特許 6800613 液体吐出装置および液体吐出ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6800613

(24)【登録日】2020年11月27日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】液体吐出装置および液体吐出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20201207BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20201207BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/175 501

   B41J2/175 503

   B41J2/18

   B41J2/14 605

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-107296(P2016-107296)

(22)【出願日】2016年5月30日

(65)【公開番号】特開2017-213700(P2017-213700A)

(43)【公開日】2017年12月7日

【審査請求日】2019年4月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中川 喜幸

【審査官】 亀田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３２７９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０１０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５２１０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１０５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２９７１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１５３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０９５２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００５９５４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドと、
前記吐出口に連通する流路と、
前記流路へ液体を供給する送液手段と、
を備え、
前記送液手段から送液される液体の角振動数ω[rad/s]と、前記液体の動粘性係数ν[m²/s]と、流路の少なくとも一部の等価直径ａ[m]と、の関係が、
√（ω/２ν）×ａ＞１
を満足することを特徴とする液体吐出装置。

【請求項2】

前記関係が、√（ω/２ν）×ａ＞２
を満足することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。

【請求項3】

前記関係が√（ω/２ν）×ａ＞５
を満足す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。

【請求項4】

前記液体吐出ヘッドの吐出口の径Φ[m]と、
前記送液手段から送液される液体の圧力脈動Ｐ[Pa]との関係が
√（ω/２ν）×ａ＞Φ（-0.0243+0.0023Ｐ）+0.2636-0.0176Ｐ
を満足する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装置。

【請求項5】

前記液体吐出ヘッドの吐出口の径Φ[m]と、
前記送液手段から送液される液体の圧力脈動Ｐ[Pa]との関係が
√（ω/２ν）×ａ＞Φ（-0.0122+0.0012Ｐ）+0.1318-0.0088Ｐを満足する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装置。

【請求項6】

前記流路は、前記液体吐出ヘッド内に形成されているヘッド内流路と、前記ヘッド内流路に接続されるヘッド外流路と、を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項7】

前記液体吐出ヘッドは、前記吐出口が形成された記録素子基板と、前記ヘッド外流路および前記記録素子基板に連通する流路プレートとを有し、
前記記録素子基板と前記流路プレートとを連通させる流路は、前記流路プレートに形成される流路より等価直径が大きいことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。

【請求項8】

前記ヘッド外流路には、前記送液手段が接続されていることを特徴とする請求項６または７に記載の液体吐出装置。

【請求項9】

前記記録素子基板は、吐出口から液体を吐出させる吐出エネルギーを発生させる吐出エネルギー発生素子と、前記吐出エネルギー発生素子と前記吐出口との間に液体が供給される圧力室と、を備え、
前記吐出エネルギー発生素子にて吐出エネルギーを発生させたとき、前記圧力室に存在する液体のうち、７０％以上の液体が前記吐出口から吐出されることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置。

【請求項10】

液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドであって、
前記吐出口に連通する流路と、
前記流路へ液体を供給する送液手段と、
を備え、
前記送液手段から送液される液体の角振動数ω[rad/s]と、前記液体の動粘性係数ν[m²/s]と、流路の少なくとも一部の等価直径ａ[m]と、の関係が、
√（ω/２ν）×ａ＞１
を満足することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項11】

液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する素子と、前記素子を内部に備える圧力室とを備え、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１０に記載の液体吐出ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッドの吐出口から液体を噴射することによって記録を行う液体吐出装置および液体吐出ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

インクなどの液体を吐出して記録を行う液体吐出装置では、吐出口におけるメニスカスの位置が変動した場合、以下の問題が生じることが知られている。
１）吐出口から吐出される液滴の量が変化する結果、形成される画像に色むらが発生する。
２）記録媒体と吐出口との相対移動速度に対し、吐出口から吐出される液滴の速度（吐出速度）が変化するため、記録媒体上に着弾する液滴の着弾精度にばらつきが生じ、画像品質が劣化する。

【0003】

これらの問題が発生する原因の１つとして、液体供給流路における動圧(圧力損失)の変動が挙げられる。例えば、ポンプ等の送液機構で液体を供給した場合、一般的に脈動が発生するため、液体の動圧が変動し、吐出口におけるメニスカスの位置が変動し、上記１）、２）のような問題が生じ易い。

【0004】

特許文献１には、液体供給流路における動圧の変動を抑制することを目的とした技術が開示されている。特許文献１では、液体吐出ヘッドに対して液体を供給する供給路にバルブを設け、このバルブを圧力室内の負圧に基づいて供給路を開放または閉塞することにより、負圧の変動を抑制する構成を採る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３６０６２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、バルブを作動させるために複雑な構造を必要とし、コスト高になるという課題がある。

【0007】

本発明は、送液手段によって流路内の液体に生じた圧力変動を抑制することができ、吐出口から安定した液体の吐出を行うことが可能な液体吐出装置および液体吐出ヘッドの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、液体を吐出する吐出口を有する液体吐出ヘッドと、前記吐出口に連通する流路と、前記流路へ液体を供給する送液手段と、を備え、前記送液手段から送液される液体の角振動数ω[rad/s]と、前記液体の動粘性係数ν[m²/s]と、流路の少なくとも一部の等価直径ａ[m]と、の関係が、√（ω/２ν）×ａ＞１を満足することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、送液手段によって流路内の液体に生じた圧力変動を抑制することができ、吐出口から安定した液体の吐出を行うことが可能な液体吐出装置および液体吐出ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態における記録装置の基本構成を示す模式図である。

【図2】本実施形態に用いる液体吐出ヘッドを示す図である。

【図3】指標が変化した場合の流速分布の変化を示す図である。

【図4】指標が変化した場合の粘性抵抗比を示す図である。

【図5】指標が変化した場合の流量比を示す図である。

【図6】ポンプの圧力脈動によって生じる圧力変動の測定値を示す図である。

【図7】ポンプでインクを流動させたときのヘッド外流路の最大等価直径と、指標との関係を示す図である。

【図8】ヘッド外流路の最大の等価直径の中から３種類の等価直径を設定した場合の脈動抑制効果を示す図である。

【図9】第２の実施形態における液体吐出ヘッドの液体吐出動作を示す模式図である。

【図10】第３の実施形態における液体吐出ヘッドの構成を示す図である。

【図11】圧力変動ΔＰ、吐出口径Φが変化した場合の吐出量変化率を示す図である。

【図12】吐出量変化率を１．５％に抑える場合に必要な指標の大きさを示す図である。

【図13】吐出量変化率を３．０％に抑える場合に必要な指標の大きさを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態に関わる液体吐出装置について説明する。なお、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、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。なお、以下に述べる実施形態は、技術的に好ましい種々の条件が付けられているが、本発明の思想に沿うものであれば、本発明はこれら種々の条件に限定されるものではない。

【0012】

（第１実施形態）
図１ないし７は、本発明に係る液体吐出装置の第１実施形態を示す図である。なお、本実施形態では、液体吐出装置として、インクを記録媒体に吐出して画像を形成するインクジェット記録装置（以下、単に記録装置という）である。ここで、インクとは、記録媒体に画像を形成するための色材を含んだ液体だけでなく、記録媒体上に形成される画像の定着性、耐候性などを向上させるための処理液などを含むものとする。

【0013】

図１は、本実施形態における記録装置１０００の基本構成を示す模式図である。記録装置１０００は、インクを吐出する液体吐出ヘッド１と、液体吐出ヘッド１へ供給すべきインクを収容する収容体８を備える。さらに、記録装置１０００は、液体収容体８と液体吐出ヘッド１とを連結するヘッド外流路２および、ヘッド外流路２においてインクを流動させるための送液手段３を備える。

【0014】

本実施形態におけるヘッド外流路２は、液体収容体（液体供給源）８から液体吐出ヘッド１へと液体を流動させるための上流側流路２ａと、液体吐出ヘッド１から液体収容体８へと液体を流動させるための下流側流路２ｂとを備える。また、本実施形態における送液手段３は、上流側流路２ａに接続されたポンプ３ａと、下流側流路２ｂに接続されたポンプ３ｂとを含む。以下、２つのポンプ３ａ、３ｂを特に区別する必要がない場合には、両ポンプを総称してポンプ３と記すこともある。

【0015】

図２は、本実施形態に用いる液体吐出ヘッド１を示す斜視図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ´線断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ´線断面図、（ｄ）は（ｃ）のＤ部拡大図である。図２（ａ）に示すように、複数の吐出口６０（図２（ｄ）参照）を配列してなる吐出口列６１が複数（図２（ａ）では４本）配列された記録素子基板６と、流路形成部材としての流路プレート５とを備える。流路プレート５には、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、インクが矢印Ｆ１方向に流動する共通流路５１と、図２（ｃ）に示すように、共通流路５１と複数の吐出口列６１とを個別に連通させる複数（図２（ｃ）では４本）の個別流路５２が形成されている。また、共通流路５１の一端部は前述の上流側流路２ａに連通し、他端部は前述の下流側流路２ｂに連通している。なお、流路プレート５に形成される共通流路５１と個別流路５２とを総称してプレート内流路５０ともいう。

【0016】

図２（ｄ）に示すように、記録素子基板６は、インクを吐出する複数の吐出口６０が形成された吐出口形成部材１２と、吐出口６０からインクを吐出させるための吐出エネルギー発生素子（以下、記録素子という）１１が形成されたヒータボード１０を有する。記録素子としては、電気熱変換素子（ヒータ）や電気機械変換素子（ピエゾ）などが適用可能であるが、本実施形態では、ヒータを用いている。また、記録素子基板６には、記録素子１１と吐出口６０とが対向する領域に圧力室６２が形成され、さらに圧力室６２には、素子基板内流路６３を介して、流路プレート５に形成された個別流路５２に連通している。なお、プレート内流路５０と、素子基板内流路６３とにより、ヘッド内流路１００が構成されている。

【0017】

以上のように、本実施形態における記録装置１０００には、液体吐出ヘッド１の吐出口６０へとインクを供給するための流路として、液体吐出ヘッド１外に形成されるヘッド外流路２と、液体吐出ヘッド１内に形成されるヘッド内流路１００とが構成されている。

【0018】

また、記録装置１０００は、記録媒体Ｓを液体吐出ヘッド１に対して相対的に移動させる搬送機構を備える。本実施形態では、記録媒体Ｓの搬送方向（Ｙ方向）と直交する方向（図１中、紙面と直交する方向）に液体吐出ヘッド１を移動させつつインク滴ｄｒを吐出させることにより記録媒体Ｓに記録を行うシリアル型の記録装置となっている。但し、本発明は、シリアル型の記録装置に限らず、記録媒体を連続的に送りつつ、記録媒体の幅以上の範囲に吐出口を配列した長尺な液体吐出ヘッドを用いて記録を行うフルライン型の記録装置にも適用可能である。

【0019】

上記構成において、ポンプ３ａ、３ｂを駆動することにより、液体収容体８に貯留されているインクは、上流側供給流路２ａを介して液体吐出ヘッド１の流路プレート５ａに形成された共通流路５ａに送られる。共通流路５ａに流入したインクは、その一部が個別流路５２を経て素子基板内流路６３に供給される。素子基板内流路６３に供給されたインクはさらに圧力室６２および吐出口６０に供給される。これにより吐出口６０にはメニスカスが形成される。また、共通流路５１における残りのインクは下流側流路２ｂおよびポンプ３ｂを経て液体収容体８に回収される。

【0020】

記録動作時には、記録素子としてのヒータを駆動し、圧力室内のインクを加熱して圧力室６２内に気泡を発生させる。この気泡発生時の圧力によって、メニスカスが形成されている吐出口６０からは滴状のインクが吐出される。

【0021】

ところで、記録装置１０００におけるヘッド外流路２およびヘッド内流路１００を流れるインクには、流路の内面との摩擦抵抗などによって圧力損失が生じる。

【0022】

一般的に、流路内に流れる流体の圧力損失は流路抵抗とインク流量の関係より以下の式で示される。
ΔＰ＝Ｒ×Ｑ ・・・（式１）
ΔＰ：圧力損失
Ｒ：流路抵抗
Ｑ：インク流量
ここで、流路抵抗Ｒは管路（流路）の定常流れとして導かれるポアゾイユ流れから導出される以下の式が一般的に用いられる。

【0023】

Ｒ＝１２８×η×Ｌ／（π×ａ^４） ・・・（式２）
η：インク粘度
Ｌ：管路の長さ
ａ：管路の等価直径
しかし、図１で示すようにポンプ３ａ、３ｂから送出された液体は周期的に圧力が変動する脈動流となることが知られている。この脈動流は、一定の圧力の下で形成されるポアゾイユ流れではなく、管内非定常流れ（調和振動流）となる。特に、一様断面の円管路内の流体に生じる非定常な流速分布は、以下に示す指標の大きさに応じて異なることが知られている。

【0024】

指標：√（ω/２ν）×ａ・・・（式３）
ω：脈動の角振動数
ν：インク動粘性係数
ａ：管路の等価直径
図３は、指標√（ω/２ν）×ａが変化した場合の流速分布の変化を示す図であり、図中、横軸は流速を、縦軸は円管の正規化した寸法をそれぞれ表している。ここでは、指標√（ω/２ν）×ａが異なる場合の過渡的な流速分布の一例を示している。

【0025】

図４は、指標√（ω/２ν）×ａが変化した場合の粘性抵抗比を示す図である。図４における横軸は指標√（ω/２ν）×ａを、縦軸は粘性抵抗比（管内非定常流れにおける粘性抵抗／定常流れ（ポアゾイユ流れ）における粘性抵抗）を表している。ここに示す曲線において、粘性抵抗比＝１となる状態（図中、破線にて示す状態）は、流体がポアゾイユ流れである場合の粘性抵抗を示している。これに対し、図中の実線は、流体が管内非定常流れである場合を示している。

【0026】

図５は、指標√（ω/２ν）×ａが変化した場合の流量比を示す図である。図５において横軸は指標√（ω/２ν）×ａを、縦軸は流量比（管内非定常流れにおける流量／定常流れ（ポアゾイユ流れ）における流量）をそれぞれ表している。流量比＝１は流体がポアゾイユ流れ（非振動時における流量）である場合を示している。

【0027】

図３、図４、図５で示すように、指標√（ω/２ν）×ａの特徴として以下の点が挙げられる。
特徴１（指標＜１の場合）
・流速分布 ：ポアゾイユ流れと同様になる（図３参照）。
・粘性抵抗比 ：ポアゾイユ流れと同様になる（図４参照）。
・流量比 ：ポアゾイユ流れと同様になる（図５参照）。
特徴２（指標＞１の場合）
・流速分布 ：指標の増加に伴ってポアゾイユ流れとの差が生じる（図３参照）。
・粘性抵抗比 ：指標の増加に伴ってポアゾイユ流れより増加する（図４参照）。
・流量比 ：指標の増加に伴ってポアゾイユ流れより減衰する（図５参照）。

【0028】

特徴２において、指標＝２、５、１０の場合の流量比は、それぞれポアゾイユ流れの約１／２、約１／５、約１／１０倍になる。従って、上記の指標が１より大きくなるような等価直径の内面を有する拡径部分を、ポンプ３ａ、３ｂが設けられたヘッド外流路２の少なくとも一部に設ける。すなわち、上流側流路２ａと下流側流路２ｂのいずれか一方または双方の一部、あるいは両流路２ａ、２ｂの全てに上記の拡径部分を設ける。つまり、上記関係を満足する拡径部分は、定常流れを形成し得る長さであれば良く、必ずしも流路全体である必要はない。なお、本実施形態においては、ヘッド内流路１００の指標は、１より小さい（√（ω/２ν）×ａ＜１）となっているものとする。

【0029】

上記のように、ヘッド外流路２に、指標が１よりも大きくなる拡径部分を形成したことにより、ヘッド外流路２を流れる液体の流速が抑制され、吐出口に連通する個別流路における圧力が抑制される。その結果、吐出口内の圧力変動が抑制されてメニスカス変動が抑制され、吐出口から吐出される吐出量変動ΔＶｄが抑制される。

【0030】

以下に、本実施形態における共通流路５ａの圧力変動、有効径と指標との関係、および共通流路における吐出量変動などの測定結果を示す。
図６は、本実施形態に使用するポンプ３ａ、３ｂの圧力脈動によって生じる圧力変動の測定値を示す図である。なお、この測定では、指標＜１のヘッド外流路２が形成されている構成においてポンプ３ａ、３ｂを駆動した際に、流路プレート５の共通流路５ａに生じる圧力変動を示している。図６に示すように、ポンプ３ａ、３ｂの最大振幅を有する周波数は、約０．５秒(２Ｈｚ付近)であることがわかる。

【0031】

図７は、動粘性係数（粘度２．４ｃＰ／密度１μｇ/μｍ３）のインクを、前述の２Ｈｚの脈動周波数を示すポンプ３ａ、３ｂで流動させたときの、ヘッド外流路２の最大等価直径と、指標√（ω/２ν）×ａとの関係を示す図である。

【0032】

図８では、ヘッド外流路２の最大の等価直径の中から下記の３種類の最大等価直径を設定した場合の脈動抑制効果を以下に示す。
・インク流路の最大等価直径が１ｍｍ以下の場合
この場合、図７に示すように、指標（√（ω/２ν）×ａ）＜１となるため、図５に示すように、流量比は１となり、調和振動流の脈動の抑制効果は生じない。
・インク流路の最大有効径（等価直径）が２．５ｍｍの場合
この場合、図７に示すように、指標（√（ω/２ν）×ａ）＝２となるため、図５に示すように、流量比は０．５となり、調和振動流の脈動は、約１／２倍となる。
・インク流路の最大有効径１２．０ｍｍの場合
この場合、図７に示すように、指標（√（ω/２ν）×ａ）＝１０となるため、図５に示すように、流量比は０．１となり、調和振動流の脈動は約１／１０倍となる。

【0033】

図８は、流路プレート５における共通流路５ａの等価直径（最大有効係数）を、図７に示す１ｍｍ、２．５ｍｍ、１２．０ｍｍとして、指標（√（ω/２ν）×ａ）を、１、２、１０に設定したときの、圧力△Ｐに対する吐出量変動ΔＶｄの値を示す図である。図８に示すように、各圧力変動値△Ｐにおいて指標（√（ω/２ν）×ａ）を２に設定したときの吐出量変動値は、指標を１にしたときの１／２に抑制され、指標を１０に設定した場合の吐出量変動値は、指標を１にしたときの１／１０に抑制されていることがわかる。このことから、同一の圧力変動（脈動）ΔＰが生じていたとしても、ヘッド外流路の等価直径に基づいて設定された指標が大きいほど、吐出量変動値ΔＶｄは抑制されることがわかる。

【0034】

従って、本実施形態によれば、ポンプ３ａ、３ｂで液体を流動させることによって脈動流が発生する記録装置において、素子基板内流路６３の圧力損失を抑制することが可能になる。その結果、吐出口のメニスカス変動を抑制することが可能になり、吐出口からのインクの吐出量の変動を抑制することが可能になる。また、素子基板内流路６３を、ポンプ３ａ、３ｂによる圧力変動に関係なく、必要に応じて細径化することが可能となり、記録素子基板６の小型化を図ることが可能になる。

【0035】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図９を参照しつつ説明する。図９は、記録素子１１と吐出口周辺の構成を示す模式図であり、（ａ）はインク吐出前の状態、（ｂ）はインク吐出中の状態、（ｃ）はインク吐出後の状態をそれぞれ示している。

【0036】

本実施形態では、圧力室内のエネルギー発生素子上のインク（液体）１３は７０％以上、すなわちほぼ全てがインク滴（液滴）１４ａとなって吐出される、高効率な構成を有する。このような液体吐出ヘッドにおいて、より大きな吐出量を吐出させるためには、吐出口径をさらに大きくする必要がある。しかし、吐出口を大きくした場合、吐出口のメニスカス変動は圧力変動に対して大きくなる結果、吐出量変動ΔＶｄが増加し、画像劣化が生じ易い。

【0037】

そのため、第２の実施形態では、ヘッド外流路２の指標（√（ω/２ν）×ａ）を１よりも大きな値、例えば、２、あるいは３以上に設定している。これによれば、上記のような高効率な構成を有する液体吐出ヘッドにあっても、液体吐出ヘッドに供給される液体の圧力変動を抑制することが可能になり、吐出口に形成されるメニスカスの変動量を抑制することができる。このため、吐出口からのインクの吐出量は安定し、高品質な画像形成が可能になる。

【0038】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。

【0039】

上記第１の実施形態では、ヘッド内流路１００における指標が１以下（√（ω/２ν）×ａ≦１）であり、ヘッド外流路２の少なくとも一部に、指標が１より大きくなる拡径部分を形成した例を示した。これに対し、第３の実施形態は、液体吐出ヘッド内に形成されているヘッド内流路における指標を１より大きく構成している。

【0040】

図１０は、第３の実施形態における液体吐出ヘッド２００の構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸＢ−ＸＢ´線断面図、（ｃ）は（ａ）のＸＣ−ＸＣ´線断面図、（ｄ）は（ｃ）のＤ部拡大図である。なお、図１０において、図２に示した液体吐出ヘッド１と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、その説明の詳細は省く。

【0041】

液体吐出ヘッド２００は、第１の実施形態と同様の記録素子基板６および流路プレート５とを備えるが、記録素子基板６と流路プレート５との間に、液室部材２２が設けられており、この点が上記第１の実施形態と異なる。

【0042】

液室部材２２には、図１０（ｂ）に示すように、流路プレート５に形成されているプレート内流路５０と記録素子基板６に形成されている素子基板内流路６３とを連通させる液室内流路２３を有する。この液室内流路２３の寸法Ａ１（図１０（ｃ）、（ｄ）参照）は、図２（ａ）に示すように寸法Ａに比べて非常に大きくなっている。このため、液室内流路２３における等価直径は非常に大きくなり、この流路での指標（√（ω/２ν）×ａ）おけるａの値が非常に大きくなり、指標（√（ω/２ν）×ａ）は、１を大幅に上回る値となる。その結果、本実施形態の液体吐出ヘッド２００では、ポンプ３によりインクを流動させた際に発生する圧力変動を、記録素子基板に連通する液室内流路２３によって抑制することが可能になり、吐出口に形成されるメニスカスの変動量を抑制することが可能になる。このため、吐出口からのインクの吐出量は安定し、高品質な画像形成が可能になる。

【0043】

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を、図１１ないし図１３に基づき説明する。図１１は、圧力変動ΔＰ、吐出口径Φが変化した場合の吐出量変化率を示す図である。図示のように、圧力変動ΔＰの増加、吐出口径Φ大化に伴い、吐出量の変化率が増加していることがわかる。つまり、圧力変動ΔＰの増加に伴ってインクの脈動流が発生し、吐出口におけるメニスカス変動が増加する結果、吐出時の吐出量変動が増大することがわかる。そのため、インクの脈動流を抑制するには、指標（√（ω/２ν）×ａ）を１より増加させる必要がある。

【0044】

図１２、図１３は、圧力変動△Ｐが生じている場合における、吐出口径Φと指標との関係を示す図であり、図１２は吐出量変化率を１．５％に抑える場合に必要な指標の大きさを示している。また、図１３は吐出量変化率を３．０％に抑える場合に必要な指標の大きさをそれぞれ示している。ここでは、圧力変動△Ｐが、１００ｍｍＡｑ、２００ｍｍＡｑ、３００ｍｍＡｑである場合を示している。図１２および図１３から明らかなように、指標（√（ω/２ν）×ａ）は、圧力変動ΔＰの増加、吐出口径Φの増大に伴って増加する。従って、吐出量変化率を１．５％、３．０％に抑えるために、ポンプによって流動する液体の圧力の脈動と、吐出口の径Φとの関係を以下のように設定する。

【0045】

すなわち、
・吐出量変化率を１．５％に抑える場合には、
√（ω/２ν）×ａ＞Φ（-0.0243+0.0023Ｐ）+0.2636-0.0176Ｐ ・・・（式４）
の関係を満足するようにする。また、
・吐出量変化率を３．０％に抑える場合には、
√（ω/２ν）×ａ＞Φ（-0.0122+0.0012Ｐ）+0.1318-0.0088Ｐ ・・・（式５）
の関係を満足するようにする。

【0046】

ω：脈動の角振動数
ν：インク動粘性係数
ａ：管路の等価直径
Φ：液体吐出ヘッドの吐出口径[μm]
Ｐ：送液機構から送液される液体の圧力脈動[mmAq]
以上のような関係を満足するように、液体吐出ヘッド、流路、ポンプおよびインクを定めることにより、吐出量変化率を１．５％、３．０％に抑えること可能となり、液体吐出ヘッドからのインクの吐出を安定させることが可能になる。

【0047】

本発明は上述した各実施形態に代表されるように、ポンプ等の液送機構により液体を供給する形態の液体吐出装置および液体吐出ヘッドに適用可能である。記録媒体に対してスキャンを行い記録を行うシリアルタイプ、記録媒体の幅に対応した長さを備えるフルラインタイプの双方に適用可能である。また、タンク（収容体）から液体吐出ヘッドに液体を供給した後、液体吐出ヘッドからタンクに液体を回収する、所謂循環タイプにも適用可能である。特にフルラインタイプの液体吐出ヘッドで、エネルギー発生素子を内部に備える圧力室内の液体が圧力室の外部との間で循環されるタイプの液体吐出ヘッドおよび吐出装置には好適に適用可能である。

【符号の説明】

【0048】

１ 液体吐出ヘッド
２ ヘッド外流路（ヘッド外流路）
３ 送液手段
５ 流路プレート
６ 記録素子基板
１１ 記録素子（吐出エネルギー発生素子）
６０ 吐出口
６２ 圧力室
６３ 素子基板内流路
１００ ヘッド内流路
２００ 液体吐出ヘッド
１０００ 液体吐出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】