(57)【要約】【課題】気泡を大気に連通させて液体吐出する方式の液体吐出ヘッドにおいて、サテライトをより低減することが可能な記録素子基板および液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】記録素子基板１０は、液体を吐出する吐出口１３と、吐出口１３と連通する圧力室２３と、圧力室２３内に吐出口１３と面して設けられた、液体を発泡させる記録素子１５と、記録素子１５が形成された基板１１と、を備え、圧力室の高さは７μｍ以下であって、記録素子１５が駆動されて圧力室２３内の液体が吐出されるとき、発生する気泡は大気と連通し、吐出口１３を基板１１に投影した吐出口投影領域１３Ｐは、記録素子１５の発熱領域を基板１１に投影した発熱領域投影領域１５Ｐからはみ出した領域を含むか、または、吐出口投影領域１３Ｐの外形線が発熱領域投影領域１５Ｐの外形線に内接することを特徴とする。【選択図】図２３
2017124611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する圧力室と、
前記圧力室内に前記吐出口と対向して設けられた、前記液体を発泡させる熱エネルギーを発生させる記録素子と、
前記圧力室と連通する流路と、
前記記録素子が形成された基板と、を備え、
前記基板と垂直な方向における前記圧力室の高さは７μｍ以下であって、
前記記録素子の駆動により前記圧力室内に発生する気泡は大気と連通し、
前記基板に垂直な方向からみて、前記吐出口を前記基板に投影した吐出口投影領域の外形線に外接する長方形は、前記記録素子の発熱領域を前記基板に投影した発熱領域投影領域を包含することを特徴とする、記録素子基板。
【請求項２】
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と対向して設けられた、前記液体を発泡させる熱エネルギーを発生させる記録素子と、
前記記録素子を内部に備える圧力室と、
前記吐出口と前記圧力室とを連通する液体吐出路と、
前記圧力室と連通する流路と、
前記記録素子が形成された基板と、を備え、
前記記録素子の駆動により前記圧力室内に発生した気泡は、前記液体吐出路の内部に進入した後に大気と連通し、前記吐出口から液体を吐出するものであって、
前記液体吐出路の内部に進入した気泡の流れは、前記液体吐出路の壁面に沿った流れとなることを特徴とする、記録素子基板。
【請求項３】
前記基板に垂直な方向からみて、前記吐出口を前記基板に投影した吐出口投影領域の外形線に外接する長方形は、前記記録素子の発熱領域を前記基板に投影した発熱領域投影領域を包含することを特徴とする、請求項２に記載の記録素子基板。
【請求項４】
前記基板と垂直な方向における前記圧力室の高さは７μｍ以下であることを特徴とする、請求項２または３に記載の記録素子基板。
【請求項５】
前記基板と垂直な方向において、前記吐出口と前記記録素子との距離は１２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の記録素子基板。
【請求項６】
前記基板と垂直な方向において、前記吐出口と前記記録素子との距離は、前記流路の高さの２倍以下であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の記録素子基板。
【請求項７】
前記基板は、前記圧力室に液体を供給する供給路と、前記圧力室から液体を回収する回収路とを備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の記録素子基板。
【請求項８】
前記供給路と前記回収路は、前記基板に交差する方向に延在していることを特徴とする、請求項７に記載の記録素子基板。
【請求項９】
前記供給路は前記圧力室の一方側に形成され、前記回収路は前記圧力室の他方側に形成されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の記録素子基板。
【請求項１０】
前記吐出口は、該吐出口の周縁部の一部を形成する複数の円弧部と、前記複数の円弧部の端部から前記吐出口の中心に向けて突出し前記複数の円弧部を接続する突出部とを含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の記録素子基板。
【請求項１１】
複数の前記圧力室が配列されており、互いに隣接する前記圧力室の間には、壁が設けられていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の記録素子基板。
【請求項１２】
前記壁には、隣接する圧力室の間で液体を流通させる隙間部が設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の記録素子基板。
【請求項１３】
前記壁には前記隙間部が複数設けられており、前記複数の隙間部のうち、前記圧力室から近い側に設けられた隙間部は、前記圧力室から遠い側に設けられた隙間部よりも狭いことを特徴とする、請求項１２に記載の記録素子基板。
【請求項１４】
前記圧力室から遠い側に設けられた隙間部は、前記壁の端部と、前記吐出口が設けられた吐出口形成部材との間に形成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の記録素子基板。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の記録素子基板を備えることを特徴とする、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ことを特徴とする、請求項１５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】
前記圧力室内の液体が循環している状態で前記記録素子を駆動して前記吐出口から液体を吐出することを特徴とする、請求項１５または１６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１８】
液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する圧力室と、
前記圧力室内に設けられた、前記液体を発泡させる熱エネルギーを発生させる記録素子と、
前記圧力室に連通する流路と、
前記記録素子が形成された基板と、を備え、
前記基板と垂直な方向における前記圧力室の高さは７μｍ以下であって、
前記基板に垂直な方向からみて、前記吐出口を前記基板に投影した吐出口投影領域の外形線に外接する長方形は、前記記録素子の発熱領域を前記基板に投影した発熱領域投影領域を包含することを特徴とする、液体吐出ヘッド。
【請求項１９】
前記基板と垂直な方向における前記吐出口と前記記録素子との距離は１２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２０】
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ことを特徴とする、請求項１８または１９に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を吐出するために用いられる記録素子基板と、この記録素子基板を備える液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッド、例えばインクジェット記録ヘッドが液体を吐出する方法としては、液体に熱を加えて膜沸騰させ、その発泡の力を利用したサーマルインクジェット方式が挙げられる。サーマルインクジェット方式に用いられる液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、吐出口と連通する圧力室と、圧力室に液体を供給する流路と、流路に液体を供給する供給口とが形成された記録素子基板を有する。記録素子基板の圧力室内には、発熱抵抗素子（ヒータ）が形成されており、発熱抵抗素子が発生させた吐出エネルギーによって液体が吐出口から吐出される。
このような液体吐出ヘッドで液体を吐出すると、吐出された液体は、主滴と、主滴の後方に繋がるように伸びた細長い尾引きとを含む柱状となる。この尾引きは、飛翔中に液体の表面張力および液柱の先端と後端との速度差により主滴から切り離されて、サテライトと呼ばれる微小な液滴となることが多い。サテライトが記録媒体上で主滴とずれた位置に着弾すると、画質の低下をもたらすことがある。
このようなサテライトの発生を低減する方法として、発熱抵抗素子により液体に熱エネルギーを与えて発生させた気泡により圧力室内の液体を流路内の液体から分離して吐出する際に、気泡を大気に連通させる方式が知られている。この方式を用いると、吐出される液体の後方部が発熱抵抗素子方面へ向かう速度成分を持つため、サテライトとなり得る部分が吐出口から出る前に主滴から切り離されやすくなり、吐出口の外でサテライトとなって飛翔する液体を低減することができる。
さらに特許文献１には、主滴と尾引きのうち主滴に含まれる液体量が多くなるように圧力室の高さや吐出口の大きさなどの寸法を調整して、サテライトを低減する技術が開示されている。特許文献１に記載の技術では、発熱抵抗素子のサイズは吐出口の開口よりも大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０４４７７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術では、気泡が大気に連通するタイミングが遅くなることがある。このため、液滴の後方部が主滴の部分から切り離されてサテライトが発生する場合が依然としてあった。
そこで本発明は、気泡を大気に連通させて液体を吐出する方式の液体吐出ヘッドにおいて、サテライトをより低減することが可能な記録素子基板および液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口と連通する圧力室と、前記圧力室内に設けられた、前記液体を発泡させる熱エネルギーを発生させる記録素子と、前記圧力室に連通する流路と、前記記録素子が形成された基板と、を備え、前記基板と垂直な方向における前記圧力室の高さは７μｍ以下であって、前記基板に垂直な方向からみて、前記吐出口を前記基板に投影した吐出口投影領域の外形線に外接する長方形は、前記記録素子の発熱領域を前記基板に投影した発熱領域投影領域を包含することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、気泡が大気に連通するタイミングを早くすることができるため、主滴の後方に繋がるように伸びた細長い尾引きが短くなり、主滴から切り離されるサテライトを低減することができ、記録画質を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の適用例に係る記録装置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】本発明の第１の適用例に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。
【図５】図４の液体吐出ヘッド３の分解斜視図である。
【図６】図４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７】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８】図７のＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】吐出モジュール２００の斜視図および分解図である。
【図１０】記録素子基板１０の構成を示す図である。
【図１１】図１０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１２】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１３】本発明の第２の適用例に係る記録装置１０００の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第２の適用例に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。
【図１５】図１４の液体吐出ヘッド３の分解斜視図である。
【図１６】図１４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１７】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１８】図１７のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１９】吐出モジュール２００の斜視図および分解図である。
【図２０】記録素子基板１０の構成を示す図である。
【図２１】記録素子基板１０の第１の実施形態を説明するための図である。
【図２２】本発明の比較例の寸法とインク吐出過程を説明するための図である。
【図２３】図２１の記録素子基板１０の寸法とインク吐出過程を説明するための図である。
【図２４】記録素子基板１０の第２の実施形態を説明するための上面図である。
【図２５】第２の実施形態に係る記録素子基板１０の断面図とインク吐出過程を説明するための図である。
【図２６】本発明の比較例と第２の実施形態とにおけるインク吐出過程を示す連続図である。
【図２７】吐出口と記録素子の距離Ｃと、気泡が大気に連通するまでの時間との関係を示す図である。
【図２８】記録素子基板１０の第３の実施形態を説明するための図である。
【図２９】記録素子基板１０の第４の実施形態を説明するための図である。
【図３０】記録装置１０００の第３の循環経路を示す図である。
【図３１】本発明の第１の適用例に係る液体吐出ヘッド３の変形例を示す図である。
【図３２】本発明の第１の適用例に係る液体吐出ヘッド３の変形例の概略構成を示す図である。
【図３３】本発明の第１の適用例に係る液体吐出ヘッド３の変形例を示す図である。
【図３４】本発明の第１の適用例に係る液体吐出ヘッド３の変形例を示す図である。
【図３５】本発明の第３の適用例に係る記録装置１０００の概略構成を示す図である。
【図３６】本発明の第４の循環経路を示す図である。
【図３７】本発明の第３の適用例に係る液体吐出ヘッド３を示す図である。
【図３８】本発明の第３の適用例に係る液体吐出ヘッド３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の適用例及び実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【０００９】
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。
本適用例及び実施形態は、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（記録装置）であるが、その他の形態であっても良い。例えばインクを循環せずに、液体吐出ヘッド上流側と下流側に２つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインクを流すことで、圧力室内のインクを流動させる形態であっても良い。
また本適用例及び実施形態は被記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型ヘッドであるが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドにも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えばブラックインク用、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。
【００１０】
以下に本発明を好適に適用可能な適用例について説明する。
（第１の適用例）
（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とを備える。記録装置１０００は複数の被記録媒体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。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インクによる（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）フルカラー印刷が可能である。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。
【００１１】
（第１の循環経路の説明）
図２は、本適用例の記録装置に適用される循環経路の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３００の駆動時には第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２によって、それぞれ共通供給経路２１１、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。
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Ｄｕｔｙの差によって循環系の流量が変動した場合でも負圧制御ユニット２３０よりも下流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力を予め設定した一定圧力に維持するように動作する機能を有する。負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構としては、それ自身よりも下流の圧力を、所望の設定圧を中心として一定の範囲以下の変動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２２０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。
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内の共通供給経路２１１、共通回収流路２１２に接続されている。液体吐出ユニット３００には、共通供給経路２１１、共通回収流路２１２、及び各記録素子基板１０と連通する個別供給流路２１３ａおよび個別回収流路２１３ｂが設けられている。個別供給流路２１３ａおよび２１３ｂは共通供給経路２１１及び共通回収流路２１２と連通しているので、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。
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、本適用例の液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。
【００１２】
（第２の循環経路の説明）
図３は、本適用例の記録装置に適用される循環経路のうち、上述した第１の循環経路とは異なる循環形態である第２の循環経路を示す模式図である。前述の第１の循環経路との主な相違点は、以下の通りである。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の適用例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Ｄｕｔｙ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。
第１の適用例と同様に、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内の共通供給経路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２１３及び各記録素子基板１０の内部流路を介して共通回収流路２１２へ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。
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。
しかしながら一方で、第１の循環経路の方が、第２の循環経路に対して有利になる点もある。すなわち、第２の循環経路では、記録待機時に液体吐出ユニット３００内を流れる流量が最大となるため、記録Ｄｕｔｙの低い画像であるほど、各ノズル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Ｄｕｔｙ画像でノズル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虞がある。一方、第１の循環経路の場合、高い負圧がノズルに印加されるのは高Ｄｕｔｙ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。
（第３の循環経路の説明）
図３０は、本適用例の記録装置に適用される循環経路の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の中央部の２か所と、液体吐出ヘッド３の一端部の１か所の計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。個別流路２１３は共通供給経路２１１及び共通回収流路２１２と連通しており、各個別流路２１３の経路中に記録素子基板１０およ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で流す液体の一部は、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へと流れる（図３０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。
このようにして、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出来る。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。
【００１３】
（液体吐出ヘッド構成の説明）
第１の適用例に係る液体吐出ヘッド３の構成について説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は本適用例に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。液体吐出ヘッド３はそれぞれがＣ／Ｍ／Ｙ／Ｋの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０が直線上に１５個配列（インラインに配置）されたライン型の液体吐出ヘッドである。図４（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド３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。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４（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド３の両端部に設けられた液体接続部１１１は、記録装置１０００の液体供給系と接続される。これによりＣＭＹＫ４色のインクが記録装置１０００の供給系から液体吐出ヘッド３に供給され、また液体吐出ヘッド３内を通ったインクが記録装置１０００の供給系へ回収されるようになっている。このように各色のインクは、記録装置１０００の経路と液体吐出ヘッド３の経路を介して循環可能である。
図５に液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットの分解斜視図を示す。液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０、及び電気配線基板９０が筺体８０に取り付けられている。液体供給ユニット２２０には液体接続部１１１（図３）が設けられるとともに、液体供給ユニット２２０の内部には、供給されるインク中の異物を取り除くため、液体接続部１１１の各開口と連通する各色別のフィルタ２２１（図２、図３）が設けられている。２つの液体供給ユニット２２０は、それぞれに２色分ずつのフィルタ２２１が設けられている。フィルタ２２１を通過した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。
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。
液体吐出ユニット３００は、複数の吐出モジュール２００、流路部材２１０からなり、液体吐出ユニット３００の被記録媒体側の面にはカバー部材１３０が取り付けられる。ここで、カバー部材１３０は図５に示したように、長尺の開口１３１が設けられた額縁状の表面を持つ部材であり、開口１３１からは吐出モジュール２００に含まれる記録素子基板１０及び封止材１１０（図９）が露出している。開口１３１の周囲の枠部は、記録待機時に液体吐出ヘッド３をキャップするキャップ部材の当接面としての機能を有する。このため、開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材、充填材等を塗布し、液体吐出ユニット３００の吐出口面上の凹凸や隙間を埋めることで、キャップ時に閉空間が形成されるようにすることが好ましい。
【００１４】
次に液体吐出ユニット３００に含まれる流路部材２１０の構成について説明する。図５に示したように、流路部材２１０は、第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０を積層したものである。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おり、それにより流路部材２１０の反りや変形が抑制されている。
図６（ａ）〜（ｆ）は第１〜第３流路部材の各流路部材の表面と裏面を示した図である。図６（ａ）は、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される側の面を示し、図６（ｆ）は、第３流路部材７０の、液体吐出ユニット支持部８１と当接する側の面を示す。第１流路部材５０と第２流路部材６０とは、夫々の流路部材の当接面である図６（ｂ）と図６（ｃ）が対向するように接合し、第２流路部材と第３流路部材とは、夫々の流路部材の当接面である図６（ｄ）と図６（ｅ）が対向するように接合する。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と７１とによって、流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路が形成される。これにより色毎に共通供給流路２１１と共通回収流路２１２のセットが流路部材２１０内に形成される（図７）。第３流路部材７０の連通口７２はジョイントゴム１００の各穴と連通しており、液体供給ユニット２２０と流体的に流通している。第２流路部材６０の共通流路溝６２の底面には連通口６１が複数形成されており、第１流路部材５０の個別流路溝５２の一端部と連通している。第１流路部材５０の個別流路溝５２の他端部には連通口５１が形成されており、連通口５１を介して、複数の吐出モジュール２００と流体的に連通している。この個別流路溝５２により流路部材の中央側へ流路を集約することが可能となる。
第１〜第３流路部材は、インクに対して耐腐食性を有するとともに、線膨張率の低い材質からなることが好ましい。材質としては例えば、アルミナや、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）やＰＳＦ（ポリサルフォン）を母材としてシリカ微粒子やファイバーなどの無機フィラーを添加した複合材料（樹脂材料）を好適に用いることができる。上記母材としては、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）を用いることもできる。流路部材２１０の形成方法としては、３つの流路部材を積層させて互いに接着しても良いし、材質として樹脂複合樹脂材料を選択した場合には、溶着による接合方法を用いても良い。
【００１５】
次に図７を用いて流路部材２１０内の各流路の接続関係について説明する。図７は、第１〜第３流路部材を接合して形成される流路部材２１０内の流路を第１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。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。
図８は、図７のＥ−Ｅ線における断面を示した図である。この図に示すように、それぞれの個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）は連通口５１を介して、吐出モジュール２００と連通している。図８では個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）のみ図示しているが、別の断面においては、図７に示すように個別供給流路２１３と吐出モジュール２００とが連通している。各吐出モジュール２００に含まれる支持部材３０及び記録素子基板１０には、第１流路部材５０からのインクを記録素子基板１０に設けられる記録素子１５（図１０）に供給するための流路が形成されている。また支持部材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１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間に差圧（圧力差）を生じさせるようになっている。このため、図７及び８に示したように各流路を接続した本適用例の液体吐出ヘッド内では、各色で共通供給流路２１１〜個別供給流路２１３ａ〜記録素子基板１０〜個別回収流路２１３ｂ〜共通回収流路２１２へと順に流れる流れが発生する。
【００１６】
（吐出モジュールの説明）
図９（ａ）に１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図９（ｂ）にその分解図を示す。吐出モジュール２００の製造方法としては、まず記録素子基板１０及びフレキシブル配線基板４０を、予め液体連通口３１が設けられた支持部材３０上に接着する。その後、記録素子基板１０上の端子１６と、フレキシブル配線基板４０上の端子４１とをワイヤーボンディングによって電気接続し、その後にワイヤーボンディング部（電気接続部）を封止材１１０で覆って封止する。フレキシブル配線基板４０の記録素子基板１０と反対側の端子４２は、電気配線基板９０の接続端子９３（図５参照）と電気接続される。支持部材３０は、記録素子基板１０を支持する支持体であるとともに、記録素子基板１０と流路部材２１０とを流体的に連通させる流路部材である為、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。材質としては例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。
【００１７】
（記録素子基板の構造の説明）
本適用例における記録素子基板１０の構成について説明する。図１０（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が形成される側の面の平面図を示し、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡで示した部分の拡大図を示し、図１０（ｃ）は図１０（ａ）の裏面の平面図を示す。図１０（ａ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１２に、各インク色に対応する４列の吐出口列が形成されている。なお、以後、複数の吐出口１３が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。
図１０（ｂ）に示すように、各吐出口１３に対応した位置にはインクを熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である記録素子１５が配置されている。隔壁２２により、記録素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。記録素子１５は記録素子基板１０に設けられる電気配線（不図示）によって、図１０（ａ）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５）及びフレキシブル配線基板４０（図９）を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱して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１０（ｂ）に示すように、各吐出口列に沿って、一方側には液体供給路１８が、他方側には液体回収路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、それぞれ供給路１７ａ、回収路１７ｂを介して吐出口１３と連通している。供給路１７ａと回収路１７ｂは基板１１に交差する方向に延在しており、夫々、液体供給路１８、液体回収路１９に連通している。
図１０（ｃ）および図１１に示すように、記録素子基板１０の、吐出口１３が形成される面の裏面にはシート状の蓋部材２０が積層されており、蓋部材２０には、後述する液体供給路１８及び液体回収路１９に連通する開口２１が複数設けられている。本適用例においては、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１０（ｂ）に示すように蓋部材２０の夫々の開口２１は、図６（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。図１１に示すように蓋部材２０は、記録素子基板１０の基板１１に形成される液体供給路１８及び液体回収路１９の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。蓋部材２０は、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、フォトリソプロセスによって開口２１を設けることが好ましい。このように蓋部材は開口２１により流路のピッチを変換するものであり、圧力損失を考慮すると厚みは薄いことが望ましく、フィルム状の部材で構成されることが好ましい。
次に、記録素子基板１０内でのインクの流れについて説明する。図１１は図１０（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１０）、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１８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内の共通供給流路２１１と共通回収流路２１２と接続されており、液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧が生じている。液体吐出ヘッド３の複数の吐出口１３から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においては、この差圧によって、基板１１内に設けられた液体供給路１８内のインクは、図１０の矢印Ｃで示した流れとなる。すなわちインクは、供給路１７ａ、圧力室２３、回収路１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる。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（図９ｂ参照）を通じて、流路部材２１０内の連通口５１、個別回収流路２１４、共通回収流路２１２の順に回収される。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。
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流路部材に設けられた連通口７２および共通流路溝７１、第２流路部材に設けられた共通流路溝６２および連通口６１、第１流路部材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、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、蓋部材に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８および供給路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に設けられた回収路１７ｂおよび液体回収路１９、蓋部材に設けられた開口２１、支持部材３０に設けられた液体連通口３１を順に流れる。その後、インクは、第１流路部材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に設けられた共通流路溝７１および連通口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。
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２１３ａを経由して圧力室２３に供給されるわけではない。個別供給流路２１３ａに流入することなく、共通供給流路２１１の他端から液体供給ユニット２２０に流動するインクもある。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、本適用例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、本適用例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。
【００１８】
（記録素子基板間の位置関係の説明）
図１２は、隣り合う２つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示す平面図である。図１０に示すように、本適用例では略平行四辺形の記録素子基板を用いている。図１２に示すように各記録素子基板１０における吐出口１３が配列される各吐出口列（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１２では、Ｄ線上の２つの吐出口が互いにオーバーラップ関係にある。このような配置によって、仮に記録素子基板１０の位置が所定位置から多少ずれた場合でも、オーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを目立たなくするようにすることができる。複数の記録素子基板１０を千鳥配置ではなく、直線上（インライン）に配置した場合においても、図１２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出来る。なお、本適用例では記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、本発明はこれに限るものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。
（液体吐出ヘッド構成の変形例の説明）
図３１〜図３４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。本変形例では、図３１、図３２に示すように、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は、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を集約して配置している（図３３）。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３３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。
図３４に流路部材５０，６０，７０の積層状態を示す。複数の流路部材５０，６０、７０の最上層である第１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る。各記録素子基板１０の裏面側に形成される開口２１（図１９）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３４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。
【００１９】
（第２の適用例）
本発明の第２の適用例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適用例と異なる部分のみを説明し、第１適用例と同様の部分については説明を省略する。
（インクジェット記録装置の説明）
本発明の第２の適用例によるインクジェット記録装置を図１３に示す。第２適用例の記録装置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適用例とは異なる。第１の適用例において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、本適用例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２０（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の適用例と同様に、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（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。
【００２０】
（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の適用例と同様、図２又は図３に示した第１および第２の循環経路を用いることができる。
【００２１】
（液体吐出ヘッド構造の説明）
本発明の第２の適用例に係る液体吐出ヘッド３の構造について説明する。図１３（ａ）及び（ｂ）は本適用例に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。液体吐出ヘッド３は液体吐出ヘッド３の長手方向に直線上に配列される１６個の記録素子基板１０を備え、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の適用例同様、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。しかしながら本適用例の液体吐出ヘッド３は、第１の適用例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１４は液体吐出ヘッド３の斜視図、図１５はそ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の適用例と同様であるが、液体吐出ヘッドの剛性を担保する機能が異なる。第１の適用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の適用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。本適用例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。
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１５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１６（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１６（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の適用例とは異なり、第２適用例における第１流路部材５０は、各吐出モジュール２００毎に対応した複数の部材を隣接して配列したものである。このように分割した構造を採ることで、複数のモジュールを配列させることで、液体吐出ヘッドの長さに対応することが出来るので、例えばＢ２サイズ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１６（ａ）に示すように、第１流路部材５０の連通口５１は吐出モジュール２００と流体的に連通し、図１６（ｂ）に示すように、第１流路部材５０の個別連通口５３は第２流路部材６０の連通口６１と流体的に連通する。図１６（ｃ）は第２流路部材６０の、第１流路部材５０と当接される側の面を示し、図１６（ｄ）は第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示し、図１６（ｅ）は第２流路部材６０の、液体供給ユニット２２０と当接する側の面を示す図である。第２流路部材６０の流路や連通口の機能は、第１適用例の１色分と同様である。第２流路部材６０の共通流路溝７１は、その一方が図１７に示す共通供給流路２１１であり、他方が共通回収流路２１２であり、夫々、液体吐出ヘッド３長手方向に沿って、一端側から他端側にインクが供給される。本適用例においては、第１の適用例と異なり、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。
図１７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１７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。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１８は、図１７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８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１７を参照すれば明らかである。第１の適用例と同様に、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の適用例と同様に、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。
【００２２】
（吐出モジュールの説明）
図１９（ａ）に、１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図１９（ｂ）にその分解図を示す。第１適用例との差異は、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の適用例の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Ｒ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の適用例と同様である。
【００２３】
（記録素子基板の構造の説明）
図２０（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２０（ｃ）は図２０（ａ）の面の裏面を示す模式図である。図１０（ｂ）は図１０（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１０（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適用例よりも大幅に増加しているものの、第１適用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の適用例と同様である。
【００２４】
以上、第１の適用例および第２の適用例を用いて、本発明の液体吐出ヘッド３の一例について説明した。ここで説明した液体吐出ヘッド３の有する記録素子基板１０は、以下に第１〜第４の実施形態として示す構成とすることができる。
（第３の適用例）
本発明の第３の適用例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。第３の適用例の液体吐出ヘッドは、Ｂ２サイズの被記録媒体に対して１スキャンで記録を行うページワイド型である。第３の適用例は第２の適用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の適用例と異なる部分を説明し、第２の適用例と同様の部分については説明を省略する。
（インクジェット記録装置の説明）
図３５に本適用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２に直接記録を行わず、一度、中間転写体（中間転写ドラム１００７）に液体を吐出し画像を形成した後に、その画像を被記録媒体２に転写する構成である。記録装置１０００では、ＣＭＹＫの４種類のインクに夫々対応した４つの単色用の液体吐出ヘッド３が、中間転写ドラム１００７に沿って円弧状に配置されている。これによって中間転写体上にフルカラー記録が行われ、その記録画像は、中間転写体上で適切な乾燥状態にされた後、紙搬送ローラー１００９によって搬送される被記録媒体２へ、転写部１００８で転写される。第２の適用例の紙搬送系は主にカット紙を意図した水平搬送であったのに対し、本適用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、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の適用例と同様、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。
（第４の循環経路の説明）
第２の適用例と同様に、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又は図３に示した第１および第２の循環経路も適用可能であるが、図３６に示す循環経路が好適である。図３の第２の循環経路との主な差異は、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第２循環ポンプ１００４各々の流路の流路に連通するバイパス弁１０１０が付加されていることである。このバイパス弁１０１０は予め設定された圧力を超過すると弁が開くことで、バイパス弁１０１０上流側の圧力を下げるという機能（第１の機能）を有する。また記録装置本体の制御基板からの信号によって、任意のタイミングで弁を開閉する機能（第２の機能）も有する。
第１の機能により、第１循環ポンプ１００１，１００２の下流側または第２循環ポンプ１００４の上流側の流路に、過剰または過小な圧力が掛かることを抑制することができる。例えば、第１循環ポンプ１００１，１００２の機能に支障が発生した場合、過剰な流量や圧力が液体吐出ヘッド３に加わる場合がある。それにより液体吐出ヘッド３の吐出口から液体の漏洩が生じたり、液体吐出ヘッド３内の各接合部に破断が生じたりする虞がある。しかし本適用例のように、第１循環ポンプ１００１、１００２にバイパス弁が追加されている場合、過剰な圧力が発生した場合でも、バイパス弁１０１０が開くことで各循環ポンプ上流側へと液体経路が開放されるため、上記のようなトラブルを抑制できる。
また第２の機能により、循環駆動停止時には、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第２循環ポンプ１００４の停止後に、本体側からの制御信号に基づいて、速やかに全てのバイパス弁１０１０を開放する。これにより、液体吐出ヘッド３の下流部（負圧制御ユニット２３０から第２循環ポンプ１００４までの間）の高負圧（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、バイパス弁を開くことで、下流側のバッファタンク１００３側からも液体吐出ヘッド３の下流部の圧力解放を行える。上流側からだけでも液体吐出ヘッド３の下流部の圧力解放は行えるが、液体吐出ヘッドの上流側流路と液体吐出ヘッド内流路には圧力損失がある。そのため、圧力開放に時間が掛かり、過渡的に液体吐出ヘッド３内の共通流路内の圧力が下がり過ぎて、吐出口のメニスカスが破壊される虞がある。液体吐出ヘッド３の下流側のバイパス弁１０１０を開くことで、液体吐出ヘッドの下流側の圧力解放が促進されるため、吐出口のメニスカス破壊のリスクが軽減される。
（液体吐出ヘッド構造の説明）
本発明の第３の適用例に係る液体吐出ヘッド３の構造について説明する。図３７（ａ）は本適用例に係る液体吐出ヘッド３の斜視図、図３７（ｂ）はその分解斜視図である。液体吐出ヘッド３は液体吐出ヘッド３の長手方向に直線状（インライン）に配列される３６個の記録素子基板１０を備え、１色の液体で記録を行うインクジェット式のページワイド型の記録ヘッドである。液体吐出ヘッド３は、第２の適用例同様、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を備える。
図３７（ｂ）には、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毎に分割されて表示されている（シールド板１３２は不図示）。各ユニット及び各部材の役割や、液体吐出ヘッド３内の液体流通の順は第２の適用例と同様である。第２の適用例との主な相違点は、複数分割されて配置された電気配線基板９０、負圧制御ユニット２３０の位置、および第１流路部材５０の形状である。本適用例のように、例えばＢ２サイズの被記録媒体に対応した長さを有する液体吐出ヘッド３の場合、液体吐出ヘッド３の使用電力が大きいため、８枚の電気配線基板９０が設けられる。各々の電気配線基板９０は、液体吐出ユニット支持部８１に取り付けられた長尺の電気配線基板支持部８２の両側面に４枚ずつ取り付けられる。
図３８（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の側面図である。図３８（ｂ）は、液体吐出ヘッド３内部の記録液体の流れを示す模式図である。図３８（ｃ）は、図３８（ａ）のＧ−Ｇ線での断面を示す斜視図である。理解を容易にするために、一部の構成は簡略化している。
液体供給ユニット２２０内には液体接続部１１１とフィルタ２２１が設けられるとともに、負圧制御ユニット２３０が液体供給ユニット２２０の下方に一体化して形成されている。これによって負圧制御ユニット２３０と記録素子基板１０との高さ方向の距離が、第２の適用例に比べて短くなっている。この構成により、本適用例には、液体供給ユニット２２０内の流路接続部の数が減り、記録液体の漏洩に対する信頼性が向上するだけでなく、部品点数や組み立て工程数も低減できるという利点がある。
また負圧制御ユニット２３０と吐出口が形成される面とにおける水頭差が相対的に小さくなるので、本適用例は、図３５に示すような、液体吐出ヘッド３の傾斜角度が、各液体吐出ヘッドごとに異なるような記録装置へ好適に適応できる。これは、水等差が小さくできるため、複数の液体吐出ヘッド３を異なる傾斜角で用いても、それぞれの記録素子基板の吐出口に加わる負圧差を低減できるためである。また、本適用例は、負圧制御ユニット２３０から記録素子基板１０間の距離が小さくなることでその間の流抵抗が小さくなるので、液体の流量変化による圧損差も小さくなり、より安定な負圧制御が行える点でも好ましい。
図３８（ｂ）では、図３６に示した循環経路と比べ、回路的には同じではあるが、実際の液体吐出ヘッド３の各構成部品内での液体の流れを示している。長尺状の第２流路部材６０内には、液体吐出ヘッド３の長手方向に伸びる一組の共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が設けられている。共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２は互いに対向する方向に液体が流れるように構成されており、夫々の流路の上流側にはフィルタ２２１が設けられ、液体接続部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が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。尚、図３６においては、説明を簡略化するために共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との流れを同じ方向で示している。
共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の下流側には、それぞれ負圧制御ユニット２３０が接続される。また、共通供給流路２１１の途中には複数の個別供給流路２１３ａへの分岐部があり、共通回収流路２１２の途中には複数の個別回収流路２１３ｂへの分岐部がある。個別供給流路２１３ａ及び個別回収流路２１３ｂは複数の第１流路部材５０内に形成されており、夫々の個別流路は、記録素子基板１０の裏面に設けられた蓋部材２０の開口２１（図１９（ｃ）参照）と連通している。
図３８（ｂ）にＨとＬで示した負圧制御ユニット２３０は、高圧側（Ｈ）と、低圧側（Ｌ）とを合わせたユニットである。それぞれの負圧制御ユニット２３０は、相対的に高（Ｈ）または低（Ｌ）の負圧で、負圧制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を制御するように設定された背圧型圧力調整機構である。共通供給流路２１１は負圧制御ユニット２３０（高圧側）と接続され、共通回収流路２１２は負圧制御ユニット２３０（低圧側）と接続されており、それにより共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間には差圧が発生する。その差圧によって、液体が、共通供給流路２１１から個別供給流路２１３ａ、記録素子基板１０内の吐出口１３（圧力室２３）、個別回収流路２１３ｂを順に通過して共通回収流路２１２へと流れる。
本適用例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。本適用例においては、第２の適用例で説明した支持部材３０（図１８）がなく、蓋部材２０を備える記録素子基板１０が直接第１流路部材５０に接合される。図３８（ｃ）に示すように、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２１３ａに供給される。その後液体は、圧力室２３に供給され、個別回収流路２１３ｂ、個別連通口５３、連通口６１を順に経由して共通回収流路２１２へと回収される。
ここで、図１５に示した第２の適用例とは異なり、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上にマウントする際に位置がズレた場合でも、第１流路部材５０と第２流路部材６０の間で確実に流体連通が行われるようになっている。そのため、ヘッド製造時の歩留まりが向上しコストダウンが図れるようになっている。
【００２５】
以下に本発明の各実施形態について説明する。各実施形態は上述した各適用例の構成を適用可能である。
（第１の実施形態）
図２１は、本発明の液体吐出ヘッド３の有する記録素子基板１０の第１の実施形態を説明するための図である。図２１（ａ）は、第１の実施形態に係る記録素子基板１０の外観を示す斜視図である。記録素子基板１０は、基板１１と吐出口形成部材１２とを有する。吐出口形成部材１２には、複数の吐出口１３が形成されている。
図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。記録素子基板１０は、液体吐出路（ノズル）２５と、圧力室２３と、流路２４と、記録素子１５とをさらに有する。液体吐出路２５は、吐出口１３と連通する空間であり、圧力室２３および記録素子１５と対向する位置で、吐出口形成部材１２を貫通している。液体吐出路２５の外側端部、すなわち記録素子１５と反対側の端部はインクを吐出するための孔である吐出口１３を形成している。本明細書では、吐出口１３は、吐出口形成部材１２の被記録媒体と対向する外面に位置する開口であり、液体吐出路２５は、吐出口形成部材１２を貫通する貫通孔を意味する。
圧力室２３は、吐出口１３および液体吐出路２５と連通する空間であり、基板１１と吐出口形成部材１２との間に形成される。記録素子１５は、発熱抵抗素子であり、基板１１上の圧力室２３内に吐出口１３と面して設けられている。流路２４は、圧力室２３と連通する空間であり、基板１１と吐出口形成部材１２との間に形成される。基板１１には、流路２４と連通する貫通孔である供給路１７ａが設けられている。この構成により、供給路１７ａからインクを流入させると、インクは、流路２４を介して圧力室２３に供給される。圧力室２３内のインクは、記録素子１５により与えられる吐出エネルギーによって吐出口１３から外に吐出される。この実施形態では、それぞれの記録素子１５から見て片側に供給路１７ａが設けられている。
図２１（ｃ）は、記録素子基板１０を吐出口１３の開口側から見た拡大図である。供給路１７ａを挟んで両側にそれぞれ複数の圧力室２３が形成されており、各圧力室２３の入口には、ノズルフィルタＦが設けられている。圧力室２３内の記録素子１５のそれぞれは、吐出口１３の開口側から見て、各吐出口１３と重なる位置に設けられている。
【００２６】
ここで本発明の比較例を用いて、本願発明が解決する課題について説明する。図２２は、本発明の比較例に係る記録素子基板について説明するための図である。
図２２（ａ）は、基板１１に垂直な方向から見た際の、記録素子１５と吐出口１３との外形を基板１１に投影した状態を示す図である。この比較例においては、吐出口１３を基板１１に投影した吐出口投影領域１３Ｐの外形線に外接する長方形Ｓは、記録素子１５の発熱領域を基板に投影した発熱領域投影領域１５Ｐの外形線の内側に存在している。ここで発熱領域投影領域１５Ｐの面積は記録素子１５の面積よりも若干小さい。これは、記録素子１５を駆動した場合、記録素子１５の外周領域は実質的な発熱領域とはならないためである。本実施形態においては、記録素子１５の外周から内側に２μｍの領域は実質的な発熱領域とはならない。
図２２（ｂ）〜（ｆ）は、図２２（ａ）に示した外形の吐出口１３および記録素子１５を備える、本発明の比較例に係る記録素子基板を用いてインクを吐出した場合の状態を説明するための図である。
図２２（ｂ）は、この記録素子基板において、流路２４および圧力室２３にインクが満たされた状態で、記録素子１５を駆動した状態を示している。記録素子１５を駆動すると、熱エネルギーが発生してこの熱エネルギーが圧力室２３内のインクに与えられる。インクに熱エネルギーが与えられると、記録素子１５上で気泡Ｂが発生する。その後気泡Ｂの体積が大きくなると、これに伴って、図２２（ｃ）に示すように、圧力室２３内のインクが液体吐出路２５を通って吐出口１３から外に向かう方向に押し出される。さらに気泡Ｂが大きくなると、図２２（ｄ）に示すように、気泡Ｂが液体吐出路２５の中に入り込んで、吐出インク滴Ｄと流路２４内のインクＩとが気泡Ｂで分断された状態となる。ここで、吐出口１３端部の真下の記録素子１５で発生する気泡Ｂの流れは、矢印で示すように、流路２４では基板１１と垂直な方向、すなわち吐出方向となる。この気泡Ｂの流れは、液体吐出路２５の壁に当たって、液体吐出路２５内では吐出口１３の中央に向かう方向の流れとなる。気泡Ｂは、最大の体積となるまで成長した後、その体積は減少し始める。この気泡Ｂの収縮に伴い、図２２（ｅ）に示すように、吐出インク滴Ｄの後方部が記録素子１５に向かって移動する。このとき吐出インク滴Ｄの先端部と後方部との間には、インクが吐出する方向に関して、矢印で示すような逆方向の速度差が生じており、これにより吐出インク滴Ｄには細長い尾引きが形成される。その後、図２２（ｆ）に示すように、吐出インク滴Ｄは、流路内のインクＩと分離して吐出口１３の外へと飛翔し、やがて尾引きはその速度差とインクの表面張力から主滴とサテライトにさらに分離する。
上述の通り、吐出口１３の端部直下の記録素子１５上で発生する気泡Ｂの流れは、インクを吐出するとき、圧力室２３内では基板１１と垂直な方向、すなわち吐出方向となる。その後、この気泡Ｂの流れは、液体吐出路２５の壁に当たって、液体吐出路２５内では吐出口１３の中央に向かう方向の流れとなる。このため、吐出インク滴Ｄと流路内インクＩとの間には、比較的厚い液膜Ｉｍが形成される。液膜Ｉｍが厚くなることで、気泡Ｂが大気と連通する位置は、記録素子１５に近い位置となり、気泡Ｂが大気に連通するタイミングは遅くなる。このため、吐出インク滴Ｄの尾引きは長くなる。吐出インク滴Ｄの尾引きが長くなることで、飛翔中に吐出インク滴Ｄが主滴とサテライトとに分離しやすくなる。サテライトが発生すると、狙った位置に着弾しないインクが増えて画像品位の低下を招くという虞がある。
【００２７】
続いて、本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板１０について説明する。図２３は、本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板の構成について説明するための図である。図２３（ａ）は、記録素子１５と吐出口１３とを基板１１の記録素子１５が設けられた面と垂直な方向に投影した状態を示す図である。第１の実施形態に係る記録素子基板１０においては、吐出口１３を基板１１に投影した吐出口投影領域１３Ｐの外形線に外接する長方形Ｓは、記録素子１５の発熱領域を基板１１に投影した発熱領域投影領域１５Ｐを包含する。ここで、包含されるとは、発熱領域投影領域１５Ｐの外形線が、長方形Ｓと同一である場合（重なる場合）を含む。また、ここでの発熱領域投影領域１５Ｐの面積は上述した比較例と同様に、記録素子１５の面積よりも若干小さい。この長方形Ｓは、対向する二辺が、流路２４内において液体が流れる方向と略平行である。或いはこの長方形Ｓは、対向する二辺が、吐出口１３が並んだ吐出口列の方向と略平行である。
図２３（ｂ）〜（ｆ）は、図２３（ａ）に示した外形の吐出口１３および記録素子１５を備える、本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板を用いてインクを吐出した場合の状態を説明するための図である。
本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板１０のように、発熱領域投影領域１５Ｐが吐出口投影領域１３Ｐに外接する長方形Ｓに包含されている場合の気泡Ｂの流れが図２３（ｂ）〜（ｆ）に示される。記録素子１５を駆動してインクに熱エネルギーが加えられると、図２３（ｂ）に示すように、気泡Ｂが発生する。図２３（ｃ）に示すように、この気泡Ｂの体積は増大する。そして、この気泡Ｂの流れは、図２３（ｄ）矢印を用いて示すように、圧力室２３内では、液体吐出路２５の壁面に向かう速度成分を有する流れとなる。そのため、気泡Ｂが液体吐出路２５の内部に進入すると、進入した部分の気泡の流れは、液体吐出路２５の外縁に沿った方向の流れとなり、つまり気泡の流れは液体吐出路２５の外縁（液体吐出路２５の内壁面）と実質的に平行の流れとなる。この流れの方向は、記録素子１５の大きさなどにより異なり、比較例においては、図２３の例に比べて相対的に吐出口１３の中心に向かう方向であった。発熱領域投影領域１５Ｐが長方形Ｓと同一または長方形Ｓに包含されている場合、比較例よりも相対的に液体吐出路２５の壁面に沿った方向に近い流れとなる。すなわち、比較例よりも吐出口１３の外周に向かう方向に近くなる。この気泡Ｂの流れが吐出口１３の外縁に向かう方向に近づくことで、吐出インク滴Ｄと流路内のインクＩとの間の液膜Ｉｍの薄膜化がより促進される。このため、比較例よりも気泡Ｂが大気と連通するタイミングが早くなり、吐出インク滴Ｄの尾引きが短くなる。吐出インク滴Ｄの尾引きが短くなることで、飛翔中に滴がまとまりやすくなり、サテライトが発生しにくくなる。サテライトが発生しにくくなることで、印字品質が向上する。このように本実施形態においては、圧力室２３から液体吐出路２５内に進入した気泡の流れが、吐出口１３の中心方向への成分を抑制しつつ、液体吐出路２５の外縁（内壁面）に沿った流れの成分が大きくなるようにすることがポイントとなる。このような気泡の流れとするために、後述するように液体吐出ヘッドのディメンジョンを適宜設定すれば良い。
【００２８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る記録素子基板１０について説明する。図２４は、本実施形態に係る記録素子基板１０の上面図である。図２５は、同実施形態に係る記録素子基板１０の断面構成を模式的に示す図である。第２の実施形態では、それぞれの記録素子１５に対して、記録素子１５の両側に供給路１７ａが形成されている。インクは、記録素子１５を挟んで圧力室２３の両側に対称な位置に配置された２つの供給路１７ａを通じて、圧力室２３内に供給される。
図２５（ｂ）〜（ｆ）は、本発明の第２の実施形態に係る記録素子基板１０を用いてインクを吐出したときの状態を説明するための図である。第１の実施形態では、記録素子１５から見た場合、片側にのみ供給路１７ａが形成されていたため、発泡時の気泡Ｂの広がり方は左右非対称となっていた。
これに対して、第２の実施形態では、記録素子１５から見たときに、両側に供給路１７ａが形成されており、実質的に左右対称に圧力室２３および流路２４が形成されているため、左右対称に気泡Ｂが広がる。気泡Ｂが左右対称に広がることで、液膜Ｉｍの薄膜化も左右対称に促進されやすくなる。このため、吐出インク滴Ｄの吐出方向が、基板１１に対して垂直な方向になりやすい。したがって、記録媒体の所望の位置にインク滴が着弾する可能性が高まり、第１の実施形態よりもさらに印字品質の向上が期待できる。
図２６は、本発明の第２の実施形態に係る記録素子基板１０を用いてインクを吐出したときの吐出状態を示す連続図であり、図２６（ａ）〜（ｇ）は比較例、図２６（ｈ）〜（ｎ）は本発明の実施形態を示す。比較例である図２６（ａ）〜（ｇ）では、吐出口１３の外形は直径が１８μｍの円形状とし、記録素子１５の発熱領域投影領域は一辺が１９μｍの正方形とした。この例では、発熱領域投影領域１５Ｐの外形線は、吐出口投影領域１３Ｐの外形線に外接する長方形Ｓと同一となる。次に、本発明の実施形態を示す図２６（ｈ）〜（ｎ）では、吐出口１３の外形は直径が１８μｍの円形状とし、記録素子１５は一辺が１５μｍの正方形とした。この例では、発熱領域投影領域１５Ｐの外形線は、吐出口投影領域１３Ｐの外形線に外接する長方形Ｓに包含される。図２６に示す例はいずれも、圧力室２３の高さ、すなわち、圧力室２３における基板１１と、吐出口形成部材１２の裏面との距離Ｈ１は７μｍであり、吐出口１３（吐出口の表面）から記録素子１５までの間の距離Ｈ２は１２μｍである。図２６（ａ）〜（ｇ）と、図２６（ｈ）〜（ｎ）とを比較すると、吐出インク滴Ｄの尾引き長さは、図２６（ａ）〜（ｇ）よりも図２６（ｈ）〜（ｎ）の方が短くなっている。これにより、サテライトの発生を低減することができる。
図２７は、本実施形態に係る記録素子基板１０を用いた場合の、記録素子１５に吐出エネルギーを与えてから気泡Ｂが大気と連通するまでの時間と、吐出口１３と比較した相対的な記録素子１５のサイズとの関係を示している。相対的な記録素子１５のサイズは、図２７（ａ）に示されるように、発熱領域投影領域１５Ｐと吐出口投影領域１３Ｐとの距離Ｃで示される。距離Ｃは、発熱領域投影領域１５Ｐの一辺から吐出口投影領域１３Ｐに外接する長方形Ｓの一辺までの距離である。ここでは、発熱領域投影領域１５Ｐが、長方形Ｓよりも内側にあるとき、距離Ｃの値はマイナスとしている。ここで、吐出口１３は、直径が１８μｍの円形状であり、記録素子１５の発泡有効領域の外形は正方形とする。また、基板１１と垂直な方向において、圧力室２３の高さＨ１は、７μｍであり、吐出口１３から記録素子１５までの距離Ｈ２は１２μｍとする。吐出口１３から記録素子１５までの距離は、吐出口１３が形成された面の表面から記録素子１５が形成された基板１１の表面までの距離である。
図２７（ｂ）を参照すると、距離Ｃの値が小さくなるほど、つまりクリアランスの値が大きくなるほど記録素子１５を駆動してから気泡Ｂが大気と連通するまでの時間が短くなっていることが分かる。言い換えると、発熱領域投影領域１５Ｐの外形線が吐出口投影領域１３Ｐの外形線に外接する長方形Ｓよりも小さいほど、気泡Ｂが大気と連通するまでの時間は短くなっている。気泡Ｂが大気と連通するまでの時間が短くなることで、吐出インク滴Ｄの尾引きが相対的に短くなり、飛翔中に滴がまとまりやすくなることから、サテライトが発生し難くなる。サテライトが発生しにくくなることで、吐出インク滴Ｄが所望の位置に着弾する可能性が高まり、印字品質が向上する。
気泡Ｂが大気と連通するまでの時間が短縮する効果は、距離Ｃが大きくなる（間隔が大きくなる）ほど大きくなる傾向にあるため、距離Ｃが−２μｍ以下の領域も好適に適用できる。
さらに、本実施形態の効果を高めるためには、圧力室２３の高さが低い方が好ましい。これは、記録素子１５により吐出口１３近傍における吐出口１３の外縁へと向かう方向の流れは、圧力室２３の高さが低い方がより強まるためである。また、流路２４の高さを低くすることにより、流路内への異物の混入を抑制できる。これにより供給路１７ａの出口部でノズルフィルタＦと同様の効果を持たせることができるため、ノズルフィルタＦを用いない構成とすることができる。また、流路２４の高さを低くすることにより、供給路１７ａから圧力室２３までの流抵抗も十分に大きくなることから、供給路１７ａから圧力室２３に至るまでの経路中に存在する絞り抵抗部（図示せず）が不要となる。
例えば、吐出口１３から記録素子１５までの距離を９．５μｍ、吐出口１３の直径を２０μｍ、記録素子１５が一辺１４μｍの正方形、圧力室２３の幅を３５μｍとしたとき、圧力室２３の高さおよび流路２４の高さを５μｍとすることができる。この場合、供給路１７ａより先には、流路２４の高さ５μｍより大きい異物は流入することができない。したがって、流路２４の高さが低い場合にはノズルフィルタＦが不要となる。また供給路１７ａから圧力室２３までの距離を６０μｍとすると、流抵抗が十分に大きくなる。このため、記録素子１５が発生するエネルギーを吐出液滴Ｄに十分与えることができ、隣接する圧力室２３への圧力の影響も小さくなることから、絞り抵抗部が不要となる。ここで、記録素子１５が発生するエネルギーを吐出液滴Ｄに十分与えるためには、少なくとも吐出口１３から記録素子１５までの距離が、流路２４の高さの２倍よりも小さいことが好ましい。これによりエネルギー効率の良い吐出が可能となる。
印字の速度を高めるためには、インクのリフィル周波数を上げる必要がある。このために、供給路１７ａから圧力室２３までの距離を短くしたり、供給路１７ａから圧力室２３までの流路２４の一部の高さを高くしたりすることが望ましい。この場合、隣接する圧力室２３への圧力波の影響（クロストークの影響）が大きくなることから、図２４（ｂ）に示すように、供給路１７ａの間に壁１０１を設けることが好ましい。供給路１７ａの間に壁１０１を設ける場合、液体吐出ヘッドの製造工程や液体吐出ヘッドの使用中に、供給路１７ａが異物等で塞がれて、特定の圧力室２３へインクの供給が行われなくなるという虞がある。そこで、この壁１０１は、圧力室２３の壁１０２とは分離して隙間部を設けておき、万一、ある供給路１７ａが塞がれても、インクの供給が停止しないようにしておくことが好ましい。この隙間部は、壁１０１の両端部、具体的には、供給路１７ａよりも圧力室２３側と、その反対側との２箇所あるのがより好ましい。壁１０１の両端部のうち、圧力室２３から近い端部に設けられた前者の隙間部１０１ａは、圧力波の影響を抑えつつインク供給を行うために、圧力室２３から遠い後者の隙間部１０１ｂよりも狭いことが好ましい。例えば、前者の隙間部１０１ａは、３〜７μｍ程度、後者の隙間部１０１ｂは、１５〜３０μｍ程度であることが好ましい。
【００２９】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、吐出口１３の形状は円形状であることとしたが、本発明において吐出口１３の形状は円形状に限らない。例えば、吐出口１３は、吐出口１３の周縁部の一部を形成する複数の円弧部１３ａと、複数の円弧部１３ａから吐出口１３の中心に向かって突出し、複数の円弧部１３ａを接続する突出部１３ｂとを含む形状であってもよい。図２８（ａ）および図２８（ｂ）には、このような形状の吐出口１３の例がそれぞれ示されている。このような形状の吐出口１３を有する記録素子基板１０は、吐出口投影領域１３Ｐの外形線に外接する長方形Ｓが発熱領域投影領域１５Ｐを包含するとき、液膜Ｉｍの薄膜化を促進する効果をさらに強めることができる。このため、気泡Ｂが大気と連通するまでの時間をさらに短くすることができ、サテライトの発生を低減することができる。このとき、図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示す突出部１３ｂの幅Ｗは、広すぎると、液膜Ｉｍの薄膜化を促進する効果が小さくなり、狭すぎると液滴が２つに割れる虞がある。このため、突出部１３ｂの幅Ｗは、２〜８μｍ程度であることが好ましい。
第１および第２の実施形態や、図２８（ａ），（ｂ）に示す本実施形態では、発熱領域投影領域１５Ｐの形状は、正方形としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図２８（ｃ）に示すように、記録素子１５の形状や発熱領域投影領域１５Ｐの形状は、隣り合う辺の長さが異なる長方形であってもよい。長方形状の記録素子１５は、例えば、記録素子１５を高密度に配置したい場合に好適である。
図２８（ｄ）および図２８（ｅ）は、本実施形態に係る記録素子基板１０の上面図である。これらの図に示すように、吐出口１３は、２つの円弧部１３ａが吐出口列の方向に並ぶように配置されることが好ましい。これは、吐出口１３の形状が対称でなくバラつきが生じた場合に発生する液滴の着弾位置のずれによる、印字品質への影響を低減するためである。
【００３０】
（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、記録素子１５の片側に供給路１７ａが設けられた例、または記録素子１５の両側に供給路１７ａが設けられた例を示したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の第４の実施形態に係る記録素子基板１０は、圧力室２３と連通する供給路１７ａおよび回収路１７ｂを有する。図２９は、本発明の第４の実施形態に係る記録素子基板１０について説明するための図である。
本実施形態では、圧力室２３と連通する供給路１７ａと回収路１７ｂとを有する。供給路１７ａは、圧力室２３にインクを流入させる流路として機能し、回収路１７ｂは、圧力室２３からインクを回収する流路として機能する。供給路１７ａと回収路１７ｂは共に、基板１１を貫通する貫通孔として設けられている。これにより、圧力室２３内のインクが循環する。インクを循環させない場合、吐出口１３からインクが蒸発することで、吐出口１３近傍のインクの粘度が徐々に上昇する。このため、インクを吐出し難くなる。特に、図２９（ｂ）に示すように、吐出口１３の縁部から近いほど、インクのインク粘度は高くなる。
本実施形態においても、発熱領域投影領域１５Ｐの外形線は、吐出口投影領域１３Ｐの外形線に外接する長方形Ｓに包含されるものとする。ここで、包含されるとは、発熱領域投影領域１５Ｐの外形線が、長方形Ｓと同一である場合を含むことを意味する。さらに本実施形態においても、この場合、上述の通り、気泡Ｂの流れが、吐出口１３の外縁へと向かう方向となることが重要であるが、インクの粘度が上がるとこの流れが弱くなってしまう。そこで、本実施形態のようにインクを循環させる構成をとることで、吐出口１３近傍のインクを常にリフレッシュすることができるため、図２９（ｃ）に示すように、吐出口１３の近傍におけるインク粘度の上昇を抑制することが可能となる。この場合、図２９（ｄ）に示すように、気泡Ｂが吐出口１３の壁に当たると、吐出口１３の外縁へと向かう流れの低下を抑制することができ、吐出インク滴Ｄと流路内のインクＩとの間の液膜Ｉｍの薄膜化を促進することができる。このため、第１〜第３の実施形態よりもさらに印字品質を向上させることができる。
【００３１】
上述したように本発明の各実施形態においては、圧力室２３から液体吐出路２５内に進入した気泡の流れが、吐出口１３の中心方向への成分を抑制しつつ、液体吐出路２５の外縁（内壁面）に沿った流れの成分が大きくなるようにすることがポイントとなる。
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、上記実施形態では、吐出口１３の形状として複数の例を挙げたが、その形状は図に示したものに限られず、本発明の技術的思想の範囲内で様々な形状とすることができる。
例えば、上記実施形態では、吐出口１３、圧力室２３および流路２４は１つの吐出口形成部材１２で形成されているが、本発明はかかる例に限定されない。吐出口１３、圧力室２３および流路２４は、複数の部材を組合せて形成されてもよい。
例えば、上記実施形態では、基板１１と垂直な方向において、流路２４の高さや吐出口１３と記録素子１５との間の距離の一例を挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。圧力室２３から液体吐出路２５内に進入した気泡の流れが、液体吐出路２５の外縁（内壁面）に沿った流れの成分が大きくなるようにするには、（１）圧力室２３の高さと、（２）吐出口１３と記録素子１５との間の距離と、を適切に設定することが有効である。圧力室２３の高さは、７μｍ以下であることが好ましく、吐出口１３と記録素子１５との間の距離は、１２μｍ以下であることが好ましい。圧力室の高さが８μｍもしくはそれ以上の高さであると、液体吐出部２５に進入した気泡の流れが、吐出口の中心方向へ向かう成分が多くなるため好ましくない。さらに、吐出口１３から記録素子１５までの間の距離は、流路２４の高さの２倍以下であることが好ましい。このような液体吐出ヘッドのディメンジョン以外にも、各部の液体吐出ヘッドのディメンジョンや液体の物性等も上記気泡の流れには影響はするが、上記（１）、（２）のディメンジョンが支配的に影響する。
本実施形態で用いられる液体吐出ヘッドは、一般的なインクジェット記録装置を例として説明したが、本発明の液体吐出ヘッドは、液体吐出装置全般に用いることができる。
なお、本明細書において、「記録」とは、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が知覚し得るように顕在化したものであるか否かは問わない。さらに、「記録」とは、広く記録媒体上に画像、模様、パターンなどを形成する場合、または媒体の加工を行う場合をも包含する概念である。
本明細書において、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様に広く解釈されるべきである。記録媒体に付与されることによって、画像、模様、パターンなどの形成または記録媒体の加工或いはインクの処理に供され得る液体を含む。したがって、記録に関して用いることが可能なあらゆる液体を包含する概念である。
【符号の説明】
【００３２】
１０    記録素子基板
１１    基板
１２    吐出口形成部材
１３    吐出口
１５    記録素子
１７    供給口
２３    圧力室
２４    流路
Ｓ      吐出口の外形線に外接する長方形
Ｆ      ノズルフィルタ
Ｉ      流路内のインク
Ｉｍ    液膜
【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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