JP6949589B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

記録装置のような液体吐出装置で使用される液体吐出ヘッドには、液体を吐出する吐出口を備えた素子基板が搭載されている。このような液体吐出ヘッドでは、一般的に吐出口で保持される液体に負圧が印加されるように制御されている。負圧の発生源としては、通常、吐出口と連通するタンクの液面と吐出口の液面との水頭差が用いられている。
上記のような液体吐出ヘッドでは、タンクの液面の位置が変化すると、その位置の変化に応じて水頭差が変化し、それに伴い吐出口における液体に印加される負圧が変動する。負圧が変動すると、毛管現象によって吐出口に形成されているメニスカスの表面の位置が変化し、その結果、吐出される液体の体積が変動する。吐出される液体の体積が変動すると、濃度ムラなどが発生し、記録される画像の品質に影響が生じる恐れがある。
これに対して特許文献１には、液体吐出ヘッドの液体供給経路に２つの圧力調整機構を設け、各圧力調整機構が独立して液体の圧力を制御することで、吐出口のメニスカスの表面位置の変動を抑制する技術が開示されている。この技術では、負圧を制御するために圧力調整機構に対して水圧を加える必要があり、負圧制御の精度を向上させるためには圧力調整機構に印加する水圧の変動を抑制する必要がある。
また、近年、液体吐出ヘッドを備えた記録装置には、更なる高画質化が要求されている。特許文献２には、素子基板の吐出口などで液体が留まらないように液体を流動させて、吐出口内の液体の増粘による吐出不良を抑制することで、更なる高画質化が可能な技術が記載されている。この技術では、素子基板内に、吐出口に対して液体を供給する供給流路と、供給された液体を回収する回収流路とを設け、各流路に圧力差を生じさせることで液体を流動させている。

再表２００５/０７５２０２号公報 特開２０１４−１４１０３２号公報

特許文献２に記載の技術において、吐出口に流れる液体の流速が変動すると、吐出口から蒸発する液体の量が変動するため、液体内の色材濃度がバラつき、吐出される液体に含まれる色材量が変化する。また、吐出口に流れる液体の流速が変動すると、吐出口からの排熱量が変動するため、液体の粘度がバラつき、吐出される液体の体積に不均一が生じる。このように色材量の変化や体積の不均一などが生じると、記録画像の画質が低下するため、高画質化のためには、吐出口に流れる液体の流速の変動を抑制する必要がある。
２本の流路の差圧によって液体を流動させる構成の場合、吐出口に流れる液体の流速は供給流路と回収流路との圧力差に応じて変化するため、流速の変動を抑制するには、供給流路と回収流路との圧力差を一定範囲に維持する必要がある。
この圧力差を制御するために特許文献１に記載された技術を適用することが考えられるが、この技術では、以下のような問題点がある。
特許文献１に記載の技術では、２つの圧力調整機構に対して、液体を供給する流路と液体内の不純物を除去するフィルタとがそれぞれ個別に備わっている。このため、圧力源から各圧力調整機構までの流路に流れる液体の流量の変動により、各流路内やフィルタで生じる圧力損失が変動し、各圧力調整機構に印加する圧力に差が生じる。このため、圧力調整機構の制御が不安定となり、供給流路と回収流路との圧力差を一定範囲に維持することが難しく、吐出口に流れる液体の流速の変動を抑制することが困難である。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、吐出口に流れる液体の流速の変動を抑制することが可能な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明による液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口を備えた素子基板と、前記素子基板に液体を供給する供給流路と、前記素子基板から液体を回収する回収流路と、前記供給流路と連通し、前記供給流路を流れる液体の圧力を調整する第１の圧力調整機構と、前記回収流路と連通し、前記回収流路を流れる液体の圧力を調整する第２の圧力調整機構と、液体に含まれる異物を捕縛するフィルタを内部に備えたフィルタ収容室と、前記第１の圧力調整機構と連通し、前記第１の圧力調整機構に液体を供給する第１の上流流路と、前記第２の圧力調整機構と連通し、前記第２の圧力調整機構に液体を供給する第２の上流流路と、前記第１の上流流路と前記第２の上流流路とを連通する接続部と、を有し、前記接続部は、前記フィルタよりも下流側に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、第１の圧力調整機構と連通する第１の上流流路と第２の圧力調整機構と連通する第２の上流流路とを連通する接続部がフィルタよりも下流側に設けられている。したがって、第１及び第２の圧力調整機構に対してフィルタを共通化することが可能になるため、フィルタで生じる圧力損失の第１及び第２の圧力調整機構への影響の差を軽減することが可能になる。したがって、第１及び第２の圧力調整機構の制御を安定化させることが可能になり、吐出口に流れる液体の流速の変動を抑制することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る循環経路を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る流路部材の表面図である。 本発明の第１の実施形態に係る流路部材内の流路の拡大透視図である。 図６のＥ−Ｅ線における断面を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る吐出モジュールを示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板の平面図である。 図９（ａ）におけるＢ−Ｂ線における記録素子基板及び蓋部材の断面を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る液体供給アセンブリを示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体供給アセンブリを示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出装置の概略構成を示す図である。図１に示す液体吐出装置は、液体としてインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置とも称す）である。記録装置１０００は、ページワイド型（ライン型）の記録装置である。つまり、記録装置１０００は、被記録媒体２を搬送する搬送部１と、被記録媒体２の搬送方向と略直交して配置されるページワイド型（ライン型）の液体吐出ヘッド３とを備え、被記録媒体２を連続的もしくは間欠的に搬送しながら１パスで連続記録を行う。被記録媒体２は、カット紙でも良いし、連続したロール紙でも良い。液体吐出ヘッド３は、液体としてＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）インクを用いたフルカラー印刷が可能である。また、液体吐出ヘッド３は、後述するように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、メインタンク及びバッファタンク（図２参照）が流体的に接続されている。また、液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力及び論理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及び電気信号経路については後述する。

（第１の循環経路の説明）
本実施形態の記録装置１０００に適用される、液体を循環させる循環経路について説明する。図２は、記録装置１０００に適用される循環経路の一形態を示す模式図である。図２において、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、及びバッファタンク１００３等と流体的に接続している。また、図２では、説明を簡略化するためにＣＭＹＫインクの内の一色のインクが流動する経路のみが示されているが、実際には４色分の循環経路が、液体吐出ヘッド３及び記録装置１０００本体に設けられている。
サブタンクとして使用されるバッファタンク１００３はメインタンク１００６と接続される。バッファタンク１００３は、そのタンクの内部と外部とを連通する大気連通口（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１００３は、補充ポンプ１００５とさらに接続されている。補充ポンプ１００５は、液体吐出ヘッド３の吐出口から液体を吐出または排出する動作によって液体吐出ヘッド３で液体が消費された際に、消費された分のインクをメインタンク１００６からバッファタンク１００３へ移送する。液体を吐出または排出する動作としては、例えば、記録動作や吸引回復動作などが挙げられる。
２つの第１循環ポンプ１００１及び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へ流す機能を有する。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、第１循環ポンプとしては、チューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ及び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のものでもよい。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及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２によって、それぞれ共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２内を一定量の液体が流れる。この液体の流量は、液体吐出ヘッド３内の各記録素子基板１０間の温度差が、記録画像の画質に影響を与えない程度以上に設定されることが好ましい。しかしながら、あまりに大きな流量が設定されると、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間の負圧差が大きくなり過ぎ、画像に濃度ムラが生じてしまう。このため、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。

負圧制御ユニット２３０は、第２循環ポンプ１００４と液体吐出ユニット３００との間の経路上に設けられている。負圧制御ユニット２３０は、記録デューティ（Duty）の差によって循環経路内の流量が変動した場合でも、負圧制御ユニット２３０よりも下流側の圧力を予め設定した所望の圧力を中心とする一定範囲内に維持するように動作する。負圧制御ユニット２３０よりも下流側とは、負圧制御ユニット２３０よりも液体吐出ユニット３００に近い側のことである。負圧制御ユニット２３０は、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つの圧力調整機構としては、それ自身よりも下流の圧力を、所望の設定圧を中心とする一定の範囲以下の変動で制御できるものであれば、特に限定されない。圧力調整機構は、例えば、所謂「減圧レギュレーター」を採用することができる。圧力調整機構として減圧レギュレーターを用いた場合、図２に示すように、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２２０を介して負圧制御ユニット２３０の上流側を加圧させることが好ましい。この場合、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、記録装置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等を使用できる。具体的には、第２循環ポンプ１００４として、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、例えば負圧制御ユニット２３０に対して所定の水頭差を有するように配置された水頭タンクを適用することも可能である。
２つの圧力調整機構の内、相対的に高圧設定側の機構と相対的に低圧設定側の機構は、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と共通回収流路２１２とにそれぞれ接続されている。相対的に高圧設定側の機構は、図２においてＨで示され、相対的に低圧設定側の機構は、図２でＬと示されている。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、及び各記録素子基板と連通する個別供給流路２１３ａ及び個別回収流路２１４ａが設けられている。個別供給流路２１３ａ及び個別回収流路２１４ａは、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２と連通している。このため、共通供給流路２１１を流れる液体の一部が、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。これは、共通供給流路２１１には高圧設定側の圧力調整機構Ｈが接続され、共通回収流路２１２には低圧設定側の圧力調整機構Ｌが接続されているため、２つの共通流路（共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２）間に差圧が生じているからである。
以上のように液体吐出ユニット３００では、液体が共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２のそれぞれを通過しつつ、その液体の一部が各記録素子基板１０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及び共通回収流路２１２を流れる液体で記録素子基板１０の外部へ排出することができる。また、本構成により、液体吐出ヘッド３による記録が行われている際に、記録を行っていない吐出口や圧力室においても液体の流れを生じさせることができるため、それらの部位におけるインクの増粘を抑制できる。また増粘した液体や液体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、液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。

（液体吐出ヘッド構成の説明）
液体吐出ヘッド３の構成について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は液体吐出ヘッド３の斜視図である。液体吐出ヘッド３は、１つの記録素子基板１０でＣＭＹＫの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０を直線上に複数（具体的には、１５個）配列したページワイド型（ライン型）の液体吐出ヘッドである。図３（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及び電気配線基板９０を介して電気的に接続された信号入力端子９１及び電力供給端子９２とを備える。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は、記録装置１０００の制御部（不図示）と電気的に接続され、それぞれ、論理信号及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及び電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくできる。これにより、液体吐出ヘッド３の組み付け時又は液体吐出ヘッド３の交換時に着脱が必要な電気接続部数を少なくできる。図３（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、記録装置１０００の液体供給系と接続される。これによりＣＭＹＫ４色のインクが記録装置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記録装置１０００の供給系へ回収される。このように各色のインクは、記録装置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４に液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットの分解斜視図を示す。液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０、及び電気配線基板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２）が設けられる。さら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捕縛する（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）が設けられている。液体供給ユニット２２０は、４色分のフィルタ２２１が設けられている。フィルタ２２１を通過した液体はそれぞれの色に対応して液体供給ユニット２２０上に配置された負圧制御ユニット２３０へ供給される。負圧制御ユニット２３０は、各色別の圧力調整弁からなるユニットである。負圧制御ユニット２３０は、内部に設けられる弁やバネ部材などの働きによって、液体の流量の変動に伴って生じる記録装置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。これにより、負圧制御ユニット２３０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になる。各色の負圧制御ユニット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おり、それぞれ異なる制御圧力に設定されている。負圧制御ユニット２３０の高圧側は液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１と液体供給ユニット２２０を介して連通し、低圧側は共通回収流路２１２と液体供給ユニット２２０を介して連通している。
筺体８０は、液体吐出ユニット支持部８１及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及び電気配線基板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を支持する為のものであって、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には、ジョイントゴム１００が挿入される開口８３、８４、８５、８６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の被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４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及び封止材部１１０（図８）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４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、第３流路部材７０を積層したものである。流路部材２１０は、液体供給ユニット２２０から供給された液体を各吐出モジュール２００に分配し、また吐出モジュール２００から環流する液体を液体供給ユニット２２０に戻す。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、これにより流路部材２１０の反りや変形が抑制されている。
図５（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５（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５（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及び第２流路部材６０は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）のそれぞれで示された当接面が互いに対向するように接合し、第２流路部材及び第３流路部材は、図５（ｄ）と図５（ｅ）のそれぞれで示された当接面が互いに対向するように接合する。第２流路部材６０及び第３流路部材７０を互いに接合すると、第２流路部材６０及び第３流路部材７０のそれぞれに形成される共通流路溝６２及び７１により、流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路が形成される。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（図６）。第３流路部材７０の連通口７２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と流体的に流通している。第２流路部材６０の共通流路溝６２の底面には連通口６１が複数形成されており、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５０〜７０は、液体に対する耐腐食性を有し、かつ線膨張率の低い材料で形成されることが好ましい。第１〜第３流路部材５０〜７０の材料としては、例えば、アルミナ、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）またはＰＳＦ（ポリサルフォン）を母材として、無機フィラーを添加した複合材料（樹脂材料）が好適である。無機フィラーとしては、シリカ微粒子やファイバー等が挙げられる。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良いし、材料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良い。

次に図６を用いて流路部材２１０内の各流路の接続関係について説明する。図６は、第１〜第３流路部材を接合して形成される流路部材２１０内の流路の一部を第１流路部材５０の吐出モジュール２００が搭載される面側から拡大してみた透視図である。流路部材２１０には、色毎に液体吐出ヘッド３の長手方向に延びる共通供給流路２１１（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ）、及び共通回収流路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に液体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に液体を回収することができる。

図７は、図６のＥ−Ｅ線における断面を示した図である。この図に示すように、それぞれの個別回収流路２１４ａ及び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７では個別回収流路２１４ａ及び２１４ｃのみ図示されているが、別の断面においては、図６に示すように他の個別供給流路２１３と他の個別回収流路２１４とが吐出モジュール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及び記録素子基板１０には、第１流路部材５０からの液体を記録素子基板１０に設けられる記録素子１５（図９）に供給するための流路が形成されている。また、各吐出モジュール２００に含まれる支持部材３０及び記録素子基板１０には、記録素子１５に供給した液体の一部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）するための流路が形成されている。ここで、各色の共通供給流路２１１は対応する色の負圧制御ユニット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、共通回収流路２１２は負圧制御ユニット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。この負圧制御ユニット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６及び図７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３内では、各色で共通供給流路２１１〜個別供給流路２１３ａ〜記録素子基板１０〜個別回収流路２１４ａ〜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８（ａ）は、１つの吐出モジュール２００の斜視図であり、図８（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、先ず、記録素子基板１０及びフレキシブル配線基板４０を、液体連通口３１が予め設けられた支持部材３０上に接着する。そして、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的に接続し、その後、ワイヤーボンディング部（電気接続部）を封止材部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４参照）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とを互いに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。支持部材３０の材質としては、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）
本適用例における記録素子基板１０の構成について説明する。図９（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であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡで示した部分の拡大図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）の裏面の平面図である。
図９（ａ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１２には、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。以下、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９（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。本発明において記録素子は発熱素子に限られず、圧電素子等、液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する各種素子が適用可能である。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、図９（ａ）の端子１６と電気的に接続されている。記録素子１５は、記録装置１０００の制御回路から、電気配線基板９０（図４）及びフレキシブル配線基板４０（図９）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、そ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９（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及び液体回収路１９は記録素子基板１０に設けられた吐出口列方向に延びた流路であり、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。供給口１７ａは、圧力室２３に液体を供給するために使用され、回収口１７ｂは、圧力室２３から液体を回収するために使用される。圧力室２３の中の液体は、供給口１７ａ及び回収口１７ｂを介して外部との間で循環される。
図９（ｃ）及び後述する図１０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蓋部材２０が積層されており、蓋部材２０には、後述する液体供給路１８及び液体回収路１９に連通する開口２１が複数設けられている。本適用例においては、液体供給路１８の１本に対して３個、液体回収路１９の１本に対して２個の開口２１が蓋部材２０に設けられている。図９（ｂ）に示すように蓋部材２０のそれぞれの開口２１は、図５（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。図１０に示すように蓋部材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及び液体回収路１９の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。蓋部材２０は、液体に対して十分な耐食性を有していることが好ましく、また、混色防止の観点から、開口２１の開口形状及び開口位置には高い精度が求められる。このため蓋部材２０の材料としては、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。このように蓋部材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。

次に、記録素子基板１０内での液体の流れについて説明する。図１０は、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ線における記録素子基板１０及び蓋部材２０の断面を示す斜視図である。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の裏面には蓋部材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９）、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及び液体回収路１９を構成する溝が形成されている。基板１１と蓋部材２０によって形成される液体供給路１８及び液体回収路１９はそれぞれ、流路部材２１０内の共通供給流路２１１と共通回収流路２１２と接続されており、液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧が生じている。液体吐出ヘッド３の複数の吐出口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１３では、この差圧によって、液体供給路１８内の液体は、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。この液体の流れ（図９の矢印Ｃで示した流れ）によって、吐出を行っていない吐出口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や、泡や異物等を液体回収路１９へ回収することができる。また吐出口１３や圧力室２３のインクの増粘を抑制することができる。液体回収路１９に回収された液体は、蓋部材２０の開口２１及び支持部材３０の液体連通口３１（図８ｂ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。そして最終的には液体は記録装置１０００の供給経路へと回収される。
つまり、記録装置１０００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、供給及び回収される。液体は、先ず、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及び共通流路溝７１、第２流路部材に設けられた共通流路溝６２及び連通口６１、第１流路部材に設けられた個別流路溝５２及び連通口５１の順に供給される。その後、液体は、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、蓋部材に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８及び供給口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及び液体回収路１９、蓋部材に設けられた開口２１、支持部材３０に設けられた液体連通口３１を順に流れる。さらに液体は、第１流路部材に設けられた連通口５１及び個別流路溝５２、第２流路部材に設けられた連通口６１及び共通流路溝６２、第３流路部材７０に設けられた共通流路溝７１及び連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れる。そして、液体供給ユニットに設けられた液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の外部へ液体が流動する。図２に示す第１の循環経路においては、液体接続部１１１から流入した液体は負圧制御ユニット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２に示したように、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液体の全てが個別供給流路２１３ａを経由して圧力室２３に供給されるわけではない。個別供給流路２１３ａ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、本適用例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。このように本適用例の液体吐出ヘッド３では、圧力室２３や吐出口１３近傍の液体の増粘を抑制できるため、吐出のヨレや不吐を抑制でき、結果として高画質な画像を記録することができる。

（記録素子基板間の位置関係の説明）
図１１は、互いに隣接する吐出モジュールにおける、記録素子基板１０間の隣接部を部分的に拡大して示す平面図である。図９に示すように、本適用例では略平行四辺形状の記録素子基板１０を用いている。図１１に示すように各記録素子基板１０における吐出口１３が配列される各吐出口列１４ａ〜１４ｄは、被記録媒体の搬送方向に対して一定角度傾くように配置されている。これにより、記録素子基板１０同士の隣接部における吐出列は、少なくとも１つの吐出口が被記録媒体の搬送方向にオーバーラップする。
図１１では、線Ｄ上の２つの吐出口が互いにオーバーラップしている。このような配置によって、仮に記録素子基板１０の位置が所定位置から多少ずれた場合でも、オーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを目立たなくするようにすることができる。複数の記録素子基板１０を千鳥配置ではなく、直線上（インライン）に配置してもよい。この場合でも、図１１のような構成により液体吐出ヘッド３の被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を抑制することができる。なお、本適用例では、記録素子基板１０の主平面は平行四辺形状であるが、これに限らず、例えば長方形状、台形状またはその他の形状の記録素子基板１０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。

図１２は、本実施形態のおける液体供給アセンブリを示す模式図である。図１２に示す液体供給アセンブリ２０００は、図２及び図４で示した液体供給ユニット２２０及び負圧制御ユニット２３０で構成される。
図１２に示すように液体供給ユニット２２０は、フィルタ２２１を内部に収容するフィルタ収容室２２２を備える。フィルタ収容室２２２は、フィルタ２２１によって、フィルタ２２１よりも上流側にある上流室２２２ａと、フィルタ２１１よりも下流側にある下流室２２２ｂとに区画されている。本実施形態では、フィルタ収容室２２２は、液体吐出ヘッド３を使用する使用状態において、フィルタ２２１が鉛直方向に対して交差（より具体的には、直交）して設けられ、液体がフィルタ２２１に対して下方から上方に向かって流動するように配置される。このため、上流室２２２ａはフィルタ２２１の下方にあり、下流室２２２ｂはフィルタ２２１の上方にある。
フィルタ収容室２２２は、液体をフィルタ収容室２２２に供給する入口流路２２３と、フィルタ収容室２２２内の液体を排出する出口流路２２４とに連通している。具体的には、入口流路２２３は、上流室２２２ａと連通し、出口流路２２４は下流室２２２ｂと連通する。
入口流路２２３は、記録装置１０００の液体供給系と接続された液体接続部１１１と連通している。出口流路２２４は、図示したようにフィルタ収容室２２２の上方に配置されることが望ましい。
また、負圧制御ユニット２３０は、図２に示した２つの圧力調整機構として圧力調整機構２３１及び２３２を備える。圧力調整機構２３１は、図２に示した共通供給流路２１１と連通する第１の圧力調整機構であり、圧力調整機構２３２は、図２に示した共通回収流路２１２と連通する第２の圧力調整機構である。つまり、圧力調整機構２３１は相対的に高圧設定側の機構、圧力調整機構２３２は相対的に低圧設定側の機構となる。このため、圧力調整機構２３１及び２３２は、圧力調整機構２３１にて調整された圧力が圧力調整機構２３２にて調整された圧力よりも高くなるように設計される。なお、圧力調整機構２３１及び２３２は同一種類の液体（同一色のインク）の圧力を調整する。
圧力調整機構２３１には、圧力調整機構２３１に液体を供給する第１の上流流路である上流流路２３３が連通され、圧力調整機構２３２には、圧力調整機構２３２に液体を供給する第２の上流流路である上流流路２３４が連通されている。上流流路２３３及び２３４は、圧力調整機構２３１及び２３２とは反対側に設けられた接続部２３５によって互いに連通されている。上流流路２３３及び上流流路２３４の長さ及び断面積は、略同一であることが望ましい。
接続部２３５は、フィルタ収容室２２２の出口流路２２４と連通している。接続部２３５は、圧力調整機構２３２及び２３３の近傍に設けられること、つまり、フィルタ２２１よりも圧力調整機構２３１及び２３２の近くに設けられていることが望ましい。換言すれば、接続部２３５と圧力調整機構２３２との間及び接続部２３５と圧力調整機構２３３との間の夫々の流路長は、接続部２３５とフィルタ２２１との間の流路長よりも短くすることが望ましい。また、フィルタ２２１と圧力調整機構２３１及び２３２との間の流路長はできるだけ短いことが望ましい。

以上の構成により液体供給アセンブリ２０００では、液体接続部１１１に供給された液体は、入口流路２２３を介してフィルタ収容室２２２の上流室２２２ａに供給される。上流室２２２ａに供給された液体は、フィルタ２２１に対して下方から上方に流動して下流室２２２ｂに供給され、さらに出口流路２２４を介して接続部２３５に供給される。接続部２３５に供給された液体は、上流流路２３３及び２３４に分岐される。上流流路２３３に分岐された液体は、圧力調整機構２３１を介して図２に示した共通供給流路２１１に供給され、上流流路２３４に分岐された液体は、圧力調整機構２３２を介して図２に示した共通供給流路２１２に供給される。

以上説明したように本実施形態によれば、圧力調整機構２３１と連通する上流流路２３３と圧力調整機構２３２と連通する上流流路２３４とを連通する接続部２３５がフィルタ２２１よりも液体の流動方向に関し下流側に設けられている。したがって、圧力調整機構２３２及び２３３に対してフィルタ２２１を共通化することが可能になるため、フィルタ２２１で生じる圧力損失の圧力調整機構２３２及び２３３への影響の差を軽減することが可能になる。このため、圧力調整機構２３２の制御を安定化させることが可能になり、吐出口１３に流れる液体の流速の変動を抑制することが可能になる。また、フィルタ２２１を複数設ける必要がないため、フィルタ２１１の大型化や液体吐出ヘッド３の小型化を実現することができる。
また、本実施形態では、上流流路２３３及び２３４の長さが略同一であるため、上流流路２３３及び２３４で生じる圧力損失の差を低減することが可能になるため、圧力調整機構２３２の制御をより安定させることが可能となる。
また、本実施形態では、接続部２３５がフィルタ２２１よりも圧力調整機構２３１及び２３２の近くに設けられている。このため、上流流路２３３及び２３４の長さが短くすることが可能になるため、上流流路２３３及び２３４で生じる圧力損失の差を低減することが可能になる。したがって、圧力調整機構２３１及び２３２の制御をより安定させることが可能となる。
また、本実施形態では、液体がフィルタ２２１に対して下方から上方に向かって流動する。この場合、液体中に含まれる気泡が浮力によって上方に移動するため、気泡が排出されやすくなる。このため、フィルタ収容室２２２内に気泡が滞留することを抑制することが可能になる。これにより、フィルタ２２１が気泡で覆われることを抑制することができるため、フィルタ２２１の有効面積の変動を抑制することが可能になり、フィルタ２２１による圧力損失の値を安定させることが可能になる。なお、フィルタ２２１の有効面積は、フィルタ２２１における液体を通過させることが可能な部分の面積である。

（第２の実施形態）
図１３は、本実施形態の液体供給アセンブリを示す図である。図１３に示した本実施形態の液体供給アセンブリ２０００ａは、図１２に示した第１の実施形態の液体供給アセンブリ２０００と比べて、以下の点で異なる。つまり、本実施形態では、液体を圧力調整機構２３１及び２３２のそれぞれに供給する上流流路２３３及び２３４を互いに連通する接続部２３５がフィルタ収容室２２２の下流室２２２ｂで構成されている。
この場合、上流流路２３３及び２３４を直線状に設けることが可能になるため、上流流路２３３及び２３４で生じる圧力損失を低減することができ、さらには、上流流路２３３及び２３４の寸法差などによる圧力損失の差を低減することができる。

以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

１０ 素子基板
２１１ 共通供給流路（供給流路）
２１２ 共通回収流路（回収流路）
２２１ フィルタ
２２２ フィルタ室
２２２ａ 上流室
２２２ｂ 下流室
２３１ 圧力調整機構（第１の圧力調整機構）
２３２ 圧力調整機構（第２の圧力調整機構）
２３３ 上流流路（第１の上流流路）
２３４ 上流流路（第２の上流流路）
２３５ 接続部

Claims (12)

1. 液体を吐出する吐出口を備えた素子基板と、
   前記素子基板に液体を供給する供給流路と、
   前記素子基板から液体を回収する回収流路と、
   前記供給流路と連通し、前記供給流路を流れる液体の圧力を調整する第１の圧力調整機構と、
   前記回収流路と連通し、前記回収流路を流れる液体の圧力を調整する第２の圧力調整機構と、
   液体に含まれる異物を捕縛するフィルタを内部に備えたフィルタ収容室と、
   前記第１の圧力調整機構と連通し、前記第１の圧力調整機構に液体を供給する第１の上流流路と、
   前記第２の圧力調整機構と連通し、前記第２の圧力調整機構に液体を供給する第２の上流流路と、
   前記第１の上流流路と前記第２の上流流路とを連通する接続部と、を有し、
   前記接続部は、前記フィルタよりも下流側に設けられることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１の上流流路と前記第２の上流流路の長さが略同一であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記接続部と前記第１の圧力調整機構との間及び前記接続部と前記第２の圧力調整機構との間の夫々の流路長は、前記接続部と前記フィルタとの間の流路長よりも短いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記フィルタ収容室は、前記フィルタよりも上流側の上流室と前記フィルタよりも下流側の下流室とを有し、
   前記接続部は、前記下流室であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 使用状態において前記フィルタは鉛直方向に対して交差して設けられており、液体が前記フィルタに対して下方から上方に向かって流動することを特徴とする、請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記素子基板は、複数あり、
   前記供給流路及び前記回収流路は、前記複数の素子基板に対して共通して設けられる、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記複数の素子基板は、当該液体吐出ヘッドの長手方向に沿って直線状に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記素子基板は、前記吐出口が配列される吐出口列と、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、複数の前記圧力室に液体を供給する、前記吐出口列に沿って延在する液体供給路と、複数の前記圧力室から液体を回収する、前記吐出口列に沿って延在する液体回収路と、を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記フィルタ収容室、前記第１の圧力調整機構、前記供給流路、前記液体供給路、前記圧力室の順に液体が供給されることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記フィルタ収容室、前記第２の圧力調整機構、前記回収流路、前記液体回収路の順に液体が供給されることを特徴とする請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記フィルタ収容室、前記第１の圧力調整機構、前記供給流路、前記液体供給路、前記圧力室、前記液体回収路、前記回収流路の順に液体が供給されることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
12. 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を有し、前記圧力室内の液体は前記供給流路及び前記回収流路を介して外部との間で循環されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

Images