JP2023159982A - ダイヤフラムポンプ、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダイヤフラムの振動の影響を低減させることで、ダイヤフラムと支持部材の接合強度の低下を抑制したダイヤフラムポンプ並びに、そのようなダイヤフラムポンプを備えた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供する【解決手段】 ダイヤフラムポンプ５００は、圧電体５１０と、ダイヤフラム５０６と、支持部材５０５と、を有している。ダイヤフラム５０６と支持部材５０５との間には空間５０３が形成されている。ダイヤフラムポンプ５００は、ダイヤフラム５０６の変形により空間５０３の容積を変化させることで流体を流動させている。ダイヤフラム５０６は、空間５０３に面する面のうち圧電体５１０の変形により変形する第１の面２２と、第１の面とは接続していない第２の２３とを有している。ダイヤフラム５０６は、第２の面２３で支持部材５０５と接合している。【選択図】 図３

Description

本発明は、ダイヤフラムポンプ、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。

医療分野の医薬投与や燃料電池の燃料供給、あるいは印刷機器のインク供給等の技術分野においては、高い精度で定量の流体を圧送するマイクロポンプが用いられている。そのようなポンプとしては、特許文献１のいわゆるダイヤフラムポンプが知られている。

ダイヤフラムポンプは一般に、電圧の印加により変形する圧電体と、圧電体の変形に伴って変形するダイヤフラムと、ダイヤフラムを支持しダイヤフラムとの間にポンプ室を形成する支持部材とを備えている。ダイヤフラムポンプでは、圧電体に電圧が印加されると圧電体の変形に伴ってダイヤフラムが振動する。そして、ダイヤフラムの振動に応じて、ポンプ室の容積が連続的に拡大または縮小する。このとき、ポンプ室の圧力は減少または増加するため、ポンプの外部からポンプ室への流体の吸入と、ポンプ室からポンプの外部への流体の排出が発生する。このように、ダイヤフラムポンプは簡素な構造且つ小型であるため、様々な機器への組み込みが容易である。

特開２００８－１８０１６１号公報

しかしながら、例えば特許文献１に記載されるダイヤフラムポンプ（図２４）では、ダイヤフラム６５２はポンプ室６５７側の振動面６５４が支持部材６５３と接合しているため、接合部６５５にはダイヤフラム６５２の高周波振動が常時加わることになる。具体的には、流体吸入時は図２４（ａ）に示すように、圧電体６５０の変形に伴う電極板６５１の変形により、ポンプ室の容積が拡大する方向にダイヤフラム６５２が振動する。ここで、接合部６５５と接合する箇所の振動面６５４のうち、内側の部分と外側の部分をそれぞれ振動面６５４ａ、６５４ｂとする。このとき、電極板６５１の曲げ変形により、振動面６５４ｂが矢印Ｂの方向に押し付けられると同時に、振動面６５４ａは接合部６５５から離れる矢印Ａの方向にモーメントの影響を受ける。一方、流体排出時は図２４（ｂ）に示すように、電極板６５１の変形によりポンプ室６５７の容積が縮小する方向にダイヤフラム６５２が振動する。このとき、電極板６５１の曲げ変形により、振動面６５４ａが矢印Ａの方向に押し付けられると同時に、振動面６５４ｂは接合部６５５から離れる矢印Ｂの方向にモーメントの影響を受ける。ダイヤフラムポンプでは、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）の状態を交互に繰り返すため、ダイヤフラム６５２と支持部材６５３の接合強度が低下する。

さらに、ダイヤフラム６５２に接合される電極板６５１の外周縁６５６がダイヤフラム６５２と支持部材６５３との接合部６５５から支持部材６５３方向に離れる程、外周縁６５６下のダイヤフラム６５２に加わる力Ｆが大きくなるため、曲げ変形が大きくなる。すなわち、流体の吸入及び排出時に振動面６５４に加わるモーメントの影響が大きくなり、ダイヤフラム６５２と支持部材６５３との接合強度の低下がより顕著になる。

また、仮に電極板６５１を用いずに、圧電体６５０とダイヤフラム６５２とが直接接合している場合も同様に、圧電体６５０の変形に伴うダイヤフラム６５２の振動により、ダイヤフラム６５２と支持部材６５３との接合強度が低下する。

本発明は、上記課題を鑑み、ダイヤフラムの振動の影響を低減させることで、ダイヤフラムと支持部材の接合強度の低下を抑制したダイヤフラムポンプ並びに、そのようなダイヤフラムポンプを備えた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、電圧の印加により変形する圧電体と、前記圧電体の変形に伴って変形するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを支持する支持部材と、を有し、前記ダイヤフラムと前記支持部材との間には空間が形成されており、前記ダイヤフラムの変形により前記空間の容積を変化させることで流体を流動させるダイヤフラムポンプにおいて、前記ダイヤフラムは、前記空間に面する面のうち前記圧電体の変形により変形する第１の面と、前記第１の面とは接続していない第２の面と、を有し、前記ダイヤフラムは、前記第２の面で前記支持部材と接合していることを特徴とする。

本発明によれば、ダイヤフラムの振動の影響を低減させることで、ダイヤフラムと支持部材の接合強度の低下を抑制したダイヤフラムポンプ並びに、そのようなダイヤフラムポンプを備えた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することができる。

ダイヤフラムポンプの正面図、側面図及び背面図。 ダイヤフラムポンプのカバーを外した状態の斜視図。 ダイヤフラムポンプの断面図。 ダイヤフラムポンプの分解斜視図。 動作中のダイヤフラムポンプの断面図。 第２の実施形態におけるダイヤフラムポンプの断面図。 実施例１におけるダイヤフラムポンプの断面図。 液体吐出装置の概略図。 液体吐出ヘッドの分解斜視図。 液体吐出ヘッドの縦断面及び吐出モジュールの拡大断面図。 循環ユニットの外観概略図。 循環経路を示す縦断面図。 循環経路を模式的に示すブロック図。 圧力調整手段の例を示す断面図。 液体吐出ヘッド内のインクの流れを説明する図。 吐出ユニットにおける循環経路を示した模式図。 開口プレートを示した図。 吐出素子基板を示した図。 吐出ユニットのインク流れを示した断面図。 吐出口の近傍を示した断面図。 吐出口の近傍の比較例を示す図。 吐出素子基板の比較例を示した図。 液体吐出ヘッドの流路構成を示した図。 従来例の動作中のダイヤフラムポンプの断面図。

以下、図面を用いて本開示の各実施形態の例を説明する。尚、以下の実施形態は本開示事項を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせすべてが本開示の解決手段に必須のものとは限らない。尚、同一の構成要素には同一の参照番号を付す。以下の説明ではまず、本開示の特徴部分であるダイヤフラムポンプの構成を述べ、その後、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置について説明を行う。

（第１の実施形態）
（ダイヤフラムポンプ）
図１は、ダイヤフラムポンプ５００の概略図である。図１（ａ）はダイヤフラムポンプ５００の正面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は背面図を示している。ダイヤフラムポンプ５００の下方には、ダイヤフラムポンプが流体を吸入する吸入孔５０１を有している。一方、ダイヤフラムポンプ５００の上方には、ダイヤフラムポンプ５００から流体が排出される排出孔５０２を有している。すなわち、吸入孔５０１から入った流体はポンプ内部を通過し、排出孔５０２から排出される。

後に詳述するように、液体吐出装置にダイヤフラムポンプ５００を搭載した場合には、吸入孔５０１はポンプ入口流路１７０（図１２）に接続される。そして、回収流路１４０（図１２）で回収されたインクがポンプ入口流路１７０を介して吸入孔５０１からダイヤフラムポンプ５００に吸入される。また、排出孔５０２はポンプ出口流路１８０（図１２）に接続されており、ポンプ出口流路１８０に排出されたインクは供給流路１３０（図１２）へ供給される。

図２はダイヤフラムポンプ５００のカバー５０７を外した状態の斜視図を示す。ダイヤフラムポンプ５００は支持部材５０５上に、ダイヤフラム５０６、電極板５０９及び圧電体５１０をこの順に積層している。

圧電体５１０は加えられた電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する機能を果たす。つまり、ダイヤフラムポンプ５００は、電圧が印加された圧電体５１０の変形に伴ってダイヤフラム５０６を変形させることで、流体を流動させるポンプである。

電極板５０９は、圧電体５１０に電力を供給するために圧電体５１０と接するように配置されている。さらに、圧電体５１０の振動をダイヤフラム５０６により伝えやすくする役割を果たす。これにより、圧電体５１０の面積が小さい場合であっても、ダイヤフラム５０６を大きく振動させることができる。圧電体５１０に電力を供給するためのケーブル（不図示）が電極版５０９とは別体で存在する場合には、ダイヤフラムポンプ５００は電極版５０９を備えていなくても良い。

ダイヤフラム５０６は、圧電体５１０の駆動に伴って変形（振動）し、ポンプ室５０３（図３）内の容積を拡大または縮小させるための振動膜である。ダイヤフラム５０６は、変性ＰＰＥ＋ＰＳやポリプロピレン等の射出成形可能な材料が用いられるが、フィルムや樹脂板を打ち抜いたものあってもよい。また、ダイヤフラム５０６は単層または多層のいずれで形成されていても良い。

ダイヤフラム５０６と電極板５０９、電極板５０９と圧電体５１０はそれぞれ不図示の接着剤で接合されている。また、支持部材５０５の下面には吸入孔５０１及び排出孔５０２が形成されている。吸入孔５０１は、上流側からポンプ室５０３（図３）へと流体を吸入するための孔である。排出孔５０２は、ポンプ室５０３から下流側へ流体を排出するための孔である。

図３は図２におけるＡ－Ａ断面図、図４は図２の分解斜視図である。支持部材５０５の上面には円形状の凹所５０３が形成されている。凹所５０３はダイヤフラム５０６と対向し、ポンプ室５０３として機能する空間である。また、吸入孔５０１とポンプ室５０３との間（連通部）には、逆止弁５０４ａが設けられ、ポンプ室５０３とポンプ排出孔５０２との間（連通部）にも、逆止弁５０４ｂが設けられている。逆止弁５０４ａは、ポンプ吸入孔５０１の内部に形成されている空間５１２ａ中の流体が図面下方へと流動（逆流）することを防ぐための弁である。これにより、空間５１２ａ中の流体はポンプ室５０３へとのみ流れる。また、逆止弁５０４ｂは、ポンプ排出孔５０２の内部に形成されている空間５１２ｂ中の流体がポンプ室５０３へと流動（逆流）することを防ぐための弁である。これにより、空間５１２ｂ中の流体は図面下方へとのみ流れる。

図５はダイヤフラムポンプ５００が動作している状態を示す。具体的には、図５（ａ）は流体吸入時、図５（ｂ）は流体排出時の状態を示している。ダイヤフラム５０６が変位して、ポンプ室５０３の容積が増加することでポンプ室５０３が減圧されると、逆止弁５０４ａは空間５１２ａ内の吸入孔５０１の開口から離間する（図中の上方へと移動する）。逆止弁５０４ａが空間５１２ａ内のポンプ吸入孔５０１の開口から離間することで、ポンプ吸入孔５０１における流体の流通を可能とする開状態となる。また、ダイヤフラム５０６が変位してポンプ室５０３の容積が縮小することでポンプ室５０３が加圧されると、逆止弁５０４ａは吸入孔５０１の開口の周囲の壁面に密接する。この結果、ポンプ吸入孔５０１における流体の流通を遮断する閉状態となる。

一方、逆止弁５０４ｂは、ポンプ室５０３が減圧されると、支持部材５０５の開口の周囲の壁面に密接して、ポンプ排出孔５０２における流体の流通を遮断する閉状態となる。また、ポンプ室５０３が加圧されると、逆止弁５０４ｂは、支持部材５０５の開口から離間して空間５１２ｂ側に移動し（図中の下方へと移動し）、ポンプ排出孔５０２における流体の流通を可能とする。

尚、各逆止弁５０４ａ、５０４ｂの材質は、ポンプ室５０３内の圧力に応じて変形可能なものであればよく、例えば、ＥＰＤＭやエラストマ等の弾性部材やポリプロピレン等のフィルムや薄板で形成することが可能である。但し、これらに限定されるものではない。

前述のように、ポンプ室５０３は支持部材５０５とダイヤフラム５０６との接合によって形成されている。したがって、ダイヤフラム５０６が変形することによりポンプ室５０３の圧力は変化する。例えば、ダイヤフラム５０６が支持部材側に変位して（図中、下方に変位して）ポンプ室５０３の容積が減少すると、ポンプ室５０３内の圧力は上昇する。これにより排出孔５０２に対向して配置した逆止弁５０４ｂが開状態となり、ポンプ室５０３の流体が排出される。このとき、吸入孔５０１に対向して配置された逆止弁５０４ａは、ポンプ吸入孔５０１の周囲の壁面に密接するためポンプ室５０３から吸入孔５０１への流体の逆流は抑制される。

また逆に、ダイヤフラム５０６が圧電体５１０側に変位して（図中、上方に変位して）ポンプ室５０３の容積が増加すると、ポンプ室５０３の圧力は減少する。これにより、吸入孔５０１に対向して配置された逆止弁５０４ａが開状態となり、ポンプ室５０３に流体が供給される。このとき、ポンプ排出孔５０２に配置された逆止弁５０４ｂは、支持部材５０５に形成された開口の周囲の壁面に密接して当該開口を閉塞する。このため、ポンプ排出孔５０２からポンプ室５０３への流体の逆流は抑制される。

このようにダイヤフラムポンプ５００では、ダイヤフラム５０６が変形しポンプ室５０３の圧力を変化させることで、流体の吸引と排出を行う。特に、液体の吸引と排出を行う場合に、ポンプ室５０３に泡が混入すると、ダイヤフラム５０６が変形しても泡の膨張・収縮によりポンプ室５０３の圧力変化が小さくなる。そして、圧力変化が小さくなると吸引・排出できる液体量が減少してしまう。

そこで、泡をポンプ室５０３の上方に集まりやすくさせるため、ダイヤフラムポンプ５００の使用される姿勢において、ポンプ室５０３を鉛直方向に延在させることが好ましい。なお、本実施形態における鉛直方向とは、泡がポンプ室５０３の上方に集まりさえすれば傾いていてもよい。ここで、使用される姿勢とは、ダイヤフラムポンプ５００がポンプとしての機能を果たすように使用される姿勢、すなわち、図１の状態を表す。また、ポンプ室５０３の泡を排出するために、排出孔５０２は吸入孔５０１よりも上方に配されていることが好ましい。さらに、より排出孔５０２から泡を排出しやすいように、排出孔５０２をポンプ室５０３の鉛直方向における中心よりも上方に形成することが好ましい。これにより、ポンプの流量の安定化を図ることができる。

本実施形態では、ポンプ室側のダイヤフラム５０６の面は、平坦な振動面２２（第１の面とも称する）と、支持部材５０５の上面と接合するために一定高さ突き出ている凸部２４から構成される。また、凸部２４のうち、支持部材５０５と接合する面を第２の面２３と称する。すなわち、第１の面２２が変形する方向のうち空間５０３の容積が縮小する方向を上方から下方としたとき、第２の面２３は第１の面２２よりも下方に位置している。これにより、圧電体５１０の駆動により電圧板５０９が変形し、ダイヤフラム５２が振動した場合であっても、第１の面２２と接合面である第２の面２３は互いに接続しない異なる面であるため、第２の面２３は振動によるモーメントの影響が低減される。

さらに、電極板５０９の外周縁５０９ａの支持部材側への投影部が、ダイヤフラム５０６と支持部材５０５の接合領域内（第２の面２３）に存在することが好ましい。これにより、ダイヤフラム５０６の振動方向に直交する方向における、電極板の外周縁５０９ａと接合領域との距離が小さくなり、振動によるモーメントの影響をより低減することが出来る。

上記では、ダイヤフラムポンプ５００は支持部材５０５上にダイヤフラム５０６、電極板５０９及び圧電体５１０をこの順に積層している場合について説明したが、電極板５０９を有していなくてもよい。すなわち、ダイヤフラム５０６は圧電体５１０と直接接合されていてもよい。この場合であっても、第１の面２２と異なる第２の面２３を支持部材５０５と接合することにより、接合部における振動によるモーメントの影響を低減することが出来る。また、圧電体の外周縁５１０ａのダイヤフラムへの投影部、第２の面内に配置されることが好ましい。これにより、ダイヤフラム５０６の振動方向に直交する方向における、圧電体５１０の外周縁５１０ａと接合領域との距離が小さくなり、振動によるモーメントの影響をより低減することが出来る。

また、図５では第２の面２３は、支持部材５０５に対して第１の面２２より突出しているが、第２の面２３は支持部材５０５に対して第１の面２２より陥没していてもよい。換言すれば、第１の面２２が変形する方向のうち空間５０３の容積を縮小する方向を上方から下方としたとき、第２の面２３が第１の面２２よりも下方に位置していてもよく、第２の面２３が第１の面２２よりも上方に位置していてもよい。すなわち、第１の面２２と第２の面２３は、互いに直接接続していない異なる面であればよい。

以上の構成によれば、ダイヤフラム５０６の振動面２２と接合面２３が互いに直接接続しない異なる面であるため、ダイヤフラム５０６と支持部材５０５の接合強度の低下を抑制することが出来る。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態におけるダイヤフラムポンプの構成を説明する。尚、以降の説明においては、主として第１の実施形態と異なる部分のみを説明し、第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

図６に第２の実施形態におけるダイヤフラムポンプのＡ－Ａ断面図を示す。第２の実施形態では、ダイヤフラム５０６のうち圧電体５１０または電極板５０９と接合される面が、第２の面２３よりも外側に延在している。さらに、Ａ－Ａ断面図において、電極板５０９の外周縁５０９ａのダイヤフラムへの投影部のうち、一方がダイヤフラム５０６と支持部材５０５の接合領域内（第２の面２３）に存在し、他方は接合領域外に存在する。つまり、電極板５０９の中心とダイヤフラム５０６の中心が、支持部材５０５と直交する方向において重ならない構成となっている。換言すれば、ダイヤフラム５０６の第１の面２２と直交する方向から見た際に、電極板５０９の中心は、ダイヤフラム５０６の中心とずれている。このような左右非対称なズレは、ダイヤフラムポンプの組み立て時の公差や部品公差によるものである。このようにズレがある場合であっても、Ａ－Ａ断面図において、電極版の外周縁５０９ａのダイヤフラム５０６への投影部のうち一方は第２の面２３に配置されるため、ダイヤフラム５０６と支持部材５０５の接合強度の低下を抑制することが出来る。

また、電極板５０９を備えない場合にあっては、ダイヤフラム５０６の第１の面２２と直交する方向から見た際に、圧電体５１０の中心は、ダイヤフラム５０６の中心とずれているとよい。

このとき、電極版５０９を備える場合と同様に、Ａ－Ａ断面図において、圧電体の外周縁５１０ａのダイヤフラムへの投影部のうち一方は、第２の面に配置される。これにより、ダイヤフラム５０６と圧電体５１０の接合強度の低下を抑制することが出来る。

以上の構成によれば、このように左右非対称なズレがある場合であっても、第１の面２２と第２の面２３が互いに接続しない異なる面であることで、第１の実施形態と同様に、第２の面２３に加わるモーメントの影響を低減することが出来る。

実施例１を以下に示す。図７は実施例１におけるダイヤフラムポンプのＡ－Ａ断面図である。本実施例では、支持部材５０５がレーザ光透過材料でダイヤフラム５０６がレーザ光吸収材料となっている。そして、ダイヤフラム５０６はレーザ溶着により支持部材５０５に接合されている。第２の面２３と支持部材５０５を予め密着させた状態において、支持部材側から第２の面２３のみにレーザを照射することにより、第１の面２２へのレーザ溶着時の熱影響を抑制することが可能である。

本実施例では、第２の面２３の接合領域２５の幅は、レーザ溶着前０．５ｍｍであり、レーザ溶着後は１ｍｍとした。また、第２の面２３を含む凸部２４の高さは、レーザ溶着前は０．１５ｍｍであり、レーザ溶着後は０．０５ｍｍとした。電極板５０９の外径φは２０ｍｍとした。また、図７に示すように、電極板５０９の外周縁５０９ａの支持部材側への投影部が、ダイヤフラム５０６と支持部材５０５の接合領域２５内に存在するようにした。電極板５０９の外径φは２０ｍｍとした。

（液体吐出装置）
上記実施形態におけるダイヤフラムポンプ５００を有する液体吐出ヘッド１を備える液体吐出装置について説明する。本実施形態では、液体を吐出する吐出素子として、電熱変換素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式を採用した例を用いて説明するが、これに限られない。圧電素子（ピエゾ）を用いて液体を吐出する吐出方式、または、他の吐出方式が採用された液体吐出ヘッドにも適用することができる。さらに、以下に説明する圧力調整手段等も、実施形態及び図面に記載されている構成自体に限定されるものではない。

図８は、液体吐出装置を説明するための図であり、液体吐出装置の液体吐出ヘッド及びその周辺の拡大図である。まず、本実施形態における液体吐出装置５０の概略構成を、図８を参照しつつ説明する。図８（ａ）は、液体吐出ヘッド１を用いる液体吐出装置を模式的に示す斜視図である。本実施形態の液体吐出装置５０は、液体吐出ヘッド１を走査しつつ液体としてのインクを吐出して記録媒体Ｐへの記録を行うシリアル型のインクジェット記録装置を構成している。また、記録媒体Ｐの幅方向全般にわたって吐出口が形成されており、後述する主走査方向への移動を伴わずに記録媒体Ｐの幅方向全域に吐出が可能な、いわゆるフルライン型の液体吐出ヘッドであってもよい。

液体吐出ヘッド１は、搭載部（キャリッジ６０）に搭載されている。キャリッジ６０は、ガイド軸５１に沿って主走査方向（Ｘ方向）に往復移動する。記録媒体Ｐは、搬送ローラ５５、５６、５７、５８によって、主走査方向と交差（本例の場合は、直交）する副走査方向（Ｙ方向）に搬送される。尚、以下で参照する各図において、Ｚ方向は鉛直方向を示しており、Ｘ方向及びＹ方向によって規定されるＸ－Ｙ平面と交差（本例の場合は、直交）している。液体吐出ヘッド１は、ユーザによって、キャリッジ６０に対し取り外し及び取り付けが可能に構成されている。

液体吐出ヘッド１は、循環ユニット５４と、後述する吐出ユニット３（図１４参照）とを含み構成されている。具体的な構成については後述するが、吐出ユニット３には、液体を吐出するための複数の吐出口と、各吐出口から液体を吐出するための吐出エネルギーを発生させる吐出素子とが設けられている。

また、液体吐出装置５０には、インクの供給源であるインクタンク２及び外部ポンプ２１が設けられており、インクタンク２に貯留されたインクは、外部ポンプ２１の駆動力によってインク供給チューブ５９を介して循環ユニット５４に供給される。

液体吐出装置５０は、キャリッジ６０に搭載された液体吐出ヘッド１が主走査方向へと移動しつつインクを吐出して記録を行う記録走査と、記録媒体Ｐを副走査方向へと搬送する搬送動作とを繰り返すことにより、記録媒体Ｐに所定の画像を形成する。尚、本実施形態における液体吐出ヘッド１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４種類のインクを吐出可能としており、これらのインクによってフルカラー画像を記録することが可能である。但し、液体吐出ヘッド１から吐出可能とするインクは、上記の４種類のインクに限定されない。他の種類のインクを吐出するための液体吐出ヘッドにも本開示は適用可能である。すなわち、液体吐出ヘッドから吐出するインクの種類及びその数は限定されない。

また、液体吐出装置５０には記録媒体Ｐの搬送路からＸ方向に外れた位置に、液体吐出ヘッドの吐出口が形成された吐出口面を覆うことが可能なキャップ部材（不図示）が設けられている。キャップ部材は、非記録動作時において液体吐出ヘッド１の吐出口面を覆い、吐出口の乾燥防止や保護、吐出口からのインク吸引動作等に使用される。

尚、図８（ａ）に示す液体吐出ヘッド１は、４種類のインクに応じた４つの循環ユニット５４が液体吐出ヘッド１に備えられている例を示しているが、吐出する液体の種類に応じた循環ユニット５４が備えられていればよい。また、同種類の液体に対して複数の循環ユニット５４が備えられていてもよい。即ち、液体吐出ヘッド１は、１つ以上の循環ユニットを備える構成とすることができる。４種類のインク全てを循環せず、少なくとも１種類のインクのみ循環する構成でもよい。

図８（ｂ）は、液体吐出装置５０の制御系を示すブロック図である。ＣＰＵ１０３は、ＲＯＭ１０１に格納された処理手順等のプログラムに基づいて液体吐出装置５０の各部の動作を制御する制御手段としての機能を果す。ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０３が処理を実行する際のワークエリア等として用いられる。ＣＰＵ１０３は、液体吐出装置５０の外部のホスト装置４００からの画像データを受信してヘッドドライバ１Ａを制御し、吐出ユニット３に設けられた吐出素子の駆動を制御する。また、ＣＰＵ１０３は、液体吐出装置に設けられた種々のアクチュエータのドライバの制御も行う。例えば、ＣＰＵ１０３は、キャリッジ６０を移動させるためのキャリッジモータ１０５のモータドライバ１０５Ａ、及び、記録媒体Ｐを搬送させるための搬送モータ１０４のモータドライバ１０４Ａ等の制御を行う。さらに、ＣＰＵ１０３は、後述のダイヤフラムポンプ５００の駆動を行うポンプドライバ５００Ａ、及び、外部ポンプ２１のポンプドライバ２１Ａ等の制御を行う。尚、図８（ｂ）では、ホスト装置４００からの画像データを受信した処理を行う形態を示しているが、ホスト装置４００からのデータに拠らずに液体吐出装置５０で処理が行われてもよい。

＜液体吐出ヘッドの基本構成＞
図９は、本実施形態の液体吐出ヘッド１の分解斜視図である。図１０は図８に示す液体吐出ヘッド１のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線断面図である。図１０（ａ）は液体吐出ヘッド１の全体的な縦断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す吐出モジュールの拡大図である。以下、図９及び図１０を中心に、図８を適宜参照しつつ、本実施形態における液体吐出ヘッド１の基本構成を説明する。

図９に示すように、液体吐出ヘッド１は、循環ユニット５４と、循環ユニット５４から供給されたインクを記録媒体Ｐに吐出するための吐出ユニット３とを含み構成されている。本実施形態における液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置５０のキャリッジ６０に設けられている不図示の位置決め手段及び電気的接点によってキャリッジ６０に固定支持される。液体吐出ヘッド１は、キャリッジ６０と共に図８に示す主走査方向（Ｘ方向）に移動しながらインクを吐出し、記録媒体Ｐへの記録を行う。

インクの供給源となるインクタンク２に接続された外部ポンプ２１には、インク供給チューブ５９が設けられている（図８参照）。このインク供給チューブ５９の先端には、不図示の液体コネクタが設けられている。液体吐出装置５０に液体吐出ヘッド１が搭載された際、液体吐出ヘッド１のヘッド筐体５３に設けられた液体コネクタ挿入口５３ａに、インク供給チューブ５９の先端に設けられた液体コネクタが気密接続される。これにより、インクタンク２から外部ポンプ２１を経て液体吐出ヘッド１に至るインク供給路が形成される。本実施形態では、４種類のインクを用いるため、インクタンク２、外部ポンプ２１、インク供給チューブ５９、及び循環ユニット５４が、それぞれのインクに対応して４組設けられており、各インクに対応した４本のインク供給路が独立して形成されている。このように、本実施形態の液体吐出装置５０には、液体吐出ヘッド１の外部に設けられたインクタンク２からインクが供給されるインク供給系が備えられている。尚、本実施形態の液体吐出装置５０には、液体吐出ヘッド１内のインクをインクタンク２に回収するようなインク回収系は備えられていない。従って、液体吐出ヘッド１には、インクタンク２のインク供給チューブ５９を接続するための液体コネクタ挿入口５３ａは設けられているが、液体吐出ヘッド１のインクをインクタンク２に回収するためのチューブを接続させるコネクタ挿入口は設けられていない。尚、液体コネクタ挿入口５３ａは、インク毎に設けられている。

図１０において、５４Ｂはブラックインク用の循環ユニットを、５４Ｃはシアンインク用の循環ユニットを、５４Ｍはマゼンタインク用の循環ユニットを、５４Ｙはイエローインク用のインク循環ユニットを、それぞれ示している。各循環ユニットは略同様の構成を有しており、本実施形態において各循環ユニットを特に区別しない場合には、いずれも循環ユニット５４と表記する。

図９及び図１０（ａ）において、吐出ユニット３は、２つの吐出モジュール３００、第１支持部材４、第２支持部材７、電気配線部材（電気配線テープ）５、及び電気コンタクト基板６を備える。図１０（ｂ）に示すように、吐出モジュール３００は、厚さ０．５～１ｍｍのシリコン基板３１０と、シリコン基板３１０の片面に設けられた複数の吐出素子１５とを備えている。本実施形態における吐出素子１５は、液体を吐出するための吐出エネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換素子（ヒータ）により構成されている。各吐出素子１５には、シリコン基板３１０上に成膜技術によって形成された電気配線を介して電力が供給される。

また、シリコン基板３１０の表面（図１０（ｂ）において下面）には、吐出口形成部材３２０が形成されている。吐出口形成部材３２０には、複数の吐出素子１５に対応する複数の圧力室１２と、インクを吐出する複数の吐出口１３とがフォトリソグラフィ技術によってそれぞれ形成されている。圧力室１２は、吐出素子１５により発生するエネルギーが作用する空間である。さらに、シリコン基板３１０には、共通供給流路１８と共通回収流路１９とが形成されている。また、シリコン基板３１０には、共通供給流路１８と各圧力室１２とを連通する供給接続流路３２３と、共通回収流路１９と各圧力室１２とを連通する回収接続流路３２４が形成されている。本実施形態では、１つの吐出モジュール３００が、２種類のインクの吐出を行うように構成されている。即ち、図１０（ａ）に示す２つの吐出モジュールのうち、図中の左側に位置する吐出モジュール３００は、ブラックインクとシアンインクの吐出を行い、図中の右側に位置する吐出モジュール３００は、マゼンタインクとイエローインクの吐出を行う。尚、この組み合わせは一例であり、インクの組み合わせはいずれであってもよい。１つの吐出モジュールが１種類のインクを吐出する構成でもよいし、３種類以上のインクを吐出する構成としてもよい。２つの吐出モジュール３００が同じ種類数のインクを吐出するものでなくてもよい。１つの吐出モジュール３００が備えられる構成としてもよいし、３つ以上の吐出モジュール３００が備えらえる構成としてもよい。さらに、図１０に示す例では、１色のインクに対して、Ｙ方向に延在する２つの吐出口列が形成されている。各吐出口列を構成する複数の吐出口１３の各々に対し、圧力室１２、共通供給流路１８及び共通回収流路１９がそれぞれ形成されている。

シリコン基板３１０の裏面（図１０（ｂ）において上面）側には、後述するインク供給口及びインク回収口が形成されている。インク供給口は複数の共通供給流路１８にインク供給流路４８からインクを供給し、インク回収口は複数の共通回収流路１９からインク回収流路４９にインクを回収する。

尚、ここでいうインク供給口及びインク回収口は、後述する順方向のインク循環時においてインクの供給及び回収を行う開口を指す。すなわち、順方向へのインク循環時にはインク供給口から各共通供給流路１８にインクが供給されると共に、各共通回収流路１９からインク回収口へとインクが回収される。但し、逆方向へインクを流すインク循環を行う場合もある。この場合には、上記で説明したインク回収口から共通回収流路１９にインクが供給されると共に、共通供給流路１８からインク供給口へとインクが回収されることになる。

図１０（ａ）に示すように、吐出モジュール３００は、その裏面（図１０（ａ）における上面）が、第１支持部材４の一方の面（図１０（ａ）において下面）に接着固定されている。第１支持部材４には、その一方の面から他方の面に亘って貫通するインク供給流路４８とインク回収流路４９とが形成されている。インク供給流路４８の一方の開口はシリコン基板３１０における前述のインク供給口に、インク回収流路４９の一方の開口はシリコン基板３１０における前述のインク回収口に、それぞれ連通している。尚、インク供給流路４８及びインク回収流路４９は、インクの種類毎に独立して設けられている。

また、第１支持部材４の一方の面（図１０（ａ）における上面）には、吐出モジュール３００を挿通させる開口７ａ（図１４参照）を有する第２支持部材７が接着固定されている。第２支持部材７には、吐出モジュール３００に対して電気的に接続される電気配線部材５が保持されている。電気配線部材５は、インクを吐出するための電気信号を吐出モジュール３００に印加するための部材である。吐出モジュール３００と電気配線部材５との電気接続部分は、封止材（不図示）により封止され、インクによる腐食や外的衝撃から保護されている。

また、電気配線部材５の端部５ａ（図９参照）には、不図示の異方性導電フィルムを用いて電気コンタクト基板６が熱圧着され、電気配線部材５と電気コンタクト基板６とは電気的に接続されている。電気コンタクト基板６は、液体吐出装置５０からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子（不図示）を有している。

さらに、第１支持部材４と循環ユニット５４との間にはジョイント部材８（図１０（ａ））が設けられている。ジョイント部材８には、供給口８８と回収口８９とがインクの種類毎に形成されている。供給口８８及び回収口８９は、第１支持部材４のインク供給流路４８及びインク回収流路４９と循環ユニット５４に形成される流路とを連通させる。尚、図１０（ａ）において、供給口８８Ｂ及び回収口８９Ｂはブラックインクに対応し、供給口８８Ｃ及び回収口８９Ｃはシアンインクに対応する。また、供給口８８Ｍ及び回収口８９Ｍはマゼンタインクに対応し、供給口８８Ｙ及び回収口８９Ｙはイエローインクに対応している。

尚、第１支持部材４のインク供給流路４８及びインク回収流路４９のそれぞれの一端部の開口は、シリコン基板３１０におけるインク供給口及びインク回収口に合わせた小さな開口面積を有している。これに対し、第１支持部材４のインク供給流路４８及びインク回収流路４９のそれぞれの他端部の開口は、循環ユニット５４の流路に合わせて形成されたジョイント部材８の大きな開口面積と同一の開口面積にまで拡大させた形状を有している。このような構成を採ることにより、各回収流路から集められたインクに対する流路抵抗の上昇を抑制することができる。但し、インク供給流路４８及びインク回収流路４９のそれぞれの一端部及び他端部の開口の形状は、上記の例に限定されない。

上記構成を有する液体吐出ヘッド１において、循環ユニット５４に供給されたインクは、ジョイント部材８の供給口８８及び第１支持部材４のインク供給流路４８を経て、吐出モジュール３００のインク供給口から共通供給流路１８に流入する。続いてインクは共通供給流路１８から供給接続流路３２３を介して圧力室１２に流入し、圧力室内に流入したインクの一部は、吐出素子１５の駆動によって吐出口１３から吐出される。吐出されなかった残りのインクは、圧力室１２から回収接続流路３２４、共通回収流路１９を経てインク回収口から第１支持部材４のインク回収流路４９に流入する。そして、インク回収流路４９に流入したインクは、ジョイント部材８の回収口８９を経て循環ユニット５４へと流入し、回収される。

＜循環ユニットの構成要素＞
図１１は、本実施形態の記録装置に適用される１種類のインクに対応する１つの循環ユニット５４の外観概略図である。循環ユニット５４には、フィルタ１１０、第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０、及びダイヤフラムポンプ５００が配置されている。これらの構成要素は、図１２及び図１３に示すように各流路によって接続され、液体吐出ヘッド１内において、吐出モジュール３００に対してインクの供給及び回収を行う循環経路を構成している。

＜液体吐出ヘッド内の循環経路＞
図１２は、液体吐出ヘッド１内に構成される１種類のインク（１色のインク）の循環経路を模式的に示す縦断面図である。図１３は、図１２に示した循環経路を模式的に示すブロック図である。図１２及び図１３に示すように、第１圧力調整手段１２０は、第１バルブ室１２１及び第１圧力制御室１２２を備えている。第２圧力調整手段１５０は、第２バルブ室１５１及び第２圧力制御室１５２を備えている。第１圧力調整手段１２０は、第２圧力調整手段１５０よりも相対的に制御圧力が高くなるように構成されている。本実施形態では、この二つの圧力調整手段１２０、１５０を用いることで、循環経路内において一定の圧力範囲での循環を実現している。また、第１圧力調整手段１２０と第２圧力調整手段１５０との圧力差に応じた流量で圧力室１２（吐出素子１５）をインクが流れるように構成されている。以下、図１２及び図１３を参照しつつ、液体吐出ヘッド１における循環経路及び循環経路内におけるインクの流れを説明する。尚、各図中の矢印はインクの流れる方向を示している。

まず、液体吐出ヘッド１における各構成要素の接続状態を説明する。液体吐出ヘッド１の外部に設けられたインクタンク２（図１３）に収容されたインクを液体吐出ヘッド１へ送る外部ポンプ２１は、インク供給チューブ５９（図８）を介して循環ユニット５４と接続されている。循環ユニット５４の上流側に位置する流入流路６００はフィルタ１１０を備え、第１圧力調整手段１２０の第１バルブ室１２１に連通している。即ち、流入流路６００は第１の流路２０１と接続している。第１バルブ室１２１は、図１２に示すバルブ１９０Ａにより開閉可能な連通口１９１Ａを介して第１圧力制御室１２２に連通している。

第１圧力制御室１２２は、供給流路１３０、バイパス流路１６０、及びダイヤフラムポンプ５００のポンプ出口流路１８０に接続されている。供給流路１３０は、吐出モジュール３００に設けられた前述のインク供給口を介して共通供給流路１８に接続されている。また、バイパス流路１６０は、第２圧力調整手段１５０に設けられた第２バルブ室１５１に接続されている。第２バルブ室１５１は、図１２に示すバルブ１９０Ｂによって開閉する連通口１９１Ｂを介して第２圧力制御室１５２に連通している。尚、図１２及び図１３では、バイパス流路１６０の一端を第１圧力調整手段１２０の第１圧力制御室１２２に接続し、且つバイパス流路１６０の他端を第２圧力調整手段１５０の第２バルブ室１５１に接続した例を示している。しかし、バイパス流路１６０の一端を供給流路１３０に接続し、バイパス流路の他端を第２バルブ室１５１に接続してもよい。

第２圧力制御室１５２は、回収流路１４０に接続されている。回収流路１４０は、吐出モジュール３００に設けられた前述のインク回収口を介して共通回収流路１９に接続されている。さらに、第２圧力制御室１５２は、ポンプ入口流路１７０を介してダイヤフラムポンプ５００に接続されている。尚、図１２において、１７０ａはポンプ入口流路１７０の流入口を示している。

次に、上記構成を有する液体吐出ヘッド１におけるインクの流れについて説明する。図１３に示すように、インクタンク２に収容されているインクは、液体吐出装置５０に設けられた外部ポンプ２１によって加圧され、正圧のインク流となって液体吐出ヘッド１の循環ユニット５４に供給される。

循環ユニット５４に供給されたインクは、フィルタ１１０を通過することにより塵埃などの異物や気泡が除去された後、第１圧力調整手段１２０に設けられた第１バルブ室１２１に流入する。フィルタ１１０を通過する際の圧力損失によってインクの圧力は低下するが、この段階でのインクの圧力は正圧の状態にある。その後、第１バルブ室１２１に流入したインクは、バルブ１９０Ａが開状態にあるとき、連通口１９１を通過して第１圧力制御室１２２に流入する。連通口１９１を通過する際の圧力損失によって、第１圧力制御室１２２に流入したインクは、正圧から負圧へと切り替わる。

次に、循環経路内におけるインクの流れを説明する。上記実施形態で説明したように、ダイヤフラムポンプ５００は、圧電体５１０に電圧を印加することで、ダイヤフラム５０６を振動させて、液体を流動させるポンプである。上流側となるポンプ入口流路１７０から吸引したインクを下流側となるポンプ出口流路１８０へとインクを送り出すように動作する。従って、ポンプが駆動されることにより、第１圧力制御室１２２に供給されたインクは、ポンプ出口流路１８０から送液されたインクと共に、供給流路１３０及びバイパス流路１６０に流入する。

供給流路１３０に流入したインクは、吐出モジュール３００のインク供給口から共通供給流路１８を介して圧力室１２に流入し、その一部のインクは吐出素子１５の駆動（発熱）によって吐出口１３から吐出される。また、吐出に使用されなかった残りのインクは、圧力室１２を流動し、共通回収流路１９を通過した後、吐出モジュール３００に接続されている回収流路１４０に流入する。回収流路１４０に流入したインクは、第２圧力調整手段１５０の第２圧力制御室１５２に流入する。

一方、第１圧力制御室１２２からバイパス流路１６０に流入したインクは、第２バルブ室１５１に流入した後、連通口１９１Ｂを通過して第２圧力制御室１５２に流入する。バイパス流路１６０を経由して第２圧力制御室１５２に流入したインクと回収流路１４０から回収されたインクとは、ダイヤフラムポンプ５００の駆動によってポンプ入口流路１７０を経てダイヤフラムポンプ５００内に吸引される。そして、ダイヤフラムポンプ５００内に吸引されたインクは、ポンプ出口流路１８０へと送られ、第１圧力制御室１２２に再び流入する。以降では、第１圧力制御室１２２から供給流路１３０を介して吐出モジュール３００を経て第２圧力制御室１５２に流入したインクと、バイパス流路１６０を介して第２圧力制御室１５２に流入したインクとが、ダイヤフラムポンプ５００に流入する。そして、ダイヤフラムポンプ５００から第１圧力制御室１２２に送られる。このようにして循環経路内でのインクの循環が行われることになる。

ここで、圧力室１２と接続され、圧力室１２に液体を供給する流路を第１の流路２０１と称し、圧力室１２と接続される他方の流路を第２の流路２０２と称する。即ち、ポンプ出口流路１８０及び供給流路１３０を合わせて第１の流路２０１と称し、回収流路１４０及びポンプ入口流路１７０を合わせて第２の流路２０２と称する。また、図１２に示すように、第１の流路２０１は、第１の流路２０１内の液体の圧力を調整する第１圧力調整手段１２０を備え、ポンプ出口流路１８０と供給流路１３０は、第１圧力調整手段１２０を介して接続していても良い。同様に、第２の流路２０２は、第２の流路２０２内の液体の圧力を調整する第２圧力調整手段１５０を備え、回収流路１４０とポンプ入口流路１７０は、第２圧力調整手段１５０を介して接続していても良い。即ち、ダイヤフラムポンプ５００は、吸入孔５０１が第２の流路２０２と接続し、排出孔５０２が第１の流路２０１と接続していることで、第２の流路２０２内の液体を第１の流路２０１に流入させる。

以上のように、本実施形態では、ダイヤフラムポンプ５００によって、液体吐出ヘッド１内に形成した循環経路に沿って液体を循環させることが可能になる。このため、吐出モジュール３００内でのインクの増粘や色材のインクの沈降成分の堆積を抑制することが可能となり、吐出モジュール３００におけるインクの流動性および吐出口における吐出特性を良好な状態に保つことが可能になる。

また本実施形態における循環経路は、液体吐出ヘッド１内で完結する構成を採るため、液体吐出ヘッドの外部に設けられたインクタンク２と液体吐出ヘッド１との間でインクの循環を行う場合に比べ、循環経路長を大幅に短縮することができる。このため、インクの循環を液体吐出ヘッドに搭載可能な小型のダイヤフラムポンプで行うことが可能になる。小型のダイヤフラムポンプでは、ダイヤフラム５０６と支持部材５０５の接合領域が狭くなり、これらの接合強度が低下しやすくなる。そこで、本実施形態のダイヤフラムポンプ５００を液体吐出ヘッドに搭載するのが好適である。

更に、液体吐出ヘッド１とインクタンク２との接続流路としては、インクを供給する流路のみを備える構成となっている。即ち、液体吐出ヘッド１からインクタンク２へとインクを回収するための流路を不要とする構成を採る。このため、インクタンク２と液体吐出ヘッド１との接続にはインク供給用のチューブのみを設ければよく、インク回収用のチューブを設ける必要はない。従って、液体吐出装置５０の内部を、チューブの本数が削減された簡潔な構成とすることができ、装置全体の小型化を実現することができる。更にチューブの本数が削減されることにより、液体吐出ヘッド１の主走査に伴うチューブの揺動に起因するインクの圧力変動を軽減することが可能になる。また、液体吐出ヘッド１の主走査時におけるチューブの揺動は、キャリッジ６０を駆動するキャリッジモータの駆動負荷となる。このため、チューブの本数削減によってキャリッジモータの駆動負荷が低減され、キャリッジモータ等を含む主走査機構の簡略化を図ることが可能になる。更に、液体吐出ヘッドからインクタンクへのインクの回収が不要となるため、外部ポンプ２１の小型化も可能となる。このように、本実施形態によれば、液体吐出装置５０の小型化及びコスト低減を実現することができる。

また、キャリッジ（搭載部）が往復移動する方向（Ｘ方向）に並行して、ダイヤフラムが支持部材と接合している場合、すなわち、第２の面２３が搭載部の往復移動する方向と直交している場合、ダイヤフラムが支持部材から離れる方向に慣性力が生じる。したがって、そのような場合は、ダイヤフラムと支持部材の接合強度がより低下してしまう。そこで、第２の面２３が、搭載部の往復移動する方向と直交している場合、本実施形態のダイヤフラムポンプ５００を液体吐出ヘッド１に搭載するのが好適である。

＜圧力調整手段＞
図１４は、圧力調整手段の例を示す図である。図１４を参照して、上述の液体吐出ヘッド１に内蔵される圧力調整手段（第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０）の構成及び作用を、より詳細に説明する。尚、第１圧力調整手段１２０と第２圧力調整手段１５０とは、実質的に同一の構成を有している。このため、以下では、第１圧力調整手段１２０を例に採り説明し、第２圧力調整手段１５０については、図１４において第１圧力調整手段に対応する部分の符号を併記するにとどめる。第２圧力調整手段１５０の場合には、以下で説明する第１バルブ室１２１を第２バルブ室１５１と読み替え、第１圧力制御室１２２を第２圧力制御室１５２と読み替えることとする。

第１圧力調整手段１２０は、円筒状の筐体１２５内に形成された第１バルブ室１２１と第１圧力制御室１２２とを有する。第１バルブ室１２１と第１圧力制御室１２２とは、円筒状の筐体１２５内に設けられた隔壁１２３によって隔てられている。但し、第１バルブ室１２１は、隔壁１２３に形成された連通口１９１を介して第１圧力制御室１２２に連通している。第１バルブ室１２１には、連通口１９１における第１バルブ室１２１と第１圧力制御室１２２との連通及び遮断を切り替えるバルブ１９０が設けられている。バルブ１９０は、バルブばね２００によって、連通口１９１に対向する位置に保持されており、バルブばね２００の付勢力によって隔壁１２３と密接可能な構成を有している。バルブ１９０が隔壁１２３に密接することにより、連通口１９１におけるインクの流通は遮断される。尚、隔壁１２３との密接性を高めるため、バルブ１９０の隔壁１２３との接触部分は弾性部材によって形成されることが好ましい。また、バルブ１９０の中央部には連通口１９１に挿通されるバルブシャフト１９０ａが突設されている。このバルブシャフト１９０ａをバルブばね２００の付勢力に抗して押圧することにより、バルブ１９０は隔壁１２３から離間し、連通口１９１におけるインクの流通が可能になる。以下、バルブ１９０によって連通口１９１におけるインクの流通が遮断される状態を「閉状態」、連通口１９１におけるインクの流通が可能な状態を「開状態」と称す。

円筒状の筐体１２５の開口部は、可撓性部材２３０と圧力板２１０とにより閉塞されている。この可撓性部材２３０と、圧力板２１０と、筐体１２５の周壁と、隔壁１２３とにより、第１圧力制御室１２２が形成されている。圧力板２１０は、可撓性部材２３０の変位に伴って変位可能に構成されている。圧力板２１０及び可撓性部材２３０の材質は、特に限定されないが、例えば、圧力板２１０を樹脂成形部品で構成し、可撓性部材２３０を樹脂フィルムで構成することが可能である。この場合、圧力板２１０は可撓性部材２３０に熱溶着によって固定することができる。

圧力板２１０と隔壁１２３との間には、圧力調整ばね２２０（付勢部材）が設けられている。圧力調整ばね２２０の付勢力によって、圧力板２１０及び可撓性部材２３０は、図１４（ａ）に示すように、第１圧力制御室１２２の内容積が広がる方向に付勢されている。また、第１圧力制御室１２２内の圧力が減少すると、圧力板２１０及び可撓性部材２３０は、圧力調整ばね２２０の圧力に抗して、第１圧力制御室１２２の内容積が減少する方向に変位する。そして、第１圧力制御室１２２の内容積が一定量まで減少すると、圧力板２１０がバルブ１９０のバルブシャフト１９０ａに当接する。その後、さらに第１圧力制御室１２２の内容積が減少すると、バルブばね２００の付勢力に抗してバルブシャフト１９０ａと共にバルブ１９０が移動し、隔壁１２３から離間する。これにより、連通口１９１が開状態（図１４（ｂ）の状態）となる。

本実施形態では、連通口１９１が開状態となったときの第１バルブ室１２１の圧力を第１圧力制御室１２２の圧力よりも高くなるように、循環経路内における接続設定をする。これにより、連通口１９１が開状態となると、第１バルブ室１２１から第１圧力制御室１２２へとインクが流入する。このインク流入により、第１圧力制御室１２２の内容積が増加する方向へ可撓性部材２３０及び圧力板２１０が変位する。その結果、圧力板２１０がバルブ１９０のバルブシャフト１９０ａから離間し、バルブ１９０はバルブばね２００の付勢力によって隔壁１２３に密接し、連通口１９１は閉状態（図１４（ｃ）の状態）となる。

このように、本実施形態における第１圧力調整手段１２０では、第１圧力制御室１２２内の圧力が一定圧力以下まで減少すると（例えば負圧が強くなると）、第１バルブ室１２１から連通口１９１を介してインクが流入する。これにより、第１圧力制御室１２２の圧力がそれ以上減少しないように構成されている。従って、第１圧力制御室１２２は一定範囲内の圧力に保たれるよう制御される。

次に、第１圧力制御室１２２の圧力についてより詳細に説明する。

前述のように第１圧力制御室１２２の圧力に応じて可撓性部材２３０及び圧力板２１０が変位し、圧力板２１０がバルブシャフト１９０ａに当接して連通口１９１が開状態となった状態（図１９（ｂ）の状態）を考える。このとき、圧力板２１０に働く力の関係は、次の式１によって表される。

Ｐ２×Ｓ２＋Ｆ２＋（Ｐ１－Ｐ２）×Ｓ１＋Ｆ１＝０・・・式１
さらに、式１をＰ２について整理すると、
Ｐ２＝－（Ｆ１＋Ｆ２＋Ｐ１×Ｓ１）／（Ｓ２－Ｓ１）・・・式２
となる。

Ｐ１：第１バルブ室１２１の圧力（ゲージ圧）
Ｐ２：第１圧力制御室１２２の圧力（ゲージ圧）
Ｆ１：バルブばね２００のばね力
Ｆ２：圧力調整ばね２２０のばね力
Ｓ１：バルブ１９０の受圧面積
Ｓ２：圧力板２１０の受圧面積

ここで、バルブばね２００のばね力Ｆ１及び圧力調整ばね２２０のばね力Ｆ２は、バルブ１９０及び圧力板２１０を押す方向を正（図１４において左方向）とする。また、第１バルブ室１２１の圧力Ｐ１及び第１圧力制御室１２２の圧力Ｐ２に関し、Ｐ１が、Ｐ１≧Ｐ２の関係となるように構成する。

連通口１９１が開状態となるときの第１圧力制御室１２２の圧力Ｐ２は、式２によって決定され、連通口１９１が開状態となると、Ｐ１≧Ｐ２の関係に構成したことにより、第１バルブ室１２１から第１圧力制御室１２２へインクが流入する。その結果、第１圧力制御室１２２の圧力Ｐ２はそれ以上減少せず、Ｐ２は一定範囲内の圧力に保たれる。

一方、図１４（ｃ）に示すように、圧力板２１０がバルブシャフト１９０ａと非当接状態となり、連通口１９１が閉状態となったときの圧力板２１０に働く力の関係は、式３のようになる。
Ｐ３×Ｓ３＋Ｆ３＝０・・・式３

ここで、式３をＰ３について整理すると
Ｐ３＝－Ｆ３／Ｓ３・・・式４
となる。

Ｆ３：圧力板２１０とバルブシャフト１９０ａとが非当接状態にあるときの圧力調整ばね２２０のばね力
Ｐ３：圧力板２１０とバルブシャフト１９０ａとが非当接状態にあるときの第１圧力制御室１２２の圧力（ゲージ圧）
Ｓ３：圧力板２１０とバルブ１９０が非当接状態にあるときの圧力板２１０の受圧面積
ここで図１４（ｃ）では、圧力板２１０及び可撓性部材２３０が変位可能な限界まで図左方向へ変位した状態を表している。圧力板２１０及び可撓性部材２３０が図１４（ｃ）の状態へと変位する間の変位量に応じて、第１圧力制御室１２２の圧力Ｐ３、圧力調整ばね２２０のばね力Ｆ３、圧力板２１０の受圧面積Ｓ３は変化する。具体的には、図１４（ｃ）よりも圧力板２１０及び可撓性部材２３０が図１４において左方向にあるとき、圧力板２１０の受圧面積Ｓ３は小さくなり、圧力調整ばね２２０のばね力Ｆ３は大きくなる。その結果、式４の関係により第１圧力制御室１２２の圧力Ｐ３は小さくなる。従って、式２及び式４により、図１４（ｂ）の状態から図１４（ｃ）の状態になるまでの間に、第１圧力制御室１２２の圧力は徐々に上昇していく（つまり、負圧が弱くなり、正圧側に近づく値になる）。即ち、連通口１９１が開状態となっている状態から、圧力板２１０及び可撓性部材２３０が左方向に徐々に変位していき、最終的に第１圧力制御室１２２の内容積が変位可能な限界に達するまでの間に、第１圧力制御室の圧力は徐々に上昇していく。つまり、負圧が弱まっていくことになる。

＜液体吐出ヘッド内のインクの流れ＞
図１５は、液体吐出ヘッド内のインクの流れを説明する図である。図１５を参照しつつ液体吐出ヘッド１内で行われるインクの循環について説明する。図１５（ａ）は吐出口１３からインクを吐出して記録を行う記録動作を行っているときのインクの流れを模式的に示したものである。尚、図中の矢印はインクの流れを示している。本実施形態において、記録動作を行う際には外部ポンプ２１及びダイヤフラムポンプ５００の両方が駆動を開始する。尚、記録動作に関わらず、外部ポンプ２１及びダイヤフラムポンプ５００が駆動していてもよい。また、外部ポンプ２１とダイヤフラムポンプ５００との駆動は、連動して行われなくてもよく、別個に独立して駆動されてもよい。

記録動作中はダイヤフラムポンプ５００がＯＮの状態（駆動状態）となっており、第１圧力制御室１２２から流出したインクは供給流路１３０及びバイパス流路１６０に流入する。供給流路１３０に流入したインクは、吐出モジュール３００を通過した後、回収流路１４０に流入し、その後、第２圧力制御室１５２に供給される。

一方、第１圧力制御室１２２からバイパス流路１６０に流入したインクは、第２バルブ室１５１を経て第２圧力制御室１５２に流入する。第２圧力制御室１５２に流入したインクは、ポンプ入口流路１７０、ダイヤフラムポンプ５００、及びポンプ出口流路１８０を通過した後、再び第１圧力制御室１２２に流入する。このとき、第１バルブ室１２１による制御圧力は、前述した式２の関係に基づいて、第１圧力制御室１２２の制御圧力よりも高く設定されている。従って、第１圧力制御室１２２内のインクは、第１バルブ室１２１に流れずに再度供給流路１３０を介して吐出モジュール３００に供給される。吐出モジュール３００に流入したインクは、回収流路１４０、第２圧力制御室１５２、ポンプ入口流路１７０、ダイヤフラムポンプ５００、及びポンプ出口流路１８０を経て、再び第１圧力制御室１２２に流入する。以上により液体吐出ヘッド１内で完結するインク循環が行われる。

以上のインク循環において、吐出モジュール３００内のインクの循環量（流量）は第１圧力制御室１２２及び第２圧力制御室１５２の制御圧力の差圧によって決定される。そして、この差圧は、吐出モジュール３００内の吐出口近傍のインクの増粘を抑制可能な循環量となるように設定される。また、記録によって消費された分のインクは、インクタンク２からフィルタ１１０、第１バルブ室１２１を介して第１圧力制御室１２２に供給される。消費されたインクが供給される仕組みを、詳細に説明する。記録によって消費されたインクの分だけ循環経路内からインクが減ることで、第１圧力制御室内の圧力が減少し、結果として第１圧力制御室１２２内のインクも減少する。第１圧力制御室１２２内のインクの減少に伴い、第１圧力制御室１２２の内容積が減少する。この第１圧力制御室１２２の内容積の減少により、連通口１９１Ａが開状態となり、第１バルブ室１２１から第１圧力制御室１２２にインクが供給される。この供給されるインクには、第１バルブ室１２１から連通口１９１Ａを通過する際に圧力損失が発生し、第１圧力制御室１２２に流入することで、正圧のインクは、負圧の状態に切り替わる。そして、第１圧力制御室１２２に第１バルブ室１２１からインクが流入することで、第１圧力制御室内の圧力が上昇することで第１圧力制御室の内容積が増加し、連通口１９１Ａが閉状態となる。このように、インクの消費に応じて連通口１９１Ａは、開状態と閉状態とを繰り返すことになる。また、インクが消費されない場合には、連通口１９１Ａは、閉状態に維持される。

図１５（ｂ）は、記録動作が終了し、ダイヤフラムポンプ５００がＯＦＦの状態（停止状態）となった直後のインクの流れを模式的に示したものである。記録動作が終了し、ダイヤフラムポンプ５００がＯＦＦとなった時点では、第１圧力制御室１２２の圧力及び第２圧力制御室１５２の圧力は、いずれも記録動作中の制御圧となっている。このため、第１圧力制御室１２２の圧力と第２圧力制御室１５２の圧力との差圧に応じて、図１５（ｂ）に示すようなインクの移動が生じる。具体的には第１圧力制御室１２２から供給流路１３０を介して吐出モジュール３００に供給され、その後、回収流路１４０を経て第２圧力制御室１５２に至るインクの流れが引き続き発生する。また、第１圧力制御室１２２からバイパス流路１６０及び第２バルブ室１５１を経て第２圧力制御室１５２に至るインクの流れも引き続き発生する。

これらのインクの流れによって第１圧力制御室１２２から第２圧力制御室１５２へ移動したインク量が、インクタンク２からフィルタ１１０及び第１バルブ室１２１を経て第１圧力制御室１２２に供給される。このため第１圧力制御室１２２内の内容量は一定に保たれる。前述した式２の関係から、第１圧力制御室１２２の内容量が一定の時は、バルブばね２００のばね力Ｆ１、圧力調整ばね２２０のばね力Ｆ２、バルブ１９０の受圧面積Ｓ１、圧力板２１０の受圧面積Ｓ２は一定に保たれる。このため、第１バルブ室１２１の圧力（ゲージ圧）Ｐ１の変化に応じて第１圧力制御室１２２の圧力が決定される。よって第１バルブ室１２１の圧力Ｐ１の変化がない場合には、第１圧力制御室１２２の圧力Ｐ２は記録動作中の制御圧と同じ圧力に保たれる。

一方、第２圧力制御室１５２の圧力は、第１圧力制御室１２２からのインクの流入に伴う内容量の変化に応じて経時的に変化する。具体的には、図１５（ｂ）の状態から、図１５（ｃ）に示すように、連通口１９１が閉状態となって第２バルブ室１５１と第２圧力制御室１５２とが非連通状態となるまでの間は、式２に従って第２圧力制御室１５２の圧力は変化する。その後、圧力板２１０とバルブシャフト１９０ａとが非当接状態となって連通口１９１が閉状態となる。そして、図１５（ｄ）に示すように、回収流路１４０から第２圧力制御室１５２へインクが流入する。このインク流入によって圧力板２１０及び可撓性部材２３０が変位し、第２圧力制御室１５２の内容積が最大に達するまでの間は、式４に従って第２圧力制御室１５２の圧力は変化する。即ち上昇する。

尚、図１５（ｃ）の状態になると、第１圧力制御室１２２からバイパス流路１６０及び第２バルブ室１５１を経て第２圧力制御室１５２に至るインクの流れは発生しない。従って、第１圧力制御室１２２内のインクが、供給流路１３０を介して吐出モジュール３００に供給された後、回収流路１４０を経て第２圧力制御室１５２に至る流れのみが生じる。前述のように、第１圧力制御室１２２から第２圧力制御室１５２へのインクの移動は、第１圧力制御室１２２内の圧力と第２圧力制御室１５２内の圧力との差圧に応じて生じる。このため、第２圧力制御室１５２内の圧力が第１圧力制御室１２２内の圧力と等しくなるとインクの移動は停止する。

また、第２圧力制御室１５２内の圧力が第１圧力制御室１２２内の圧力と等しくなる状態においては、第２圧力制御室１５２が、図１５（ｄ）に示す状態まで拡張する。図１５（ｄ）に示すように第２圧力制御室１５２が拡張した場合、第２圧力制御室１５２には、インクを貯留できる貯留部が形成される。尚、ダイヤフラムポンプ５００の停止から図１５（ｄ）の状態に移行するまでは、流路の形状及びサイズ並びにインクの性質に応じて変わり得るが、概ね１～２分程度の時間で移行する。貯留部にインクを貯留した図１５（ｄ）に示す状態からダイヤフラムポンプ５００を駆動すると、貯留部のインクはダイヤフラムポンプ５００によって第１圧力制御室１２２に供給される。これにより図１５（ｅ）に示すように第１圧力制御室１２２のインク量は増加し、可撓性部材２３０及び圧力板２１０は拡張方向へと変位する。そして、ダイヤフラムポンプ５００の駆動が引き続き行われると、図１５（ａ）に示すように、循環経路内の状態が変化することになる。

尚、上記説明においては、図１５（ａ）は、記録動作時の例として説明したが、前述したように、記録動作を伴わずにインクの循環が行われてもよい。この場合であっても、ダイヤフラムポンプ５００の駆動及び停止に応じて、図１５（ａ）～（ｅ）に示すようなインクの流れが生じることになる。

また上述したように、本実施形態では、第２圧力調整手段１５０における連通口１９１Ｂは、ダイヤフラムポンプ５００が駆動されてインクの循環が行われる場合に開状態になり、インクの循環が停止すると、閉状態になる例を用いるが、これに限られない。第２圧力調整手段１５０における連通口１９１Ｂは、ダイヤフラムポンプ５００が駆動されてインクの循環が行われている場合であっても、閉状態であるように制御圧力を設定してもよい。以下、バイパス流路１６０の役割と併せて具体的に説明する。

第１圧力調整手段１２０と第２圧力調整手段１５０とを接続するバイパス流路１６０は、例えば循環経路内に生じた負圧が既定値よりも強まる場合に、その影響を吐出モジュール３００に及ぼさないようにするために設けられている。また、バイパス流路１６０は、供給流路１３０及び回収流路１４０の両側から圧力室１２にインクを供給するためにも設けられている。即ち、バイパス流路１６０は、第１の流路２０１と第２の流路２０２とを圧力室１２を介さずに連通させる。

まず、負圧が既定値よりも強まる場合に、バイパス流路１６０を設けていることで、その影響を吐出モジュール３００に及ぼさないようにする例を説明する。例えば、環境温度の変化によりインクの特性（例えば粘度）が変化することがある。インクの粘度が変化すると、循環経路内の圧力損失も変化する。例えば、インクの粘性が下がると、循環経路内の圧力損失分が減少する。この結果、一定の駆動量で駆動しているダイヤフラムポンプ５００の流量が増加し、吐出モジュール３００を流れる流量が増えることになる。一方で、吐出モジュール３００は、不図示の温度調整機構により一定温度に保たれるため、吐出モジュール３００内のインクの粘度は、環境温度が変化しても一定に維持される。吐出モジュール３００内のインクの粘度に変化がない一方で吐出モジュール３００内を流れるインクの流量が増加する分、流抵抗により、吐出モジュール３００における負圧が強まる。このようにして、吐出モジュール３００における負圧が既定値よりも強まると、吐出口１３のメニスカスが破壊され、外部の空気が循環経路内に引き込まれて、正常な吐出が行えなくなる虞がある。また、メニスカスが破壊されないとしても、圧力室１２の負圧が所定よりも強まり、吐出に影響を及ぼす虞がある。

このため、本実施形態では、バイパス流路１６０を循環経路内に形成している。バイパス流路１６０を設けることで、負圧が既定値よりも強まる場合には、バイパス流路１６０にもインクが流れるため、吐出モジュール３００の圧力を一定に保つことができる。従って、例えば第２圧力調整手段１５０における連通口１９１Ｂは、ダイヤフラムポンプ５００を駆動中の場合であっても、閉状態を維持するような制御圧力で構成してもよい。そして、既定値よりも負圧が強まる場合に、第２圧力調整手段１５０における連通口１９１が開状態となるように、第２圧力調整手段における制御圧力を設定してもよい。つまり、環境変化などの粘度変化によるポンプの流量変化によってもメニスカスが崩壊しないか、または、所定の負圧が維持されるのであれば、ダイヤフラムポンプ５００が駆動している場合に、連通口１９１Ｂが閉状態であってもよい。

次に、バイパス流路１６０が、供給流路１３０及び回収流路１４０の両側から圧力室１２にインクを供給するために設けられている例を説明する。循環経路内の圧力変動は、吐出素子１５による吐出動作によっても生じ得る。吐出動作に伴い、圧力室にインクを引き込む力が生じるからである。尚、デューティは、各種条件によって定義が変わり得るが、ここでは、１２００ｄｐｉ格子に４ｐｌのインク滴を１発記録した状態を１００％として扱うものとする。高いデューティの記録とは、例えば１００％のデューティで記録が行われるものとする。

以下、高いデューティの記録を続ける場合に、圧力室１２に供給されるインクが、供給流路１３０側と回収流路１４０側との両側供給となる点を説明する。

高いデューティの記録を続けると、圧力室１２から回収流路１４０を通じて第２圧力制御室１５２内に流入するインク量が減る。一方で、ダイヤフラムポンプ５００は一定量でインクの流出を行うため、第２圧力制御室１５２内での流入と流出とのバランスが崩れ、第２圧力制御室１５２内のインクが減少し、第２圧力制御室１５２内の負圧が強くなり、第２圧力制御室１５２が縮小する。そして、第２圧力制御室１５２内の負圧が強くなることで、バイパス流路１６０を介して第２圧力制御室１５２へ流入するインクの流入量が増え、流出と流入とがバランスした状態で第２圧力制御室１５２が安定する。このように、結果的に、デューティに応じて第２圧力制御室１５２内の負圧は強くなっていく。また、上述したように、ダイヤフラムポンプ５００が駆動している場合に、連通口１９１Ｂが閉状態である構成においては、デューティに応じて連通口１９１Ｂが開状態となり、バイパス流路１６０から第２圧力制御室１５２にインクが流入することになる。

そして、更に高いデューティの記録を続けると、圧力室１２から回収流路１４０を通じて第２圧力制御室１５２に流入する量が減り、代わりに、バイパス流路１６０を経由して連通口１９１Ｂから第２圧力制御室１５２内に流入する量が増えていく。この状態が更に進むと、圧力室１２から回収流路１４０を通じて第２圧力制御室１５２に流入するインク量が、ゼロになり、ダイヤフラムポンプ５００に流出するインクは全て連通口１９１Ｂから流入するインクとなる。この状態が更に進むと、今度は第２圧力制御室１５２から回収流路１４０を通じて圧力室１２にインクが逆流する。この状態では、第２圧力制御室１５２からダイヤフラムポンプ５００に流出するインクと圧力室１２に流出するインクとが、バイパス流路１６０を通じて連通口１９１Ｂから第２圧力制御室１５２に流入することになる。この場合、圧力室１２には、供給流路１３０のインク及び回収流路１４０のインクが充填されて、吐出されることになる。

尚、この記録デューティが高い場合に生じるインクの逆流は、バイパス流路１６０を設けていることで生じる現象である。また、上記では、インクの逆流に応じて第２圧力調整手段における連通口１９１Ｂが開状態となる例を説明したが、第２圧力調整手段における連通口１９１Ｂが開状態となっている状態においてインクの逆流が生じることもある。また、第２圧力調整手段を設けない構成においても、バイパス流路１６０を設けていることで、上記のインクの逆流は発生し得るものである。

＜吐出ユニットの構成＞
図１６は、本実施形態の吐出ユニット３におけるインク１色分の循環経路を示した模式図である。図１６（ａ）は、吐出ユニット３を第１支持部材４側から見た分解斜視図であり、図１６（ｂ）は、吐出ユニット３を吐出モジュール３００側から見た分解斜視図である。尚、図中のＩＮ、ＯＵＴで示した矢印はインクの流れを示しており、インクの流れは１色分のみ説明するが、他の色も同様の流れである。また、図１６では第２支持部材７と電気配線部材５との記載を省略し、以下の吐出ユニットの構成の説明においてもその省略している。また、図１６（ａ）における第１支持部材４については、図１０のＸＩ－ＸＩにおける断面を示している。吐出モジュール３００は、吐出素子基板３４０と開口プレート３３０とを備えている。図１７は、開口プレート３３０を示した図であり、図２３は、吐出素子基板３４０を示した図である。

吐出ユニット３には、循環ユニット５４からジョイント部材８（図１０参照）を介してインクが供給される。インクがジョイント部材８を通過した後から、ジョイント部材８に戻るまでのインクの経路について説明する。尚、以下の図面では、ジョイント部材８の記載を省略する。

吐出モジュール３００は、シリコン基板３１０である吐出素子基板３４０と開口プレート３３０とを備えており、更に、吐出口形成部材３２０を備えている。吐出素子基板３４０と開口プレート３３０と吐出口形成部材３２０とは、各インクの流路が連通するように重なり接合されることで吐出モジュール３００となり、第１支持部材４に支持される。吐出モジュール３００が第１支持部材４に支持されることで、吐出ユニット３が形成される。吐出素子基板３４０は、吐出口形成部材３２０を備えており、吐出口形成部材３２０は、複数の吐出口１３が列を成した複数の吐出口列を備えており、吐出モジュール３００内のインク流路を介して供給されたインクの一部を吐出口１３から吐出する。吐出されなかったインクは、吐出モジュール３００内のインク流路を介して回収される。

図１６及び図１７に示すように、開口プレート３３０は、複数の配列されたインク供給口３１１と複数の配列されたインク回収口３１２とを備えている。図１８及び図１９に示すように、吐出素子基板３４０は、複数の配列された供給接続流路３２３と、複数の配列された回収接続流路３２４とを備えている。更に吐出素子基板３４０は、複数の供給接続流路３２３と連通する共通供給流路１８と、複数の回収接続流路３２４と連通する共通回収流路１９とを備えている。吐出ユニット３内のインク流路は、第１支持部材４に設けられたインク供給流路４８やインク回収流路４９（図１０参照）と、吐出モジュール３００に設けられた流路と、を連通させることで形成されている。支持部材供給口２１１は、インク供給流路４８を形成している断面開口であり、支持部材回収口２１２は、インク回収流路４９を形成している断面開口である。

吐出ユニット３に供給されるインクは、循環ユニット５４（図１０（ａ）参照）側から第１支持部材４のインク供給流路４８（図１０（ａ）参照）に供給される。インク供給流路４８内の支持部材供給口２１１を経て流れたインクは、インク供給流路４８（図１０（ａ）参照）と開口プレート３３０のインク供給口３１１とを介して吐出素子基板３４０の共通供給流路１８に供給され、供給接続流路３２３に入る。ここまでが供給側流路となる。その後、インクは、吐出口形成部材３２０の圧力室１２（図１０（ｂ）参照）を経て回収側流路の回収接続流路３２４へと流れる。圧力室１２におけるインクの流れの詳細は後述する。

回収側流路において、回収接続流路３２４に入ったインクは、共通回収流路１９に流れる。その後、インクは、共通回収流路１９から開口プレート３３０のインク回収口３１２を介して第１支持部材４のインク回収流路４９に流れ、支持部材回収口２１２を経て、循環ユニット５４に回収される。

開口プレート３３０におけるインク供給口３１１やインク回収口３１２が無い領域は、第１支持部材４において支持部材供給口２１１及び支持部材回収口２１２を仕切るための領域と対応している。また、当該領域は、第１支持部材４も開口を有さない。そのような領域は、吐出モジュール３００と第１支持部材４とを接着する場合の接着領域として使用される。

図１７において開口プレート３３０は、Ｘ方向に配列された複数の開口の列が、Ｙ方向に複数列設けられており、供給用（ＩＮ）の開口と回収用（ＯＵＴ）の開口とが、Ｘ方向に半ピッチずれるように、Ｙ方向に交互に配列されている。図１８において吐出素子基板３４０は、Ｙ方向に配列された複数の供給接続流路３２３と連通する共通供給流路１８と、Ｙ方向に配列された複数の回収接続流路３２４と連通する共通回収流路１９と、がＸ方向に交互に配列されている。共通供給流路１８、共通回収流路１９はインクの種類毎に分かれており、更に、各色の吐出口列の数に応じて共通供給流路１８及び共通回収流路１９の配置数が決まる。また、供給接続流路３２３及び回収接続流路３２４も吐出口１３に対応した数だけ配置される。尚、必ずしも１対１対応していなくてもよく、複数の吐出口１３に対して一つの供給接続流路３２３及び回収接続流路３２４が対応してもよい。

このような開口プレート３３０と、吐出素子基板３４０とが各インクの流路が連通するように重なり接合されることで吐出モジュール３００となり、第１支持部材４に支持されることで、上記のような供給流路と回収流路とを備えたインク流路が形成される。

図１９（ａ）から（ｃ）は、吐出ユニット３の異なる部分におけるインク流れを示した断面図である。図１９（ａ）は、図１６（ａ）のＸＩＶａ－ＸＩＶａで示す断面であり、吐出ユニット３におけるインク供給流路４８とインク供給口３１１とが連通した部分の断面を示している。また、図１９（ｂ）は、図１６（ａ）のＸＩＶｂ－ＸＩＶｂで示す断面であり、吐出ユニット３におけるインク回収流路４９とインク回収口３１２とが連通した部分の断面を示している。また、図１９（ｃ）は、図１６（ａ）のＸＩＶｃ－ＸＩＶｃで示す断面であり、インク供給口３１１とインク回収口３１２とが第１支持部材４の流路と連通していない部分の断面を示している。

インクを供給する供給流路では、図１９（ａ）のように、第１支持部材４のインク供給流路４８と開口プレート３３０のインク供給口３１１とが重なり連通した部分からインクが供給される。また、インクを回収する回収流路では、図１９（ｂ）のように、第１支持部材４のインク回収流路４９と開口プレート３３０のインク回収口３１２とが重なり連通した部分からインクが回収される。また、図１９（ｃ）のように、吐出ユニット３では、部分的に開口プレート３３０に開口が設けられていない領域もある。そのような領域では、吐出素子基板３４０と第１支持部材４間でのインクの供給や回収は成されない。図１９（ａ）のようにインク供給口３１１が設けられた領域でインクの供給が成され、図１９（ｂ）のようにインク回収口３１２が設けられた領域でインクの回収が成される。尚、本実施形態では、開口プレート３３０を用いた構成を例に説明したが、開口プレート３３０を用いない形態としてもよい。例えば、インク供給流路４８及びインク回収流路４９に対応した流路を第１支持部材４に形成し、第１支持部材４に吐出素子基板３４０を接合する構成であってもよい。

図２０（ａ）、（ｂ）は、吐出モジュール３００における吐出口１３の近傍を示した断面図であり、図２１は、比較例として共通供給流路１８と共通回収流路１９とをＸ方向に広げた構成の吐出モジュールを示した断面図である。尚、図２０、図２１における共通供給流路１８、共通回収流路１９内に示した太矢印は、シリアル型の液体吐出装置５０を用いる形態におけるインクの揺動を示すものである。共通供給流路１８、供給接続流路３２３を経て圧力室１２に供給されたインクは、吐出素子１５が駆動されることで吐出口１３から吐出される。吐出素子１５が駆動されない場合は、インクは、圧力室１２から回収流路である回収接続流路３２４を経て共通回収流路１９へと回収される。

シリアル型の液体吐出装置５０を用いる形態において、このように循環するインクから吐出を行う場合、インクの吐出は、少なからず液体吐出ヘッド１の走査によるインク流路内におけるインクの揺動の影響を受ける。具体的には、インク流路内のインクの揺動の影響は、インクの吐出量の違いや吐出方向のずれとなって現れることがある。図２１のように、共通供給流路１８と共通回収流路１９とが、走査方向であるＸ方向に幅広の断面形状を備えている場合、共通供給流路１８、共通回収流路１９内のインクは、走査方向に慣性力を受け易くなりインクに大きな揺動が生じる。その結果、インクの揺動が吐出口１３からのインクの吐出に影響を及ぼす虞がある。また、共通供給流路１８と共通回収流路１９とをＸ方向に広げてしまうと、色同士の距離を広げることとなり、印刷効率が落ちる可能性がある。

そこで、本実施形態の共通供給流路１８及び共通回収流路１９は、図２０に示す断面において共に、Ｙ方向に延在しているが、走査方向であるＸ方向に対して垂直であるＺ方向にも延在する構成としている。このような構成とすることで、共通供給流路１８及び共通回収流路１９の走査方向における各流路幅を小さくすることができる。共通供給流路１８及び共通回収流路１９の走査方向における各流路幅を小さくすることで、走査中における共通供給流路１８及び共通回収流路１９内のインクに作用する走査方向と反対側に働く慣性力（図中黒太矢印）によるインクの揺動を少なくしている。これによって、インクの揺動によるインクの吐出への影響を抑制することができる。また、共通供給流路１８及び共通回収流路１９をＺ方向に延在させることでの断面積を増やし、流路圧損を低減させている。

上述の通り、共通供給流路１８及び共通回収流路１９の走査方向における各流路幅を小さくすることで、走査時の共通供給流路１８及び共通回収流路１９内のインクの揺動が少なくなるように構成されているが、揺動が無くなるわけではない。そこで、少なくなった揺動によってもなお生じ得るインク種類ごとの吐出に差が生じることを抑制すべく、本実施形態では、共通供給流路１８と共通回収流路１９とは、Ｘ方向に対して重なる位置に配置されるよう構成されている。

前述した通り本実施形態では、供給接続流路３２３及び回収接続流路３２４は吐出口１３に対応して設けられ、かつ供給接続流路３２３と回収接続流路３２４とは吐出口１３を挟んでＸ方向に並んで配置される対応関係となっている。そのため、共通供給流路１８と共通回収流路１９とがＸ方向において重ならない部分があり、Ｘ方向における供給接続流路３２３と回収接続流路３２４との対応関係が崩れると、圧力室１２におけるＸ方向へのインクの流れや吐出に影響を及ぼす。そこにインクの揺動の影響が加わることで、更に、吐出口毎のインクの吐出に影響を及ぼす虞がある。

そのため、共通供給流路１８と共通回収流路１９とをＸ方向に対して重なる位置に配置することで、吐出口１３が配列されるＹ方向におけるどの位置においても、共通供給流路１８と共通回収流路１９とにおける走査時のインク揺動がほぼ同等となる。その結果、圧力室１２内で生じる共通供給流路１８側と共通回収流路１９側との圧力差が大きくばらつくことは無く、安定した吐出を行うことができる。

また、インクを循環させる液体吐出ヘッドでは、液体吐出ヘッドへインクを供給する流路と回収する流路とが同じ流路で構成されているものもあるが、本実施形態においては、共通供給流路１８と共通回収流路１９とがそれぞれ別流路になっている。そして、供給接続流路３２３と圧力室１２とが連通しており、圧力室１２と回収接続流路３２４とが連通しており、圧力室１２の吐出口１３からインクが吐出される。つまり供給接続流路３２３と回収接続流路３２４とをつなぐ経路である圧力室１２が、吐出口１３を備えた構成となっている。そのため圧力室１２には供給接続流路３２３側から回収接続流路３２４側へ流れるインク流れが発生しており、圧力室１２内のインクは効率よく循環されている。圧力室１２内のインクが効率よく循環されることで、吐出口１３からのインクの蒸発による影響を受けやすい圧力室１２のインクをフレッシュな状態に保つことができる。

また、共通供給流路１８及び共通回収流路１９の２つ流路が、圧力室１２と連通していることで、もし高流量で吐出を行うことが必要になった場合には、両方の流路からインクを供給することも可能となる。つまり、インクの供給と回収とを１流路だけで構成する構成と比べて、本実施形態における構成は、循環を効率的に行えるだけでなく、高流量の吐出にも対応することができるというメリットがある。

また、共通供給流路１８と共通回収流路１９とは、Ｘ方向において近い位置に配置された方が、よりインクの揺動による影響が生じにくい。望ましくは、流路間が７５μｍ～１００μｍで構成されているとよい。

図２２は、比較例としての吐出素子基板３４０を示した図である。尚、図２２では、供給接続流路３２３と回収接続流路３２４との記載を省略している。共通回収流路１９には、圧力室１２で吐出素子１５による熱エネルギーを受けたインクが流れ込むため、共通供給流路１８内のインクの温度に対して、比較的温度の高いインクが流れる。このとき、比較例では、図２２の一点鎖線で囲んだα部のように、吐出素子基板３４０のＸ方向における一部分において、共通回収流路１９だけが存在している部分がある。この場合、その部分で局所的に温度が高まり、吐出モジュール３００内に温度ムラが生じ、吐出に影響を与える可能性がある。

共通供給流路１８には、共通回収流路１９に対して比較的低い温度のインクが流れている。そのため、共通供給流路１８と共通回収流路１９とが隣接していると、その近傍では、共通供給流路１８と共通回収流路１９とで一部の温度が相殺されることから、温度上昇が抑えられる。よって、共通供給流路１８と共通回収流路１９とは、略同じ長さで互いにＸ方向において重なり合う位置に存在し、隣接していることが好ましい。

図２３（ａ）、（ｂ）は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色のインクに対応した液体吐出ヘッド１の流路構成を示した図である。液体吐出ヘッド１には、図２３（ａ）のようにインクの種類ごとに循環流路が設けられている。圧力室１２は、液体吐出ヘッド１の走査方向であるＸ方向に沿って設けられている。また、図２３（ｂ）のように、共通供給流路１８と共通回収流路１９とは、吐出口１３が配列された吐出口列に沿って設けられており、共通供給流路１８と共通回収流路１９とで吐出口列を挟むようにＹ方向に延在して設けられている。

ここでは、ダイヤフラムポンプ５００を有する液体吐出ヘッド１を備える液体吐出装置について説明したが、液体吐出ヘッド１の外部であり、液体吐出装置の筐体内部にダイヤフラムポンプ５００を備える構成であってもよい。このとき、ダイヤフラムポンプ５００は、液体吐出ヘッド１内の液体をダイヤフラムポンプ５００との間で循環させる。ダイヤフラムポンプ５００と吐出口１３の距離が離れることで、ダイヤフラムポンプ５００の脈動による吐出安定性への影響が小さくなる。

以上の構成によれば、本実施形態におけるダイヤフラムポンプ５００を液体吐出ヘッド１に設けることで、ダイヤフラムと支持部材の接合強度の低下が抑制されるため、長期にわたって循環する液体の流量が安定化された液体吐出ヘッドを実現できる。さらに、ダイヤフラムポンプ５００を有する液体吐出ヘッド１を液体吐出装置に設けることで、長期にわたって循環する液体の流量が安定化された液体吐出装置を実現できる。

また上述した各実施形態における構成を組み合わせた形態も適用可能である。

以上、本発明を整理すると、本発明は以下の構成を含むものである。

（構成１）電圧の印加により変形する圧電体と、前記圧電体の変形に伴って変形するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムを支持する支持部材と、を有し、前記ダイヤフラムと前記支持部材との間には空間が形成されており、前記ダイヤフラムの変形により前記空間の容積を変化させることで流体を流動させるダイヤフラムポンプにおいて、前記ダイヤフラムは、前記空間に面する面のうち前記圧電体の変形により変形する第１の面と、前記第１の面とは接続していない第２の面と、を有し、前記ダイヤフラムは、前記第２の面で前記支持部材と接合していることを特徴とするダイヤフラムポンプ。

（構成２）前記第１の面が変形する方向のうち前記空間の容積が縮小する方向を上方から下方としたとき、前記第２の面は該第１の面よりも下方に位置している構成１に記載のダイヤフラムポンプ。

（構成３）前記第１の面が変形する方向のうち前記空間の容積が縮小する方向を上方から下方としたとき、前記第２の面は該第１の面よりも上方に位置している構成１に記載のダイヤフラムポンプ。

（構成４）前記圧電体の外周縁のダイヤフラムへの投影部が、前記第２の面に配置される構成１乃至３のいずれか１つに記載のダイヤフラムポンプ。

（構成５）前記第１の面と直交する方向から見た際に、前記圧電体の中心は、前記ダイヤフラムの中心とずれている構成１乃至３のいずれか１つに記載のダイヤフラムポンプ。

（構成６）前記ダイヤフラムのうち前記圧電体と接合される面が、前記第２の面よりも外側まで延在する構成１乃至３のいずれか１つに記載のダイヤフラムポンプ。

（構成７）前記圧電体と前記ダイヤフラムとの間には、該圧電体に電力を供給するための電極板が設けられている構成１乃至３のいずれか１つに記載のダイヤフラムポンプ。

（構成８）前記電極板の外周縁のダイヤフラムへの投影部が、前記第２の面に配置される構成７に記載のダイヤフラムポンプ。

（構成９）前記第１の面と直交する方向から見た際に、前記電極板の中心は、前記ダイヤフラムの中心とずれている構成７に記載のダイヤフラムポンプ。

（構成１０）前記ダイヤフラムのうち前記電極板と接合される面が、前記第２の面よりも外側に延在する構成７に記載のダイヤフラムポンプ。

（構成１１）前記空間と連通し該空間に液体を吸入する吸入孔と、前記空間に連通し該空間の液体を排出する排出孔と、をさらに有し、前記ダイヤフラムが使用される姿勢において、前記空間は鉛直方向に延在し、前記排出孔は前記吸入孔よりも上方に配されている構成１乃至３のいずれか１つに記載のダイヤフラムポンプ。

（構成１２）前記姿勢において、前記排出孔は前記ポンプ室の鉛直方向における中心よりも上方に形成されている構成１１に記載のダイヤフラムポンプ。

（構成１３）液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生させる吐出素子と、前記吐出素子により発生するエネルギーが作用する圧力室と、前記圧力室と接続され該圧力室に液体を供給する第１の流路と、前記圧力室と接続される第２の流路と、前記第２の流路内の液体を前記第１の流路に流入させるダイヤフラムポンプと、を有し、前記ダイヤフラムポンプは構成１に記載のダイヤフラムポンプであることを特徴とする液体吐出ヘッド。

（構成１４）前記第１の流路と前記第２の流路とを、前記圧力室を介さずに連通させるバイパス流路を備える構成１３に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１５）前記第１の流路と接続され、前記圧力室に供給するための液体を該第１の流路に流入する流入流路をさらに有し、前記第１の流路は、該第１の流路内の液体の圧力を調整する第１圧力調整手段を有し、前記第１圧力調整手段は前記ダイヤフラムポンプ及び前記流入流路と連通する構成１３または１４に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１６）前記第２の流路は、該第２の流路内の液体の圧力を調整する第２圧力調整手段を備え、前記バイパス流路の一端は前記第２圧力調整手段と連通する構成１４に記載の液体吐出ヘッド。

（構成１７）構成１３または１４に記載の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする液体吐出装置。

（構成１８）前記液体吐出ヘッドを搭載する搭載部をさらに有し、前記搭載部は記録媒体に対して往復移動する構成１７に記載の液体吐出装置。

（構成１９）前記第２の面は、前記搭載部が往復移動する方向と直交している構成１８に記載の液体吐出装置。

（構成２０）液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを内部に備える筐体と、前記液体吐出ヘッドの外部であり、前記筐体の内部に設けられたダイヤフラムポンプと、を備え、前記ダイヤフラムポンプは、構成１乃至３のいずれか１つに記載のダイヤフラムポンプであって、前記液体吐出ヘッド内の液体を該ダイヤフラムポンプとの間で循環させる液体吐出装置。

２２ 振動面（第１の面）
２３ 第２の面
５００ ダイヤフラムポンプ
５０３ ポンプ室（空間）
５０５ 支持部材
５０６ ダイヤフラム
５０９ 電極板
５０９ａ 電極板の外周縁
５１０ 圧電体

Claims (20)

1. 電圧の印加により変形する圧電体と、
   前記圧電体の変形に伴って変形するダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムを支持する支持部材と、
   を有し、
   前記ダイヤフラムと前記支持部材との間には空間が形成されており、
   前記ダイヤフラムの変形により前記空間の容積を変化させることで流体を流動させるダイヤフラムポンプにおいて、
   前記ダイヤフラムは、前記空間に面する面のうち前記圧電体の変形により変形する第１の面と、前記第１の面とは接続していない第２の面と、を有し、
   前記ダイヤフラムは、前記第２の面で前記支持部材と接合していることを特徴とするダイヤフラムポンプ。
2. 前記第１の面が変形する方向のうち前記空間の容積が縮小する方向を上方から下方としたとき、前記第２の面は該第１の面よりも下方に位置している請求項１に記載のダイヤフラムポンプ。
3. 前記第１の面が変形する方向のうち前記空間の容積が縮小する方向を上方から下方としたとき、前記第２の面は該第１の面よりも上方に位置している請求項１に記載のダイヤフラムポンプ。
4. 前記圧電体の外周縁のダイヤフラムへの投影部が、前記第２の面に配置される請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ。
5. 前記第１の面と直交する方向から見た際に、前記圧電体の中心は、前記ダイヤフラムの中心とずれている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ。
6. 前記ダイヤフラムのうち前記圧電体と接合される面が、前記第２の面よりも外側まで延在する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ。
7. 前記圧電体と前記ダイヤフラムとの間には、該圧電体に電力を供給するための電極板が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ。
8. 前記電極板の外周縁のダイヤフラムへの投影部が、前記第２の面に配置される請求項７に記載のダイヤフラムポンプ。
9. 前記第１の面と直交する方向から見た際に、前記電極板の中心は、前記ダイヤフラムの中心とずれている請求項７に記載のダイヤフラムポンプ。
10. 前記ダイヤフラムのうち前記電極板と接合される面が、前記第２の面よりも外側に延在する請求項７に記載のダイヤフラムポンプ。
11. 前記空間と連通し該空間に液体を吸入する吸入孔と、
    前記空間に連通し該空間の液体を排出する排出孔と、
    をさらに有し、
    前記ダイヤフラムが使用される姿勢において、前記空間は鉛直方向に延在し、前記排出孔は前記吸入孔よりも上方に配されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプ。
12. 前記姿勢において、前記排出孔は前記ポンプ室の鉛直方向における中心よりも上方に形成されている請求項１１に記載のダイヤフラムポンプ。
13. 液体を吐出する吐出口と、
    前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生させる吐出素子と、
    前記吐出素子により発生するエネルギーが作用する圧力室と、
    前記圧力室と接続され該圧力室に液体を供給する第１の流路と、
    前記圧力室と接続される第２の流路と、
    前記第２の流路内の液体を前記第１の流路に流入させるダイヤフラムポンプと、
    を有し、
    前記ダイヤフラムポンプは請求項１に記載のダイヤフラムポンプであることを特徴とする液体吐出ヘッド。
14. 前記第１の流路と前記第２の流路とを、前記圧力室を介さずに連通させるバイパス流路を備える請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記第１の流路と接続され、前記圧力室に供給するための液体を該第１の流路に流入する流入流路をさらに有し、
    前記第１の流路は、該第１の流路内の液体の圧力を調整する第１圧力調整手段を有し、
    前記第１圧力調整手段は前記ダイヤフラムポンプ及び前記流入流路と連通する請求項１３または１４に記載の液体吐出ヘッド。
16. 前記第２の流路は、該第２の流路内の液体の圧力を調整する第２圧力調整手段を備え、
    前記バイパス流路の一端は前記第２圧力調整手段と連通する請求項１４に記載の液体吐出ヘッド。
17. 請求項１３または１４に記載の液体吐出ヘッドを有することを特徴とする液体吐出装置。
18. 前記液体吐出ヘッドを搭載する搭載部をさらに有し、
    前記搭載部は記録媒体に対して往復移動する請求項１７に記載の液体吐出装置。
19. 前記第２の面は、前記搭載部が往復移動する方向と直交している請求項１８に記載の液体吐出装置。
20. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドを内部に備える筐体と、
    前記液体吐出ヘッドの外部であり、前記筐体の内部に設けられたダイヤフラムポンプと、
    を備え、
    前記ダイヤフラムポンプは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイヤフラムポンプであって、前記液体吐出ヘッド内の液体を該ダイヤフラムポンプとの間で循環させる液体吐出装置。

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