JP6794239B2 - 液体吐出装置および液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録方式に代表される、記録媒体に液体を吐出することで記録を行う液体吐出装置に関する。より詳細には、複数の記録素子基板がページ幅に渡って配置された、ページワイド型液体吐出ヘッドおよび当該ページワイド型液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置に関する。

複数の記録素子基板がページ幅に渡って配置された、ページワイド型液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置が知られている。このような液体吐出装置には、商業印刷向けに開発された、長尺の液体吐出ヘッドを搭載するものがある。また、このような液体吐出装置には、インクタンクと液体吐出ヘッドとの間でインクを循環させるものがある。

上記のような液体吐出装置において、各吐出口近傍のインクに印加される圧力に、圧力差が発生する場合がある。例えば、長尺の液体吐出ヘッドには多量のインクが供給されているため、印刷Ｄｕｔｙに応じて各吐出口近傍に圧力差が発生しやすくなる。また例えば、循環型の液体吐出装置では、循環ポンプが脈動することにより発生する圧力変動が、各吐出口近傍の圧力差に影響を及ぼすことがある。

各吐出口近傍に圧力差が発生している状態で印刷を行うと、各吐出口から吐出されるインク滴体積が不均一となり、印刷画像に濃度ムラが発生するなど、画質が劣化してしまう。これを回避するため、インクタンクと液体吐出ヘッドとを連通するインク供給経路に圧力調整機構を設け、各吐出口近傍のインクに印加される圧力を調整する液体吐出装置が提案されている（特許文献１，２）。

米国特許第７９２２３１２号明細書 特許第０３６０６２８２号明細書

ところで、一般的な液体吐出装置は、インクタンクから液体吐出ヘッドへのインク供給経路の上流側に、異物を取り除くフィルタを設け、液体吐出ヘッドへの異物の混入を防いでいる。

しかしながら、特許文献１，２の液体吐出装置は、液体吐出ヘッドの上流側に圧力調整機構が設けられ、圧力調整機構の上流側にフィルタが設けられている。そのため、圧力調整機構を構成するバルブ（弁）などの開閉動作により発生する異物により、液体吐出ヘッドに異物が混入してしまい、一部の吐出口が不吐になる場合があった。一部の吐出口が不吐状態のまま印刷を行うと、印刷画像にスジが入るなど画質が劣化してしまう。このように、従来技術の液体吐出装置は、高画質な画像を印刷することができないおそれがあった。

本発明の液体吐出装置は、液体を収容する液体収容容器と、液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するためのエネルギを発生する記録素子を内部に備える圧力室と、を備える複数の記録素子基板と、前記複数の記録素子基板に液体を供給する共通供給流路と、前記液体収容容器と前記共通供給流路との間の経路中に設けられる、異物を取り除くための供給側フィルタと、前記共通供給流路より下流側の経路中に設けられる、前記共通供給流路の圧力を調整するための供給側圧力調整機構と、前記複数の記録素子基板から液体を回収する共通回収流路と、前記液体収容容器と前記共通回収流路との間の経路中に設けられる、異物を取り除くための回収側フィルタと、前記共通回収流路より下流側の経路中に設けられる、前記共通回収流路の圧力を調整するための回収側圧力調整機構と、を備えることを特徴とする。

本発明の液体吐出装置は、ページワイド型液体吐出ヘッドを用いて、高画質な画像を印刷することができる。

実施形態１における液体吐出装置の概略構成図である。 比較例としての循環形態を示す模式図である。 実施形態１における第１循環形態を示す模式図である。 実施形態１における液体吐出ヘッドへのインクの流入量の違いを示す概略図である。 実施形態１における液体吐出ヘッドを示す斜視図である。 実施形態１における液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 実施形態１における流路部材を示す図である。 図７におけるα部の拡大透視図である。 図８におけるＩＸ−ＩＸの断面を示す図である。 実施形態１における吐出モジュールを示す図である。 実施形態１における記録素子基板を示す図である。 図１１（ａ）におけるＸＩＩ−ＸＩＩの断面を示す斜視図である。 実施形態１における記録素子基板の部分拡大図である。 実施形態１における流抵抗Ｒと弁開度との関係を示す図である。 実施形態１における第１循環形態の圧力調整機構を示す図である。 実施形態１におけるインク充填時の圧力調整機構の断面図である。 実施形態２における液体吐出装置の概略構成図である。 実施形態２における液体吐出ヘッドを示す斜視図である。 実施形態２における液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 実施形態２における流路部材を示す図である。 実施形態２における記録素子基板近傍の拡大透視図である。 図２１におけるＸＸＩＩ−ＸＸＩＩの断面を示す図である。 実施形態２における吐出モジュールを示す図である。 実施形態２における記録素子基板を示す図である。 実施形態３における循環形態を示す模式図である。 実施形態３における液体吐出ヘッドの構造を示す図である。 実施形態３における液体吐出ヘッドの内部構造を示す図である。 実施形態３における記録素子基板を示す図である。 図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸの断面を示す図である。 実施形態３の循環経路において、印刷Ｄｕｔｙを変化させた圧力分布の変化を示す図である。 従来技術の循環形態を示す模式図である。 実施形態３における共通流路内の圧力分布を示す図である。 比較例における共通流路内の圧力分布を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態１について説明する。尚、インク等の液体を吐出する本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置は、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に適用可能である。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や半導体基板作製などの用途としても用いることができる。また、以下に述べる各実施形態は、本発明の適切な具体例であるから、技術的に好ましい様々の限定が付けられている。しかし、本発明の思想に沿うものであれば、本実施形態は、本明細書の各実施形態およびその他の具体的方法に限定されるものではない。

（実施形態１）
（液体吐出装置の説明）
図１は、本発明の記録液体（以下「液体」とも記す）を吐出する液体吐出装置、特にはインクを吐出して記録を行う液体吐出装置（以下、記録装置とも称す）１０００の概略構成を示した図である。液体吐出装置１０００は、記録媒体２を搬送する搬送部１と、記録媒体２の搬送方向と略直交して配置されるページワイド型の液体吐出ヘッド３とを備え、複数の記録媒体２を連続もしくは間欠に搬送しながら１パスで連続記録を行うページワイド型記録装置である。液体吐出ヘッド３は、循環経路内の圧力（負圧および正圧）を制御する圧力制御ユニット２３０と、液体供給ユニット２２０と、液体供給ユニット２２０へのインクの供給および排出口となる液体接続部１１１と、筺体８０とを備えている。記録媒体２は、カット紙に限らず、連続したロール媒体であってもよい。液体吐出ヘッド３は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫのインクによるフルカラー記録が可能であり、液体を液体吐出ヘッド３へ供給する供給路である液体供給手段、メインタンクおよびバッファタンク（後述する図３参照）が流体的に接続される。また、液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力および吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。液体吐出ヘッド３内における液体経路および電気信号経路については後述する。

液体吐出装置１０００は、インク等の液体を後述するタンクと液体吐出ヘッド３との間で循環させる形態の液体吐出装置である。その循環の形態は、液体吐出ヘッド３の下流側で２つの循環ポンプ（高圧用、低圧用）を稼動することで循環させる、比較例としての循環形態と、液体吐出ヘッド３の上流側で２つの循環ポンプ（高圧用、低圧用）を稼動することで循環させる本発明の循環形態（第一循環形態）とがある。以下、それぞれの循環形態について説明する。

（従来形態の説明）
図２は、液体吐出装置１０００に適用される循環経路の比較例としての循環形態を示す模式図である。液体吐出ヘッド３は、第１循環ポンプ（高圧側）１００１、第１循環ポンプ（低圧側）１００２およびバッファタンク１００３等に流体接続されている。なお図２では、説明を簡略化するため、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫのインクの内の１色のインクが流動する経路のみを示しているが、実際には４色分の循環経路が、液体吐出ヘッド３および記録装置本体に設けられる。

この循環形態では、メインタンク１００６に収容されるインクは、補充ポンプ１００５によってバッファタンク１００３に供給され、その後、第２循環ポンプ１００４によって液体接続部１１１を介して液体吐出ヘッド３の液体供給ユニット２２０に供給される。なお、本実施形態において、メインタンク１００６およびバッファタンク１００３は、記録液体を収容する液体収容容器に相当する。その後、液体供給ユニット２２０に接続された圧力制御ユニット２３０で異なる２つの圧力（高圧、低圧）に調整されたインクは、高圧側と低圧側の２つの流路に分かれて循環する。なお、本実施形態において、圧力制御ユニット２３０は、異なる２つの負圧を制御する態様について説明するが、後述の変形例においては、圧力制御ユニット２３０が、正圧および負圧を制御する態様について説明する。液体吐出ヘッド３内のインクは、液体吐出ヘッド３の下流にある第１循環ポンプ（高圧側）１００１および第１循環ポンプ（低圧側）１００２の作用で液体吐出ヘッド内を循環し、液体吐出ヘッド３から排出されてバッファタンク１００３に戻る。

サブタンクであるバッファタンク１００３は、メインタンク１００６と接続され、タンク内部と外部とを連通する不図示の大気連通口を有し、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１００３とメインタンク１００６との間には、補充ポンプ１００５が設けられている。補充ポンプ１００５は、インクを吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッド３の吐出口からインクを吐出（排出）することによって消費されたインクをメインタンク１００６からバッファタンク１００３へ移送する。

２つの第１循環ポンプ１００１、１００２は、液体吐出ヘッド３の液体接続部１１１から液体を引き出してバッファタンク１００３へ流す。第１循環ポンプとしては、定量的な送液能力を有する容積型ポンプが好ましい。具体的にはチューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等が挙げられるが、例えば一般的な定流量弁やリリーフ弁をポンプ出口に配して一定流量を確保する形態であってもよい。液体吐出ヘッド３の駆動時には、第１循環ポンプ（高圧側）１００１および第１循環ポンプ（低圧側）１００２を稼働することによって、それぞれ共通供給流路２１１、共通回収流路２１２内を所定流量のインクが流れる。このようにインクを流すことで、記録時の液体吐出ヘッド３の温度を最適の温度に維持している。液体吐出ヘッド３駆動時の所定流量は、液体吐出ヘッド３内の各記録素子基板１０間の温度差が記録画質に影響しない程度に維持可能である流量以上に設定することが好ましい。もっとも、あまりに大きな流量に設定すると、液体吐出ユニット３００内の流路の圧損の影響により、各記録素子基板１０で負圧差が大きくなり画像の濃度ムラが生じてしまう。そのため、各記録素子基板１０間の温度差と負圧差を考慮しながら流量を設定することが好ましい。

圧力制御ユニット２３０は、第２循環ポンプ１００４と液体吐出ユニット３００との間の経路に設けられている。この圧力制御ユニット２３０は、単位面積あたりの吐出量の差等によって循環系におけるインクの流量が変動した場合でも、圧力制御ユニット２３０よりも下流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力を予め設定した一定圧力に維持するように動作する。圧力制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構としては、圧力制御ユニット２３０よりも下流の圧力を、所望の制御圧を中心とした一定の範囲以下の変動で制御できるものであれば、どのような圧力調整機構を用いてもよい。一例としては所謂「減圧弁・減圧レギュレータ」と呼ばれる減圧型圧力調整弁機構を採用することができる。本実施形態における循環流路では、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２２０を介して圧力制御ユニット２３０の上流側を加圧している。このようにすると、バッファタンク１００３の液体吐出ヘッド３に対する水頭圧の影響を抑制できるので、液体吐出装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの自由度を広げることができる。

第２循環ポンプ１００４としては、液体吐出ヘッド３の駆動時に使用するインク循環流量の範囲において、一定圧以上の揚程圧を有するものであればよく、ターボ型ポンプや容積型ポンプなどを使用できる。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が適用可能である。また第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば圧力制御ユニット２３０に対してある一定の水頭差をもって配置された水頭タンクでも適用可能である。図２に示したように圧力制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの圧力調整機構の内、相対的に高圧設定側（図２でＨと記載）、相対的に低圧設定側（図２でＬと記載）は、それぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１、共通回収流路２１２に接続されている。液体吐出ユニット３００には、共通供給流路２１１、共通回収流路２１２、各記録素子基板と連通する個別流路２１５（個別供給流路２１３、個別回収流路２１４）が設けられている。共通供給流路２１１には、圧力調整機構Ｈが、共通回収流路２１２には圧力調整機構Ｌが接続されており、２つの共通流路間に差圧が生じている。個別流路２１５は、一対の共通流路のうち一方の共通供給流路２１１と他方の共通回収流路２１２とを接続し、記録素子基板１０の吐出口１３と連通している。かかる構成により、液体の一部が、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の内部流路を通過して共通回収流路２１２へと流れる流れ（図２の矢印）が発生する。

このようにして、液体吐出ユニット３００では、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２内をそれぞれ通過するように液体を流しつつ、一部の液体が各記録素子基板１０内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１および共通回収流路２１２を流れるインクによって記録素子基板１０の外部へ排出することができる。またこのような構成により、液体吐出ヘッド３による記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口や圧力室においてもインクの流れを生じさせることができる。これによって、吐出口内で増粘したインクの粘度を低下させることで、インクの増粘を抑制することができる。また、増粘したインクやインク中の異物を共通回収流路２１２へと排出することができる。このため、本実施形態の液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。

（第１循環形態の説明）
図３は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路のうち、上述した循環形態とは異なる循環形態である第１循環経路を示す模式図である。前述の循環形態との主な相違点は、圧力制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構が共に、圧力制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動で制御する点である。また、図２の循環形態との相違点として、第２循環ポンプ１００４が圧力制御ユニット２３０の下流側を減圧する負圧源として作用する点がある。更に、第１循環ポンプ（高圧側）１００１および第１循環ポンプ（低圧側）１００２が液体吐出ヘッド３の上流側に配置され、圧力制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド３の下流側に配置されている点も相違する点である。

第１循環形態では、メインタンク１００６内のインクは、補充ポンプ１００５によってバッファタンク１００３に供給される。その後インクは２つの流路に分けられ、液体吐出ヘッド３に設けられた圧力制御ユニット２３０の作用で高圧側と低圧側の２つの流路で循環する。高圧側と低圧側の２つの流路に分けられたインクは、第１循環ポンプ（高圧側）１００１および第１循環ポンプ（低圧側）１００２の作用で液体接続部１１１を介して液体吐出ヘッド３に供給される。その後、第１循環ポンプ（高圧側）１００１および第１循環ポンプ（低圧側）１００２の作用で液体吐出ヘッド内を循環したインクは、圧力制御ユニット２３０を経て、液体接続部１１１を介して液体吐出ヘッド３から排出される。排出されたインクは、第２循環ポンプ１００４によってバッファタンク１００３に戻される。

第１循環形態で圧力制御ユニット２３０は、単位面積あたりの吐出量の変化によって生じる流量の変動があっても、圧力制御ユニット２３０の上流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力変動を予め設定された圧力を中心として一定範囲内に安定させる。圧力制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構としては、圧力制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を、所望の制御圧を中心とした一定範囲以下の変動で制御できるものであれば、どのような圧力調整機構を用いてもよい。一例としては所謂「背圧弁・背圧レギュレータ」と呼ばれる背圧型圧力調整弁機構を採用することができる。本実施形態の循環流路では、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２２０を介して圧力制御ユニット２３０の下流側を加圧している。このようにすると液体吐出ヘッド３に対するバッファタンク１００３の水頭圧の影響を抑制できるので、液体吐出装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの選択幅を広げることができる。第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば圧力制御ユニット２３０に対して所定の水頭差をもって配置された水頭タンクであっても適用可能である。第１循環形態は図２の循環形態と同様に、圧力制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの圧力調整機構の内、高圧設定側（図３で２３０Ｈと記載）、低圧設定側（図３で２３０Ｌと記載）はそれぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１および共通回収流路２１２に接続されている。２つの圧力調整機構により、共通供給流路２１１の圧力を共通回収流路２１２の圧力より相対的に高くすることで、共通供給流路２１１から個別流路２１５および各記録素子基板１０の内部流路を介して共通回収流路２１２へと流れるインク流れが発生する。

このような第１循環形態では、液体吐出ユニット３００内には図２の循環形態と同様のインク流れ状態が得られるが、図２の循環形態の場合とは異なる２つの利点がある。１つ目の利点は、圧力制御ユニット２３０に混入するゴミや異物が液体吐出ヘッド３へ流入することを防ぐことである。すなわち、第１循環形態では圧力制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド３の下流側に配置され、後述のフィルタ２２１が液体吐出ヘッド３の上流側に配置されている。そのため、第１循環ポンプ１００１、１００２および第２循環ポンプ１００４の稼動により、循環経路にインクを循環させる際に、圧力制御ユニット２３０に混入する異物を液体から取り除き、液体吐出ヘッド３に異物が流入することを防ぐことができる。第１循環形態では、圧力調整機構３２３０は液体吐出ヘッド３の下流側に配置されている。従って、圧力調整機構を構成する弁（バルブ）が開閉することなどにより、万一異物が循環経路に混入したとしても、液体吐出ヘッド３に到達する前に、混入した異物はフィルタ２２１によって取り除かれる。２つ目の利点は、第１循環形態では、バッファタンク１００３から液体吐出ヘッド３へ供給する必要流量の最大値が、図２の循環形態の場合よりも少なくて済むことである。その理由は次の通りである。

記録待機時に循環している場合の、共通供給流路２１１、共通回収流路２１２、および個別流路２１５内の流量の合計を流量Ａとする。流量Ａの値は、記録待機中に液体吐出ヘッド３の温度調整にあたり、液体吐出ユニット３００内の温度差を所望の範囲内にするために必要な最小限の流量として定義される。また液体吐出ユニット３００の全ての吐出口からインクを吐出する場合（全吐出時）の吐出流量を流量Ｆ（１吐出口当りの吐出量×単位時間当たりの吐出周波数×吐出口数）と定義する。

図４は、図２の循環形態と第１循環形態とにおける、液体吐出ヘッド３へのインクの流入量の違いを示した概略図である。図４（ａ）は、図２の循環形態における待機時を示しており、図４（ｂ）は、図２の循環形態における全吐出時を示している。図４（ｃ）から図４（ｆ）は、第２循環流路を示しており、図４（ｃ）、（ｄ）が流量Ｆ＜流量Ａの場合で、図４（ｅ）、（ｆ）が流量Ｆ＞流量Ａの場合であり、それぞれ、待機時と全吐出時の流量を示している。

定量的な送液能力を有する第１循環ポンプ１００１、１００２が液体吐出ヘッド３の下流側に配置されている図２の循環形態の場合（図４（ａ）、（ｂ））、第１循環ポンプ１００１および第１循環ポンプ１００２の合計設定流量は流量Ａとなる。この流量Ａによって、待機時の液体吐出ユニット３００内の温度管理が可能となる。そして、液体吐出ヘッド３で全吐出が行われる場合、第１循環ポンプ１００１、１００２の合計設定流量は流量Ａのままであるが、液体吐出ヘッド３で吐出によって生じる負圧が作用する。そのため、液体吐出ヘッド３へ供給される最大流量は、合計設定流量の流量Ａに全吐出による消費分（流量Ｆ）が加算される。よって、液体吐出ヘッド３への供給量の最大値は、流量Ｆが流量Ａに加算されるため流量Ａ＋流量Ｆとなる（図４（ｂ））。

ここで、図２の循環形態（図２）において、複数の記録素子基板１０のうち、一部の記録素子基板１０が記録待機中であり、その他の記録素子基板１０の全ての吐出口１３からインクを吐出している全吐出中である場合を考える。本実施形態の液体吐出装置１０００は、記録待機中の記録素子基板１０にもインクが供給されるように構成されている。図２に示されるように、液体吐出ユニット３００の記録素子基板１０のうち、網掛けで示されるものは全吐出中の記録素子基板１０を、白抜きで示されるものは記録待機中の記録素子基板１０であるものとして説明する。このとき、全吐出中の記録素子基板１０には、共通供給流路２１１からのインク供給（白抜き矢印方向）に加えて、共通回収流路２１２から（黒塗り矢印方向）も一定量のインク供給が行われる。一方、記録待機中の記録素子基板１０にも、共通供給流路２１１からのインク供給（白抜き矢印方向）も継続して行われる。液体吐出ユニット３００へのインク流入量が増大するため、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との間の差圧は多少変動するものの、共通流路の断面積を充分に確保することができれば、その影響は無視することができる。

このように、本実施形態の図２の循環形態では、一部の記録素子基板１０が記録待機中に、その他の記録素子基板１０が全吐出中になった場合であっても、記録待機中の記録素子基板１０にもインクが供給されるように構成されている。かかる構成により、液体吐出ヘッド３へのインク供給量も好適に制御することができる。すなわち、記録待機中の記録素子基板１０における個別流路２１５を通過するインクの流量を、当該記録素子基板１０における全ての吐出口１３から吐出されるインクの吐出流量よりも小さくなるように、共通流路の差圧を制御する。共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との間の差圧を上記のように制御することにより、液体吐出ヘッド３の吐出口１３からのインク吐出流量の変動にかかわらず、記録待機中の記録素子基板１０に循環させるインク量を抑制することができる。記録待機中の記録素子基板１０に循環させるインク量を抑制することができれば、液体吐出ヘッド３からの排熱を抑制することができ、循環流路内のインクを冷却するための冷却機構なども簡略化することができる。

第１循環ポンプ１００１および第１循環ポンプ１００２が液体吐出ヘッド３の上流側に配置されている第１循環形態の場合（図４（ｃ）から図４（ｆ））は、記録待機時に必要な液体吐出ヘッド３への供給量は、図２の循環形態と同様に流量Ａである。従って、第１循環ポンプ１００１および第１循環ポンプ１００２が液体吐出ヘッド３の上流側に配置されている第１循環形態では、流量Ｆよりも流量Ａが多い場合（図４（ｃ）、（ｄ））には、全吐出時でも液体吐出ヘッド３への供給量は流量Ａで十分である。その際、液体吐出ヘッド３からの排出流量は、流量Ａ−流量Ｆとなる（図４（ｄ））。しかし、流量Ａよりも流量Ｆが多い場合（図４（ｅ）、（ｆ））には、全吐出時には液体吐出ヘッド３への供給流量を流量Ａとすると流量が足りなくなってしまう。そのため、流量Ａよりも流量Ｆが多い場合には、液体吐出ヘッド３への供給量を流量Ｆとする必要がある。その際、全吐出が行われると、液体吐出ヘッド３では流量Ｆが消費されるため、液体吐出ヘッド３からの排出流量は、ほとんど排出されない状態となる（図４（ｆ））。なお、流量Ａよりも流量Ｆが多い場合で、吐出は行うが全吐出ではない場合には、流量Ｆから吐出で消費された分が引かれた量が液体吐出ヘッド３から排出される。

このように、第１循環形態の場合、第１循環ポンプ１００１および第１循環ポンプ１００２の設定流量の合計値、即ち必要供給流量の最大値は、流量Ａまたは流量Ｆの大きい方の値となる。このため、同一構成の液体吐出ユニット３００を使用する限り、第１循環形態における必要供給量の最大値（流量Ａまたは流量Ｆ）は、図２の循環形態における必要供給流量の最大値（流量Ａ＋流量Ｆ）よりも小さくなる。なお、本実施形態の第１循環形態においても、一部の記録素子基板１０が記録待機中に、その他の記録素子基板１０が全吐出中になった場合であっても、記録待機中の記録素子基板１０にもインクが供給されるように構成されている。共通供給流路２１１と共通回収流路２１２との間の差圧を制御することにより、液体吐出ヘッド３の吐出口１３からのインク吐出流量の変動にかかわらず、記録待機中の記録素子基板１０に循環させるインク量を抑制する態様についても図２の循環形態と同じである。

第１循環形態の場合、適用可能な循環ポンプの自由度が高まり、例えば構成の簡便な低コストの循環ポンプを使用したり、本体側経路に設置される冷却器（不図示）の負荷を低減したりすることができ、記録装置のコストを低減できるという利点がある。この利点は、流量Ａまたは流量Ｆの値が比較的大きくなるラインヘッドであるほど大きくなり、ラインヘッドの中でも長手方向の長さが長いラインヘッドほど有益である。

（液体吐出ヘッド構成の説明）
実施形態１に係る液体吐出ヘッド３の構成について説明する。図５（ａ）および図５（ｂ）は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド３を示した斜視図である。液体吐出ヘッド３は、１つの記録素子基板１０でシアンＣ／マゼンタＭ／イエローＹ／ブラックＫの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０を直線状に１５個配列（インラインに配置）されるページワイド型の液体吐出ヘッドである。図５（ａ）に示すように液体吐出ヘッド３は、各記録素子基板１０と、フレキシブル配線基板４０および電気配線基板９０を介して電気的に接続された信号入力端子９１と電力供給端子９２を備える。信号入力端子９１および電力供給端子９２は、液体吐出装置１０００の制御部と電気的に接続され、それぞれ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で、信号入力端子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、液体吐出装置１０００に対して液体吐出ヘッド３を組み付ける時または液体吐出ヘッド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。図５（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド３の両端部に設けられた液体接続部１１１は、液体吐出装置１０００の液体供給系と接続される。これによりシアンＣ／マゼンタＭ／イエローＹ／ブラックＫ４色のインクが液体吐出装置１０００の供給系から液体吐出ヘッド３に供給され、また液体吐出ヘッド３内を通ったインクが液体吐出装置１０００の回収系へ回収されるようになっている。このように各色のインクは、液体吐出装置１０００の経路と液体吐出ヘッド３の経路を介して循環可能である。

図６は、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットを示した分解斜視図である。液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０および電気配線基板９０が筺体８０に取り付けられている。液体供給ユニット２２０には液体接続部１１１（図３参照）が設けられるとともに、液体供給ユニット２２０の内部には、供給されるインク中の異物を取り除くため、液体接続部１１１の各開口と連通する各色別のフィルタ２２１（図２、図３参照）が設けられる。２つの液体供給ユニット２２０は、それぞれに２色分ずつのフィルタ２２１が設けられている。液体は、フィルタ２２１を通過する際に異物が取り除かれ、それぞれの色に対応して液体供給ユニット２２０上に配置された圧力制御ユニット２３０へ供給される。圧力制御ユニット２３０は、各色の圧力調整弁からなるユニットであり、それぞれの内部に設けられる弁やバネ部材などの働きで液体の流量の変動に伴って生じる液体吐出装置１０００の供給系内（液体吐出ヘッド３の上流側の供給系）の圧損変化を大幅に減衰させる。これによって圧力制御ユニット２３０は、圧力制御ユニットよりも下流側（液体吐出ユニット３００側）の負圧変化をある一定範囲内で安定化させることが可能である。各色の圧力制御ユニット２３０内には、図２で記述したように各色２つの圧力調整弁が内蔵されている。２つの圧力調整弁は、それぞれ異なる制御圧に設定され、高圧側が液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１（図２参照）、低圧側が共通回収流路２１２（図２参照）と液体供給ユニット２２０を介して連通している。

筐体８０は、液体吐出ユニット支持部８１および電気配線基板支持部８２とから構成され、液体吐出ユニット３００および電気配線基板９０を支持するとともに、液体吐出ヘッド３の剛性を確保している。電気配線基板支持部８２は、電気配線基板９０を支持するためのものであり、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めによって固定されている。液体吐出ユニット支持部８１は、液体吐出ユニット３００の反りや変形を矯正して、複数の記録素子基板１０の相対位置精度を確保する役割を有し、それにより記録物におけるスジやムラを抑制する。そのため液体吐出ユニット支持部８１は、十分な剛性を有することが好ましく、材質としてはＳＵＳや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。液体吐出ユニット支持部８１には、ジョイントゴム１００が挿入される開口８３、８４が設けられている。液体供給ユニット２２０から供給される液体は、ジョイントゴムを介して液体吐出ユニット３００を構成する第３流路部材７０へと導かれる。

液体吐出ユニット３００は、複数の吐出モジュール２００、流路部材２１０からなり、液体吐出ユニット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。ここで、カバー部材１３０は、図６に示したように長尺の開口１３１が設けられた額縁状の表面を持つ部材であり、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および封止材部１１０（後述する図１０参照）が露出している。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の当接面としての機能を有する。このため、開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材、充填材等を塗布し、液体吐出ユニット３００の吐出口面上の凹凸や隙間を埋めることで、キャップ時に閉空間が形成されるようにすることが好ましい。

次に、液体吐出ユニット３００に含まれる流路部材２１０の構成について説明する。図６に示したように流路部材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り、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へと分配する。また流路部材２１０は、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、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めで固定されており、それにより流路部材２１０の反りや変形が抑制されている。

図７（ａ）〜（ｆ）は、第１〜第３流路部材の各流路部材の表面と裏面を示した図である。図７（ａ）は、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される側の面を示し、図７（ｆ）は、第３流路部材７０の、液体吐出ユニット支持部８１と当接する側の面を示す。第１流路部材５０と第２流路部材６０とは、夫々の流路部材の当接面である図７（ｂ）と図７（ｃ）が対向するように接合し、第２流路部材と第３流路部材とは、夫々の流路部材の当接面である図７（ｄ）と図７（ｅ）が対向するように接合する。第２流路部材６０と第３流路部材７０とを接合することにより、共通流路溝６２と７１とが、流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）を形成する。これにより色毎に共通供給流路２１１と共通回収流路２１２のセットが流路部材２１０内に形成される。共通供給流路２１１から液体吐出ヘッド３にインクが供給されて、液体吐出ヘッド３に供給されたインクは共通回収流路２１２によって回収される。第３流路部材７０の連通口７２（図７（ｆ）参照）は、ジョイントゴム１００の各穴と連通しており、液体供給ユニット２２０（図６参照）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（共通供給流路２１１と連通する連通口６１−１、共通回収流路２１２と連通する連通口６１−２）が複数形成されており、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、連通口５１を介して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することが可能となる。

第１〜第３流路部材は、液体に対して耐腐食性を有するとともに、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、アルミナや、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）やＰＳＦ（ポリサルフォン）を母材としてシリカ微粒子やファイバーなどの無機フィラーを添加した複合材料（樹脂材料）を好適に用いることができる。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いし、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。

図８は、図７（ａ）のα部を示しており、第１〜第３流路部材を接合して形成される流路部材２１０内の流路を第１の流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される面側から一部を拡大して示した透視図である。共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とは、両端部の流路からそれぞれ交互に共通供給流路２１１と共通回収流路２１２とが配置されている。ここで、流路部材２１０内の各流路の接続関係について説明する。

流路部材２１０には、色毎に液体吐出ヘッド３の長手方向に伸びる共通供給流路２１１（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ）および共通回収流路２１２（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）が設けられている。各色の共通供給流路２１１には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別供給流路（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続されている。また、各色の共通回収流路２１２には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別回収流路（２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ）が連通口６１を介して接続されている。このような流路構成により各共通供給流路２１１から個別供給流路２１３を介して、流路部材の中央部に位置する記録素子基板１０にインクを集約することができる。また記録素子基板１０から個別回収流路２１４を介して、各共通回収流路２１２にインクを回収することができる。

図９は、図８のＩＸ−ＩＸにおける断面を示した図である。それぞれの個別回収流路（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９では個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）のみ図示しているが、別の断面においては図８に示すように個別供給流路２１３と吐出モジュール２００とが連通している。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に設けられる記録素子１５に供給するための流路が形成されている。更に、支持部材３０および記録素子基板１０には、記録素子１５に供給した液体の１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。

ここで、各色の共通供給流路２１１は、対応する色の圧力制御ユニット２３０（高圧側）と液体供給ユニット２２０を介して接続されており、また共通回収流路２１２は圧力制御ユニット２３０（低圧側）と液体供給ユニット２２０を介して接続されている。この圧力制御ユニット２３０により、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２間に差圧（圧力差）を生じさせるようになっている。このため、図８および図９に示したように、各流路を接続した本実施形態の液体吐出ヘッド内では、各色で共通供給流路２１１〜個別供給流路２１３〜記録素子基板１０〜個別回収流路２１４〜共通回収流路２１２へと順に流れる流れが発生する。

（吐出モジュールの説明）
図１０（ａ）は、１つの吐出モジュール２００を示した斜視図であり、図１０（ｂ）は、その分解図である。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）を封止部材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６参照）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の説明）
図１１（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が形成される側の面の平面図を示し、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩＢで示した部分の拡大図を示し、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の裏面の平面図を示す。ここで、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１１（ａ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１２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１３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１１（ｂ）に示すように、各吐出口１３に対応した位置には液体を熱エネルギにより発泡させるための発熱素子である記録素子１５が配置されている。隔壁２２により、記録素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。記録素子１５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、端子１６と電気的に接続されている。そして記録素子１５は、液体吐出装置１０００の制御回路から、電気配線基板９０（図６参照）およびフレキシブル配線基板４０（図１０参照）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で液体を吐出口１３から吐出する。図１１（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１３と連通している。

図１１（ｃ）に示すように、記録素子基板１０の、吐出口１３が形成される面の裏面にはシート状のカバープレート２０が積層されており、カバープレート２０には、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が複数設けられている。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がカバープレート２０に設けられている。図１１（ｂ）に示すようにカバープレート２０の夫々の開口２１は、図７（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。カバープレート２０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。このためカバープレート２０の材質として、感光性樹脂材料やシリコン板を用い、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。このようにカバープレート２０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く、フィルム状の部材で構成されることが望ましい。

図１２は、図１１（ａ）におけるＸＩＩ−ＸＩＩの断面を示す斜視図である。ここで、記録素子基板１０内での液体の流れについて説明する。カバープレート２０は、記録素子基板１０の基板１１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。記録素子基板１０は、Ｓｉにより形成される基板１１と感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材１２とが積層されており、基板１１の裏面にはカバープレート２０が接合されている。基板１１の一方の面側には、記録素子１５が形成されており（図１１参照）、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１８および液体回収路１９を構成する溝が形成されている。基板１１とカバープレート２０と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。吐出口１３から液体を吐出して記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口では、この差圧によって基板１１内に設けられた液体供給路１８内の液体が、供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる（図１２の矢印Ｃ）。この流れによって、記録を休止している吐出口１３や圧力室２３において、吐出口１３からの蒸発によって生じる増粘インク、泡および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１３や圧力室２３のインクが増粘するの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、カバープレート２０の開口２１および支持部材３０の液体連通口３１（図１０ｂ参照）を通じて、流路部材２１０内の連通口５１、個別回収流路２１４、共通回収流路２１２の順に回収される。つまり、記録装置本体から液体吐出ヘッド３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の液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の内部に流入する。そして液体は、ジョイントゴム１００、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、カバープレート２０に設けられた開口２１、基板１１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２３に供給される。圧力室２３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１１に設けられた回収口１７ｂおよび液体回収路１９、カバープレート２０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。その後液体は、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および共通流路溝６２、第３流路部材７０に設けられた共通流路溝７１および連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れる。そして液体は、液体供給ユニット２２０に設けられた液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の外部へ流動する。

図２に示す比較例としての循環形態の形態においては、液体接続部１１１から流入した液体は、圧力制御ユニット２３０を経由した後にジョイントゴム１００に供給される。また図３に示す第１循環形態の形態においては、圧力室２３から回収された液体は、ジョイントゴム１００を通過した後、圧力制御ユニット２３０を介して液体接続部１１１から液体吐出ヘッドの外部へ流動する。また液体吐出ユニット３００の共通供給流路２１１の一端から流入した全ての液体が、個別供給流路２１３を経由して圧力室２３に供給されるわけではない。つまり、共通供給流路２１１の一端から流入した液体で、個別供給流路２１３に流入することなく、共通供給流路２１１の他端から液体供給ユニット２２０に流動する液体もある。このように、記録素子基板１０を経由することなく流動する経路を備えることで、本実施形態のような微細で流抵抗の大きい流路を備える記録素子基板１０を備える場合であっても、液体の循環流の逆流を抑制することができる。このように、本実施形態の液体吐出ヘッド３では、圧力室２３や吐出口近傍部の液体の増粘を抑制することができるので、吐出のヨレや不吐出を抑制することができ、結果として高画質な記録を行うことができる。

（記録素子基板間の位置関係の説明）
図１３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した平面図である。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。各記録素子基板１０における吐出口１３が配列される各吐出口列（１４ａ〜１４ｄ）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。そして、記録素子基板１０同士の隣接部における吐出口列は、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１３では、線Ｄ上の２つの吐出口が互いにオーバーラップする関係にある。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、直線状（インライン）に配置した場合も、図１３と同様に液体吐出ヘッド３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できる。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、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。

（圧力制御ユニットの構造の説明）
図１５（ａ）（ｂ）は、第１の循環形態で用いられる圧力制御ユニット２３０（背圧弁）を示した外観斜視図であり、図１５（ｃ）はその断面図である。低圧設定側の圧力調整機構２３０Ｌも制御圧（バネの初期荷重）が異なるだけで他は同一構成のものが用いられるため、圧力調整機構２３０Ｌの説明を割愛する。図１５における圧力調整機構２３０Ｈの動作原理は、一般に「背圧弁」と呼ばれるものと同様である。図１５（ｂ）は、圧力調整機構２３０Ｈの内部を見やすくするために受圧板２３１および可撓性フィルム２３２を不図示にした状態を示している。図１５（ｃ）は図１５（ａ）におけるＸＶＣ−ＸＶＣの断面を示した図である。

図１５（ｂ）および（ｃ）に示されるように、圧力調整機構２３０Ｈは、受圧板２３１と、液体吐出ヘッド３が接続される上流側に設けられる第１圧力室２３３と、受圧板２３１と第１圧力室２３３とを流体的にシールする可撓性フィルム２３２とから構成される。本実施形態において、受圧板２３１は、第１圧力室内のインクの増減に応じて変位し、可撓性部材である可撓性フィルム２３２と接合される。また、第１圧力室２３３には、受圧板２３１とシャフト２３４とによって連結された弁２３５（バルブ）と、弁２３５に嵌合するオリフィス２３６がある。本実施形態のオリフィス２３６は、第１圧力室２３３と第２圧力室２３８との連通部に設けられている。シャフト２３４と、弁２３５と、受圧板２３１とは一体となって動く必要があり、接着剤や嵌合穴などで接合されている。また受圧板２３１および弁２３５は付勢部材２３７（バネ）によって、弁２３５が閉塞する方向に付勢されている。

図１５（ｃ）において、弁２３５はオリフィス２３６よりも上流側に設けられており、受圧板２３１が上方に移動するとオリフィス２３６と弁２３５との間のギャップが開放する。圧力調整機構２３０Ｈの流入口（Ｉｎｌｅｔ）から入ったインクは、第１圧力室２３３へと流入し、その圧力を受圧板２３１へと伝達する。その後、インクは、オリフィス２３６と弁２３５との間のギャップを通過し、圧力調整機構２３０Ｈの流出口（Ｏｕｔｌｅｔ）から液体吐出ヘッド３へと排出される。

各圧力室内の制御圧力は、各部に加わる力の釣り合いを示す下記の関係式から決定される。付勢部材２３７であるバネの力を変更することで、Ｐ１を所望の制御圧力に設定することができる。バネの力を変更するには、バネ定数Ｋを変更するか、動作時のバネ長さを変更する。動作時のバネ長さを変更するには、例えば図１５（ｃ）において、付勢部材２３７がケース側に当接する掘り込み部の深さを変更すれば良い。

Ｐ１＝Ｐ０―（Ｐ２Ｓｖ＋Ｋｘ）／Ｓｄ ・・・（式１）
ここでＳｄ：受圧板面積、Ｓｖ：バルブ部の受圧面積
Ｐ０：大気圧、Ｐ１：圧力室内の圧力、Ｐ２：オリフィス下流側の圧力
Ｋ：バネ定数、ｘ：バネ変位
式１の右辺第二項は常に正の値を取るため、Ｐ１＜Ｐ０となり、Ｐ１は必ず負圧となる。

またバルブ部流抵抗をＲ、圧力調整機構２３０Ｈ内を通過する流量をＱとすると、次式が成立する。
Ｐ２＝Ｐ1-ＱＲ・・・（式２）

ここで、バルブ部流抵抗Ｒと、バルブ部開度は例えば図１４のような関係になるように設計する。即ち、バルブ部開度の増大とともに流抵抗Ｒは低下する。

（式１）と（式２）が同時に成立するようにバルブ位置が決まることで、Ｐ１が決定される。圧力調整機構２３０Ｈに流入する流量が増加した場合、圧力調整機構２３０Ｈの下流に接続されているバッファタンク１００３内の圧力は一定であるので、流量が増大したことによる圧力制御ユニット２３０〜バッファタンク１００３間の流抵抗増加分だけ、Ｐ２は上昇する。このためバルブを開放する力Ｐ２Ｓｖが増加し、（式１）よりＰ１が瞬時的に低下する。

また（式２）からＲ＝（Ｐ１―Ｐ２）／Ｑが導出される。ここでＱ、Ｐ２は増加、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、バルブ開度が増加する。図１５（ｃ）から判るように、バルブ開度が増加すると付勢部材２３７長は大きくなるため、自由長からの変位であるｘは低下する。このためバネの作用力ｋｘは小さくなる。このため（式１）からＰ１は瞬時的に増加する。Ｐ１が瞬時的に増加すると、上述とは逆の作用により、Ｐ１が瞬時的に減少する。これが瞬時的に繰り返されることで、流量Ｑに応じて弁開度が変化しつつ（式１）（式２）を両立する結果、Ｐ１が一定に制御される。

（インク充填時の説明）
次に、本実施形態の液体吐出装置１０００にインクを充填する操作について説明する。図１６は、本実施形態におけるインク充填時の圧力調整機構２３０Ｈの構成を示す断面図である。本実施例では、第２の循環形態で用いられる圧力調整機構２３０Ｈを例に説明するが、第１の循環形態で用いられる圧力調整機構２３０Ｈであっても同様に構成することができる。低圧設定側の圧力調整機構２３０Ｌも制御圧（バネの初期荷重）が異なるだけで他は同一構成のものが用いられるため、圧力調整機構２３０Ｌの説明を割愛する。

本実施形態において、液体吐出ヘッド３の共通供給流路２１１、共通回収流路２１２、および個別流路２１５内にインクを充填する際、まず補充ポンプ１００５を駆動して、所定量のインクをメインタンク１００６からバッファタンク１００３へ移送する。

次いで、図１６に示されるように、拘束板２４１の一端が受圧板２３１に当接し弁２３５が閉鎖するように、ネジ２４２を調整して拘束板２４１の位置を固定する。拘束板２４１の他端はネジ２４２を介して保持部材２４３に連結されている。保持部材２４３は圧力調整機構２３０Ｈ本体に固定されており、拘束板２４１を固定する。拘束板２４１と、ネジ２４２と、保持部材２４３とは、第１循環ポンプ１００１、１００２および第２循環ポンプ１００４からの加圧によって受圧板２３１が受ける圧力に対して、受圧板２３１の変形を小さくさせる剛性を備える。本実施形態では、拘束板２４１の位置固定のために、ネジ２４２を用いたが、その他手動式のレバー機構やモーター等を用いてもよい。

次いで、第１循環ポンプ１００１、１００２および第２循環ポンプ１００４を駆動して循環経路内のインクを加圧することにより、液体吐出ヘッド３の共通供給流路２１１、共通回収流路２１２、および個別流路２１５内にインクを充填する。循環ポンプ１００１〜１００４が駆動する際、圧力調整機構２３０Ｈの受圧板２３１は、拘束板２４１によって弁２３５を閉鎖されているため、圧力調整機構内の圧力が上昇しても弁２３５は開放されることがない。そのため液体吐出ヘッド３内の流路を加圧状態に維持してインクを充填することができる。液体吐出ヘッド３内の流路にインクが充填された後、ネジ２４２を開放して拘束板２４１を受圧板２３１から離間させる。すると、弁２３５が開となり、インクが圧力制御ユニット２３０（圧力調整機構２３０Ｈ、圧力調整機構Ｌ）およびバッファタンク１００３への循環流路に充填される。

圧力調整機構２３０Ｈに、拘束板２４１、ネジ２４２、保持部材２４３などの強制閉塞機構を用いることにより、インク循環経路に別途バルブなどを設けることなく液体吐出装置１０００内にインクを充填することができる。かかる構成により、液体吐出装置１０００にインクを補充する際に、液体吐出ヘッド内を印加するための機構を必要とすることがないため、コストアップと装置構造の複雑化とを抑制することができる。

（実施形態２）
以下、図面を参照して本発明の実施形態２による液体吐出装置２０００および液体吐出ヘッド２００３の構成を説明する。なお以降の説明においては、主として実施形態１と異なる部分のみを説明し、実施形態１と同様の部分については説明を省略する。

（液体吐出装置の説明）
図１７は、本実施形態を適用可能な、液体を吐出して記録を行う液体吐出装置２０００を示した図である。本実施形態の液体吐出装置２０００は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＫのインクごとに対応した単色用の液体吐出ヘッド２００３を４つ並列配置させることで記録媒体へフルカラー記録を行う点が実施形態１とは異なる。実施形態１において１色あたりに使用できる吐出口列数が１列だったのに対し、本実施形態においては、１色あたりに使用できる吐出口列数は２０列となっている。このため、記録データを複数の吐出口列に適宜振り分けて記録を行うことで、非常に高速な記録が可能となる。更に、不吐出になる吐出口があったとしても、その吐出口に対して記録媒体の搬送方向に対応する位置にある、他列の吐出口から補間的に吐出を行うことで信頼性が向上し、商業記録などに好適である。実施形態１と同様に、各液体吐出ヘッド２００３に対して、液体吐出装置２０００の供給系、バッファタンク１００３（図２、図３参照）およびメインタンク１００６（図２、図３参照）が流体的に接続されている。また、それぞれの液体吐出ヘッド２００３には、液体吐出ヘッド２００３へ電力および吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続されている。

（循環経路の説明）
実施形態１と同様に、液体吐出装置２０００および液体吐出ヘッド２００３間の液体循環経路としては、実施形態１同様、図２または図３に示した第１循環形態を用いることができる。

（液体吐出ヘッド構造の説明）
図１８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド２００３を示した斜視図である。ここで、本実施形態に係る液体吐出ヘッド２００３の構造について説明する。液体吐出ヘッド２００３は、液体吐出ヘッド２００３の長手方向に直線状に配列される１６個の記録素子基板２０１０を備え、１色の液体で記録が可能なインクジェット式のページワイド型記録ヘッドである。液体吐出ヘッド２００３は、実施形態１と同様、液体接続部１１１、信号入力端子９１および電力供給端子９２を備える。しかしながら本実施形態の液体吐出ヘッド２００３は、実施形態１に比べて吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド２００３の両側に信号入力端子９１および電力供給端子９２が配置されている。これは記録素子基板２０１０に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減するためである。

図１９は、液体吐出ヘッド２００３を示した斜視分解図であり、液体吐出ヘッド２００３を構成する各部品またはユニットがその機能毎に分割して示している。各ユニットおよび部材の役割や液体吐出ヘッド内の液体流通の順は、基本的に実施形態１と同様であるが、液体吐出ヘッドの剛性を担保する機能が異なる。実施形態１では主として液体吐出ユニット支持部８１によって液体吐出ヘッド剛性を担保していたが、実施形態２の液体吐出ヘッド２００３では、液体吐出ユニット２３００に含まれる第２流路部材２０６０によって液体吐出ヘッドの剛性を担保している。本実施形態における液体吐出ユニット支持部８１は、第２流路部材２０６０の両端部に接続されており、この液体吐出ユニット２３００は液体吐出装置２０００のキャリッジと機械的に結合されて、液体吐出ヘッド２００３の位置決めを行う。圧力制御ユニット２２３０を備える液体供給ユニット２２２０と、電気配線基板９０は、液体吐出ユニット支持部８１に結合される。２つの液体供給ユニット２２２０内にはそれぞれフィルタ（不図示）が内蔵されている。

２つの圧力制御ユニット２２３０は、それぞれ異なる、相対的に高低の圧力を制御するように設定されている。また、図１８のように、液体吐出ヘッド２００３の両端部にそれぞれ、高圧側と低圧側の圧力制御ユニット２２３０を設置した場合、液体吐出ヘッド２００３の長手方向に延在する共通供給流路と共通回収流路における液体の流れが互いに対向する。このような構成では、共通供給流路と共通回収流路の間で熱交換が促進されて、２つの共通流路内における温度差が低減される。これによって、共通流路に沿って複数設けられる各記録素子基板２０１０における温度差が少なくなり、温度差による記録ムラが生じにくくなるという利点がある。

次に、液体吐出ユニット２３００の流路部材２２１０の詳細について説明する。図１９に示すように流路部材２２１０は、第１流路部材２０５０と第２流路部材２０６０とを積層したものであり、液体供給ユニット２２２０から供給された液体を各吐出モジュール２２００へと分配する。また流路部材２２１０は、吐出モジュール２２００から環流する液体を液体供給ユニット２２２０へと戻すための流路部材として機能する。流路部材２２１０の第２流路部材２０６０は、内部に共通供給流路および共通回収流路が形成された流路部材であるとともに、液体吐出ヘッド２００３の剛性を主に担うという機能を有する。このため、第２流路部材２０６０の材質としては、液体に対する十分な耐食性と高い機械強度を有するものが好ましい。具体的にはＳＵＳやＴｉ、アルミナなど用いることができる。

図２０（ａ）は、第１流路部材２０５０の、吐出モジュール２２００がマウントされる面を示した図であり、図２０（ｂ）は、その裏面を示しており、第２流路部材２０６０と当接される面を示した図である。実施形態１とは異なり、本実施形態における第１流路部材２０５０は、各吐出モジュール２２００毎に対応した複数の部材を隣接して配列したものである。このように分割した構造を採ることで、複数のモジュールを配列させて、液体吐出ヘッド２００３の長さに対応することができるので、例えばＢ２サイズおよびそれ以上の長さに対応した比較的ロングスケールの液体吐出ヘッドに特に好適に適用することができる。図２０（ａ）に示すように、第１流路部材２０５０の連通口５１は、吐出モジュール２２００と流体的に連通し、図２０（ｂ）に示すように、第１流路部材２０５０の個別連通口５３は、第２流路部材２０６０の連通口６１と流体的に連通する。図２０（ｃ）は、第２流路部材６０の、第１流路部材２０５０と当接される面を示し、図２０（ｄ）は、第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示し、図２０（ｅ）は、第２流路部材２０６０の、液体供給ユニット２２２０と当接する面を示す図である。第２流路部材２０６０の流路や連通口の機能は、実施形態１の１色分と同様である。第２流路部材２０６０の共通流路溝７１は、その一方が後述する図２１に示す共通供給流路２２１１であり、他方が共通回収流路２２１２であり、夫々、液体吐出ヘッド２００３の長手方向に沿って設けられており、その一端側から他端側に液体が供給される。本実施形態は実施形態１と異なり、共通供給流路２２１１と共通回収流路２２１２の液体の流れは互いに反対方向となっている。

図２１は、記録素子基板２０１０と流路部材２２１０との液体の接続関係を示した透視図である。流路部材２２１０内には、液体吐出ヘッド２００３の長手方向に延びる一組の共通供給流路２２１１および共通回収流路２２１２が設けられている。第２流路部材２０６０の連通口６１は、各々の第１流路部材５０の個別連通口５３と位置を合わせて接続され、第２流路部材２０６０の連通口７２から共通供給流路２２１１を介して第１流路部材２０５０の連通口５１へと連通する液体供給経路を形成している。同様に、第２流路部材２０６０の連通口７２から共通回収流路２２１２を介して第１流路部材２０５０の連通口５１へと連通する液体供給経路も形成されている。

図２２は、図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線における断面を示した図である。共通供給流路２２１１は、連通口６１、個別連通口５３、連通口５１を介して、吐出モジュール２２００へ接続されている。図２２では不図示であるが、別の断面においては、共通回収流路２２１２が同様の経路で吐出モジュール２２００へ接続されていることは、図２１を参照すれば明らかである。実施形態１と同様に、各吐出モジュール２２００および記録素子基板２０１０には、各吐出口に連通する流路が形成されており、供給した液体の一部または全部が、吐出動作を休止している吐出口を通過して、環流できるようになっている。また実施形態１と同様に、共通供給流路２２１１は、圧力制御ユニット２２３０（高圧側）と、共通回収流路２２１２は圧力制御ユニット２２３０（低圧側）と液体供給ユニット２２２０を介して接続されている。従ってその差圧によって、共通供給流路２２１１から記録素子基板２０１０の吐出口を通過して共通回収流路２２１２へと流れる流れが発生する。

（吐出モジュールの説明）
図２３（ａ）は、１つの吐出モジュール２２００を示した斜視図であり、図２３（ｂ）は、その分解図である。実施形態１との差異は、記録素子基板２０１０の複数の吐出口列方向に沿った両辺部（記録素子基板２０１０の各長辺部）に複数の端子１６がそれぞれ配置されている点である。これに伴い記録素子基板２０１０と電気接続されるフレキシブル配線基板４０も、１つの記録素子基板２０１０に対して２枚配置されている。これは記録素子基板２０１０に設けられる吐出口列数が２０列あり、実施形態１の８列よりも大幅に増加しているためであり、端子１６から記録素子までの最大距離を短くして記録素子基板２０１０内の配線部で生じる電圧低下や信号遅れを低減するためである。また支持部材２０３０の液体連通口３１は、記録素子基板２０１０に設けられ全吐出口列を跨るように開口している。その他の点は、実施形態１と同様である。

（記録素子基板の構造の説明）
図２４（ａ）は、記録素子基板２０１０の吐出口１３が配される面の模式図であり、図２４（ｃ）は、図２４（ａ）の面の裏面を示す模式図である。図２４（ｂ）は図２４（ｃ）において、記録素子基板２０１０の裏面側に設けられているカバープレート２０２０を除去した場合の記録素子基板２０１０の面を示す模式図である。図２４（ｂ）に示すように、記録素子基板２０１０の裏面には吐出口列方向に沿って、液体供給路１８と液体回収路１９とが交互に設けられている。吐出口列数は、実施形態１よりも大幅に増加しているものの、実施形態１との本質的な差異は、前述のように端子１６が記録素子基板の吐出口列方向に沿った両辺部に配置されていることである。各吐出口列毎に一組の液体供給路１８と液体回収路１９が設けられていること、カバープレート２０２０に、支持部材２０３０の液体連通口３１と連通する開口２１が設けられていることなど、基本的な構成は実施形態１と同様である。

なお、上記実施形態の記載は本発明の範囲を限定するものではない。１例として、本実施形態では発熱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について説明したが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出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。

本実施形態は、インク等の液体をタンクと液体吐出ヘッドとの間で循環させる形態の液体吐出装置（記録装置）について説明したが、その他の形態であってもよい。その他の形態は、例えばインクを循環せずに、液体吐出ヘッド上流側と下流側に２つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインクを流すことで、圧力室内のインクを流動させる形態であってもよい。

また本実施形態は、記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ページワイド型ヘッドを用いる例を説明したが、記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えばブラックインクを吐出する記録素子基板およびカラーインクを吐出する記録素子基板を各１つずつ搭載する構成が挙げられるが、これに限るのもではない。つまり、複数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口がオーバーラップするよう配置した、記録媒体の幅よりも短い短尺の液体吐出ヘッドを作成し、それを記録媒体に対してスキャンさせる形態であってもよい。

（実施形態３）
以下、図面を参照して本発明の実施形態３による液体吐出ヘッド３３００などの構成を説明する。なお以降の説明においては、主として実施形態１，２と異なる部分のみを説明し、実施形態１，２と同様の部分については説明を省略する。

（循環形態の説明）
図２５は、本実施形態の液体吐出装置に適用される循環形態を示す模式図である。上述した第１循環形態との主な相違点は、液体吐出ヘッド３３００内の構成が異なる点、バッファタンク１００３から供給されるインクが単一の流路を経由して液体吐出ヘッド３３００に到達する点である。これに伴い、液体吐出ヘッド３３００の上流側に位置するフィルタ３２２１と、液体吐出ヘッド３３００の下流側に位置する圧力調整機構３２３０とが、それぞれ単一構成になっている点も第１循環形態との相違点である。なお、実施形態１，２と比較して、液体供給ユニット２２０、第２循環ポンプ１００４などが削除されているが、これらを含む循環形態であってもよい。

第１循環形態と同様に、単位面積あたりの吐出量の変化によって生じる流量の差があっても、圧力調整機構３２３０は上流側（即ち液体吐出ヘッド３３００側）の圧力変動を予め設定された圧力を中心として一定範囲内に安定させる。本実施形態の圧力調整機構３２３０は、図１６で説明した圧力調整機構２３０と同様に動作する。

（液体吐出ヘッド構造の説明）
図２６は、本実施形態の液体吐出ヘッド３３００の構造を示した図である。図２６（ａ）は本実施形態の液体吐出ヘッド３３００の斜視図であり、図２６（ｂ）は図２６（ａ）に示されるＸＸＶＩＢ−ＸＸＶＩＢ線における断面図である。なお、図２６（ａ）および図２６（ｂ）は、構造を理解し易くするために、ＦＰＣおよび封止材を省略して示されている。

本実施形態の液体吐出ヘッド３３００は、複数の記録素子基板３０１０と、記録素子基板３０１０を支持するベース基板３３１０とを備える。図２６（ｂ）に示されるように、ベース基板内部にはインクを各記録素子基板へ供給するための共通流路３３２０が設けられている。

図２７は、液体吐出ヘッド３３００の内部構造を示す模式図である。図２７に示されるように、液体吐出ヘッド３３００の内部には、ベース基板３３１０の長手方向に沿って延びる共通流路３３２０が蛇行するように形成されている。共通流路３３２０には、液体吐出ヘッド３３００外部のバッファタンク１００３などと流体的に接続するインク流入口３３２１と、インク流出口３３２２と、記録素子基板３０１０にインクを供給するためのインク供給口３３２３とが形成されている。ベース基板３３１０は、複数枚の板状部材を積層して形成することにより共通流路３３２０を形成することができる。ベース基板３３１０は、液体吐出ヘッド３３００が撓まないような剛性を備えることが好ましい。またベース基板３３１０は、インクに対して十分な耐腐食性を有することが必要であり、線膨張率の低い材質からなることが好ましい。例えば、ベース基板３３１０の材質として、アルミナ、樹脂材料、ＬＣＰ（液晶ポリマー）やＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）やＰＳＦ（ポリサルフォン）を母材としてシリカ微粒子などの無機フィラーを添加した複合材料などを好適に用いることができる。図示されていないが、ＦＰＣはベース基板３３１０上に配置され、記録素子基板３０１０上の電極と電気的に接続される。

ベース基板３３１０は紙搬送方向（図２６（ａ）に示される矢印方向）と交わる方向に延びており、複数の記録素子基板３０１０はベース基板３３１０の短手方向に互いに位置をずらされながら、ベース基板３３１０の長手方向に沿って千鳥配列されている。このように、本実施形態の液体吐出ヘッド３３００はページワイド型液体吐出ヘッドである。なお、複数の記録素子基板３０１０の配置は千鳥配列に限定されず、例えば、ベース基板３３１０の長手方向に一直線状に配列されてもよい。あるいはベース基板３３１０の長手方向に対して各吐出口列が一定角度の傾きを有するように記録素子基板３０１０が配列され、かつそれぞれ記録素子基板３０１０の重心位置がベース基板３３１０の長手方向と平行になるように配列されていてもよい。

（記録素子基板の構造の説明）
図２８は、本実施形態の記録素子基板３０１０の模式図であり、図２９は図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸでの記録素子基板３０１０の断面図である。

図２８および図２９に示されるように、記録素子基板３０１０は、複数の吐出口列が配列されてなる４つの吐出口部３０１１を有する。１つの吐出口部３０１１は２つの吐出口列を含んでいる。すなわち、それぞれの記録素子基板３０１０には８つの吐出口列が形成されている。

本実施形態では、吐出口部３０１１は、ベース基板３３１０の長手方向に延びているが実施形態はこれに限られない。例えば、吐出口部３０１１が、ベース基板３３１０の長手方向に傾いて延びていてもよい。

記録素子基板３０１０は、バブルジェット方式によりインクを吐出する。具体的には、図２９に示されるように、記録素子基板３０１０は、流路形成部材３０１２と基板３０１３とを備える。流路形成部材３０１２には、インクを発泡させる発泡室３０１４と、インク滴を吐出するための吐出口３０１５と、が形成されている。

基板３０１３における発泡室３０１４に対応する位置には、エネルギ発生素子である発熱抵抗素子３０１６が配置されている。発熱抵抗素子３０１６は、吐出口列に沿って直線状に配置されており、吐出口３０１５は発熱抵抗素子３０１６の各々に対応して列状に配設されている。そして、基板３０１３は、流路形成部材３０１２とは反対の側の面に、ベース基板３３１０のインク供給口３３２３と連通するインク供給口３０１７を有する。１つのインク供給口３０１７は、複数の吐出口３０１５とも連通している。

基板３０１３の内部には、不図示の電気配線が形成されている。電気配線は、ＦＰＣの電極と電気的に接続され、不図示の外部制御回路から電極を介して基板３０１３にパルス電圧が入力されることにより、発熱抵抗素子３０１６が熱を発して発泡室３０１４内のインクが沸騰する。この沸騰によってインクが発泡し、インクは吐出口３０１５から吐出される。なお、本実施形態では記録素子基板３０１０の主平面は長方形であるが、本発明はこれに限るものではなく、例えば平行四辺形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも、本発明の構成を好適に実現することができる。

図３０は、本実施形態における循環経路において、印刷Ｄｕｔｙを変化させた場合のヘッド内の圧力分布の変化を示す図である。

流抵抗Ｒ、受圧板面積Ｓｄ、弁の受圧面積Ｓｖ、バネ定数Ｋはそれぞれ表１の通りに、そして循環ポンプ３００１の流量を３０ｍＬ／ｍｉｎに設定した。かかる設定により、液体吐出ヘッド３３００のインク流出口３３２２から流出するインク流量は、印刷Ｄｕｔｙ０％時に３０ｍＬ／ｍｉｎに、印刷Ｄｕｔｙ１００％時に１０ｍＬ/ｍｉｎになる。すなわち、一定量のインク流量を液体吐出ヘッド３３００の上流側から送り込むので、記録に使用されるインク量（Ｍａｘ.２０ｍＬ/ｍｉｎ）を差し引いたインク流量が、液体吐出ヘッド３３００から圧力調整機構３２３０へ流入する。この結果、圧力調整機構３２３０の流量範囲は１０〜３０（ｍＬ/ｍｉｎ）となる。

また、バッファタンク１００３内の内圧を−２０００ｍｍＡｑ固定に設定し、弁開度とバルブ部流抵抗Ｒとの関係は、図１４に示される関係となるように設定した。

図３０から判るように、インク流量が変化すると、圧力調整機構３２３０〜バッファタンク１００３間の圧損は、循環経路の接続部であるジョイント部や循環経路を構成するチューブの影響により可変する。そのため、圧力調整機構３２３０の入口位置での圧力Ｐ２が可変するが、出口位置での圧力Ｐ1は変わっておらず、圧力調整機構３２３０によって、液体吐出ヘッド３３００の下流側の圧力が一定に制御されていることが判る。

このように、本実施形態の圧力調整機構３２３０は、圧力調整機構３２３０入口（即ちインク流出口３３２２）の圧力を一定に制御することができる。さらに、本実施形態の循環経路は、上述の実施形態２と同様に、液体吐出ヘッド３３００の上流側にフィルタ３２２１が配置され、圧力調整機構３２３０は液体吐出ヘッド３３００の下流側に配置されている。かかる構成により、液体吐出ヘッド３３００のへの異物混入の恐れがない。

（比較例）
図３１は、従来技術の液体吐出装置における循環形態を示す模式図である。従来技術の循環形態では、循環ポンプ３００１は液体吐出ヘッド３３００の下流側に配置されており、圧力調整機構３２３０は液体吐出ヘッド３３００の上流側に配置されている。圧力調整機構３２３０は、いわゆる２次圧レギュレータと同様の構造であり、圧力調整機構３２３０よりも下流側の圧力を一定に維持するように動作する。

循環ポンプ３００１の流量は３０ｍＬ／ｍｉｎに設定した。このとき、液体吐出ヘッド３３００のインク流出口３３２２から流出するインク流量は、印刷Ｄｕｔｙ０％時には３０ｍＬ／ｍｉｎ（図３０の設定と同じ）となる。一方、印刷Ｄｕｔｙ１００％時に液体吐出ヘッド３３００のインク流入口３３２１に流入するインク流量は５０ｍＬ/ｍｉｎとなる。すなわち、一定量のインク流量を液体吐出ヘッド３３００の下流側から引き込むので、記録に使用されるインク量（Ｍａｘ.２０ｍＬ/ｍｉｎ）を足したインク流量が、圧力調整機構３２３０に流入する。この結果、圧力調整機構３２３０の流量範囲は３０〜５０（ｍＬ/ｍｉｎ）となる。

比較例の圧力調整機構３２３０は、圧力調整機構３２３０の出口（即ちインク流入口３３２１）の圧力を一定に制御することができる。図３１の循環形態において、圧力調整機構３２３０の出口で一定の範囲内に制御された圧力を、インク流入口３３２１までの経路で変動することを極力抑制するため、圧損の高いフィルタ３２２１は圧力調整機構３２３０の上流側に配置されている。かかる構成により、圧力調整機構３２３０内で発生した異物はフィルタ３２２１を通過することなく液体吐出ヘッド３３００に到達するため、液体吐出ヘッド３３００内に異物が混入する場合がある。

（液体吐出ヘッド内の圧力変動の比較）
図３２、図３３は、本実施形態および比較例における、共通流路３３２０内のそれぞれの圧力分布を示す図である。ここで、液体吐出ヘッド３３００における記録素子基板（以下「ｃｈｉｐ」と記す場合がある）の搭載数は１５個とし、記録素子基板３０１０へと通じる各インク供給口３３２３の流抵抗は０．２（ｍｍＡｑ・ｍＬ/ｍｉｎ）とした。上述したように本実施形態と比較例とでは、記録待機時の循環流量が同じであるが、流量範囲が相違している。かかる構成により、液体吐出ヘッド３３００内での最大圧力変動量に差が生じる。

図３２、図３３に示されるように、本実施形態ではΔＰ＝１０８ｍｍＡｑであるのに対して、比較例ではΔＰ＝１６４ｍｍＡｑであり、本実施形態の方が液体吐出ヘッド３３００内の圧力変動を抑制できていることが判る。この圧力変動差は、インクの粘度が大きいほど大きくなるため、本実施形態の循環形態の方が、より多様なインクを用いて、高速かつ高画質な記録ができると言える。

なお、記録待機時の循環流量を低下させれば、比較例の構成でも本実施形態と同値の圧力変動を得ることはできる。但し、特にサーマル方式の液体吐出ヘッド３３００では、色ムラを防止するためにサブヒータなどで温調制御を行っていることが多い。そのため、記録待機時において、インク循環流量を少量にすると、液体吐出ヘッド３３００内の下流側の記録素子基板３０１０に供給されるインク温度が高くなり過ぎる。その結果、液体吐出ヘッド３３００内の温度差が大きくなってしまい、記録媒体に出力される画像にムラを生じてしまうという問題が発生する。この問題は、吐出に必要な記録素子基板３０１０の電力や、液体吐出ヘッド３３００内の熱抵抗値などで大小の差は発生するが、仮に同じ構成の液体吐出ヘッド３３００を用いるのであれば待機時の循環量は同じに設計される。そのため、本実施形態の構成の方が比較例の構成よりも、圧力変動を必ず低く抑制できる。

なお、より長尺なフルページワイド型の液体吐出ヘッド３３００内の圧力変動を抑制したい場合、液体吐出ヘッド３３００の下流側に圧力調整機構３２３０を配置するのに加えて、液体吐出ヘッド３３００の上流側に設けることも好ましい。かかる構成により、液体吐出ヘッド３３００の上流側に配置された圧力調整機構３２３０に異物が混入する懸念があるものの、液体吐出ヘッド３３００のインク流入口３３２１・インク流出口３３２２の圧力が一定に制御される。そのため、より長尺なフルページワイド型の液体吐出ヘッド３３００であっても、共通流路３３２０内の圧力変動が抑制される。

３・・液体吐出ヘッド
１０・・記録素子基板
２１１・・共通供給流路
２１２・・共通回収流路
２１３・・個別供給流路
２１４・・個別回収流路
２２１・・フィルタ
２３０・・圧力制御ユニット
２３０Ｈ・・圧力調整機構
２３０Ｌ・・圧力調整機構
１０００・・液体吐出装置
１００１・・第１循環ポンプ（高圧側）
１００２・・第１循環ポンプ（低圧側）
１００３・・バッファタンク
１００４・・第２循環ポンプ
１００５・・補充ポンプ
１００６・・メインタンク

Claims (17)

1. 液体を収容する液体収容容器と、
   液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するためのエネルギを発生する記録素子を内部に備える圧力室と、を備える複数の記録素子基板と、
   前記複数の記録素子基板に液体を供給する共通供給流路と、
   前記液体収容容器と前記共通供給流路との間の経路中に設けられる、異物を取り除くための供給側フィルタと、
   前記共通供給流路より下流側の経路中に設けられる、前記共通供給流路の圧力を調整するための供給側圧力調整機構と、
   前記複数の記録素子基板から液体を回収する共通回収流路と、
   前記液体収容容器と前記共通回収流路との間の経路中に設けられる、異物を取り除くための回収側フィルタと、
   前記共通回収流路より下流側の経路中に設けられる、前記共通回収流路の圧力を調整するための回収側圧力調整機構と、
   を備えることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記共通供給流路と前記複数の記録素子基板とを連通する複数の個別供給流路と、
   前記複数の記録素子基板と前記共通回収流路とを連通する複数の個別回収流路と、
   を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. 前記供給側圧力調整機構と前記回収側圧力調整機構とは、夫々異なる制御圧に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 前記複数の記録素子基板と、前記共通供給流路と、を備える液体吐出ヘッドを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記液体吐出ヘッドより下流側の経路中に、前記液体吐出ヘッドから前記液体収容容器へ液体を供給する送液手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記複数の記録素子基板と、前記共通供給流路と、前記共通回収流路と、前記供給側圧力調整機構と、前記回収側圧力調整機構と、を備える液体吐出ヘッドを有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
7. 前記液体収容容器内の液体は、前記供給側フィルタ、前記共通供給流路、前記圧力室、前記共通回収流路、前記回収側圧力調整機構をこの順に経由して前記液体収容容器に回収されることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
8. 前記液体収容容器内の液体は、前記圧力室を経由することなく、前記供給側フィルタ、前記共通供給流路、前記供給側圧力調整機構をこの順に経由して前記液体収容容器まで流れる経路と、
   前記圧力室を経由することなく、前記回収側フィルタ、前記共通回収流路、前記回収側圧力調整機構をこの順に経由して前記液体収容容器まで流れる経路と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
9. 前記供給側圧力調整機構と前記回収側圧力調整機構は共に背圧型圧力調整弁機構であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
10. 前記背圧型圧力調整弁機構は、
    第１圧力室と、
    前記第１圧力室より下流側に設けられる第２圧力室と、
    前記第１圧力室と前記第２圧力室との連通部に設けられるオリフィスと、
    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するバルブと、
    前記オリフィスと前記バルブとの間のギャップを閉塞する方向へ前記バルブを付勢する付勢部材と、
    前記第１圧力室内の液体の増減に応じて変位する受圧板と、
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
11. 前記受圧板は前記変位を前記バルブに伝達し、前記バルブは前記変位に基づいて前記オリフィスと前記バルブとの間の前記ギャップを調整し、前記第１圧力室と前記第２圧力室との間の前記流抵抗を可変することを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出装置。
12. 前記供給側圧力調整機構または前記回収側圧力調整機構内における液体の経路を閉塞する強制閉塞手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
13. 液体を収容する液体収容容器の液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
    液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するためのエネルギを発生する記録素子を内部に備える圧力室と、を備える複数の記録素子基板と、
    前記複数の記録素子基板に液体を供給する共通供給流路と、
    前記液体収容容器と前記共通供給流路との間の経路中に設けられる、異物を取り除くための供給側フィルタと、
    前記共通供給流路より下流側の経路中に設けられる、前記共通供給流路の圧力を調整するための供給側圧力調整機構と、
    前記複数の記録素子基板から液体を回収する共通回収流路と、
    前記液体収容容器と前記共通回収流路との間の経路中に設けられる、異物を取り除くための回収側フィルタと、
    前記共通回収流路より下流側の経路中に設けられる、前記共通回収流路の圧力を調整するための回収側圧力調整機構と、
    を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
14. 前記供給側圧力調整機構と前記回収側圧力調整機構とは、夫々異なる制御圧に設定されることを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
15. 前記液体収容容器内の液体は、前記圧力室を経由することなく、前記供給側フィルタ、前記共通供給流路、前記供給側圧力調整機構をこの順に経由して前記液体収容容器まで流れる経路と、
    前記圧力室を経由することなく、前記回収側フィルタ、前記共通回収流路、前記回収側圧力調整機構をこの順に経由して前記液体収容容器まで流れる経路と、
    を有することを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
16. ページワイド型の液体吐出ヘッドであって、
    前記複数の記録素子基板は直線状に配列されていることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
17. 前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環される、請求項１３から１６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。