JP2017148998A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱影響による液体の吐出量の変化を抑制す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。【解決手段】記録素子基板１０に、複数の吐出口に連通する裏面流路１０Ａが設けられ、その裏面流路１０Ａに分配流路２２Ａ（１），２２Ａ（２）が接続される。裏面流路１０Ａの端部に接続される分配流路２２Ａ（１）を通るインクの流量は、裏面流路１０Ａの中央部寄りに接続される分配流路２２Ａ（２）を通るインクの流量よりも多い。【選択図】図６

Description

本発明は、吐出口列を形成する複数の吐出口から液体を吐出可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関するものである。

特許文献１には、液体吐出ヘッドとして、吐出口列を構成する複数の吐出口から液体のインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドが記載されている。この記録ヘッドにおいては、複数の吐出口が形成されたモジュールが複数配列されており、それらのモジュールに対して、複数のインク流路を通してインクが供給される。吐出口からインクを吐出するための吐出エネルギー発生素子は、その駆動によって発熱する。特に、吐出エネルギー発生素子が発熱抵抗体である場合、駆動による発熱が起こりやすい。一方、インク流路を通して供給されるインクには、このような吐出エネルギー発生素子の発熱によって加熱される記録ヘッドを冷却する機能がある。

米国特許６９５５４２４号明細書

複数の吐出口が形成されたモジュールと、インク流路と、の位置関係によっては、インク流路に近い吐出口と、インク流路から遠い吐出口と、が存在することになる。インク流路に近い吐出口に対しては、インク流路からのインクが、記録ヘッドの熱の影響を大きく受ける前に供給される。そのため、インク流路に近い吐出口が位置する記録ヘッドの部分は冷却されやすい。一方、インク流路から遠い吐出口に対しては、インク流路からのインクが、記録ヘッドの熱の影響を比較的大きく受けてから供給される。そのため、インク流路から遠い吐出口が位置する記録ヘッドの部分は冷却されにくく、昇温しやすい。このように、記録ヘッドが部分的に昇温した場合には、その部分に位置する吐出口から吐出されるインクの体積が増大して、記録画像に濃度むらが生じるおそれがある。

本発明の目的は、熱影響による液体の吐出量の変化を抑制す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にある。

本発明の液体吐出ヘッドは、吐出口列を形成する複数の吐出口から、複数の分配流路を通して供給される液体を吐出可能な液体吐出ヘッドであって、前記複数の吐出口のそれぞれについて、前記吐出口と、当該吐出口に最も近い分配流路と、の間の長さを経路長と規定し、かつ前記複数の分配流路のそれぞれについて、前記分配流路によって規定される前記経路長のうちの最も長いものを最大経路長と規定したときに、前記複数の分配流路は、長さが異なる前記最大経路長を規定する少なくとも２つの分配流路を含み、前記分配流路は、当該分配流路によって規定される前記最大経路長が長いほど、当該分配経路を通る液体の流量が多いことを特徴とする。

本発明によれば、分配流路と吐出口との位置関係に応じて、分配流路を通る液体の流量を設定することにより、液体吐出ヘッドの部分的な昇温を抑制して、液体の吐出量を安定化させることができる。

記録ヘッドの全体の説明図である。 記録素子基板を一列に配列するインライン構成の説明図である。 分配部材内の分配流路および共通流路を説明するための斜視図である。 １つの吐出口列に対応する分配流路および共通流路を説明するための斜視図である。 記録素子基板の端部に位置する流路の説明図である。 本発明の第１の実施形態における要部の説明図である。 記録素子基板の温度分布をシミュレーションした結果の説明図である 本発明の第１の実施形態における要部の他の例の説明図である。 カバープレートの開口部が不均一に位置する流路の説明図である。 本発明の第２の実施形態におけるインクの流路系の説明図である。 本発明の第２の実施形態における要部の説明図である。 本発明の第２の実施形態における要部の説明図である。 コンデンサ配置部を備えた分配部材の説明図である。 本発明の第３の実施形態における要部の説明図である。 記録素子基板を千鳥状に配置した千鳥構成の説明図である。 本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドの概略斜視図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１６は、本発明の液体吐出装置の適用例としてのインクジェット記録装置を説明するための概略斜視図である。本例のインクジェット記録装置は、いわゆるフルラインタイプであり、ブラック（Ｂｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）のインク（液体）を吐出可能な長尺な４つのインクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）１が備えられている。記録媒体Ｐは、搬送ベルトあるいは搬送ローラなどを用いた搬送機構２によって矢印Ｙ方向（搬送方向）に搬送される。記録ヘッド１には、後述するように、インクを吐出可能な吐出口が複数配備されており、それらの吐出口は、搬送方向Ｙと交差する方向に配列されて吐出口列を形成する。吐出口からインクを吐出するために、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子が用いられる。このようなフルラインタイプの記録装置は、記録媒体Ｐを搬送方向Ｙに連続的に搬送しつつ、記録データに基づいて吐出口からインクを吐出することによって、記録媒体Ｐに画像を連続的に記録する。

図１（ａ）は、記録ヘッド１の要部を断面した斜視図である。記録ヘッド１には、複数の記録素子基板（素子基板）１０と、記録素子基板１０にインクを供給する分配部材２０と、が含まれる。図１（ｂ）は、１つの記録素子基板１０に対応する記録ヘッド１の部分の分解斜視図である。本例においては、後述するインクの分配流路と記録素子基板１０との間を連通するために、微細な開口部２３Ａが形成されたカバープレート（シート部材）２３が備えられている。分配部材２０の成型精度が高ければ、カバープレート２３は分配部材２０と一体に形成してもよい。また、本例の分配部材２０は、第１分配部材２１、第２分配部材２２、およびカバープレート２３の３つの部材から構成されている。しかし、分配部材２０は、１部材または２部材によって構成してもよく、あるいは４つ以上の部材によって構成してもよい。

また、本例の第１分配部材２１は、全ての記録素子基板１０に対して共通する１つの部材として形成されている。しかし、第１分配部材２１は、所定数の記録素子基板１０毎に共通する部材として形成してもよく、それぞれの記録素子基板１０毎に分割されていてもよい。また、本例の第２分配部材２２は、それぞれの記録素子基板１０毎に分割されている。しかし、第２分配部材２２は、全ての記録素子基板１０に対して共通する１つの部材として形成してもよく、所定数の記録素子基板１０毎に共通する部材として形成してもよい。また、記録ヘッド１は、本例のように複数の記録素子基板１０を備える他、長尺な記録素子基板１０を１つ備える構成であってもよい。

図２は、記録素子基板１０の配置例の説明図である。記録素子基板１０の配置の形態は、図１（ａ）のように平面四角形の記録素子基板１０を一列に並べる形態に限定されない。図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の例においては、平面平行四辺形の複数の記録素子基板１０が配列され、それぞれの記録素子基板１０には、複数の吐出口１１によって４つの吐出口列が形成されている。それらの吐出口列は、同じインクを吐出するものであってもよく、異なるインクを吐出するものであってもよい。また、記録素子基板１０に形成される吐出口列の数は任意であり、１つであってもよい。図２（ａ）においては、記録素子基板１０毎の吐出口列が同図中の左右方向に延在し、かつ一直線上に位置し、図２（ｂ）においては、記録素子基板１０毎の吐出口列が同図中の左右方向に延在し、かつ同図中の上下方向にずれる。図２（ｃ）においては、記録素子基板１０毎の吐出口列が同図中の右上方に向かって延在し、かつ同図中の上下方向にずれ、図２（ｄ）においては、記録素子基板１０毎の吐出口列が右下方に向かって延在し、かつ同図中の上下方向にずれる。図２（ｅ）においては、平面台形の複数の記録素子基板１０が配列され、図２（ｆ）においては、平面平行四辺形の記録素子基板１０（１）と、平面三角形の記録素子基板１０（２）と、が交互に配列されている。

これらの例のように、記録素子基板を一列に並べるインライン構成は、記録素子基板を千鳥状に配列する構成に比べて、記録ヘッドを小さくすることができ、また記録素子基板の総面積を小さくできてコスト面においても有利となる。

図３は、第１分配部材２１に形成される共通流路２１Ａ，２１Ｂと、第２分配部材２２に形成される分配流路２２Ａ，２２Ｂの説明図である。本例においては、異なる４種（４色）のインクを吐出するための４つの吐出口列に対応するように、共通流路２１Ａ，２１Ｂおよび分配流路２２Ａ，２２Ｂが４組形成されている。尚、本明細書においては、特に断りがない限り、分配流路にはカバープレート２３の開口部２３Ａも含まれるものとする。

図４（ａ），（ｂ）は、１つのインク色に対応する共通流路と分配流路の説明図である。図４（ａ）においては、図３の場合と同様に、１つの吐出口列に対して２つの共通流路２１Ａ，２１Ｂが形成されている。それらの共通流路２１Ａ，２１Ｂから、分配流路２２Ａ，２２Ｂと記録素子基板１０内の裏面流路１０Ａ，１０Ｂとを通して、後述するように記録素子基板１０の圧力室内にインクが供給される。図４（ｂ）においては、１つの吐出口列に対して１つの共通流路２１Ａが形成されており、その共通流路２１Ａから、分配流路２２Ａ，２２ｂと裏面流路１０Ａ，１０Ｂとを通して、後述するように記録素子基板１０の圧力室内にインクが供給される。圧力室の内部の液体は、圧力室の外部との間で循環される。

本例のように、記録素子基板１０を一列に並べるインライン構成においては、隣接する記録素子基板１０の相互間の距離が短い。そのため、分配部材２０に形成される共通流路２１Ａ，２１Ｂおよび分配流路２２Ａ，２２Ｂは、記録素子基板１０の端部よりも内側に形成しなければならない。したがって、記録素子基板１０の端部に対しては、その端部よりも内側に位置する流路を通してインクが供給されることになり、その記録素子基板の端部には局所的な昇温が生じるおそれがある。このような昇温は、記録素子基板に流入するインクが少量の場合、すなわちインクを循環させなかったり、インクの循環量が少なかったりした場合に、顕著に生じる。以下、記録素子基板１０の端部に局所的な昇温が生じる理由を図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。

図５（ａ）は、図４（ａ）の構成において、記録素子基板１０内のインク流路を説明するための斜視図であり、供給口１０Ｃ，１０Ｄを通して、裏面流路１０Ａ，１０Ｂ内のインクが吐出口１１に対応する圧力室に供給される。圧力室には、電気熱変換素子やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子が備えられており、吐出エネルギー発生素子を駆動して圧力室内の圧力変化させることによって、その圧力室に対応する吐出口からインクを吐出させることができる。即ち、圧力室は、その内部に吐出エネルギー発生素子を有する。尚、圧力室とは、少なくとも、吐出エネルギー発生素子上の、吐出口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。図５（ｂ）は、図５（ａ）の記録素子基板１０の端部に位置するカバープレート２３の開口部２３Ａと、記録素子基板１０内の裏面流路１０Ａ，１０Ｂと、吐出口１１に対応する圧力室毎の個別流路１０Ｅ，１０Ｆと、の位置関係を説明するための模式図である。前述したように、分配部材２０に形成される共通流路２１Ａ，２１Ｂおよび分配流路２２Ａ，２２Ｂは、記録素子基板１０の端部よりも内側に形成しなければならない。具体的に、記録素子基板１０内の裏面流路１０Ａ，１０Ｂと、共通流路２１Ａ，２１Ｂと、を連通するカバープレート２３の開口部２３Ａは、記録素子基板１０の端部よりも内側に位置することになる。

記録素子基板１０の端部に位置する吐出口１１（２）と、それよりも内側に位置する吐出口１１（１）と、から同量のインクを吐出した場合を想定する。開口部２３Ａから吐出口１１（１）に至る裏面流路１０Ａ，１０Ｂ内の経路長は、図５（ｂ）中の長さＡ（１），Ａ（２）となる。一方、開口部２３Ａから吐出口１１（２）に至る裏面流路１０Ａ，１０Ｂ内の経路長は、図５（ｂ）中の長さＢ（１），Ｂ（２）となる。図５（ｂ）から明らかなように、それらの経路長はＡ（１）＋Ａ（２）＜Ｂ（１）＋Ｂ（２）となり、吐出口１１（２）に対応する経路長は、吐出口１１（１）に対応する経路長よりも長い。

本例においては、複数の吐出口１１のそれぞれについて、吐出口１１と、その吐出口１１に最も近い分配流路と、の間の長さを経路長と規定する。さらに、複数の分配流路のそれぞれについて、分配流路によって規定される経路長のうちの最も長いものを最大経路長と規定する。具体的には、図５（ｂ）において、裏面流路１０Ａ内の開口部２３Ａに連通する分配流路を第１の分配流路とし、裏面流路１０Ｂ内の開口部２３Ａに連通する分配流路を第２の分配流路とした場合、経路長および最大経路長が次のように規定される。すなわち、吐出口１１（１）に最も近い分配流路は第１および第２の分配流路の両方となり、吐出口１１（２）に最も近い分配流路は第１の分配流路となる。また、第１の分配流路によって規定される経路長さのうちの最も長い最大経路長（第１の最大経路長）は、経路長Ｂ（１）となる。一方、第２の分配流路によって規定される経路長のうちの最長の最大経路長（第２の最大経路長）は、経路長Ａ（１）およびＡ（２）となる。最大経路長Ｂ（１）は、最大経路長Ａ（１）およびＡ（２）よりも長い。本実施形態においては、後述するように、分配流路によって規定される最大経路長が長いほど、分配経路を通るインクの流量が多くなるように設定される。

また、このような第１および第２の分配流路と吐出口との位置関係は、次のように第１および第２の距離を規定することによっても説明することができる。すなわち、記録素子基板１０の端部に位置する吐出口１１（２）と、それに最も近い第１の分配流路と、の間の長さをＢ（１）とする。吐出口１１（２）と、それに最も近い第２の分配流路と、の間の長さをＢ（２）としたとき、Ｂ（１）とＢ（２）を足し合わせた距離を第１の距離とする。また、隣接する第１および第２の分配流路の中間に位置する吐出口１１（１）と、第１および第２の分配流路と、の間の長さをＡ（１）、Ａ（２）としたとき、Ａ（１）とＡ（２）を足し合わせた距離を第２の距離とする。第１の距離は、第２の距離よりも長い。本実施形態においては、後述するように、比較的長い第１の距離を規定する第１の分配流路を通るインクの流量は、比較的短い第２の距離を規定する第２の分配流路を通るインクの流量よりも多くする。つまり、このような条件を満たすように分配流路が形成される。

記録素子基板１０は、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子の駆動により加熱されるため、記録素子基板１０の温度は、カバープレート２３の開口部２３Ａを通して供給されるインクの温度よりも高くなる。吐出口１１（２）に供給されるインクは、記録素子基板１０内の比較的長い経路（第１の最大経路長）を流れるため、記録素子基板１０内の比較的短い経路（第２の最大経路長）を流れて吐出口１１（１）に供給されるインクよりも、高温になる。このような理由により、記録素子基板１０の端部に昇温が生じる。

このような記録素子基板１０の端部に生じる昇温を抑制するためには、記録素子基板１０の端部に位置する裏面流路１０Ａ，１０Ｂに相対的に低温なインクをより多く流入させることが有効となる。

図６（ａ），（ｂ）は、図４（ａ）の流路構成において、記録素子基板１０の最も端部寄りに位置する分配流路２２Ａ（１）におけるインク流量を増大させるための構成の説明図である。図６（ａ）においては、複数の分配流路２２Ａのうち、分配流路２２Ａ（１）を除く他の分配流路２２Ａ（２）、つまり記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路２２Ａ（２）に対して、流抵抗Ｒが付与されている。図６（ｂ）においては、分配流路２２（２）と分配流路２２Ｂに対して、流抵抗Ｒが付与されている。このように、記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路に流抵抗Ｒを付与して、それらの分配流路の流抵抗を大きくする。これにより、記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路内のインク流量を減少させ、一方、記録素子基板１０の端部に位置する分配流路内のインク流量を増加させることができる。

流抵抗Ｒを付与するための構成としては、例えば、分配流路の流路幅あるいは流路高さを小さくする構成、分配流路に絞り部を設ける構成、および分配流路に接続されるカバープレートの開口部を小さくする構成などが挙げられる。また、記録素子基板の端部に位置する分配流路の幅あるいは流路高さを大きくして、その分配流路の流抵抗を小さくしてもよい。記録素子基板の端部に位置する分配流路の流抵抗に対して、他の分配流路の流抵抗を大きくすることができればよい。

具体例として、記録素子基板の中央部寄りに位置する分配流路に絞り部を設けた構成について、説明する。絞り部の配置は、分配流路のどこであってもよい。本例においては、図１（ｂ）の第２分配部材２２に面する第１分配部材２１側の分配流路の開口部に、絞り部を設けた。絞り部のない開口部の幅（開口幅）ｗ１は０．５６ｍｍ、絞り部が設けられた開口幅のｗ２は０．１ｍｍである。

図７（ａ），（ｂ）は、インクを循環させない非循環構成において、図６（ａ）のように絞り部を設けた場合と、その絞り部のない場合と、において、記録素子基板の温度分布をシミュレーションした結果の説明図である。図６（ａ）の構成においては、分配流路２２Ａ，２２Ｂの両方からインクが供給される。図７（ａ），（ｂ）における４つの特性曲線は、図６（ａ）における４つの吐出口列のそれぞれに対応し、それぞれ特性曲線は、それに対応する吐出口列の近傍位置の温度分布を表す。図７（ａ）のように、絞り部がない場合に生じる記録素子基板の端部の温度上昇は、絞り部を設けることにより図７（ｂ）のように抑制できることが確認できた。このように温度上昇が抑制できた理由は、記録素子基板の端部と、その端部以外の部分と、の温度差が均一化されたためである。すなわち、インクの経路長が長いために昇温する記録素子基板の端部に対しては、相対的に低温なインクが多く供給されることにより、その端部の温度が下がる。一方、その端部以外の部分においては、インクの流量が相対的に減少して、その部分の温度が相対的に上昇して、結果的に、記録素子基板の温度が全体的に均一化されたためである。

図８は、図４（ｂ）の構成において、記録素子基板１０の最も端部に位置する分配流路２２Ａ（１）におけるインク流量を、相対的に増やすための構成の説明図である。記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路に関しては、流抵抗が大きくしてインクの流量を低減させ、その分、記録素子基板１０の端部に位置する分配流路におけるインクの流量が増加させることができる。図８においては、分配流路２２Ａ（１）を除く他の分配流路、つまり分配流路２２（２）と分配流路２２Ｂに対して流抵抗Ｒが付与されている。このように、記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路に流抵抗Ｒを付与して、それらの分配流路の流抵抗を大きくする。

流抵抗Ｒを付与するための構成としては、例えば、分配流路の流路幅あるいは流路高さを小さくする構成、分配流路に絞り部を設ける構成、および分配流路に接続されるカバープレートの開口部を小さくする構成などが挙げられる。また、記録素子基板の端部に位置する分配流路の幅あるいは流路高さを大きくして、その分配流路の流抵抗を小さくしてもよい。記録素子基板の端部に位置する分配流路の流抵抗に対して、他の分配流路の流抵抗を大きくすることができればよい。また、記録素子基板の端部に位置する分配流路を相対的に短くし、記録素子基板の中央部寄りに位置する分配流路を相対的に長くしてもよい。さらには、このように分配流路の長さを異ならせる構成、および前述したように分配流路の断面積を異ならせる構成などを組み合わせてもよい。

このように、記録素子基板の端部に位置する分配流路におけるインク流量を、その他の分配流路におけるインク流量より大きくすることができればよい。したがって、前者の複数の分配流路の間においてインク流量に差が生じるように構成したり、後者の複数の分配流路の間においてインク流量に差が生じるように構成したりしてもよい。

以上のような構成によって、記録素子基板の端部の昇温を抑制することができ、この結果、記録素子基板の端部に位置する吐出口からのインクの吐出体積の増加を抑制して、記録画像の濃度むらの発生を抑えることができる。また、記録素子基板において、その端部が最大温度になる場合には、その端部の昇温を抑制することにより、記録素子基板の最大温度を低くする抑えることができ、このことは、インクの変性を防止の観点からも有利である。

また、図９のように、カバープレート２３の開口部２３Ａの相互間の距離が不均一の場合には、記録素子基板の端部以外にもインク経路長が長い部分が生じ、その部分に、記録素子基板の端部の昇温（端部昇温）と同様の局所的な昇温が生じるおそれがある。このような昇温は、端部昇温と同様の理由により発生するため、端部昇温と同様の構成により抑制することができる。具体的には、前述の手段により、開口部２３Ａ（４），２３Ａ（５）、２３Ａ（６）を通るインクの流量を、他の開口部を通るインクの流量よりも相対的に増やせばよい。開口部２３Ａ（４），２３Ａ（５）、２３Ａ（６）を通るインクの流量Ｖ（４），Ｖ（５），Ｖ（６）は、等しくてもよいし、異ならせてもよい、例えば、Ｖ（４）＜Ｖ（５）＞Ｖ（６）という関係に設定してもよい。

（第２の実施形態）
本実施形態の記録ヘッド１は、第１の実施形態と同様に、図１のように記録素子基板が一列に配置されたインライン構成である。本実施形態は、記録ヘッド１内をインクが循環する構成である点において、第１の実施形態と異なる。インクを循環させることにより、昇温した記録ヘッドをより効果的に冷却して、インクの吐出性能をより高めることができる。

図１０は、インク流路の構成例を説明するための図である。記録ヘッド１を含むヘッドモジュール３６には、インクの流入口３７ａ，３７ｂ、および流出口３０ａ，３０ｂが設けられている。流入口３７ａ，３７ｂは、それぞれバッファータンク３８ａ，３８ｂに連通され、流出口３０ａ，３０ｂは、それぞれ定流量ポンプ３１ａ，３１ｂを介してバッファータンク３８ａ，３８ｂに連通されている。バッファータンク３８ａ，３８ｂには、それらの内部のインク量を検出するための液面センサ３９ａ，３９ｂが取り付けられている。コントローラ３５は、これらの液面センサ３９ａ，３９ｂの検出信号に基づいて、インクタンク３４に接続されるポンプ３２ａ，３２ｂ、および弁３３ａ，３３ｂを制御することにより、流入口３７ａと流入口３７ｂとの間の圧力差を所望な値に制御する。すなわち、バッファータンク３８ａ内のインクの液面を一定に保つように制御することにより、ヘッドモジュール３６における記録ヘッドの吐出口と、バッファータンク３８ａと、の間の水頭差Ｈ１が維持できる。同様に、バッファータンク３８ｂ内のインクの液面を一定に保つように制御することにより、ヘッドモジュール３６における記録ヘッドの吐出口と、バッファータンク３８ａと、の間の水頭差Ｈ２（Ｈ２＞Ｈ１）を維持できる。流入口３７ａと流入口３７ｂとの間には、水頭差Ｈ１，Ｈ２の差（Ｈ２−Ｈ１）に相当する所定の圧力差が作用する。

図１１は、本例における共通流路２１Ａ，２１Ｂ、分配流路２２Ａ，２２Ｂ、および裏面流路１０Ａ，１０Ｂの接続関係の異なる例の説明図である。

図１１（ａ）においては、流入口３７ａが共通流路２１Ａに連通し、流入口３７ｂが共通流路２１Ｂに連通することにより、これらの共通流路２１Ａ，２１Ｂの間に所定の圧力差Ｐが与えられ、この圧力差によって、同図中の矢印のようにインクが循環する。すなわち、インクは、共通流路２１Ａから分配流路２２Ａおよび裏面流路１０Ａを通って、吐出口に対応する圧力室の一方側に導入される。圧力室内のインクは、その他方側から裏面流路１０Ｂおよび分配流路２２Ｂを通って、共通流路２１Ｂに導出される。したがって、分配流路２２Ａは、圧力室の一方側に連通してインクを供給する供給分配流路として機能し、分配流路２２Ｂは、圧力室の他方側に連通してインクを排出する排出分配流路として機能する。

このようなインクの循環は、圧力差Ｐをインクの吐出に影響しない程度に設定できるため、記録動作時に実施することができる。その際、インクを同時に吐出する吐出口の数および位置などによっては、共通流路２１Ａ，２１Ｂ、分配流路２２Ａ，２２Ｂ、および裏面流路１０Ａ，１０Ｂのそれぞれからインクが供給されることもある。また、記録動作前、つまり吐出口からインクを吐出しないときにも実施することができる。このように、吐出口に対応する圧力室を通してインクを循環させることにより、吐出口からのインク中の水分の蒸発によるインクの増粘を抑えて、インクの増粘によるインクの不吐出の発生を抑制することができる。また、記録動作前からインクを循環させることにより、記録動作の開始前に、吐出口からインクを吸引する吸引動作、および吐出口からインクを吐出する予備吐出動作などを実行することなく、直ちに記録動作を開始することもできる。

図１１（ｂ）においては、図１１（ａ）の場合とは逆に、流入口３７ａが共通流路２１Ｂに連通し、流入口３７ｂが共通流路２１Ａに連通している。これにより、同図中の矢印のように、図１１（ａ）の場合とは逆の方向にインクが循環する。

図１１（ｃ）においては、分配流路２２Ａ，２２Ｂの形成位置のみが図１１（ａ）の場合と異なる。すなわち、図１１（ａ）の場合には、記録素子基板１０の両端部に最も近い位置に、記録素子基板１０にインクを導入する分配流路２２Ａが形成されている。一方、図１１（ｃ）の場合には、記録素子基板１０の両端部のうち、一端部に最も近い位置に、インクを導入する分配流路２２Ａが形成され、他端部に最も近い位置に、インクを導出する分配流路２２Ｂが形成されている。また、図１１（ｄ）においては、分配流路２２Ａ，２２Ｂの形成位置のみが図１１（ｂ）の場合と異なる。すなわち、図１１（ｂ）の場合には、記録素子基板１０の両端部に最も近い位置に、インクを導出する分配流路２２Ａが形成されている。一方、図１１（ｄ）の場合には、記録素子基板１０の両端部のうち、一端部に最も近い位置に、インクを導出する分配流路２２Ａが形成され、他端部に最も近い位置に、インクを導入する分配流路２２Ｂが形成されている。

図１１（ａ）の構成は、昇温しやすい記録素子基板の両端部に相対的に温度の低いインクを導入して、その両端部を効果的に冷却できるため、好ましい。

図１２（ａ），（ｂ）は、図４（ａ）の流路構成において、記録素子基板１０の最も端部寄りに位置する分配流路２２Ａ（１）におけるインク流量を増大させるための構成の説明図である。図１２（ａ）においては、複数の分配流路２２Ａのうち、分配流路２２Ａ（１）を除く他の分配流路２２Ａ（２）、つまり記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路２２Ａ（２）に対して、流抵抗Ｒが付与されている。図１２（ｂ）においては、分配流路２２（２）と分配流路２２Ｂに対して、流抵抗Ｒが付与されている。このように、記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路に流抵抗Ｒを付与して、それらの分配流路の流抵抗を大きくする。これにより、記録素子基板１０の中央部寄りに位置する分配流路内のインク流量を減少させ、一方、記録素子基板１０の端部に位置する分配流路内のインク流量を増加させることができる。

流抵抗Ｒを付与するための構成としては、例えば、分配流路の流路幅あるいは流路高さを小さくする構成、分配流路の断面積を部分的に小さくする絞り部を設ける構成、および分配流路に接続されるカバープレートの開口部を小さくする構成などが挙げられる。また、記録素子基板の端部に位置する分配流路の幅あるいは流路高さを大きくして、その分配流路の流抵抗を小さくしてもよい。記録素子基板の端部に位置する分配流路の流抵抗に対して、他の分配流路の流抵抗を大きくすることができればよい。

また、流抵抗を高めるために、記録素子基板の端部に位置する分配流路を相対的に短くしてもよく、または他の分配流路を相対的に長くしてもよい。さらには、分配流路の長さに差を付ける構成、分配流路の断面積に差を付ける構成などを組み合わせてもよい。

また、図１３のように、記録素子基板の中央部寄りに位置する分配流路２２Ａ（２），２２Ｂ（２）を長くして、それらの間に、コンデンサを埋め込むための開口部２２Ｃを設けるスペースを確保してもよい。これにより、記録ヘッドのより小型化を図ることができる。

図７（ｃ），（ｄ）は、インクを循環させる循環構成において、図１２（ａ）のように絞り部を設けた場合と、その絞り部のない場合と、において、記録素子基板の温度分布をシミュレーションした結果の説明図である。図７（ｃ），（ｄ）における４つの特性曲線は、図１２（ａ）における４つの吐出口列のそれぞれに対応し、それぞれ特性曲線は、それに対応する吐出口列の近傍位置の温度分布を表す。図７（ｃ）のように、絞り部がない場合に生じる記録素子基板の端部の温度上昇は、絞り部を設けることにより図７（ｄ）のように抑制できることが確認できた。このように温度上昇が抑制できた理由は、前述した第１の実施形態の場合と同様に、記録素子基板の端部と、その端部以外の部分と、の温度差が均一化されたためである。

（第３の実施形態）
前述した第１および第２の実施形態においては、多色のインクを吐出する記録素子基板について説明した。しかし、記録素子基板は、単色のインクを吐出する構成であってもよい。その場合、分配流路は、第１および第２の実施形態同様に構成してもよく、または図１４（ａ），（ｂ）のように構成してもよい。図１４（ａ）においては、２つの吐出口列に対応する２組の裏面流路１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに対し、分配流路２２Ａ，２２Ｂによって、単色のインクに対応する２つの共通流路２１Ａ，２１Ｂが接続されている。図１４（ｂ）においては、２つの吐出口列に対応する２組の裏面流路１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに対し、分配流路２２Ａ，２２Ｂによって、単色のインクに対応する１つの共通流路２１Ａが接続されている。このように、単色を吐出する記録素子基板においては共通流路の数が少ないため、その製造が容易であり、記録ヘッドの小型化が可能となる。

また、第１および第２の実施形態においては、いわゆるインライン構成のフルライン記録ヘッドを前提として説明した。しかし、記録素子基板１０を列状に複数配備する構成は、インライン構成のみに限定されず、図１５のように記録素子基板１０を千鳥状に配列した千鳥構成であってもよい。このような千鳥構成の記録ヘッドに本発明を適用した場合には、記録素子基板１０の端部の昇温を抑制しつつ、隣接する記録素子基板１０間の距離を小さくできる。また、異なる記録素子基板１０における吐出口の位置を互いにオーバーラップさせて、同一記録位置に対応する吐出口の数を増やすことにより、インク不吐出の吐出口が発生したときに、他の吐出口によって代用することが容易となる。

また本発明は、図１６のようなフルラインタイプの記録装置に対してのみならず、いわゆるシリアルスキャンタイプの記録装置に対しても適用可能である。シリアルスキャンタイプの記録装置においては、シリアル記録ヘッドが主走査方向に移動しつつインクを吐出する動作と、主走査方向と交差する方向に記録媒体を搬送する動作と、を繰り返すことによって画像を記録する。

１ 記録ヘッド
１１ 吐出口
１０ 記録素子基板（素子基板）
２０ 分配部材
２１Ａ，２１Ｂ 共通流路
２２Ａ，２２Ｂ 分配流路

Claims (12)

1. 吐出口列を形成する複数の吐出口から、複数の分配流路を通して供給される液体を吐出可能な液体吐出ヘッドであって、
   前記複数の吐出口のそれぞれについて、前記吐出口と、当該吐出口に最も近い分配流路と、の間の長さを経路長と規定し、かつ前記複数の分配流路のそれぞれについて、前記分配流路によって規定される前記経路長のうちの最も長いものを最大経路長と規定したときに、前記複数の分配流路は、長さが異なる前記最大経路長を規定する少なくとも２つの分配流路を含み、
   前記分配流路は、当該分配流路によって規定される前記最大経路長が長いほど、当該分配流路を通る液体の流量が多いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記複数の分配流路は、第１の最大経路長を規定する第１の分配流路と、前記第１の最大経路長よりも長い第２の最大経路長を規定する第２の分配流路と、を含み、
   前記第１の分配流路は前記吐出口列の端部に位置し、前記第２の分配流路は、前記第１の分配流路よりも前記吐出口列の中央部寄りに位置する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記分配流路の流抵抗は、当該分配流路によって規定される前記最大経路長が長いほど小さい請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記分配流路の断面積は、当該分配流路によって規定される前記最大経路長が長いほど大きい請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記分配流路の長さは、当該分配流路によって規定される前記最大経路長が長いほど短い請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記複数の分配流路は、断面積を部分的に小さくする絞り部を有する分配流路を含む請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記吐出口は、吐出エネルギー発生素子を備える圧力室に連通され、
   前記複数の分配流路は、前記圧力室の一方に連通する供給分配流路と、前記圧力室の他方に連通する排出分配流路と、を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記圧力室の内部の液体は、前記圧力室の外部との間で循環される、請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 素子基板と分配部材とを備え、
   前記素子基板には、前記複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれに備わる複数の吐出エネルギー発生素子と、が設けられ、
   前記分配部材には、前記複数の分配流路が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。
10. 前記素子基板と前記分配部材との間にシート部材を備え、
    前記シート部材は、前記圧力室と前記分配流路との間を連通する開口部が設けられている請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記素子基板は、列状に複数配備される請求項８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、
    前記液体吐出ヘッドの前記分配流路に接続される液体の流路と、
    を備えることを特徴とする液体吐出装置。

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