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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024179100
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20241219BHJP
B41J 2/21 20060101ALI20241219BHJP
B41J 2/175 20060101ALI20241219BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 607
B41J2/14 501
B41J2/14 301
B41J2/21
B41J2/175 501
B41J2/175 121
B41J2/175 171
B41J2/01 401
B41J2/01 451
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023097646
(22)【出願日】2023-06-14
(71)【出願人】
【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】100126240
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 琢磨
(74)【代理人】
【識別番号】100223941
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 佳子
(74)【代理人】
【識別番号】100159695
【弁理士】
【氏名又は名称】中辻 七朗
(74)【代理人】
【識別番号】100172476
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 一史
(74)【代理人】
【識別番号】100126974
【弁理士】
【氏名又は名称】大朋 靖尚
(72)【発明者】
【氏名】中川 喜幸
【テーマコード（参考）】
2C056
2C057
【Ｆターム（参考）】
2C056EA26
2C056EB21
2C056EB34
2C056EC17
2C056EC20
2C056EC32
2C056EE18
2C056KA05
2C056KB16
2C056KB23
2C056KB35
2C056KB37
2C057AG01
2C057AG12
2C057AG31
2C057AG32
2C057AG44
2C057BA04
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】 循環による効果を効果的にもたらすような液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供する。
【解決手段】 液体を吐出方向に吐出するための吐出口を有する吐出口部と、吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子を内部に有する圧力室と、圧力室に液体を供給するための供給流路と、圧力室から液体を回収するための回収流路と、回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプとを有する液体吐出ヘッドであって、圧力室内の液体の流れ方向に関する吐出口の長さをＷ［μｍ］、吐出口から液体が吐出される方向における吐出口部の長さをＰ［μｍ］、圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での圧力室の高さをＨ［μｍ］、吐出口における蒸発速度をＵｖ［ｍ／ｓ］、圧力室を流れる液体の流速をＵｘ［ｍ／ｓ］としたときに表されるＦｒａｔｉｏが１．４以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【選択図】 図２６
【解決手段】 液体を吐出方向に吐出するための吐出口を有する吐出口部と、吐出口から液体を吐出するためのエネルギー発生素子を内部に有する圧力室と、圧力室に液体を供給するための供給流路と、圧力室から液体を回収するための回収流路と、回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプとを有する液体吐出ヘッドであって、圧力室内の液体の流れ方向に関する吐出口の長さをＷ［μｍ］、吐出口から液体が吐出される方向における吐出口部の長さをＰ［μｍ］、圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での圧力室の高さをＨ［μｍ］、吐出口における蒸発速度をＵｖ［ｍ／ｓ］、圧力室を流れる液体の流速をＵｘ［ｍ／ｓ］としたときに表されるＦｒａｔｉｏが１．４以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【選択図】 図２６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を吐出方向に吐出するための吐出口を第１端部に有する吐出口部と、
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するように構成されたエネルギー発生素子を内部に有し、前記吐出口部と、前記第１端部と反対側の第２端部において連通する圧力室と、
前記圧力室に液体を供給するための供給流路と、
前記圧力室から液体を回収するための回収流路と、
前記回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプと
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記圧力室内の液体の流れ方向に関する前記吐出口の長さをＷ［μｍ］、前記吐出口から液体が吐出される方向における前記吐出口部の長さをＰ［μｍ］、前記圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での前記圧力室の高さをＨ［μｍ］、前記吐出口における蒸発速度をＵｖ［ｍ／ｓ］、前記圧力室を流れる液体の流速をＵｘ［ｍ／ｓ］としたときに、以下の式で表されるＦｒａｔｉｏが、１．４以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
Ｆｒａｔｉｏ＝１．６１９×（Ｈ－０．３４Ｐ－０．６６Ｗ）－０．１５６９×ｌｏｇ（Ｕｘ／Ｕｖ）－０．２５６０
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するように構成されたエネルギー発生素子を内部に有し、前記吐出口部と、前記第１端部と反対側の第２端部において連通する圧力室と、
前記圧力室に液体を供給するための供給流路と、
前記圧力室から液体を回収するための回収流路と、
前記回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプと
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記圧力室内の液体の流れ方向に関する前記吐出口の長さをＷ［μｍ］、前記吐出口から液体が吐出される方向における前記吐出口部の長さをＰ［μｍ］、前記圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での前記圧力室の高さをＨ［μｍ］、前記吐出口における蒸発速度をＵｖ［ｍ／ｓ］、前記圧力室を流れる液体の流速をＵｘ［ｍ／ｓ］としたときに、以下の式で表されるＦｒａｔｉｏが、１．４以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
Ｆｒａｔｉｏ＝１．６１９×（Ｈ－０．３４Ｐ－０．６６Ｗ）－０．１５６９×ｌｏｇ（Ｕｘ／Ｕｖ）－０．２５６０
【請求項2】
前記Ｆｒａｔｉｏが、１．３以下である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項3】
前記Ｆｒａｔｉｏが、１．２以下である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項4】
前記吐出口が複数設けられており、
前記ポンプの流量をＱ［ｍ３／ｓ］、前記圧力室の高さＨに相当する断面積をＳ［ｍ２］、前記吐出口の数をＮとしたときに前記Ｕｘ［ｍ／ｓ］が以下の式で表される請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
Ｕｘ＝Ｑ／（Ｓ×Ｎ）
前記ポンプの流量をＱ［ｍ３／ｓ］、前記圧力室の高さＨに相当する断面積をＳ［ｍ２］、前記吐出口の数をＮとしたときに前記Ｕｘ［ｍ／ｓ］が以下の式で表される請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
Ｕｘ＝Ｑ／（Ｓ×Ｎ）
【請求項5】
更に、以下の式を満たす請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
Ｈ－０．３４×Ｐ－０．６６×Ｗ＞１．７
Ｈ－０．３４×Ｐ－０．６６×Ｗ＞１．７
【請求項6】
更に、前記供給流路における液体の圧力を調整するように構成された第１圧力調整手段を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項7】
前記第１圧力調整手段は、第１バルブ室と、第１圧力制御室と、前記第１バルブ室と前記第１圧力制御室とを連通させる第１開口と、前記第１開口を開閉可能に構成された第１バルブとを有する請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項8】
前記第１圧力制御室は、変位可能に構成された第１可撓性部材により一部の面が構成され、前記第１可撓性部材と連動して変位可能な第１圧力板と、前記第１圧力板を前記第１圧力制御室の容積が大きくなる方向に付勢する第１付勢部材とを有し、前記第１圧力板及び前記第１可撓性部材の変位に応じて前記第１バルブを開閉可能に構成されている請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項9】
更に、外部から供給された液体を前記第１圧力調整手段に供給する流路を有する請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項10】
更に、前記回収流路における液体の圧力を調整するように構成された第２圧力調整手段を有する請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項11】
前記供給流路と前記回収流路とを、前記圧力室を介さずに連通させるバイパス流路が設けられた請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項12】
前記ポンプが、圧電ポンプである請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項13】
前記液体が、インクである請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項14】
前記インクが、酸化チタンを含有する白インクである請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項15】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液体吐出ヘッド（以下、単に「ヘッド」ともいう）と液体収容部（以下、単に「タンク」ともいう）との間で液体を循環させることで、流路中の気泡の排出、及び、吐出口近傍のインクの増粘を抑制する循環型の液体吐出装置が知られている。循環型の液体吐出装置の中には、ヘッド外部のポンプ（本体に設けられたポンプなど）を用いて液体吐出ヘッドと本体の間で液体を循環させるものもあれば、液体吐出ヘッドに設けられたポンプ（ヘッド内部のポンプ）を用いて液体吐出ヘッド内において液体を循環させるものもある。
【0003】
従来、ヘッド内部のポンプとして圧電方式の循環ポンプ（以下、単に「圧電ポンプ」ともいう）を搭載することで、液体吐出ヘッド内においてインクを循環させる液体吐出装置が知られている（特許文献１及び２など）。特許文献１では、循環ポンプから圧力制御機構へ供給されたインクは、インク供給流路を介して圧力室に供給され、吐出されなかったインクは、インク回収流路を介して循環ポンプへ回収される。特許文献２の液体循環装置は、ヘッドに供給される液体を貯留するタンクと液体吐出ヘッドを繋ぐ循環路としての上流流路と下流流路とを有し、これらの上流流路及び下流流路を、ヘッドを通さずに接続するバイパス流路と、バイパス流路の圧力を検出する圧力検出部と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１４－１９５９３２号公報
【特許文献2】特開２０１９－０５９０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ヘッド内部にポンプを設ける場合、そのサイズにも留意すべきである。具体的には、以下の通りである。上述の循環による効果（気泡の排出やインクの増粘抑制など）を得るためには、ポンプ能力として、それらの効果を奏するための循環流量を担保する必要があるが、単純に、循環流量を多くしようとした場合、ポンプを大型化する必要が生じる。特に、圧電ポンプの場合、そのポンプ能力は圧電素子の変位量に依存するため、圧電素子を大きくする必要が生じ、結果的に圧電ポンプが大型化してしまう。このとき、設計上、許容可能なポンプのサイズは、本体に設けられたポンプなどヘッド外部にポンプを設ける場合よりも、ヘッド内部に設ける場合の方が狭くなる。即ち、ヘッド内部にポンプを設ける場合、ポンプの大型化を招くような、むやみに循環流量を多くするような設計ではなく、循環による効果を得るための循環流量と、その循環流量を得るために必要な最低限のポンプ能力を明確化していくことで、ポンプを可能な限り小型化していくような設計が求められる。
【0006】
これに対し、特許文献１及び２に記載の液体吐出装置においては、ヘッド内部に設けた圧電ポンプについて、循環流量とポンプのサイズに関して、検討がなされていない。具体的には、圧電ポンプの流量の記載すらされておらず、循環流量を多くする必要が生じた場合に、ポンプを大型化させる必要が生じ得る。
【0007】
以上踏まえて、本発明は、ヘッド内部に設けるポンプを大型化させなくとも、循環による効果を効果的にもたらすような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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決する本発明は、液体を吐出方向に吐出するための吐出口を第１端部に有する吐出口部と、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するように構成されたエネルギー発生素子を内部に有し、前記吐出口部と、前記第１端部と反対側の第２端部において連通する圧力室と、前記圧力室に液体を供給するための供給流路と、前記圧力室から液体を回収するための回収流路と、前記回収流路の液体を前記供給流路に流入させるように構成されたポンプとを有する液体吐出ヘッドであって、前記流路内の液体の流れ方向に関する前記吐出口の長さをＷ［μｍ］、前記吐出口から液体が吐出される方向における前記吐出口部の長さをＰ［μｍ］、前記圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での前記流路の高さをＨ［μｍ］、前記吐出口における蒸発速度をＵｖ［ｍ／ｓ］、前記圧力室を流れる液体の流速をＵｘ［ｍ／ｓ］としたときに、以下の式で表されるＦｒａｔｉｏが、１．４以下であることを特徴とする。
【0009】
Ｆｒａｔｉｏ＝１．６１９×（Ｈ－０．３４Ｐ－０．６６Ｗ）－０．１５６９×ｌｏｇ（Ｕｘ／Ｕｖ）－０．２５６０
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、循環による効果を効果的にもたらすような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。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】液体吐出装置を説明する図である。
【図2】液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図3】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である。
【図4】循環ユニットの外観概略図である。
【図5】循環経路を示す縦断面図である。
【図6】循環経路を模式的に示すブロック図である。
【図7】圧力調整手段の例を示す断面図である。
【図8】循環ポンプの外観斜視図である。
【図10】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11】吐出ユニットにおける循環経路を示した模式図である。
【図12】開口プレート３３０を示した図である。
【図13】吐出素子基板を示した図である。
【図14】吐出ユニットのインク流れを示した断面図である。
【図15】吐出口の近傍を示した断面図である。
【図16】吐出口の近傍の比較例を示す断面図である。
【図17】吐出素子基板の比較例を示した図である。
【図18】液体吐出ヘッドの流路構成を示した図である。
【図19】液体吐出装置の本体部と液体吐出ヘッドとの接続状態を示した図である。
【図20】液体吐出ヘッドの吐出口近傍を示した模式図である。
【図21】液体吐出ヘッド内を流れる循環流の様子を示した模式図である。
【図22】流れモードＡになる液体吐出ヘッドと流れモードＢになる液体吐出ヘッドの関係を示す図である。
【図23】液体吐出ヘッド内を流れる循環流の様子を示した模式図である。
【図24】様々な供給路の形状の液体吐出ヘッドについて流れの様子を判定した結果を示す図である。
【図25】循環流速の影響を示した図である。
【図26】濃縮比に対するコンター図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照して本開示の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は本開示事項を限定するものでなく、また本実施の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。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、以下に説明するポンプ及び圧力調整手段等も、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。以下の説明では、まず、本開示の基本的構成を述べ、その後、本開示の特徴部について説明を行う。
【0013】
＜液体吐出装置＞
図１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１を参照しつつ説明する。図１（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。
図１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１を参照しつつ説明する。図１（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。
【0014】
液体吐出ヘッド１は、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）に沿って往復移動する。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。
【0015】
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２参照）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、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するエネルギー発生素子（以下、吐出素子と称す）とが設けられている。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
尚、図１（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つのインクのみ循環する構成でもよい。
【0020】
図１（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、後述の循環ポンプ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１（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。
【0021】
＜液体吐出ヘッドの基本構成＞
図２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３は図２に示す液体吐出ヘッド１のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線断面図である。図３（ａ）は液体吐出ヘッド１の全体的な縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す吐出モジュールの拡大図である。以下、図２及び図３を中心に、図１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２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３は図２に示す液体吐出ヘッド１のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線断面図である。図３（ａ）は液体吐出ヘッド１の全体的な縦断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す吐出モジュールの拡大図である。以下、図２及び図３を中心に、図１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。
【0022】
図２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１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。
【0023】
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１参照）。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、液体の導入口である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。
【0024】
図３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。
【0025】
図２及び図３（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３（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。
【0026】
また、シリコン基板３１０の表面（図３（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。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３（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３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。
【0027】
シリコン基板３１０の裏面（図３（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。
【0028】
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。
【0029】
図３（ａ）に示すように、吐出モジュール３００は、その裏面（図３（ａ）における上面）が、第１支持部材４の一方の面（図３（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。
【0030】
また、第１支持部材４の一方の面（図３（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２参照）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。
【0031】
また、電気配線部材５の端部５ａ（図２参照）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。
【0032】
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３（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３（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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
＜循環ユニットの構成要素＞
図４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は、循環ポンプ５００の他に、フィルタ１１０、第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０、を有していることが好ましい。これらの構成要素は、図５及び図６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。
図４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は、循環ポンプ５００の他に、フィルタ１１０、第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０、を有していることが好ましい。これらの構成要素は、図５及び図６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。
【0036】
＜液体吐出ヘッド内の循環経路＞
図５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。循環経路をより明確に説明するため、図５における各構成（第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０、循環ポンプ５００等）の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図１９の構成とは異なる。また、図６は、図５に示した循環経路を模式的に示すブロック図である。図５及び図６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５及び図６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。
図５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。循環経路をより明確に説明するため、図５における各構成（第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０、循環ポンプ５００等）の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図１９の構成とは異なる。また、図６は、図５に示した循環経路を模式的に示すブロック図である。図５及び図６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５及び図６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。
【0037】
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。
【0038】
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６）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１）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インク流路（流入流路）にはフィルタ１１０が設けられている。フィルタ１１０の下流側に位置するインク供給路（流入流路）は、第１圧力調整手段１２０の第１バルブ室１２１に接続されている。第１バルブ室１２１は、図５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。尚、流入流路とは、液体吐出ヘッド１の外部に設けられたインクタンク２内の液体を、圧力室１２に供給するために液体吐出ヘッド１に流入する流路である。
【0039】
第１圧力制御室１２２は、供給流路１３０、バイパス流路１６０、及び循環ポンプ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５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５及び図６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。尚、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。
【0040】
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を介して循環ポンプ５００に接続されている。尚、図５において、１７０ａはポンプ入口流路１７０の流入口を示している。
【0041】
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６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。
【0042】
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１９１Ａを通過して第１圧力制御室１２２に流入する。連通口１９１Ａ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。
【0043】
次に、循環経路内におけるインクの流れを説明する。循環ポンプ５００は、その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。尚、詳細は後述するが、本実施形態では送液可能な循環ポンプとして、ダイヤフラムに貼り付けた圧電素子を駆動源とする圧電ダイヤフラムポンプを用いている。圧電ダイヤフラムポンプは、圧電素子に駆動電圧を入力することでポンプ室内の容積を変化させ、圧力変動によって２つの逆止弁が交互に動くことにより送液を行うポンプである。
【0044】
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。
【0045】
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、循環ポンプ５００の駆動によってポンプ入口流路１７０を経て循環ポンプ５００内に吸引される。そして、循環ポンプ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、循環ポンプ５００に流入する。そして、循環ポンプ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。
【0046】
以上のように、本実施形態では、循環ポンプ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。
【0047】
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、インクの循環を小型な循環ポンプで行うことが可能になる。
【0048】
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。
【0049】
＜ポンプ流量＞
一般的に流路内の循環流の目的は、（ｉ）泡の排出、（ｉｉ）沈降抑制、（ｉｉｉ）吐出口での蒸発に伴うインク濃縮の抑制、が挙げられる。特に、（ｉｉｉ）の吐出口での蒸発に伴うインク濃縮の抑制は、（ｉ）及び（ｉｉ）に比べて効果を生むには循環流速が増加する。また、吐出口部の構造にも大きく依存することが知られている。
一般的に流路内の循環流の目的は、（ｉ）泡の排出、（ｉｉ）沈降抑制、（ｉｉｉ）吐出口での蒸発に伴うインク濃縮の抑制、が挙げられる。特に、（ｉｉｉ）の吐出口での蒸発に伴うインク濃縮の抑制は、（ｉ）及び（ｉｉ）に比べて効果を生むには循環流速が増加する。また、吐出口部の構造にも大きく依存することが知られている。
【0050】
したがって、循環流量を増加させて対応する場合、本体に設けられたポンプなどヘッド外部にポンプを設ける構成は問題が顕著しづらい。一方、本特許のようなヘッド内部にポンプや圧力調整機構を備える場合、課題が顕著化し易い。したがって、ポンプの大型化を招くような、むやみに循環流量を多くするような設計ではなく、循環による効果を得るための循環流量と、吐出口部の構成の関係を明確化していくことで、ポンプを可能な限り小型化していくような設計が求められる。
【0051】
以下で吐出口部の構成に対する循環効果と循環流量の関係に対する関係を明確化する。
【0052】
（吐出口近傍の説明）
図２０は、本実施形態におけるインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出口近傍を詳細に説明する模式図である。図２０（ａ）は吐出口から液滴が吐出される吐出方向から見た平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）におけるＡ－Ａ‘断面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＡ－Ａ‘断面の斜視図である。
図２０は、本実施形態におけるインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出口近傍を詳細に説明する模式図である。図２０（ａ）は吐出口から液滴が吐出される吐出方向から見た平面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）におけるＡ－Ａ‘断面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＡ－Ａ‘断面の斜視図である。
【0053】
図２０（ａ）～（ｃ）において、液体吐出ヘッドには、液体を吐出する吐出口１０１１、圧力室１０１３中に形成される、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吐出素子１０１４が形成されている。圧力室には一端側から他端側にインク供給が行われ、吐出口は圧力室の一端側と他端側との間の領域に形成されている。吐出口にはインクのメニスカスが張っており、インクと大気との界面である吐出口界面１０１２が形成されている。本実施形態においては、吐出素子としての電気熱変換素子（ヒータ）を駆動することにより、液体中に気泡が発生して吐出口から液体が吐出される。吐出素子としてはヒータに限定されず、例えば圧電素子等の各種エネルギー発生素子を適用可能である。液体吐出ヘッドには圧力室と交差する方向に延在する供給接続流路３２３及び回収接続流路３２４が貫通孔として形成されている。さらに供給接続流路３２３は、外部から液体吐出ヘッドへの液体の入口である共通供給流路１０１５（流入開口）と連通しており、回収接続流路３２４は液体吐出ヘッドから外部への液体の出口である共通回収流路１０１６（流出開口）と連通している。このように液体吐出ヘッド５３には、共通供給流路（流入開口）、供給接続流路、圧力室／吐出口、回収接続流路、共通回収流路（流出開口）といった順に液体が供給される液路が形成されている。本実施形態においては後述するように、共通回収流路（流出開口）から液体吐出ヘッドの外部に流出された液体が、再度液体吐出ヘッドの共通供給流路に流入する、いわゆる循環経路が形成され、液体吐出ヘッドには循環流１０１７が形成される。本実施形態においては、圧力室にインクが流れている状態で吐出素子を駆動して吐出口から液滴を吐出させる。圧力室を流れる循環流の速度は例えば０．１～１００ｍｍ／ｓ程度であり、インクが流れた状態で吐出動作を行っても、着弾精度等の影響は少ない。
【0054】
図２０（ｂ）において、シリコン（Ｓｉ）によって構成される素子基板１０１８には吐出素子１０１４が形成されており、オリフィスプレート１０１９には液体を吐出する吐出口１０１１と、吐出口と圧力室とを連通する吐出口部１０１２が形成されている。つまり、吐出口はオリフィスプレートの表面（液滴が吐出される側の面）に形成される開口部であり、吐出口部は、吐出口と圧力室とを接続する筒状の部分を示す。
【0055】
（Ｐ、Ｗ、Ｈの関係について）
次に、本実施形態における液体吐出ヘッドの圧力室の高さとオリフィスプレートの厚みと吐出口の長さの関係及びその液体吐出ヘッドにおけるインクの供給方法について説明する。
次に、本実施形態における液体吐出ヘッドの圧力室の高さとオリフィスプレートの厚みと吐出口の長さの関係及びその液体吐出ヘッドにおけるインクの供給方法について説明する。
【0056】
図２０（ｂ）に示すように、圧力室と吐出口部との連通部分における、圧力室内の液体の流れ方向に関する上流側での圧力室の高さをＨ、吐出口から液体が吐出される方向における吐出口部の長さをＰと定義する。また、圧力室内の液体の流れ方向に関する吐出口部２の長さをＷと定義する。本実施形態において、Ｈは３～３０μｍ、Ｐは３～３０μｍ、Ｗは６～３０μｍで構成している。
【0057】
図２１は、液体吐出ヘッド内を流れる循環流が定常状態になった際の吐出口１０１１、吐出口部１０１２、及び圧力室１０１３における循環流の流れの様子を表したものである。なお、この図においてベクトルの長さは速度の量を表すものではなく、全ての速度値に対して一定とする。図２１において、Ｈが１４μｍ、Ｐが５μｍ、Ｗが１２．４μｍの形状の液体吐出ヘッドに、供給接続流路３２３から１．２６×１０－４ｍｌ／ｍｉｎのインクが圧力室に流入した際の流れを矢印で示す。
【0058】
本実施形態は、吐出口からのインクの蒸発により色材濃度変化が生じたインクが、吐出口１３及び吐出口部２に滞留することを抑制するため以下のようになっている。つまり、本実施形態の液体吐出ヘッドは、図２１に示すように圧力室内を流れるインクの循環流が吐出口部１０１２の内部に流れ込み、吐出口界面１０１１の近傍まで達した後に、吐出口部１０１２を介して圧力室に戻る循環流が形成されている。圧力室に戻ったインクは回収接続流路を介して共通回収流路から液体吐出ヘッドの外部へ流出する。このように循環流が吐出口部の内部に入り込み、吐出口に形成されたメニスカス位置（メニスカス界面近傍）まで到達した後に再度圧力室に戻る流れを形成する。これにより蒸発の影響を受けやすい吐出口部だけでなく、蒸発の影響が特に大きい吐出口界面近傍のインクまでもが、吐出口部の内部に滞ることなく圧力室へと流れ出すことが可能となる。
【0059】
ここで、本実施形態の循環流は吐出口界面近傍における少なくとも中央部（吐出口の中心部）において、圧力室内のインクの流れ方向（図２１における左から右方向）の速度成分（以降、正の速度成分と呼ぶ）を持つことが特徴的である。なお本明細書においては、図２１に示すような、吐出口界面の少なくとも中央部において循環流が正の速度成分を持つ流れのモードを流れモードＡと呼ぶ。また、後述するように、比較列として示す図２３（ｂ）（ｄ）のように、吐出口界面の中央部で正の速度成分とは逆の、負の速度成分（図２３（ｂ）における右から左の方向）を持つ流れのモードを流れモードＢと呼ぶこととする。
【0060】
本発明者らの検討により、本実施形態における流れモードＡの液体吐出ヘッドは、蒸発により色材濃度変化が生じたインクが吐出口に滞留することを低減するように、以下の式を満たすことがわかった。つまり、図２０における圧力室高さＨ（圧力室と吐出口部が連通している箇所の上流側近傍の圧力室高さ）と、吐出口長さＰと、吐出口の幅Ｗが下記関係式（１）を満たしている。
【0061】
Ｈ－０．３４×Ｐ－０．６６×Ｗ＞１．７ （１）
ここで上記関係式（１）の左辺を判定値Ｊと呼ぶ。我々の検討で関係式（１）を満たす液体吐出ヘッドは、図２１に示すような流れモードＡになり、流れモードＢの液体吐出ヘッドは関係式（１）を満たさないことが解明された。関係式（１）について図２２から図２４を用いて説明する。
ここで上記関係式（１）の左辺を判定値Ｊと呼ぶ。我々の検討で関係式（１）を満たす液体吐出ヘッドは、図２１に示すような流れモードＡになり、流れモードＢの液体吐出ヘッドは関係式（１）を満たさないことが解明された。関係式（１）について図２２から図２４を用いて説明する。
【0062】
図２２は流れモードＡになる液体吐出ヘッドと流れモードＢになる液体吐出ヘッドの関係を示す図である。図２２の横軸はＰとＨの比（Ｐ／Ｈ）であり、縦軸はＷとＰの比（Ｗ／Ｐ）である。図中のＴＨはしきい線であり、下記関係式（２）を満たす線である。
【0063】
【数1】
【0064】
ここで、ＨとＰとＷの関係が図２２のグラフのしきい線の上部（実斜線の領域）となる液体吐出ヘッドでは流れモードＡとなり、しきい線の下部となる液体吐出ヘッドでは流れモードＢとなることが分かった。つまり、下記関係式（３）を満たす液体吐出ヘッドにおいて流れモードＡとなる。
【0065】
【数2】
【0066】
関係式（３）を整理すると関係式（１）となることから、ＨとＰとＷの関係が関係式（１）を満たすヘッド（判定値Ｊが１．７以上のヘッド）は流れモードＡとなる。
【0067】
上記関係について図２３と図２４を用いて確認する。図２３の各液体吐出ヘッドは、図２２においてしきい線の上部と下部のそれぞれの領域となる液体吐出ヘッドにおける、吐出口部近傍の循環流の様子の例を示す。図２４は、様々な供給路の形状の液体吐出ヘッドについて流れの様子を確認して、流れモードＡになるのか、流れモードＢになるのかを判定した結果を示す。図２４において、●印は流れモードＡとなった液体吐出ヘッドで、×印は流れモードＢとなった液体吐出ヘッドである。
【0068】
図２３（ａ）はＨが３μｍ、Ｐが９μｍ、Ｗが１２μｍの形状の液体吐出ヘッドで、関係式（１）の左辺である判定値Ｊは１．９３となり１．７より大きい。実際の循環流の流れを確認したところ図２３（ａ）に示すように流れモードＡとなっている。図２４では点Ａに対応する。次に図２３（ｂ）は、Ｈが８μｍ、Ｐが９μｍ、Ｗが１２μｍの形状の液体吐出ヘッドで、判定値は１．３９となり１．７より小さい。実際の循環流の流れも流れモードＢとなっている。図２４では点Ｂに対応する。図２３（ｃ）は、Ｈが６μｍ、Ｐが６μｍ、Ｗが１２μｍの形状の液体吐出ヘッドで、判定値は２．０となり１．７より大きい。実際の循環流の流れも流れモードＡとなっている。図２４では点Ｃに対応する。最後に図２３（ｄ）は、Ｈが６μｍ、Ｐが６μｍ、Ｗが６μｍの形状の液体吐出ヘッドで、判定値は１．０となり１．７より小さい。実際の循環流の流れは流れモードＢとなっている。図２４では点Ｄに対応する。
【0069】
このように、図２２のしきい線を境界として、流れモードＡになる液体吐出ヘッドと流れモードＢになる液体吐出ヘッドを分けることができる。つまり、関係式（１）の判定値Ｊが１．７より大きい液体吐出ヘッドでは流れモードＡとなり、吐出口界面の少なくとも中央部では循環流が正の速度成分を持つ。なお、吐出口内の循環流の流れが流れモードＡになるのか流れモードＢになるのかについては上記のＰ、Ｗ、Ｈの条件が支配的な影響を及ぼす。これらの条件以外に、例えば循環流１７の流速、インクの粘度、循環流の流れの方向と垂直方向の吐出口の幅（Ｗと直交する方向の吐出口の長さ）といった条件については、Ｐ、Ｗ、Ｈに比べて影響が非常に小さい。よって、循環流速やインクの粘度については要求される液体吐出ヘッド（インクジェット記録装置）の仕様や使用される環境条件に合わせて適宜設定すれば良い。また使用時の環境変化等により吐出口からのインクの蒸発量が増加する場合には、循環流の流量を適宜多くすることで流れモードＡとすることができる。仮に流れモードＢの液体吐出ヘッドについて、流量をいくら多くしても流れモードＡにはならない。つまり、モードＡになるのか流れモードＢになるのかは、インクの流速やインクの粘度の条件ではなく、上述した体吐出ヘッドのＨ、Ｐ、Ｗの条件が支配的となる。また、流れモードＡになる各種液体吐出ヘッドの中でも、特にＨが２０μｍ以下、Ｐが２０μｍ以下、Ｗが３０μｍ以下となる液体吐出ヘッドは、より高精細な画像形成が可能となり好ましい。
【0070】
（判定値Ｊと環境温度／湿度と循環流速の関係）
判定値Ｊと環境温度／湿度に伴う蒸発速度や循環流速を変化させたときの濃縮の関係について以降で説明する。今回濃縮の指標は、吐出口長さＰ内部の平均濃縮で表現する。圧力室高さＨにおける濃縮は流れモードＡ、Ｂによらず、小さい循環流でも移流するため、影響は小さい。したがって、吐出口長さＰ内部の平均で良いと考えられる。
判定値Ｊと環境温度／湿度に伴う蒸発速度や循環流速を変化させたときの濃縮の関係について以降で説明する。今回濃縮の指標は、吐出口長さＰ内部の平均濃縮で表現する。圧力室高さＨにおける濃縮は流れモードＡ、Ｂによらず、小さい循環流でも移流するため、影響は小さい。したがって、吐出口長さＰ内部の平均で良いと考えられる。
【0071】
今回、流れモード（Ｐ、Ｗ、Ｈの条件）に加えて、循環流速と吐出口界面の蒸発の関係を明確化するため、以下の無次元数の回帰式で簡易的な予測式を形成する。
【0072】
Ｆｒａｔｉｏ＝ａ１×（Ｈ－０．３４Ｐ－０．６６Ｗ）ａ２×ｌｏｇ（Ｕｘ／Ｕｙ）ａ３
Ｆｒａｔｉｏ：初期粘度と濃縮後の粘度の比
Ｕｘ：圧力室を流れる液体の流速
Ｕｖ：吐出口における蒸発速度
上記の特徴は、右辺の第２項は判定値Ｊを示した無次元数で流れモードの強さを示した指標である。また、右辺の第３項は循環流速と吐出口界面の蒸発の比を対数表記で示した無次元数で循環流の強さを示した指標である。左辺は初期粘度と濃縮後の粘度の比を示した無次元数で濃縮の度合いを示した指標である。したがって、濃縮比が流れモードの強さと循環流の強さに比例することを示した関係式である。また、ａ１、ａ２、ａ３は係数で最小二乗法により算出し、後述する水準の値から算出し、以下の通り、ａ１＝１．６１９、ａ２＝－０．１５６９、ａ３＝－０．２５６０とした。
Ｆｒａｔｉｏ：初期粘度と濃縮後の粘度の比
Ｕｘ：圧力室を流れる液体の流速
Ｕｖ：吐出口における蒸発速度
上記の特徴は、右辺の第２項は判定値Ｊを示した無次元数で流れモードの強さを示した指標である。また、右辺の第３項は循環流速と吐出口界面の蒸発の比を対数表記で示した無次元数で循環流の強さを示した指標である。左辺は初期粘度と濃縮後の粘度の比を示した無次元数で濃縮の度合いを示した指標である。したがって、濃縮比が流れモードの強さと循環流の強さに比例することを示した関係式である。また、ａ１、ａ２、ａ３は係数で最小二乗法により算出し、後述する水準の値から算出し、以下の通り、ａ１＝１．６１９、ａ２＝－０．１５６９、ａ３＝－０．２５６０とした。
【0073】
Ｆｒａｔｉｏ＝１．６１９×（Ｈ－０．３４Ｐ－０．６６Ｗ）－０．１５６９×ｌｏｇ（Ｕｘ／Ｕｖ）－０．２５６０
予測式は、以下の水準の数値範囲で定義した。
・圧力室高さＨ＝１４，１２，９，６，４μｍ（５水準）
・吐出口長さＰ＝１１，９，６，４μｍ（４水準）
・温度 ＝２５，４０，５５℃（３水準）
・湿度 ＝５０％（１水準）
・吐出口径 ＝Φ１６（１水準）
・循環流速 ＝１，１０，３０ｍｍ／ｓ（３水準）
上記の計１８０水準に対して、濃縮比を算出する。上位数値範囲における判定値Ｊの範囲は１．２～３．６、循環流速／蒸発速度の比の範囲は４～１３００（対数表記０．６５～３．０９）に相当する。対数表記でない場合、判定値Ｊが一般的に取りうる範囲と大きな差異が生じるため、対数にすることで各無次元数の重みを揃えている。また、揮発成分（例：水）と不揮発性成分（例：溶剤）の２成分で形成されたインクに対して、蒸発・移流・拡散現象による数値計算を実施し、吐出口長さＰ内部の平均値に対する初期からの粘度変化率を濃縮比として、上記回帰直線で近似した。
予測式は、以下の水準の数値範囲で定義した。
・圧力室高さＨ＝１４，１２，９，６，４μｍ（５水準）
・吐出口長さＰ＝１１，９，６，４μｍ（４水準）
・温度 ＝２５，４０，５５℃（３水準）
・湿度 ＝５０％（１水準）
・吐出口径 ＝Φ１６（１水準）
・循環流速 ＝１，１０，３０ｍｍ／ｓ（３水準）
上記の計１８０水準に対して、濃縮比を算出する。上位数値範囲における判定値Ｊの範囲は１．２～３．６、循環流速／蒸発速度の比の範囲は４～１３００（対数表記０．６５～３．０９）に相当する。対数表記でない場合、判定値Ｊが一般的に取りうる範囲と大きな差異が生じるため、対数にすることで各無次元数の重みを揃えている。また、揮発成分（例：水）と不揮発性成分（例：溶剤）の２成分で形成されたインクに対して、蒸発・移流・拡散現象による数値計算を実施し、吐出口長さＰ内部の平均値に対する初期からの粘度変化率を濃縮比として、上記回帰直線で近似した。
【0074】
一般的には揮発に伴う濃縮比の度合いはインク組成の成分に依存するため、結果が異なる。しかし、流れモードＡは吐出口長さＰの内部に循環流が流れるため、インク組成の影響は小さい。特に、流れモードＡで判定値Ｊが大きくなるにつれて、その影響は極めて小さくなる。したがって、インク組成の成分の違いは今回無視できると考えている。また、蒸発に伴う濃縮現象は時間経過に伴い進展するため、定常状態が定義しづらい。しかし、流れモードＡは吐出口長さＰの内部に循環流が流れるため、移流しづらい吐出口淵の一部の領域のみ濃縮現象が進行する。しかし、吐出口長さＰの内部の濃縮比を想定する場合、その影響はごく一部の微視的な部分に留まるため、秒程度の濃縮現象を考慮すれば、概ね定常状態であることが確認済みである。
【0075】
以上より算出した幾つかの例を比較する（図２５参照）
１）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝１１μｍ、温度＝４０度、Ｕｘ＝１ｍｍ／ｓ、Ｊ＝１．３４、Ｆｒａｔｉｏ＝１．５４（図２５（ａ））
２）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝１１μｍ、温度＝４０℃、Ｕｘ＝３０ｍｍ／ｓ、Ｊ＝１．３４、Ｆｒａｔｉｏ＝１．２２（図２５（ｂ））
３）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝４μｍ、温度＝４０℃、Ｕｘ＝１ｍｍ／ｓ、Ｊ＝２．６１、Ｆｒａｔｉｏ＝１．３８（図２５（ｃ））
４）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝４μｍ、温度＝４０℃、Ｕｘ＝３０ｍｍ／ｓ、Ｊ＝２．６１、Ｆｒａｔｉｏ＝１．１０（図２５（ｄ））
５）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝４μｍ、温度＝２５℃、Ｕｘ＝１ｍｍ／ｓ、Ｊ＝２．６１、Ｆｒａｔｉｏ＝１．２３（図２５（ｅ））
図２５（ａ）（ｂ）は流れモードＢに対する循環流速の影響を示した図である。循環流速を３０倍大きくしても流れモードＢのため、吐出口界面１２に循環流が流れ難いため、濃縮比の抑制効果が小さいことがわかる。一方、図２５（ｃ）（ｄ）は流れモードに対する循環流速の影響を示した図である。循環流速を３０倍大きくした場合、流れモードＡのため、吐出口界面１２に循環流が流れるため、濃縮比の抑制効果が大きいことがわかる。図２５（ｄ）は循環流速を大きくしたが、図２５（ｅ）で示すように温度を低温化することで蒸発速度が低下し、循環流速１ｍｍ／ｓでも循環流速と蒸発速度の比が大きくなるため、濃縮比の抑制効果を大きくすることが可能になる。
１）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝１１μｍ、温度＝４０度、Ｕｘ＝１ｍｍ／ｓ、Ｊ＝１．３４、Ｆｒａｔｉｏ＝１．５４（図２５（ａ））
２）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝１１μｍ、温度＝４０℃、Ｕｘ＝３０ｍｍ／ｓ、Ｊ＝１．３４、Ｆｒａｔｉｏ＝１．２２（図２５（ｂ））
３）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝４μｍ、温度＝４０℃、Ｕｘ＝１ｍｍ／ｓ、Ｊ＝２．６１、Ｆｒａｔｉｏ＝１．３８（図２５（ｃ））
４）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝４μｍ、温度＝４０℃、Ｕｘ＝３０ｍｍ／ｓ、Ｊ＝２．６１、Ｆｒａｔｉｏ＝１．１０（図２５（ｄ））
５）Ｈ＝１４μｍ、Ｐ＝４μｍ、温度＝２５℃、Ｕｘ＝１ｍｍ／ｓ、Ｊ＝２．６１、Ｆｒａｔｉｏ＝１．２３（図２５（ｅ））
図２５（ａ）（ｂ）は流れモードＢに対する循環流速の影響を示した図である。循環流速を３０倍大きくしても流れモードＢのため、吐出口界面１２に循環流が流れ難いため、濃縮比の抑制効果が小さいことがわかる。一方、図２５（ｃ）（ｄ）は流れモードに対する循環流速の影響を示した図である。循環流速を３０倍大きくした場合、流れモードＡのため、吐出口界面１２に循環流が流れるため、濃縮比の抑制効果が大きいことがわかる。図２５（ｄ）は循環流速を大きくしたが、図２５（ｅ）で示すように温度を低温化することで蒸発速度が低下し、循環流速１ｍｍ／ｓでも循環流速と蒸発速度の比が大きくなるため、濃縮比の抑制効果を大きくすることが可能になる。
【0076】
図２６は今回の水準に対して、応答曲面を形成した図で、横軸に判定値Ｊ、縦軸に循環流速／蒸発速度の比を対数で表記し、濃縮比に対するコンター図を作成した図になる。判定値Ｊが大きい場合、循環流量が小さくても濃縮比が抑制されていることがわかる。したがって、流れモードＡで流量を大きくさせる効果が大きいことがわかる。逆の見方を示すと、流れモードＡはそもそも流量が少なくても濃縮比の抑制が可能であることがわかる。一方、流れモードＢの場合、流量を増加させても効果が小さく、流れモードＡの濃縮比同等に近づけることは難しい。したがって、流れモードＢで濃縮比を抑制しつつ、ポンプ流量を低減させることは難しいことがわかる。そのため、判定値Ｊは＞１．７であることが望ましい。ただし、判定値Ｊが１．７未満になる構成でも、蒸発速度を低下、例えば温度低下や湿度増加、吐出口径大化などの対応でポンプ流量を低下させることは可能になる。そのため、流れモードＢでも対応可能になる。
【0077】
今回の必要なポンプ流量を見積もる場合、まず判定値Ｊは、圧力室高さＨ、吐出口長さＰ、吐出口径Ｗを決定することで算出可能になる。一方、蒸発速度Ｕｖは厳密には拡散に伴うＦＩＣＫの拡散方程式から求めることが望ましいが、以下の式から算出し、予測式から必要な循環流速にしても良い。
【0078】
【数3】
【0079】
Ｕｖ：単位面積当りの蒸発速度［ｍ／ｓ］
ａ：係数０．０１０１
ｒ：吐出口の半径［ｍ］（Ｗ／２に相当）
Ｄ：拡散係数［ｍ２／ｓ］
Ｓ：吐出口面積［ｍ２］
Ｐ：大気圧［Ｐａ］
Ｐｓ：飽和蒸気圧［Ｐａ］
Ｐａ：環境での水蒸気圧［Ｐａ］
上記Ｐａは、湿度Ｈ［％］を用いるとＰｓとの間に以下の関係がある。
ａ：係数０．０１０１
ｒ：吐出口の半径［ｍ］（Ｗ／２に相当）
Ｄ：拡散係数［ｍ２／ｓ］
Ｓ：吐出口面積［ｍ２］
Ｐ：大気圧［Ｐａ］
Ｐｓ：飽和蒸気圧［Ｐａ］
Ｐａ：環境での水蒸気圧［Ｐａ］
上記Ｐａは、湿度Ｈ［％］を用いるとＰｓとの間に以下の関係がある。
【0080】
【数4】
【0081】
上記の式は、吐出口径Ｗと使用環境温度／湿度を決定することで蒸発速度Ｕｖは簡易的に算出可能になる。その結果、目標とする濃縮比Ｆｒａｔｉｏに応じた循環流速Ｕｘを決定することが可能になる。
【0082】
更に、吐出口の必要な流速が算出できた場合、ポンプ流量Ｑ［ｍ３／ｓ］は以下の式より算出される。
【0083】
Ｑ＝Ｕｘ×Ｓ×Ｎ
Ｓ：断面積［ｍ２］
Ｎ：吐出口の数［個］
ここで、断面積Ｓは圧力室と吐出口部が連通している箇所の上流側近傍の圧力室の上流路の断面積、即ち、圧力室高さＨに相当する断面積である。
Ｓ：断面積［ｍ２］
Ｎ：吐出口の数［個］
ここで、断面積Ｓは圧力室と吐出口部が連通している箇所の上流側近傍の圧力室の上流路の断面積、即ち、圧力室高さＨに相当する断面積である。
【0084】
上記Ｑの値からポンプ流量や流量の実現に必要な圧力調整機構が目標に適したサイズや数値であるかを検証することが可能になり、許容可能なサイズかどうかの判断が可能になる。即ち、吐出口が複数設けられている場合、ポンプの流量Ｑ［ｍ３／ｓ］と、断面積Ｓ［ｍ２］と、吐出口の数Ｎを用いて、Ｕｘ［ｍ／ｓ］は以下の式で表される。
【0085】
Ｕｘ＝Ｑ／（Ｓ×Ｎ）
一般的に、固形分濃度が低い場合（蒸発時の増粘が小さい場合）、濃縮比Ｆｒａｔｉｏが１．４以下であれば循環による効果は得られる。しかし、固形分濃度が高い場合（蒸発時の増粘が大きい場合）、濃縮比Ｆｒａｔｉｏを１．３以下にすることが好ましい。更に、吐出口淵の一部の領域のみ濃縮現象が影響するような固着し易いインク、例えばラテックスインクや水分減高濃度顔料インク（水分量≦６０ｗｔ％、顔料濃度≧８ｗｔ％）の場合、濃縮比Ｆｒａｔｉｏが１．２以下とすることが好ましい。
一般的に、固形分濃度が低い場合（蒸発時の増粘が小さい場合）、濃縮比Ｆｒａｔｉｏが１．４以下であれば循環による効果は得られる。しかし、固形分濃度が高い場合（蒸発時の増粘が大きい場合）、濃縮比Ｆｒａｔｉｏを１．３以下にすることが好ましい。更に、吐出口淵の一部の領域のみ濃縮現象が影響するような固着し易いインク、例えばラテックスインクや水分減高濃度顔料インク（水分量≦６０ｗｔ％、顔料濃度≧８ｗｔ％）の場合、濃縮比Ｆｒａｔｉｏが１．２以下とすることが好ましい。
【0086】
以上より、吐出口での蒸発に伴うインク濃縮の抑制するためには、同一環境の場合、判定値Ｊ≧１．７の流れモードＡに該当し、更に値が大きいほど、循環流速を小さくすることができる。そのため、ヘッド内部のポンプや圧力調整機構は小さくなる。したがって、小型化の設計が可能になる。一方、判定値Ｊが流れモードＡだが値が小さい場合、循環流速を大きくする必要がある。そのため、ポンプや圧力調整機構の対応が可能か否かを検証することが必要になる。場合によっては、吐出構成の見直しによる判定値Ｊの増加や温度および湿度の見直しによる蒸発速度の低下の対応を実施することでポンプ大型化しないようにする必要がある。一方、判定値Ｊが流れモードＢの場合、循環流速を大きくしても濃縮比の抑制効果は小さいことがわかる。その場合、温度低下や湿度増加や吐出口径大化などの対応で蒸発速度を低下させることで必要な循環流速を低下させポンプ流量を低下させることが必要になる。
【0087】
＜圧力調整手段＞
図７は、圧力調整手段の例を示す図である。図７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７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。
図７は、圧力調整手段の例を示す図である。図７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７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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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７（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７（ｂ）の状態）となる。
【0091】
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７（ｃ）の状態）となる。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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７（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。
【0095】
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。
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。
【0096】
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７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。
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７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。
【0097】
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。
【0098】
一方、図７（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。
【0099】
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。
ここで、式３をＰ３について整理すると
Ｐ３＝－Ｆ３／Ｓ３・・・式４
となる。
【0100】
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７（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右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７（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７（ｃ）よりも圧力板２１０及び可撓性部材２３０が図７において右方向にあるとき、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７（ｂ）の状態から図７（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。
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７（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右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７（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７（ｃ）よりも圧力板２１０及び可撓性部材２３０が図７において右方向にあるとき、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７（ｂ）の状態から図７（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。
【0101】
【0102】
図８は、循環ポンプ５００の外観斜視図である。図８（ａ）は循環ポンプ５００の正面側を示す外観斜視図、図８（ｂ）は循環ポンプ５００の背面側を示す外観斜視図である。循環ポンプ５００の外殻は、ポンプ筐体５０５と、ポンプ筐体５０５に固定されたカバー５０７とにより構成されている。ポンプ筐体５０５は、筐体部本体５０５ａと、筐体部本体５０５ａの外面に接着固定された流路接続部材５０５ｂとにより構成されている。筐体部本体５０５ａと流路接続部材５０５ｂとの各々には、互いに連通する一対の貫通孔が異なる２つの位置に設けられている。一方の位置に設けられた一対の貫通孔はポンプ供給孔５０１を形成し、他方の位置に設けられた一対の貫通孔はポンプ排出孔５０２を形成している。ポンプ供給孔５０１は、第２圧力制御室１５２に接続されたポンプ入口流路１７０に接続され、ポンプ排出孔５０２は、第１圧力制御室１２２に接続されたポンプ出口流路１８０に接続されている。ポンプ供給孔５０１から供給されたインクは、後述のポンプ室５０３（図９参照）を通過してポンプ排出孔５０２から排出される。
【0103】
図９は、図８（ａ）に示した循環ポンプ５００のＩＸ－ＩＸ線断面図である。ポンプ筐体５０５の内面にはダイヤフラム５０６が接合されており、このダイヤフラム５０６とポンプ筐体５０５の内面に形成された凹部との間にポンプ室５０３が形成されている。ポンプ室５０３は、ポンプ筐体５０５に形成されたポンプ供給孔５０１及びポンプ排出孔５０２に連通している。また、ポンプ供給孔５０１の中間部分には、逆止弁５０４ａが設けられ、ポンプ排出孔５０２の中間部分には、逆止弁５０４ｂが設けられている。
【0104】
具体的には、逆止弁５０４ａは、その一部がポンプ供給孔５０１の中間部分に形成されている空間５１２ａにおいて図中の左方へと移動し得るように配置されている。また、逆止弁５０４ｂは、その一部がポンプ排出孔５０２の中間部分に形成されている空間５１２ｂにおいて図中の右方へと移動し得るように配置されている。
【0105】
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内のポンプ供給孔５０１の開口から離間する（つまり、図中の左方へと移動する）。逆止弁５０４ａが空間５１２ａ内のポンプ供給孔５０１の開口から離間することで、ポンプ供給孔５０１におけるインク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の容積が減少することでポンプ室５０３が加圧されると、逆止弁５０４ａはポンプ供給孔５０１の開口の周囲の壁面に密接する。この結果、ポンプ供給孔５０１におけるインクの流通を遮断する閉状態となる。
【0106】
一方、逆止弁５０４ｂは、ポンプ室５０３が減圧されると、ポンプ筐体５０５の開口の周囲の壁面に密接して、ポンプ排出孔５０２におけるインク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、ポンプ筐体５０５の開口から離間して空間５１２ｂ側に移動し（つまり、図中の右方へと移動し）、ポンプ排出孔５０２におけるインクの流通を可能とする。
【0107】
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。
【0108】
前述のように、ポンプ室５０３はポンプ筐体５０５とダイヤフラム５０６との接合によって形成されている。従って、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がポンプ筐体５０５側に変位して（図中、右側に変位して）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。これによりポンプ排出孔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のインクが排出される。このとき、ポンプ供給孔５０１に対向して配置された逆止弁５０４ａは、ポンプ供給孔５０１の周囲の壁面に密接するためポンプ室５０３からポンプ供給孔５０１へのインクの逆流は抑制される。
【0109】
また逆に、ダイヤフラム５０６がポンプ室５０３が広がる方向に変位した場合にはポンプ室５０３の圧力は減少する。これにより、ポンプ供給孔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にインクが供給される。このとき、ポンプ排出孔５０２に配置された逆止弁５０４ｂは、ポンプ筐体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へのインクの逆流は抑制される。
【0110】
このように循環ポンプ５００では、ダイヤフラム５０６が変形し、ポンプ室５０３内の圧力を変化させることにより、インクの吸引と排出を行う。この際、ポンプ室５０３内に泡が混入すると、ダイヤフラム５０６が変位しても、泡の膨張・収縮によってポンプ室５０３内の圧力変化が小さくなり送液量が低下する。そこでポンプ室５０３を重力と平行に配置してポンプ室５０３に混入した泡をポンプ室５０３の上方に集まりやすくすると共に、ポンプ排出孔５０２をポンプ室５０３の中心よりも上方に配置する。これにより、ポンプ内の泡の排出性を向上させることが可能となり、流量の安定化を図ることができる。
【0111】
＜液体吐出ヘッド内のインクの流れ＞
図１０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１０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。インク循環経路をより明確に説明するため、図１０における各構成（第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０、循環ポンプ５００等）の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図１９の構成とは異なる。図１０（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及び循環ポンプ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及び循環ポンプ５００が駆動していてもよい。また、外部ポンプ２１と循環ポンプ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。
図１０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１０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。インク循環経路をより明確に説明するため、図１０における各構成（第１圧力調整手段１２０、第２圧力調整手段１５０、循環ポンプ５００等）の相対位置は簡略化している。そのため各構成の相対位置は後述する図１９の構成とは異なる。図１０（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及び循環ポンプ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及び循環ポンプ５００が駆動していてもよい。また、外部ポンプ２１と循環ポンプ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。
【0112】
記録動作中は循環ポンプ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。
【0113】
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、循環ポンプ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、循環ポンプ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。
【0114】
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。
【0115】
図１０（ｂ）は、記録動作が終了し、循環ポンプ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、循環ポンプ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１０（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。
【0116】
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。
【0117】
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１０（ｂ）の状態から、図１０（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１０（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。
【0118】
尚、図１０（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。
【0119】
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１０（ｄ）に示す状態まで拡張する。図１０（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、循環ポンプ５００の停止から図１０（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１０（ｄ）に示す状態から循環ポンプ５００を駆動すると、貯留部のインクは循環ポンプ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１０（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、循環ポンプ５００の駆動が引き続き行われると、図１０（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。
【0120】
尚、上記説明においては、図１０（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、循環ポンプ５００の駆動及び停止に応じて、図１０（ａ）～（ｅ）に示すようなインクの流れが生じることになる。
【0121】
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、循環ポンプ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、循環ポンプ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。
【0122】
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。
【0123】
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循環ポンプ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。
【0124】
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、循環ポンプ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、循環ポンプ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。
【0125】
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。
【0126】
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。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。
【0127】
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、循環ポンプ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、循環ポンプ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。
【0128】
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、循環ポンプ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から循環ポンプ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。
【0129】
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。
【0130】
＜吐出ユニットの構成＞
図１１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１１（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１１（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１１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１１（ａ）における第１支持部材４については、図３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１２は、開口プレート３３０を示した図であり、図１３は、吐出素子基板３４０を示した図である。
図１１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１１（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１１（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１１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１１（ａ）における第１支持部材４については、図３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１２は、開口プレート３３０を示した図であり、図１３は、吐出素子基板３４０を示した図である。
【0131】
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３参照）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。
【0132】
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。
【0133】
図１１及び図１２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１３及び図１４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３参照）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。
【0134】
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３（ａ）参照）側から第１支持部材４のインク供給流路４８（図３（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３（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３（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。
【0135】
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。
【0136】
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。
【0137】
図１２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１３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。
【0138】
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。
【0139】
図１４（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１４（ａ）は、図１１（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１４（ｂ）は、図１１（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１４（ｃ）は、図１１（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。
【0140】
インクを供給する供給流路では、図１４（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１４（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１４（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１４（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１４（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。
【0141】
図１５（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１６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１５、図１６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。
【0142】
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の主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１６のように、共通供給流路１８と共通回収流路１９とが、主走査方向である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、主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。
【0143】
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１５に示す断面において共に、Ｙ方向に延在しているが、主走査方向である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の主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の主走査方向における各流路幅を小さくすることで、主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主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。
【0144】
上述の通り、共通供給流路１８及び共通回収流路１９の主走査方向における各流路幅を小さくすることで、主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。
【0145】
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。
【0146】
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とにおける主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。
【0147】
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。
【0148】
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。
【0149】
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。
【0150】
図１７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１７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１７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。
【0151】
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。
【0152】
図１８（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１８（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の主走査方向であるＸ方向に沿って設けられている。また、図１８（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。
【0153】
＜本体部と液体吐出ヘッドとの接続＞
図１９は、本実施形態の液体吐出装置５０の本体部に設けられたインクタンク２及び外部ポンプ２１と液体吐出ヘッド１との接続状態、及び循環ポンプ等の配置をより詳細に示す概略構成図である。本実施形態における液体吐出装置５０は、液体吐出ヘッド１に不具合が発生した際に、液体吐出ヘッド１のみを簡単に交換できるような構成を備える。具体的には、外部ポンプ２１に接続されているインク供給チューブ５９と液体吐出ヘッド１との接続、離脱を簡単に行い得る液体接続部７００を有している。これにより、液体吐出装置５０に対し液体吐出ヘッド１のみを簡単に着脱することが可能になっている。
図１９は、本実施形態の液体吐出装置５０の本体部に設けられたインクタンク２及び外部ポンプ２１と液体吐出ヘッド１との接続状態、及び循環ポンプ等の配置をより詳細に示す概略構成図である。本実施形態における液体吐出装置５０は、液体吐出ヘッド１に不具合が発生した際に、液体吐出ヘッド１のみを簡単に交換できるような構成を備える。具体的には、外部ポンプ２１に接続されているインク供給チューブ５９と液体吐出ヘッド１との接続、離脱を簡単に行い得る液体接続部７００を有している。これにより、液体吐出装置５０に対し液体吐出ヘッド１のみを簡単に着脱することが可能になっている。
【0154】
液体接続部７００は、図１９に示すように、液体吐出ヘッド１のヘッド筐体５３に突設された液体コネクタ挿入口５３ａと、この液体コネクタ挿入口５３ａを差し込むことが可能な円筒状の液体コネクタ５９ａとを有する。液体コネクタ挿入口５３ａは液体吐出ヘッド１内に形成されたインク供給流路（流入流路）に流体的に接続されており、前述のフィルタ１１０を介して第１圧力調整手段１２０に接続されている。また、液体コネクタ５９ａは、インクタンク２のインクを液体吐出ヘッド１に加圧供給する外部ポンプ２１に接続されたインク供給チューブ５９の先端に設けられている。
【0155】
上記のように図１９に示す液体吐出ヘッド１は、液体接続部７００によって、液体吐出ヘッド１の着脱及び交換作業を容易に行うことが可能となっている。但し、液体コネクタ挿入口５３ａと液体コネクタ５９ａとのシール性が低下した場合、外部ポンプ２１によって加圧供給されたインクが液体接続部７００から漏出する虞がある。液漏出したインクが循環ポンプ５００等に付着した場合、電気系統に不具合が発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、以下のように循環ポンプ等を配置している。
【0156】
＜循環ポンプ等の配置＞
図１９に示すように、本実施形態では、液体接続部７００から漏出したインクが循環ポンプ５００に付着するのを避けるため、液体接続部７００より重力方向上方に循環ポンプ５００を配置している。つまり循環ポンプ５００を、液体吐出ヘッド１の液体の導入口である液体コネクタ挿入口５３ａより重力方向における上方に配置している。さらに、循環ポンプ５００が、液体接続部７００を構成する部材と非接触となる位置に配置されている。これにより、液体接続部７００からインクが漏出したとしても、インクは液体コネクタ５９ａの開口方向である水平方向または重力方向下方に流れていくため、重力方向上方にある循環ポンプ５００にインクが到達するのを抑制することができる。また、循環ポンプ５００を、液体接続部７００から離れた位置に配置されているため、インクが部材を伝って循環ポンプ５００に到達する可能性も低減される。
図１９に示すように、本実施形態では、液体接続部７００から漏出したインクが循環ポンプ５００に付着するのを避けるため、液体接続部７００より重力方向上方に循環ポンプ５００を配置している。つまり循環ポンプ５００を、液体吐出ヘッド１の液体の導入口である液体コネクタ挿入口５３ａより重力方向における上方に配置している。さらに、循環ポンプ５００が、液体接続部７００を構成する部材と非接触となる位置に配置されている。これにより、液体接続部７００からインクが漏出したとしても、インクは液体コネクタ５９ａの開口方向である水平方向または重力方向下方に流れていくため、重力方向上方にある循環ポンプ５００にインクが到達するのを抑制することができる。また、循環ポンプ５００を、液体接続部７００から離れた位置に配置されているため、インクが部材を伝って循環ポンプ５００に到達する可能性も低減される。
【0157】
また、循環ポンプ５００と電気コンタクト基板６とをフレキシブル配線部材５１４を介して電気的に接続する電気接続部５１５を、液体接続部７００より重力方向上方に設けている。このため、液体接続部７００からインクによる電気的なトラブルを起こす可能性を低減することができる。
【0158】
また、本実施形態では、ヘッド筐体５３の壁部５２ｂが設けられているため、液体接続部７００の開口５９ｂからインクが噴出したとしても、そのインクを遮断し、循環ポンプ５００や電気接続部５１５に到達する可能性を低減することができる。
【0159】
［画像記録方法］
本発明において、画像記録方法は、後述するインクを上述の液体吐出ヘッドから吐出して後述の記録媒体に画像を記録する方法を含む。特に、インクジェット方式の液体吐出ヘッド（インクジェット記録ヘッド）からインクを吐出して画像を記録する、インクジェット記録方法であることが好ましい。
本発明において、画像記録方法は、後述するインクを上述の液体吐出ヘッドから吐出して後述の記録媒体に画像を記録する方法を含む。特に、インクジェット方式の液体吐出ヘッド（インクジェット記録ヘッド）からインクを吐出して画像を記録する、インクジェット記録方法であることが好ましい。
【0160】
（１）記録媒体
記録媒体としては、特に制限されないが、透明、又は、有色の記録媒体を用いることが可能である。また、記録媒体は、樹脂フィルムなどの液媒体の吸収性の小さい難吸収性媒体（非吸収性媒体）であってもよい。記録媒体の単位領域へのインクの付与は、記録ヘッドと記録媒体との複数回の相対走査に分けて行うマルチパス記録が好ましい。特に、単位領域への白インクの付与及びカラーインクの付与を、それぞれ異なる相対走査で行うことが好ましい。これにより、各インクが接触するまでの時間が長くなり、混合が抑制されやすくなる。単位領域とは、１画素や１バンドなどの任意の領域として設定することができる。
記録媒体としては、特に制限されないが、透明、又は、有色の記録媒体を用いることが可能である。また、記録媒体は、樹脂フィルムなどの液媒体の吸収性の小さい難吸収性媒体（非吸収性媒体）であってもよい。記録媒体の単位領域へのインクの付与は、記録ヘッドと記録媒体との複数回の相対走査に分けて行うマルチパス記録が好ましい。特に、単位領域への白インクの付与及びカラーインクの付与を、それぞれ異なる相対走査で行うことが好ましい。これにより、各インクが接触するまでの時間が長くなり、混合が抑制されやすくなる。単位領域とは、１画素や１バンドなどの任意の領域として設定することができる。
【0161】
（２）インク
以下、本発明の液体吐出ヘッドで吐出可能なインクに関し、好ましい実施の形態を挙げて、詳細に説明する。以下の説明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。酸化チタンや酸化チタン粒子のことを、単に「顔料」と記載することがある。また、インクジェット用の水性インクのことを、単に「インク」と記載することがある。物性値は、特に断りのない限り、常温（２５℃）における値である。また、白インクによる画像を記録する場合は、カラーインクの下地処理として白インクを用いてもよい。その場合は、白インクを付与した領域の少なくとも一部に重なるように、カラーインク（ブラック、シアン、マゼンタ、イエローなどのインク）を付与して画像を記録すればよい。また、カラーインクを付与した領域の少なくとも一部に重なるように、白インクを付与するバックプリントにも用いることができる。
以下、本発明の液体吐出ヘッドで吐出可能なインクに関し、好ましい実施の形態を挙げて、詳細に説明する。以下の説明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。酸化チタンや酸化チタン粒子のことを、単に「顔料」と記載することがある。また、インクジェット用の水性インクのことを、単に「インク」と記載することがある。物性値は、特に断りのない限り、常温（２５℃）における値である。また、白インクによる画像を記録する場合は、カラーインクの下地処理として白インクを用いてもよい。その場合は、白インクを付与した領域の少なくとも一部に重なるように、カラーインク（ブラック、シアン、マゼンタ、イエローなどのインク）を付与して画像を記録すればよい。また、カラーインクを付与した領域の少なくとも一部に重なるように、白インクを付与するバックプリントにも用いることができる。
【0162】
＜水性インク、水性インクの製造方法＞
本発明においてインクとして、白色顔料としての酸化チタンを含有する白インクを用いてもよい。また、本発明において、インクは、いわゆる「硬化型インク」である必要はない。したがって、本発明において、インクは、熱や光などの外部エネルギーの付加により重合し得る重合性モノマーなどの化合物を含有しなくてもよい。以下、本発明におけるインクを構成する成分、インクの物性、製造方法などについて詳細に説明する。
本発明においてインクとして、白色顔料としての酸化チタンを含有する白インクを用いてもよい。また、本発明において、インクは、いわゆる「硬化型インク」である必要はない。したがって、本発明において、インクは、熱や光などの外部エネルギーの付加により重合し得る重合性モノマーなどの化合物を含有しなくてもよい。以下、本発明におけるインクを構成する成分、インクの物性、製造方法などについて詳細に説明する。
【0163】
（色材）
インクは色材（顔料）として、酸化チタンを含有する。酸化チタンは、特定の無機酸化物によって表面処理が施された酸化チタン粒子でもよい。つまり、インクは、その表面が特定の無機酸化物で被覆された酸化チタンである酸化チタン粒子を含有してもよい。インク中の酸化チタン粒子の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１０質量％以上２０．００質量％以下であることが好ましい。また、インク中の酸化チタン粒子の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．００質量％以上２０．００質量％以下であることがさらに好ましい。なかでも、インク中の酸化チタン粒子の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．００質量％以上１５．００質量％以下であることが特に好ましい。
インクは色材（顔料）として、酸化チタンを含有する。酸化チタンは、特定の無機酸化物によって表面処理が施された酸化チタン粒子でもよい。つまり、インクは、その表面が特定の無機酸化物で被覆された酸化チタンである酸化チタン粒子を含有してもよい。インク中の酸化チタン粒子の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１０質量％以上２０．００質量％以下であることが好ましい。また、インク中の酸化チタン粒子の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．００質量％以上２０．００質量％以下であることがさらに好ましい。なかでも、インク中の酸化チタン粒子の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．００質量％以上１５．００質量％以下であることが特に好ましい。
【0164】
酸化チタンは、白色顔料であり、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型の３つの結晶形が存在する。なかでも、ルチル型の酸化チタンが好ましい。酸化チタンの工業的製造方法としては、硫酸法及び塩素法が挙げられ、本発明で用いる酸化チタンはいずれの製造方法によるものであってもよい。
【0165】
酸化チタン粒子の体積基準の累積５０％粒子径（以下、平均粒子径とも表す。）は、２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。なかでも、酸化チタン粒子の体積基準の累積５０％粒子径は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。酸化チタン粒子の体積基準の累積５０％粒子径（Ｄ５０）は、粒子径積算曲線において、測定された粒子の総体積を基準として、小粒子径側から積算して５０％となる粒子の直径である。酸化チタン粒子のＤ５０は、例えば、ＳｅｔＺｅｒｏ：３０秒、測定回数：３回、測定時間：１８０秒、形状：非球形、屈折率：２．６０、の条件で測定することができる。粒度分布測定装置としては、動的光散乱法による粒度分析計を使用することができる。勿論、測定条件などは上記に限られない。
【0166】
酸化チタンは、アルミナ及びシリカで表面処理が施されているものを用いてもよい。表面処理により光触媒活性能の抑制や分散性の向上が期待される。本明細書において、「アルミナ」は、酸化アルミニウムのようなアルミニウムの酸化物の総称である。また、本明細書において、「シリカ」は、二酸化ケイ素、又は二酸化ケイ素によって構成される物質の総称である。酸化チタンを被覆するアルミナ及びシリカの大部分は、二酸化ケイ素及び酸化アルミニウムの形態で存在している。
【0167】
酸化チタン粒子に占める、酸化チタンの割合（質量％）は、酸化チタン粒子全質量を基準として、９０．００質量％以上であることが好ましい。また、酸化チタン粒子に占める、酸化チタンの割合（質量％）は、酸化チタン粒子全質量を基準として、９８．５０質量％以下であることが好ましい。酸化チタン粒子に占める、アルミナの割合（質量％）は、シリカの割合（質量％）に対する質量比率で、０．５０倍以上１．００倍以下であることを要する。前記質量比率が０．５０倍未満又は１．００倍超であると、インクの吐出安定性が得られない。また、酸化チタン粒子に占める、シリカの割合（質量％）は、酸化チタン粒子全質量を基準として、１．００質量％以上４．００質量％以下であることが好ましい。前記シリカの割合（質量％）が１．００質量％未満であると、一般式（１）で表される化合物との親和性が十分に得られず、インクの吐出安定性が十分に得られない場合がある。前記シリカの割合（質量％）が４．００質量％超であると、アルミナで表面処理が施されていても、酸化チタン粒子に吸着する一般式（１）で表される化合物の量を抑えることができず、インクの吐出安定性が十分に得られない場合がある。酸化チタン粒子に占める、アルミナの割合（質量％）は、酸化チタン粒子全質量を基準として、０．５０質量％以上４．００質量％以下であることが好ましい。
【0168】
酸化チタン粒子に占める、アルミナ及びシリカの割合、すなわち、アルミナ及びシリカの被覆量を測定する方法としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析によるアルミニウム及びケイ素元素の定量分析が挙げられる。この場合、表面に被覆している原子がすべて酸化物になっていると仮定し、得られたアルミニウム及びケイ素の値をその酸化物、つまり、アルミナ及びシリカに換算することで算出できる。酸化チタン粒子に占める、誘導結合プラズマ発光分析で得られるアルミニウム元素の割合（質量％）は、ケイ素元素の割合（質量％）に対する質量比率で、０．５７倍以上１．１３倍以下である。この値をその酸化物、すなわち、アルミナ及びシリカに換算すると、酸化チタン粒子に占める、アルミナの割合（質量％）は、シリカの割合（質量％）に対する質量比率で、０．５０倍以上１．００倍以下となる。
【0169】
酸化チタンの表面処理方法としては、湿式処理、乾式処理などが挙げられる。例えば、酸化チタンを液媒体に分散させた後、アルミン酸ナトリウムやケイ酸ナトリウムなどの表面処理剤と反応させて表面処理を行うことができ、これら表面処理剤の比率を適宜変更することによって所望の特性に調整することもできる。表面処理には、本発明の効果が損なわれない限り、アルミナ及びシリカ以外にも、酸化亜鉛やジルコニアなどの無機酸化物、ポリオールなどの有機物を利用することができる。
【0170】
本発明の効果が損なわれない限り、インクは、酸化チタン以外の、その他の顔料を含有してもよい。この場合、白インク以外の色のインクとすることもできる。インク中のその他の顔料の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１０質量％以上５．００質量％以下であることが好ましく、０．１０質量％以上１．００質量％以下であることがさらに好ましい。
【0171】
（一般式（１）で表される化合物）
インクは、酸化チタン粒子を分散するための分散剤として、下記一般式（１）で表される化合物を含有することが好ましい。インク中の一般式（１）で表される化合物の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．０１質量％以上１．００質量％以下であることが好ましく、０．０２質量以上０．５０質量％以下であることがさらに好ましい。
インクは、酸化チタン粒子を分散するための分散剤として、下記一般式（１）で表される化合物を含有することが好ましい。インク中の一般式（１）で表される化合物の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．０１質量％以上１．００質量％以下であることが好ましく、０．０２質量以上０．５０質量％以下であることがさらに好ましい。
【0172】
【化1】
【0173】
（一般式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１乃至４のアルキル基である。Ｒ４はそれぞれ独立に、炭素数２乃至４のアルキレン基である。Ｘは、単結合、又は炭素数１乃至６のアルキレン基である。ｎは６乃至２４である。ａは１乃至３であり、ｂは０乃至２であり、ａ＋ｂ＝３である。）
一般式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１乃至４のアルキル基である。炭素数１乃至４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉ－プロピル基、ｎ－ブチル基が挙げられる。なかでも、加水分解のしやすさの観点から、メチル基が好ましい。Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３がそれぞれ炭素数４超のアルキル基であると、加水分解してシラノール基を形成することが難しくなってしまい、酸化チタン粒子との親和性が得られない。そのため、酸化チタン粒子を安定に分散させることができず、インクの吐出安定性が得られない。Ｒ１Ｏの数を表すａは１乃至３であり、Ｒ２の数を表すｂは０乃至２であり、ａ＋ｂ＝３である。なかでも、ａが３であるとともに、ｂが０である、すなわち、ケイ素原子の置換基が３つともＲ１Ｏであることが好ましい。
一般式（１）中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１乃至４のアルキル基である。炭素数１乃至４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉ－プロピル基、ｎ－ブチル基が挙げられる。なかでも、加水分解のしやすさの観点から、メチル基が好ましい。Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３がそれぞれ炭素数４超のアルキル基であると、加水分解してシラノール基を形成することが難しくなってしまい、酸化チタン粒子との親和性が得られない。そのため、酸化チタン粒子を安定に分散させることができず、インクの吐出安定性が得られない。Ｒ１Ｏの数を表すａは１乃至３であり、Ｒ２の数を表すｂは０乃至２であり、ａ＋ｂ＝３である。なかでも、ａが３であるとともに、ｂが０である、すなわち、ケイ素原子の置換基が３つともＲ１Ｏであることが好ましい。
【0174】
一般式（１）中、Ｒ４はそれぞれ独立に、炭素数２乃至４のアルキレン基である。炭素数２乃至４のアルキレン基としては、エチレン基、ｎ－プロピレン基、ｉ－プロピレン基、ｎ－ブチレン基が挙げられる。なかでも、エチレン基が好ましい。ＯＲ４の個数、つまり、アルキレンオキサイド基の個数を表すｎ（平均値）は６乃至２４である。ｎが６未満であると、アルキレンオキサイド鎖の長さが短すぎるため、立体障害による反発力が十分に得られず、インクの吐出安定性が得られない。ｎが２４超であると、アルキレンオキサイド鎖の長さが長すぎるため、親水性が高まり水性媒体中に遊離しやすくなる。そのため、酸化チタン粒子の表面ヒドロキシ基との親和性が十分に得られず、酸化チタン粒子の凝集を抑制することができなくなってしまう。そのため、酸化チタン粒子を安定に分散させることができず、インクの吐出安定性が得られない。
【0175】
一般式（１）中、Ｘは、単結合、又は炭素数１乃至６のアルキレン基である。Ｘが単結合である場合、ケイ素原子とＯＲ４が直接結合していることを意味する。炭素数１乃至６のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、ｎ－プロピレン基、ｉ－プロピレン基、ｎ－ブチレン基、ｎ－ペンチレン基、ｎ－へキシレン基などが挙げられる。なかでも、ｎ－プロピレン基が好ましい。Ｘが炭素数６超のアルキレン基であると、一般式（１）で表される化合物の疎水性が高くなりすぎて、酸化チタン粒子を安定に分散することができず、インクの吐出安定性が得られない。
【0176】
酸化チタン粒子の分散剤である一般式（１）で表される化合物は、下記一般式（２）で表される化合物であることが好ましい。一般式（２）で表される化合物は、ケイ素原子に結合するＯＲ１が３個であるため、水性媒体中でその一部が加水分解して、ケイ素原子に結合するヒドロキシ基を３個形成することが可能であり、酸化チタン粒子との親和性を有する部分を増やすことができる。また、下記一般式（２）で表される化合物は、エチレンオキサイド基の繰り返し構造を持つ。そのため、水性媒体中で適度にエチレンオキサイド鎖が伸長し、立体障害による反発力を得ることができる。
【0177】
【化2】
【0178】
（一般式（２）中、Ｒ１、及びＲ３はそれぞれ独立に、水素原子、又は炭素数１乃至４のアルキル基である。ｍは８乃至２４である。）
インク中の一般式（１）で表される化合物の含有量（質量％）は、酸化チタン粒子の含有量（質量％）に対する質量比率で、０．００２倍以上０．１０倍以下であることが好ましい。前記質量比率が０．００２倍未満であると、酸化チタン粒子を安定に分散させる作用が弱くなってしまい、インクの吐出安定性が十分に得られない場合がある。前記質量比率が０．１０倍超であると、一般式（１）で表される化合物の割合が高くなりすぎて、一般式（１）で表される化合物の分子間での縮合（自己縮合）が生じやすい。そのため、一般式（１）で表される化合物が分散剤として作用することなく消費されてしまい、酸化チタン粒子を安定に分散させる作用が弱く、インクの吐出安定性が十分に得られない場合がある。
インク中の一般式（１）で表される化合物の含有量（質量％）は、酸化チタン粒子の含有量（質量％）に対する質量比率で、０．００２倍以上０．１０倍以下であることが好ましい。前記質量比率が０．００２倍未満であると、酸化チタン粒子を安定に分散させる作用が弱くなってしまい、インクの吐出安定性が十分に得られない場合がある。前記質量比率が０．１０倍超であると、一般式（１）で表される化合物の割合が高くなりすぎて、一般式（１）で表される化合物の分子間での縮合（自己縮合）が生じやすい。そのため、一般式（１）で表される化合物が分散剤として作用することなく消費されてしまい、酸化チタン粒子を安定に分散させる作用が弱く、インクの吐出安定性が十分に得られない場合がある。
【0179】
一般式（１）で表される化合物は、酸化チタン粒子の表面ヒドロキシ基と水素結合するが、その一部は、脱水反応によって共有結合を形成していると考えられる。但し、本発明では、一般式（１）で表される化合物は、酸化チタン粒子と共有結合を形成しなくとも、酸化チタン粒子を分散させることができる。つまり、酸化チタン粒子に共有結合している一般式（１）で表される化合物は非常に少なく、無視することができる程度である。このため、酸化チタン粒子の含有量には、共有結合している一般式（１）で表される化合物は含まないものとする。本発明者らの検討の結果、酸化チタン粒子に共有結合した一般式（１）で表される化合物が多すぎると、インクの吐出安定性が低下することがわかった。この理由としては、以下のようなことが考えられる。一般的に水のような誘電率の高い液媒体中では、静電的な引力が働きにくくなるため、酸化チタン粒子は周囲の環境の影響をそれほど受けずに自由に動く。しかし、一般式（１）で表される化合物が酸化チタン粒子と共有結合すると、一般式（１）の構造の親水性を有する部分（ＯＲ４の部分）が水分子と水素結合を形成し、結果として酸化チタン粒子の動きに影響を与える場合がある。そのため、インクジェットの吐出時のように液体に瞬時の圧力による変形を与える状況においては、上記のような特性が吐出特性の違いとして現れる。このため、酸化チタン粒子に共有結合している一般式（１）で表される化合物の量（質量％）は、酸化チタン粒子の含有量（質量％）に対する質量比率で、０．００１倍以下であることが好ましい。前記質量比率が０．００１倍超であると、インクの吐出安定性が十分に得られない場合がある。前記質量比率は、０．０００倍であってもよい。酸化チタン粒子に共有結合している一般式（１）で表される化合物の量は、熱重量分析などで算出することができる。
【0180】
（樹脂）
インクには、樹脂を含有させることができる。樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレア系樹脂などが挙げられる。なかでも、アクリル系樹脂が好ましい。インク中の樹脂の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．００質量％以上２５．００質量％以下であることが好ましく、３．００質量％以上１５．００質量％以下であることがさらに好ましい。なかでも、５．００質量％以上１５．００質量％以下であることが特に好ましい。
インクには、樹脂を含有させることができる。樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレア系樹脂などが挙げられる。なかでも、アクリル系樹脂が好ましい。インク中の樹脂の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．００質量％以上２５．００質量％以下であることが好ましく、３．００質量％以上１５．００質量％以下であることがさらに好ましい。なかでも、５．００質量％以上１５．００質量％以下であることが特に好ましい。
【0181】
樹脂は、耐擦過性や隠蔽性などの記録される画像の各種特性を向上させる用途でインクに含有させることができる。樹脂の形態としては、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。また、樹脂は、水性媒体に溶解し得る水溶性樹脂であってもよく、水性媒体中に分散する樹脂粒子であってもよい。樹脂粒子は、色材を内包する必要はない。
【0182】
本明細書において「樹脂が水溶性である」とは、その樹脂を酸価と等量のアルカリで中和した場合に、動的光散乱法により粒子径を測定しうる粒子を形成しない状態で水性媒体中に存在することを意味する。樹脂が水溶性であるか否かについては、以下に示す方法にしたがって判断することができる。まず、酸価相当のアルカリ（水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）により中和された樹脂を含む液体（樹脂固形分：１０質量％）を用意する。次いで、用意した液体を純水で１０倍（体積基準）に希釈して試料溶液を調製する。そして、試料溶液中の樹脂の粒子径を動的光散乱法により測定した場合に、粒子径を有する粒子が測定されない場合に、その樹脂は水溶性であると判断することができる。この際の測定条件は、例えば、ＳｅｔＺｅｒｏ：３０秒、測定回数：３回、測定時間：１８０秒、とすることができる。粒度分布測定装置としては、動的光散乱法による粒度分析計（例えば、商品名「ＵＰＡ－ＥＸ１５０」、日機装製）などを使用することができる。勿論、使用する粒度分布測定装置や測定条件などは上記に限られるものではない。
【0183】
水溶性樹脂の酸価は、８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがさらに好ましい。樹脂粒子を用いる場合、その酸価は、０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましい。樹脂の重量平均分子量は、１，０００以上３０，０００以下であることが好ましく、５，０００以上１５，０００以下であることがさらに好ましい。樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定されるポリスチレン換算の値である。
【0184】
（水性媒体）
インクは、水性媒体として水を含有する水性のインクである。インクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水（イオン交換水）を用いることが好ましい。インク中の水の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、５０．００質量％以上９５．００質量％以下であることが好ましい。
インクは、水性媒体として水を含有する水性のインクである。インクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水（イオン交換水）を用いることが好ましい。インク中の水の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、５０．００質量％以上９５．００質量％以下であることが好ましい。
【0185】
水溶性有機溶剤としては、水溶性（好ましくは、２５℃において水に任意の割合で溶解するもの）であれば特に制限はない。具体的には、１価又は多価のアルコール類、アルキレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素極性化合物類、含硫黄極性化合物類などを用いることができる。インク中の水溶性有機溶剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、３．００質量％以上５０．００質量％以下であることが好ましく、１０．００質量％以上４０．００質量％以下であることがさらに好ましい。水溶性有機溶剤の含有量（質量％）が３．００質量％未満であると、インクジェット記録装置内でインクが固着してしまい、耐固着性が十分に得られない場合がある。水溶性有機溶剤の含有量（質量％）が５０．００質量％超であると、インクの供給不良が起きる場合がある。
【0186】
（その他の添加剤）
インクには、上記の添加剤以外に、必要に応じて、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、及びキレート化剤などの種々の添加剤を含有させることができる。なかでも、インクは界面活性剤を含有することが好ましい。インク中の界面活性剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１０質量％以上５．００質量％以下であることが好ましく、０．１０質量％以上２．００質量％以下であることがさらに好ましい。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などが挙げられる。なかでも、インクの各種物性の調整に用いるため、酸化チタン粒子との親和性が低く、少量で効果をもたらすノニオン性界面活性剤が好ましい。
インクには、上記の添加剤以外に、必要に応じて、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、及びキレート化剤などの種々の添加剤を含有させることができる。なかでも、インクは界面活性剤を含有することが好ましい。インク中の界面活性剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１０質量％以上５．００質量％以下であることが好ましく、０．１０質量％以上２．００質量％以下であることがさらに好ましい。界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などが挙げられる。なかでも、インクの各種物性の調整に用いるため、酸化チタン粒子との親和性が低く、少量で効果をもたらすノニオン性界面活性剤が好ましい。
【0187】
（インクの物性）
インクは、インクジェット方式に適用するインクであるので、その物性を適切に制御することが好ましい。２５℃におけるインクの表面張力は、１０ｍＮ／ｍ以上６０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下であることがさらに好ましい。インクの表面張力は、インク中の界面活性剤の種類や含有量を適宜決定することで、調整できる。また、本発明において白インクの２５℃におけるインクの粘度は、１．０ｍＰａ・ｓ以上１０．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。２５℃におけるインクのｐＨは、７．０以上９．０以下であることが好ましい。インクのｐＨが上記の範囲内であれば、一般式（１）で表される化合物の加水分解によるシラノール基の生成が進むため、酸化チタン粒子及び一般式（１）で表される化合物の弱い親和性が効果的に発揮される。インクのｐＨはガラス電極などを搭載した一般的なｐＨメータで測定することができる。
インクは、インクジェット方式に適用するインクであるので、その物性を適切に制御することが好ましい。２５℃におけるインクの表面張力は、１０ｍＮ／ｍ以上６０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下であることがさらに好ましい。インクの表面張力は、インク中の界面活性剤の種類や含有量を適宜決定することで、調整できる。また、本発明において白インクの２５℃におけるインクの粘度は、１．０ｍＰａ・ｓ以上１０．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。２５℃におけるインクのｐＨは、７．０以上９．０以下であることが好ましい。インクのｐＨが上記の範囲内であれば、一般式（１）で表される化合物の加水分解によるシラノール基の生成が進むため、酸化チタン粒子及び一般式（１）で表される化合物の弱い親和性が効果的に発揮される。インクのｐＨはガラス電極などを搭載した一般的なｐＨメータで測定することができる。
【0188】
（インクの製造方法）
本発明において、インクの製造方法は、酸化チタン粒子の分散液、及び、その他のインクの成分を混合する工程を有する。酸化チタン粒子の分散液は、後述する製造方法によって製造された酸化チタン粒子の分散液を用いる。その他のインクの成分としては、さらに添加される水、水溶性有機溶剤、樹脂、及び上述した「その他の添加剤」などが挙げられる。インクの製造方法は、例えば、適当な容器に、酸化チタン粒子の分散液、及びその他のインクの成分を添加して撹拌することで行えばよい。撹拌速度、温度、及び時間などの条件は、所望の条件に応じて適宜設定することができる。そのほか公知の製造工程を組み合わせてもよい。
本発明において、インクの製造方法は、酸化チタン粒子の分散液、及び、その他のインクの成分を混合する工程を有する。酸化チタン粒子の分散液は、後述する製造方法によって製造された酸化チタン粒子の分散液を用いる。その他のインクの成分としては、さらに添加される水、水溶性有機溶剤、樹脂、及び上述した「その他の添加剤」などが挙げられる。インクの製造方法は、例えば、適当な容器に、酸化チタン粒子の分散液、及びその他のインクの成分を添加して撹拌することで行えばよい。撹拌速度、温度、及び時間などの条件は、所望の条件に応じて適宜設定することができる。そのほか公知の製造工程を組み合わせてもよい。
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】