JP2017144694A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出特性にバラツキを生じさせずに液体の循環を実現し、高温の液体が逆流することによる過熱を抑制することができる液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体吐出ヘッド１が、液体が供給される複数の個別液室３と、各々の個別液室３にそれぞれ設けられている吐出口６およびエネルギー発生素子１４と、個別液室３に液体を供給する供給側の流路と、吐出口６から吐出されない液体を個別液室３から排出する排出側の流路と、を備え、供給側の流路１８の流抵抗が排出側の流路１９の流抵抗よりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。

液室内の液体を加圧して吐出口から外部に吐出する液体吐出ヘッドでは、特に非吐出状態において、液体中の揮発成分が吐出口から蒸発する現象が生じる。揮発成分の蒸発により、液体中の固形成分の濃度が上昇する。特に、液体のインクを吐出して画像形成を行う液体吐出ヘッドでは、固形成分である色材の濃度の上昇によって、画像の色ムラなどの問題が生じる。また、揮発成分の蒸発により吐出口付近の液体の粘度が上昇すると、吐出速度や着弾精度の低下などの課題が生じる。

このような課題に対する解決策の一つとして、液体吐出ヘッドに供給する液体を循環させる方法が知られている。特許文献１には、圧力室である個別液室内に、吐出口からの吐出量よりも多量の液体を供給することにより、非吐出時の液室内の液体の固化による目詰まりを解消する構成が開示されている。具体的には、特許文献１の図１等に模式的に示されているように、ヘッダータンクから、流入側チャンバを介してヘッドモジュール（個別液室）に、吐出量よりも多量の液体インクが供給される。そして、ヘッドモジュールを通過した液体インクは流出側チャンバに流れ、さらにポンプを経由してヘッダータンクに戻る。

特表２００３−５０５２８１号公報

特許文献１に記載の発明では、吐出量よりも多量の液体がヘッドモジュール内の狭い流路を流れる。その際に、圧力損失により流路内の圧力分布が大きくなり、吐出特性のバラツキが生じる。この問題を解決するために、吐出特性のバラツキが発生しない程度の小さい流量の液体のみを流す構成が考えられる。しかし、小さい流量の液体のみを循環させる構成では、液体吐出ヘッドの液体吐出動作を開始して、吐出口から吐出される液体の量が急激に増加した時に、個別液室を通過して高温になった液体が吐出口へ逆流してきてしまう。特に、液体吐出ヘッドの個別液室の周辺（記録素子基板等）を設定温度に保つための温度調整（昇温）を行う構成では、圧力室（個別液室）を通過した液体は高温になる。このときに、逆流した液体の熱と、液体吐出エネルギーとして圧力を発生する素子からの熱とによって、吐出口近傍の液体が非常に高温になってしまう。その状態で液体吐出が行われると、高温の液体が徐々に吐出口から吐出され、加温されていない液体が流路から供給されてくる。そのため、吐出口の近傍の液体の温度は徐々に低下し、定常時の温度に至る。この液体吐出動作の開始に伴う、吐出口近傍の液体の、高温から定常時の温度への温度変化によって、吐出速度や吐出量が変わり、液体吐出によって形成される画像の品位に影響を与えるという課題がある。

本発明はこのような技術的背景の下になされたもので、個別液室から排出された液体が逆流することを防ぎ、個別液室内の液体の過熱を抑制して吐出特性のバラツキを抑えることができる液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体が供給される複数の個別液室と、各々の個別液室にそれぞれ設けられている吐出口およびエネルギー発生素子と、個別液室に液体を供給する供給側の流路と、吐出口から吐出されない液体を個別液室から排出する排出側の流路と、を備え、供給側の流路の流抵抗が排出側の流路の流抵抗よりも小さいことを特徴とする。

本発明によると、供給側の流路の流抵抗と排出側の流路の流抵抗の差によって、個別液室から排出された液体が逆流することを防ぎ、個別液室内の液体の過熱を抑制して吐出特性のバラツキを抑えることができる。

本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図である。 図１に示す液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 図１に示す液体吐出ヘッドの要部の分解斜視図である。 図１に示す液体吐出ヘッドの個別液室の拡大平面図と拡大断面図である。 図１に示す液体吐出ヘッドを含む液体吐出装置のブロック図である。 図１に示す液体吐出ヘッドと従来の液体吐出ヘッドの液体の流れを模式的に示す斜視図である。 本発明の実施例１の液体吐出ヘッドの概略断面図である。 比較例の液体吐出ヘッドの概略断面図である。 本発明の実施例１と比較例の液体吐出ヘッドの駆動時間と個別液室の温度の関係を示すグラフである。 本発明の実施例２の液体吐出ヘッドの概略断面図である。 本発明の実施例２と比較例の液体吐出ヘッドの駆動時間と個別液室の温度の関係を示すグラフである。 本発明の実施例３と比較例の液体吐出ヘッドの駆動時間と個別液室の温度の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施形態の液体吐出ヘッド１のヘッドモジュール（以下、単に「液体吐出ヘッド１」と称する場合もある）の外観斜視図である。図２は、図１に示す液体吐出ヘッドの分解斜視図である。液体吐出ヘッド１では、供給共通流路１６および排出共通流路１７を有する大きな板部材である共通流路部材２３に、複数の分配部材２２が並べて配置されている。さらに、各分配部材２２にそれぞれ、カバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８が順番に積層されている。吐出口形成部材２８の下に位置する基板（記録素子基板）２０およびカバープレート２１は端面のみが僅かに露出している。

本実施形態では、分配部材２２から記録素子基板２０にインク等の液体が供給される。この分配部材２２と記録素子基板２０との間で液体が流れる流路のピッチを変換するために、微細な開口２４，２５を有するカバープレート２１が設けられている。ただし、分配部材２２の成形精度が良ければ、カバープレート２１は分配部材２２と一体的に形成されてもいてもよい。

本実施形態では、分配部材２２、カバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８が全て同数設けられ、これらの全ての部材が、一体形成された１つの共通流路部材２３に搭載されている。しかし、複数の共通流路部材２３を用意して、各共通流路部材２３にそれぞれ１つまたは複数の分配部材２２を搭載し、各分配部材２２にそれぞれカバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８を搭載してもよい。また、本実施形態では、前述したように、分配部材２２、カバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８が全て同数設けられている。しかし、分配部材２２の数を減らして、各分配部材２２にそれぞれ複数のカバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８を搭載してもよい。さらに、本実施形態の共通流路部材２３と同様に、１つの液体吐出ヘッド１に１つの一体形成された分配部材２２を用意し、その分配部材２２に全てのカバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８を搭載してもよい。

図１に示す本実施形態の液体吐出ヘッド１の、共通流路部材２３から、分配部材２２、カバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８を往復して共通流路部材に戻る液体の経路を、図２及び図３に示している。この液体吐出ヘッド１では５つの板部材が積層されており、具体的には、共通流路部材２３の上に、分配部材２２、カバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８が順番に積層されている。図１に示すように、共通流路部材２３は大きい板部材であり、分配部材２２はその次に大きい板部材であり、カバープレート２１、記録素子基板２０、および吐出口形成部材２８は小さい板部材である。図２に示すように、共通流路部材２３には、供給共通流路１６および排出共通流路１７が形成されている。分配部材２２には、後述する吐出口６の列に直交する方向に延びる供給分配流路１８および排出分配流路１９が形成されている。分配部材２２の供給分配流路１８は共通流路部材２３の供給共通流路１６に連通し、分配部材２２の排出分配流路１９は共通流路部材２３の排出共通流路１７に連通している。カバープレート２１には、供給分配流路１８の一部に対向する複数の供給側開口２４と、排出分配流路１９の一部に対向する排出側開口２５が形成されている。

図２、図３に示すように、記録素子基板２０は２層構造の板部材であり、カバープレートに接合される側（吐出口形成部材２８に接合される側と反対側）の層２０ａと、吐出口形成部材２８に接合される側の層２０ｂとからなる。カバープレート側の層２０ａには、吐出口６の列に平行な方向（供給分配流路１８および排出分配流路１９に直交する方向）に延びる供給裏面流路２６および排出裏面流路２７が形成されている。供給裏面流路２６にはそれぞれ２つの供給側開口２４が対向しており、排出裏面流路２７にはそれぞれ２つの排出側開口２５が対向している。２層構造の記録素子基板２０のうちの吐出口側の層２０ｂには、供給裏面流路２６に沿って並ぶ供給口４の列が形成されており、各供給口４は供給裏面流路２６の一部にそれぞれ対向している。この層２０ｂには、排出裏面流路２７に沿って並ぶ排出口５の列が形成されており、各排出口５は排出裏面流路２７の一部にそれぞれ対向している。各供給口４と各排出口５はそれぞれ隣り合っており、隣り合う供給口４と排出口５の間にはそれぞれエネルギー発生素子（例えば圧力発生素子）１４が配置されている。従って、供給口４および排出口５と同数のエネルギー発生素子１４が、供給口４の列と排出口５の列の間にそれらと平行な列をなしている。その列内で隣り合うエネルギー発生素子１４同士の間には、流路壁２がそれぞれ形成されている。また、この層２０ｂの外周部には周壁部２０ｃが形成されている。

吐出口形成部材２８には、各エネルギー発生素子１４にそれぞれ対応する吐出口６が形成されている。従って、吐出口６は、エネルギー発生素子１４の列と平行な列をなしている。吐出口形成部材２８には、記録素子基板２０に対向する面に、１つの供給口４と１つの排出口５とに連通する凹部が設けられている。各供給口４と各排出口５にそれぞれ対応して凹部が設けられて、この凹部により、各供給口４と各排出口５の間にそれぞれ圧力室である個別液室が形成される。流路壁２は、個別液室の壁の一部を構成する。このようにして構成された個別液室３が、図４に示されている。個別液室３は圧力室であり、その内部にエネルギー発生素子１４を有する。尚、圧力室（個別液室）３とは、少なくとも、エネルギー発生素子１４上の、吐出口６までの領域のことをいい、インクを吐出する際にインクに実質的に圧力がかかる領域のことをいう。例えば、エネルギー発生素子が発熱素子である場合、少なくとも気泡が成長する領域が圧力室である。個別液室の内部の液体は、個別液室の外部との間で循環されてもよい。

本実施形態の液体吐出ヘッドの流路は、図２，図３に示されている。すなわち、共通流路部材２３の供給共通流路１６から、分配部材２２の供給分配流路１８と、カバープレート２１の供給側開口２４と、記録素子基板２０の供給裏面流路２６とを介して、供給口４につながる供給側の流路が構成されている。そして、供給口４は個別液室３を介して排出口５につながる。個別液室３は吐出口６によって外部に開口している。さらに、排出口５から、記録素子基板２０の排出裏面流路２７と、カバープレート２１の排出側開口２５と、分配部材２２の排出分配流路１９とを介して、共通流路部材２３の排出共通流路１７につながる排出側の流路が構成されている。こうして、共通流路部材２３の供給共通流路１６および分配部材２２の供給分配流路１８から、個別液室３を通って、分配部材２２の排出分配流路１９および共通流路部材２３の排出共通流路１７に戻る液体の循環流路が構成されている。

本実施形態の液体吐出ヘッド１を含む液体吐出装置の全体構成を、図５に模式的に示している。図１，図２に示す液体吐出ヘッド１の供給共通流路１６及び排出共通流路１７と連通している流入口７ａ、７ｂはそれぞれバッファータンク（液体保持手段）８ａ、８ｂに直接接続されている。液体吐出ヘッド１の流出口１０ａ、１０ｂはそれぞれ定流量ポンプ１１ａ、１１ｂを介してバッファータンク８ａ、８ｂに接続されている。流入口７ａと流出口１０ａをつなぐ流路が供給共通流路１６であり、流入口７ｂと流出口１０ｂをつなぐ流路が排出共通流路１７である。バッファータンク８ａ、８ｂには液面水位センサ９ａ、９ｂが取り付けられており、センサ信号をもとにコントローラ１５がポンプ１２ａ、１２ｂと弁１３ａ、１３ｂを制御する。それにより、流入口７ａと７ｂの間の圧力差を所望の値にコントロールできる構成になっている。流入口７ａと７ｂの間の圧力差は、個別液室３内を数ｍｍ/ｓ〜数十ｍｍ/ｓの流速で液体が流れる程度の大きさに設定される。図５に示す例では、流入口７ａが接続されているバッファータンク８ａの液面と、流入口７ｂが接続されているバッファータンク８ｂの液面との水頭差を利用して圧力差を発生させている。しかし、その他の構成によって圧力差を発生させてもよい。また、個別液室３内の温度変化による吐出特性の変化を抑制するために、個別液室３の近傍の温度をモニタリングして、個別液室３内の液体の温度を設定範囲内に保ってもよい。その場合、加温手段２９等を用いて温度制御してもよい。

本実施形態の液体吐出ヘッド１においては、図６（ａ）に模式的に示すように、供給共通流路１６内の液体の一部が、供給共通流路１６に連通している各供給分配流路１８に流れ、残りは供給共通流路１６内を一端から他端まで流れる。供給分配流路１８に流入した液体は、図４に示す個別液室３を通って、排出分配流路１９に至り、さらにこの排出分配流路１９が連通している排出共通流路１７に流れる。排出共通流路１７内を一端から他端まで流れる液体に加えて、排出分配流路１９から流入した液体が排出共通流路１７内をともに流れる。

このような流れの状態で、液体吐出ヘッド１に液体吐出を命令する信号が送られると、図４に示すエネルギー発生素子１４が液体吐出のためのエネルギー（例えば圧力）を発生し、個別液室３内の液体を吐出口６から外部に吐出する。それに伴って、吐出された液体を補充するために、個別液室３に液体が供給される。従来は、図６（ｂ）に示すように、供給共通流路１６から供給分配流路１８を介して個別液室に液体が流入するのに加えて、排出共通流路１７内の液体も排出分配流路１９を介して個別液室３に流入するおそれがあった。

液体吐出ヘッド１では、駆動時の温度変化を抑制し、良好な液体吐出による画像形成を維持するために、図２，図３に示す記録素子基板２０を昇温して一定の温度に保っている。このように記録素子基板２０を昇温した状態では、記録素子基板２０内の各流路を流れる際に液体が温められ、排出分配流路１９には高温の液体が流入する。その状態で液体吐出ヘッド１の液体吐出動作が行われると、従来は、排出分配流路１９内の高温の液体が個別液室３に供給され、吐出口６の近傍の液体の温度がさらに上昇する。そして、液体吐出動作が続くと、排出分配流路１９から個別液室３に供給された高温の液体が吐出口６から徐々に吐出され、排出分配流路１９内には高温の液体がなくなって、温められていない常温の液体で満たされ、排出分配流路１９内の液体の温度が下がる。この常温の液体が排出分配流路１９から個別液室３に供給されて、吐出口６の近傍の液体の温度も徐々に低下して、定常時の温度に至る。

本実施形態では、このような吐出口の近傍の液体の温度の大きな変動を抑制するために、供給分配流路１８の流抵抗を、排出分配流路１９の流抵抗より小さくしている。図２、図３に示す供給口４、供給裏面流路２６、および供給分配流路１８の合成流抵抗をＲ_ｉｎ、排出口５、排出裏面流路２７、および排出分配流路１９の合成流抵抗をＲ_ｏｕｔとする。さらに、吐出口６からの液体吐出量をＱ、非吐出時に個別液室３を通って循環する液体の流量をｑとする。そして、非吐出状態から吐出状態に変化した場合の、液体吐出時に排出分配流路１９から個別液室３に供給される液体の流量Ｑ_ｏｕｔは、下記の式１で示される。
Ｑ_ｏｕｔ＝｛Ｒ_ｉｎ／（Ｒ_ｉｎ＋Ｒ_ｏｕｔ）｝×Ｑ−ｑ・・・式（１）

この式（１）から、排出側の合成流抵抗Ｒ_ｏｕｔが供給側の合成流抵抗Ｒ_ｉｎよりも大きい場合には、液体吐出時に排出分配流路１９から個別液室３に供給される液体の流量Ｑ_ｏｕｔが減少することがわかる。そして、供給口４と排出口５の流抵抗が等しく、供給裏面流路２６と排出裏面流路２７の流抵抗が等しいと仮定すると、排出分配流路１９の流抵抗を供給分配流路１８の流抵抗より大きくすれば、前述した流量Ｑ_ｏｕｔを減少させることができる。その結果、非吐出状態から吐出状態への変化に伴って排出分配流路１９内の高温の液体が個別液室３に逆流することを抑え（図６（ａ）参照）、一時的に個別液室３内の液体の温度が過剰に高くなることを抑制できる。このように、個別液室３内の液体の温度の変動を抑えることで、吐出特性（吐出速度や吐出量など）を一定にして、液体吐出によって形成される画像の品位画像品位を高く保つことが可能となる。なお、図３に示す供給口４と排出口５は、液体の流れに垂直な断面積が小さい開口であるため、適切な流抵抗の差を付けることが容易ではない。従って、供給口４よりも上流側の部分の流抵抗と、排出口５よりも下流側の部分の流抵抗に差を付けることが好ましい。さらに、図２に示す供給裏面流路２６と排出裏面流路２７も同様に断面積が小さく、かつ液体が通過する流路長さが短いため、逆流を防げる程度に流抵抗の差が大きくなるように形成することが容易ではない。従って、供給裏面流路２６よりも上流側の部分の流抵抗と、排出裏面流路２７よりも下流側の部分の流抵抗に差を付けることがより好ましい。逆に、供給共通流路１６と排出共通流路１７は長すぎるため、流抵抗の差を生じさせるために大幅な加工が必要であり、効率がよくない。従って、供給口４と排出口５の流抵抗、供給裏面流路２６と排出裏面流路２７の流抵抗、供給共通流路１６と排出共通流路１７の流抵抗はそれぞれほぼ等しくする。そして、供給分配流路１８と排出分配流路１９の流抵抗に差をつけることによって、排出側流路から個別液室３への逆流を防ぐことが最も効果的である。尚、本明細書における「ほぼ等しい」とは、製造誤差等によるずれによる僅かな差があっても等しいとするものであり、実質的に等しいことを意味する。

このように、本実施形態では、供給共通流路と排出共通流路の間に圧力差を生じさせて、それぞれに連通する複数の個別液室に液体を流れさせている。そして、大量のインクを流しても、圧力損失のために個別液室における圧力の分布が広がって吐出特性がばらついてしまうことが防げる。また、駆動状態の変化に伴って高温の液体が個別液室に逆流し、個別液室内で液体が過昇温することが防げる。

（実施例１）
前述した本発明の液体吐出ヘッド１の実施形態に基づく、より具体的な実施例について説明する。図７は、実施例１の分配部材２２の吐出口６の列方向に沿う断面（図４のＡ−Ａ線の位置での断面）の模式図を示している。本実施例での液体吐出ヘッド１では、排出分配流路１９の幅が供給分配流路１８の幅よりも小さく、排出分配流路１９の流路断面積は供給分配流路１８の半分である。従って、排出分配流路１９の流抵抗は供給分配流路１８の流抵抗よりも大きい。それにより、図２，図３に示す排出口５、排出裏面流路２７、および排出分配流路１９の合成流抵抗が、供給口４、供給裏面流路２６、および供給分配流路１８の合成流抵抗と比較して、１割程度大きくなっている。

本実施例の液体吐出ヘッド１と対比するために、図８に示す比較例の液体吐出ヘッド１を用意した。比較例の液体吐出ヘッド１は本実施例の液体吐出ヘッド１とほぼ同じ構成であるが、排出分配流路１９の幅および流路断面積が、供給分配流路１８の幅および断面積とほぼ等しい。従って、図２，図３に示す排出口５、排出裏面流路２７、および排出分配流路１９の合成流抵抗が、供給口４、供給裏面流路２６、および供給分配流路１８の合成流抵抗とほぼ等しい。

本実施例と比較例の液体吐出ヘッド１の個別液室３内の液体の平均温度を、時間経過とともに示したグラフを、図９に示す。具体的には、本実施例と比較例の液体吐出ヘッド１はいずれも、幅が３０μｍで高さが１５μｍの個別液室３（図４参照）を有している。そして、図５に示すバッファータンク８ａと８ｂにそれぞれ接続された流入口７ａと７ｂの圧力差を３００Ｐａ程度に設定して、個別液室３の内部を１０ｍｍ／秒の流速で液体を流れさせた。液体吐出ヘッド１に供給される液体の温度が３５℃であって、個別液室３の近傍に配置された温度センサが全て６０℃になるように、加温手段２９（図５参照）により記録素子基板２０の温度制御を行った。そこで、温度分布が平衡になっている状態から、液体吐出量Ｑが５×１０^-15ｍ^３、駆動周波数が８０００Ｈｚという条件で駆動した時の、個別液室３内の液体の平均温度の時間プロファイルを図９に示している。
比較例では、圧力差により循環する流量の４倍程度の流量の液体が、図２，３に示す吐出口６から吐出され、排出分配流路１９内の高温の液体が排出口５や排出裏面流路２７を介して個別液室３に逆流し、個別液室３内の液体の温度が一時的に過剰に高くなる。
これに対し、本実施例では、一時的に上昇した個別液室３内の液体の温度は、比較例に比べると低く抑えられている。これは、本実施例では、排出口５、排出裏面流路２７、および排出分配流路１９の合成流抵抗が、供給口４、供給裏面流路２６、および供給分配流路１８の合成流抵抗と比較して１割程度大きいからである。すなわち、式（１）からわかるように、排出分配流路１９から個別液室３に逆流する高温の液体の流量が、比較例に比べて１割程度小さく、個別液室３内の液体の温度上昇が抑制されるからである。

以上説明したように、本実施例によると、排出分配流路１９の形状を変更して流抵抗を高くすることにより、個別液室３内の液体の温度上昇を抑制し、形成する画像の品位を高く保つことができる液体吐出ヘッド１を作製可能である。

（実施例２）
本発明の実施例２の液体吐出ヘッドでは、図１０に示すように、各供給分配流路１８の大きさと各排出分配流路１９の大きさがほぼ等しく、供給分配流路１８の数が排出分配流路１９の数の２倍である。これにより、図２、図３に示す排出口５、排出裏面流路２７、および排出分配流路１９の合成流抵抗が、供給口４、供給裏面流路２６、および供給分配流路１８の合成流抵抗と比較して、３割程度大きくなっている。図８に示す比較例では、供給分配流路１８と排出分配流路１９の数および大きさはほぼ等しい。
本実施例の液体吐出ヘッド１を、実施例１および比較例の液体吐出ヘッドと同じ条件で駆動した時の、個別液室３内の液体の平均温度の時間プロファイルを図１１に示している。本実施例では、実施例１よりもさらに、一時的に上昇した個別液室３（図４参照）内の液体の温度が低く抑えられている。これは、本実施例では、図２，３に示す排出口５、排出裏面流路２７、および排出分配流路１９の合成流抵抗が、供給口４、供給裏面流路２６、および供給分配流路１８の合成流抵抗と比較して３割程度大きいからである。式（１）からわかるように、排出分配流路１９から個別液室３に逆流する高温の液体の流量が、比較例に比べて３割程度小さく、個別液室３内の液体の温度上昇が抑制されるからである。
以上説明したように、本実施例によると、供給分配流路１８の数を増やして流抵抗を小さくすることにより、個別液室３内の液体の温度上昇を抑制し、形成する画像の品位を高く保つことができる液体吐出ヘッド１を作製可能である。

（実施例３）
本発明の実施例３の液体吐出ヘッドでは、液体吐出時に排出分配流路１９から個別液室３（図４参照）に逆流する液体を大幅に低減することにより、個別液室３内の液体の温度上昇を抑制するために、以下の条件を設定した。図２，図３に示す供給口４、供給裏面流路２６、供給分配流路１８の合成流抵抗Ｒ_ｉｎと、排出口５、排出裏面流路２７、排出分配流路１９の合成流抵抗Ｒ_ｏｕｔと、液体吐出量Ｑと、非吐出時に個別液室３を通って循環する液体の流量ｑを以下のように設定する。
ｑ＞｛Ｒ_ｉｎ／（Ｒ_ｉｎ＋Ｒ_ｏｕｔ）｝×Ｑ・・・式（２）
そして、液体吐出量Ｑよりも多量の液体が非吐出時に個別液室３を通って循環して、圧力損失による流路内の圧力分布が大きくなって吐出特性のバラツキが生じることを防ぐために、非吐出時に液体が循環する量ｑを液体吐出量Ｑより小さくする。
ｑ＜Ｑ・・・式（３）
これらの式（２），（３）から、排出分配流路１９から逆流する高温インクの流量を大幅に低減し、かつ圧力損失による吐出特性のバラツキを回避するために、以下の条件を設定する。
Ｑ＞ｑ＞｛Ｒ_ｉｎ／（Ｒ_ｉｎ＋Ｒ_ｏｕｔ）｝×Ｑ・・・式（４）
この式（４）の関係を満たすことで、排出分配流路１９内から個別液室３（図４参照）に逆流する流体の流量を大幅に低減することができる。この式（４）を満たすことは、実施例１，２と同様に排出分配流路１９と供給分配流路１８の形状や寸法や数を適宜に設定することによって、供給側と排出側の流抵抗Ｒ_ｉｎ、Ｒ_ｏｕｔを調整することで可能である。

本実施例の液体吐出ヘッド１を、流速および圧力差以外の条件は実施例１，２および比較例の液体吐出ヘッドとほぼ等しくし、個別液室３内の流速を６０ｍｍ／秒、流入口７ａと７ｂの圧力差を１８００Ｐａ程度に設定して駆動した。その時の、個別液室３内の液体の平均温度の時間プロファイルを図１２に示している。図１２に示すように、本実施例では、個別液室３内の液体の温度上昇が非常に小さく抑えられている。
これは、本実施例では、非吐出時に個別液室３を通って循環する液体の流量ｑが、式（４）の条件を満たし、排出分配流路１９内の高温の液体が個別液室へほとんど逆流しないからである。比較例では、非吐出時の液体の循環流量ｑが、式（４）の右辺の値の半分程度の小ささであるため、分配流路１９内の高温の液体が個別液室へ逆流し、個別液室３内の液体の温度が上昇する。しかし、本実施例では、比較例に比べて、排出分配流路１９から逆流する高温の液体が大幅に低減し、個別液室３内の液体の温度上昇が非常に小さい。その結果、形成する画像の品位を高く保つことができる。

以上説明した各実施形態では、供給分配流路１８と排出分配流路１９の断面積や数を変えることにより流抵抗の差を生じさせている。また、供給分配流路１８と排出分配流路１９の液体の流れ方向に沿う長さを変えることにより流抵抗の差を生じさせることもできる。その他、例えば流路の内壁面に凹凸を形成するなど、任意の様々な方法で供給分配流路１８と排出分配流路１９の流抵抗の差を生じさせてよく、それらはすべて本発明の範囲内に含まれる。

１ 液体吐出ヘッド
３ 個別液室
４ 供給口
５ 排出口
６ 吐出口
１４ 圧力発生素子
１６ 供給共通流路
１７ 排出共通流路
１８ 供給分配流路
１９ 排出分配流路
２０ 基板（記録素子基板）
２１ カバープレート
２２ 分配部材
２３ 共通流路部材
２４ 供給側開口
２５ 排出側開口
２６ 供給裏面流路
２７ 排出裏面流路
２８ 共通流路部材

Claims (13)

1. 液体が供給される複数の個別液室と、各々の前記個別液室にそれぞれ設けられている吐出口およびエネルギー発生素子と、前記個別液室に液体を供給する供給側の流路と、前記吐出口から吐出されない液体を前記個別液室から排出する排出側の流路と、を備え、前記供給側の流路の流抵抗が前記排出側の流路の流抵抗よりも小さいことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
2. 前記供給側の流路の、各々の前記個別液室に開口している供給口よりも上流側の部分の流抵抗が、前記排出側の流路の、各々の前記個別液室に開口している排出口よりも下流側の部分の流抵抗よりも小さい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記吐出口が形成されている吐出口形成部材と、前記エネルギー発生素子が配置されている基板とが接合されて、前記個別液室が形成されており、
   前記基板の、前記吐出口形成部材と接合されている面の反対側に、前記供給側の流路の一部と前記排出側の流路の流路の一部とが形成されている少なくとも１つの板部材が積層されており、前記供給側の流路の前記少なくとも１つの板部材に形成されている部分の流抵抗が、前記排出側の流路の前記少なくとも１つの板部材に形成されている部分の流抵抗よりも小さい、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記少なくとも１つの板部材は、前記供給側の流路の一部を構成する供給分配流路と、前記排出側の流路の一部を構成する排出分配流路と、が形成された分配部材を含み、前記供給分配流路の流抵抗が前記排出分配流路の流抵抗よりも小さい、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記供給分配流路の前記液体の流れの方向に垂直な断面積が、前記排出分配流路の前記液体の流れの方向に垂直な断面積よりも大きい、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. １つの前記個別液室に接続される前記供給分配流路の数が、当該個別液室に接続される前記排出分配流路の数よりも多い、請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記少なくとも１つの板部材は、前記供給側の流路の一部であって前記供給分配流路よりも上流側に位置する供給共通流路と前記排出側の流路の一部であって前記排出分配流路も下流側に位置する排出共通流路とが形成された共通流路部材と、前記供給側の流路の一部であって前記供給分配流路よりも上流側に位置する供給側開口と前記排出側の流路の一部であって前記排出分配流路も上流側に位置する排出側開口とが形成されたカバープレートと、をさらに含み、
   前記共通流路部材に前記分配部材が重ねられ、前記分配部材の、前記共通流路部材に接合される側と反対側に前記カバープレートが重ねられ、前記カバープレートの、前記分配部材に接合される側と反対側に前記基板が重ねられており、前記供給共通流路が、少なくとも前記供給分配流路および前記供給側開口を介して、各々の前記個別液室に開口している供給口に接続され、前記排出共通流路が、少なくとも前記排出分配流路および前記排出側開口を介して、各々の前記個別液室に開口している排出口に接続されており、
   前記供給共通流路の流抵抗が前記排出共通流路の流抵抗とほぼ等しく、前記供給側開口の流抵抗が前記排出側開口の流抵抗とほぼ等しい、請求項４から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記基板は、前記供給側の流路の一部であって前記供給分配流路と前記供給口との間に位置する供給裏面流路と、前記排出側の流路の一部であって前記排出分配流路と前記排出口との間に位置する排出裏面流路とがさらに形成されており、前記供給裏面流路の流抵抗が前記排出裏面流路の流抵抗とほぼ等しい、請求項４から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記供給側の流路と前記個別液室と前記排出側の流路とによって、液体の循環流路が構成されている、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。
10. 液体が供給される複数の個別液室と、各々の前記個別液室にそれぞれ設けられている吐出口およびエネルギー発生素子と、前記個別液室に液体を供給する供給側の流路と、前記吐出口から吐出されない液体を前記個別液室から排出する排出側の流路と、を備え、前記供給側の流路と前記個別液室と前記排出側の流路とによって構成される循環流路を流れる液体の流量ｑと、前記吐出口からの液体の吐出量Ｑと、前記供給側の流路の流抵抗Ｒ_ｉｎと、前記排出側の流路の流抵抗Ｒ_ｏｕｔが、Ｑ＞ｑ＞｛Ｒ_ｉｎ／（Ｒ_ｉｎ＋Ｒ_ｏｕｔ）｝×Ｑの関係を満たすことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
11. 前記個別液室の内部の液体は、前記個別液室の外部との間で循環される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 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と、前記供給側の流路に接続され、前記液体吐出ヘッドに供給する液体を保持するとともに、前記排出側の流路に接続され、前記吐出口から吐出されずに前記液体吐出ヘッドから排出された液体を受ける、少なくとも１つの液体保持手段と、を含むことを特徴とする、液体吐出装置。
13. 前記液体吐出ヘッドの温度を調整する加温手段をさらに含む、請求項１２に記載の液体吐出装置。

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