特許 7536575 液体吐出装置、及び液体吐出装置の制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】液体吐出装置、及び液体吐出装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/18 20060101AFI20240813BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20240813BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

B41J2/18

B41J2/14 201

B41J2/01 401

B41J2/14 209

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020157214

(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公開番号】P2022050989

(43)【公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-09-14

(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】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】笠井 信太郎

(72)【発明者】

【氏名】三隅 義範

(72)【発明者】

【氏名】石田 譲

【審査官】岩本 太一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１５４３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１４１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１０６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３１２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４９６８６（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】

流路と発熱素子と吐出口とを有し、前記発熱素子を発熱させることによって前記流路の液体を前記吐出口から吐出する吐出動作を行う液体吐出ヘッドと、
前記流路の液体を液体供給口から液体回収口へと流動させる液体流動手段と、
前記発熱素子を覆う被覆層に電圧を印加するための構成を有し、前記被覆層に電圧を印加することにより、前記流路内の液体と前記被覆層の液体接触部との間に電気化学反応を起こし、前記被覆層に付着した異物を液体中に溶出するクリーニング処理を行うクリーニング手段と、
前記液体吐出ヘッド、前記液体流動手段、及び前記クリーニング手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記吐出動作において、前記流路の液体を第１の流速で流動し、
前記クリーニング処理において、前記流路の液体を前記第１の流速より高速の第２の流速で流動する工程を含ませることを特徴とする液体吐出装置。

【請求項2】

前記液体流動手段は、前記液体供給口に連通する液体供給容器と、前記液体回収口に連通する液体回収容器とを含み、
前記制御手段は、前記液体供給容器に貯留されている液体の液面と前記液体回収容器に貯留されている液体の液面の少なくとも一方を調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。

【請求項3】

前記調整機構は、前記液体供給容器に貯留されている液体の液面と前記吐出口との重力方向における間隔である第１間隔と、前記液体回収容器に貯留されている液体の液面と前記吐出口との重力方向における間隔である第２間隔のうち少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。

【請求項4】

前記調整機構は、前記第１間隔と前記第２間隔との差を増大させることにより、前記流路を流動する液体の流速を高めることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。

【請求項5】

前記制御手段は、前記流路に供給する液体の温度を調整することによって前記液体の粘度を調整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6】

前記制御手段は、前記流路に供給する液体の圧力を調整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7】

前記制御手段は、前記クリーニング処理の終了から所定時間の間、前記流路を流れる液体の流速を前記第２の流速に保つことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項8】

前記液体流動手段は、前記液体吐出ヘッドの前記液体回収口から流出した液体を前記液体吐出ヘッドの前記液体供給口へと戻す循環流路を有し、
前記循環流路は、前記液体回収容器に貯留された液体を前記液体供給容器に戻す戻し流路を含み、前記液体供給容器に貯留されている液体を、前記液体吐出ヘッド、前記液体回収容器、及び前記戻し流路を経て前記液体供給容器に戻すように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。

【請求項9】

前記液体流動手段は、前記液体吐出ヘッドの前記液体回収口から流出した液体を前記液体吐出ヘッドの前記液体供給口へと戻す循環流路を有し、
前記循環流路は、前記液体吐出ヘッドの前記液体供給口と前記液体回収口とに連通する液体供給回収容器を含み、前記液体供給回収容器に貯留されている液体を、前記液体吐出ヘッドを経て前記液体供給回収容器に戻すように構成されてい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10】

前記クリーニング手段は、前記流路内に設けられ前記被覆層と離間する対向電極と前記被覆層との間に電圧を印加することにより前記被覆層と前記液体とに電気化学反応を発生させ、前記被覆層の前記液体接触部を前記液体の中に溶出させることにより前記異物を前記被覆層から除去することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項11】

前記クリーニング手段は、前記被覆層と前記対向電極との間に断続的に電圧を印加することを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出装置。

【請求項12】

前記制御手段は、前記クリーニング処理において、前記流路の液体を前記第２の流速で流動させながら前記被覆層に電圧を印加することにより、前記流路内の液体と前記被覆層の液体接触部との間に電気化学反応を起こし、前記被覆層に付着した異物を液体中に溶出することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項13】

前記被覆層は、イリジウム及びルテニウムの少なくとも一方を含む金属であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項14】

前記被覆層は、絶縁層を介して前記発熱素子を覆うことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項15】

前記第２の流速は前記第１の流速の３．０乃至４．２５倍であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項16】

前記液体吐出ヘッドは、ライン型のインクジェット記録ヘッドであることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項17】

流路と発熱素子と吐出口とを有し、前記発熱素子を発熱させることによって前記流路の液体を前記吐出口から吐出する吐出動作を行う液体吐出ヘッドと、
前記流路の液体を液体供給口から液体回収口へと流動させる液体流動手段と、
前記発熱素子を覆う被覆層に電圧を印加するための構成を有し、前記被覆層に電圧を印加することにより、前記流路内の液体と前記被覆層の液体接触部との間に電気化学反応を起こし、前記被覆層に付着した異物を液体中に溶出するクリーニング処理を行うクリーニング手段と、
を備えた液体吐出装置の制御方法であって、
前記流路の液体を第１の流速で流動させながら前記吐出動作を行う工程と、
前記吐出動作を停止した後に、前記流路の液体の流速を前記第１の流速から前記第１の流速より高速の第２の流速に変更する流速変更工程と、
前記流速変更工程の後に前記クリーニング処理を行うクリーニング工程と、
を有することを特徴とする液体吐出装置の制御方法。

【請求項18】

前記クリーニング工程を終了した後に、所定時間待機する工程を、更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の液体吐出装置の制御方法。

【請求項19】

前記クリーニング工程の終了から前記所定時間が経過した後、前記流路の液体の流速を、前記第２の流速から前記第１の流速に戻す工程を、さらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の液体吐出装置の制御方法。

【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素子に付着した異物を除去するクリーニング処理を可能とする液体吐出装置、及びその制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

インクジェットプリンタ等の液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドとして、発熱素子を構成する発熱抵抗体から発する熱によって液体を急激に加熱して発泡させ、その発泡に伴う圧力によって液体を吐出口から吐出させるものが知られている。このような液体吐出ヘッドでは、液体に含まれる色材等の添加物が高温で加熱されることにより分解されて難溶解性の物質に変化し、その物質が発熱素子の液体接触部分（絶縁層や保護層）に物理的に付着する現象が発生する。このような現象により生じる物質（異物）は、一般に「コゲ」と称されており、このコゲが発熱素子の液体接触部分に付着すると、発熱部から液体への熱伝導が不均一になって発泡が不安定になり、液体の吐出特性に影響を及ぼすことがある。

【0003】

このような課題を解決する技術として、特許文献１には、発熱素子の絶縁層の表面に、液体との電気化学反応を生じる被覆層を配置する構成が開示されている。この構成では、被覆層に電圧を印加して被覆層と液体とを電気化学反応させることにより、当該液体接触部分を液体に溶出させる。これにより、被覆層の表面部分に付着したコゲを除去（クリーニング）することができる。但し、被覆層と液体との電気化学反応を用いるため、被覆層に接する液体が電気分解されて気泡が発生する。この気泡が被覆層上に滞留した場合、被覆層と液体との電気化学反応が阻害され、コゲの除去が適正に行われなくなる虞がある。そこで、特許文献１では、コゲのクリーニング処理を行った後、吐出口から液体と共に気泡を吸引する吸引回復等を行い、電気化学反応が阻害されないようにしている。

【0004】

また、特許文献２には、液体吐出ヘッド内に、吐出口及び発熱素子が設けられている発泡室に連通する流路を形成し、流路及び発泡室において液体を流動させることによって溶媒成分の蒸発による液体の増粘を防止し、吐出性能を維持する技術が開示されている。但し、液体吐出ヘッド内で液体を流動させる液体吐出装置においても、発熱素子におけるコゲの付着は発生する。従って、コゲを除去するためには特許文献１と同様に、発熱素子に被覆層を設け、電気化学反応によってコゲを除去する必要がある。さらに、電気化学反応に伴う液体の電気分解によって発生する気泡を、発泡室及び流路から排出することが必要になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００８－１０５３６４号公報

【文献】特表２０１４－５１０６４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献２に開示の技術では、流速は吐出性能が維持できる範囲に設定される。これは、液体吐出ヘッド内の液体の流れが速すぎると吐出口にかかる負圧が過大になり、液体吐出時に主滴と共に微小な液滴（ミスト）が発生したり、吐出液滴のサイズが減少したり、液体の吐出方向がずれたりする虞があるからである。しかしながら、吐出性能が維持できる範囲の流速では、コゲを除去する際の電気化学反応によって発生した気泡を、適正に除去できない虞がある。

【0007】

本発明は、液体の吐出性能を維持しつつ、吐出素子に付着した異物を除去する際に発生する気泡を適正に除去することが可能な技術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、流路と発熱素子と吐出口とを有し、前記発熱素子を発熱させることによって前記流路の液体を前記吐出口から吐出する吐出動作を行う液体吐出ヘッドと、前記流路の液体を液体供給口から液体回収口へと流動させる液体流動手段と、前記発熱素子を覆う被覆層に電圧を印加するための構成を有し、前記被覆層に電圧を印加することにより、前記流路内の液体と前記被覆層の液体接触部との間に電気化学反応を起こし、前記被覆層に付着した異物を液体中に溶出するクリーニング処理を行うクリーニング手段と、前記液体吐出ヘッド、前記液体流動手段、及び前記クリーニング手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記吐出動作において、前記流路の液体を第１の流速で流動し、前記クリーニング処理において、前記流路の液体を前記第１の流速より高速の第２の流速で流動する工程を含ませることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、液体の吐出性能を維持しつつ、吐出素子に付着した異物を除去する際に発生する気泡を適正に除去することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態におけるインクジェット記録装置を示す全体図。

【図2】第１実施形態における記録ヘッドの斜視図。

【図3】第１実施形態における液体流動機構の構成を示す模式図。

【図4】液体吐出ヘッドの内部を流れる液体の経路を示す模式図。

【図5】記録素子基板の断面斜視図。

【図6】図５の破線で囲んだ部分の拡大平面図。

【図7】図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図。

【図8】記録ヘッドにおいて一般に実施されている素子クリーニングの状態を示す図。

【図9】素子クリーニング処理を行う際の高さ調整機構の状態を示す図。

【図10】実施形態における素子クリーニング処理の様子を模式的に示す断面図。

【図11】第１実施形態における記録装置の制御系の概略構成を示すブロック図

【図12】素子クリーニング処理を実施する際の一連の工程を示すフローチャート。

【図13】第２実施形態における記録素子の周辺部の構成を模式的に示す拡大平面図。

【図14】図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図。

【図15】第３実施形態における記録ヘッドへの液体流動機構を示す模式図。

【図16】第３実施形態における液体吐出ヘッドの内部を流れる液体の経路を示す模式図。

【図17】第３実施形態の変形例を示す模式図。

【図18】素子クリーニングにおいて耐キャビテーション層と対向電極とに印加する電圧を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態における液体吐出装置を、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、液体吐出装置として、液体吐出ヘッドから液体としてのインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置を例に採り説明する。

【0012】

（第１実施形態）
＜インクジェット記録装置＞
図１は、インクジェット記録装置１０００（以下、記録装置と称す）の概略構成を示す図である。記録装置１０００は記録媒体Ｐを搬送する搬送機構１と、記録媒体Ｐに対して液体（インク）を吐出する吐出手段としての記録ヘッド（液体吐出ヘッド）３とを備える。記録ヘッド３は、記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ方向）と略直交する方向（Ｘ方向）に沿って液体を吐出する複数の吐出口（図５参照）１３を配列した長尺なライン型の記録ヘッドにより構成される。記録装置１０００は、記録媒体Ｐを連続的に搬送しながら記録ヘッド３の吐出口から液体を吐出することにより、記録媒体Ｐに対して連続的に記録を行う、所謂フルライン型の記録装置である。

【0013】

搬送機構１は、一対の搬送ローラ１ａ、１ｂと、これら搬送ローラに架け渡された無端ベルト１ｃ等を含み構成されている。この搬送機構１によって搬送される記録媒体Ｐは、カットシート、あるいはロールシート等を使用可能である。記録ヘッド３は、後述の液体供給手段（図３参照）に接続されており、この液体供給手段から供給された液体を吐出口から吐出することにより、記録媒体に画像を形成する。本実施形態では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の色材を含んだ液体（以下、インクともいう）を吐出することによりフルカラー記録を可能とする記録ヘッド３が用いられている。また、記録ヘッド３には、記録ヘッド３への電力供給及び吐出制御信号の伝送を行う制御部２００（図１１参照）が電気的に接続されている。

【0014】

＜記録ヘッドの全体構成＞
第１実施形態に用いる記録ヘッド３の全体構成について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は本実施形態における記録ヘッド３の斜視図である。ここに示す記録ヘッド３は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０を、直線上に複数個（本例では１５個）配列したライン型の記録ヘッド３により構成されている。図２（ａ）に示すように、記録ヘッド３の背面には電気配線基板７０が固定され、電気配線基板７０は、フレキシブル配線基板６０を介して複数の記録素子基板１０のそれぞれに電気的に接続されている。

【0015】

図２（ｂ）に示すように、記録ヘッド３の両端部に設けられた液体接続部８０ａ、８０ｂは、後述の液体流動機構１００（図３参照）の液体供給ボトル１０１と接続される。これによりＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のインクが液体流動機構１００から記録ヘッド３に供給されると共に、記録ヘッド３内を通過したインクが、液体流動機構１００の液体回収ボトル１０２へと回収されるようになっている。このように本実施形態では、各色のインク（液体）が、液体流動機構１００と記録ヘッド３との間で循環可能に構成されている。

【0016】

＜液体供給機構＞
ここで、本実施形態における液体吐出装置において液体を流動させる液体流動機構１００の構成を、図３の模式図を参照しつつ説明する。本実施形態における液体流動機構（液体流動手段）１００は、記録ヘッド３に供給する液体ＦＬが貯留されている液体供給ボトル（液体供給容器）１０１と、記録ヘッド３から流出した液体ＦＬを貯留する液体回収ボトル（液体回収容器）１０２とを有する。また、液体流動機構１００は、液体供給ボトル１０１を重力方向（Ｚ方向）において移動させる高さ調整機構１０５と、液体回収ボトル１０２を重力方向において移動させる高さ調整機構１０６とを備える。さらに、液体流動機構１００は、液体回収ボトル１０２に貯留された液体ＦＬを液体供給ボトル１０１へと供給する戻し流路１１４と、この戻し流路１１４内に設けられた汲み上げポンプ１０３とを備える。

【0017】

液体供給ボトル１０１は、記録ヘッド３の液体供給側の液体接続部８０ａにチューブ１０４を介して接続され、液体回収ボトル１０２は、記録ヘッド３の液体回収側の液体接続部８０ｂにチューブ１０４を介して接続されている。また、汲み上げポンプ１０３は、戻し流路１１４を介して液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２とに接続されている。これにより、液体供給ボトル１０１内に貯留されている液体が、記録ヘッド３、液体回収ボトル１０２、戻し流路１１４を介して液体供給ボトル１０１に戻る循環流路が構成されている。

【0018】

液体供給ボトル１０１は高さ調整機構１０５に支持され、液体回収ボトル１０２は高さ調整機構１０６に支持されている。高さ調整機構１０５は、液体供給ボトル１０１の高さを調整することにより、液体供給ボトル１０１に貯留されている液体ＦＬの液面の高さと、記録素子基板１０における吐出口１３が形成されている面（吐出面）３ａの高さとの差を調節することが可能である。同様に、高さ調整機構１０６は、液体回収ボトル１０２の高さを調整することにより液体回収ボトル１０２に貯留されている液体ＦＬの液面の高さと、吐出面３ａの高さとの差を調節することが可能である。

【0019】

高さ調整機構１０５は、液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２の液面が、記録ヘッド３の吐出面３ａより低い位置となるように、液体供給ボトル１０１及び液体回収ボトル１０２を保持している。図３では、液体供給ボトル１０１の液面の高さは、吐出面３ａよりＨ１だけ低い位置に保たれ、液体回収ボトル１０２の液面の高さは、吐出面３ａよりＨ２だけ低い位置に保たれている。ここで、Ｈ１とＨ２の関係は、Ｈ１＜Ｈ２となっている。すなわち、液体回収ボトル１０２の液面は、液体供給ボトル１０１の液面より低い位置に定められている。

【0020】

以上のように構成された液体流動機構において、液体供給ボトル１０１に貯留されている液体ＦＬは、チューブ１０４を通って液体接続部８０ａから記録ヘッド３の供給経路に供給される。液体接続部８０ａに供給された液体は、その一部が吐出口１３から吐出される。また、吐出に供されなかった液体ＦＬは液体接続部８０からチューブ１０４を通って液体回収ボトル１０２に回収される。回収された液体ＦＬは、汲み上げポンプ１０３によって戻し流路を経て液体供給ボトル１０１に戻される。

【0021】

＜記録ヘッド内の液体の経路＞
図４の模式図に基づき、記録ヘッド３の内部に設けられた、液体ＦＬの経路を説明する。図中の矢印ｆは、液体ＦＬの流動方向を示している。記録ヘッド３の構成要素である流路部材５０には、記録素子基板１０に連通する供給経路４１及び回収経路４２が形成されている。供給経路４１は、供給側の液体接続部８０ａと各記録素子基板１０の供給口（液体供給口）１７ａとに接続されている。回収経路４２は、各記録素子基板１０の回収口（液体回収口）１７ｂと回収側の液体接続部８０ｂとに接続されている。

【0022】

液体接続部８０ａから供給経路４１に流入した液体ＦＬは、記録素子基板１０の供給口１７ａから記録素子基板１０の内部に流入する。記録素子基板１０の内部に流入した液体ＦＬは回収口１７ｂから回収経路４２へと流出する。液体吐出時には、記録素子基板１０内に流入した液体ＦＬの一部が記録素子基板１０に設けられた吐出口１３から吐出され、吐出に供されなかった残りの液体ＦＬが回収経路４２へと流出する。回収経路４２に流入した液体ＦＬは、液体接続部８０ｂから当該液体接続部８０ｂに接続されたチューブ１０４へと流出する。なお、記録素子基板１０内部に設けられている液体の流動経路については、次に説明する記録素子基板１０の構造において詳述する。

【0023】

＜記録素子基板の構造＞
本実施形態における記録素子基板１０の構成を、図５ないし図７を参照しつつ説明する。図５は記録素子基板１０の断面斜視図である。図６は図５の破線で囲んだ部分の拡大平面図である。図７は図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。

【0024】

図５において、記録素子基板１０は、シリコンからなる基板１１と、基板１１のおもて面１１ａに積層した感光性樹脂からなる吐出口形成部材１２と、基板１１の裏面（吐出口形成部材１２を設けた面と反対側の面）１１ｂに接合した蓋部材２０とを備える。吐出口形成部材１２には、複数の吐出口１３がＸ方向に沿って一定の間隔を介して配列されている。このＸ方向に配置された複数の吐出口１３によって構成される列を吐出口列１３Ｒと称す。本実施形態では、吐出口から吐出する液体としてＣＭＹＫの４色のインクを使用するため、各インク色に応じて４列の吐出口列１３Ｒが形成されている。なお、吐出口列１３Ｒが延在するＸ方向と直交するＹ方向は、図１に示す記録媒体Ｐの搬送方向（Ｙ方向）と一致する。吐出口形成部材１２と基板１１との間には、液体が流入する液室２４が形成されており、この液室２４には、複数の吐出口１３のそれぞれに対応した複数の発泡室２３が図６に示す流路壁２２によって区画形成されている。

【0025】

図６に示すように、基板１１のおもて面１１ａには各吐出口１３と対向する位置に複数の記録素子（吐出素子）１５が配置され、各記録素子１５は、各発泡室２３内に１つずつ収容されている。記録素子１５は、熱エネルギーによって液体を発泡させるための発熱素子により構成されている。この記録素子を構成する発熱素子は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電気熱変換素子によって構成されており、基板１１に設けられる不図示の電気配線を介して端子１６に電気的に接続されている。端子１６は、図２に示すフレキシブル配線基板６０を介して電気配線基板７０に接続され、電気配線基板７０は記録装置１０００に設けられた後述の制御部に接続されている。記録装置１０００の制御部から電気配線基板７０、フレキシブル配線基板６０及び電気配線を介して入力されるパルス信号に基づいて記録素子１５は発熱し、発泡室２３内の液体ＦＬを沸騰させる。この沸騰における発泡の力により、吐出口１３から液体ＦＬが吐出される。

【0026】

また、図５に示すように、基板１１の裏面１１ｂ側には、発泡室２３に連通する液体供給路１８及び液体回収路１９を構成する溝が形成されている。液体供給路１８及び液体回収路１９は、吐出口列１３Ｒに沿って延在している。液体供給路１８と液体回収路１９は、供給口１７ａと回収口１７ｂにそれぞれ連通している。供給口１７ａと回収口１７ｂは発泡室２３に連通している。これにより、供給口１７ａから発泡室２３を経て回収口１７ｂに至る流路２５が形成されている。

【0027】

蓋部材２０には、後述する液体供給路１８と液体回収路１９のそれぞれに連通する開口２１が複数設けられている。本実施形態においては、液体供給路１８の１本に対して３個、液体回収路１９の１本に対して２個の開口２１が蓋部材２０に設けられている。供給経路４１は開口２１を通じて液体供給路１８と連通し、回収経路４２は開口２１を通じて液体回収路１９と連通している。

【0028】

ここで、記録素子基板１０における液体の流動について説明する。液体供給路１８と液体回収路１９との間には圧力差が生じている。この圧力差によって、基板１１内に設けられた液体供給路１８内の液体は、図５の矢印Ｃに示すように、供給口１７ａ、発泡室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる。このような液体ＦＬの流れを発生させることにより、吐出口１３からの蒸発によって増粘した液体（インク）を液体回収路１９へ回収することができると共に、吐出口１３や発泡室２３の液体の増粘を抑制することができる。液体回収路１９へ回収された液体は、蓋部材２０の開口２１を通じて、最終的には記録装置１０００の回収経路４２へと回収される。このような液体の流れを、液体の循環と称す。

【0029】

次に、図７を参照しつつ、記録素子１５及びその周辺構造をより詳細に説明する。基板１１上には、発熱層５１、絶縁層５２、コゲ取り用の電極配線層５３ａ、及び耐キャビテーション層５４ａ等の被覆層を有する記録素子（吐出素子）１５が設けられている。耐キャビテーション層は、流路２５内の液体と直接接触する液体接触部であり、発熱層５１の熱を液体に作用させる熱作用部となっている。また基板１１には、これを貫通する通電用のビア５５が設けられており、このビア５５を介して発熱層５１と図外の制御部とが電気的に接続されている。発熱層５１は、通電することで発熱する材料等で形成されている。例えば、発熱層５１は、ＴａＳｉＮ（窒化タンタルシリコン）、ＷＳｉＮ（窒化タングステンシリコン）、ＴａＡｌＮ（窒化タンタルアルミニウム）、ＴｉＡｌ（チタンアルミニウム）、ＴｉＡｌＮ（窒化チタンアルミニウム）等で形成されている。

【0030】

絶縁層５２はＳｉＮ等のシリコン化合物などの絶縁性材料からなり、液体ＦＬと発熱層５１とを電気的に絶縁している。また耐キャビテーション層５４ａは、液体ＦＬの沸騰によって発泡した気泡が消泡するときに生じるキャビテーションなどの物理的衝撃から記録素子１５を保護するために設けられている。

【0031】

耐キャビテーション層５４ａには、発泡時に生じるインク中の成分の熱変性堆積物が付着する。これが所謂コゲである。耐キャビテーション層５４ａは、クリーニング処理に際しコゲを除去するために液体ＦＬに溶出する層である。耐キャビテーション層５４ａには、液体ＦＬ中での電気化学反応により溶出する金属を用いる。このような金属としては、例えばＩｒ（イリジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）等が挙げられる。耐キャビテーション層５４ａと絶縁層５２間に、コゲ取り用の電極配線層５３ａが形成されている。

【0032】

コゲ取り用の電極配線層５３ａは、耐キャビテーション層５４ａと外部電源１３０とを電気的に接続する配線を構成しており、導電性を有する材料を用いて形成されている。この電極配線層５３ａを介して、耐キャビテーション層５４ａと外部電源１３０とが電気的に接続されている。本実施形態では、外部電源１３０、液体接触部である電極配線層５３ａ及び耐キャビテーション層５４ａにより、記録素子１５に付着したコゲを除去するためのクリーニング処理を行うクリーニング手段が構成されている。

【0033】

吐出口形成部材１２と基板１１との間に形成された液室内には、耐キャビテーション層５４ａから離間した位置に対向電極５４ｂが形成されている。対向電極５４ｂとしては、例えばＩｒ、Ｒｕ等が用いられる。対向電極５４ｂは、Ｔａ等からなる対向電極配線５３ｂと接続され、外部電源１３０に接続されている。対向電極５４ｂは、例えば回収口１７ｂを挟んで記録素子１５と反対側の位置に設置されている。

【0034】

＜記録時における液体の循環＞
次に、液体流動機構１００によって記録ヘッド３内に供給される液体ＦＬの流速の設定方法について説明する。記録ヘッド３内に供給される液体ＦＬの流速の設定は、図３に示す液体供給ボトル１０１に貯留されている液体ＦＬの液面の高さ（重力方向における位置）と、液体回収ボトル１０２に貯留されている液体ＦＬの液面と吐出口１３の高さとを設定することにより行う。具体的には、液体供給ボトル１０１内の液体ＦＬの液面と記録ヘッド３の吐出面（より正確には吐出口１３）との高さの差Ｈ１と、液体回収ボトル１０２内の液体ＦＬの液面と吐出口１３の高さの差Ｈ２とを設定する。Ｈ１とＨ２との関係は、Ｈ２＞Ｈ１とする。吐出口１３にかかる負圧は、（Ｈ１＋Ｈ２）／２の水頭差となる。一方、循環流速は、差圧（Ｈ２－Ｈ１）に比例して大きくなる。

【0035】

吐出口１３にかかる液体ＦＬの圧力、すなわち発泡室２３内の液体ＦＬの圧力は、大気圧に対して負圧になるよう設定する。これは吐出口１３からの液体の漏出を防止するためである。しかし吐出口１３にかかる負圧が大き過ぎると、液体吐出後の再充填が遅くなる。つまり吐出口１３に対する液体ＦＬのリフィル周期が長くなり、高周波吐出が行い難くなる。また、負圧が大き過ぎると、吐出口１３に形成される液体ＦＬのメニスカス５６（図６参照）が大きく凹むことで、吐出される液体の体積が減少する。さらに液体吐出時に吐出された液体が飛翔中に長い尾を引くようになり（不図示）、それがサテライトやミストの発生につながる。また、負圧が過大になると、メニスカスが崩壊して液体ＦＬを吐出できなくなる虞もある。このように、吐出口１３に過大な負圧をかけることは好ましくない。

【0036】

そこで通常は、吐出口１３の形状や大きさ、使用する液体ＦＬの表面張力や粘性係数を考慮に入れ、負圧を一定の範囲に設定する。例えば液体ＦＬの物性値が、粘性係数４ｃＰ、表面張力３０ｍＮ／ｍであり、吐出口１３が直径２０ｕｍの円形である場合、吐出口１３にかかる負圧を、（Ｈ１＋Ｈ２）／２＝１００～３００ｍｍＡｑ程度に設定する。なお、説明を具体的にするため、以下では負圧を（Ｈ１＋Ｈ２）／２＝２００ｍｍＡｑとする。

【0037】

循環流速は、前述の通り差圧（Ｈ２－Ｈ１）に比例して大きくなる。また記録ヘッド３の内部構造や、液体ＦＬの粘性係数によっても、記録ヘッド３内の液体ＦＬの流速は異なる。液体ＦＬが吐出口１３の近傍で増粘するのを低減するには、流速が大きいほうがよい。どの程度の流速が必要かは、液体ＦＬの組成や、周囲の温湿度によって異なる。吐出口１３にかかる負圧を水頭（Ｈ１＋Ｈ２）／２＝２００ｍｍＡｑとした上で、（Ｈ２－Ｈ１）を大きくするためには、液体回収ボトル１０２の下降と液体供給ボトル１０１の上昇の少なくとも一方を行えばよい。本実施形態では、より大きな流速を得るため、液体回収ボトル１０２の下降と、液体供給ボトル１０１の上昇を行うようにしている。なお、液体供給ボトル１０１を吐出口１３より高い位置に設置することは避けることが好ましい。これは、万一、液体回収ボトル１０２へ至るチューブ１０４の途中で閉塞が生じた場合、吐出口１３に正圧がかかるようになり、液体ＦＬが吐出口１３から漏出する虞があるからである。そこで本実施形態では、一例として、Ｈ１＝１００ｍｍ、Ｈ２＝３００ｍｍとし、差圧（Ｈ２－Ｈ１）＝２００ｍｍＡｑとしている。ここで、例えば記録ヘッド３内を毎分２２．５ｍｌでインクが流動していたとする。この記録ヘッド３の全体でのインクの流量を、記録ヘッド３の全体の発泡室数で除算し、算出したインクの流量をさらに発泡室２３の断面積（流動方向に対して垂直な面の面積）で除算することで、発泡室２３内のインクの流量（流速）が求まる。例えば本実施形態において、記録素子基板１０が１５個あり、且つ１つの記録素子基板１０に発泡室２３が約１万２千個あるとする。さらに発泡室２３の断面積が１００ｕｍ²であるとする。この場合、発泡室２３における液体ＦＬの流速は約２０ｍｍ／ｓとなる。

【0038】

＜クリーニング方法＞
吐出口１３からの液体ＦＬの累積吐出数の増大に伴い、記録素子１５の表面（より具体的には耐キャビテーション層５４ａの表面）にはコゲが徐々に堆積していく。記録素子１５の表面にコゲが堆積した場合、記録素子１５から発泡室２３内の液体に伝播する熱エネルギーが減少して発泡が弱まり、吐出口１３から吐出される滴状の液体（液滴）の飛翔速度や吐出量の低下が生じる。これは記録品位の低下を招く要因となる。そこで、本実施形態では、液体ＦＬの累積吐出数が所定値に達すると、一旦、液体ＦＬの吐出を停止し、記録素子１５の表面（耐キャビテーション層５４ａの表面）に堆積したコゲを除去するためのクリーニング（以下、素子クリーニングと称す）を行う。

【0039】

図８は、記録ヘッド３において一般に実施されている素子クリーニングの状態を示す図である。なお、図８に示す白抜き矢印は、液体ＦＬが流動する様子を模式的に示している。素子クリーニングは、図８に示すように発泡室２３に液体ＦＬが充填された状態において、耐キャビテーション層５４ａと対向電極５４ｂとの間に電圧を印加することにより行う。例えば、耐キャビテーション層５４ａには正の電位、対向電極５４ｂには負の電位を印加する。耐キャビテーション層５４ａと対向電極５４ｂとの間の電位差（電圧）は、例えば５Ｖである。耐キャビテーション層５４ａと対向電極５４ｂとの間に電圧を印加することにより、耐キャビテーション層５４ａと液体ＦＬとの間には電気化学反応が起こり、耐キャビテーション層５４ａの一部（表面部分）が液体に溶出する。これにより、耐キャビテーション層５４ａの表面に堆積したコゲは、液体に溶出した耐キャビテーション層５４ａの表面部分と共に耐キャビテーション層５４ａから剥離し、循環する液体と共に記録ヘッド３の外部へと排出される。

【0040】

一方、この電気化学反応により、耐キャビテーション層５４ａの表面では、液体ＦＬの電気分解が行われる。その結果、図８（ａ）に示すように、耐キャビテーション層５４ａの表面には複数の気泡ＢＬが発生する。これらの気泡ＢＬは、図８（ｂ）に示すように、互いに合体しつつ成長し、図８（ｃ）に示すように、発泡室２３全体に充満して記録素子１５を覆う。このような状態になると、耐キャビテーション層５４ａと液体ＦＬとの接触は絶たれ、それ以上、電気化学反応が進みにくい状態となる。すなわち、コゲの除去が進みにくい状態となる。また、発泡室２３内に気泡が充満した状態では、液体ＦＬを吐出口１３から吐出することはできない。すなわち、素子クリーニングを終了した後、充満した気泡を発泡室２３から除去するまでは液体ＦＬの吐出を再開することができない。

【0041】

そこで本実施形態では、コゲ除去処理の実施に先立ち、記録ヘッド３の各記録素子基板１０における供給口１７ａから回収口１７ｂに至る流路内の液体の流速を増加させ、発泡室２３内に気泡ＢＬが充満するのを抑制する。これにより、コゲの除去処理を促進することが可能になり、かつ液体ＦＬの吐出動作を再開する前に気泡を除去するための処理を行う必要がなくなる。

【0042】

素子クリーニングは、具体的には次のような手順で行う。まず、液体ＦＬの吐出数が所定数に達すると、液体ＦＬの吐出動作を中断する。この後、記録ヘッド３内の液体ＦＬの流速を高速化させる。これは、図９に示すように、高さ調整機構１０５を用いて、液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２のそれぞれの高さ（重力方向における位置）を調整することによって行う。すなわち、重力方向において一定の高さに保持されている吐出面３ａと液体供給ボトル１０１内の液面との高さの差と、吐出面３ａと液体回収ボトル１０２内の液面との高さの差を調整する。

【0043】

例えば、吐出動作を行う際の、液体供給ボトル１０１の液面と吐出面３ａとの高さの差をＨ１、液体回収ボトル１０２の液面と吐出面３ａとの高さの差をＨ２とする（図３参照）。これに対し、素子クリーニングを実施する場合には、液体供給ボトル１０１の高さを、図３に示す位置から図９に示す位置へと上昇させ、液体供給ボトル１０１の液面と吐出面３ａとの高さの差をＨ１’ （Ｈ１’＜Ｈ１）へと減少させる。さらに、液体回収ボトル１０２を、図３に示す位置から図９に示す位置へと下降させ、液体回収ボトル１０２の液面と吐出面３ａとの高低差をＨ２’ （Ｈ２’＞Ｈ２）へと増大させる。なお、素子クリーニングの実施時には、吐出口１３からの液体ＦＬの吐出は中断されるため、液体ＦＬを吐出する際に求められる、前述のような負圧の設定に関する制約は緩和される。すなわち、吐出される液滴の体積減少や、ミストの発生を考慮して負圧を設定する必要はなく、吐出口１３内のメニスカスが崩壊しない範囲であれば、負圧を上昇させても支障はない。

【0044】

そこで、本実施形態では、例えば、
Ｈ１’＝５０～１００ｍｍ
Ｈ２’＝７００～９００ｍｍ
とする。

【0045】

すなわち、吐出口１３にかかる負圧（Ｈ１’＋Ｈ２’）／２を、
（Ｈ１’＋Ｈ２’）／２＝３７５～５００ｍｍＡｑ
とする。

【0046】

また、差圧（Ｈ２’－Ｈ１’）を、
（Ｈ２’－Ｈ１’）＝６００～８５０ｍｍＡｑ
とする。

【0047】

発泡室２３内の負圧が４００～５００ｍｍＡｑの範囲に保たれている場合には、メニスカスが崩壊することはない。また、この素子クリーニング時の液体ＦＬの流速（第２の流速）は、液体ＦＬの吐出時の流速（第１の流速）に比べ、３～４．２５倍になる。従って、発泡室２３内の液体ＦＬの流速（第２の流速）は、約６０～８５ｍｍ／ｓとなる。

【0048】

なお、液体供給ボトル１０１の液面が吐出口１３より鉛直方向上方に位置するように、液体供給ボトル１０１の位置を設定することによって、液体供給ボトル１０１の液面と液体回収ボトル１０２の液面との間に、より大きな高低差を設けるようにしてもよい。これによれば、より大きな差圧を生じさせることができ、さらに液体ＦＬの流速を上昇させることができる。例えばＨ１’＝－１５０ｍｍ（吐出口１３より高い位置）、Ｈ２’＝８５０ｍｍとする。すなわち、負圧（Ｈ１’＋Ｈ２’）／２＝３５０ｍｍＡｑ、差圧（Ｈ２’－Ｈ１’）＝１０００ｍｍＡｑとする。負圧３５０ｍｍＡｑではメニスカスの崩壊が生じることはない。ここで、吐出口１３の直径を２０μｍとすると、メニスカスが崩壊するのは約６００ｍｍＡｑの負圧が生じた場合である。よって、負圧（Ｈ１’＋Ｈ２’）／２＜６００ｍｍＡｑとする必要がある。この場合、発泡室２３における液体ＦＬの流速（第２の流速）は、吐出動作を行う場合の液体ＦＬの流速（第１の流速）に比べ、約５倍になる。すなわち、発泡室２３内の流速は、約１００ｍｍ／ｓとなる。

【0049】

図１０は、本実施形態において実施される素子クリーニング処理の様子を模式的に示す断面図である。図中の白抜き矢印は、液体ＦＬの循環による流れの様子を模式的に示している。素子クリーニング（コゲの除去処理）を行うと、前述のように耐キャビテーション層５４ａの表面上で液体ＦＬが電気分解される。その結果、図１０（ａ）に示すように、耐キャビテーション層５４ａの表面には複数の気泡ＢＬが発生する。但し、本実施形態では、気泡ＢＬの合体・成長が起こる前に、図１０（ａ）～図１０（ｃ）に示すように、耐キャビテーション層５４ａの表面に発生した気泡が、液体ＦＬの循環流と共に回収口１７ｂへと移動し、記録ヘッド３の外部へと排出される。このため、発泡室２３における気泡の充満は抑制され、耐キャビテーション層５４ａと液体ＦＬとの接触は維持される。従って、電気化学反応を継続して行うことが可能になり、素子クリーニングを適正に行うことが可能になる。また気泡が発泡室２３内に滞留しないため、素子クリーニングが終了した後、液体ＦＬの吐出を再開させる場合にも、発泡室２３から気泡を除去する処理を実施する必要がない。従って、素子クリーニングが終了した後、液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２の高さを再び図３に示す位置に戻すことによって、速やかに液滴の吐出を再開することが可能になる。

【0050】

（記録装置の制御系）
図１１は、本実施形態における記録装置１０００の制御系の概略構成を示すブロック図である。記録装置１０００には、ホスト装置３００から入力された画像データ等に基づいて記録動作を制御する制御部２００が設けられている。制御部２００は、ＣＰＵ２０１、制御プログラム等を格納したＲＯＭ２０２、及びデータを一時的に格納するＲＡＭ２０３等を含み構成されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に格納されたプログラムに従い、ＲＡＭ２０３をワークエリアとして使用しつつ種々の演算処理を行うと共に、記録装置１０００の各部の動作を制御する制御手段としての機能を果す。例えば、ＣＰＵ２０１は、ホスト装置３００から送信された画像データに基づき、記録素子１５を駆動させるヘッドドライバを制御して、液体の吐出を制御する。また、ＣＰＵ２０１は、搬送機構１における不図示の搬送モータを制御して搬送ローラ１ａの回転を制御し、記録媒体Ｐの搬送動作等を制御する。さらに、ＣＰＵ２０１は、前述の高さ調整機構１０５及び１０６の駆動源である不図示の調整モータを制御し、液体供給ボトル１０１及び回収タンクの高さを独立に制御する。本実施形態では、このＣＰＵ２０１と高さ調整機構１０５、１０６とによって記録ヘッド３内の液体の流速を制御する流速制御手段を構成している。さらに、ＣＰＵ２０１は外部電源１３０を制御することにより、コゲ取り用の電極配線層５３ａと対向電極５４ｂとの間に印加する電圧の供給、遮断を行う。この他、ＣＰＵ２０１は、汲み上げポンプ１０３の駆動を制御し、液体回収ボトル１０２から液体供給ボトル１０１への液体の供給を制御する。

【0051】

＜素子クリーニングの工程＞
図１２は、記録素子１５に堆積したコゲを除去する素子クリーニング処理を実施する際の一連の工程を示すフローチャートである。なお、このフローチャートにおいて実施される各工程は、制御部２００に設けられたＣＰＵ２０１が、ＲＯＭ２０１に格納された制御プログラムに従い記録装置１０００の各部を制御することによって行う。すなわち、ＣＰＵ２０１は、記録ヘッド３、外部電源１３０、高さ調整機構１０５、１０６、及び汲み上げポンプ１０３等を制御することによって行う。なお、図１２のフローチャートにおいて、各工程番号に付したＳは、ステップを意味する。

【0052】

図１２において、液体の累積吐出数が所定数に達すると、ＣＰＵ２０１は、記録ヘッド３からの液体の吐出動作（記録動作）を停止させる吐出停止工程を行う（Ｓ１）。次に、記録ヘッド３における液体の流速を高めるため、ＣＰＵ２０１は、高さ調整機構１０５Ａ及び３５Ｂを制御して、液体供給ボトル１０１と液体供給ボトル１０１の高さを変更する（Ｓ２）。具体的には、液体供給ボトル１０１を上昇させ、かつ液体回収ボトル１０２を下降させるように高さ調整機構１０５及び１０６を制御する。これにより、差圧は（Ｈ２－Ｈ１）から（Ｈ２’－Ｈ１’）へと増大する。なお、両ボトル３１、３２の高さを変更してから記録ヘッド３内の液体ＦＬの流速が変化するまでには、１秒から数秒の時間差があるため、Ｓ３では、この時間差以上の時間が経過するまで待機する（待機［１］）。

【0053】

この後、Ｓ４においてＣＰＵ２０１は、耐キャビテーション層５４ａと対向電極５４ｂとの間に対する電圧の印加を開始する。電圧の印加を開始すると、直ちに電気化学反応が始まり、素子クリーニングが開始される。素子クリーニングでは、電圧の印加を所定時間継続する必要があり、所定時間が経過した後、ＣＰＵ２０１は電圧の印加を終了する（Ｓ５）。電圧の印加時間は、例えば３０秒程度とする。電圧の印加を終了した後も、高い流速を所定時間維持する。発泡室２３内に発生した気泡ＢＬは、流動する液体ＦＬと共に発泡室２３から液体回収路１９に流されるが、この気泡ＢＬが液体回収路１９などの記録ヘッド３の内部に留まっているのは好ましくない。このため、Ｓ５では、気泡ＢＬが液体回収ボトル１０２に到達するまで、液体ＦＬ流速を高い流速（第２の流速）に維持した状態で所定の時間（例えば３分）待機する（待機［２］）。このように、待機［２］における待機時間は、待機［１］より長い時間に設定することが好ましい。この後、ＣＰＵ２０１は、高さ調整機構１０５及び１０６を制御し、液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２を、液体吐出時に設定していた初期位置に戻す。すなわち、差圧を（Ｈ２’－Ｈ１’）から（Ｈ２－Ｈ１）へと戻す（Ｓ７）。ここでＣＰＵ２０１は、再び所定時間（数秒）の待機（待機［３］）を行い、液体の流速を液体吐出に適した初期の流速（第１の流速）に復帰させる（Ｓ８）。その後、ＣＰＵ２０１は、記録ヘッド３の記録素子１５を駆動し、液体吐出動作（記録動作）を再開させる。

【0054】

以上のように、本実施形態では、記録素子１５に堆積したコゲを除去する素子クリーニングを行う際に、液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２の高さを変更することによって記録ヘッド３内の液体の流速を高速化させる。これにより、素子クリーニングにおいて記録素子１５に発生した気泡を、液体と共に記録ヘッド３の外部へと排出させることが可能になり、記録素子１５に堆積したコゲを適正に除去することが可能になる。

【0055】

また、本実施形態では、素子クリーニング時に発生した気泡を記録ヘッド３から排出させるために、吐出口から液体を排出させる必要がない。すなわち、従来のように、吐出口から液体を吸引する吸引処理、液体吐出ヘッド内を加圧して液体を排出させる加圧処理、あるいは記録媒体に対して記録に寄与しない液体を吐出する処理などを行う必要がない。このため、本実施形態によれば、記録動作に寄与しない液体や記録媒体の消費を抑えることが可能になり、ランニングコストの低減、及び記録動作の効率化を図ることが可能になる。

【0056】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態における液体吐出装置は、素子クリーニングを行う際に行う液体の流速の高速化を、液体の温度を上昇させて液体を低粘度化することにより実現する。なお、本実施形態においても図１、図２、図４及び図５に示す構成を有しており、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複説明は省略する。

【0057】

図１３は、本実施形態における記録素子１５の周辺部の構成を示す図であり、図５に示す記録素子基板１０の破線で囲んだ部分の拡大平面図である。また、図１４は図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図である。本実施形態における記録素子基板１０に設けられている基板１１のおもて面１１ａには、第２発熱層５７が設けられている。第２発熱層５７は、例えばＴａＳｉＮ（窒化タンタルシリコン）やＰｏｌｙ－Ｓｉ（ポリシリコン）にからなる膜によって構成されている。第２発熱層５７に、直流またはパルス状の電圧を印加して第２発熱層５７を発熱させることにより、記録素子基板１０の全体の温度を上昇させることができる。第２発熱層５７への電圧の印加は、制御部が不図示の第２外部電源を制御することによって行う。なお、本実施形態においても、第２外部電源をはじめ、記録装置１０００の各部を制御する制御部は、図１１に示すように、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３等を備えた構成を有する。本実施形態では、ＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１によって制御される第２発熱層５７とにより、記録素子基板１０の流路２５内を流れる液体ＦＬの流速を制御する流速制御手段が構成されている。

【0058】

液体吐出時において、ＣＰＵ２０１は、第２発熱層５７への電圧の印加を行わず、液体ＦＬの温度を常温（例えば２５℃）に保つ。このときの液体ＦＬの粘度は、例えば５×１０^-3Ｐａ・ｓ（パスカル秒）とする。これに対し、素子クリーニングを行う場合には、ＣＰＵ２０１が液体吐出動作を停止させた後、第２外部電源の電圧を第２発熱層５７に印加し、記録素子基板１０の温度を７０°Ｃに調節する。この温度調整は、第２発熱層５７に印加する電圧と、電圧を印加する時間、またはパルス数等を、予め定めた値となるように制御することによって行うことができる。また、記録素子基板１０に設けた不図示の温度センサからの出力をＣＰＵ２０１にフィードバックさせることによって、記録素子基板１０を所定の温度に調整するようにすることも可能である。

【0059】

記録素子基板１０の温度が上昇することにより、図１４に示すように、記録素子基板１０の内部を流動する液体ＦＬも記録素子基板１０と略同一の温度に加熱され、これによって液体ＦＬの粘度が常温時より低下する。例えば、７０°Ｃに加熱したときの液体ＦＬの粘度が２×１０^-3Ｐａ・ｓ（パスカル秒）であったとする。この場合、記録素子基板１０内を流動する液体ＦＬの流速（第２の流速）は、液体吐出時（常温時）の流速（第２の流速）に比べて約２．５倍に上昇する。その後、素子クリーニングを実施することで、耐キャビテーション層５４ａに発生した気泡を、高速化した循環流によって記録ヘッド３の外部へと排出することが可能になり、気泡ＢＬが発泡室２３に充満することを抑制することが可能になる。このため、本実施形態においても、記録素子１５から適正にコゲを除去することが可能になる。さらに、本実施形態によれば、素子クリーニングを行う際に、液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２の高さを調整する必要がなくなる。すなわち、第１実施形態に設けられていた高さ調整機構１０５、１０６が不要となり、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能になる。

【0060】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。図１５は、本実施形態における記録ヘッド３への液体流動機構１２０を示す模式図である。本実施形態における液体流動機構１２０は、液体供給回収ボトル（液体供給回収容器）１２７、第１上流ポンプ１２１、第２上流ポンプ１２２、第１レギュレータ１２５、第２レギュレータ１２６、第１下流ポンプ１２３、及び第２下流ポンプ１２４等を備える。液体供給回収ボトル１２７は、記録ヘッド３の液体供給側の液体接続部８０ａと液体回収側の液体接続部８０ｂとに接続されており、記録ヘッド３に供給する液体（インク）ＦＬを貯留すると共に、記録ヘッド３から回収された液体ＦＬを貯留する。

【0061】

ここで、液体供給回収ボトル１２７と記録ヘッド３との接続状態を、より具体的に説明する。液体供給回収ボトル１２７はチューブ１０４を介して第１上流ポンプ１２１に接続され、第１上流ポンプ１２１はチューブ１０４を介して第１レギュレータ（圧力調整機構）１２５に接続されている。さらに、第１レギュレータ１２５は、チューブ１０４を介して記録ヘッド３の液体接続部８０ａの第１流入口８０ａ１に接続されている。

【0062】

また、液体供給回収ボトル１２７はチューブ１０４を介して第２上流ポンプ１２２に接続され、第２上流ポンプ１２２はチューブ１０４を介して第２レギュレータ（圧力調整機構）１２６に接続されている。さらに第２レギュレータ１２６は、チューブ１０４を介して記録ヘッド３の液体接続部８０ａの第２流入口８０ａ２に接続されている。

【0063】

一方、液体供給回収ボトル１２７は、チューブ１０４を介して第１下流ポンプ１２３に接続され、第１下流ポンプ１２３は、チューブ１０４を介して記録ヘッド３の液体接続部８０ｂの第１流出口８０ｂ１に接続されている。さらに、液体供給回収ボトル１２７はチューブ１０４を介して第２下流ポンプ１２４に接続され、第２下流ポンプ１２４はチューブ１０４を介して記録ヘッド３の液体接続部８０ｂの第２流出口８０ｂ２に接続されている。

【0064】

以上のように構成された液体流動機構１２０において、第１上流ポンプ１２１は、液体供給回収ボトル１２７に貯留されている液体ＦＬを、第１レギュレータ１２５を介して液体接続部８０ａの第１流入口８０ａ１に供給する。同様に、第２上流ポンプ１２２は、液体供給回収ボトル１２７に貯留されている液体ＦＬを、第２レギュレータ１２６を介して液体接続部８０ａの第２流入口８０ａ２に供給する。この際、第１流入口８０ａ１と第２流入口８０ａ２とに供給される液体ＦＬの圧力は、第１レギュレータ１２５と第２レギュレータ１２６のそれぞれによって、予め設定された圧力に調整される。なお、第１レギュレータ１２５及び第２レギュレータ１２６は、例えばダイアフラムや調整バネを備えた一般的な減圧弁によって構成されている。なお、第１レギュレータ１２５及び第２レギュレータと、ＣＰＵ２０１とにより、本実施形態における流速制御手段が構成されている。

【0065】

第１流入口８０ａ１と第２流入口８０ａ２に供給された液体ＦＬは、記録ヘッド３内に設けられた後述の経路を通過し、液体接続部８０ｂの第１流出口８０ｂ１と第２流出口８０ｂ２から記録ヘッド３の外部へと流出する。第１流出口８０ｂ１から流出した液体ＦＬは、第１下流ポンプ１２３によりチューブ１０４を介して液体供給回収ボトル１２７に送られ、回収される。同様に、第２流出口８０ｂ２から流出した液体ＦＬは、第２下流ポンプ１２４によりチューブ１０４を介して液体供給回収ボトル１２７に送られ、回収される。

【0066】

図１６は、本実施形態における記録ヘッド３の内部を流れる液体の経路を模式的に示した図である。図中の矢印ｆが、液体の流動方向を示している。本実施形態において、記録ヘッド３の構成要素である流路部材５０には、記録素子基板１０に連通する供給経路４１及び回収経路４２が形成されている。供給経路４１は、供給側の液体接続部８０ｂの第１流入口８０ａ１と、各記録素子基板１０の供給口１７ａと、回収側の５液体接続部８０ｂの第１流出口８０ｂ１と、に接続されている。また、回収経路４２は、供給側の液体接続部８０ａの第２流入口８０ａ２と、各記録素子基板１０の回収口１７ｂと、回収側の液体接続部８０ｂの第２流出口８０ｂ２と、に接続されている。なお、本実施形態における記録素子基板１０は、第１実施形態と同様に、図５に示す内部構造を有している。

【0067】

第１レギュレータ１２５を通って液体接続部８０ａの第１流入口８０ａ１に供給された液体は、供給経路４１に流入する。供給経路４１に流入した液体は、一部が記録素子基板１０の各供給口１７ａへと分流し、残りが液体接続部８０ｂの第１流出口８０ｂ１を通って外部に接続されたチューブ１０４へと流出する。また、第２レギュレータ１２６を通って液体接続部８０ａの第２流入口８０ａ２に供給された液体は、回収経路４２に流入する。回収経路４２に流入した液体は、各記録素子基板１０の回収口１７ｂから流出して来た液体と合流した後、液体接続部８０ｂの第２流出口８０ｂ２を通って外部に接続されたチューブ１０４へと流出する。このとき、図１５に示す各ポンプ１２１～１２４及び各レギュレータ１２５、１２６を適切に調節することで、供給経路４１及び回収経路４２の内圧を負圧にし、吐出口１３にかかる圧力を負圧にする。また、回収経路４２内の負圧を供給経路４１内の負圧より高い負圧にすることで、供給経路４１と回収経路４２との間で差圧を発生させる。例えば、液体の吐出を行う場合には、供給経路４１内の負圧を１００ｍｍＡｑとし、回収経路４２内の負圧を３００ｍｍＡｑとする。これにより、液体を、各記録素子基板１０の供給口１７ａから回収口１７ｂへと流動させつつ、記録素子基板１０の吐出口１３から液体を吐出させることが可能になる。すなわち、図５に示す液体供給路１８、発泡室２３、及び液体回収路１９を順次通過する液体の流れを発生させることが可能になる。

【0068】

また、素子クリーニングを行う場合には、第１レギュレータ１２５と第２レギュレータ１２６によって、供給経路４１と回収経路４２に流入する液体の圧力調整を行う。例えば、供給経路４１内部の負圧を－５０ｍｍＡｑ、回収経路４２内部の負圧を－８５０ｍｍＡｑにそれぞれ設定し、供給経路４１の圧力と回収経路４２の圧力差を、液体吐出時の圧力差より増大させる。この圧力調整は、各レギュレータ１２５、１２６に設けられている不図示の圧力調整ばねを調整することによって行う。

【0069】

このようにして、供給経路４１と回収経路４２とに流入する液体の圧力調整を行うことにより、素子クリーニング時に記録素子基板１０内を流れる液体の流速を高めることが可能になる。このため、記録素子１５に発生した気泡を、高速な液体の流れによって記録素子基板１０から外部へと流出させることが可能になり、発泡室２３における気泡ＢＬの充満を抑制することが可能になる。すなわち、本実施形態においても、記録素子１５から適正にコゲを除去することが可能になる。

【0070】

なお、本実施形態では記録ヘッドと別体のレギュレータ１２５及び１２６を、チューブ１０４を介して記録ヘッド３に接続したが、レギュレータの設置形態はこれに限定されない。例えば、図１７の変形例に示すように、レギュレータ１２５及び１２６を記録ヘッド３に一体化して設置してもよい。

【0071】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図１８を参照しつつ説明する。図１８は、素子クリーニング時に外部電源１３０によって耐キャビテーション層５４ａと対向電極５４ｂ（図７参照）との間に印加する電圧の波形を示す模式図である。

【0072】

上述の実施形態では、素子クリーニングにおいて、耐キャビテーション層５４ａと対向電極５４ｂとの間に、図１８（ａ）に示すような連続した直流電圧を所定時間継続して印加するものとした。これに対し、本実施形態では、耐キャビテーション層５４ａと対向電極５４ｂとの間に、図１８（ｂ）に示すような断続的なパルス状の直流電圧を印加する。このような直流電圧の印加は、制御装置におけるＣＰＵ２０１（図１１参照）が外部電源１３０を制御することによって行う。

【0073】

図１８（ａ）に示すように、連続的な直流電圧を所定時間継続して印加する場合、耐キャビテーション層５４ａに電圧が印加されている間は、気泡ＢＬが継続して発生する。一方、本実施形態では、図１８（ｂ）に示すように、電圧の印加を断続的に行うことで、気泡の発生速度（単位時間当たりに発生する気泡の体積）を低下させることが可能になる。このため、本実施形態によれば、素子クリーニング時の液体ＦＬの流動速度を大きく上昇させなくとも、発泡室２３内における気泡ＢＬを適正に外部へ排出させることができ、発泡室２３に気泡ＢＬが充満するのを抑制することが可能になる。例えば、図１８（ａ）に示す電圧の印加デューティを１００％とし、図１８（ｂ）の電圧の印加デューティを３０％とした場合、図１８（ｂ）に示す電圧により発生する気泡の発生速度は、図１８（ａ）に示す電圧により発生する気泡の発生速度の３０％となる。このように気泡発生速度が３０％に減少した場合、記録素子基板１０における液体ＦＬの流動速度を低下させることが可能になる。例えば、第１実施形態のように、液体供給ボトル１０１と液体回収ボトル１０２との水頭を調整することによって記録素子基板１０内の液体の流速を調整する構成を採る場合、本実施形態では、素子クリーニング時の各ボトルの高さは、
・Ｈ１’＝１００ｍｍ
・Ｈ２’＝６００ｍｍ
とする。このとき、吐出口１３にかかる負圧は（Ｈ１’＋Ｈ２’）／２＝３５０ｍｍＡｑ、液体供給路１８及び液体回収路１９にかかる差圧は（Ｈ２’－Ｈ１’）＝５００ｍｍＡｑとなり、記録素子基板１０内を流れる液体ＦＬの流速は５０ｍｍ／ｓ程度まで低下する。但し、本実施形態では、気泡ＢＬの発生速度が３０％に低下しているため、５０ｍｍ／ｓ程度の流速であっても、発生した気泡を適正に記録素子基板１０の外部へ排出することができる。このため、発泡室２３に気泡が充満することは抑制され、適正にコゲを除去することができる。

【0074】

以上のように本実施形態によれば、高さ調整機構１０５、１０６における水頭の変更量（Ｈ１からＨ１’への変更量、及びＨ２からＨ２’への変更量）を小さく抑えることが可能になる。このため、高さ調整機構１０５、１０６の小型化、延いては装置全体の小型化を図ることが可能になる。

【0075】

（他の実施形態）
本発明は、液体吐出ヘッドに形成された流路において液体を流動させつつ、吐出口から液体を吐出させる吐出動作と、吐出素子からコゲ等の異物を除去するクリーニング動作とを実行させる構成を採る液体吐出装置に適用可能である。従って、本発明は、液体吐出ヘッドから回収した液体の処理については特に限定されない。すなわち、上記実施形態のように、液体吐出ヘッドから回収した液体を再び液体吐出ヘッドに循環させる循環方式を採る液体吐出装置に限定されるものではない。例えば、液体吐出ヘッドから回収した液体を単に容器に保持しておき、供給側の容器内の液体が無くなった時点で、回収容器と入れ替えるようにしてもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、フルライン型の記録装置を例に採り説明したが、記録媒体に対して液体吐出ヘッドを走査させる、所謂シリアル型の記録装置にも適用可能である。また、本発明は記録装置に限らず、その他の液体吐出装置にも適用可能である。

【符号の説明】

【0077】

３ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１３ 吐出口
１５ 記録素子（吐出素子）
１７ａ 供給口（液体供給口）
１７ｂ 回収口（液体回収口）
２５ 流路
５３ａ 電極配線層
５７ 第２発熱層
１００ 液体流動機構（液体流動手段）
１０５、１０６ 高さ調整機構
１２５ 第１レギュレータ
１２６ 第２レギュレータ
１３０ 外部電源
２０１ ＣＰＵ流速制御手段
１０００ 記録装置（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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】