JP2019064253A - 液体吐出装置および液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】液体の循環および供給を安定して行うことが可能な液体吐出装置および液体吐出ヘッドの提供。【解決手段】液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から吐出するための液体を収容する圧力室と、前記圧力室に配され液体を吐出するために必要なエネルギーを発生する素子と、液体を収容可能な第１タンクおよび第２タンクと、前記圧力室を介して前記第１タンクと前記第２タンクとを連通する流路と、前記流路における液体の流動方向を、前記第１タンクから前記第２タンクに流動する第１方向と、前記第２タンクから前記第１タンクに流動する第２方向と、に切り替える切り替え手段と、前記流路において、前記圧力室よりも液体の流動方向の下流側の下流側流路部の圧力が所定の圧力以下のとき、前記下流側流路部に液体を供給して前記下流側流路部の圧力の低下を補償する圧力補償手段と、を備えることを特徴とする液体吐出装置。【選択図】図２

Description

本発明は、液体吐出ヘッドに対し液体を循環させ、吐出を行う液体吐出装置および液体吐出ヘッドに関する。

吐出口からインク（液体）を吐出可能な記録ヘッド（液体吐出ヘッド）を用いる記録装置（液体吐出装置）において、吐出口を通過するインク流れを発生させて、増粘インク、泡、混入異物を除去する構成が、近年提案されている。

また、特許文献１には、記録ヘッドに対するインクの供給方向を反転可能な構成が記載されている。具体的には、ヘッドと２つのインクタンクの間に、ポンプおよび複数の駆動弁からなる切り替え機構を備え、一方のインクタンクからヘッド内を通って他方のインクタンクに向かうインクの流れ方向を相互に切り替え可能な構成が開示されている。インクの流れは、ポンプ作動により生み出され、流れ方向の切り替えは、弁の切り替えにより行われる。インク流れ方向を反転させることにより、インクタンクおよび流路内でインクが撹拌され、固形分の沈降および堆積による流路閉塞が防止される。

国際公開第２０１７／０００９９７号

特許文献１の記録装置においては、記録ヘッドに対するインクのリフィル（補充）は記録ヘッドよりもインク流れ方向の上流側の流路を通して行われる。また、記録ヘッドよりもインク流れ方向の下流側にあるポンプによって、下流側の流路からのインクの逆流によるリフィルは阻止される。そのため、例えば高デューティ記録などの短時間に多量のインクを吐出する記録条件での記録時には、上流側の流路からだけではインクのリフィルが不充分となり、記録ヘッド内の圧力が部分的に大きく変動する虞がある。具体的には、記録ヘッドにおける複数の吐出口のうち、インクの吐出動作を繰り返す吐出口は、その吐出口よりも下流側における負圧が上昇する。この負圧により、インクの非吐出状態にある他の吐出口の付近を通るインクの流量が増大し、その吐出口において負圧が大きく上昇して、適正な吐出が困難となり、記録画像の品質の低下を招く虞がある。このような記録画像の品質の低下は、記録ヘッドにおける吐出口の数が多いほど、また高デューティ記録時における非吐出状態の吐出口の数が多いほど顕著となる。

本発明の目的は、非記録時においても内部に液体を循環させて用いられる液体吐出ヘッドにおいて、液体の循環機能を維持しつつ、液体吐出ヘッドに対する液体のリフィル性を向上させて、液体吐出ヘッドにおける液体の吐出状態を安定化させることにある。

本発明の液体吐出装置は、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から吐出するための液体を収容する圧力室と、前記圧力室内の液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子と、液体を収容可能な第１タンクおよび第２タンクと、前記圧力室を介して前記第１タンクと前記第２タンクとを連通する流路と、前記流路における液体の流動方向を、前記第１タンクから前記第２タンクに流動する第１方向と、前記第２タンクから前記第１タンクに流動する第２方向と、に切り替える切り替え手段と、前記流路において、前記圧力室よりも液体の流動方向の下流側の下流側流路部の圧力が所定の圧力以下のとき、前記下流側流路部に液体を供給して前記下流側流路部の圧力の低下を補償する圧力補償手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出ヘッド内の圧力状態に応じて、適宜、液体を補充して圧力制御を行う。これにより、液体吐出ヘッドに対する液体のリフィル特性を向上させて、液体吐出ヘッドにおける吐出状態を安定化させることができる。

また、本発明によれば、複数の流路に必要な圧力制御を、共通の構成を用いて行うことができる。このため、安定した吐出動作が可能な液体吐出装置を、少ない部品数により低コストで小型に提供することができる。

第１実施形態の記録装置の概略構成図および制御ブロック図である。 第１実施形態の記録装置のインク経路を示す模式図である。 第１実施形態の記録装置のインク経路を示す模式図である。 第１実施形態の記録装置のインク経路を示す模式図である。 第１実施形態の記録装置のインク経路を示す模式図である。 第１実施形態の液体供給ユニットおよびバルブユニットを示す模式図である。 第１実施形態の液体吐出ヘッドを示す模式図である。 第１実施形態の液体吐出ヘッドを示す分解図である。 第１実施形態の液体吐出ヘッドを構成する流路部材を示す模式図である。 図９におけるＸ部分の拡大図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。 第１実施形態の吐出モジュールを示す図である。 第１実施形態の記録素子基板の構造を示す図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。 第１実施形態の隣接する記録素子基板を示す平面図である。 第１実施形態の負圧制御ユニットを示す図である。 第１実施形態の圧力制御ユニットの弁部の流抵抗と弁開度との関係図である。 第２実施形態の記録装置のインク経路を示す模式図である。 第３実施形態の記録装置のインク経路を示す模式図である。 本発明の第４実施形態の記録装置における記録時のインク経路を示す模式図である。 本発明の第４実施形態の記録装置における非記録時のインク経路を示す模式図である。 本発明の第４実施形態の記録装置における非記録時のインク経路の他の状態を示す模式図である。

以下、図面を用いて本発明の液体吐出装置の好適な実施の形態の例を説明する。ただし、本発明の範囲は特許請求の範囲によって定まるものであり、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。また以下に記載されている形状、配置等は、この発明の範囲を限定するものではない。

［第１の実施形態］
（インクジェット記録装置）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明の液体吐出装置として使用可能なインクジェット記録装置（以下、単に記録装置または装置ともいう）１の概略構成図および制御ブロック図である。図１（ａ）に示すように、記録媒体としてのシートＳは、搬送手段７００によって、記録部２の下方を通過するように所定の速度でＸ方向に搬送される。記録部２は、主として、後述する液体吐出ヘッド３００と液体循環ユニット５０４（図１（ａ）では不図示）とから構成され、液体吐出ヘッド３００には、色材を含有するインクを液滴としてＺ方向に吐出する吐出口がＹ方向に所定のピッチで配列されている。

図１（ｂ）において、ＣＰＵ５００は、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラムに従い、ＲＡＭ５０２をワークエリアとして使用しながら、装置１全体を制御する。ＣＰＵ５００は、例えば、外部に接続されたホスト装置６００より受信した画像データに対して、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラムおよびパラメータに従って所定の画像処理を施し、液体吐出ヘッド３００がインクを吐出するための吐出データを生成する。その吐出データに従って液体吐出ヘッドが駆動され、所定の周波数でインクを吐出する。このような液体吐出ヘッド３００による吐出動作中に、搬送モータ５０３が駆動されて、吐出周波数に対応した速度でシートＳがＸ方向に搬送される。これにより、シートＳ上には、ホスト装置６００より受信した画像データに従った画像が記録される。

液体循環ユニット５０４は、液体吐出ヘッド３００に対して、液体（インク）を循環させながら供給するためのユニットである。液体循環ユニット５０４は、ＣＰＵ５００の管理のもと、後述する液体供給ユニット２２０の他、負圧制御ユニット３および切り替え機構４など、インクを循環させるシステム全体を制御する。

（記録装置内の流体流路）
インクジェット記録装置全体の流体流路について説明する。図２から図５は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置（インクジェット記録装置）内の液体流路（インク流路）を示す概略図である。

液体吐出ヘッド３００は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４色のインク（液体）のそれぞれを収容する第１タンク２１および第２タンク２２に接続される。理解容易のために、図中においては、液体吐出ヘッド３００を各色のインク毎に分割して表示しているが、実際には、１つの液体吐出ヘッド３００に全４色分のインク流路が形成されており、インク流路はインクの色毎にタンクと接続されている。

図２は、記録装置による記録動作の待機状態（非記録状態）における流体流路（インク流路および気体流路）を示す模式図である。各色のインクの第１タンク２１には、それぞれ、大容量のインクを収容可能であり且つ交換可能であるメインタンク１００２が、フィルタ１００１およびインクジョイント８を介して接続されている。メインタンク１００２は外気連通孔（不図示）を有する。そのため、液体吐出ヘッド３００の吐出動作およびメンテナンス処理（吸引回復等）に伴ってインク流路内のインクが消費された際に、第１タンク内の残量検知機構（不図示）からの信号に応じて、インクをメインタンク１００２から第１タンク２１へ補充可能である。

第１タンク２１および第２タンク２２内には、対応する色のインクが収容され、通常状態において空気部（上層）とインク部（下層）とが存在する。また、第１タンクおよび第タンクの上壁には、空気部と外部とを連通するエア接続口２３が設けられ、側壁下方には、インク部と液体吐出ヘッド３００とを接続するインク接続口２０が設けられている。

第１タンク２１および第２タンク２２には、それぞれのエア接続口２３を通して、空気が出入りすることができる。第１タンクおよび第２タンクの各エア接続口には、気液分離膜２４が設けられている。気液分離膜２４は、記録装置本体が横倒しになるような転倒が発生した場合に、エア配管（エア経路）内にインクが侵入して混色が生じることを防止する機能を有する。そのため、気液分離膜２４は、流抵抗が低く且つインク透過性の低いものが好ましく、例えば、撥水性のフィルタを好ましく用いることができる。

各色の第１タンクのエア接続口２３は、個別弁５（Ｖ２と表示）を介して、共通の切り替え機構４に接続されている。各色の第２タンクのエア接続口２３は、他の弁を介することなく、切り替え機構４に共通に接続されている。このように第１タンク２１のエア接続口２３には、第１タンク２１内の圧力を調整するための第１圧力調整路２５が接続され、同様に、第２タンク２２のエア接続口２３には第２圧力調整路２６が接続されている。この第１圧力調整路２５および第２圧力調整路２６は、共に、切り替え機構４および負圧制御ユニット３に接続されている。

第１タンクのインク部は、供給弁６（Ｖ３と表示）を介して液体吐出ヘッド３００に液体接続されており、各色に対応する液体吐出ヘッド３００内の第１共通流路１２と連通している。第２タンク２２のインク部は、他の弁を介することなく液体吐出ヘッド３００に接続され、各色に対応する液体吐出ヘッド３００内第２共通流路１３と連通している。

以下、第１タンク２１、第２タンク２２、フィルタ１００１、供給弁（Ｖ３）からなる部分を、液体供給ユニット２２０と称する。液体供給ユニット２２０のこれらの構成は、本実施形態では一体化した形態であるものとして説明するが、個別に分離して設けられていてもよい。

切り替え機構４は、４つの開閉弁（Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃ、Ｖ１Ｄで表示）を含み、シアン用の循環経路（Ｃ）、マゼンタ用の循環経路（Ｍ）、イエロー用の循環経路（Ｙ）、ブラック用の循環経路（Ｋ）に対し、共通に作用する。詳細には、第１開閉弁Ｖ１Ａおよび第４開閉弁Ｖ１Ｄのそれぞれの一方側は、４つの第１タンク２１のエア接続口２３に接続されている。第２開閉弁Ｖ１Ｂおよび第３開閉弁Ｖ１Ｃのそれぞれの一方側は、４つの第２タンク２２のエア接続口２３に接続されている。第１開閉弁Ｖ１Ａおよび第２開閉弁Ｖ１Ｂのそれぞれの他方側は、負圧制御ユニット３内の第１圧力制御機構３１（Ｈ）に接続されている。第３開閉弁Ｖ１Ｃおよび第４開閉弁Ｖ１Ｄのそれぞれの他方側は、負圧制御ユニット３内の第２圧力制御機構３２（Ｌ）に接続されている。

切り替え機構４は、４つの開閉弁Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｄの開閉状態を適宜切り替えることにより、各色の第１タンク２１および第２タンク２２の空気部と、第１圧力制御機構３１および第２圧力制御機構３２と、の接続関係を様々に切り替えることができる。以下、第１圧力制御機構に接続している開閉弁Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂを第１切り替え部と呼称し、第２圧力制御機構に接続している開閉弁Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｄを第２切り替え部と呼称する。

本実施形態における流体経路には、吐出に用いられる液体（インク）が循環する流路（経路）と、液体を吐出させるための圧力制御に用いられる気体（空気）が循環する流路（経路）と、が存在する。液体および気体の流れ方向は対応するため、共通に、流れ方向または流動方向との用語を使用するものとする。

ここで、第１圧力制御機構（第１圧力制御部ともいう）３１および第２圧力制御機構（第２圧力制御部ともいう）３２について説明する。

第１圧力制御機構３１および第２圧力制御機構３２は、それぞれの内部に弁、バネ、および可撓性フィルムなどを備えた、いわゆる減圧型レギュレータ機構および背圧型レギュレータ機構である。第１圧力制御機構３１および第２圧力制御機構３２は、いずれも、それらに接続されたタンクの空気部の負圧を所定圧（所定の圧力）の範囲に維持する働きを有する。

第２圧力制御機構３２は、真空ジョイント９を介して吸引ポンプ１０００（Ｐ）に接続されており、吸引ポンプＰを駆動することによって、第２圧力制御機構３２よりも上流側の空間の負圧を一定範囲に調整する。吸引ポンプ１０００は、真空ポンプであってもよい。第１圧力制御機構３１は、その内部の負圧の程度に応じて大気連通口３６と接続し、第１圧力制御機構３１よりも下流側の空間の負圧を一定範囲に調整する。

したがって、第１圧力制御機構３１および第２圧力制御機構３２は、インク流路内を通過するインク流量が変動した場合でも、内部の弁およびバネなどの働きによって、それぞれの下流側および上流側の圧力をある一定範囲内で安定化させることができる。第１圧力制御機構３１および第２圧力制御機構３２の詳細については後述するが、第２圧力制御機構の制御圧は、第１圧力制御機構の制御圧よりも低い圧力に設定されている。

第３開閉弁Ｖ１Ｃおよび第４開閉弁Ｖ１Ｄと、第２圧力制御機構３２と、の間には、エアバッファ７が設けられている。エアバッファ７は、記録装置の未使用状態が長期間続いた場合に、環境変化に起因する、吐出口からのインク垂れを防止する機能を有する。すなわち、環境温度および大気圧の変化によって、第２圧力制御機構３２に接続されるタンク内の空気部の空気が膨張した場合、その膨張した空気により、空気部に連通するエアバッファ７が膨張して液体吐出ヘッド（特に記録素子基板）に圧力が掛かることを抑制する。一例として、エアバッファ７は、袋状のゴム、または内部に弱いバネを有するバネ袋状のものを好ましく使用することができる。

図２において、第１切り替え部（Ｖ１ＡおよびＶ１Ｄ）の上流端は、第１圧力制御機構３１（Ｈ）の下流側に接続されており、第２切り替え部（Ｖ１ＢおよびＶ１Ｃ）の下流端は、第２圧力制御機構３２（Ｌ）の上流側に接続されている。図２において、開閉弁Ｖ１ＡおよびＶ１Ｃは開いており、開閉弁Ｖ１ＢおよびＶ１Ｄは閉じている。このとき、第１圧力制御機構３１（Ｈ）は、開放弁Ｖ１Ａを介して各色の第１タンク２１と接続され、第２圧力制御機構３２（Ｌ）は、開放弁Ｖ１Ｃを介して各色の第２タンク２２と接続される。

図３は、図２とは逆に、開閉弁Ｖ１ＡおよびＶ１Ｃは閉じており、開閉弁Ｖ１ＢおよびＶ１Ｄは開いている場合を示している。この場合、第１圧力制御機構３１（Ｈ）は、開放弁Ｖ１Ｂを介して各色の第２タンク２２と接続され、第２圧力制御機構３２（Ｌ）は、開放弁Ｖ１Ｄを介して各色の第１タンク２１と接続される。

このように、開閉弁Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｄの開閉操作によって、第１圧力制御機構３１（Ｈ）および第２圧力制御機構３２（Ｌ）と、各色の第１タンク２１および第２タンク２２と、の接続関係を、相互に切り替えることが可能である。

このような切り替え操作は、各色の第１タンク２１および第２タンク２２内のインク残量検知機構（不図示）からの信号等、様々な条件に基づいて、ＣＰＵ５００が判断し、４つの開閉弁Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｄを制御することにより行う。例えば、ＣＰＵ５００は、上流側のタンク内の液体残量が下限値に達したタイミングで上記の切り替えを行ってもよく、または、同じ方向の液体の流動が所定時間継続されたタイミングで上記の切り替えを行ってもよい。このような開閉弁の切り替え動作は、液体吐出ヘッド３００が吐出動作を停止している状態において行うが、切り替え動作自体が数秒で完了できるため、記録装置のダウンタイムとして問題視されることはない。

切り替え機構４は、このような接続状態の切り替え機能があればよく、本例のように単純な４つの開閉弁を組み合わせた形態に限定されない。例えば、切り替え機構４は、三方弁およびスライド弁を２つ使用して第１および第２切り替え部とする形態であってもよい。

（駆動時および補充時の流体流路）
図２において、個別弁５（Ｖ２）および供給弁６（Ｖ３）を開き、吸引ポンプ１０００（Ｐ）を動作させる。これにより、第１圧力制御機構３１（Ｈ）側に接続されたタンク（第１タンク２１）と、第２圧力制御機構３２（Ｌ）側に接続されたタンク（第２タンク２２）と、の間に差圧が生じる。このため、液体吐出ヘッド３００の内部では、第１共通流路１２から各記録素子基板１０内を通過して第２共通流路１３に向かう（図２の白抜き矢印方向）インク流れが発生する。詳細には、第１共通流路１２と第２共通流路１３との間において、記録素子を内部に備える圧力室１２３（図１４）およびこれに連通する吐出口の近傍を通るインク流れが生じる。このため、インクの吐出が行われていない吐出口（非吐出状態の吐出口）の近傍の泡、増粘インク、および異物などを第２タンク２２へと排出することができる。

各色の第２タンク２２の何れかにおいて、第１タンク２１から液体吐出ヘッド３００を介して流入したインクにより第２タンク２２内のインク量が増加し、そのインク液面が予め設定された高水位検知レベルを超過した場合は、切り替え機構４が機能する。すなわち切り替え機構４は、第１タンク２１および第２タンク２２と、第１圧力制御機構３１（Ｈ）および第２圧力制御機構３２（Ｌ）と、の接続関係を反転させる。この様子を図３に示す。つまり、第１圧力制御機構３１（Ｈ）側には第２タンク２２が接続され、第２圧力制御機構３２（Ｌ）側には第１タンク２１が接続される。このため、今度は、第２共通流路１３から各記録素子基板１０内を通過して、第１共通流路１２に向かう（図３の白抜き矢印の方向）インク流れが発生し、泡、増粘インク、および異物などが第１タンク２１へと排出される。

その後、第１タンク２１内のインク液面が高水位検知レベルを上回る場合、もしくは、第２タンク２２内のインク液面が低水位検知レベルを下回った場合には、再度、切り替え機構により接続関係を反転する。このような反転操作は、吐出口から吐出されるインクの安定性を考慮すると記録動作を一旦停止した状態で行うことが好ましいが、弁の切り替え動作の時間は数秒以下と短いため、記録装置１のダウンタイムに対して大きな問題を生じない。

なお、液体吐出ヘッド３００の吐出口からインクが吐出されたりすることで循環経路内のインク量が減少する。つまり、第２タンク２２内のインク液面が低水位検知レベルを下回っており、かつ第１タンク２１内のインク液面が高水位検知レベルを下回る場合には、メインタンク１００２から第１タンク２１に対してインクを補充する操作を行う。この場合には、まず、各色対応の供給弁６（Ｖ３）を閉じて、個別弁５（Ｖ２）を開く。次に、切り替え機構４を、第１タンクを第２圧力制御機構に接続し、第２タンクを第１圧力制御機構に接続するように切り替える（つまり、図３の状態とする）。そして、吸引ポンプ１０００を動作させ、バイパス弁３５（バイパス開閉弁；Ｖ４）を開く（バイパス経路を開放する）。すなわち、供給弁６（Ｖ３）によって第１タンク２１と液体吐出ヘッド３００とを圧力的に分離した状態において、第１タンク内を高負圧にして、メインタンク１００２内のインクを第１タンク内に吸い込んで補充する。その際、各色対応の第１タンクの相互間において、インクの補充の必要量に差が生じることが予想される。しかし、各色対応の第１タンクの高水位検知信号に基づいて、個別弁５（Ｖ２）を各色別に閉止することによって、第１タンク内に過剰にインクが補充されることを防止することができる。

このようなインク補充操作の間、記録素子基板１０の吐出口には、第２タンク２２を介して第１圧力制御機構３１（Ｈ）により静負圧が印加されているため、各吐出口におけるインクのメニスカスは安定に保持されている。全色のインクに関して、第１タンク２１へのインクの補充が終了した時点では、各色の第２タンク２２内のインク液面は低水位検知レベルを下回っている状態である。そのため、切り替え機構４を反転しから、供給弁６（Ｖ３）および個別弁５（Ｖ２）を開くだけで、第１タンク２１から第２タンク２２へとインクを流すことができる。したがって、弁の切り替え動作の時間（数秒以下）を要するだけで、安定した記録動作を直ぐに開始することができる。

個別弁５（Ｖ２）および／または供給弁６（Ｖ３）のノーマルステート（電源停止時の開閉状態）は閉であり、第１切り替え部（Ｖ１ＡおよびＶ１Ｄ）は第１タンク２１側に解放となり、第２切り替え部（Ｖ１ＢおよびＶ１Ｃ）は第２タンク２２側に開放となることが好ましい。具体的には、図２から図５の例においては、４つの開閉弁（Ｖ１Ａ〜Ｖ１Ｄ）のノーマルステートにおいては、Ｖ１ＡおよびＶ１Ｃが開、Ｖ１ＢおよびＶ１Ｄが閉となる。このように設定することにより、記録装置停止時に、液体吐出ヘッド３００は第１タンク２１から圧力的に切り離されて、第２タンク２２のみと連通した状態になる。第２タンクは、制御圧が低い側の第２圧力制御機構３２（Ｌ）に接続されるため、液体吐出ヘッドのノズル部にかかる負圧を高めの状態で止めることができる。このため、吐出口からのインク垂れを防止しつつ、タンクを液体吐出ヘッドよりも高い位置に設定するような装置内レイアウトの自由度を高くすることできる。さらに、電源停止時における屋内輸送などの場合に、記録装置の姿勢が多少斜めになったとしても吐出口からのインク漏れを抑制することができる。

このように本実施形態のインク供給系では、各色のインク流れに必要な圧力制御を共通の圧力制御機構およびポンプを用いて行うことができる。このため、部品数が少なく低コストで小型でありながら、泡、増粘インク、および異物等を吐出口から除くことができて、高画質な画像の記録が可能な信頼性の高い記録装置を提供することができる。本実施形態では４色のインクについて説明したが、淡インク、特色インク、および記録向上液等、液体の種類がさらに増加した場合においても圧力制御機構を共通に用いることが可能である。

本実施形態において、ポンプ１０００、負圧制御ユニット３、および切り替え機構４からなる機構部は、圧力損失が非常に軽微なエア配管によって、第１タンク２１および第２タンク２２に接続されている。そのため、記録装置内での機構部のレイアウトを比較的自由に選択することが可能であり、記録装置の小型化が図りやすいというメリットがある。

また、液体吐出ヘッド３００および液体供給ユニット２２０からなる部分を液体吐出ヘッドとしてユニット化して、記録装置本体のキャリッジに対して交換可能に設置してもよい。液体吐出ヘッド３００と液体供給ユニット２２０とをユニット化（一体化）することにより、メインタンク１００２およびエア配管の取り外しだけで、液体吐出ヘッドの簡便な交換が可能となる。また、液体吐出ヘッドが記録装置本体内の機構部とエア配管のみで接続されているため、メインタンク１００２も液体吐出ヘッドとしてユニット化することにより、交換の際にインクの漏洩および飛散のおそれが無く、さらに容易に液体吐出ヘッドの交換が可能となる。

また、本実施形態における液体吐出ヘッドはページワイド型のラインヘッドの形態であるが、いわゆるシリアルヘッドの形態であってもよい。液体吐出ヘッドがシリアルヘッドの形態の場合には、その機構部をキャリッジ外に設置し、ヘッド部と機構部とをエア配管で接続して、ヘッド部だけをキャリッジに搭載して往復移動させるように構成する。これにより、増粘インクおよび異物をタンクに排出しながら記録を行うことができる。

（負圧補償機能）
本実施形態のインク供給系では、第１タンク２１と第２タンク２２との間の差圧によって、液体吐出ヘッド３００内にインクの流れを発生させている。液体吐出ヘッドの吐出口からインクが吐出されると、圧力室へのインクのリフィル（補充）が発生する。

以下、吐出口からの吐出動作を行っていない時（以下、「非吐出動作時」ともいう）に記録素子基板１０内のインク流路を通過するインクの流量を、非吐出動作時のインク流量という。また、吐出動作を行っている時（以下、「吐出動作時」ともいう）のインクの吐出量を、吐出動作時のインク吐出量という。

非吐出動作時のインク流量が吐出動作時のインク吐出量以上である場合には、実質的に、第１圧力制御機構３１（Ｈ）に接続されたタンク側から各圧力室へのリフィルが発生する。

一方、非吐出動作時のインク流量よりも吐出時のインク吐出量が大きい場合には、第１圧力制御機構３１（Ｈ）に接続されたタンク側のみならず、第２圧力制御機構３２（Ｌ）に接続されたタンク側からも各圧力室へのリフィルが発生する。例えば、短時間に多量のインクを吐出する記録を行った場合、液体吐出ヘッドが多数の記録動作を高周波で行った場合等、いわゆる高デューティ条件での記録時には、第２圧力制御機構３２（Ｌ）に接続されたタンク側からのリフィルが発生しやすい。

しかしながら、第２圧力制御機構３２（Ｌ）（一般的な背圧型レギュレータ）は、逆流時には自律的に内部の弁が閉まるため、逆流が生じないようになっている。また、ポンプ１０００においても、その内部の逆止弁によって逆流が生じないようになっている。そのため、高デューティ記録を行った場合、記録素子基板１０内のインク流路において、第２圧力制御機構３２（Ｌ）に接続されたタンク側の圧力が低くなり過ぎてリフィル不足となる。その結果、吐出口からの吐出量が減少し、画像が薄くなったり掠れが生じたりする場合がある。

また、高デューティ記録を行っていない他の記録素子基板１０および吐出口においては、通過するインク流量が増大して、負圧上昇および温度の過剰な低下が生じて、やはり画質の低下が生じてしまう場合がある。

本実施形態では、以上のような状況を回避するために、負圧変動の補償機構（以下、負圧補償機構、負圧補償部、圧力補償手段ともいう）３７を備えている。負圧補償機構３７は、第１タンク２１と第２タンク２２とをガス連通させる経路中に設けられている。負圧補償機構３７は、受動弁３３と開閉弁３４（Ｖ５で表示）とで構成され、第１圧力制御機構３１の下流側流路と第２圧力制御機構３２の上流側流路とを直接接続する経路（連通路）中に設けられている。

受動弁３３は、その両側の差圧、すなわち第１圧力制御機構３１側の圧力と第２圧力制御機構３２側の圧力との間の差が所定値以上、例えば、第１圧力制御機構３１の制御圧と第２圧力制御機構３２の制御圧との差以上になった場合に、開くように設計されている。図４の例において、第１圧力制御機構３１側の圧力は、第１圧力制御機構３１と第１タンク２１との間の流路の内圧に相当する。また、第２圧力制御機構３２側の圧力は、第２圧力制御機構３２と第２タンク２２との間の流路の内圧に相当する。このような構成によれば、液体吐出ヘッド３００の吐出動作によって第２圧力制御機構３２側の圧力が低下（負圧が上昇）するような場合であっても、受動弁３３の開放によって負圧変動が補償されて、負圧の過剰な上昇が防止される。例えば、第２圧力制御機構３２側の圧力が所定の圧力以下のときに、第１圧力制御機構３１側の流路から第２圧力制御機構３２側に液体を供給して、第２圧力制御機構３２側の圧力を増加させる、つまり、かかる圧力の低下を補償することができる。これにより、高デューティ記録時においても、記録素子基板１０における吐出口から安定的にインクを吐出することができる。

図４における全記録素子基板１０のうち、白抜きで表示されている記録素子基板１０は、高デューティ記録が行われている状態にある。また、黒網掛けで表示されている記録素子基板１０においては、吐出動作を行っていない状態（非吐出状態）、または低デューティで記録素子が駆動されている状態にある。

Ｃ（シアン）色の記録素子基板の大部部分（白抜き部分）、およびＹ色の記録素子基板の全ての部分（白抜き部分）においては、高Ｄｕｔｙ記録が行われており、第２タンク２２側からのインクのリフィルが生じている。そのため、Ｃ色とＹ色用の第２タンク２２内の負圧上昇を抑制するために、第１圧力制御機構３１から差圧弁３３を介して、インクのリフィル分に相当する空気が供給されて、負圧上昇が抑制される。このため、待機状態にあるＭ色とＫ色用の第２タンク２２の内圧は殆ど変化せず、安定なインク流れが継続される。本実施形態のページワイド型のように、複数の記録素子基板が設けられる液体吐出ヘッドにおいては、図４のＣ（シアン）の液体吐出ヘッド３００の例に示すように、夫々の記録素子基板１０における記録ディーティーに応じてリフィルの形態が異なる。つまり、低ディーティーの記録素子基板に関しては第１タンク２１側からのみ、高ディーティーの記録素子基板に関しては第１タンク２１及び第２タンク２２側の双方から、リフィルが行われる。

このように本実施形態では、どのような状態においても、第２圧力制御機構３２に接続されたタンク内の過剰な負圧上昇が抑制できる。

（強回復モード）
本実施形態では、更に、通常のインク流量では排出しきれなかった、吐出口および液体吐出ヘッド３００内の流路における泡、増粘インク、および異物などを排出するための強回復モードを実行することができる。

図５は、強回復モード時の経路の状態を示す模式図である。第２圧力制御機構３２（Ｌ）の上流側の流路と下流側の流路との間に接続されたバイパス弁３５（Ｖ４で表示）が開かれている。これにより、第２圧力制御機構３２の制御圧に関わらず、吸引ポンプ１０００の回転数に応じて、第１タンク２１と第２タンク２２との間の差圧を制御することができる。すなわち、液体吐出ヘッド３００を通過するインクの流量を上述した通常の循環時よりも多くすることができる。液体吐出ヘッド３００内を通過するインク流量は、吐出口におけるインクのメニスカスが保持可能な範囲において、液体吐出ヘッドの吐出性能の回復性を考慮して選択することができる。この強回復モードは非記録状態において行うため、液体吐出ヘッド３００内を通過するインク流量は、記録に適した吐出特性を提供できる適正負圧以上になるような流量であっても問題は生じない。

通常、吐出口部の流路は液体吐出ヘッド内における最も微細な流路であるため、インク流量を多くしても、吐出口のインク流れ方向（液体の流動方向）における上流側に溜まった泡および異物などを吐出口部から排出させることは困難である。そのため、ある所定の時間だけ強回復モードを実行した後に、切り替え機構４の操作によって、液体吐出ヘッド３００内のインク流れ方向を反転させてから、再度、強回復モードを実行することが好ましい。このような強回復モードによれば、従来の吸引動作および加圧動作による液体吐出ヘッドの回復操作とは異なり、多量の廃インクを発生させずに、吐出口の回復操作を行うことができるため、廃インクの削減および回復機構の簡素化を実現することができる。

なお、強回復モードを実行する場合には、上述した負圧補償機構の開閉弁３４（Ｖ５で表示）を閉じるように制御する必要がある。何故ならば、強回復モードにおいては、第１タンクと第２タンクとの間に通常よりも大きな差圧が生じるように圧力を印可するため、開閉弁３４が開いていた場合には、受動弁３３が開いて差圧を大きくできなくなるからである。あるいは、受動弁３３自体に閉止機能を持たせてもよい。

（液体供給ユニットおよびバルブユニット）
図６（ａ）から図６（ｃ）は、液体供給ユニット２２０、バルブユニット４００、および負圧制御ユニット３の具体的構成を示す図である。

バルブユニット４００は、図２から図５で示した各弁（Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂ、Ｖ１Ｃ、Ｖ１Ｄ、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５）、エアバッファ７、インクジョイント８、真空ジョイント９、およびインク・エア流路部材を含む機構部である。図６（ａ）に示すように、バルブユニット４００には、４色のインクのメインタンクに接続されるインクジョイント８、および吸引ポンプ１０００に接続される真空ジョイント９が設けられ、それぞれは、ユニット内部のインク流路およびエア流路に連通している。

図６（ｂ）は、液体供給ユニット２２０とバルブユニット４００とを分離した状態の斜視図である。この図から判るように、インクジョイント８から流入した供給インクは、インク中の異物を取り除くため、フィルタ１００１を通過して内部の第１タンク２１へ供給される。また、液体供給ユニットの第１タンク２１および第２タンク２２のエア部は、エア接続口２３を介して、バルブユニット４００内のエア流路（不図示）に接続される。

図６（ｃ）は、バルブユニット４００の上面図である。バルブユニット４００には、負圧制御ユニット３、切り替え機構４（開閉弁４１〜４４）、電磁弁からなる４つの個別弁５、受動弁３３と開閉弁３４とからなる負圧補償機構３７、バイパス弁３５、４つの供給弁６、およびエアバッファ７が平面的に配置されている。これらのうち、開閉弁４１〜４４、３４、バイパス弁３５、および供給弁６は、記録装置本体のギア・カム機構（不図示）とそれぞれメカ的に接続されていて、開閉制御されるようになっている。これらの弁は、個別弁５と同様に、電磁弁を使用しても機能的に問題はない。また個別弁５は、本体のギア・カム機構により開閉制御されるもとしてもよい。４つの供給弁６は、全色のインクについて同時に開閉を行うため、電磁弁を個別に用いるよりは、メカ機構的に制御した方が低コストである。また個別弁５は、インクの色別（液体種別）に開閉を制御する必要があるため、インクの色別にモータおよびメカ機構を用意するよりは、電気的に制御した方が低コストである。

バルブユニット４００上に配置された負圧制御ユニット３には、図２のように、第１圧力制御機構３１（Ｈ）および第２圧力制御機構３２（Ｌ）の双方が内蔵されている。第１圧力制御機構３１（Ｈ）および第２圧力制御機構３２（Ｌ）のそれぞれの内部に設けられる弁およびバネ部材などの働きによって、液体吐出ヘッド３００の流路内の負圧をある一定範囲内に安定化させることが可能である。負圧制御ユニット３の構造の詳細については、図１２を参照して後述する。

（液体吐出ヘッドの具体的構成）
図７および図８を参照して、本実施形態における液体吐出ヘッド３００の具体的構成について説明する。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、本実施形態における液体吐出ヘッド３００の斜視図である。本例の液体吐出ヘッド３００は、１５個の記録素子基板１０が直線状に配列（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。１つの記録素子基板１０は、Ｃ（シアン）／Ｍ（マゼンタ）／Ｙ（イエロー）／Ｋ（ブラック）の４色のインクを吐出可能に構成されている。

液体吐出ヘッド３００は、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、各記録素子基板１０と電気的に接続された信号入力端子９１および電力供給端子９２を備える。信号入力端子９１および電力供給端子９２は、記録装置１の制御部と電気的に接続されて、吐出駆動信号およ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により、信号出力端子９１および電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくすることができる。これにより、記録装置１に対する液体吐出ヘッド３００の組み付け時、または液体吐出ヘッド３００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。

液体吐出ヘッド３００の両端部に設けられた液体接続部１１１は、液体供給ユニット２２０の各色の第１タンクおよび第２タンクに接続される。

図８に、液体吐出ヘッド３００を構成する各部品およびユニットの分解斜視図である。

筐体８０は、液体吐出ヘッド３００を支持する支持部８１と、電気配線基板９０を支持する支持部８２と、を含むと共に、液体吐出ヘッド全体の剛性を確保する。支持部８１には、吐出モジュール２００が搭載された流路部材２１０が取り付けられている。支持部８２および支持部８１は、ネジによって筐体８０に固定される。支持部８１は、液体吐出ヘッド３００の反りおよび変形を矯正して、複数の素子基板１０の相対位置精度を確保することにより、記録画像におけるスジおよび濃度ムラの発生を抑制する。そのため、支持部８１は充分な剛性を有することが好ましく、その材質としては、例えば、ＳＵＳまたは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。支持部８１には、ジョイントゴム１００を挿入するための開口８３，８４が設けられている。インク供給ユニット２２０から供給されるインクは、ジョイントゴム１００内の穴を通して、インク吐出ユニット３００を構成する第３流路部材７０に導かれる。

液体吐出ヘッド３００の記録媒体側の面には、カバー部材１３０が取り付けられる。カバー部材１３０は、図８に示すように、長尺の開口１３１が設けられた額縁状の部材である。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および封止材１１０（図１２Ａ参照）が露出する。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が当接する当接面として機能する。そのため、開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材、または充填材等を塗布して、液体吐出ヘッド３００の吐出口面上の凹凸および隙間を埋めることにより、キャップ時に閉空間が形成されるように構成することが好ましい。

次に、液体吐出ヘッド３００に含まれる流路部材２１０の詳細について説明する。図８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、および第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から供給された液体を各吐出モジュール２００へと分配し、また吐出モジュール２００から環流する液体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は液体吐出ヘッド支持部８１にネジ止めで固定されており、それにより、流路部材２１０の反りおよび変形が抑制される。

図９（ａ）から図９（ｆ）は、第１、第２および第３流路部材の表面と裏面を示した図である。図９において、図９（ａ）は、吐出モジュール２００が搭載される側の第１流路部材５０の面を示し、図９（ｆ）は、液体吐出ヘッド支持部８１と当接する側の第３流路部材７０の面を示す。第１流路部材５０と第２流路部材６０は、それらの当接面である図９（ｂ）の面と図９（ｃ）の面とが対向するように接合される。第２流路部材と第３流路部材は、それらの当接面である図９（ｄ）の面と図９（ｅ）の面とが対向するように接合される。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、それらに形成される共通流路溝６２および７１によって、流路部材の長手方向に延在する８つの共通流路が形成される。これにより、色毎に第１共通流路１２と第２共通流路１３とのセットが流路部材２１０内に形成される。第３流路部材７０の連通口７２は、ジョイントゴム１００の各穴を通して液体供給ユニット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、その連通口６１は、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、その連通口５１は、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的に形成することが可能となる。

第１、第２、および第３流路部材は、液体に対して耐腐食性を有すると共に、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、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、またはＰＳＦ（ポリサルフォン）を母材として、シリカまたはアルミナの無機フィラー（微粒子・ファイバーなど）を添加した複合材料（樹脂材料）を好適に使用できる。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よく、また、材質として樹脂複合樹脂材料を選択した場合には、溶着による接合方法を用いてもよい。

次に、図１０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１０は、第１、第２、および第３流路部材を接合して形成される流路部材２１０内の流路の一部を、吐出モジュール２００が搭載される第１の流路部材５０の面側から視た拡大透視図である。流路部材２１０には、色毎に液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する第１共通流路１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）、および第２共通流路１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）が設けられている。各色の第１共通流路１２には、個別流路溝５２によって形成される複数の第１個別流路（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続される。また、各色の第２共通流路１３には、個別流路溝５２によって形成される複数の第２個別流路（２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ）が連通口６１を介して接続される。このような流路構成により、各第１共通流路１２から第１個別流路２１３の一連の流路を介して、流路部材の中央部に位置する記録素子基板１０にインクを集約的に導くことができる。また、記録素子基板１０から第２個別流路２１４の一連の流路を介して、各第２共通流路１３にインクを回収することができる。

図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。この図に示すように、それぞれの第２個別流路（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１１の断面では第２個別流路（２１４ａ、２１４ｃ）のみ図示しているが、別の断面においては、図１０に示すように第１個別流路２１３と吐出モジュール２００とが連通されている。各吐出モジュール２００に含まれる支持部材３０および記録素子基板１０には、第１流路部材５０からのインクを記録素子基板１０の記録素子１１５（図１４参照）に供給するための流路が形成されている。また、記録素子１１５に供給した液体の一部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）するための流路が形成されている。

図２に示すようにインクが循環する場合、各色の第１共通流路１２は、液体供給ユニット２２０を介して圧力制御機構（高圧側）３１に接続され、第２共通流路１３は、圧液体供給ユニット２２０を介して力制御機構（低圧側）３２に接続される。圧力制御機構（高圧側）３１と圧力制御機構（低圧側）３２とを含む負圧制御ユニット３によって、第１共通流路１２と第２共通流路１３との間に差圧（圧力差）が生じる。そのため、図１０および図１１に示すように構成された液体吐出ヘッド内には、色毎に、第１共通流路１２、第１個別流路２１３ａ、記録素子基板１０、第２個別流路２１３ｂ、および第２共通流路１３の順に流れるインクの流れが発生する。

また、図３に示すようにインクが循環する場合、各色の第１共通流路１２は、液体供給ユニット２２０を介して圧力制御機構（低圧側）３２に接続され、第２共通流路１３は、液体供給ユニット２２０を介して圧力制御機構（高圧側）３１に接続される。圧力制御機構（高圧側）３１と圧力制御機構（低圧側）３２とを含む負圧制御ユニット３によって、第１共通流路１２と第２共通流路１３との間に差圧（圧力差）が生じる。そのため、図１０および図１１に示すように構成された液体吐出ヘッド内には、各色毎に、第２共通流路１３、第２個別流路２１３ｂ、記録素子基板１０、第１個別流路２１３ａ、および第１共通流路１２の順に流れるインクの流れが発生する。

（吐出モジュール）
図１２（ａ）に１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図１２（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およ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８参照）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ため、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。材質としては例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。

（記録素子基板の構造）
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１３（ａ）は、記録素子基板１０の吐出口１１３が形成される側の面の平面図を示し、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｂで示した部分の拡大図を示し、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の裏面の平面図を示す。図１３（ａ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１１２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１１３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１３（ｂ）に示すように、各吐出口１１３に対応した位置には液体を熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である記録素子１１５が配置されている。隔壁１２２により、記録素子１１５を内部に備える圧力室１２３が区画されている。記録素子１１５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１３（ａ）の端子１６と電気的に接続されている。また、記録素子１１５は、記録装置１の制御回路から電気配線基板９０（図８）およびフレキシブル配線基板４０（図１２）を介して入力されるパルス信号に基づいて、発熱して液体を沸騰させる。この沸騰による発泡の力（発泡圧）で液体を吐出口１１３から吐出する。図１３（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および液体回収路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１１３と連通している。

なお、本明細書においては、液体供給路１８、液体回収路１９というように、「供給」および「回収」という用語を用いて構成を説明しているが、本発明の実施形態においては、例えば図２および図３に示すように、液体の流動方向は反転可能となっている。そのため、液体の流動方向によっては、液体供給路に液体が回収され、液体回収路から液体が供給されることとなる。本明細書の他の箇所における説明においても、同様に、液体の流動方向（インク流れ方向）が逆となる場合に、「供給」と「回収」との関係は逆になり得ることに留意されたい。

図１３（ｃ）および図１４に示すように、記録素子基板１０の、吐出口１１３が形成される面の裏面にはシート状の蓋部材２００が積層されており、蓋部材２００は、後述する液体供給路１８および液体回収路１９に連通する開口２１を複数備えている。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２００に設けられている。図１３（ｂ）に示した蓋部材２００の夫々の開口２１は、図９（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。図１４は、図１３（ａ）におけるＸＩＶ−ＸＶＩ線に沿って切断した記録素子基板１０および蓋部材２００の断面を示す斜視図である。図１０に示すように蓋部材２００は、記録素子基板１０の基板１１１に形成される液体供給路１８および液体回収路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２００は、液体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い。このため蓋部材２００の材質として、感光性樹脂材料やシリコン薄板を用い、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。

次に、記録素子基板１０内での液体の流れについて説明する。記録素子基板１０はＳｉにより形成される基板１１１と感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材１１２とが積層されており、基板１１１の裏面には蓋部材２００が接合されている。基板１１１の一方の面側には記録素子１１５が形成されており（図１３（ｂ））、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１９および液体回収路１８を構成する溝が形成されている。基板１１１と蓋部材２００によって形成される液体供給路１８および液体回収路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１１３から液体を吐出する記録時に、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１１１内に設けられた液体供給路１８内の液体は供給口１７ａ、圧力室１２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる。図１４の矢印Ｃで流れを示す。この流れによって、記録を休止している吐出口１１３や圧力室１２３において、吐出口１１３からの蒸発によって生じる増粘インク、および泡・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１１３や圧力室１２３のインクの増粘を抑制することができる。

液体回収路１９へ回収された液体は、蓋部材２００の開口２１、支持部材３０の液体連通口３１を通じて流路部材２１０内の連通口５１、個別回収流路２１４、第２共通流路１１３の順に回収され、最終的には第１タンク２１または第２タンク２２へと回収される。

つまり液体供給ユニット２２０の第１タンクまたは第２タンクから液体吐出ヘッド３００へ供給される液体は下記の順に流動し、供給および回収される。液体は、まず液体供給ユニット２２０から、液体接続部１１１、ジョイントゴム１００を介して液体吐出ヘッド３００内に流入する。その後に、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１１１に設けられた液体供給路１８および供給口１７ａを順に介して圧力室１２３に供給される。圧力室１２３に供給された液体のうち、吐出口１３から吐出されなかった液体は、基板１１１に設けられた回収口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、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、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、連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れる。次いで、液体接続部１１１から供給ユニット２２０の第２タンクまたは第１タンクへ回収される。

（記録素子基板間の位置関係）
図１５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１３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１５に示すように各記録素子基板１０における吐出口１１３が配列される各吐出口列（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４）は、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列は、少なくとも１つの吐出口が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１５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、同様である。つまり、図１５のような構成により液体吐出ヘッド３００の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。

（第１圧力制御機構および第２圧力制御機構）
図１６（ａ）〜図１６（ｃ）は、第１圧力制御機構３１と第２圧力制御機構３２を含む負圧制御ユニット３の説明図である。図１６（ａ）は、負圧制御ユニット３の斜視図であり、図１６（ｂ）は、図１３（ａ）のＸＶＩｂ−ＸＶＩｂ線に沿う断面図であり、図１６（ｃ）は、図１６（ａ）のＸＶＩｃ−ＸＶＩｃ線に沿う断面図である。

減圧型レギュレータ機構としての第１圧力制御機構３１、および背圧型レギュレータ機構としての第２圧力制御機構３２は、共通のボディ３１０内に構成されており、それらを一体的に取り付けおよび交換することができる。図１６（ｃ）のように、２つの圧力制御機構３１，３２を互いに対象的に配備することにより、負圧制御ユニット３の省スペース化を図ることができる。

（第１圧力制御機構）
減圧型レギュレータ機構としての第１圧力制御機構３１は、図１６（ｂ）のように、ボディ３１０の一方側（同図中の下方側）に位置する第１圧力室３０５と、ボディ３１０の他方側（同図中の上方側）に位置する第２圧力室３０６と、を含む。第１圧力室３０５は可撓性フィルム３０３Ａによってシールされ、第２圧力室３０６は、受圧板（受圧部）３０２と可撓性フィルム３０３Ｂによってシールされている。第１圧力室３０５と第２圧力室３０６との間には、オリフィス（オリフィス部）３０８が形成されている。第１圧力室３０５内には、シャフト３０４によって受圧板３０２に機械的に連結された弁３０７が位置し、液体吐出ヘッド３００の駆動時に、シャフト３０４、弁３０７、および受圧板３０２は一体的に動く。受圧板３０２は、付勢部材（バネ）３０１Ｂによって、弁３０７がオリフィス３０８を閉じる方向に荷重が付勢されている。また、第１圧力室３０５に備わる付勢部材（バネ）３０１Ａによって、弁３０７がオリフィス３０８を閉じる方向に付勢され、かつ可撓性フィルム３０３Ａが負圧調整部材３１１に押し付けられる方向に付勢される。

弁３０７の主たる機能は、オリフィス３０８との間のギャップを変化させて、気流の流抵抗を調整して可変させることにある。弁３０７は、インクの循環停止時にオリフィス３０８との間のギャップを閉塞することが好ましい。インクの循環停止時（記録動作の停止時）に、弁３０７とオリフィス３０８との間（境界）を流体的にシールすることにより、吐出口１１３におけるインクに負圧を作用させ続けて、吐出口１１３からのインクの漏れを防ぐことができる。弁３０７の材質としては、充分な耐食性を有するゴムまたはエラストマーなどの弾性材料が好ましい。

本例において、付勢部材３０１Ａ，３０１Ｂとしてのバネは、２つの連成バネとなっている。しかし、それらの合成バネ力によって所望の負圧を得ることができればよい。そのため、例えば、１つのバネだけを用いる構成、あるいは３つ以上のバネを用いる構成も採用することができる。図１６（ｂ）の例においては、付勢部材３０１Ａ，３０１Ｂ（２つの連成バネ）の内、１つの付勢部材３０１Ｂを第２圧力室３０６内に分けて設けることにより、受圧板３０２とシャフト３０４とが分離できるように構成されている。受圧板３０２とシャフト３０４とが分離された状態においても、第２圧力室内の付勢部材３０１Ｂの付勢力が受圧板３０２に作用する。したがって、弁３０７がオリフィス３０８を閉塞した状態でも、第２圧力室３０６内の付勢部材３０１Ｂの付勢力によって、受圧板３０２をシャフト３０４から分離して、第２圧力室３０６内の容積を更に増やす方向に移動可能である。この結果、液体吐出ヘッド３００が長期間駆動されず、液体吐出ヘッド３００内に気泡が取り込まれた状態となったときに、第２圧力室３０６が気泡の容積増分を吸収するバッファとして機能する。これにより、液体吐出ヘッド３００内のインクが正圧となることを抑制することができる。

第１圧力室３０５および第２圧力室３０６は、それぞれ、流入口３１２Ａおよび流出口３１２Ｂ（図１６（ａ）参照）に連通される。弁３０７は、オリフィス３０８よりもインクの流れ方向の上流側に位置しており、受圧板３０２が図１６（ｂ）中の上方へと移動することによって、弁３０７とオリフィス３０８とのギャップが縮小する。流入口３１２Ａから第１圧力室３０５に入った空気（気流）は、弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップを通って第２圧力室３０６内へと流入し、その空気の圧力が受圧板３０２に伝達される。その第２圧力室３０６内の空気は、流出口３１２Ｂから液体供給ユニット２２０に供給される。

第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２は、各部に加わる力の釣り合いを示す下記の関係式（１）から決定される。
Ｐ２＝Ｐ０−（Ｐ１・Ｓｖ＋ｋ１・ｘ）／Ｓｄ ・・・ （１）

Ｓｄは、受圧板３０２の受圧面積、Ｓｖは、弁３０７の受圧面積、Ｐ０は大気圧、Ｐ１は、第１圧力室３０５内の圧力、Ｐ２は、第２圧力室３０６内の圧力である。ｋ１は、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）のバネ定数、ｘは、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）の変位（バネ変位）である。

上式（１）の右辺における第２項は常に正の値となるため、Ｐ２＜Ｐ０となり、Ｐ２は負圧となる。付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）の付勢力を変更することにより、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２を所望の制御圧力に設定することができる。付勢部材３０１の付勢力は、バネ定数Ｋおよび動作時のバネ長さに応じて変更することができる。

弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップにおける流抵抗Ｒと、負圧制御ユニット３内（詳細には、オリフィス３０８）を通過する流量Ｑと、の間には、次式（２）の関係が成立する。
Ｐ２＝Ｐ１−ＱＲ ・・・ （２）

弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップ（以下、「弁開度」ともいう）、および流抵抗Ｒは、例えば図１７のような関係、つまり弁開度の増大に伴って流抵抗Ｒは低下する関係に設定する。式（１）と式（２）が同時に成立するように弁開度が調整されて、Ｐ２が決定される。

流量Ｑが増加した場合、流量Ｑの増加によって、第１圧力制御機構３１よりも上流の流抵抗が増加する。したがって、その流抵抗の増加分だけ、第１圧力室３０５内の圧力Ｐ１が減少する。そのため、弁３０７を閉塞する力（Ｐ１・Ｓｖ）が減少し、式（１）から明らかなように、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に上昇する。

また、式（２）からＲ＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｑの式が導き出される。流量Ｑと圧力Ｐ２が増加し、圧力Ｐ１が低下することにより、流抵抗Ｒは低下する。流抵抗Ｒが低下することにより、図１４の関係から、弁開度が増加する。弁開度の増加に伴って付勢部材３０１の長さが小さくなるため、その自由長からの変位ｘは増加する。そのため、付勢部材３０１の作用力（ｋ１・ｘ）が大きくなって、式（１）から明らかなように、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に減少する。

一方、第１圧力制御機構３１に流入する空気の流量Ｑが減少した場合、第１圧力制御機構３１は、流量Ｑが増加した場合とは逆に作用する。すなわち、第１圧力室３０５内の圧力Ｐ１の上昇により第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に減少し、その圧力Ｐ２の減少により流抵抗Ｒが低下して、結果的に、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が瞬時的に増加する。

また（式２）からＲ＝（Ｐ１−Ｐ２）/Ｑが導出される。ここでＱ、Ｐ２は増加し、Ｐ１は低下しているので、Ｒは低下することになる。Ｒが低下すると、図１７に示した関係から、弁開度が増加する。図１６（ｂ）から判るように、弁開度が増加すると付勢部材（バネ）３０１の長さは小さくなるため、自由長からの変位であるｘは増加する。このためバネの作用力ｋ1ｘは大きくなる。このため（式１）からＰ２は瞬時的に減少する。

このように、圧力Ｐ２の瞬時的な増加および減少が繰り返され、流量Ｑに応じて弁開度が変化して、式（１），（２）が両立する結果、第２圧力室３０６内の圧力Ｐ２が一定に制御される。したがって、第１圧力制御機構３１の下流側流路部内（液体吐出ヘッド入口側）の圧力が自律的に一定に制御されることになる。

ボディ３１０に固定される負圧調整部材３１１は、第１圧力室３０５内の付勢部材３０１Ａの収納長および付勢力を変更するためのものである。第１圧力室３０５と対向する負圧調整部材３１１の位置には、突起が設けられている。この突起の高さが異なる負圧調整部材３１１を選択的にボディ３１０に固定することにより、付勢部材３０１Ａの付勢力を変更して、第１圧力制御機構３１の制御圧力を変更または調整することができる。そのため、負圧制御ユニット３と、液体吐出ヘッド３００の吐出口の形成面と、の間の水頭差が異なる場合においても、負圧調整部材３１１を突起の高さが異なるものと交換することにより、同一の第１圧力制御機構３１によって対応することができる。

（第２圧力制御機構）
背圧型レギュレータ機構としての第２圧力制御機構３２は、下記のような相違点を除き、前述した第１圧力制御機構３１と同様に構成されているため、第１圧力制御機構３１と同様の部分には同一符号を付して説明を省略する。

それらの相違点の１つは、第２圧力制御機構３２の弁３０７が第２圧力室３０６内に配置されていることである。他の相違点は、第２圧力制御機構３２の受圧板３０２が付勢部材３０１Ｂの付勢方向（図１６（ｂ）の下方向）に移動したときに、弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップ（弁開度）が拡大することである。さらに他の相違点は、第２圧力制御機構３２の第２圧力室３０６が流入口３１３Ａ（図１６（ａ）参照）に連通し、第２圧力制御機構３２の第１圧力室３０５が流出口３１３Ｂ（図１６（ａ）参照）に連通することである。したがって、第２圧力制御機構３２においては、第１圧力制御機構３１とは逆に、第２圧力室３０６から第１圧力室３０５に向かって空気が流れる。さらに他の相違点は、第２圧力制御機構３２の弁３０７は、シャフト３０４を介して、受圧板３０２と一体化されていることである。さらに、第２圧力制御機構３２のシャフト３０４は、オリフィス３０８を貫通してシャフトホルダー３０９に当接している。弁３０７および受圧板３０２は、シャフト３０４を介して一体化されているため、第１圧力室３０５内の付勢部材３０１Ａの付勢力だけではなく、第２圧力室３０６内の付勢部材３０１Ｂの付勢力をも受ける。

第２圧力制御機構３２における圧力調整のメカニズムは、上述した第１圧力制御機構３１と同様であり、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１は、各部に加わる力の釣り合いを示す下記の関係式（３）によって決定される。
Ｐ１＝Ｐ０−（Ｐ２・Ｓｖ＋ｋ１・ｘ）／Ｓｄ ・・・ （３）

Ｓｄは、受圧板３０２の受圧面積、Ｓｖは、弁３０７の受圧面積、Ｐ０は大気圧、Ｐ１は、上流側の第２圧力室３０６内の圧力、Ｐ２は、下流側の第１圧力室３０５内の圧力である。ｋ１は、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）のバネ定数、ｘは、付勢部材３０１（３０１Ａ，３０１Ｂ）の変位（バネ変位）である。式（３）の右辺における第２項は常に正の値となるため、Ｐ１＜Ｐ０となり、Ｐ１は負圧となる。

また、弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップにおける流抵抗Ｒと、オリフィス３０８を通過する流量Ｑと、の間には、次式（４）の関係が成立する。
Ｐ１＝Ｐ２−ＱＲ ・・・ （４）

弁３０７とオリフィス３０８との間のギャップ（弁開度）、および流抵抗Ｒは、図１７のような関係、つまり弁開度の増大に伴って流抵抗Ｒは低下する関係に設定される。式（３）と式（４）が同時に成立するように弁開度が調整されることにより、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が決定される。

流量Ｑが増加した場合、負圧制御ユニット３の下流側に接続される吸引ポンプ１０００（図２参照）の圧力は一定であるため、流量Ｑの増加によって、第２圧力制御機構３２から吸引ポンプ１０００までの間の流抵抗が増加する。したがって、その流抵抗の増加分だけ、第１圧力室３０５内の圧力Ｐ２が上昇する。そのため、弁３０７を閉塞する力（Ｐ２・Ｓｖ）が増大し、式（３）から明らかなように、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に減少する。

また、式（４）からＲ＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｑの式が導き出される。流量Ｑと圧力Ｐ２が増加し、圧力Ｐ１が低下することにより、流抵抗Ｒは低下する。流抵抗Ｒが低下することにより、図１４の関係から、弁開度が増加する。弁開度の増加に伴って付勢部材３０１の長さが大きくなるため、その自由長からの変位ｘは減少する。そのため、付勢部材３０１の作用力（ｋ１・ｘ）が小さくなって、式（３）から明らかなように、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に増加する。

一方、空気の流量Ｑが減少した場合、第２圧力制御機構３２は、流量Ｑが増加した場合とは逆に作用する。すなわち、下流側の第１圧力室３０５内の圧力Ｐ２の下降により、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に増加し、その圧力Ｐ１の増加により流抵抗Ｒが増大して、結果的に、下流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が瞬時的に減少する。

このように、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１の瞬時的な増加および減少が繰り返され、流量Ｑに応じて弁開度が変化して、式（３），（４）が両立する結果、上流側の第２圧力室３０６内の圧力Ｐ１が一定に制御される。したがって、第２圧力制御機構３２の上流側流路部内（液体吐出ヘッド出口側）の圧力が自律的に一定に制御されることになる。

また、第１圧力室３０６内の付勢部材３０１Ａの収納長および付勢力は、第１圧力制御機構３１における負圧調整部材３１１と同様に、第２圧力制御機構３２の負圧調整部材３１１によって変更することができる。したがって、使用条件などが異なる種々の記録装置に対して、同一の負圧制御ユニット３を流用してコストダウンを図ることができる。

本実施形態において、圧力室を介して第１タンクと第２タンクとを連通するインク流路を流れるインクの流れ方向を、第１方向（往方向）とそれとは逆の第２方向（復方向）との間で切り替えることができる。そのため、流路内および吐出口近傍の泡、増粘インクおよび異物などを、吐出口よりも流れ方向の下流側に排出することができる。

本実施形態の構成によれば、圧力室を介して第１タンクと第２タンクとを連通するインク流路を流れるインクの流れ方向が、第１方向（往方向）であっても第２方向（復方向）であっても、吐出時のインクのリフィルを安定させることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による構成を説明する。なお、以降の説明においては第１実施形態と異なる部分を説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。

図１８は、本発明の第２実施形態の記録装置の流体流路（インク流路、空気流路）を示す模式図である。第１実施形態との相違点は、第１タンクの代わりに、交換可能なメインタンク１００２を液体吐出ヘッドに接続している点と、メインタンク１００２の大気連通口を、個別供給弁（Ｖ２）を介して切り替え機構４に接続している点であり、その他は同様である。

本実施形態のメインタンク１００２は、内部に、インク残量に関する情報を検知する残量検機構（不図示）を有し、インクを収納する内袋と、タンク筐体に開口した大気連通口を有する構成と、を有することが好ましい。このようなメインタンクの構成自体は一般的なものではあるが、メインタンク１００２の大気連通口に、切り替え機構を介して負圧制御ユニットを接続することで、通常のメインタンクと異なり、インクを出し入れする使用方法が可能となっている。また、インク内袋を有するため、エア圧を介した内圧制御性能を維持したまま、転倒などによるエア配管におけるインク混色発生のリスクを回避することが可能である。さらに、例えば内袋のつぶれ変位を検知する残量検知機構を搭載することで、記録装置の設置角度に影響されない高精度な残量検知も可能である。

従来のメインタンクの中にはインク漏洩防止のため、内袋内に付勢手段を設けて負圧発生手段とする方式のものがある。このような方式を本実施形態に適用する場合には、メインタンクの内部機構による発生負圧を、第１圧力制御機構の制御圧よりも低くするか、タンクをセットする際にタンク内の負圧発生機構が無効化されるようになっていることが取り扱い等の点で好ましい。

図示してはいないが、第２タンク２３側にも同様の袋構成のタンクを用いる構成とすることができる。もっともこの場合、第２タンクはメインタンク側と異なり交換しないため、液体吐出ヘッド３００内から排出される泡の一部が第２タンクの内袋内に溜まっていき、残量検知精度が徐々に低下していくという虞がある。

本実施形態においては、第１実施形態と同様に、切り替え機構４によって液体吐出ヘッド３００内におけるインク流れ方向を反転させることができる。また、第１の実施形態と同様に負圧補償機構３７が備えられている。このため、記録素子基板１０の吐出口１１３から短時間に多量のインクが吐出された場合においても、圧力室よりもインク流れ方向の下流側の流路における負圧の下がり過ぎを抑制して、安定的な記録動作を実施することができる。すなわち、本実施形態においては、圧力室を介して第１タンクと第２タンクとを連通するインク流路を流れるインクの流れ方向が、第１方向（往方向）であってもそれとは逆の第２方向（復方向）であっても、吐出時のインクのリフィルを安定させることができる。この結果、信頼性の高い記録動作を実施することができる。

第２実施形態では、第１タンク２１および供給弁６（Ｖ３）の使用および装置への搭載を廃止できるので、インク供給系のコストダウンおよび小型化をさらに図ることができる。また、従来から残量検知機構を搭載するメインタンクは多いため、その機能を流用して切り換え機構の操作に使用することで、残量検知機構を削減することができる。またメインタンクから第１タンクへのリフィル操作が不要なため、記録待機時間を少なくでき、記録装置の記録生産性が向上し得る。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態の構成を説明する。以降の説明においては第１実施形態と異なる部分を説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。

図１９（ａ）は、本発明の第３実施形態の記録装置の全４色のインクのインク流路のうちの１色分のインク流路および空気流路を示す模式図である。第３実施形態においては、吸引ポンプ１０００および加圧ポンプ１００３によって液体吐出ヘッド３００内を流れるインク流れを生じさせている点が、第１実施形態とは異なる。すなわち、第３実施形態においては、加圧ポンプ１００３が第１圧力制御機構に相当し、吸引ポンプ１０００が第２圧力制御機構に相当する機能を果たす。第３実施形態の構成によれば、ポンプの回転数を制御することによって、液体吐出ヘッド３００内を流れるインク流量を各インク色別に変更することができる。

負圧補償機構３７は、第１実施形態と同様に、受動弁３３と開閉弁３４（Ｖ５で表示）とで構成されているが、第１実施形態とは異なり、加圧ポンプ１００３の直下流と吸引ポンプ１０００の直上流を直接接続する経路（バイパス流路）の途中に設けられている。

受動弁３３は、その両側の差圧、すなわち加圧ポンプ１００３側の圧力と吸引ポンプ１０００側の圧力との圧力差が所定値以上になった場合に開くように設計されている。図１９の例では、加圧ポンプ１００３側の圧力とは、加圧ポンプ１００３と液体吐出ヘッド３００入口との間のインク流路の内圧に相当する。また、吸引ポンプ１０００側の圧力とは、吸引ポンプ１０００と液体吐出ヘッド３００出口との間のインク流路の内圧に相当する。

第３実施形態の構成によれば、液体吐出ヘッド３００の吐出動作によって吐出口よりもインク流れ方向の下流側（出口側）の圧力が低下（負圧が上昇）するような場合であっても、受動弁３３の開放によって負圧変動が補償され、負圧の過剰な上昇が防止される。この結果、吐出時のインクのリフィルを安定させることができ、信頼性の高い記録動作を実施することができる。

第３実施形態においては、切り替え機構４が、第１タンクおよび第２タンクと液体吐出ヘッド３００との間に配置されている点も、第１実施形態１とは異なる。図１９（ａ）では、開閉弁Ｖ１Ａおよび開閉弁Ｖ１Ｄが開き、開閉弁Ｖ１Ｂおよび開閉弁Ｖ１Ｃが閉じた状態となっている。このため、インクは第１タンク２１から開閉弁Ｖ1Ｄを介して加圧ポンプ１００３へ供給され、その後液体吐出ヘッド３００内へ流入する。その後、インクは吸引ポンプ１０００へ吸い出され、開閉弁Ｖ１Ａを介して第２タンク２２へ回収される。第２タンク２２内のインク量が規定の水位を超えた場合には、切り替え操作により、図１９（ｂ）のように開閉弁Ｖ１Ａおよび開閉弁Ｖ１Ｄを閉じ、開閉弁Ｖ１Ｂおよび開閉弁Ｖ１Ｃを開く。この切り替え操作により、第１タンクおよび第２ダンクから見たインク流れ方向が反転する。

一方、第１および第２実施形態においては、液体吐出ヘッド３００内のインク流れ方向は、往復双方向に切り替えが可能であったのに対し、第３実施形態においては、液体吐出ヘッド３００内のインク流れ方向は一方向に固定される。液体吐出ヘッド内の各色のインク流路のレイアウト設計の観点から、吐出口の上流側抵抗と下流側抵抗で大きな差が生じてしまうような場合がある。その場合に、液体吐出ヘッド３００内のインク流れ方向を反転させると、インク流れ方向によって吐出口における負圧値が大きく変わるため、インク流れ方向によっては記録物の濃度差が生じてしまう虞がある。これに対し、本実施形態のように液体吐出ヘッド３００内のインク流れ方向を一定に固定すると、この虞を低減することができる。

第３実施形態では、第１および第２実施形態と同様に、液体吐出ヘッド内の圧力状態に応じて、適宜、液体を補充して、圧力制御を行う。これにより、液体吐出ヘッドに対する液体のリフィル特性を向上させて、液体吐出ヘッドにおける吐出状態を安定化させることができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による構成を説明する。なお、以降の説明においては第１実施形態と異なる部分を説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。図２０及び図２１は、本発明の第４実施形態の記録装置の流体流路（インク流路、空気流路）を示す模式図である。図２０は記録時の状態、図２１は非記録時の状態を示す。

第１実施形態との相違点は、各色それぞれの第１タンクと第２タンク間を連結する連通路２８と、その連通路２８を開閉可能な開閉弁１４（Ｖ６で表示）と、を備えた点であり、その他は第１実施形態と同様である。連通路２８と弁１４（Ｖ６）を備える目的は、記録素子基板１０を経由することなく、第１タンク２１と第２タンク２２と間でインクを迅速に移動させることである。図２１において、第２タンク２２が圧力制御機構（高圧側）３１に接続され、第１タンク２１は、弁Ｖ１Ｄ及びバイパス弁３５（Ｖ４）を介して吸引ポンプ１０００に接続されている。吸引ポンプ１０００を駆動することにより、第１タンク２１内の空気が排出されると共に、第２タンク２２から連通路２８を介して第１タンク２１内にインクが流入する。このとき、供給弁６（Ｖ３）は閉じているため、液体吐出ヘッド３００内のインクは第１タンク２１内に回収されない。また、第２タンク２２の内圧は、圧力制御機構（高圧側）３１の制御圧にほぼ近い値になっているため、記録素子基板１０の吐出口におけるメニスカスが保持され、液体吐出ヘッド３００内のインクは第２タンク２２に回収されない。また、メインタンク１００２内には不図示の逆止弁が内蔵されており、その逆止弁を通して、メインタンク１００２内のインクがインクジョイント８よびフィルタ１００１を介して第１タンク２１にインクが補充される。その逆止弁を開くための圧力は、図２１のようなインクの移送時における第１タンク２１の内圧よりも低く設定されているため、メインタンク１００２からのインクの流入はない。

第４実施形態においては、第１実施形態と同様に、図２０のような記録時に、第１タンク２１から液体吐出ヘッド３００の記録素子基板１０を経由して第２タンク２２へとインクを流す。但し、第４実施形態において、第２タンク２２から第１タンク２１へのインク移動は、図２１のように、非記録時に連通路２８と弁１４（Ｖ６）を経由して行う。このため、記録時の記録素子基板１０内におけるインク流れ方向を一方向に限定することができ、吐出口の列方向における温度分布の推定が容易となる。

例えば、図１０において、第１個別流路２１３が記録素子基板１０におけるインクの流れ方向の上流側に位置し、第２個別流路２１４がその流れ方向の下流側に位置する場合を想定する。この場合、記録素子基板１０に流入するインクの温度は通常低温であるため、第１個別流路２１３の近傍の吐出口におけるインクは低温になりやすい。一方、記録素子基板１０内のインクは熱を受け取って昇温し、記録素子基板１０から流出するインクの温度は上昇するため、第２個別流路２１４の周辺の吐出口におけるインクは高温になりやすい。したがって、記録素子基板１０には、吐出口の列方向において低温部と高温部の温度分布が生じ、その温度分布は、第１個別流路２１３と第２個別流路２１４の位置に関係に大凡対応するものとなる。このような温度分布の推定値に基づいて、記録装置本体の不図示の制御装置が記録媒体の単位面積当たりに着弾するインク滴の吐出数を調整することにより、温度分布に応じて発生する吐出インクの体積変化に起因する、記録画像の濃度ムラの補正が可能になる。

第１実施形態のように、記録素子基板１０内のインク流れ方向が逆転した場合は、その記録素子基板１０の温度分布も逆転する。そのため、インク滴の吐出数の調整の制御形態が固定されていた場合には、このような温度分布の逆転に対応することができず、記録画像の濃度ムラの補正が困難となる。このような第１実施形態においても、記録素子基板１０内のインクの流れ方向に応じてインク滴の吐出数の調整の制御形態に切り替えることにより、温度分布の逆転に応じて、記録画像の濃度ムラを補正することができる。しかし、この場合には、記録装置本体側の制御の複雑化を招くおそれがある。

また、第１タンク２１および第２タンク２２内の泡をできるだけ連通路２８に取り込まずに、インクをより確実に移送するためには、第２タンク２２に対する連通路２８の連通位置を第２タンク２２内の液面の下方位置とすることが好ましい。

また、連通路２８を介して、第１タンク２１と第２タンク２２の間においてインクを移送することの好ましい点として、インクが顔料成分を含有する顔料インクである場合に、その顔料成分の沈降を抑制できる点がある。図２２は非記録時に、第１タンク２１から、連通路２８を介して第２タンク２２へインクを移送する場合の流体流路（インク流路、空気流路）を示す模式図である。図２２においては、図２１の場合とは逆に、第１タンク２１が圧力制御機構（高圧側）３１に接続され、第２タンク２２は、弁Ｖ１Ｃ及びバイパス弁３５（Ｖ４）を介して吸引ポンプ１０００に接続されている。その他は、図２１の場合と同様であり、吸引ポンプ１０００を駆動することにより、第１タンク２１から第２タンク２１へインクが移送される。

非記録時に、図２１に示すインクの移送と、図２２に示すインクの移送と、を交互に繰り返して、第１タンク２１と第２タンク２２との間にてインクを往復させることにより、経路内のインクを撹拌することができる。これにより、インクを撹拌のための特別な構成を追加することなく、第１タンク２１および第２タンク２２内におけるインク中の顔料成分の沈降を抑制することができる。連通路２８を通してのインク流れによるインクの撹拌効率をより高めるためには、第１タンク２１および第２タンク２２における連通路２８の接続部付近に、スタティックミキサーを備えることが好ましい。

なお、第１実施形態においても、インク流れ方向を逆転させることにより、第４実施形態同様に第１および第２タンク内のインクを撹拌することはできる。しかし、吐出口に形成されたインクのメニスカスを維持できる負圧範囲においては、記録素子基板１０を通過可能なインクの流量は多くはないため、第４実施形態の方が短時間で顔料成分の沈降を解消することができる。

また、第４実施形態４における連通路２８および弁１４（Ｖ６）は、第１実施形態と同様に、第２実施形態および第３実施形態の構成に追加することが可能である。

（他の実施形態）
上述した第１から第３の実施形態において、液体吐出方式として、バブルジェット（登録商標）方式が採用されているが、ピエゾ方式が採用された液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。

記録装置の方式は、前述した実施形態のようなフルライン方式に限定されず、液体吐出ヘッドの主走査方向の移動と、記録媒体の副走査方向の搬送と、を繰り返して画像を記録する、いわゆるシリアルスキャン方式であってもよい。

本発明は、種々の液体を供給する液体供給装置、および種々の液体を吐出可能な液体吐出装置に対して広く適用することができる。また本発明は、液体を吐出可能なインクジェットヘッドを用いて、種々の媒体（シート）に対して、種々の処理（記録、加工、塗布、照射、読取、検査など）を施すインクジェット装置に対しても適用可能である。その媒体（記録媒体を含む）は、紙、プラスチック、フィルム、織物、金属、フレキシブル基板等、材質は問わず、インクを含む液体が付与される種々の媒体を含む。

１ 記録装置
３ 負圧制御ユニット
４ 切り替え機構
１０ 記録素子基板
１１ 支持体
１２ 第１共通流路
１３ 第２共通流路
２１ 第１タンク
２２ 第２タンク
３３ 受動弁
３４ 開閉弁
３７ 負圧補償機構（圧力補償手段）
１１３ 吐出口
１２３ 圧力室
２２０ 液体供給ユニット
３００ 液体吐出ヘッド

Claims (26)

1. 液体を吐出する吐出口と、
   前記吐出口から吐出するための液体を収容する圧力室と、
   前記圧力室内の液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子と、
   液体を収容可能な第１タンクおよび第２タンクと、
   前記圧力室を介して前記第１タンクと前記第２タンクとを連通する流路と、
   前記流路における液体の流動方向を、前記第１タンクから前記第２タンクに流動する第１方向と、前記第２タンクから前記第１タンクに流動する第２方向と、に切り替える切り替え手段と、
   前記流路において、前記圧力室よりも液体の流動方向の下流側の下流側流路部の圧力が所定の圧力以下のとき、前記下流側流路部に液体を供給して前記下流側流路部の圧力の低下を補償する圧力補償手段と、
   を備えることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記流路に前記圧力室を通る液体の流動を生じさせるように、前記下流側流路部と、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路部と、の間に圧力差を生じさせる、圧力制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記圧力制御手段は、前記上流側流路部内の圧力を第１圧力に制御する第１圧力制御部と、前記下流側流路部内の圧力を第１圧力よりも低い第２圧力に制御する第２圧力制御部と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記第２圧力制御部よりも前記流動方向の下流側の位置にポンプを備えることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記第２圧力制御部の前記流動方向の上流と下流とを接続するバイパス経路を備え、前記バイパス経路は、前記バイパス経路の開閉制御が可能なバイパス開閉弁を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の液体吐出装置。
6. 前記圧力補償手段は、前記下流側流路部内の圧力が所定の圧力以下となったときに、前記第１タンクの空気部と、前記第２タンクの空気部と、を連通させる連通路を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 前記圧力補償手段は、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路部内の圧力と前記下流側流路部内の圧力との圧力差に応じて前記連通路を開閉する受動弁を含むことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記連通路に、開閉制御が可能な開閉弁をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載の液体吐出装置。
9. 前記第１タンク）および前記第２タンクはそれぞれ、タンク内の空気部に対して空気を出し入れ可能なエア接続口、を有し、
   前記第１タンクの前記エア接続口は、エア経路により、前記切り替え手段を介して、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路部内の圧力を第１圧力に制御する第１圧力制御部、および前記下流側流路部内の圧力を第１圧力よりも低い第２圧力に制御する第２圧力制御部、に切り替え可能に接続され、
   前記第２タンクの前記エア接続口は、エア経路により、前記切り替え手段を介して、前記第１圧力制御部および前記第２圧力制御部に切り替え可能に接続されることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
10. 前記第１タンクおよび前記第２タンクそれぞれの前記エア接続口および前記エア経路の少なくとも一方に、気液分離膜または撥水性のフィルタが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
11. 前記切り替え手段と前記第１タンクとの間のエア経路に配置され、開くことによって前記第１タンクに対する液体および／または空気の出入りを可能にし、電源停止時に閉じる開閉弁を備え、
    前記切り替え手段は、
    上流端が、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路部内の圧力を第１圧力に制御する第１圧力制御部の下流に接続され、下流端が、前記第１タンクおよび前記第２タンクのうちの一方の上流に接続されるよう切り替え可能である、第１切り替え部と、
    下流端が、前記圧力室よりも液体の流動方向の下流側の下流側流路部内の圧力を第１圧力よりも低い第２圧力に制御する第２圧力制御部の上流に接続され、上流端が、前記第１タンクおよび前記第２タンクのうちの一方の下流に接続されるよう切り替え可能である、第２切り替え部と、
    を備え、
    電源停止時に、前記第１切り替え部は、その下流端を前記第１タンクの上流に接続し、前記第２切り替え部は、その上流端を前記第２タンクの下流に接続することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
12. 前記流路は複数の前記圧力室のそれぞれに連通することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
13. 前記液体吐出装置は、複数の液体種を吐出可能であり、
    前記第１タンクおよび前記第２タンクの組を前記液体種に対応して複数備え、
    前記第１タンクおよび前記第２タンクはそれぞれ、タンク内の空気部に対して空気を出し入れ可能なエア接続口、を有し、
    各液体種の前記第１タンクの前記エア接続口は、エア経路により、前記切り替え手段を介して、共通する、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路部内の圧力を第１圧力に制御する第１圧力制御部、および共通する、前記圧力室よりも液体の流動方向の下流側の下流側流路部内の圧力を第１圧力よりも低い第２圧力に制御する第２圧力制御部の一方に接続され、
    各液体種の前記第２タンクの前記エア接続口は、エア経路により、前記切り替え手段を介して、共通する前記第１圧力制御部または共通する前記第２圧力制御部の他方に接続されることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
14. 前記第１圧力制御部よりも前記流動方向の下流側であって前記圧力室よりも前記流動方向の上流側の第１位置と、前記第２圧力制御部よりも前記流動方向の上流側であって前記圧力室よりも前記流動方向の下流側の第２位置と、の間に、前記圧力補償手段が配置されたバイパス流路を備え、
    前記圧力補償手段は、前記下流側流路部内の圧力が所定の圧力以下となったときに、前記バイパス流路を開放することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
15. 前記圧力補償手段は、前記上流側流路部内の圧力と前記下流側流路部内の圧力との圧力差に応じて前記バイパス流路を開閉する受動弁を含むことを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出装置。
16. 前記バイパス流路に、開閉制御が可能な開閉弁をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の液体吐出装置。
17. 前記第１タンクと前記第２タンクとを前記圧力室を介さずに連通する連通路と、前記連通路を開閉可能な弁と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
18. 前記連通路は、前記第２タンクから前記第１タンクへ液体を流動させ、前記第１タンクから前記第２タンクへは液体を流動させないことを特徴とする請求項１７に記載の液体吐出装置。
19. 液体が前記流路を前記第１方向に流動している状態で前記吐出口から液体を吐出して記録を行い、液体が前記流路を前記第２方向に流動している状態では前記吐出口から液体を吐出して記録を行わないことを特徴とする請求項１７または１８に記載の液体吐出装置。
20. 請求項１から１９のいずれか１項の液体吐出装置に搭載されて用いられる液体吐出ヘッドであって、
    液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から吐出するための液体を収容する圧力室と、前記圧力室に配され液体を吐出するために必要なエネルギーを発生する素子と、を備える素子基板と、
    液体を収容可能な第１タンクおよび第２タンクと、
    前記素子基板を支持し、前記圧力室を介して前記第１タンクと前記第２タンクとを連通する流路を有する支持体と、
    を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
21. 前記素子基板は、液体に熱を加えて生じる発泡圧によって液体を吐出することを特徴とする請求項２０に記載の液体吐出ヘッド。
22. 前記圧力室内の液体は前記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２０または２１に記載の液体吐出ヘッド。
23. 前記液体吐出ヘッドは、前記流路に前記圧力室を通る液体の流動を生じさせるように、前記下流側流路部と、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路部と、の間に圧力差を生じさせる、圧力制御手段を含み、
    前記圧力制御手段は、前記上流側流路部内の圧力を第１圧力に制御する第１圧力制御部と、前記下流側流路部内の圧力を第１圧力よりも低い第２圧力に制御する第２圧力制御部と、を含み、
    前記第１圧力制御部は、前記流動方向の上流側から第１圧力よりも高い圧力を印加されており、
    前記第１タンクまたは前記第２タンクと連通する第１圧力室と、
    前記圧力室よりも前記流動方向の上流側で前記流路に接続された容積が可変の第２圧力室と、
    前記第１圧力室と前記第２圧力室との境界に設けられたオリフィス部と、
    前記第１圧力室内に設けられ、前記第１圧力室と前記第２圧力室と間の流抵抗を可変とし、前記オリフィス部との間のギャップを閉塞する方向へ荷重を付勢されたバルブと、
    前記第２圧力室内の圧力の変動に基づいて変位が可能であって、その変位を前記バルブに伝達することによって、前記バルブに印加される付勢力と合わせて、前記バルブの位置を可変とする受圧部と、を備えることを特徴とする請求項２０から２２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
24. 前記液体吐出ヘッドは、前記流路に前記圧力室を通る液体の流動を生じさせるように、前記下流側流路部と、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路部と、の間に圧力差を生じさせる、圧力制御手段を含み、
    前記圧力制御手段は、前記上流側流路部内の圧力を第１圧力に制御する第１圧力制御部と、前記下流側流路部内の圧力を第１圧力よりも低い第２圧力に制御する第２圧力制御部と、を含み、
    前記第２圧力制御部は、前記流動方向の上流側から第２圧力よりも低い圧力を印加されており、
    前記圧力室よりも前記流動方向の下流側で前記流路に接続された容積が可変の第１圧力室と、
    前記第２圧力制御部よりも前記流動方向の下流側の位置で前記流路と連通する第２圧力室と、
    前記第１圧力室および前記第２圧力室との境界に設けられたオリフィス部と、
    前記第１圧力室内に設けられ、前記第１圧力室と前記第２圧力室との間の流抵抗を可変とし、前記オリフィス部との間のギャップを閉塞する方向へ荷重を付勢されたバルブと、
    前記第１圧力室内の圧力の変動に基づいて変位が可能であって、その変位を前記バルブに伝達することによって、前記バルブに印加される付勢力と合わせて、前記バルブの位置を可変させる受圧部と、を備えることを特徴とする請求項２０から２３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
25. 液体を吐出する吐出口と、
    前記吐出口から吐出するための液体を収容する圧力室と、
    前記圧力室内の液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子と、
    液体を収容可能な第１タンクおよび第２タンクと、
    前記圧力室を介して前記第１タンクと前記第２タンクとを連通する流路と、
    前記流路における液体の流動方向を、前記第１タンクから前記第２タンクに流動する第１方向と、前記第２タンクから前記第１タンクに流動する第２方向と、に切り替える切り替え手段と、
    前記第１タンクおよび第２タンク内の圧力をそれぞれ調整するための、第１圧力調整路および第２圧力調整路と、
    前記第１圧力調整路と前記第２圧力調整路とを連通する連通路と、
    前記連通路に設けられ、前記圧力室よりも液体の流動方向の上流側の上流側流路と、下流側の下流側流路との圧力差に応じて前記連通路を開閉する受動弁と、
    を備えることを特徴とする液体吐出装置。
26. 前記受動弁を開くことにより、前記連通路を介して、前記上流側流路の液体を前記下流側流路に供給することを特徴とする請求項２５に記載の液体吐出装置。

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