直な方向（記録素子基板の厚み方向）において、共通供給流路２１１の高さＶ２は、個別供給流路２１３の高さＶ１よりも高く、共通回収流路２１２の高さＶ２は、個別回収流路２１４の高さＶ１よりも高い。例えば、共通供給流路２１１の高さＶ２は、個別供給流路２１３の高さＶ１の２倍以上（２〜８倍程度）であり、共通回収流路２１２の高さＶ２は、個別回収流路２１４の高さＶ１の２倍以上（２〜８倍程度）である。これによって、液体吐出ヘッド３の幅をさほど大きくすることなく、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２の断面積を十分に確保することが可能である。
したがって、本実施形態の液体吐出ヘッドにおいては、各記録素子基板１０間および各吐出モジュール２００間で差圧バラつきが小さく、安定した循環流を発生させることができる。さらに、使用するインクの粘度がほぼ同等であり、必要な循環流速もほぼ同等である場合には、図２で示した記録装置本体のポンプを複数色で共通化することも可能であり、本体サイズの小型化をすることもできる。
【００６４】
図３２に示したように、一部の色においては、個別供給流路２１３の長さＸを個別回収流路２１４の長さＸ’よりも短くなるようにしている。流路の圧力損失は断面積と長さで決まり、このように、Ｘ＜Ｘ’とすることで、個別回収流路２１４よりも個別供給流路２１３の圧力損失を小さくすることができる。例えば、同時に多数の吐出口１３からインクを吐出する場合、吐出口１３からインク吐出の直後に圧力室２３にインクを供給（リフィル）するために、液体回収路１９からインクが逆流する可能性がある。圧力室２３から液体回収路１９に回収されたインクは、記録素子１５の駆動により発生する熱が伝わり、液体供給路１８内部の温度と比較すると高い状態になっている。そのため、液体回収路１９から高い温度のインクが逆流すると、記録素子基板１０の表面（吐出口側）の温度が上昇してインクの粘度が下がることで吐出される液滴が大きくなり、画像にムラができる可能性がある。また、インクが逆流してくることで、吐出口近傍の循環流が乱れ、吐出性能が損なわれる可能性がある。したがって、本実施形態に示すように、個別供給流路２１３の圧力損失を個別回収流路２１４より小さくし、個別供給流路２１３からインクが供給されやすい構成とすることで、循環安定性が高まり、安定した記録を行うことができる。
【００６５】
（液体吐出ヘッド３の第１の実施例の変形例）
図３３に第１の実施例の変形例を示す。図３２では、第２流路部材６０のみに共通流路溝６２を形成した場合を示したが、図３３に示すように第３流路部材７０にも共通流路となる溝を形成していても良い。上記で説明したものと同様に一部材内に複数の溝を形成することで、同様のばらつき傾向を備える溝が形成されることとなり、溝寸法の相対差は小さく、液体吐出ヘッドの幅を大きくすることなく、共通流路の断面積を大きく取ることができる。したがって、流路の圧力損失を小さくなり、より小型のポンプが適用可能になり、記録装置の小型化や省電力化をすることができる。
また、第１の実施例では、個別供給流路２１３と個別回収流路２１４の長さによって圧力損失の差をつける構成としたが、流路の高さや幅を変えることによって圧力損失の差をつけても良い。
【００６６】
（液体吐出ヘッド３の第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施形態のおける流路構成を図３４および図３５を用いて説明する。図３４は、第１〜第３流路部材５０，６０，７０を接合して形成される流路部材２１０内の流路を第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見た透視図である。また、図３５（ａ）は、図３４のＪ−Ｊ断面、図３５（ｂ）は、図３４のＫ−Ｋ断面における液体吐出吐出ユニット３００を摸式的に示した図である。
本実施例では、第１の実施例で説明した、個別供給流路２１３と個別回収流路２１４の長さ関係（Ｘ＜Ｘ’）を４色すべてに対して適用した構成である。複数の共通供給流路２１１および複数の共通回収流路２１２が並設された第１の方向において、一対の共通供給流路２１１および共通回収流路２１２のうち、共通回収流路２１２は、共通供給流路２１１よりも外側に設けられている。この構成により、インクの種類によらず、すべての吐出口列において、より循環安定性が高くなり、高画質の記録を得ることができる。
また、上述した通り、本実施の液体吐出ヘッドは、記録素子基板１０に３つの供給開口２１ａと２つの回収開口２１ｂを設けている。これに伴い、１つの吐出モジュール２００に対し、個別供給流路２１３が３本、個別回収流路２１４が２本設けられている。流路部材２００の最外部（図中の最上部と最下部）に相対的に数の少ない個別回収流路２１４との接続部が配置されることで、接合部からインクがリークするリスクを低減することもできる。
【００６７】
（液体吐出ヘッド３の第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施形態のおける流路構成を図３６および図３７を用いて説明する。図３６は、第１〜第３流路部材５０，６０，７０を接合して形成される流路部材２１０内の流路を第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。また、図３７（ａ）は、図３６のＭ−Ｍ断面、図３７（ｂ）は図３６のＮ−Ｎ断面における液体吐出吐出ユニット３００を摸式的に示した図である。
本実施例においては、図３７に示すように４色の共通供給流路２１１が中央側に集約され、その両側に２色ずつ共通回収流路２１２が配置される構成である。すなわち、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２が並設された第１の方向において、複数の共通回収流路２１２は、全て複数の共通供給流路２１１よりも外側に配置されている。これによって、個別供給流路２１３の長さＸと個別回収流路の長さＸ’の差をより大きくすることができ、すなわち、圧力損失の差をより大きくすることができる。したがって、同時に多数の吐出口１３からインクを吐出する場合においても、逆流する可能性が更に抑制され、より循環安定性を高めることができる。
また、本数の多い個別供給流路２１３が最短になるように配置されるため、図３６に示すように、流路の占有面積を最小限にすることができる。また、流路が配置されない領域を広くとることができるため、この部分に別の部品を収容するなど、有効活用することができ、液体吐出ヘッドを大きくすることなく、多機能化することができる。
さらに、図３７に示すように、記録動作時に発熱する記録素子基板１０の直上に、温度の低い共通流路が配置され、かつ、これらのインクが供給されやすい構成となる。このため、記録素子基板１０の温度が上昇しにくく、その結果、画像の濃度ムラの少ない記録を行うことができる。
【００６８】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、上記液体吐出ヘッド３の第１〜第３実施例として、１つの液体吐出ヘッドが複数の種類のインクを吐出する形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。第２の実施形態で説明した、各液体吐出ヘッドが１つの種類のインクを吐出し、複数の液体吐出ヘッドを並べて用いるものについても、本発明の技術的思想を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
３      液体吐出ヘッド
１０    記録素子基板
１３    吐出口
５０    第１流路部材
６０    第２流路部材
７０    第３流路部材
２００  吐出モジュール
２１０  流路部材
２３０  負圧制御ユニット
２１１  共通供給流路
２１２  共通回収流路
２１３  個別供給流路
２１４  個別回収流路
【図１】
2017124605.tif 000003
【図２】
2017124605.tif 000004
【図３】
2017124605.tif 000005
【図４】
2017124605.tif 000006
【図５】
2017124605.tif 000007
【図６】
2017124605.tif 000008
【図７】
2017124605.tif 000009
【図８】
2017124605.tif 000010
【図９】
2017124605.tif 000011
【図１０】
2017124605.tif 000012
【図１１】
2017124605.tif 000013
【図１２】
2017124605.tif 000014
【図１３】
2017124605.tif 000015
【図１４】
2017124605.tif 000016
【図１５】
2017124605.tif 000017
【図１６】
2017124605.tif 000018
【図１７】
2017124605.tif 000019
【図１８】
2017124605.tif 000020
【図１９】
2017124605.tif 000021
【図２０】
2017124605.tif 000022
【図２１】
2017124605.tif 000023
【図２２】
2017124605.tif 000024
【図２３】
2017124605.tif 000025
【図２４】
2017124605.tif 000026
【図２５】
2017124605.tif 000027
【図２６】
2017124605.tif 000028
【図２７】
2017124605.tif 000029
【図２８】
2017124605.tif 000030
【図２９】
2017124605.tif 000031
【図３０】
2017124605.tif 000032
【図３１】
2017124605.tif 000033
【図３２】
2017124605.tif 000034
【図３３】
2017124605.tif 000035
【図３４】
2017124605.tif 000036
【図３５】
2017124605.tif 000037
【図３６】
2017124605.tif 000038
【図３７】
2017124605.tif 000039