(57)【要約】【課題】液滴の吐出方向を吐出口形成面と垂直な方向に対して傾きにくくし、かつ吐出口からの液体の蒸発による液体の増粘を抑制する。【解決手段】液体吐出ヘッドは液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子１５が設けられた基板１１と、記録素子１５と対向し液体が吐出する吐出口１３が形成された吐出口形成部材１２とを有する。液体吐出ヘッドは、記録素子を内部に備える圧力室２３と、圧力室２３に液体を供給する第１の液流路２４−１と、圧力室２３から液体を回収する第２の液流路２４−２とを備え、基板は、第１の液流路２４−１に接続され、液体を第１の液流路２４−１に供給する液体供給路１８と、第２の液流路２４−２に接続され、液体を第２の液流路２４−２から回収する液体回収路１９と、を有し、液体供給路１８の入口部の圧力Ｐｉｎは、液体回収路１９の出口部の圧力Ｐｏｕｔに対して３０〜１４００ｍｍＡｑ高くされている。【選択図】図２１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子が設けられた基板と、
前記記録素子と対向し前記液体が吐出する吐出口が形成された吐出口形成部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記記録素子を内部に備える圧力室と、前記圧力室に液体を供給する第１の液流路と、前記圧力室から液体を回収する第２の液流路と、を備え、
前記基板は、前記第１の液流路に接続され、液体を前記第１の液流路に供給する液体供給路と、前記第２の液流路に接続され、液体を前記第２の液流路から回収する液体回収路と、を有し、
前記液体供給路の入口部の圧力は、前記液体回収路の出口部の圧力に対して３０〜１４００ｍｍＡｑ高くされている、液体吐出ヘッド。
【請求項２】
液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子が設けられた基板と、
前記記録素子と対向し液体が吐出する吐出口が形成された吐出口形成部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記記録素子を内部に備える圧力室と、前記圧力室に液体を供給する第１の液流路と、前記圧力室から液体を回収する第２の液流路と、を備え、
前記基板は、前記第１の液流路に接続され、液体を前記第１の液流路に供給する液体供給路と、前記第２の液流路に接続され、液体を前記第２の液流路から回収する液体回収路と、を有し、
前記液体供給路の入口部の圧力は、前記液体回収路の出口部の圧力よりも高く、前記圧力室における液体の流速が３〜１４０ｍｍ／ｓである、液体吐出ヘッド。
【請求項３】
液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子が設けられた基板と、
前記記録素子と対向し液体が吐出する吐出口が形成された吐出口形成部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記記録素子を内部に備える圧力室と、前記圧力室に液体を供給する第１の液流路と、前記圧力室から液体を回収する第２の液流路と、を備え、
前記基板は、前記第１の液流路に接続され、液体を前記第１の液流路に供給する液体供給路と、前記第２の液流路に接続され、液体を前記第２の液流路から回収する液体回収路と、を有し、
前記液体供給路の入口部の圧力は、前記液体回収路の出口部の圧力よりも高く、前記圧力室における液体の流速が前記吐出口における液体の蒸発速度の２７倍〜１２６０倍である、液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の液流路と前記第２の液流路と前記圧力室は、前記基板と前記吐出口形成部材との間に設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の液流路と第２の液流路の高さは３μｍ以上、２５μｍ以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
複数の前記吐出口が６００ｄｐｉ以上の配列密度で配列されており、前記第１及び第２の液流路の高さは７μｍ以下である、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記液体供給路の前記入口部の圧力をＰｉｎ、前記液体回収路の前記出口部の圧力をＰｏｕｔ、前記圧力室の圧力をＰｎｏｚ、前記液体の表面張力をγ、前記吐出口の有効径をΦ、としたときに
Ｐｎｏｚ＝（Ｐｉｎ＋Ｐｏｕｔ）／２≧−４×γ／Φ
が成り立つ、請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記液体供給路の前記入口部の圧力と前記液体回収路の前記出口部の圧力が共に負圧である、請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記液体供給路と前記第１の液流路との接続部である供給口と、前記液体回収路と前記第２の液流路との接続部である回収口とを備え、前記供給口と前記回収口の少なくとも一方は複数個設けられている、請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記液体供給路および前記液体回収路は、複数の前記吐出口が配列される方向に延在している、請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記供給口および前記回収口は、前記基板の主面に交差する方向に延在している、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記基板と前記吐出口形成部材とを含む記録素子基板と、
複数の前記記録素子基板を支持する流路部材と、
を備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
複数の前記記録素子基板は直線状に配列されている、請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記流路部材は、複数の前記記録素子基板に液体を供給するための共通供給流路と、複数の前記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１２または１３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記記録素子基板と、前記記録素子基板に接続されるフレキシブル配線基板と、前記記録素子基板を支持する支持部材と、をそれぞれが含む複数の吐出モジュールを備える、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
ページワイド型の液体吐出ヘッドであって、
前記共通供給流路および前記共通回収流路は、複数の前記記録素子基板が配列される方向に延在している、請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】
前記基板の前記吐出口形成部材が設けられる面の裏面には、前記液体供給路と連通する供給開口と、前記液体回収路と連通する回収開口とを備える蓋部材を備える、請求項１から１６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１８】
前記蓋部材はフィルム状の樹脂部材である、請求項１７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１９】
前記液体供給路から前記第１の液流路を介して前記圧力室に、固形分濃度が６〜２５ｗｔ％の液体を供給する、請求項１から１８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２０】
前記圧力室内の液体は前記液体供給路と前記液体回収路とを介して外部との間で循環される、請求項１から１９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２１】
前記圧力室内の液体を外部との間で循環させながら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、請求項１から２０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの前記液体供給路に固形分濃度が６〜２５ｗｔ％の液体を供給することを含む、液体吐出方法。
【請求項２３】
前記圧力室内の液体を外部との間で循環させながら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、請求項２２に記載の液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出方法に関し、特に吐出口の前後で液体が循環する液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドにおいては、吐出口から液体中の揮発成分が蒸発することで、吐出口付近の液体が濃縮し増粘することがある。これにより液滴の吐出速度が変化し、着弾精度が悪化するおそれがある。特に、液滴を吐出した後に次の液滴を吐出するまでの休止時間が長い場合や、液体中の固形分が多い場合、液体の粘度の増加が顕著になる。最悪の場合、濃縮した液体の流抵抗増加で吐出不良が生じる。
このような液体の増粘現象に対する対策の一つとして、液体吐出ヘッドに供給する液体を循環路により循環させる方法が知られている。特許文献１と非特許文献１には熱エネルギーを発生する記録素子を備えた液体吐出ヘッドが開示されている（以下、このような液体吐出ヘッドの方式をサーマル方式という場合がある）。液体の蒸発に伴う吐出口の目詰まりを防止するため、吐出口が形成される吐出口形成部材と記録素子が形成される基板との間の液流路で液体が循環させられる。特許文献１には５０〜２０００μｍ／ｓの流速でインクを循環させることで発熱素子の近傍に残留する気泡を下流領域に排出することが記載されている。非特許文献１にはより速い流速でインクを循環させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０５８１４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Carolyn Ellinger，Yonglin Xie 著「Captive Continuous Inkjet」，２０１３年９月，29th International Conference on Digital Printing Technologies
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らの検討の結果、コンティニュアスインクジェット技術に関する非特許文献１に記載されている構成では循環流速が速いため、記録素子を駆動して発生する気泡に対して影響があることを見出した。具体的には、気泡が吐出口の中心に関し対称形に形成されず、液滴の吐出方向が、吐出口形成部材の吐出口が形成される面（以下、吐出口形成面という）と垂直な方向に対して傾くことがある。特に、気泡を発生させて液滴を吐出するサーマル方式では、ピエゾ方式と比べて圧力室に連通する流路の高さが低く、かつ吐出口が高密度で配置されているために、流抵抗が大きい。このため、吐出口の前後での流抵抗が大きくなり、発泡が非対称に生じやすい。発泡が非対称となることによって液滴の吐出方向が吐出口形成面と垂直な方向に対して傾きやすくなる。
一方、特許文献１には５０〜２０００μｍ／ｓの流速で液体を循環させることが記載されているが、流速が遅いため、残留気泡を下流側に移動させることは可能であっても、吐出口からの液体の蒸発による液体の増粘を抑制することは困難である。このように吐出口の近傍の液体が増粘すると、液滴の吐出速度が変化し、液滴の着弾位置が本来の着弾位置からずれることがある。特に、液体吐出ヘッドが高温で蒸発速度が高い場合や、液体中の固形分濃度が高い場合にこの問題が顕在化する。
本発明は、液滴の吐出方向が吐出口形成面と垂直な方向に対して傾きにくく、かつ吐出口からの液体の蒸発による液体の増粘を抑制することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出方法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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、液体吐出ヘッドは液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子が設けられた基板と、前記記録素子と対向し前記液体が吐出する吐出口が形成された吐出口形成部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記記録素子を内部に備える圧力室と、前記圧力室に液体を供給する第１の液流路と、前記圧力室から液体を回収する第２の液流路と、を備え、前記基板は、前記第１の液流路に接続され、液体を前記第１の液流路に供給する液体供給路と、前記第２の液流路に接続され、液体を前記第２の液流路から回収する液体回収路と、を有し、前記液体供給路の入口部の圧力は、前記液体回収路の出口部の圧力に対して３０〜１４００ｍｍＡｑ高くされている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液滴の吐出方向が吐出口形成面と垂直な方向に対して傾斜することを抑制しつつ、吐出口からの液体の蒸発による液体の増粘を抑制することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用可能な第１の適用例に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【図２】記録装置の液体が循環する第１の循環経路を示す図である。
【図３】記録装置の第２の循環経路を示す図である。
【図４】第１の適用列に係る液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図５】図４の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図６】図４の液体吐出ヘッドが有する流路部材を構成する第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】吐出モジュールの斜視図及び分解図である。
【図１０】記録素子基板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及び蓋部材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】本発明を適用可能な第２の適用例に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【図１４】第２の適用例に係る液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図１５】図１４の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図１６】図１４の液体吐出ヘッドが有する流路部材を構成する第１及び第２流路部材の構成を示す図である。
【図１７】記録素子基板及び流路部材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】吐出モジュールの斜視図及び分解図である。
【図２０】記録素子基板の構成を示す図である。
【図２１】本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの記録素子基板の図である。
【図２２】インクの吐出速度の変化と循環流速の関係を示す図である。
【図２３】吐出口口径と吐出口からの平均蒸発速度の関係を示す図である。
【図２４】循環流が形成されている際の気泡の形状を示す図である。
【図２５】吐出口口径とメニスカス界面が維持可能な最大負圧の関係を示す図である。
【図２６】本発明の第４の実施形態に係る液体吐出ヘッドの記録素子基板の図である。
【図２７】本発明の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
【図２８】記録装置の液体が循環する第３の循環経路を示す図である。
【図２９】本発明の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
【図３０】本発明の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
【図３１】本発明の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
【図３２】本発明の液体吐出ヘッドの変形例を示す図である。
【図３３】本発明の第３の適用例に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【図３４】本発明の第３の適用例に係る循環経路を示す図である。
【図３５】本発明の第３の適用例に係る液体吐出ヘッドの概略構成を示す図である。
【図３６】本発明の第３の適用例に係る液体吐出ヘッドの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の液体吐出ヘッドのいくつかの実施形態について説明する。以下に述べる実施形態は技術的に好ましい種々の条件が付けられているが、本発明の思想に沿う限り、本発明はこれらの実施形態及び条件に限定されない。
本実施形態は、タンクと液体吐出ヘッド間でインクを循環させるインクジェット記録装置に用いられる液体吐出ヘッドを対象とするが、吐出される液体はインクに限定されない。本発明では液体吐出ヘッドの液流路に循環流を生じさせるため、液流路の上流と下流の間に差圧を設けている。以下の実施形態では差圧を発生させるために圧力調整機構を用いているが、差圧の発生手段はこれに限定されない。例えば、液体吐出ヘッドの上流側と下流側に２つのタンクを設け、水頭圧を利用して一方のタンクから他方のタンクへ液体を流すことで、液体吐出ヘッドの上流側と下流側に差圧を設け、液流路内で液体を循環させてもよい。
【００１０】
また、本実施形態は被記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型（ページワイド型）のヘッドを対象とするが、液体吐出ヘッドを搭載したキャリッジを被記録媒体の幅方向に走査しながら記録を行う、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とカラーインク用の記録素子基板を各１つずつ搭載する構成があげられる。しかしこれに限らず、数個の記録素子基板を吐出口の配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走査させる形態のものであっても良い。
【００１１】
（第１の適用例）
以下に本発明を好適に適用可能な第１の適用例について説明する。
（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。それにより複数の被記録媒体２を連続的もしくは間欠的に搬送しながら１パスで連続記録を行う。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。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（図２参照）と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。
【００１２】
（第１の循環経路の説明）
図２は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路の１形態である第１の循環経路を示す模式図である。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）することによって液体吐出ヘッド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。
【００１３】
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できる。液体吐出ヘッド３の駆動時には第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２によって、それぞれ共通供給経路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。
【００１４】
負圧制御ユニット２３０は、第２循環ポンプ１００４と液体吐出ユニット３００との経路の間に設けられている。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も適用可能である。
【００１５】
図２に示したように負圧制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの負圧調整機構の内、相対的に高圧設定側（図２でＨと記載）、相対的に低圧設定側（図２でＬと記載）は、それぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給経路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及び個別回収流路２１３ｂが設けられている。個別供給流路２１３ａ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。
【００１６】
このようにして、液体吐出ユニット３００では、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２内をそれぞれ通過するようにインクを流しつつ、一部のインクが各記録素子基板１０内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１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。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できるので、その部位におけるインクの増粘を抑制できる。また増粘したインクやインク中の異物を共通回収流路２１２へと排出することができる。このため、本実施形態の液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。
【００１７】
（第２の循環経路の説明）
図３は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路のうち、上述した第１の循環経路とは異なる循環形態である第２の循環経路を示す模式図である。前述の第１の循環経路との主な相違点は以下の通りである。まず、負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構が共に、負圧制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動で制御する機構（所謂「背圧レギュレーター」と同作用の機構部品）を有している。次に、第２循環ポンプ１００４が負圧制御ユニット２３０の下流側を減圧する負圧源として作用するものである。さらに、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２が液体吐出ヘッド上流側に配置され、負圧制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド下流側に配置されている。
【００１８】
図３の負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッド３により記録を行う際の記録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）の圧力変動を予め設定された圧力を中心として一定範囲内に収めるように作動する。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。
【００１９】
図２に示す形態と同様に、図３に示す負圧制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの負圧調整機構の内、高圧設定側（図３でＨと記載）、低圧設定側（図３でＬと記載）はそれぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給経路２１１、及び共通回収流路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する。これにより、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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と共通回収流路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、サテライト滴の影響が大きくなる恐れがある。これは、ムラの見えやすい低Ｄｕｔｙ画像で吐出口に高い負圧が印加されるためである。一方、第１の循環経路の場合、高い負圧が吐出口に印加されるのは高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、液体吐出ヘッド及び記録装置本体の仕様（吐出流量Ｆ、最小循環流量Ａ、及びヘッド内流抵抗）に照らして、好ましい選択を採ることができる。
【００２３】
（第３の循環経路の説明）
図２８は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路の一形態である第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、主に異なる点について説明する。
本循環経路では、液体吐出ヘッド３の中央部の２個所と、液体吐出ヘッド３の一端側の計３か所から液体吐出ヘッド３内にインクが供給される。インクは、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液体吐出ヘッド３の外部へ回収される。複数の個別流路２１３ａ，２１３ｂ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２１３ａ，２１３ｂ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で流すインクの一部は、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２８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内を通過するインクの流れと、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に回収されるインクの流れが発生する。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、第３の循環経路によれば、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。
【００２４】
（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）は本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。液体吐出ヘッド３は各々が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及び電気配線基板９０を介して電気的に接続された信号入力端子９１と電力供給端子９２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、信号入力端子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。
【００２５】
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、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おり、それぞれ異なる制御圧力に設定されている。２つの圧力調整弁は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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
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へと戻すための流路部材である。流路部材２１０は液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めで固定されており、それにより流路部材２１０の反りや変形が抑制されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。材質としては母材に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。母材としては、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）や変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）が挙げられる。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。
【００３０】
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にインクを回収することができる。
【００３１】
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には流路が形成されている。この流路は、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、及び記録素子１５に供給したインクの一部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）する。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実施形態の液体吐出ヘッド内では、各色で共通供給流路２１１〜個別供給流路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。
【００３２】
（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。
【００３３】
（記録素子基板の構造の説明）
本実施形態における記録素子基板１０の構成について説明する。図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。
【００３４】
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吐出するために利用される熱エネルギーを発生する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、一方の側には液体供給路１８が、他方の側には液体回収路１９が延在している。液体供給路１８及び液体回収路１９は記録素子基板１０に設けられた吐出口列方向に伸びた流路であり、それぞれ供給口１７ａ、回収口１７ｂを介して吐出口１３と連通している。供給口１７ａおよび回収口１７ｂは、基板１１の記録素子１５を備える面（主面）に交差する方向に延在している。
【００３５】
図１０（ｃ）及び図１１に示すように、記録素子基板１０の、吐出口１３が形成される面の裏面にはシート状の蓋部材２０が積層されており、蓋部材２０には、後述する液体供給路１８及び液体回収路１９に連通する開口２１が複数設けられている。本実施形態においては、液体供給路１８の１本に対して３個、液体回収路１９の１本に対して２個の開口２１が蓋部材２０に設けられている。図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、フィルム状の樹脂部材で構成されることが望ましい。
【００３６】
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及び蓋部材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及び液体回収路１９を構成する溝が形成されている。基板１１と蓋部材２０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以下の流れが生じる。すなわち、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、供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる（図１０の矢印Ｃで示した流れ）。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できる。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９（ｂ）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。
【００３７】
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、供給及び回収される。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。インクは次にジョイントゴム１００、第３流路部材に設けられた連通口７２及び共通流路溝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、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、蓋部材に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８及び供給口１７ａを順に介して圧力室２３に供給される。圧力室２３に供給されたインクのうち、吐出口１３から吐出されなかったインクは、基板１１に設けられた回収口１７ｂ及び液体回収路１９、蓋部材に設けられた開口２１、支持部材３０に設けられた液体連通口３１を順に流れる。その後、インクは第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、インクは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に供給される。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。
【００３８】
また図２及び図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、本実施形態のような微細で流抵抗の大きい流路を備える記録素子基板１０を備える場合であっても、インクの循環流の逆流を抑制することができる。このようにして、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、圧力室や吐出口近傍部のインクの増粘を抑制できるので吐出方向の不良や不吐を抑制でき、結果として高画質な記録を行うことができる。
【００３９】
（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、本実施形態では略平行四辺形の記録素子基板を用いている。図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）に配置することもできる。この場合も、図１２のような構成により液体吐出ヘッド３の被記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ、記録素子基板１０同士のつなぎ部における黒スジや白抜け対策を行うことができる。なお、本実施形態では記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、本発明はこれに限るものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。
【００４０】
（液体吐出ヘッド構成の変形例の説明）
図２７〜３２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、主に異なる点について説明する。本変形例は、図２７、２９に示すように液体吐出ヘッド３と外部とのインクの接続部である複数の液体接続部１１１は、液体吐出ヘッド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ユニット２３０を集約して配置している（図３０）。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色のインクに対応した流路およびフィルタ２２１を備える。図３０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の位置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。
【００４１】
図３１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２０）には、インクの色ごとに、２つの個別供給流路２１３ａ〜２１３ｄと１つの個別回収流路２１４ａ〜２１４ｄが連通している。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には、インクの色ごとに、２つの供給開口２１と１つの回収開口２１が設けられている。図３２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。
【００４２】
（第２の適用例）
本発明を好適に適用可能な第２の適用例第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実施形態と異なる部分のみを説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。
【００４３】
（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実施形態の記録装置１０００はＣＭＹＫのインクごとに対応した単色用の液体吐出ヘッド３を４つ並列配置させることで被記録媒体へフルカラー記録を行う点が第１実施形態とは異なる。第１の適用例において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、本実施形態２において１色あたりに使用できる吐出口列数は２０列となっている（図１９（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。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。
【００４４】
（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の適用例同様、図２又は図３に示した第１及び第２の循環経路を用いることができる。
（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１４（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。液体吐出ヘッド３は液体吐出ヘッド３の長手方向に直線上に配列される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。しかしながら本実施形態の液体吐出ヘッド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の両側に信号入力端子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。
【００４５】
図１５は液体吐出ヘッド３の斜視分解図であり、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットがその機能毎に分割されて表示されている。各ユニット及び部材の役割や液体吐出ヘッド内の液体流通の順は基本的に第１の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。本実施形態における液体吐出ユニット支持部８１は第２流路部材６０の両端部に接続されており、この液体吐出ユニット３００は記録装置１０００のキャリッジと機械的に結合されて、液体吐出ヘッド３の位置決めを行う。負圧制御ユニット２３０を備える液体供給ユニット２２０と、電気配線基板９０は、液体吐出ユニット支持部８１に結合される。２つの液体供給ユニット２２０内にはそれぞれフィルタ（不図示）が内蔵されている。２つの負圧制御ユニット２３０は、それぞれ異なる、相対的に高低の負圧で圧力を制御するように設定されている。また、この図のように液体吐出ヘッド３の両端部にそれぞれ、高圧側と低圧側の負圧制御ユニット２３０を設置した場合、液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する共通供給流路２１１と共通回収流路２１２におけるインクの流れが互いに対向する。このようにすると、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の間で熱交換が促進されて、２つの共通流路内における温度差が低減される。従って、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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実施形態における第１流路部材５０は、各吐出モジュール２００毎に対応した複数の部材を隣接して配列したものである。このように分割した構造を採ることで、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できるので、例えばＢ２サイズ及びそれ以上の長さに対応した比較的ロングスケールの液体吐出ヘッドに特に好適に適用できる。図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１５（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実施形態の１色分の機能と同様である。第２流路部材６０の共通流路溝７１は、その一方が図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の長手方向に沿って、一端側から他端側にインクが供給される。本実施形態においては、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のインクの流れ方向は互いに反対方向である。
【００４８】
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の長手方向に延びる一組の共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が設けられている。第２流路部材６０の連通口６１は、各々の第１流路部材５０の個別連通口５３と位置を合わせて接続されており、第２流路部材６０の連通口７２から共通供給流路２１１を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体供給経路が形成されている。同様に、第２流路部材６０の連通口７２から共通回収流路２１２を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体供給経路も形成されている。
【００４９】
図１８は、図１７のＦ−Ｆ線における断面を示した図である。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１８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。
【００５０】
（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実施形態と異なり、記録素子基板１０の複数の吐出口列方向に沿った両辺部（記録素子基板１０の各長辺部）に複数の端子１６がそれぞれ配置され、それ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枚配置されている。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、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。
【００５１】
（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２０（ｂ）は図２０（ｃ）において、記録素子基板１０の裏面側に設けられている蓋部材２０を除去した場合の記録素子基板１０の面を示す模式図である。図２０（ｂ）に示すように、記録素子基板１０の裏面には吐出口列方向に沿って、液体供給路１８と液体回収路１９とが交互に設けられている。吐出口列数は第１の適用例よりも大幅に増加しているものの、第１の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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（インクジェット記録装置の説明）
図３３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）にインクを吐出し、中間転写体上に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に用いることができる。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。
【００５４】
（循環経路の説明）
上述した転写型の記録を行う第３の適用例における循環経路として、図２または図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３４に示す循環経路が好適に適用可能である。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の各々の流路に連通するバイパス弁１０１０が付加されていることである。バイパス弁１０１０は、予め設定された圧力を超過すると開くことで、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開閉する機能（第２の機能）も有する。
【００５５】
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の吐出口からインクの漏洩が生じたり、液体吐出ヘッド３内の各接合部に破断が生じたりする可能性がある。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１０１０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、上記のような現象を抑制できる。
【００５６】
また第２の機能により、循環駆動停止時には、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第２循環ポンプ１００４の停止後に、本体側からの制御信号に基づいて、速やかに全てのバイパス弁１０１０を開放する。これにより、液体吐出ヘッド３の下流部（負圧制御ユニット２３０〜第２循環ポンプ１００４の間）の高負圧（例えば、数〜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おける圧損があるため、圧力開放に時間が掛かる。よって、過渡的に液体吐出ヘッド３内の共通流路内の圧力が下がり過ぎて、吐出口のメニスカスが破壊される恐れがある。液体吐出ヘッド３の下流側のバイパス弁１０１０を開くことで、液体吐出ヘッドの下流側の圧力解放が促進されるため、吐出口のメニスカス破壊のリスクが軽減される。
【００５７】
（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３５（ａ）は本適用例に係る液体吐出ヘッド３の斜視図、図３５（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色のインク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が設けられている。
【００５８】
図３５（ｂ）は液体吐出ヘッド３の斜視分解図であり、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットがその機能毎に分割されて表示されている（シールド板１３２は不図示）。各ユニット及び各部材の役割や、液体吐出ヘッド３内のインク流通の順は第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。
【００５９】
図３６（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３６（ｂ）はインクの流れを示す概略図、図３６（ｃ）は図３６（ａ）のＧ−Ｇ線部における断面を示す斜視図である。理解を容易にするために、一部の構成は簡略化している。
液体供給ユニット２２０内には液体接続部１１１とフィルタ２２１が設けられるとともに、負圧制御ユニット２３０が液体供給ユニット２２０の下方に一体化して形成されている。これによって負圧制御ユニット２３０と記録素子基板１０との高さ方向の距離が、第２の適用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、インク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。
【００６０】
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３３に示すような、液体吐出ヘッド３の傾斜角度が液体吐出ヘッドごとに異なる記録装置に好適に適用できる。水頭差が小さくできるため、複数の液体吐出ヘッド３を互いに異なる傾斜角で配置しても、それぞれの記録素子基板の吐出口に加わる負圧差を低減できるためである。また、負圧制御ユニット２３０から記録素子基板１０までの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、インク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。
【００６１】
図３６（ｂ）は、液体吐出ヘッド３内部のインクの流れを示す模式図である。図３４に示した循環経路と回路構成は同じではあるが、図３６（ｂ）では、実際の液体吐出ヘッド３の各構成部品内でのインク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インクが流れるように構成されており、夫々の流路の上流側にはフィルタ２２１が設けられ、接続部１１１等から侵入する異物をトラップする。このように共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２に互いに対向する方向にインクを流すことで、液体吐出ヘッド３内の長手方向における温度勾配が軽減される点で好ましい。なお、図３４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の流れを同じ方向で示している。
【００６２】
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の内部に形成されており、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２０（ｃ）参照）と連通している。
図３６（ｂ）にＨとＬで示した負圧制御ユニット２３０は、高圧側（Ｈ）と、低圧側（Ｌ）のユニットである。それぞれの負圧制御ユニット２３０は、相対的に高（Ｈ）、低（Ｌ）の負圧で、負圧制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を制御するように設定された背圧型の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、インクが、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。
【００６３】
図３６（ｃ）は図３６（ａ）のＧ−Ｇ線部における断面を示す斜視図である。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。本実施形形態においては第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。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。その後インクは、圧力室２３を経由して個別回収流路２１３ｂ、個別連通口５３、連通口６１を順に経由して共通回収流路２１２で回収される。
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。この構造により、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ずれた場合でも、第１流路部材５０と第２流部材６０の間で確実に流体連通が行わるようになっているので、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。
【００６４】
（第１の実施形態）
図２１（ａ）は液体吐出ヘッドの記録素子基板の斜視図、図２１（ｂ）は記録素子基板の内部の液流路を示す平面図、図２１（ｃ）は図２１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。記録素子基板１０は、基板１１と、基板１１と対向し基板１１に接合された吐出口形成部材１２と、を有している。基板１１にはインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子（エネルギー発生素子）１５が設けられている。吐出口形成部材１２を吐出部２５（ノズル）が貫通しており、その被記録媒体と対向する側の開口が、インクが吐出する吐出口１３となっている。なお、吐出口形成部材１２の吐出口１３の開口した面（被記録媒体と対向する面）を吐出口形成面１２ａという場合がある。吐出口１３は複数個形成され、複数の吐出口１３は直線状に配列されて吐出口列を形成している。基板１１と吐出口形成部材１２との間に、記録素子１５及び吐出口１３と面する液流路２４が画定されている。液流路２４のうち、記録素子１５と吐出口１３が設けられている空間が圧力室２３となっている。隣接する液流路２４は壁２６で仕切られている。
【００６５】
本実施形態のような熱エネルギーを発生する記録素子によって液滴を吐出するサーマルタイプの液体吐出ヘッドにおいて、液流路２４の高さＨは２５μｍ以下であることが好ましい。また、吐出される液滴に付随するサテライトを抑制するためには、液流路の高さＨは７μｍ以下とすることが好ましい。別の観点では、記録素子１５と吐出口形成面１２ａとの距離が１２μｍ以下とすることが好ましい。ここで、液流路２４の高さＨは、基板１１の記録素子１５が設けられた面と垂直な方向に測った基板１１と吐出口形成部材１２との間隔によって定められる。例えば吐出口１３の配列密度が６００ｄｐｉ以上（あるいは６００ｄｐｉ相当以上）の高密度の液体吐出ヘッドの場合、インクの流動による圧力損失の増大を考慮すると、液流路２４の高さＨは３μｍ以上が好ましい。高密度の場合、流路幅が制限されるため、リフィル特性や循環特性を考慮して、一定の高さを確保するためである。
【００６６】
液体供給路１８と液体回収路１９が基板１１の表面から裏面までを貫通している。液体供給路１８は液流路２４の入口端部２４ａに接続され、インクを液流路（第１の液流路２４−１）に供給する。第１の液流路２４−１に供給されたインクは圧力室２３に供給され、吐出されないインクは第２の液流路２４−２に供給される。なお、液流路２４は第１の液流路２４−１と、圧力室２３と、第２の液流路２４−２と、からなる。液体回収路１９は液流路２４−２の出口端部２４ｂに接続され、吐出口１３から吐出されなかったインクを第２の液流路２４−２から回収する。液流路２４の途中、好ましくは液流路２４の入口端部２４ａと出口端部２４ｂから等距離の位置に記録素子１５と吐出口１３が形成されている。液体供給路１８の入口部の圧力Ｐｉｎと液体回収路１９の出口部の圧力Ｐｏｕｔの間に圧力差ΔＰが設けられている。この圧力差ΔＰは入口圧力Ｐｉｎが出口圧力Ｐｏｕｔより大きくなるように設定されている。その結果、液体供給路１８から第１の液流路２４−１を通って、圧力室内の記録素子１５上にインクが流れ、第２の液流路２４−２をさらに通って液体回収路１９へインクが流れる循環流Ｆが発生する。本実施形態では入口圧力Ｐｉｎと出口圧力Ｐｏｕｔは正圧でも負圧でもよく、入口圧力Ｐｉｎが出口圧力Ｐｏｕｔより大きければよい。
【００６７】
（循環流速についての課題）
圧力室２３に循環流を流しながらヘッド温度４０℃で液滴を吐出させ、１秒間休止した後、再び液滴を２０発連続して吐出させた。吐出口の口径は１６μｍとした。図２２（ａ）は、循環流Ｆの循環流速が１ｍｍ／ｓと３ｍｍ／ｓの場合について、１発目から２０発目の液滴の吐出速度を規準化して示している。図２２（ｂ）は循環流速３ｍｍ／ｓの場合の，図２２（ｃ）は循環流速１ｍｍ／ｓの場合の圧力室２３内部のインクの濃縮の程度を示している。図中、色が濃いほどインクが濃縮され粘度が高くなっていることを示している。尚、ここで示す循環流速は、圧力室２３におけるインクの循環流速である。
【００６８】
図２３は、様々なヘッド温度における吐出口１３の口径と吐出口１３からの平均蒸発速度の関係を示している。蒸発速度は、吐出口１３から蒸発するインクの速度であり、単位時間あたり蒸発するインク層の厚さとして定義される。より詳細には、蒸発速度は吐出口形成部材１２を貫通する吐出部２５の内部にある液体の、単位時間あたりの蒸発分の厚さに等しい。循環流Ｆの流速が遅い（循環流速が１ｍｍ／ｓ）場合（図２２（ｃ））、吐出口１３からの蒸発速度の影響が大きいため、蒸発で濃縮したインクの吐出口１３付近への滞留が、循環流Ｆによって防止されにくくなっている。その結果、吐出の休止後に、増粘したインクが吐出口１３の近傍に滞留しやすくなり、１発目のインクの吐出速度が低下している（図２２（ａ））。一方、循環流Ｆの流速が早い（循環流速が３ｍｍ／ｓ）場合（図２２（ｂ））、吐出口１３からの蒸発速度の影響が相対的に弱められ、吐出の休止後に、増粘したインクが吐出口１３の近傍に滞留しにくくなっている。その結果、１発目のインクの吐出速度の低下が抑えられている（図２２（ａ））。従って、循環流Ｆの流速は吐出口１３からの蒸発速度より大きいことが望ましい。また、ヘッドが高温の場合、吐出口１３における蒸発速度は非常に大きくなる。
【００６９】
さらに図２３を参照すると、吐出口１３の口径が１６μｍ、ヘッド温度が４０℃の場合、蒸発速度は約１５０μｍ／ｓである。従って、液流路２４における液体の流速（循環流Ｆの流速）を３ｍｍ／ｓ以上、または吐出口１３における蒸発速度の２７倍以上にすることで、吐出口１３からの蒸発によって増粘したインクの吐出口１３の近傍への滞留を抑えることができる。また、後述するように記録素子１５上で発生した気泡が非対称化することを抑制するためには、インクの循環流速を１４０ｍｍ／ｓ以下、または吐出口１３からの蒸発速度の１２６０倍以下（すなわち、２７倍〜１２６０倍）とすることが好ましい。なお、インクの増粘による影響を抑えることやサーマルインクジェット方式の吐出特性の適性を考慮すると、液体吐出ヘッドの液体供給路１８には固形分濃度が６〜２５ｗｔ％の液体を供給することが望ましい。
【００７０】
一方、循環流Ｆの流速が早い場合、記録素子１５上で発生した気泡が非対称化するという課題が生じる。図２４（ａ）〜（ｄ）は圧力差ΔＰを変えることによって循環流速を変化させた場合の記録素子１５上の気泡Ｂを示している。
図２４（ａ）：循環流速＝１４０ｍｍ／ｓ（圧力差ΔＰ＝１４００ｍｍＡｑ）
図２４（ｂ）：循環流速＝５００ｍｍ／ｓ（圧力差ΔＰ＝５０００ｍｍＡｑ）
図２４（ｃ）：循環流速＝１０００ｍｍ／ｓ（圧力差ΔＰ＝１００００ｍｍＡｑ）
図２４（ｄ）：循環流速＝１５００ｍｍ／ｓ（圧力差ΔＰ＝１５０００ｍｍＡｑ）
図２４（ｂ）〜（ｄ）のように循環流速が早くなるにつれ、記録素子１５上の気泡Ｂが非対称化し、気泡Ｂによって吐出される液滴Ｌが、吐出口形成部材１２の吐出口形成面１２ａと垂直な方向に対してより傾く傾向となる。一方、図２４（ａ）のように循環流速が遅い場合、気泡Ｂは対称性を維持し、液滴Ｌは吐出口形成面１２ａと垂直な方向に対して傾きにくくなる。
【００７１】
本実施形態では、液流路２４における循環流Ｆの流速を１４０ｍｍ／ｓ以下とし、または液体供給路１８の入口圧力を、１４００ｍｍＡｑ以下の差圧だけ、液体回収路１９の出口圧力よりも高くする。これによって、液滴Ｌの吐出方向の、吐出口形成面１２ａと垂直な方向に対する傾きを低減することができる。
以上より、循環流速を３〜１４０ｍｍ／ｓ（圧力差ΔＰを３０〜１４００ｍｍＡｑ高くする）にすることで、吐出口１３からのインクの蒸発によるインクの増粘を軽減しつつ、気泡の非対称化とそれによる液滴の吐出方向の傾きの抑制が可能となる。
【００７２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、記録素子基板１０の構成は図２１に示すものと同じであるが、液体供給路１８の入口圧力Ｐｉｎと液体回収路１９の出口圧力Ｐｏｕｔが共に大気圧より低い負圧とされている。本実施形態でも、ＰｉｎとＰｏｕｔの間に差圧ΔＰを設け、循環流Ｆを形成している。ＰｉｎとＰｏｕｔが共に負圧であるため、液流路２４の、吐出口１３と対向する位置（圧力室２３）における圧力Ｐｎｏｚも負圧となる。従って、液体供給路１８や液体回収路１９の圧力が気泡などの発生で変動しても、Ｐｎｏｚは常に負圧が維持される。よって、本実施形態では、吐出口１３からのインク漏れが抑制されるという利点が得られる。
【００７３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、記録素子基板１０の構成は図２１に示すものと同じであるが、
Ｐｎｏｚ＝（Ｐｉｎ＋Ｐｏｕｔ）／２≧−４×γ／Φ  ・・・（式１）
の関係が成り立っている。ここで、
γ：インクの表面張力
Φ：吐出口の有効径  である。
既に説明したように、Ｐｉｎは液体供給路１８の入口圧力、Ｐｏｕｔは液体回収路１９の出口圧力、Ｐｎｏｚは液流路２４の、吐出口１３と対向する位置における圧力である。ＰｉｎとＰｏｕｔとＰｎｏｚの関係は、液流路２４の入口端部２４ａおよび出口端部２４ｂまでの寸法がほぼ等しい場合、概略以下のとおりである。
Ｐｎｏｚ＝（Ｐｉｎ＋Ｐｏｕｔ）／２  ・・・（式２）
Ｐｎｏｚが負圧の場合、図２５（ａ）に示すように、液体吐出口２５内のインクのメニスカスの界面が沈降する。更に負圧が大きくなると、図２５（ｂ）に示すように、メニスカスの界面が崩壊し、記録素子１５上に十分なインクが存在しないか、またはインクが存在しない状態となり、正常な吐出が困難になる。
【００７４】
図２５（ｃ）は、（式１）の４×γ／Φの関係を図示した図で、横軸に吐出口１３の口径、縦軸にメニスカスの界面が崩壊しない限界の負圧を示している。一般的に、液体吐出口内のインクのメニスカスは吐出口の口径Φと表面張力γに依存するため、表面張力が３０ｍＮ／ｍと２０ｍＮ／ｍにおける結果を示している。３０ｍＮ／ｍと２０ｍＮ／ｍの曲線の上側がメニスカスが崩壊する領域を、下側がメニスカスが維持される領域を示している。吐出口の口径が大きいほど限界負圧は小さくなり（メニスカスの界面が崩壊しやすくなり）、表面張力が小さいほど限界負圧は小さくなる（メニスカスの界面が崩壊しやすくなる）。これより、吐出口Φが１２μｍ、表面張力γが２０ｍＮ／ｍの場合、Ｐｎｏｚが少なくとも−７００ｍｍＡｑ以上を保たないと界面が崩壊する可能性が高まることがわかる。従って、Ｐｎｏｚが−７００ｍｍＡｑ以上を維持するように液体供給路１８の圧力Ｐｉｎと液体回収路１９の圧力Ｐｏｕｔを設定することで、メニスカスの界面崩壊を抑制することができる。上記数値は表面張力や吐出口の口径により変化することがわかる。
【００７５】
更に、第２の実施形態のようにＰｉｎが常に負圧を維持する場合、
Ｐｉｎ≦−０、Ｐｎｏｚ≧−４×γ／Φ、Ｐｏｕｔ≧−８×γ／Φ  ・・・（式３）
となる。Ｐｉｎを負圧に維持する場合、メニスカスの界面崩壊を防止するため、上記関係を満足させる必要がある。前述のように吐出口Φが１２μｍ、表面張力γが２０ｍＮ／ｍの場合、
Ｐｉｎ≦−０、Ｐｎｏｚ≧−７００ｍｍＡｑ、
Ｐｏｕｔ≧−１４００ｍｍＡｑとなる。従って、Ｐｉｎを負圧に維持する場合、メニスカスの界面崩壊を防止するためにも、１４００ｍｍＡｑを超える差圧ΔＰを設定することは困難である。上記数値は表面張力や吐出口の口径により変化する。
【００７６】
（第４の実施形態）
図２６（ａ）は記録素子基板の内部の液流路を示す平面図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。本実施形態では、液体供給路１８と液流路２４を接続する供給口１７ａ、及び液体回収路１９と液流路２４を接続する回収口１７ｂがそれぞれ複数個設けられている。隣接する供給口１７ａ同士、あるいは隣接する液体回収口１７ｂ同士の間は壁２７で仕切られている。壁２７に、記録素子１５に接続される電気配線を通すことで、一つの供給口または回収口だけを設けた場合と比べて、電気配線の配線スペースの確保が容易となる。なお、本実施形態では供給口１７ａと回収口１７ｂはそれぞれ各記録素子１５に対応して設けられているが、供給口１７ａと回収口１７ｂの個数はこれに限定されず、供給口１７ａと回収口１７ｂの少なくともいずれかが複数個設けられていればよい。
【符号の説明】
【００７７】
１１  基板
１２  吐出口形成部材
１３  吐出口
１５  記録素子
１８  液体供給路
１９  液体回収路
２４  液流路
【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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