(57)【要約】【課題】一方の面に複数の記録素子が形成された記録素子基板の小型化を図りつつ、圧力室への液体の再充填を速やかに行えるようになる。【解決手段】記録素子基板の他方の面に複数の記録素子に共通に溝状の液体供給路を設け、さらに記録素子基板を貫通して液体供給路と圧力室とを連通する複数の供給口と、液体供給路への液体の供給口となる供給側開口とを設ける。液体を吐出するときにおける、任意の供給側開口からその供給側開口から最も離れた位置にある供給口までの液体供給路での液体の圧力損失と、供給口での液体の圧力損失との和が５０００Ｐａ以下となるようにする。【選択図】図３２
2017124601.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、隣接する記録素子の間に配置された隔壁と、前記記録素子に対応して設けられた吐出口と、前記隔壁により区画され前記記録素子を内部に備える圧力室と、を有し、複数の前記吐出口が一列に並んで吐出口列を形成する液体吐出ヘッドであって、
複数の前記圧力室に液体を供給する、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の面に溝状に設けられた液体供給路と、
前記第１の面と前記液体供給路との間を連通し、前記液体供給路から前記圧力室に液体を供給する複数の供給口と、
前記液体供給路に液体を供給するための供給側開口を備え、前記液体供給路を覆うように前記第２の面に設けられた蓋部材と、
を有し、
前記吐出口から液体を吐出後、前記圧力室に液体が充填される過程における、任意の前記供給側開口から、当該供給側開口と連通し、当該供給側開口から最も離れた位置にある前記供給口までの前記液体供給路での液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある供給口での液体の圧力損失と、の和Ｐ１が５０００Ｐａ以下であることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記供給側開口の位置からｉ番目の前記供給口とｉ＋１番目の前記供給口との間で前記液体供給路を流れる前記液体の粘性抵抗をＲi、前記供給口を流れる前記流体の粘性抵抗をｒ、前記供給口の各々を流れる液体の流量をＱ、前記供給側開口を流れる液体の量をｑ、前記供給側開口から当該供給側開口から前記最も離れた位置にある供給口までの区間に含まれる前記供給口の数をｎとして、合成圧力損失ΔＰを
【数１】
2017124601.tif 000006
としたとき、前記合成圧力損失ΔＰが５０００Ｐａ以下である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
複数の前記供給口が配列されており、互いに隣接する前記供給口の間を連通する前記液体供給路を流れる液体の粘性抵抗をＲ、前記供給口を流れる前記流体の粘性抵抗をｒ、前記供給口の各々を流れる液体の流量をＱ、前記供給側開口から当該供給側開口から前記最も離れた位置にある供給口までの区間に含まれる前記供給口の数をｎとして、合成圧力損失ΔＰを
【数２】
2017124601.tif 000007
としたとき、前記合成圧力損失ΔＰが５０００Ｐａ以下である、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体供給路の、流体の流れ方向と直交する方向における断面が長方形であって、前記液体供給路の少なくとも一部の区間において、前記液体供給路の幅に対して前記液体供給路の深さが２倍以上である、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】
前記液体供給路の、流体の流れ方向と直交する方向における断面積が、前記供給側開口の位置から遠ざかるにつれて減少する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記吐出口列を複数備える、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】
前記液体供給路は、前記吐出口列の延在方向に対して平行に設けられている、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】
前記供給側開口は、前記液体供給路の延在方向に関して、前記液体供給路の両端部側に設けられる前記供給口よりも前記延在方向の中心側に設けられている、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】
複数の前記圧力室から液体を回収する、前記第２の面に溝状に設けられた液体回収路と、
前記第１の面と前記液体回収路との間を連通し、前記圧力室から前記液体回収路に液体を回収する複数の回収口と、
前記液体回収路から液体を回収するための、前記蓋部材に設けられた回収側開口と、
をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記吐出口から液体を吐出後、前記圧力室に液体が充填される過程における、任意の前記回収側開口から、当該回収側開口と連通し、当該回収側開口から最も離れた位置にある前記回収口までの前記液体回収路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある回収口での前記液体の圧力損失と、の和Ｐ２が５０００Ｐａ以下である、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記圧力損失の和Ｐ１と、
前記吐出口からの液体の吐出を行わない待機状態における、任意の前記供給側開口から、当該供給側開口と連通し、当該供給側開口から最も離れた位置にある供給口までの前記液体供給路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある供給口での前記液体の圧力損失との和と、
の総和が５０００Ｐａ以下である、請求項９または１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記吐出口から液体を吐出後、前記圧力室に液体が充填される過程における、任意の前記回収側開口から、当該回収側開口と連通し、当該回収側開口から最も離れた位置にある回収口までの前記液体回収路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある回収口での前記液体の圧力損失と、の和と、
前記吐出口からの液体の吐出を行わない待機状態における、任意の前記回収側開口から、当該回収側開口と連通し、当該回収側開口から最も離れた位置にある回収口までの前記液体回収路での前記液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある回収口での前記液体の圧力損失と、の和と、
の総和が５０００Ｐａ以下である、請求項９または１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記蓋部材は感光性を有する樹脂フィルムで構成される、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。
【請求項１４】
ページワイド型の液体吐出ヘッドであって、
複数の前記記録素子基板を支持する支持部材を備える、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。
【請求項１５】
前記支持部材は、前記複数の記録素子基板に液体を供給するための共通供給流路と、前記複数の記録素子基板から液体を回収するための共通回収流路と、を備える、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
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１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体を貯える貯留手段と、
前記貯留手段から前記供給側開口を介して前記液体を前記液体供給路に供給する手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１８】
請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体を貯える貯留手段と、
前記貯留手段から前記液体を循環させる第１の循環系と、
前記第１の循環系よりも低い圧力で前記貯留手段から前記液体を循環させる第２の循環系と、
を備え、前記液体供給路は前記第１の循環系に連通し、前記液体回収路は前記第２の循環系に連通す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、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。
【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。吐出口から吐出されるインク等の液体には、溶媒に何らかの成分を添加したものが用いられるが、吐出口から溶媒成分が気化し蒸発することによって、吐出口近傍の液体の粘度が上昇することがある。吐出口近傍の液体の粘度が上昇すると、吐出特性にも影響が及び、記録品質の低下がもたらされる恐れがある。そこで吐出口及び記録素子が設けられている圧力室に対して液体を循環させ、より高品位の記録を達成する技術が知られている（特許文献１）。しかしながら液体の循環を行うためには液体吐出ヘッド内に複雑な流路を形成する必要があり、液体吐出ヘッドが大型化する要因となる。その一方で、高精細な記録を実現するために、記録素子を高密度に配置して同じ記録素子の個数であれば液体吐出ヘッドを小型化する要求がある。液体吐出ヘッドにおいては一般に記録素子は基板の一方の表面に設けられるが、基板の他方の表面に液体の流路となる溝を設けるとともにこの溝に連通して基板を貫通する貫通流路を設け、液体吐出ヘッドの小型化を実現することが行われている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５１０６４９号公報
【特許文献２】米国特許公開第２００５／０１５７０３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば液体を循環させるように構成するときには複雑な流路を形成する必要があり、液体吐出ヘッドが大型化する傾向にある。一方、基板において記録素子が設けられる面とは反対側の面に液体の流路を溝として形成し、さらにこの溝を記録素子が設けられる面に連通させる貫通流路を形成した場合には下記の課題がある。つまり、基板を小型化した場合に、液体が通過する経路（溝として形成された流路及び貫通流路）も必然的に狭くなって粘性抵抗が大きくなる。粘性抵抗が大きくなると圧力損失も大きくなり、吐出時の圧力室への液体の再充填も遅くなり、被記録媒体に吐出される液体の量が過少となるなど記録品位が劣化しやすくなる。特に基板の他方の面に流路を形成する構成において液体を循環させるようにした場合には、液体が常時流れるため、特に圧力損失が大きくなりがちであって記録品位の劣化が懸念される。
【０００５】
本発明の目的は、一方の面に記録素子が形成された基板の他方の面に溝状の流路を形成して記録素子基板の小型化を図り、かつ、圧力室への液体の再充填を速やかに行える液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドを用い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】
【０００６】
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、隣接する記録素子の間に配置された隔壁と、前記記録素子に対応して設けられた吐出口と、前記隔壁により区画され前記記録素子を内部に備える圧力室と、を有し、複数の前記吐出口が一列に並んで吐出口列を形成する液体吐出ヘッドであって、複数の前記圧力室に液体を供給する、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の面に溝状に設けられた液体供給路と、前記第１の面と前記液体供給路との間を連通し、前記液体供給路から前記圧力室に液体を供給する複数の供給口と、前記液体供給路に液体を供給するための供給側開口を備え、前記液体供給路を覆うように前記第２の面に設けられた蓋部材と、を有し、前記吐出口から液体を吐出後、前記圧力室に液体が充填される過程における、任意の前記供給側開口から、当該供給側開口と連通し、当該供給側開口から最も離れた位置にある前記供給口までの前記液体供給路での液体の圧力損失と、前記最も離れた位置にある供給口での液体の圧力損失と、の和Ｐ１が５０００Ｐａ以下であることを特徴とする。
【０００７】
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、貯留手段から供給側開口を介して液体を液体供給路に供給する手段と、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、流路の圧力損失を抑制しつつ、複数の記録素子を有する記録素子基板の小型化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】第３の循環形態を説明する図である。
【図５】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図６】液体吐出ヘッドを示す分解斜視図である。
【図７】各流路部材の表面及び裏面の構成を示す図である。
【図８】各流路の接続関係を示す透視図である。
【図９】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１０】吐出モジュールを説明する図である。
【図１１】記録素子基板の構成を示す図である。
【図１２】記録素子基板を示す一部破断斜視図である。
【図１３】隣接する記録素子基板を示す平面図である。
【図１４】第１の構成例の別の液体吐出装置を説明する図である。
【図１５】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図１６】液体吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図１７】各流路の接続関係を示す透視図である。
【図１８】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１９】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２０】液体吐出ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２１】各流路部材の構成を示す図である。
【図２２】各流路の接続関係を示す透視図である。
【図２３】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２４】吐出モジュールを説明する図である。
【図２５】記録素子基板の構成を示す図である。
【図２６】第３の構成例の液体吐出装置の概略構成を示す図である。
【図２７】第４の循環形態を説明する図である。
【図２８】液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図２９】液体吐出ヘッドの構成を説明する図である。
【図３０】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する図である。
【図３１】第１の実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板を説明する図である。
【図３２】第１の実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板を説明する図である。
【図３３】第１の実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板を説明する図である。
【図３４】圧力損失と記録品位との関係を示すグラフである。
【図３５】第３の実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板を説明する図である。
【図３６】第４の実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板を説明する図である。
【図３７】第５の実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板を説明する図である。
【図３８】第５の実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明を適用可能な各構成例及び各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。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。インク等の液体を吐出する本発明の液体吐出ヘッド及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】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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タンク１００３は、記録液を貯留する貯留手段として機能するものであり、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からバッファタンク１００３へ移送する。
【００１５】
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。
【００１６】
バッファタンク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が設けられている。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。
【００１７】
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２１２の間に差圧が生じるからである。
【００１８】
このようにして、液体吐出ユニット３００では、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２内をそれぞれ通過するように液体を流しつつ、一部の液体が各記録素子基板１０内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の流れで記録素子基板１０の外部へ排出することができる。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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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を設けてもよい。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
第２の利点は、第２の循環形態では、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、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。
【００２４】
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。
【００２５】
（第３の循環形態の説明）
図４は、本構成例の記録装置に適用される循環経路のさらなる一形態である第３の循環形態を示す模式図である。上記第１及び第２の循環形態と同様な機能、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。
【００２６】
本循環形態では、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。
【００２７】
このようにして、本循環形態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、本循環形態によれば、上記第１及び第２の循環形態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。
【００２８】
（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５を用いて説明する。図５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５（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５（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド３の長手方向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。
【００２９】
図６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。
【００３０】
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。
【００３１】
液体吐出ユニット３００は、複数個の吐出モジュール２００と複数の吐出モジュール２００を支持する流路構成部材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６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１０参照）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。
【００３２】
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６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。
【００３３】
図７（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、これに対して図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している。図７（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７（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７（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７（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７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８参照）。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、色ごとに分けて共通回収流路２１４を示すときは符号２１４の代わりに符号２１４ａ〜２１４ｄを使用する。
【００３４】
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）、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）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。
【００３５】
次に、図８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８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８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。
【００３６】
図９は、図８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１１参照）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８及び図９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。
【００３７】
（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１０（ａ）は吐出モジュール２００の斜視図であり、図１０（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６参照）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。
【００３８】
（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であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡで示した部分の拡大図であり、図１１（ｃ）は図１１（ａ）の裏面にあたる側の平面図である。図１１（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、吐出口列を複数備える場合にその数は４に限定されるものではなく、例えば記録液の種類に応じて適宜に増減することができる。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１１（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１１（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、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の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。すなわち液体供給路１８及び液体回収路１９は、吐出口列の延在方向に対して平行に設けられている。供給口１７ａ及び回収口１７ｂは、基板本体１１を貫通して設けられるものであるので、総称して貫通流路と呼ぶ。
【００３９】
図１１（ｃ）及び図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。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１１（ｂ）に示すように蓋部材２０のそれぞれの開口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の開口形状及び開口位置には高い精度が求められる。このため蓋部材２０の材質として感光性樹脂材料やシリコン板を用い、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、フィルム状の部材、特には感光性を有する樹脂フィルムで構成されることが望ましい。
【００４０】
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１２は、図１１（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本体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、基板本体１１の裏面には蓋部材２０が接合されている。基板本体１１の一方の面側には記録素子１５が形成されており（図１１参照）、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。基板本体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１２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１０（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。
【００４１】
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、供給及び回収される。液体は、まず液体供給ユニット２２０の液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の内部に流入する。そしてこの液体は、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２０に設けられた開口２１、基板本体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、基板本体１１に設けられた回収口１７ｂ及び液体回収路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、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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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１３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いる。図１１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１３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１３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１３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。
【００４４】
（第１の構成例の液体吐出ヘッドの変形例の説明）
次に、図１４〜図１７を用いて、上述の液体吐出ヘッド構成についての変形例を説明する。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１４は、図１に示すものと同様の液体吐出装置であるが、本変形例に基づく液体吐出ヘッド３を備えた液体吐出装置を示している。図１５、図１６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。
【００４５】
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が集約して配置されている（図１６）。本変形例では、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及びフィルタ２２１を備える。図１６に示すように、液体吐出ユニット２２０の支持部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。
【００４６】
図１７は、変形例の液体吐出ヘッド３における流路部材５０，６０，７０の積層状態を示すものであって、上述した液体吐出ヘッドに関する図８に対応するものである。複数の流路部材５０，６０，７０のうち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２４）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１７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。
【００４７】
（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１８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。
【００４８】
図１８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２５（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。
【００４９】
（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１９を用いて説明する。図１９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上に配列される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。
【００５０】
図２０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の両端部側に接続されており、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２０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とになる。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。
【００５１】
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２０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。
【００５２】
次に、図２１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２１（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２１（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２１（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２１（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２１（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２１（ｄ）は、第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示し、図２１（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２２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。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。
【００５３】
図２２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２１を用いて説明したように、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流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流路も形成されている。
【００５４】
図２３は、図２２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２３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２２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。
【００５５】
（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２４（ａ）は吐出モジュール２００の斜視図であり、図２４（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列であり、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。
【００５６】
（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２５（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２５（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２５（ｃ）は図２５（ａ）の裏面にあたる側の平面図である。ここで図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蓋部材２０を除去した状態を示している。図２５（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。
【００５７】
（第３の構成例の説明）
本発明の第３の構成例の液体吐出装置であるインクジェット記録装置とこの記録装置の設けられる液体吐出ヘッド３の構成を説明する。第３の構成例において液体吐出ヘッド３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の構成例は第２の構成例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の構成例と異なる部分を説明し、第２の構成例と同様の部分については説明を省略する。
【００５８】
（インクジェット記録装置の説明）
図２６に本構成例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種類の記録液にそれぞれ対応した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の構成例での被記録媒体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、本構成例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対して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の構成例と同様、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。
【００５９】
（第４の循環形態の説明）
第３の構成例では、第２の構成例のものと同様に、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の循環形態として、図２または図３に示した第１及び第２の循環形態も適用可能であるが、図２７に示す循環形態を用いることが好適である。図２７に示す第４の循環形態の図３に示す第２の循環形態との主な相違点は、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弁を開くように構成されており、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。
【００６０】
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。しかし本構成例のように、第１循環ポンプ１００１、１００２にバイパス弁１０１０が追加されていると、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。
【００６１】
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、圧力開放に時間がかかり、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に形成されている記録液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。
【００６２】
（液体吐出ヘッド構造の説明）
第３の構成例での液体吐出ヘッド３の構造について、図２８及び図２８を用いて説明する。図２８（ａ），（ｂ）は、それぞれ、液体吐出ヘッド３の斜視図及び分解斜視図である。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の構成例と同様に、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が設けられている。
【００６３】
図２８（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の構成例と同様である。第２の構成例との主な相違点は、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。
【００６４】
図２９（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２９（ｂ）は、液体の流れを示す概略図、図２９（ｃ）は図２９（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２９（ｂ）では記録素子基板１０は下向きに描かれているが、図２９（ｃ）では記録素子基板１０は上向きに描かれている。
【００６５】
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の構成例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２６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と記録素子基板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。
【００６６】
図２７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２９（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、それぞれ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に互いに対向する方向で液体を流すことは、液体吐出ヘッド３内の長手方向における温度勾配を軽減する点で好ましい。
【００６７】
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２５（ｃ）参照）と連通している。
【００６８】
図２９（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、記録液などの液体が、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２１３４を順に通過して共通回収流路２１２へと流れる。
【００６９】
図２９（ｃ）に示すように本構成例においては、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及びフレキシブル配線基板４０から構成されている。本構成例においては第２の構成例で説明した支持部材３０（図２３）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。
【００７０】
ここでは、図２３に示した第２の構成例とは異なり、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。
【００７１】
（第１の実施形態）
以下、上述したような液体吐出装置あるいは液体吐出ヘッドにおいて、圧力室への液体の再充填を迅速に行うことができる、本発明に基づく構成を説明する。図３０は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの構成を示すものであって、（ａ）は被記録媒体２と液体吐出ヘッド３との関係を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の破線で囲った部分における記録素子基板１０の拡大透視図である。図３０に示した液体吐出ヘッド３では、図１乃至図２９に示した構成における流路構成部材２１０が、液体吐出ヘッド３の全長（図示Ｘ方向の長さ）に相当する長さを有する一体化された部材として構成されている。そして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高密度に配置された４個の記録素子基板１０が、流路構成部材２１０上に、支持部材３０（図３０には不図示）を介して液体吐出ヘッド３の短手方向に互い違いにずれながら長手方向に配置している。これによって長尺な１つの液体吐出ヘッドが構成されている。隣接する２つの記録素子基板１０の間には、互いに重複する領域が設けられており、この領域を設けることによって被記録媒体２に対する記録の観点からは吐出口が隙間なく配置されるようになっている。液体吐出ヘッド３の長手方向とは直交する方向に被記録媒体２を液体吐出ヘッド３に対して相対的に移動させることにより、被記録媒体２上に画像などの記録を形成できるようになっている。ここでは記録素子基板１０を互い違いに配置しているが、図１乃至図２９に示したように複数の記録素子基板１０が一直線上に配置した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。記録素子基板１０の表面には複数列の吐出口列１４が形成されており、各吐出口列１４の延びる方向は、液体吐出ヘッド３の長手方向となっている。図３０には示されていないが、この液体吐出ヘッド３においても、図１乃至図２９に示したものと同様に、液体供給ユニット及び負圧制御ユニットが設けられている。
【００７２】
図３１は、第１の実施形態の液体吐出ヘッド３における記録素子基板１０を示す図であって、特に吐出口１３や記録素子１５の形成領域を詳細に示している。図３１において（ａ）は、記録素子基板１０の拡大透視平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図である。ここでは説明のために、１列の吐出口列１４の端部近傍の構成が示されている。図１乃至図２９に示したものと同様に、吐出口形成部材１２には複数の吐出口１３が貫通孔として一列に形成されており、記録素子基板１０の基板本体１１の一方の面には、各吐出口１３に対応して吐出口１３に対向するように記録素子１５が設けられている。基板本体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、記録素子１５より長い隔壁２２が設けられている。相互に隣接する隔壁２２と基板本体１１の表面と吐出口形成部材１２に囲まれた空間が流路となっており、この流路のうち、記録素子１５と吐出口１３とによって囲まれた部分が圧力室２３となっている。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。記録素子１５は、例えば、液体を加熱して気泡を生じさせるヒータである。この液体吐出ヘッド３では、ヒータによる加熱によって生じた気泡の撃力によって記録液などの液体を吐出口１３から吐出させ、被記録媒体２に着弾させることにより、記録を行うことができる。
【００７３】
図３１に示す構成では複数の圧力室２３が吐出口列１４の方向に沿って一列に並んでいることになるが、圧力室２３の列の図示右側の領域には、基板本体１１の他方の面に形成されている液体供給路１８に連通する供給口１７ａが設けられている。同様に圧力室２３の列の図示左側には、基板本体１１の他方の面に形成されている液体回収路１９に連通する回収口１７ｂが設けられている。供給口１７ａ及び回収口１７ｂは、いずれも、基板本体１１を貫通する貫通流路であって、２個の圧力室２３あたり１個の割合で吐出口列の方向に複数配置している。図３１では、相互に隣接する隔壁２２と基板本体１１の表面と吐出口形成部材１２とに囲まれて形成された流路のうち、圧力室２３から見て供給口１７ａ側の部分が符号２７ａで示され、圧力室２３から見て回収口１７ｂ側の部分が符号２７ｂで示されている。
【００７４】
図３２は、記録素子基板１０の全体構成を説明する図であって、（ａ）は記録素子基板１０の透視平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。図３３は、基板本体１１及び蓋部材２０を説明する図であって、（ａ）は基板本体１１及び蓋部材２０の側面図、（ｂ）は基板本体１１の第１の面の平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での矢視図、（ｄ）は蓋部材２０側から見た平面図である。なお図３２（ｂ）では、説明のため、吐出口形成部材１２は示されていない。本実施形態の液体吐出ヘッド３においても、上述のものと同様に、記録素子基板１０の基板本体１１には、記録素子１５が形成される面すなわち第１の面３６と反対側となる面（第２の面）に、液体供給路１８及び液体回収路１９が設けられている。液体供給路１８及び液体回収路１９は、吐出口列１４の方向に延びて基板本体１１の第２の面に溝状に形成されている。さらに基板本体１１の第２の面には、蓋部材２０が取り付けられ、蓋部材２０により液体供給路１８及び液体回収路１９は蓋をされている。図１乃至図２９に示したものと同様に、不図示の支持部材を介して液体供給路１８に液体を供給し、液体回収路１９から液体を回収するために、開口が設けられている。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。供給側開口２１ａ及び回収側開口２１ｂは、液体供給路１８及び液体回収路１９に対し、それぞれ複数個設けられている。ここで示したものでは、記録素子１５の列が４列設けられており、これに対応して基板本体１１には４本の液体供給路１８と４本の液体回収路１９とが交互に配置している。そして各液体供給路１８に設けられる供給側開口２１ａの数は、その液体供給路１８に連通する供給口１７ａの数よりも少ない。同様に、液体回収路１９に設けられる回収側開口２１ｂの数は、その液体回収路１９に連通する回収口１７ｂの数よりも少ない。また、供給側開口２１ａ及び回収側開口２１ｂの位置は、いずれも液体供給路１８及び液体回収路１９の吐出口列方向での端部よりも内側となっており、これにより記録素子基板１０の大きさを抑えることが可能となっている。より具体的には、供給側開口２１ａは、液体供給路１８において吐出口列の延在方向における両方の末端にそれぞれ対応する供給口１７ａよりも、液体供給路１８の長さ方向の中心側に設けられている。回収側開口２１ｂの位置も同様である。
【００７５】
次にこの液体吐出ヘッド３における、記録液などの液体の流れについて説明する。図１乃至図２９に示したものと同様に、流路構成部材２１０内には共通供給流路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から分流した液体は、支持部材３０の液体連通口３１から供給側開口２１ａ介して液体供給路１８内に入り、液体供給路１８内を吐出口列方向に流れながら、貫通流路である供給口１７ａ、流路２７ａを経て圧力室２３に入る。供給側開口２１ａの数は供給口１７ａの数よりも少ないから、１つの供給側開口２１ａからは液体供給路１８を介して複数の供給口１７ａに液体が供給されることになる。そして圧力室２３で吐出されなかった液体は、流路２７ｂ、貫通流路である回収口１７ｂを経て液体回収路１９に入る。液体回収路１９では、複数の回収口１７ｂからの液体が合流し、合流した液体は回収側開口２１ｂから液体連通口３１を経て共通回収流路２１２に合流する。液体の流れは、図３１（ｂ）において矢印で示されている。この液体吐出ヘッド３でも液体吐出装置との間で記録液などの液体を循環する構成となっており、吐出口１３からの溶媒の気化に伴う液体の増粘を抑制し、記録品位の低下を防ぐことができる。
【００７６】
上述したような液体吐出ヘッド３において、多数の吐出口１３から一度に連続して液滴を吐出させる場合、基板本体１１の第２の面に形成された液体供給路１８に大量の液体が流れることとなる。これにより、液体供給路１８と貫通流路である供給口１７ａとにおいて圧力損失が発生する。吐出口１３から吐出を行った際には吐出された量に相当する液体を圧力室２３に対して充填しなければならないが、ここで述べた圧力損失が大きいと、圧力室２３への再充填速度が遅くなる。再充填が遅いと、連続吐出を行ったときに１回の吐出当たりの吐出液滴の体積が減少し、さらにはミストと呼ばれる微小液滴が多数発生するようになる。その結果、被記録媒体２に形成される記録の濃度が薄くなったり、あるいは、液体吐出装置の内部がミストで汚染されたりするようになる。以下に示すように本発明者らの考察によれば、圧力損失が５０００Ｐａを超えると、記録液を吐出して被記録媒体２の表面に画像などの記録を形成した場合に、記録濃度の希薄化が顕著に視認されるようになった。ここでいう圧力損失とは、吐出による記録液の流れがある状態での圧力損失である。つまり、吐出口１３から液体を吐出後、圧力室２３に液体が充填される過程で、液体供給路１８内の液体が流動している状態における圧力損失のことを示す。より具体的には、液体供給路１８での圧力損失と供給口１７ａでの圧力損失との和Ｐ１、すなわち合成圧力損失のことである。液体供給路１８での圧力損失とは、蓋部材２０に形成された供給側開口２１ａから、その供給側開口２１ａから供給を受けることになっている供給口１７ａのうち最遠のものまでの液体供給路１８での圧力損失である。供給側開口２１ａは複数設けられるから、供給側開口２１ａごとにここでいう合成圧力損失が異なる場合があるが、その場合は、それらの合成圧力損失のうちの最大のものを考える。
【００７７】
本発明者らは、合成圧力損失と記録品位との関係について実験を行った。基板本体１１に溝として形成される液体供給路１８の幅を変えると圧力損失が変化するから、液体供給路１８の幅が異なる複数の記録素子基板１０を作成し、これらの記録素子基板１０を用いて液体吐出ヘッド３を作成した。そして、これらの液体吐出ヘッド３を用い、記録素子１５を駆動して液滴を吐出する周波数すなわち吐出周波数を変えて吐出を行い、被記録媒体２上に記録を形成し、記録品位を評価した。結果を図３４に示す。図３４において、「〇」は記録濃度の希薄化が目立たなかった条件を示し、「×」は画像濃度の希薄化が顕著だった条件を示している。吐出周波数にもよるが、合成圧力損失が５０００Ｐａを超えるところから記録濃度の希薄化が顕著になることが分かった。そこで本実施形態では、液体を吐出するときにおける液体供給路１８での圧力損失と貫通流路である供給口１７ａでの圧力損失との合計である合成圧力損失を５０００Ｐａ以下に抑えるようにする。液体供給路１８での圧力損失は供給側開口２１ａと供給口１７ａとの位置関係に応じて変化し得る。そこでより具体的には、任意の供給側開口２１ａからその供給側開口２１ａから最も離れた位置にある供給口１７ａまでの液体供給路１８での液体の圧力損失と、供給口１７ａでの液体の圧力損失と、の和Ｐ１が５０００Ｐａ以下になるようにする。これにより、圧力室２３への記録液などの液体の再充填を速やかに行うことができて、記録品位の低下を防止することができる。合成圧力損失は、好ましくは４０００Ｐａ以下に抑え、さらに好ましくは、３０００Ｐａ以下に抑える。
【００７８】
合成圧力損失を５０００Ｐａ以下に抑えるためには、液体供給路１８及び供給口１７ａの断面積を大きくすればよい。しかしながらこれらの断面積をむやみに大きくすると、記録素子基板１０のサイズが大きくなってコスト上昇の原因となる。特に、液体供給路１８の幅を広げると、吐出口列の方向に直交する方向での記録素子基板１０の幅が大きくなる。そこで、基板本体１１に対して溝として形成される液体供給路１８の深さを深くすることで、基板サイズの増加を抑えつつ液体供給路１８の断面積を大きくすることができる。例えば、液体供給路１８の少なくとも一部の区間において液体供給路１８の幅に対して深さを２倍以上にすることで、圧力損失の低減と基板サイズの増加の抑制とを両立することができる。また合成圧力損失を小さくするためには、液体供給路１８の少なくとも一部の区間において液体供給路１８の深さＤを３００μｍ以上とすることが好ましく、隣接する供給口１７ａの相互間の距離Ｌを１００μｍ以下とすることが好ましい。蓋部材２０の厚さは０．１μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。
【００７９】
ここでは、記録液が循環する構成の液体吐出ヘッド３における圧力損失について説明したが、記録液が循環しない構成の液体吐出ヘッドにおいても、良好な記録のためには全吐時の合成圧力損失を５０００Ｐａ以下とする。また、ここで述べた記録液が循環する構成の液体吐出ヘッド３では、吐出口から記録液を吐出したときに、液体回収路１９から回収口１７ｂを介しても圧力室２３に記録液が充填されることがある。そのため、液体回収路１９の圧力損失と回収口１７ｂでの圧力損失との和Ｐ２も５０００Ｐａ以下とすることが好ましい。液体回収路１９での圧力損失とは、蓋部材２０に形成された回収側開口２１ｂから見てその回収側開口２１ｂに記録液が流れ込むことになっている回収口１７ｂのうち最遠のものから、その回収側開口２１ｂまでの液体回収路１９での圧力損失である。また、記録液が循環する構成の液体吐出ヘッドでは、記録液を吐出するときにおける上述した合成圧力損失と記録液の吐出を行わない待機状態における合成圧力損失との総和を５０００Ｐａ以下とすることが好ましい。
【００８０】
液体供給路１８及び供給口１７ａの合成圧力損失を５０００Ｐａ以下にするものの一例として、図３２及び図３３に示すものでは、液体供給路１８の断面は長方形とし、また、供給口１７ａ平面形状も長方形としている。液体回収路１９は液体供給路１８と同一形状であり、回収口１７ｂは供給口１７ａと同一形状である。供給口１７ａ及び回収口１７ｂは、それぞれ、液体供給路１８及び液体回収路１９において等間隔に配置している。そして液体供給路１８の幅Ｗを１９０μｍ、その深さＤを４２５μｍ、隣接する供給口１７ａ間の距離Ｌを８５μｍとしている。貫通流路として形成された供給口１７ａは、その開口部の形状において一方の幅ｗ1が４０μｍ、他方の幅ｗ2が４５μｍであり、その長さｄは１６０μｍである。吐出される液体である記録液の粘度ηを６ｍＰａ・ｓ、全吐出口から連続吐出させたときに供給口１７ａを流れる流量Ｑを９００００ｐｌ／ｓとする。蓋部材２０に形成された供給側開口２１ａから最も離れた供給口１７ａまでの区間に含まれる供給口の数のうち最大の数ｎを９２とする。蓋部材２０に形成された任意の供給側開口２１ａから最も離れた供給口１７ａは、吐出口列の方向での記録素子基板１０の端部に形成された吐出口１７ａである。このとき、記録液の流量がＱであるときの合成圧力損失ΔＰは、式(1)によって決まる。
【００８１】
【数１】
2017124601.tif 000003
式(1)において右辺第１項は、供給側開口２１ａからその最も離れた供給口１７ａまでの圧力損失であり、右辺第２項は、供給口１７ａにおける圧力損失である。ここでＲは、隣り合う供給口１７ａ間における液体供給路１８を流れる液体の粘性抵抗であり、式(2)によって求められる。また、ｒは、供給口１７ａにおける粘性抵抗であり、式(3)によって求められる。式(2)及び式(3)は断面が長方形である液体流路において一般的に成り立つ式である。
【００８２】
【数２】
2017124601.tif 000004
ここで説明した例では、吐出によって発生する流量Ｑが９００００ｐｌ／ｓとしたときに、蓋部材２０の任意の供給側開口２１ａから最も離れた供給口１７ａまでの圧力損失は、約２０００Ｐａである。この値は５０００Ｐａを下回っているため、全吐出口から連続吐出させても画像品位を維持できる。また、ここで示した液体吐出ヘッド３では、非吐出時においても記録液は液体供給路１８及び供給口１７ａを流れ続ける。ここで非吐出時に供給口１７ａを流れる記録液の流量Ｑを４８００ｐｌ／ｓとすると、合成圧力損失ΔＰは約１００Ｐａとなる。このとき、非吐出時と全吐出時の圧力損失の差が５０００Ｐａ以下であり、非吐出時と全吐出時の圧力損失の和も５０００Ｐａ以下であるので、全吐出口から連続吐出させても画像品位を維持できる。ここで述べた例では、液体吐出ヘッド３から吐出される液体は記録液であるとしたが、記録液以外の液体を吐出する場合にも本発明が適用できることは言うまでもない。
【００８３】
上述した例では、液体供給路１８及び液体回収路１９に対して供給口１７ａ及び回収口１７ｂがそれぞれ均等に配置されているが、供給口１７ａ及び回収口１７ｂはそれぞれ不均一に配置されていてもよい。その場合、蓋部材２０の供給側開口２１ａから見てｉ番目の供給口１７ａとｉ＋１番目の供給口１７ａとの間の距離をＬiとする。また、供給側開口２１ａを流れる記録液の流量をｑとする。このとき、合成圧力損失ΔＰは、式(1)の代わりに式(1a)で表されることになる。
【００８４】
【数３】
2017124601.tif 000005
式(1a)におけるＲiは、式(2a)に示すように、蓋部材２０の供給側開口２１ａから見てｉ番目の供給口１７ａとｉ＋１番目の供給口１７ａとの間の区間（距離Ｌi）での液体供給路１８における液体の粘性抵抗である。供給口１７ａが不均一に配置されている場合においても、式(1a)によって示される合成圧力損失ΔＰを５０００Ｐａとすることにより、圧力室２３への記録液の再充填を速やかに行うことができて、記録品位の低下を防止することができる。
【００８５】
（第２の実施形態）
本発明が適用される液体吐出ヘッド３の構成は、第１の実施形態に示したものに限定されるものではない。液体供給路１８や供給口１７ａの寸法を変えても、合成圧力損失ΔＰが５０００Ｐａ以下であれば、圧力室２３への記録液の再充填を速やかに行うことができて、記録品位の低下を防止することができる。その具体例として第２の実施形態の液体吐出ヘッド３は、その基本的構成は第１の実施形態と同様にして、液体供給路１８の幅Ｗを１００μｍ、その深さＤを６２５μｍ、隣接する供給口１７ａ間の距離Ｌを８５μｍとする。また、供給口１７ａは開口部の形状として１辺が３５μｍの正方形（すなわち、ｗ1＝３５μｍ、ｗ2＝３５μｍ）であり、貫通流路としての供給口１７ａの長さｄを１００μｍとする。吐出される液体である記録液の粘度ηを６ｍＰａ・ｓ、全吐出口から連続吐出させたときに供給口１７ａを流れる流量Ｑを９００００ｐｌ／ｓとする。蓋部材２０に形成された供給側開口２１ａから最も離れた供給口１７ａ（記録素子基板１０の端部にある供給口１７ａ）までの区間に含まれる供給口の数のうち最大の数ｎを９２とする。このときの合成圧力損失ΔＰは約４５００Ｐａであり、５０００Ｐａを下回っているため、第２の実施形態の液体吐出ヘッド３でも、全吐出口から連続吐出させた場合においても記録品位を維持できる。この構成では、液体供給路１８の幅が第１の実施形態よりも狭いため、記録素子基板１０のサイズをより小さくすることができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
図３５は、第３の実施形態の液体吐出ヘッド３における記録素子基板１０の構成を示している。図３５において、（ａ）は基板本体１１及び蓋部材２０の側面図、（ｂ）は基板本体１１の第１の面の平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での矢視図、（ｄ）は蓋部材２０側から見た平面図である。本実施形態の液体吐出ヘッド３は、第１の実施形態のものと同様のものであるが、液体供給路１８及び液体回収路１９の幅Ｗが吐出口列の方向に沿って変化している点で第１の実施形態のものとは異なっている。全ての吐出口から吐出を行う全吐出時において、全ての供給口１７ａには等しい流量の記録液が流れる。このとき、蓋部材２０の供給側開口２１ａの数は供給口１７ａの数よりも少ないため、供給側開口２１ａに近い位置ほど液体供給路１８を流れる流量が多くなる。流路断面積が同じであるとすると流量が大きいほど圧力損失が大きくなるので、本実施形態では、流量が大きい位置における液体供給路１８の幅を広げて流路断面積を大きくすることで、圧力損失を抑制している。その一方で、供給側開口２１ａから離れた位置では流量が相対的に小さいため、液体供給路１８の幅を狭めても圧力損失の増加にはつながりにくい。本実施形態では、蓋部材２０において供給側開口２１ａと回収側開口２１ｂとを千鳥状に配置しており、これによって供給側開口２１ａの位置で液体供給路１８の幅を広げ、その位置から遠ざかるにつれて徐々に幅が狭まるようにしている。同様に液体回収路１９の幅も、回収側開口２１ｂの位置で広がり、ここから遠ざかるにつれて徐々に狭まっている。この構成では、液体供給路１８の断面積は、供給側開口２１ａの位置で極大であって、供給側開口２１ａの位置から遠ざかるにつれて減少することになる。
【００８７】
一例として、供給側開口２１ａ付近の液体供給路１８の幅を２２０μｍとし、供給側開口２１ａから最も離れた位置での幅を１２８μｍとし、この間で直線的に液体供給路１８の幅が変化する構成とする。その他の寸法は、第１の実施形態と同様に、液体供給路１８の深さＤを４２５μｍ、隣接する供給口１７ａ間の距離Ｌを８５μｍ、供給路１７ａの開口部での一方の辺の幅ｗ1を４０μｍ、他方の辺の幅ｗ2を４５μｍ、供給口１７ａの長さｄを１６０μｍとする。吐出する記録液の粘度ηを６ｍＰａ・ｓ、全吐出時に各貫通流路を流れる流量Ｑを９００００ｐｌ／ｓ、供給側開口２１ａからその最も離れた供給口１７ａ（記録素子基板１０の端部にある供給口１７ａ）までの区間に含まれる最大の貫通流路数ｎを９２とする。このとき、供給側開口２１ａからその最も離れた供給口１７ａまでの圧力損失の最大値は約１９００Ｐａとなり、供給口１７ａ自体での圧力損失を考慮しても合成圧力損失が５０００Ｐａを下回るため、全吐出口から連続吐出させても記録品位を維持できる。また本実施形態では、供給側開口２１ａと回収側開口２１ｂとを千鳥状に配置することで、記録素子基板１０の幅をより狭くしても、低い圧力損失を維持することができる。
【００８８】
（第４の実施形態）
上述した各実施形態では液体供給路１８の断面形状は長方形であったが、液体供給路１８の断面形状は長方形に限られるものではない。図３６は、第４の実施形態の液体吐出ヘッド３での記録素子基板１０の全体構成を説明する図であって、（ａ）は記録素子基板１０の透視平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。図３６に示すように、第４の実施形態は、第１の実施形態での液体供給路１８及び液体回収路１９の断面形状を、長方形の角の一部が丸まった形状としたものである。液体供給路１８及び液体回収路１９の断面形状や寸法は同一である。例えば、液体供給路１８の上底側（蓋部材２０に接する側）の幅Ｗ1を２００μｍ、下底側（供給口１７ａ側）の幅Ｗ2を１８０μｍ、液体供給路１８の深さＤを４２５μｍとする。液体供給路１８の下底と側壁とがなす角部が丸まった形状となっており、下底側の幅Ｗ2は、この丸まった部分を含まずに平坦となっている部分のみの幅を表している。隣接する供給口１７ａ間の距離Ｌを８５μｍ、供給路１７ａの開口部での一方の辺の幅ｗ1を４０μｍ、他方の辺の幅ｗ2を４５μｍ、供給口１７ａの長さｄを１６０μｍとする。吐出する記録液の粘度ηを６ｍＰａ・ｓ、全吐出時に各貫通流路を流れる流量Ｑを９００００ｐｌ／ｓ、供給側開口２１ａからその最も離れた供給口１７ａ（記録素子基板１０の端部にある供給口１７ａ）までの区間に含まれる最大の貫通流路数ｎを９２とする。このとき、供給側開口２１ａからその最も離れた供給口１７ａまでの圧力損失の最大値は約２０００Ｐａとなり、供給口１７ａ自体での圧力損失を考慮しても合成圧力損失が５０００Ｐａを下回るため、全吐出口から連続吐出させても記録品位を維持できる。本実施形態では、基板本体１１において、隣接する液体供給路１８と液体回収路１９とを区切る壁部分の根元側が太く形成される構成となるので、記録素子基板１０の強度が向上するという利点も得られる。
【００８９】
（第５の実施形態）
上述した各実施形態では液体供給路１８の深さＤは一定であるが、液体供給路１８の深さは一定である必要はない。図３７は、第５の実施形態の液体吐出ヘッド３での記録素子基板１０の全体構成を説明する図であって、（ａ）は記録素子基板１０の透視平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。本実施形態では、液体供給路１８の深さＤが一定ではなく、蓋部材２０に形成されている供給側開口２１ａから離れるほど、液体供給路１８の深さＤが小さくなっており、溝としての液体供給路１８が浅くなっている。したがって、供給側開口２１ａの位置からは遠ざかるほど液体供給路１８の断面積が減少していることになる。例えば、供給側開口２１ａの形成位置での液体供給路１８の深さＤ1が４２５μｍ、供給側開口２１ａから最も離れた位置にある供給口１７ａ（記録素子基板１０の端部の供給口１７ａ）の形成位置での液体供給路１８の深さＤ2が３３３μｍであるものとする。ここでは液体供給路１８の下底が一定の勾配で上底側に近づくようになっている。液体供給路１８の幅Ｗを１９０μｍ、供給路１７ａの開口部での一方の辺の幅ｗ1を４０μｍ、他方の辺の幅ｗ2を４５μｍとする。吐出する記録液の粘度ηを６ｍＰａ・ｓ、全吐出時に各貫通流路を流れる流量Ｑを９００００ｐｌ／ｓ、供給側開口２１ａからその最も離れた供給口１７ａ（記録素子基板１０の端部にある供給口１７ａ）までの区間に含まれる最大の貫通流路数ｎを９２とする。貫通流路としての供給口１７ａの長さは、基板本体１１の厚さから液体供給路１８の深さを引いた値となる。このため、供給側開口２１ａの形成位置近傍の供給口１７ａの深さ方向の長さｄ1は１６０μｍ、記録素子基板１０ぼ端部近傍の供給口１７ａの深さ方向の長さは３３３μｍとなる。このとき、供給側開口２１ａからその最も離れた供給口１７ａまでの圧力損失の最大値は約３０００Ｐａとなり、供給口１７ａ自体での圧力損失を考慮しても合成圧力損失が５０００Ｐａを下回るため、全吐出口から連続吐出させても記録品位を維持できる。この構成では、吐出口列の方向において記録素子基板１０の端部ほど液体供給路１８が浅く形成されるため、記録素子基板１０の強度が向上する。
【００９０】
図３８は、第５の実施形態の液体吐出ヘッド３の別の例での記録素子基板１０の全体構成を説明する図であって、（ａ）は記録素子基板１０の透視平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。図３８に示したものは、図３７に示したものと異なり、吐出口列方向での末端部分でのみ液体供給路１８の深さが変化している。例えば、末端部分での液体供給路１８の深さＤ2が３８０μｍであり、末端から例えば２００μｍである距離Ａまでの範囲で直線的に液体供給路１８の深さが変化し、距離Ａの位置から供給側開口２１ａ側では深さＤ1を４２５μｍで一定とする。この場合も、吐出口列の方向の端部において基板本体１１の実質的な厚さが大きくなるため、記録素子基板１０の強度向上を期待できる。
【符号の説明】
【００９１】
３    液体吐出ヘッド
１０    記録素子基板
１３    吐出口
１５    記録素子
１７ａ  供給口
１８    液体供給路
２０    蓋部材
２１ａ    供給側開口
２２    隔壁
２３    圧力室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【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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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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