JP2020104493A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出されない状態が長く続いた後でも、吐出口から所望とする液体の吐出を行うことを可能とすること。【解決手段】液体吐出ヘッド１は、液体を吐出するための複数の吐出口１５と、記録素子１４を内部に備える圧力室１７と、複数の吐出口１５と連通する共通流路２１と、共通流路２１と圧力室１７との間で液体を循環させるポンプ１６とを有する記録素子基板１０と、記録素子基板１０に積層する流路部材２０と、を備える。流路部材２０は、記録素子基板１０へ液体を供給する供給流路２２、および、吐出されなかった液体を回収する回収流路２３を有し、供給流路２２および回収流路２３は、同一の共通流路２１に液体接続され、記録素子基板１４とは異なる位置に備えられた循環ポンプ１００１によって、供給流路２２、共通流路２１、および回収流路２３の順に液体の流れが生じる。【選択図】図３

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。

インク等の液体を吐出する液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドにおいては、吐出口近傍での液体の増粘または固形成分の沈降によって、吐出不良が生じたり、濃度変化が生じたりすることがある。また、吐出口近傍に泡または異物が残存することがある。これらの対策として、特許文献１に記載のように、液体を流すためのマイクロポンプを記録素子基板内部に設け、マイクロポンプを用いて記録素子基板の圧力室にインクを流す技術が提案されている。特許文献１には、記録素子基板のノズル流路内にマイクロポンプを組み込んでおり、マイクロポンプを駆動することによって、圧力室を通過するインク循環流れを発生させる技術が記載されている。また、特許文献１において、記録素子基板の各ノズル流路は、記録素子基板に積層する流路部材に形成されている１つの流路（液体スロット）に液体接続され、その流路から各ノズル流路に液体が供給されている。

国際公開第２０１２／０１５３９７号

特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドにおいては、休止状態が長時間続くと、吐出口からの水分蒸発により、マイクロポンプの循環流路の上流に位置する流路までインク濃縮領域が拡大する。この状態でマイクロポンプを駆動しても、吐出口のインク濃度が下がらず、循環効果が得られないという課題がある。

本発明は、吐出されない状態が長く続いた後でも、吐出口から所望とする液体の吐出を行うことを可能とすること目的とする。

本発明の一態様に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための複数の吐出口と、前記吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子を内部に備える圧力室と、前記複数の吐出口と連通する共通流路と、前記共通流路と前記圧力室との間で液体を循環させるポンプとを有する素子基板と、前記素子基板に積層する流路部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、前記流路部材は、前記素子基板へ液体を供給する供給流路、および、吐出されなかった液体を回収する回収流路を有し、前記供給流路および前記回収流路は、同一の共通流路に液体接続されて、前記素子基板とは異なる位置に備えられた第二ポンプによって、前記供給流路、前記共通流路、および前記回収流路の順に液体の流れが生じることを特徴とする。

本発明によれば、吐出されない状態が長く続いた後でも、吐出口から所望とする液体の吐出を行うことが可能となる。

液体吐出装置の構成例を説明するための概略斜視図である。 液体吐出ヘッドの斜視図である。 液体吐出ヘッド及びインク循環経路を示す模式図である。 記録素子基板を示す模式図である。 液体吐出ヘッド及びインク循環経路を示す模式図である。 記録素子基板を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を説明する。液体吐出ヘッドの一例として、インクを吐出する液体吐出ヘッドが挙げられる。液体吐出装置の一例として、インクジェット記録装置が挙げられる。尚、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置の例は、これに限られない。液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷などの用途としても用いることができる。

＜＜実施形態１＞＞
＜液体吐出装置および液体吐出ヘッドの構成＞
図１は、液体吐出ヘッド１を用いる液体吐出装置１００の構成例を説明するための概略斜視図である。液体吐出装置１００は、いわゆるフルライン方式であり、記録媒体Ｐの幅方向全域に渡って延在する長尺の液体吐出ヘッド１が用いられる。記録媒体Ｐは、搬送ベルトなどを用いる搬送機構１３０によって矢印Ａ方向に連続的に搬送される。記録媒体Ｐを矢印Ａ方向に搬送しつつ、液体吐出ヘッド１からインク（液体）を吐出することによって、記録媒体Ｐに画像が記録される。本実施形態の場合は、液体吐出ヘッド１として、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）のインクを吐出する液体吐出ヘッド１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂｋを用いることにより、カラー画像を記録することができる。

図２は、液体吐出ヘッド１の斜視図である。液体吐出ヘッド１は、複数の記録素子がＹ方向に配列して成る記録素子基板１０が、更にＹ方向に複数配列して構成されている。ここでは、記録素子基板１０が、Ａ４サイズの幅に対応する距離だけＹ方向に配列して構成されるフルライン型の液体吐出ヘッド１を示している。

記録素子基板１０のそれぞれは、フレキシブル配線基板１０１を介して、同じ電気配線基板１０２に接続している。電気配線基板１０２には、電力を受容するための電力供給端子１０３と吐出信号を受信するための信号入力端子１０４とが配備されている。一方、インク供給ユニット３には、不図示のインクタンクより供給されたインクを個々の記録素子基板１０に供給したり、記録で消費されなかったインクを回収したりする循環流路が形成されている。

記録素子基板１０に配された記録素子のそれぞれは、信号入力端子１０４より入力された吐出信号に基づき、電力供給端子１０３から供給された電力を用い、インク供給ユニット３より供給されたインクを図のＺ方向に吐出する。

＜循環経路の説明＞
図３は、液体吐出ヘッド１を含む液体吐出装置１００全体のインクの循環経路を説明する図である。図３は、液体吐出ヘッド１内の一色分に相当するインク経路を示す模式図である。液体吐出ヘッド１は、循環ポンプ１００１及びバッファタンク１００２に接続されている。なお、図３では、一色分のインクの経路のみを示しているが、実際には、液体吐出ヘッド１の色数分の循環経路が、液体吐出ヘッド１および液体吐出装置１００内に設けられる。

バッファタンク１００２は、インクを貯留する貯留部であり、外気連通孔（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１００２は、補充ポンプ１００３とも接続されている。補充ポンプ１００３は、記録動作および吸引回復などによって液体吐出ヘッド１でインクが消費された際に、消費された分のインクをメインタンク１００４からバッファタンク１００２へ移送する。

循環ポンプ１００１は、液体吐出ヘッド１からインクを引き込んでバッファタンク１００２へインクを戻すとともに、負圧制御ユニット３２に対して循環経路の下流側から減圧力を作用させる機能を有する。循環ポンプ１００１および補充ポンプ１００３は、例えばシリンジポンプ、チューブポンプ、ダイアフラムポンプ、またはギアポンプなどを用いることができる。

液体吐出ヘッド１は、液体吐出ユニット２およびインク供給ユニット３を有する。インク供給ユニット３には、バッファタンク１００２に接続された液体接続部からインクが供給される。インク供給ユニット３は、フィルタ３１、負圧制御ユニット３２内の順でインクを通過させてから、液体吐出ユニット２へインクを供給する。負圧制御ユニット３２は、一般的なレギュレーター機構であり、印字Ｄｕｔｙの変化に応じてインク供給流量が変動した場合でも、その下流側（即ち液体吐出ユニット側）内を予め設定した一定負圧に維持する機能を有する。インク供給ユニット３はまた、液体吐出ユニット２の出口からインクを一旦回収し、循環ポンプ１００１の吸引側へインクを排出する。

液体吐出ユニット２内部には、記録素子基板１０および記録素子基板１０を支持する流路部材２０が、積層方向（ｚ方向）に積層されている。液体吐出ユニット２は、インク供給ユニット３から供給されたインクを受容するともに、液体吐出装置１００の電気配線基板１０２からの制御信号に基づいてインクを吐出する。流路部材２０内には供給流路２２が設けられている。供給流路２２の上流側は、インク供給ユニット３と接続し、供給流路２２の下流側は、記録素子基板１０の共通流路２１に接続されている。即ち、供給流路２２は、インク供給ユニット３と接続する接続口と、共通流路２１と接続する接続口とを有する。また流路部材２０内には回収流路２３が設けられている。共通流路２１は、複数の圧力室１７に共通に接続する流路である。回収流路２３の上流側は、記録素子基板１０の共通流路２１に接続されており、回収流路２３の下流側は、インク供給ユニット３を経由して循環ポンプ１００１と連通している。即ち、回収流路２３は、共通流路２１と接続する接続口と、インク供給ユニット３と接続する接続口とを有する。

図３に示すように、供給流路２２及び回収流路２３は、それぞれ、積層方向に対して傾斜している斜めの流路壁を有している。具体的には、供給流路２２を形成している流路部材２０の流路壁は、共通流路２１に向かうに連れて回収流路２３に近づくように斜面を形成している。また、回収流路２３を形成している流路部材２０の流路壁は、共通流路２１に向かうに連れて供給流路２２に近づくように斜面を形成している。

より詳細には、図３に示すように、流路部材２０は、循環ポンプ１００１の駆動によって流路部材２０にてインクが流れる方向（以下、「インク流れ方向」という）において、供給流路２２および回収流路２３の間に、壁部２４を有している。壁部２４は、第１壁２５と第２壁２７とを有している。供給流路２２は、壁部２４の第１壁２５と、これに対向する第３壁２６とによって形成されている。回収流路２３は、第２壁２７と、これに対向する第４壁２８とによって形成されている。そして、第１壁２５および第３壁２６は、供給流路２２の流入口よりも共通流路２１への流出口の方が回収流路側に近づくように、積層方向に対して傾斜している。第２壁２７および第４壁２８は、回収流路２３の流出口よりも共通流路２１からの流入口の方が供給流路側に近づくように、積層方向に対して傾斜している。

さらに、図３に示すように、壁部２４は、供給流路２２を形成する他方の第３壁２６および回収流路２３を形成する他方の第４壁２８よりも、積層方向（ｚ方向）において記録素子基板１０側（吐出口形成面側）に延在している。

図３に示すような構成において循環ポンプ１００１が駆動されると、供給流路２２から共通流路２１を通過して回収流路２３へとインクが流れる（図３の白抜き矢印参照）。即ち、図３に示すように、インク流れ方向にインクが流れる。なお、記録動作が開始されると、記録される画像に応じて供給流路２２内の流量が増減するが、負圧制御ユニット３２により、供給流路２２入口側の圧力は、流量の変化によらず、ある一定の負圧範囲内に収まるように制御される。

＜記録素子基板及び基板内インク循環の説明＞
図４は、本実施形態における記録素子基板１０を示す模式図である。図３および図４を用いて、記録素子基板１０および記録素子基板１０内におけるインク循環を説明する。本実施形態においては、記録素子基板１０は、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子として発熱抵抗素子を含み、発熱抵抗素子を記録素子として用いた方式によりインクを吐出する。なお、他の方式、例えばピエゾ素子を記録素子として用いた方式であってもよい。

図３に示した記録素子基板１０は、図４におけるＡ−Ａ‘線における断面を示している。記録素子基板１０においては、流路部材２０側から順に、基板１１、中層１２、および吐出口形成層１３が積層されている。中層１２及び吐出口形成層１３の材質としては、感光性樹脂材料を用い、フォトリソプロセスによって吐出口１５や内部流路を形成することが好ましい。

図３および図４に示すように、基板１１には、共通流路２１とのインク連通口（連通口１８１〜１８３）、記録素子１４、およびポンプ１６が設けられている。吐出口形成層１３においては、記録素子１４に積層方向において対向する位置に吐出口１５が形成されている。記録素子１４とポンプ１６とは、液体吐出装置１００の電気配線基板１０２からの信号に基づいて、インク吐出動作とインク循環動作とをそれぞれ行う。

図３および図４に示すように、ポンプ１６が流体接続されている吐出口１５および圧力室１７を含む各個別流路は、共通流路２１に接続されている。ポンプ１６を駆動すると、共通流路２１内のインクは、共通流路２１の幅方向の中間部近傍に位置する連通口１８１から各個別流路のポンプ１６および記録素子１４上の圧力室１７を通過する。そして、共通流路２１の幅方向の端部近傍に位置する別の連通口（連通口１８２または連通口１８３）から共通流路２１へ還流する流れ（図３および図４の黒矢印線）が生じる。このため、ポンプ１６を駆動することで、非記録状態の吐出口１５および圧力室１７にインク流れを生じさせて、吐出口１５からの水分蒸発により生じた増粘インクや異物を共通流路２１へと排出することができる。ポンプ１６は、圧力室１７を通過してインクを循環できる機能を有するものであればよく、例えばインクを発泡させることが可能な発熱抵抗素子、ピエゾ素子、または電気浸透流を生じさせる電極素子などを用いることができる。画像の粒状感を少なくするためなど吐出液滴サイズの制約から、連通口間の流路は通常かなり小さい断面積として設計する場合が一般的である。このため、ポンプ１６により発生される循環流量は、吐出口あたりの最大吐出流量よりも小さくし、過度な負圧が吐出口１５のインクのメニスカスに印加されないようにすることが好ましい。

一方、吐出状態にある吐出口１５および圧力室１７では、インクの吐出動作に伴ってインクが共通流路２１から両連通口（連通口１８１および連通口１８２、または、連通口１８１および連通口１８３）を介して供給される。このとき、基本的にはポンプ１６の循環動作は、オフ状態である。記録素子１４が、液体吐出装置１００からの駆動信号に基づいて吐出駆動する少し前のタイミングで、ポンプ１６が駆動することによって、吐出口１５及び圧力室１７内に滞留した濃縮・増粘インクが共通流路２１へ排出される。

このように、ポンプ１６によるインク循環によって、吐出口１５近傍でのインク増粘に起因して吐出が不吐になることを防止したり、泡または異物の除去を行ったりすることができる。このため、予備吐動作またはキャップ吸引動作などの廃インクを伴う回復動作を行わずに、不吐の懸念の少ない、所望とする液体の吐出を行うことが可能となる。従って、高画質な記録を行うことができる。

＜長期休止後のインク循環の説明＞
長期に渡り記録素子基板１０または液体吐出ヘッド１が休止状態にあり、ポンプ１６が駆動されなかった場合は、吐出口１５からの水分蒸発による濃縮領域が拡散する。この結果、連通口１８１〜１８３および共通流路２１内のインクまで濃縮・増粘が進行してしまうことがある。この場合、ポンプ１６を駆動しても、吐出口１５や圧力室１７内のインク濃度・粘度は回復せず、吐出動作に不具合を生じてしまう。

本実施形態においては、記録素子基板１０内の共通流路２１は、記録素子基板１０の外部との間のインク循環に用いられる複数の流路（即ち、供給流路２２および回収流路２３）に液体接続されている。即ち、流路部材２０に形成されている供給流路２２および回収流路２３は、同一の共通流路２１に液体接続されている。そして、液体吐出装置は、記録素子基板１０に設けられているポンプ１６を第一ポンプとしたとき、記録素子基板１０とは異なる位置には、第二ポンプである循環ポンプ１００１を備えている。本実施形態では、このような２つの異なるポンプが相乗的に作用することで、液体吐出装置全体の循環を良好に行う。具体的には、上述のような第一ポンプ（ポンプ１６）による循環に加え、第二ポンプである循環ポンプ１００１によって、第一ポンプによる循環流路の上流側、即ち供給流路２２、共通流路２１、および回収流路２３において、この順に液体の流れが生じる。このような構成によって、第一ポンプによる循環流路の上流側において、共通流路２１内等の濃縮されたインクを、第二ポンプである循環ポンプ１００１によって、供給流路２２から供給される非濃縮インクで押し流す。この結果、回収流路２３から濃縮インクを排出することができる。即ち、循環ポンプ１００１を駆動してバッファタンク１００２と液体吐出ヘッド１との間でインクを循環させることで、共通流路２１内でのインク流れ（図３および図４の白抜き矢印線）を発生させることができる。このインク流れにより、共通流路２１内のインク濃度・粘度を正常な状態に回復することができる。バッファタンク１００２内およびインク供給ユニット３内のインク体積は、通常、記録素子基板１０内のインク体積よりも十分大きい。このため、循環動作による回復処理を行っても、全体としての濃度上昇は僅かであり、記録画像の品位への影響は十分小さい。

なお、循環ポンプ１００１により発生させるインク流れは、長期休止後だけでなく、記録動作中に持続的又は間欠的に行うこともできる。例えば、白インクなど顔料沈降速度の速いインクの使用に行うと、より効果的である。

本実施形態においては、図３に示したように、流路部材２０の供給流路２２と回収流路２３との間の隔壁（壁部２４）は、一部が共通流路２１内に突き出し、ポンプ１６への流入口となる連通口１８１の近傍に配置されている。即ち、壁部２４は、記録素子基板１０と流路部材２０との接合面よりも、積層方向において吐出口形成面に近くに位置している。また、供給流路２２および回収流路２３は、それぞれが突き出し部から続く斜面を有している。即ち、供給流路２２および回収流路２３における共通流路２１への接続口は、吐出口１５が並ぶ列方向に交差する方向に対して鋭角となる斜め流路壁に接続している。このような形状とすることで、供給流路２２からのインクは、ポンプ１６の流入口近傍（即ち、連通口１８１近傍）に優先的に流れ込むようになる。

本実施形態では、第１壁２５、第２壁２７、第３壁２６、および第４壁２８のいずれも斜面を形成している形態を示しているが、この例に限られない。例えば、第１壁２５のみが斜面を形成し、残りの壁は垂直壁の形態であってもよい。仮に供給流路２２を形成する第１壁２５が垂直壁の場合、供給流路２２からのインクの流れが曲がるときに、淀み部が生じることがある。この結果、共通流路２１のポンプ１６の流入口近傍に非濃縮インクが流れ込み難くなってしまい、循環ポンプ１００１を駆動してから濃縮インクの排出に時間を要してしまう。これに対して、第１壁２５が斜面を形成している場合、前述したように、ポンプ１６の流入口近傍にインクが優先的に流れ込むようになる。このため、ポンプ１６に供給されるインクの濃度・粘度低下を短時間に行うことができ、長期休止後から吐出動作再開までのダウンタイムを短縮化することができる。

なお、図３に示すように、第２壁２７も斜面であることが好ましい。第２壁２７が斜面である場合は、第２壁２７が垂直壁の場合に比べて淀み部が生じ難いので、濃縮インクを効率良く排出することができるからである。また、図３に示すように、第３壁２６および第４壁２８も斜面であることが好ましい。これらの壁が斜面であると、整流効果により、流れが強くなるので、共通流路２１内のインクの置換効率を高めることができるからである。

図３の例では、供給流路２２と回収流路２３とが対称の形状を例に挙げて説明しているが、これに限られない。供給流路２２と回収流路２３とは、異なる形状であってもよい。

なお、本実施形態の液体吐出装置１００は、インクをバッファタンク１００２と液体吐出ヘッド１との間で循環させる形態の装置であるが、その他の形態であってもよい。例えばインクを循環せずに、液体吐出ヘッドの上流側と下流側に２つのタンクを有するような形態であってもよい。そして、インクを上流から下流に流したり、下流から上流に流したり、といった動作を繰り返すことでも同様の効果を得ることができる。即ち、記録動作以外の場合において、インクが単一方向に循環して移動する形態でもよいし、インクが順方向および逆方向へ往復移動する形態でもよい。往復移動するような形態においては、供給流路２２の形状と回収流路２３の形状とは、対称であることが好ましい。

また、本実施形態の液体吐出装置は、第一ポンプ（ポンプ１６）及び第二ポンプ（循環ポンプ１００１）とは異なる第三ポンプとして、補充ポンプ１００３を備えている。液体吐出装置が第三ポンプである補充ポンプ１００３を備えていることによって、メインタンク１００４、供給流路２２、共通流路２１、および回収流路２３の順に液体の流れが生じる。

＜＜実施形態２＞＞
実施形態１では、液体吐出ヘッド１の外部に備えられたバッファタンク１００２と循環ポンプ１００１により、バッファタンク１００２と液体吐出ヘッド１との間でインクを循環する構成を例に挙げて説明した。本実施形態では、液体吐出ヘッド１の外部にバッファタンク１００２を設けず、液体吐出ヘッド１内でインクを循環する構成を説明する。なお、以降の説明においては、主として実施形態１と異なる部分を中心に説明し、実施形態１と同様の部分については説明を省略する。

図５は、本実施形態の液体吐出装置および液体吐出ヘッド１内の１色分に相当するインク経路を示す模式図であり、液体吐出ヘッド１を、加圧ポンプ１００５及びメインタンク１００４に接続した図である。

実施形態１と異なり、インクはメインタンク１００４から加圧ポンプ１００５によって加圧供給されている。また液体吐出ヘッド１内のインク供給ユニット３に、循環ポンプ１００１及びエアバッファ１００６が内蔵されている。液体吐出ユニット２の回収流路２３には、エアバッファ１００６および循環ポンプ１００１が、この順で接続されている。循環ポンプ１００１の駆動の目的及び効果は実施形態１と同様であり、循環ポンプ１００１を駆動することにより、インク供給ユニット３と液体吐出ユニット２との間でインクが循環する。このとき、負圧制御ユニット３２の働きにより、循環ポンプ１００１の下流と負圧制御ユニット３２下流の合流点近傍の圧力は、予め設定された一定範囲の負圧で維持されている。またエアバッファ１００６内の圧力は、循環ポンプ１００１を流れる流量に応じた循環ポンプ１００１の揚程圧差分だけ圧力が低くなっている。

エアバッファ１００６は、外気連通孔及び開閉可能な弁（不図示）を有し、循環により液体吐出ユニット２から排出された気泡を外部に排出することが可能である。記録動作または吸引回復によって液体吐出ユニット２でインクが消費された場合、消費されたインク分が、メインタンク１００４から加圧ポンプ１００５および負圧制御ユニット３２を通じて、液体吐出ユニット２へ補充される。

図６は、記録素子基板１０の上面図の模式図を示す。図６に示すように、ポンプ１６は、吐出口１５が並んで配置されている列方向（吐出口列方向）において、吐出口１５（即ち、記録素子１４）と同じ列内に配置されている。このような構成によれば、電気的な配線を容易にすることができる。本実施形態においては、共通流路２１は、吐出口列方向（ｙ方向）に延在した流路となっている。ポンプ１６は、共通流路２１からインクを吸い込み、Ｕ字型流路の各個別流路を通して記録素子１４及び吐出口１５へと流れるインク流（図６中の黒矢印）を発生させる。

共通流路２１は、連通口１８４および連通口１８５を介して、流路部材２０の第１供給流路２２１および第２供給流路２２２とそれぞれ連通している。また、共通流路２１は、連通口１８６を介して、流路部材２０の回収流路２３と連通している。図５における記録素子基板１０は、図６のＢ−Ｂ‘線における断面図である。循環ポンプ１００１により発生するインク循環流は、図５および図６の白抜き矢印で示されている。このように、第１供給流路２２１、第２供給流路２２２、および回収流路２３の共通流路２１への接続口は、それぞれ、共通流路２１の延在方向に互いに離隔して配置されている。

本実施形態においても、流路部材２０に形成されている第１供給流路２２１、第２供給流路２２２、および回収流路２３は、同一の共通流路２１に液体接続されている。そして、液体吐出装置は、記録素子基板１０に設けられているポンプ１６を第一ポンプとしたとき、記録素子基板１０とは異なる位置に、第二ポンプである循環ポンプ１００１を備えている。具体的には、本実施形態では、液体吐出ヘッド内部に循環ポンプ１００１を備えている。液体吐出装置が第二ポンプである循環ポンプ１００１を備えていることによって、供給流路（第１供給流路２２１および第２供給流路２２２）、共通流路２１、および回収流路２３の順に液体の流れが生じる。このような構成によって、第一ポンプによる循環流路の上流に位置する共通流路２１内等の濃縮されたインクを、第二ポンプである循環ポンプ１００１によって、供給流路２２から供給される非濃縮インクで押し流す。この結果、回収流路２３から濃縮インクを排出することができる。

また、本実施形態の液体吐出装置は、第一ポンプ（ポンプ１６）及び第二ポンプ（循環ポンプ１００１）とは異なる第三ポンプとして、加圧ポンプ１００５を備えている。液体吐出装置が第三ポンプである加圧ポンプ１００５を備えていることによって、メインタンク１００４、供給流路（第１供給流路２２１および第２供給流路２２２）、共通流路２１、および回収流路２３の順に液体の流れが生じる。

図５および図６に示すように、循環ポンプ１００１により発生するインク循環流は、共通流路２１の両端部（記録素子基板１０の吐出口列方向の端部）から共通流路２１の中央部（記録素子基板１０の吐出口列方向の中央部）に向かって流れる。

図５に示すように、第１供給流路２２１と回収流路２３との間の隔壁２４２および第２供給流路２２２と回収流路との間の隔壁２４１は、共通流路２１内に突き出した形となっている。この目的及び効果は、実施形態１と同様に、共通流路内の濃縮・増粘インクの置換効率向上である。例えば、隔壁２４１および隔壁２４２が共通流路２１内に突き出していることで、共通流路２１内におけるポンプ１６の取水口（入口）のできるだけ近傍にフレッシュなインク（非濃縮インク）を通過させることができる。また、隔壁２４１および隔壁２４２が共通流路２１内に突き出していることで共通流路２１の流路面積が小さくなるので、インク流の流れる速さが早くなり、置換効率性が向上する。

また、本実施形態では、図５に示すように、第１供給流路２２１および第２供給流路２２２から流入するインク流の一部が、吐出口列端部に位置する吐出口に向かって流れるように、第１供給流路２２１および第２供給流路２２２の流路壁が広がっている。即ち、第１供給流路２２１および第２供給流路２２２の共通流路２１との接続口は、共通流路２１が延在している延在方向（吐出口列方向）に沿って、それぞれ延びている。

より具体的には、図５に示すように、第１供給流路２２１は、吐出口列方向の端部側の第５壁２９１と吐出口列方向の回収流路２３側の第６壁２９２とにより形成されている。そして、第５壁２９１は、共通流路２１への流出口の方が、第１供給流路２２１の流入口よりも吐出口列方向において端部側になるように、積層方向において斜面を形成している。一方、第６壁２９２は、第１供給流路２２１の流入口よりも共通流路２１への流出口の方が吐出口列方向において回収流路２３に近くなるように、積層方向において斜面を形成している。

また、第２供給流路２２２は、吐出口列方向の端部側の第７壁２９３と吐出口列方向の回収流路２３側の第８壁２９４とにより形成されている。そして、第７壁２９３は、共通流路２１への流出口の方が、第２供給流路２２２の流入口よりも吐出口列方向において端部側になるように、積層方向において斜面を形成している。第８壁２９４は、第２供給流路２２２の流入口よりも共通流路２１への流出口の方が吐出口列方向において回収流路２３に近くなるように、積層方向において斜面を形成している。

このような形状とすることで、第１供給流路２２１および第２供給流路２２２からのインク流れが共通流路２１の端部に回り込むようになる。即ち、第５壁２９１の斜面形状により、第１供給流路２２１からのインク流れが、吐出口列方向において回収流路２３とは反対側に位置するポンプ１６ａに流れ込みやすくなる。また、第７壁２９３の斜面形状により、第２供給流路２２２からのインク流れが、吐出口列方向において回収流路２３とは反対側に位置するポンプ１６ｂに流れ込みやすくなる。このため、ポンプ１６に供給されるインクの濃度・粘度低下を短時間に行うことができ、長期休止後から吐出動作再開までのダウンタイムを短縮化することができる。

また、回収流路２３は、第１供給流路２２１側の第９壁２９５と、第２供給流路２２２側の第１０壁２９６とにより形成されている。そして、第９壁２９５は、回収流路２３の流出口よりも共通流路２１からの流入口の方が、吐出口列方向において第１供給流路２２１に近くなるように、積層方向において斜面を形成している。また、第１０壁２９６は、回収流路２３の流出口よりも共通流路２１からの流入口の方が、吐出口列方向において第２供給流路２２２に近くなるように、積層方向において斜面を形成している。即ち、第１供給流路２２１、第２供給流路２２２、および回収流路２３における共通流路２１への接続口のうちの少なくとも一部は、吐出口１５が並ぶ列方向に対して鋭角となる斜め流路壁に接続している。

このように、第１供給流路２２１、第２供給流路２２２、および回収流路２３に斜面を形成することにより、流れの淀み領域が生じることを抑制したり、整流効果によって濃縮インクの置換効率性を向上させたりすることができる。

＜＜その他の実施形態＞＞
実施形態１では、バッファタンク１００２と液体吐出ヘッド１との間でインクの循環を行う形態において、図３および図４に示すような液体吐出ヘッド１を適用する構成を説明した。また、実施形態２では、液体吐出ヘッド１内でインクの循環を行う形態において、図５および図６に示すような液体吐出ヘッド１を適用する構成を説明した。しかしながら、循環構成と、液体吐出ヘッドの構成とは、上述した組み合わせに限られない。例えば、実施形態１で説明したような、バッファタンク１００２と液体吐出ヘッド１との間でインクの循環を行う形態において、図５および図６に示すような液体吐出ヘッド１を適用する形態でもよい。また、実施形態２で説明したような液体吐出ヘッド１内でインクの循環を行う形態において、図３および図４に示すような液体吐出ヘッド１を適用する形態でもよい。

また、図３および図４では、例示的に１つの共通流路２１に１組の供給流路２２および回収流路２３が液体接続されている例を示したが、これに限られない。液体吐出ヘッド１内には、共通流路が複数備えられ、これに対応する１組の供給流路および回収流路が備えられていてもよい。また、図５および図６に示したように、１つの共通流路２１に対して複数の供給流路と１つの回収流路の組が配されていてもよい。あるいは、１つの共通流路に複数の回収流路が配されていてもよい。また、１つの共通流路２１に対して複数の供給流路と複数の回収流路とが配されていてもよい。

また、上述した実施形態では、循環ポンプ１００１による循環動作によりインクの濃度・粘度低下を短縮化する形態を説明した。また、これにより、予備吐動作またはキャップ吸引動作を行わずに、廃インクを少なくできることを説明した。しかしながら、液体吐出装置が、予備吐動作およびキャップ吸引動作を実施可能に構成されていてもよい。

１５ 吐出口
１６ ポンプ
２１ 共通流路
２２ 供給流路
２３ 回収流路

Claims (21)

1. 液体を吐出するための複数の吐出口と、前記吐出口から液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子を内部に備える圧力室と、前記複数の吐出口と連通する共通流路と、前記共通流路と前記圧力室との間で液体を循環させる第一ポンプとを有する素子基板と、
   前記素子基板に積層する流路部材と、
   を備えた液体吐出ヘッドであって、
   前記流路部材は、前記素子基板へ液体を供給する供給流路、および、吐出されなかった液体を回収する回収流路を有し、
   前記供給流路および前記回収流路は、同一の共通流路に液体接続され、
   前記素子基板とは異なる位置に備えられた第二ポンプによって、前記供給流路、前記共通流路、および前記回収流路の順に液体の流れが生じる、ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記供給流路を形成している前記流路部材の壁は、前記共通流路に向かうに連れて前記回収流路に近づくように、積層方向において斜面を形成している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記供給流路を形成している前記流路部材の壁のうち、少なくとも前記回収流路側の壁が、前記斜面を形成している、請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記供給流路を形成している前記流路部材の壁のうち、前記回収流路側の壁と反対側の壁は、前記共通流路に向かうに連れて前記回収流路から離れるように、積層方向において斜面を形成している、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記回収流路を形成している前記流路部材の壁は、前記共通流路に向かうに連れて前記供給流路に近づくように、積層方向において斜面を形成している、請求項１から４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記回収流路を形成している前記流路部材の壁のうち、少なくとも前記供給流路側の壁が、前記斜面を形成している、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記回収流路を形成している前記流路部材の壁のうち、前記供給流路側の壁と反対側の壁は、前記共通流路に向かうに連れて前記供給流路から離れるように、積層方向において斜面を形成している、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記供給流路および前記回収流路における前記共通流路への接続口のうちの少なくとも一部は、前記吐出口が並ぶ列方向に交差する方向に対して鋭角となる斜め流路壁に接続している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記素子基板は、前記第一ポンプが流体接続された吐出口および圧力室を含む個別流路が複数並んだ吐出口列を複数備え、
   前記共通流路の幅方向における中間部の近傍に、前記第一ポンプへのインクの流入口が設けられており、
   前記共通流路の幅方向における両端部の近傍に、前記吐出口を通過したインクの流出口が設けられている、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記供給流路および回収流路における共通流路への接続口のうちの少なくとも一部は、前記吐出口が並ぶ列方向に対して鋭角となる斜め流路壁に接続している、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記素子基板は、前記第一ポンプが流体接続された吐出口および圧力室を含むＵ字型流路が複数並んだ吐出口列を複数備え、
    前記吐出口列の端部に位置する第一ポンプの積層方向には、前記供給流路の接続口が設けられていない、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 各吐出口列において、前記第一ポンプおよび前記エネルギーを発生する素子は、前記吐出口が並ぶ列方向において同一の列内に位置する、請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記供給流路の前記共通流路への接続口は、前記共通流路に沿って延びている、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記供給流路の前記共通流路への接続口と、前記回収流路の前記共通流路への接続口とは、前記共通流路の延在方向に互いに離隔して配置されている、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記供給流路の前記共通流路との接続口から前記共通流路へ向かうインク循環流れの方向に、前記共通流路から前記第一ポンプへの液体の流入口が設けられている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記供給流路の前記共通流路への接続口と前記回収流路の前記共通流路への接続口との間の流路壁は、前記素子基板と前記流路部材との接合面よりも、積層方向において吐出口形成面に近くに位置している、請求項１から１５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
17. 前記共通流路に、複数の前記供給流路および複数の前記回収流路のうちの少なくとも一方が接続されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
18. 前記第一ポンプは、エネルギーを発生する素子が駆動されていないときに駆動する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
19. 前記第二ポンプは、前記液体吐出ヘッド内に備えられている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
20. 前記第二ポンプは、前記液体吐出ヘッドの外部に備えられている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
21. 請求項１から１９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するタンクと、
    前記第一ポンプ及び前記第二ポンプとは異なる第三ポンプと、を備え、
    前記第三ポンプによって前記タンクから前記液体吐出ヘッドに液体が供給されることを特徴とする液体吐出装置。

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