JP7057071B2 - 液体吐出モジュール - Google Patents

Description

本発明は液体吐出モジュールに関する。

インクジェット記録ヘッドのような液体吐出モジュールでは、吐出動作が暫く行われない吐出口において揮発成分の蒸発が進み、インク（液体）の変質が課題となる場合がある。揮発成分が蒸発すると、色材などの含有成分の濃度が上昇し、色材が顔料である場合は顔料の凝集や沈降が起き、吐出状態に影響を与えるためである。具体的には、吐出量および吐出方向がばらつき、画像内に濃度むらやスジが確認されることがある。

このようなインクの変質を抑制するため、近年では、液体吐出モジュール内でインクを循環させて、常に新鮮なインクを吐出口に供給する方法が提案されている。特許文献１には、ノズルを有するダイとこれにインクを供給するダイキャリアの間にインクバイパスギャップを設け、このインクバイパスギャップでインクを循環させる構成が開示されている。特許文献２には、吐出のためのエネルギを発生する素子と、ポンプ機能と、これらを接続し循環させる個別流路を同じダイ面に配列させ、個々のノズルに接続する流路内でインクの循環を促す構成が開示されている。特許文献３には、吐出のためのエネルギ発生素子に隣接する位置にアクチュエータを配し、吐出口の極近い位置でインク循環を促す構成が開示されている。

国際公開第２０１２／０５４０１７号 国際公開第２０１１／１４６１４９号 国際公開第２０１３／０３２４７１号

しかしながら、特許文献１の構成では、実際にインクが循環する経路と吐出口が離れており、吐出口の最先端までインク循環作用を及ぼすことが困難であった。このため、吐出口の先端に位置するインクでは蒸発が進み最初に吐出されるインク滴の状態を必ずしも安定させることができなかった。

特許文献２の構成では、吐出口近傍のインクを循環させることはできる。しかし、エネルギ発生素子とポンプ及びこれらを接続する循環流路を、エネルギ発生素子に対応した数だけエネルギ発生素子と同じダイ面に配列させているため、エネルギ発生素子を高密度に配置することができず、高解像化と小型化の両立が困難である。

これに対し特許文献３の構成では、吐出口近傍のインクも循環させつつ、特許文献２に比べ吐出口の高密度化も可能である。しかしながら、特許文献３の構成ではエネルギ発生素子に隣接して配されたアクチュエータが流路（圧力室）を圧搾するように上下運動するため、アクチュエータの振幅を見越した高さの圧力室が必要となる。このため、エネルギ発生素子における吐出動作のためのエネルギ効率が低下してしまう。特に、吐出口が形成されている面内にアクチュエータが配置されているため、吐出口が形成された板厚がアクチュエータ形成の制約を受け、吐出口を薄くすることが困難である。従って、吐出口内での圧力損失が大きく吐出の際により多くのエネルギを消費してしまうという課題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものである。よって、その目的とするところは、高密度に配列した吐出口近傍に新鮮なインクを循環供給しながら、安定した吐出動作を行うことが可能な液体吐出モジュールを提供することである。

そのために本発明は、液体を収容する圧力室と、該圧力室の液体にエネルギを付与するエネルギ発生素子と、該エネルギ発生素子によってエネルギが付与された液体を吐出する吐出口と、で構成される吐出素子が複数配列された素子配列面と、前記圧力室に液体を供給する供給流路と前記圧力室の液体を回収する回収流路を含む循環流路と、前記循環流路の途中に設けられ前記圧力室の液体を循環させるための送液機構と、を備える液体吐出モジュールであって、前記送液機構は、アクチュエータと該アクチュエータによって前記循環流路の容積を変化させるダイヤフラムで構成され、前記循環流路は、前記送液機構の上流側と下流側で流路抵抗およびイナータンスが異なっており、前記液体の前記吐出口から吐出される方向を下方から上方に向かう方向としたとき、前記送液機構は、前記素子配列面よりも下方に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、高密度に配列した吐出口近傍に新鮮なインクを循環供給しながら、安定した吐出動作を行うことが可能となる。

インクジェット記録ヘッドの斜視図である。 第１の実施形態の１ブロックの流路構成図である。 交流電気浸透流型（ＡＣＥＯ）ポンプの平面図である。 アクチュエータを用いた送液機構を示す図である。 アクチュエータを複数用いた送液機構を示す図である。 アクチュエータの例を示す図である。 第１の実施形態の変形例を示す図である。 第２の実施形態の１ブロックの流路構成図である。 第２の実施形態の変形例を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の液体吐出モジュールとして使用可能なインクジェット記録ヘッド１００（以下、単に記録ヘッドとも言う）の斜視図である。記録ヘッド１００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４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４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記録ヘッド１００を示している。

記録素子基板４の夫々は、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が配備されている。一方、インク供給ユニット１０５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４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。

以上の構成のもと、記録素子基板４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１０５より供給されたインクを図のＺ方向に吐出する。

図２（ａ）および（ｂ）は、１ブロック分の流路構成を示す図である。図２（ａ）は液体吐出モジュールの記録素子基板４を吐出口と対向する側（＋Ｚ方向側）から見た透視図、同図（ｂ）は断面図である。

本実施形態では、図２（ａ）に示すように、Ｙ方向に隣接する所定数（ここでは６つ）の記録素子と、これらに共通する供給流路５および回収流路６を１つの流路ブロックとしている。インク供給ユニット１０５より供給されたインクは、流路ブロックごとに用意された循環流路を通って、記録素子基板４内を循環する。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態の記録素子基板４は、第２の基板１３、第１の基板１２、機能層９、流路形成部材１０および吐出口形成部材１１が、この順にＺ方向に積層して構成される。機能層９の表面には電気熱変換素子であるエネルギ発生素子１が配設され、吐出口形成部材１１のエネルギ発生素子１に対応する位置には、吐出口２が形成されている。Ｙ方向に配列する複数のエネルギ発生素子１の間には、機能層９と吐出口形成部材１１の間を介在する流路形成部材１０が隔壁となって配され、個々のエネルギ発生素子１及び吐出口２に対応する圧力室３を形成している。圧力室３の下方には、圧力室３を介さずに供給流路５と回収流路６を接続する接続流路７がある。

圧力室３に収容されているインクは、安定状態において吐出口２の位置でメニスカスを形成している。吐出信号に従ってエネルギ発生素子１に電圧パルスが印加されると、エネルギ発生素子１に接触するインクに膜沸騰が生じ、発生した泡の成長エネルギによって吐出口２からインクが滴としてＺ方向に吐出される。液体の吐出口２から吐出される方向（ここではＺ方向）を下方から上方に向かう方向とすると、インクは下方から上方に向けて吐出される。実際のインク吐出において、重力方向上方から下方に向けて吐出されることもあり、この場合は重力方向上方が下方、重力方向下方が上方ということになる。尚、本実施形態では、吐出口２、エネルギ発生素子１、圧力室３を組み合わせたものを記録素子（吐出素子）と称する。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態の記録素子基板４においては、第２の基板１３、第１の基板１２、機能層９、流路形成部材１０および吐出口形成部材１１のそれぞれが壁となって循環流路が形成されている。供給流路５と回収流路６は、ブロック内の記録素子（所定数の圧力室）に対するインクの供給と回収を共通して行い、接続流路７の途中であって、接続流路７に対応する第２の基板１３の表面には、送液機構８が配されている。送液機構８は、第１の基板の前記エネルギ発生素子が形成された面の裏の面と対向する位置にあり、回収流路６から供給流路５にインクを流動させ、インクの循環を促進している。

このような構成のもと、インク供給ユニット１０５より供給口１５を介して供給されたインクは、供給流路５、圧力室３、回収流路６、接続流路７の順に、記録素子基板４内を循環する。吐出動作によって圧力室３内のインクが消費されると、吐出口２には新たなインクが供給され、メニスカスを再形成する。吐出動作が行われなくても上記循環は行われ、吐出口２近傍には常に新鮮なインクが供給されている。なお、図には示していないが、圧力室３の手前の供給流路５の途中には、異物や気泡などの流入を防ぐためのフィルタを設けておくことが好ましい。フィルタとしては、柱状構造物などを採用することができる。

以上のような記録素子基板４は、第１の基板１２と第２の基板１３のそれぞれで構造物を予め形成しておき、その後、第１の基板１２と第２の基板１３を図のように貼り合わせることによって製造することができる。接続流路７については、第１の基板１２と第２の基板１３を貼り合わせる際に、両者の間に溝を有する中間層を挟み込むことによって形成することができるが、第１の基板１２の背面（－Ｚ方向側）をエッチングすることにより形成することもできる。

以下、上記構造の具体的な寸法例について説明する。記録ヘッド１００において、個々の記録素子、即ちエネルギ発生素子１、吐出口２及び圧力室３は、Ｙ方向に６００ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅ ｐｅｒ ｉｎｃｈｓ）の密度で配列する。エネルギ発生素子１の大きさは２０μｍ×２０μｍ、吐出口２の直径は１８μｍ、圧力室３の大きさは、Ｘ方向１００μｍ×Ｙ方向３５μｍ×Ｚ方向５μｍとする。また、供給流路５及び回収流路の断面形状は２０μｍ×４０μｍ、吐出口形成部材１１の厚みは５μｍとする。更に使用するインクの粘度は２ｃＰ、個々の吐出口からのインク吐出量は２ｐｌとする。

次に、本実施形態で採用可能な送液機構８の具体例を説明する。図３は、送液機構８として採用可能な交流電気浸透流型（ＡＣＥＯ）ポンプの平面図である。櫛歯形状を有する２組の電極群は幅や高さが異なっており、互いに咬みあう様に配置される。これら電極間に交流電圧を印加することにより、その上方に位置する液体中に非対称な電界を発生させ、液体を所望の方向に流動させることができる。

例えば、一方の組の電極の幅を３μｍ、他方の組の電極の幅を１０μｍ、夫々の群において電極の間隔を３μｍとした電極群を幅１００μｍで高さ２０μｍの流路に配置する。そして、５～３０Ｖの電圧を１０～１００ｋＨｚの周期で印加する。これにより、インクの電気分解を招致することなく、接続流路７を含む循環流路全体に適切なインクの流れを生じさせることができる。

図４（ａ）～（ｃ）は、送液機構８としてアクチュエータ２０を用いた場合の構成を示す図である。図４（ａ）は接続流路７における上面図、同図（ｂ）は断面図を示している。アクチュエータ２０は電圧が印加されることにより接続流路７に露出するダイヤフラム２１を変位させ、流路の容積を変化させる。

本例の接続流路７では、アクチュエータ２０の下流側（供給流路５側）の流路を上流側（回収流路６側）の流路よりも、流路抵抗が高くイナータンスが低くなるようにしている。具体的には、図４（ｂ）に示すように、Ｚ方向の高さが２０μｍの接続流路７において、直径１００μｍ程度、厚さ５μｍ程度のＳｉなどで構成されたダイヤフラム２１を配置する。そして、アクチュエータ２０の回収流路６側にはＹ方向の幅を２０μｍ、Ｘ方向の長さを２０μｍの流路を１本用意する。また、供給流路５側にはＹ方向の幅を６０μｍ、Ｘ方向の長さ２００μｍの流路を２本と用意する。このような構成のもと、図４（ｃ）に示すように、５０Ｖ程度の電圧を周期的に印加すると、接続流路７に回収流路６側から供給流路５側に向かうインク流れを生成することができる。

図５（ａ）～（ｃ）は、送液機構８としてアクチュエータ２０を複数用いた場合の構成を示す図である。本例では、接続流路７全域において、流路の形状を均一にしている。具体的には、Ｙ方向の幅が１２０μｍ程度、Ｚ方向の高さが２０μｍ程度の流路を、Ｘ方向に延在させている。このため、接続流路７全域において、流路抵抗とイナータンスは同等である。

その上で、接続流路７内に、図４（ａ）および（ｂ）と同じアクチュエータ２０とダイヤフラム２１を接続流路７に沿って３つ配置し、図５（ｃ）に示すように、３つのアクチュエータ２０に対し順番に５０Ｖ程度の電圧を印加する。これにより、接続流路７内には、回収流路６側から供給流路５側に向かうインク流れが生成される。

図６（ａ）～（ｄ）は、図４および図５で用いたアクチュエータ２０の例を示す図である。図６（ａ）は、アクチュエータ２０として電磁アクチュエータ２０ａを用いた場合の断面図と上面図を示している。電磁アクチュエータ２０ａは永久磁石２２とコイル２３で構成され、コイル２３に電流を流すことにより永久磁石２２との間に斥力が生じ、ダイヤフラム２１が移動する仕組みになっている。

コイル２３については、フォトリソグラフィとめっきの組み合わせなどにより、接続流路７の面上に微細に形成することができる。なお、永久磁石２２を用いず２つのコイルを対向させる構成としても、両者の間に斥力や引力を発生させアクチュエータとして機能させることはできる。あるいは、電磁アクチュエータ２０ａの対抗する素子のいずれかを永久磁石あるいはコイルとし、他方をＦｅやＮｉなどの磁性体とすることで、引力を発生させ、復元力は可動部の剛性によらせることもできる。

このような電磁アクチュエータ２０ａについては、ダイヤフラム２１を比較的大きく変位させることができる一方、電磁アクチュエータ２０ａ自体を駆動させるための電力は大きい。

図６（ｂ）は、アクチュエータ２０として静電アクチュエータ２０ｂを用いた場合の断面図である。静電アクチュエータ２０ｂは、対向する２枚の平板電極２４によって構成される。２枚の平板電極２４の間に電圧を印加することにより、これらの間に静電引力が発生し、ダイヤフラム２１が変位する。復元力は可動部の剛性による。このような静電アクチュエータ２０ｂは、２枚の平板電極２４のみで構成することができるため、比較的簡易かつ安価に製造することができる。しかしながら、図６（ａ）に示した電磁アクチュエータ２０ａに比べると、ダイヤフラム２１の変位量が小さく、所望の変位量を得るために平板電極２４を大きくしたり電圧を高くしたりすることが要される場合がある。

図６（ｃ）は、アクチュエータ２０として積層圧電体２０ｃを用いた場合の断面図である。積層圧電体２０ｃは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電焼結体２５を電極とともに１０枚程度積層して構成されるアクチュエータである。積層圧電体２０ｃについては、駆動力が大きいことが特徴とされ、２０Ｖ程度の電圧で数百ｎｍ程度の収縮変動が可能となる。

図６（ｄ）は、アクチュエータ２０として薄膜圧電体２０ｄを用いた場合の断面図である。薄膜圧電体２０ｄは、厚さ２μｍ程度の圧電体２６を電極２７で挟んだ構造を有する。圧電体２６はＰＺＴ圧電薄膜である。電極２７に電圧を印加することにより、ダイヤフラム２１との間にベンドモードによるたわみを発生させる。圧電体２６は、ゾルゲル法やスパッタリングなどにより成膜することができ、電極などとともにフォトリソグラフィによってパターニングすることが可能である。

本実施形態の送液機構８としては、図３～図６（ｄ）に示したいずれの構成も単体あるいは組み合わせによって採用することができる。大きなものを１つ配置してもよいし、小さなものを複数配置してもよいし、種類や大きさを異ならせた複数を配置してもよい。また、供給流路５や回収流路６と同様に、接続流路７についても、その１つを６つの圧力室３に対応させ、６つの圧力室３が占める面積を利用して送液機構８を用意することもできる。この場合、流路抵抗を低減したり、アクチュエータ２０の大きさや数、更には変位量を調整したりする自由度が高まり、送液効率を更に高めることができる。

以上説明した本実施形態の記録素子基板４においては、インクが循環する経路と吐出口２との間の距離が、特許文献１に記載された基板のように大きくはない。よって、吐出口までインク循環作用を及ぼすことができ、暫く時間を置いた後であっても、最初に吐出されるインク滴の吐出状態を安定させることができる。また、本実施形態の記録素子基板４においては、送液機構８が配置される面を、複数の記録素子が配列する素子配列面に対しＺ方向にずらして設け、それぞれの配置領域をＸＹ平面内で重複させている。即ち、液体が吐出口から吐出される方向を下方から上方に向かう方向としたとき、送液機構８は素子配列面よりも下方に位置している。さらに、送液機構８を、液体吐出モジュールを吐出口と対向する側から見た場合に、素子配列面に複数の記録素子が配列する領域と重複する領域に配置している。このため、記録素子の配列密度が、送液機構８の配列に影響されにくく、高解像化と小型化を両立させることができる。更に、特許文献３に記載された基板のようにアクチュエータの変位が圧力室３を塞いでしまうことも抑制できるため、エネルギ発生素子１のエネルギ効率を低下させにくい。即ち、本実施形態によれば、高密度に配列した吐出口近傍に新鮮なインクを循環供給しながら、安定した吐出動作を維持することが可能となる。

（変形例）
図７（ａ）および（ｂ）は、第１の実施形態の変形例を示す図である。図７（ａ）は、送液機構８を第２の基板１３ではなく第１の基板１２の側に配列した例を示す。このような構成であっても、回収流路６から接続流路７に流入されたインクは図２（ｂ）と同様に－Ｘ方向に送られ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

図７（ａ）の構成の場合、第１の基板１２の表面にエネルギ発生素子１を形成し、エネルギ発生素子１が形成された面（表面）の裏の面に送液機構８を形成することになるため、製造プロセスに注意が要される。例えば、エネルギ発生素子１の駆動回路をＣＭＯＳなどで形成し、図６（ｄ）に示した薄膜の圧電体２６を送液機構８として形成する場合は、ＣＭＯＳ部の耐熱温度である４５０℃以下で製造工程を管理する必要がある。具体的には、薄膜の圧電体２６の成膜温度を低くするため、スパッタリングなどを採用する必要が生じる。その一方で、本構成の場合は、素子配列用のＳｉ基板を１枚に抑えることができるという利点も有する。

図７（ｂ）は、Ｙ方向に配列する記録素子をＸ方向に２列配した構成を示す図である。第１の基板１２と機能層９の間に第２の機能層１４を介在させ、第１の基板１２と機能層９の間に形成された空間を接続流路７としている。供給流路５は２つの記録素子列（吐出素子列）の中央の位置において第１の基板１２を貫通するように形成されている。供給流路５より流入したインクは、吐出口形成部材１１で左右に分岐し、両側に配置された２つの圧力室３を通過し、それぞれの回収流路６および接続流路７を流れ、再び供給流路５で合流する。送液機構８は、２つの接続流路７のそれぞれについて第１の基板１２上に配されている。このような構成であっても、接続流路７において、流入されたインクには供給流路５の方向に向かう力が作用し、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本構成においては、図２（ｂ）や図７（ａ）の構成よりも、送液機構８を圧力室３に近づけることができるため、吐出口近傍の循環効果をより高めることができる。

図７（ｂ）に示す構成の場合、エネルギ発生素子１に接続する論理回路などは第２の機能層１４上に配し、機能層９にはエネルギ発生素子１と配線のみを設けることもできる。この場合、機能層９としてはＳｉだけでなく、樹脂などを使用することも可能となる。

図７（ａ）および（ｂ）に示すいずれの変形例においても、送液機構８は圧力室３とはＺ方向（吐出方向）にずれた位置にある接続流路７に設けられ、圧力室３内のインクを循環させている。結果、吐出口２を高密度に配列させておきながら、当該吐出口近傍におけるインクの変質を防止し、安定した吐出動作を維持することが可能となる。

（第２の実施形態）
図８（ａ）および（ｂ）は、第２の実施形態の流路構成を図２（ａ）および（ｂ）と同様に１ブロック分示す図である。本実施形態においても、第１の実施形態と同様、第２の基板１３、第１の基板１２、機能層９、流路形成部材１０および吐出口形成部材１１がこの順に積層されて循環流路が形成されている。以下、本実施形態の循環流路構成について、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。

本実施形態の記録素子基板４において、供給口１５より供給流路５に流入したインクは＋Ｙ方向に移動しながら、個々の圧力室３に分岐して流入する。圧力室３から流出したインクは、同じくＹ方向に流れる回収流路６と合流しながら＋Ｙ方向に移動し、その先端にある回収口１６からインク供給ユニット１０５に排出される。回収流路６の底部にはＹ方向に延在する送液機構８が配され、＋Ｙ方向への流れを促進している。なお、送液機構８については、供給流路５の底部に配してもよいし、供給流路５と回収流路６の両方に配してもよい。

比較的長尺な流路に配される本実施形態の送液機構８としては、図３で示した交流電気浸透流型ポンプや、図５（ａ）～（ｃ）で示した複数のアクチュエータを用いる構成が好適である。特に、複数のアクチュエータを用いる構成は、本実施形態のように複数の圧力室より流出された比較的多量のインクを共通に輸送するための進行波を形成する上で、有効である。

本実施形態の記録素子基板４は、供給流路５、回収流路６、圧力室３、エネルギ発生素子１、吐出口２が形成された第１の基板１２側部材と、送液機構８、供給口１５、回収口１６が形成された第２の基板１３を、貼り合わせることによって製造することができる。この際、供給流路５と回収流路６は、第１の基板１２の裏面をエッチングすることにより形成してもよいし、第１の基板１２と第２の基板１３の間に溝を有する中間層を挟み込むことによって形成してもよい。

以上説明した本実施形態によれば、圧力室３内のインクは、供給流路５または回収流路６内の、圧力室３とはＺ方向（吐出方向）にずれた位置にある送液機構８によって流動し循環している。結果、吐出口２を高密度に配列させておきながら、当該吐出口近傍におけるインクの変質を防止し、安定した吐出動作を維持することが可能となる。

（変形例）
図９（ａ）および（ｂ）は、第２の実施形態の変形例を示す図である。いずれも、Ｙ方向に配列する記録素子をＸ方向に２列配した構成を示している。供給流路５は２つの記録素子列の中央の位置において第１の基板１２をＺ方向に貫通するように形成されている。回収流路６は２つの記録素子列の両側の位置において第１の基板１２をＺ方向に貫通するように形成されている。そして、供給流路５も回収流路６も-Ｚ方向に幅が広がるような同形のテーパ形状を有している。このような形状は、第１の基板１２を＜１００＞Ｓｉ基板とし、ＫＯＨ液やＴＭＡＨ液を用いた異方性ウェットエッチングによって形成することができる。

図９（ａ）は、２つの回収流路６のそれぞれについて、傾斜を有する内壁に送液機構８を配した構成を示している。図９（ｂ）は、図９（ａ）の構成に対し、更に、第２の基板１３の回収流路６内に柱を設け、その先端に３つ目の送液機構８を配した構成を示している。このような送液機構８としては、図３で示した交流電気浸透流型（ＡＣＥＯ）ポンプが、比較的単純な構成を有していることを理由に、好適であると言える。上記異方性ウェットエッチングによって供給流路５及び回収流路６のテーパ形状を形成した後、回収流路６の内壁にスプレーコータなどでフォトレジストを塗布し、投影露光機で露光し、側壁上に櫛歯電極パターンを形成すれば、上記ポンプを実現することができる。なお、本変形例においても、送液機構８については、供給流路５の底部に配してもよいし、供給流路５と回収流路６の両方に配してもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、供給流路５または回収流路６の少なくとも一方に送液機構８を設けることにより、供給流路５、圧力室３、回収流路６の順にインクを循環させることができる。そして、送液機構８は圧力室３とはＺ方向（吐出方向）にずれた位置にある供給流路５または回収流路６に設けられ、圧力室３内のインクを循環させている。結果、吐出口２を高密度に配列させておきながら、当該吐出口近傍におけるインクの変質を防止し、安定した吐出動作を維持することが可能となる。

（その他の実施形態）
なお、以上説明した流路構造や複数の送液機構は上述した実施形態や変形例に限られること無く、様々に組み合わせることができる。例えば、第１の実施形態で説明した図２（ａ）のように供給流路５と回収流路６内のインクが吐出方向と同じＺ方向に流れる形態であっても、図９（ａ）や（ｂ）に示したような流路構造を採用することはできる。但しこの場合、送液機構８はＺ方向ではなくＹ方向への流れを促す様に形成され駆動される必要がある。

また、以上ではＹ方向に隣接する６つの記録素子と、これらに共通する供給流路５および回収流路６を循環流路における１つの単位（流路ブロック）として説明したが、無論本発明はこのような形態に限定されるものではない。１つのブロックに含まれる記録素子の数は更に多くても少なくてもよい。例えば記録素子の夫々に対し供給流路と回収流路が用意されていてもよいし、記録素子基板に配列する全ての記録素子に共通する供給流路と回収流路が用意されていてもよい。

また、以上では１列または２列の記録素子列を有する記録素子基板を例に説明したが、無論本発明は、３列以上の記録素子列を備える記録素子基板に対しても応用することができる。

また、以上ではエネルギ発生素子１として電気熱変換素子を用い、ここで膜沸騰を生じさせ生成された泡の成長エネルギでインクを吐出する形態としたが、本発明はこのような吐出方法に限定されるものではない。例えば、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ、機械／衝撃駆動型アクチュエータ、音声コイルアクチュエータ、磁気歪み駆動型アクチュエータ等、様々な方式の素子をエネルギ発生素子として採用することができる。

更に、以上では図１を参照し、記録素子基板４を記録媒体の幅に相当する距離だけ配設させたフルライン型の記録ヘッドを例に説明したが、本発明の流路構成はシリアル型の記録ヘッドにも採用することはできる。但し、フルライン型のように長尺な記録ヘッドのほうが、インクの蒸発や変質という本発明の課題がより顕著に現れやすいことから、本発明の効果をより顕著に享受することができる。

更にまた、以上では色材を含有するインクを吐出する記録ヘッドを例に説明してきたが、本発明の液体吐出モジュールはこれに限定されるものではない。例えば、画質を向上させるために用意された透明液を吐出するものであってもよいし、対象物に何らかの液体を一様に付与するなど画像の記録以外の目的で使用されるモジュールであってもよい。いずれにしても、複数の吐出口から微細な液体を滴として吐出する液体吐出モジュールであれば、本発明は有効に機能させることができる。

１ エネルギ発生素子
２ 吐出口
３ 圧力室
４ 記録素子基板
５ 供給流路
６ 回収流路
８ 送液機構
１００ 液体吐出モジュール（記録ヘッド）

Claims (13)

1. 液体を収容する圧力室と、該圧力室の液体にエネルギを付与するエネルギ発生素子と、該エネルギ発生素子によってエネルギが付与された液体を吐出する吐出口と、で構成される吐出素子が複数配列された素子配列面と、
   前記圧力室に液体を供給する供給流路と前記圧力室の液体を回収する回収流路を含む循環流路と、
   前記循環流路の途中に設けられ前記圧力室の液体を循環させるための送液機構と、
   を備える液体吐出モジュールであって、
   前記送液機構は、アクチュエータと該アクチュエータによって前記循環流路の容積を変化させるダイヤフラムで構成され、前記循環流路は、前記送液機構の上流側と下流側で流路抵抗およびイナータンスが異なっており、
   前記液体の前記吐出口から吐出される方向を下方から上方に向かう方向としたとき、前記送液機構は、前記素子配列面よりも下方に位置していることを特徴とする液体吐出モジュール。
2. 液体を収容する圧力室と、該圧力室の液体にエネルギを付与するエネルギ発生素子と、該エネルギ発生素子によってエネルギが付与された液体を吐出する吐出口と、で構成される吐出素子が複数配列された素子配列面と、
   前記圧力室に液体を供給する供給流路と前記圧力室の液体を回収する回収流路を含む循環流路と、
   前記循環流路の途中に設けられ前記圧力室の液体を循環させるための送液機構と、
   を備える液体吐出モジュールであって、
   前記送液機構は、アクチュエータと該アクチュエータによって前記循環流路の容積を変化させるダイヤフラムを前記循環流路に沿って複数配列することによって構成され、前記複数のアクチュエータは前記循環流路における前記液体の流れる方向に順に駆動され、
   前記液体の前記吐出口から吐出される方向を下方から上方に向かう方向としたとき、前記送液機構は、前記素子配列面よりも下方に位置していることを特徴とする液体吐出モジュール。
3. 前記送液機構は、前記液体吐出モジュールを前記吐出口と対向する側から見た場合に、前記素子配列面に前記複数の吐出素子が配列する領域と重複する領域に配されている請求項１又は２に記載の液体吐出モジュール。
4. 前記循環流路は、前記圧力室を介さずに前記回収流路と前記供給流路を接続する接続流路を更に含み、前記送液機構は、前記接続流路の途中に設けられ、前記回収流路から前記供給流路に液体を流動させる請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出モジュール。
5. 前記送液機構は、前記エネルギ発生素子が形成された基板である第１の基板とは異なる第２の基板に、前記第１の基板の前記エネルギ発生素子が形成された面の裏の面と対向する位置に設けられている請求項４に記載の液体吐出モジュール。
6. 前記送液機構は、前記エネルギ発生素子が形成された基板である第１の基板の、前記エネルギ発生素子が形成された面の裏の面に設けられている請求項４に記載の液体吐出モジュール。
7. 前記供給流路は所定数の前記圧力室に対し共通に液体を供給し、前記回収流路は当該所定数の圧力室の液体を共通して回収する請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出モジュール。
8. 前記送液機構は、前記圧力室が配列する方向に液体を流動させるように、前記回収流路または前記供給流路の少なくとも一方に設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出モジュール。
9. 液体を収容する圧力室と、該圧力室の液体にエネルギを付与するエネルギ発生素子と、該エネルギ発生素子によってエネルギが付与された液体を吐出する吐出口と、で構成される吐出素子が複数配列された素子配列面と、
   前記圧力室に液体を供給する供給流路と前記圧力室の液体を回収する回収流路を含む循環流路と、
   前記循環流路の途中に設けられ前記圧力室の液体を循環させるための送液機構と、
   を備える液体吐出モジュールであって、
   前記送液機構は交流電気浸透流型ポンプであり、
   前記循環流路は、前記圧力室を介さずに前記回収流路と前記供給流路を接続する接続流路を更に含み、
   前記送液機構は、前記接続流路の途中に設けられ、前記回収流路から前記供給流路に液体を流動させ、
   前記送液機構は、前記エネルギ発生素子が形成された基板である第１の基板の、前記エネルギ発生素子が形成された面の裏の面に設けられており、
   前記液体の前記吐出口から吐出される方向を下方から上方に向かう方向としたとき、前記送液機構は、前記素子配列面よりも下方に位置していることを特徴とする液体吐出モジュール。
10. 液体を収容する圧力室と、該圧力室の液体にエネルギを付与するエネルギ発生素子と、該エネルギ発生素子によってエネルギが付与された液体を吐出する吐出口と、で構成される吐出素子が複数配列された素子配列面と、
    前記圧力室に液体を供給する供給流路と前記圧力室の液体を回収する回収流路を含む循環流路と、
    前記循環流路の途中に設けられ前記圧力室の液体を循環させるための送液機構と、
    を備える液体吐出モジュールであって、
    前記送液機構は交流電気浸透流型ポンプであり、
    前記送液機構は、前記圧力室が配列する方向に液体を流動させるように、前記回収流路または前記供給流路の少なくとも一方に設けられており、
    前記液体の前記吐出口から吐出される方向を下方から上方に向かう方向としたとき、前記送液機構は、前記素子配列面よりも下方に位置していることを特徴とする液体吐出モジュール。
11. 前記素子配列面には、前記吐出素子が配列して成る吐出素子列が複数配置されており、前記供給流路は前記複数の吐出素子列に共通して液体を供給するように設けられ、前記回収流路は前記複数の吐出素子列のそれぞれから液体を回収するように設けられている請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出モジュール。
12. 前記素子配列面と前記循環流路と前記送液機構とを備えた基板を前記吐出素子が配列する方向に更に配列させることによって構成される請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体吐出モジュール。
13. 前記液体は色材を含有するインクである請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出モジュール。

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