特許 7585014 液体吐出ヘッド、その動作方法、及び液体吐出装置

(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】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッド、その動作方法、及び液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/135 20060101AFI20241111BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20241111BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

B41J2/135

B41J2/175 121

B41J2/01 501

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020200522

(22)【出願日】2020-12-02

(65)【公開番号】P2022088209

(43)【公開日】2022-06-14

【審査請求日】2023-11-28

(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】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン 道子

【審査官】岩本 太一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１４４３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－００６２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６６８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２５５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２３６７６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１１６５３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材と、前記吐出口形成部材に積層して設けられ、複数の流路を有する流路部材と、を含む複数の板状部材を積層して接合した構成を有する液体吐出ヘッドであって、
前記複数の流路は、前記複数の板状部材の接合界面に接し、
前記複数の流路は、第１の液体が流れる第１の流路と、隔壁を介して前記第１の流路に隣接して配置され、前記第１の液体よりも可視光領域の波長における分光反射率の平均値が高い第２の液体が流れる第２の流路と、を含み、
前記第１の流路において前記第１の液体に加わる圧力が、前記第２の流路において前記第２の液体に加わる圧力よりも小さいことを特徴とする、液体吐出ヘッド。

【請求項2】

前記第１の流路の断面積が前記第２の流路の断面積よりも大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項3】

前記第１の液体の粘度が前記第２の液体の粘度よりも大きい、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項4】

前記第２の液体に、前記第１の流路と前記第２の流路との間に形成された欠陥を充填する充填材粒子が含まれている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項5】

前記第２の液体に硬化性物質が含まれ、前記第１の液体に、前記硬化性物質の硬化を開始させる硬化開始剤が含まれている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記第１の流路に連通する第１のバッファータンクと、
前記第１のバッファータンクよりも水頭が高く、前記第２の流路に連通する第２のバッファータンクと、
を備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記複数の流路は、前記第１の流路と前記第２の流路とを含む、第１方向に並んだ５つの流路を含み、
前記５つの流路において、前記第１方向における一端から数えて２番目及び４番目の前記流路にブラックのインクが流れる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

前記複数の流路は、前記第２の流路を挟んで前記第１の流路の反対側に配置されて前記第２の流路に隣接し、前記第２の液体よりも可視光領域の波長における分光反射率の平均値が高い第３の液体が流れる第３の流路をさらに含み、
前記第２の流路において前記第２の液体に加わる圧力が、前記第３の流路において前記第３の液体に加わる圧力よりも小さい、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項9】

前記第１の流路に連通する第１のバッファータンクと、
前記第１のバッファータンクよりも水頭が高く、前記第２の流路に連通する第２のバッファータンクと、
前記第２のバッファータンクよりも水頭が高く、前記第３の流路に連通する第３のバッファータンクと、
を備える、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項10】

前記第１の流路の断面積が前記第２の流路の断面積よりも大きく、前記第２の流路の断面積が前記第３の流路の断面積よりも大きい、請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項11】

前記第１の液体の粘度が前記第２の液体の粘度よりも大きく、前記第２の液体の粘度が前記第３の液体の粘度よりも大きい、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項12】

前記流路部材は、複数の部材を積層して接合した構成を有する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項13】

液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材と、前記吐出口形成部材に積層して設けられ、第１の流路と、隔壁を介して前記第１の流路に隣接して配置された第２の流路と、を含む複数の流路を有し前記流路ごとに前記吐出口に連通して液体を保持する液室を備える流路部材と、を有する液体吐出ヘッドの動作方法であって、
前記第１の流路に第１の液体を流し、前記第２の流路に前記第１の液体よりも可視光領域の波長における分光反射率の平均値が高い第２の液体を流すときに、前記第１の液体が流れる前記流路の前記液室において前記第１の液体に加わる圧力よりも前記第２の液体が流れる前記流路の前記液室において前記第２の液体に加わる圧力を高くすることを特徴とする、液体吐出ヘッドの動作方法。

【請求項14】

前記第１の液体の粘度を前記第２の液体の粘度よりも大きくする、請求項１３に記載の液体吐出ヘッドの動作方法。

【請求項15】

前記第１の流路と前記第２の流路との間に形成された欠陥を充填する充填材粒子を含む前記第２の液体を使用する、請求項１３または１４に記載の液体吐出ヘッドの動作方法。

【請求項16】

硬化性物質を含む前記第２の液体を使用し、前記硬化性物質の硬化を開始させる硬化開始剤を含む前記第１の液体を使用する、請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの動作方法。

【請求項17】

請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記複数の流路に液体を供給するように接続され、前記複数の流路ごとに異なる圧力を発生させることができる圧力発生装置と、
前記圧力発生装置を制御する制御部と、
を有することを特徴とする、液体吐出装置。

【請求項18】

前記圧力発生装置に複数のバッファータンクを備える、請求項１７に記載の液体吐出装置。

【請求項19】

前記圧力発生装置と前記液体吐出ヘッドとの間で液体が循環するように構成されている、請求項１７または１８に記載の液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、色の異なる複数種類の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、その動作方法と、そのような液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置とに関する。

【背景技術】

【0002】

記録媒体上に記録を行うために吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドには、複数の吐出口を備えて吐出口ごとに異なる種類の液体、例えば異なる色のインクを吐出するものがある。このような液体吐出ヘッドでは、異なる色の液体が混じると、記録媒体に記録される画像における、知覚的に認識される画質の劣化が生じることがある。以下の説明において画質劣化とは、吐出によって記録された画像における知覚的に認識される劣化のことをいう。画質劣化を抑制するために特許文献１は、吐出口の周囲に付着している液体を拭うワイピング動作を行うときの吐出口を拭う順番を制御することを開示している。特許文献１に記載された制御では、少量の明るい色の液体が暗い色の液体に混じるときの方が、その逆の場合よりも知覚的な色の変化が小さいので、明るい色の液体に対応する吐出口を先に拭うようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１２３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された方法は、吐出口の周囲に付着している液体が混じることによる画質劣化を抑制することができるが、吐出口の内部や吐出口に連通する流路内において液体が混じったときの画質劣化を抑制することはできない。

【0005】

本発明の目的は、吐出口に至る流路内で異なる色の液体が混じるときにおいても画質劣化を抑制することができる、液体吐出ヘッド、その動作方法、及び液体吐出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材と、吐出口形成部材に積層して設けられ、複数の流路を有する流路部材と、を含む複数の板状部材を積層して接合した構成を有する液体吐出ヘッドであって、複数の流路は、複数の板状部材の接合界面に接し、複数の流路は、第１の液体が流れる第１の流路と、隔壁を介して第１の流路に隣接して配置され、第１の液体よりも可視光領域の波長における分光反射率の平均値が高い第２の液体が流れる第２の流路と、を含み、第１の流路において第１の液体に加わる圧力が、第２の流路において第２の液体に加わる圧力よりも小さいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、吐出口に至る流路内で異なる色の液体が混じるときにおいても画質劣化を抑制することができる、液体吐出ヘッド、その動作方法、及び液体吐出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１の実施形態の液体吐出ヘッドを示す模式断面図である。

【図2】図１に示す液体吐出ヘッドでの液体の流れを示す模式図である。

【図3】吐出用液体の分光反射率を示すグラフである。

【図4】液体吐出ヘッドの別の例を示す模式端面図である。

【図5】液体吐出ヘッドの別の例を示す模式断面図である。

【図6】液体吐出ヘッドの別の例を示す模式断面図である。

【図7】第２の実施形態の液体吐出ヘッドを示す図である。

【図8】液体吐出装置を説明する図である。

【図9】吐出用液体を説明する模式断面図である。

【図10】吐出用液体を説明する模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明を説明するためだけのものであって、本発明を限定するものではない。また、複数の図面にわたって共通する要素には共通の参照符号が付与されている。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッド１０を模式的に示している。液体吐出ヘッド１０は、複数の板状部材を積層し接合することによって構成されており、図示した例では、いずれも板状部材である吐出口形成部材１１と液室形成部材１２とが積層して相互に接合している。吐出口形成部材１１には、複数の吐出口１３ａ～１３ｅが貫通孔として形成されている。液室形成部材１２には、吐出口１３ａ～１３ｅにそれぞれ連通し、吐出口１３ａ～１３ｅから吐出されるべき液体すなわち吐出用液体を保持する液室１４ａ～１４ｅが設けられている。液室形成部材１２には、さらに、液室１４ａ～１４ｅに液体を供給するための供給路１５ａ～１５ｅが、吐出口１３ａ～１３ｅとは反対側に延びるように形成されている。液室１４ａ～１４ｅと供給路１５ａ～１５ｅとによって流路１６ａ～１６ｅが構成されている。吐出口１３ａ～１３ｅの形状や寸法は同一であり、流路１６ａ～１６ｅの形状や寸法は同一である。流路１６ａ～１６ｅは、吐出口形成部材１１と液室形成部材１２の接合界面に接している。

【0011】

本実施形態の液体吐出ヘッド１０は、紙などの記録媒体に対して異なる複数の色の液体、例えばインクを吐出してカラー画像による記録を行う。カラー画像による記録を行う場合、記録用の液体として、通常、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の３色の液体に加え、ブラック（Ｂ）の液体が使用される。本実施形態の液体吐出ヘッド１０においても、これら４色すなわち４種類の液体を使用する。流路１６ａにはシアンの液体、流路１６ｂ，１６ｄにはブラックの液体、流路１６ｃにはマゼンタの液体、流路１６ｅにはイエローの液体が供給されるものとする。

【0012】

図２は、液体吐出ヘッド１０において隣接する２つの流路の関係に注目して液体の流れを示す図である。図２では、隣接する２つの流路としてシアンの液体の流路１６ａとブラックの液体の流路１６ｂが示されており、白抜きの矢印はシアンの液体の流れを示し、黒矢印はブラックの液体の流れを示している。液室形成部材１２において、隣接する流路１６ａ，１６ｂによって挟まれている部分は流路１６ａ，１６ｂを隔てる隔壁２０となる部分である。吐出口形成部材１１と液室形成部材１２とは接合されているが、図２（ａ）に示すように、その接合界面には両方の流路１６ａ，１６ｂを連通する微小な欠陥１８が形成されやすい。欠陥１８が存在すると、この欠陥１８を介して両方の流路１６ａ，１６ｂの液体が互いに流入して混じり合う可能性がある。すなわち流路１６ａのシアンの液体と流路１６ｂのブラックの液体とが欠陥１８を介して混色する可能性がある。ここでは吐出口形成部材１１と液室形成部材１２の接合界面に欠陥１８が形成されるとしているが、隣接する流路１６ａ，１６ｂを隔てる隔壁２０自体の劣化によっても、液体が通過し得る欠陥が隔壁２０自体に生ずることもある。

【0013】

欠陥１８が生じたとき、ブラックの液体のみが少量ずつでもシアンの液体に流入すると、シアンの液体を吐出して形成される画像をユーザーが観察したときの知覚的な変化は大きい。これに対し、シアンの液体のみが少量、ブラックの液体に流入しても、ブラックの液体を吐出して形成される画像をユーザーが観察したときの知覚的な変化はほとんどない。そこで本実施形態では、異なる色が混じり合う恐れがあるとき、混色がおきたときの記録画像における知覚的変化がより小さくなるように、欠陥１８での液体の流れの方向を制御する。具体的には、図２（ｂ）に示すように、欠陥１８において流路１６ａから流路１６ｂに向けてシアンの液体が浸透して流れるようにし、逆方向にブラックの液体が流れないようにする。このように一方向にのみ液体が流れるようにする方法として、流路１６ａにおいてシアンの液体に加わる圧力を流路１６ｂにおいてブラックの液体に加わる圧力よりも高くすることが挙げられる。ここで示す例では、流路１６ａ，１６ｂにおいて液体に加わる圧力は、流路１６ａ，１６ｂにおいて吐出口１３ａ，１３ｂに連通する位置に設けられた液室１４ａ，１４ｂにおいて液体に加わる圧力のことである。

【0014】

図３は、吐出用液体として液体吐出ヘッド１０から吐出される各色の液体の可視光領域（ここでは４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長領域）での分光反射率を、横軸を波長とし、縦軸を反射率として示している。図３（ａ）はシアンの液体の分光反射率を示し、図３（ｂ）はマゼンタの液体の分光反射率を示し、図３（ｃ）はイエローの液体の分光反射率を示している。ここには示していないが、ブラックの液体の反射率は、可視光領域内の任意の波長において０に近く、いずれの波長においてもシアン、マゼンタ及びイエローのどの液体の反射率よりも小さい。本発明に基づく液体吐出ヘッド１０では、隣接する流路に異なる色の液体を流すときにどちらの流路の液体により大きな圧力が加わるようにするかは、各液体の可視光領域の波長における分光反射率の平均値に基づいて定める。分光反射率の平均値は、例えば、所定の波長間隔（例えば１０ｎｍまたはそれ以下）で分光反射率を取得し、それらを平均することによって算出することができる。そして、分光反射率の平均値が低い方の液体に比べ、分光反射率の平均値が高い方の液体の流路においてその液体に加わる圧力の方を高くする。例えば、液体吐出ヘッド１０において第１の流路と第２の流路とが隣接し、可視光領域の波長における分光反射率の平均値が相対的に低い第１の液体を第１の流路に流し、分光反射率の平均値が相対的に高い第２の液体を第２の流路に流すことを考える。このとき、第２の流路において第２の液体に加わる圧力を第１の流路において第１の液体に加わる圧力よりも高くすれば、第２の流路から第１の流路に向けて一方的に第２の液体が流れる。その結果、分光反射率の平均値の大きい第２の液体、例えばより明度の高い液体が、分光反射率の平均値が小さい第１の液体、例えばより明度の低い液体に混じることとなる。相対的に分光反射率の平均値が高い液体の少量が、相対的に分光反射率の平均値の低い液体に混じっても、記録画像における知覚的変化が少なく、画質劣化を抑制することができる。図２に示した例で説明すれば、ブラックの液体が第１の液体に該当し、シアンの液体が第２の液体に該当し、流路１６ｂが第１の流路に該当し、流路１６ａが第２の流路に該当する。液体吐出ヘッド１０の動作方法としては、第１の液体が流れる流路の液室において液体に加わる圧力よりも、第１の液体よりも可視光領域の波長における分光反射率の平均値が高い第２の液体が流れる流路の液室において第２の液体に加わる圧力を高くすればよい。

【0015】

第１の流路において第１の液体に加わる圧力よりも第２の流路において第２の液体に加わる圧力を高くする方法として、いくつかの方法がある。後述するように、液体吐出ヘッド１０を備える液体吐出装置に圧力発生装置を設けて液体吐出ヘッド１０の各流路１６ａ～１６ｅに接続し、圧力発生装置によって圧力が調整された吐出用液体が液体吐出ヘッド１０に供給されるようにしてもよい。あるいは、第１の流路に連通するとともに第１の液体を貯える第１のバッファータンクと、第２の流路に連通するとともに第２の液体を貯える第２のバッファータンクとを設け、第１のバッファータンクよりも第２のバッファータンクの水頭を高くしてもよい。

【0016】

流路１６ａ～１６ｅの寸法や形状が同じであり、同じ供給圧で各流路１６ａ～１６ｅに対して液体が供給されるときに、液体の粘度を変えることで、液室１４ａ～１４ｅにおける液体の圧力に差を設けることもできる。図２に示す場合において、第１の流路である流路１６ｂにブラックの液体が供給され、第２の流路である流路１６ａにシアンの液体が供給されるものとする。粘度が大きいほど流れに伴う圧力低下が大きくなるから、シアンの液体よりもブラックの液体の粘度を大きい場合には、液室１４ａ，１４ｂでの圧力を比べると、液室１４ｂでのブラックの液体の圧力の方が低くなる。これにより、液室１４ａから欠陥１８を介して液室１４ｂに向けて一方向にシアンの液体が流れるようになる。流路１６ａ，１６ｂを流れる液体の粘度に差を設ける場合には、隣接する液室１４ａ，１４ｂの間の圧力差が１００Ｐａ程度となるように各液体の粘度を調整する。液体ごとに粘度を異ならせる場合、粘度の異なる液体材料を使用する方法以外に、流路１６ａ～１６ｅやその上流において液体に加えられる熱を制御することにより各液体の粘度を変化させる方法がある。さらには、その他の機構や構成によって液体間に粘度差を生じさせてもよい。

【0017】

同じ供給圧で各流路１６ａ～１６ｅに対して液体が供給されるときに、流路１６ａ～１６ｅでの流速を変えることで、液室１４ａ～１４ｅにおける液体の圧力に差を設けることもできる。流路１６ａ～１６ｅの流速を変える方法として、流路１６ａ～１６ｅの断面積、特に吐出口１３ａ～１３ｅに連通する位置での断面積を変える方法がある。流路の断面積とは、流路において液体の流れに垂直な平面で切断したときの断面積のことをいう。図４は、図１に示す液体吐出ヘッド１０において、流路１６ａ～１６ｅに断面積の差を設けたものを示している。断面積に差を設けることにより、液室１４ａ～１４ｅの容積にも差が生じている。より具体的には、図４に示すものは、図１に示すものに比べ、ブラックの液体の流路１６ｂ，１６ｄにおいて、吐出口１３ｂ，１３ｄに連通する部分に設けられる液室１４ｂ，１４ｄの幅を広げて流路として断面積を大きくしたものである。液室１４ｂ，１４ｄでの流路断面積を液室１４ａ，１４ｃ，１４ｅにおける流路断面積に比べて４５％程度広くすると、流速が約半分となり、これは、約１００Ｐａほどの圧力低下の効果をもたらす。

【0018】

さらに、流路１６ａ～１６ｅにおける流抵抗を変えることで、流路１６ａ～１６ｅ、特に液室１４ａ～１４ｅにおいて液体に加わる圧力に差を設けることができる。流抵抗を変化させる方法には、液室１４ａ～１４ｅにおける液体の流れ方向に沿う長さを変える方法や、流路１６ａ～１６ｅの内壁面に凹凸を形成する方法などがある。流路ごとの流抵抗を変える任意の方法が本発明の範疇に含まれる。

【0019】

図１に示した液体吐出ヘッド１０において、吐出口形成部材１１と液室形成部材１２は、単一の部材に一体的に形成されていてもよいし、異なる部材または同一の部材を接合したものであってもよい。液室形成部材１２自体が複数の部材を接合したものであってもよい。吐出口形成部材１１と液室形成部材１２とを接合する場合は、それらの界面に接着剤などを適用して両者を接合して一体の接合品とする場合もあれば、直接接合によって界面に化学結合を生じさせて両者を接合する場合もある。さらに言えば、本発明に基づく液体吐出ヘッド１０において、板状部材の相互間の接合界面は、吐出口形成部材１１と液室形成部材１２との間の接合界面以外に存在してもよい。本発明を適用することにより、吐出口形成部材１１と液室形成部材１２との間の接合界面以外の接合界面に存在する欠陥を介して隣接する流路の液体が混じることによる画質劣化も抑制することができる。さらに本発明を適用することにより、接合界面以外の位置において隣接する流路間の隔壁に形成された欠陥を介して液体が混じることによる画質劣化も抑制することができる。

【0020】

図５に示した液体吐出ヘッド１０は、図１に示した液体吐出ヘッド１０において、液室形成部材１２の表面であって吐出口形成部材１１との接合界面とは反対側となる表面に、板状部材であるカバープレート２１を接合したものである。カバープレート２１には、液室１４ａ～１４ｅに液体を供給することを可能にするために、供給路１５ａ～１５ｅに連通する開口２２ａ～２２ｅが貫通孔として形成されている。開口２２ａ～２２ｅは、それぞれ流路１６ａ～１６ｅの一部を構成する。カバープレート２１は、液室形成部材１２と異なる部材で構成されても同一の部材で構成されてもよい。流路１６ａ～１６ｅの流量を変化させて液室１４ａ～１４ｅ内の液体に加わる圧力を変化させる場合、開口２２ａ～２２ｅの断面積を異ならせることにより、液室１４ａ～１４ｅの寸法を同一としたまま、流路１６ａ～１６ｅでの流量を変化させることができる。

【0021】

図１～図５を用いて説明した液体吐出ヘッド１０では、５本の流路１６ａ～１６ｅを用い、そのうちの２つの流路１６ｂ．１６ｄに対してブラックの液体を流している。しかし液体吐出ヘッド１０における流路の配置はこれに限られるものではない。図６に示す液体吐出ヘッド１０では、４本の流路１６ａ～１６ｄが設けられている。そして、これら４本の流路１６ａ～１６ｄにおいて、流路１６ａにイエローの液体が供給され、流路１６ｂにシアンの液体が供給され、流路１６ｃにマゼンタの液体が供給され、流路１６ｄにブラックの液体が供給されている。この液体吐出ヘッド１０においても、隣接する流路を流れる異なる２色の液体の間で一方の液体が他方の液体に少量混入したときの影響が小さいのはどのような場合であるかに応じて、各流路１６ａ～１６ｄにおいて液体に加わる圧力を設定する。混入する側の液体として画質劣化に与える影響が最も小さいのはイエローの液体であり、次に影響が小さいのはシアンの液体であり、その次にマゼンタの液体であり、最も影響が大きいのはブラックの液体である。そこで、液室１４ａ～１４ｄにおいて液体に加わる圧力をそれぞれＰ_ａ，Ｐ_ｂ，Ｐ_ｃ，Ｐ_ｄとしたときにＰ_ａ＞Ｐ_ｂ＞Ｐ_ｃ＞Ｐ_ｄとする。このように圧力を設定することにより、流路間を連通する欠陥がある場合であっても、液室１４ａから液室１４ｂ、液室１４ｂから液室１４ｃ、液室１４ｃから液室１４ｄへとのみ液体が流入するように制御することができる。この構成によって、異なる色の液体の流入による画質劣化を最小限に抑制することができる。

【0022】

図６に示した例は、異なる４色の液体を４本の流路１６ａ～１６ｄにそれぞれ供給する場合を示しているが、液体の種類を増やし、それに合わせて流路の数を増やした場合であっても、同様に圧力を設定することにより、画質劣化を最小限に抑えることができる。３本以上の流路があるときの圧力の設定方法を一般的に説明すると以下のようになる。第１の液体が流れる第１の流路と第２の液体が流れる第２の流路が隣接し、第２の流路を挟んで第１の流路とは反対側で第２の流路に隣接するように第３の流路が配置して第３の液体が第３の流路を流れる場合を考える。そして、第２の液体は、第１の液体よりも可視光領域の波長における分光反射率の平均値が高く、第３の液体は、第２の液体よりも可視光領域の波長における分光反射率の平均値が高いものとする。このとき、第１の流路において第１の液体に加わる圧力を、第２の流路において第２の液体に加わる圧力よりも小さくし、第２の流路において第２の液体に加わる圧力を、第３の流路において第３の液体に加わる圧力よりも小さくする。図６に示した例では、流路１６ａ～１６ｃに注目すると、イエローの液体が流れる流路１６ａが第３の流路に該当し、シアンの液体が流れる流路１６ｂが第２の流路に該当し、マゼンタの液体が流れる流路１６ｃが第１の流路に該当することになる。

【0023】

第１乃至第３の流路の間にこのような圧力差を設定する方法として、例えば、第１乃至第３の流路にそれぞれ連通する第１乃至第３のバッファータンクを設けて水頭に差を設ける方法がある。この場合、第１のバッファータンクよりも第２のバッファータンクの水頭を高くし、第２のバッファータンクよりも第３のバッファータンクの水頭を高くする。あるいは、第１の流路の断面積を第２の流路の断面積よりも大きくし、第２の流路の断面積を第３の流路の断面積よりも大きくして、流路間に圧力差を形成してもよい。さらには、第１の液体の粘度を第２の液体の粘度よりも大きくし、第２の液体の粘度を第３の液体の粘度よりも大きくして、流路間に圧力差を形成してもよい。

【0024】

（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッド３０を示している。この液体吐出ヘッド３０は、いずれも板状部材である吐出口形成部材３１と液室形成部材３２とを積層し接合したものであり、吐出用液体が循環する形式のものである。図では、異なる２色の液体の分の吐出口３３ａ，３３ｂが設けられる領域が示されている。図７（ａ）は、本実施形態の液体吐出ヘッド３０を示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ－Ａ線での断面図である。図７（ａ）では、液体吐出ヘッド３０の構造の理解を容易にするため、吐出口形成部材３１を破線で示すとともに、吐出口形成部材３１がなかったとしたときに液室形成部材３２を実線で描いている。図７（ａ）のハッチング部分は、吐出口形成部材３１と液室形成部材３２とが接合している領域を示している。一方の色の液体の吐出口３３ａが複数個設けられ、それらは、図７（ａ）の図示左右方向に１列に配置して吐出口列を形成している。同様に、他方の色の液体の吐出口３３ｂも複数個設けられて、１列に配置して吐出口列を形成している。

【0025】

吐出口３３ａに注目すると、吐出口３３ａが設けられる位置において吐出口形成部材３１の液室形成部材３２に向かい合う面には、吐出口３３ａごとにその吐出口３３ａに連通する細長い凹部が形成されている。この凹部は、吐出口形成部材３１と液室形成部材３２とが接合したときに、吐出用液体が通過できる圧力室３４ａを構成する。圧力室３４ａにおいて吐出口３３ａと向かい合う位置の液室形成部材３２の表面には、吐出口３３ａから液体を吐出させるためのエネルギーを発生する、電気熱変換体などのエネルギー発生素子３５が設けられている。圧力室３４ａの長手方向の両端に対応して液室形成部材３２にはそれぞれ供給口３８ａ，３９ａが設けられ、供給口３８ａ，３９ａは、液室形成部材３２内に形成されている個別液室３６ａ，３７ａに連通している。吐出口３３ａから液体の吐出を行わないときは、液体は個別液室３６ａから供給口３８ａ、圧力室３４ａ、供給口３９ａを経て個別液室３７ａへと流れる。そして個別液室３８ａに流入した液体は、液体吐出ヘッド３０の外部に設けられた配管を介して回収され、その後、タンクなどを介して個別液室３６ａに再供給される。液体吐出ヘッド３０を備えた液体吐出装置の全体としてみれば、吐出用液体は循環している。エネルギー発生素子３５が駆動されたときは、圧力室３４ａ内の液体の一部が吐出口３３ａから吐出され、吐出された分の液体を補うように、個別液室３６ａ，３７ａから供給口３８ａ，３９ａを介して圧力室３４ａへと液体が流れる。個別液室３６ａ，３７ａの圧力は一定に維持されている。個別液室３６ａと供給口３８ａは吐出口３３ａに連通する１つの流路４を構成し、個別液室３７ａと供給口３９ａも同じ吐出口３３ａに連通する１つの流路を構成する。同様に、吐出口３３ｂに対応して、圧力室３４ｂ、エネルギー発生素子３５、個別液室３６ｂ，３７ｂ及び供給口３８ｂ，３９ｂが設けられている。

【0026】

圧力室３４ａ及び供給口３８ａ，３９ａの流抵抗が小さいとすると、不図示のバッファータンクから個別液室３６ａに液体が供給されるとして、吐出口３３ａに対応する個別液室３６ａ，３７ａの両方において液体に加わる圧力は同じであると考えてよい。同様に吐出口３３ｂに対応する個別液室３６ｂ，３７ｂの両方において液体に加わる圧力は同じであると考えてよい。ここで吐出口３３ａからシアンの液体を吐出し、吐出口３３ｂからブラックの液体を吐出する場合を考える。個別液室３７ａ及び供給口３９ａからなる流路と、個別液室３６ｂと供給口３８ｂとからなる流路は、液室形成部材３２において隣接し、かつ、異なる色の液体が流れる流路である。本実施形態では、第１の実施形態の場合と同様に、シアンの液体が流れる流路において液体に加わる圧力を、ブラックの液体が流れる流路において液体に加わる圧力よりも高くする。その結果、両方の流路を連通するような欠陥があったとしても、ブラックの液体に少量混入するようにシアンの液体が圧力の高い方の個別液室３７ａから圧力が低い方の個別液室３６ｂへと流れる。

【0027】

個別液室３７ａ及び供給口３９ａからなる流路と、個別液室３６ｂと供給口３８ｂとからなる流路との間に、具体的には個別液室３７ａと個別液室３６ｂの間に、これらを連通する幅１μｍ、高さ０．５μｍの欠陥があるとする。個別液室３７ａ内の液体に加わる圧力が個別液室３６ｂ内の液体に加わる圧力よりも１０Ｐａだけ高くなるようにすると、個別液室３７ａ内のシアンの液体が２４時間あたり約１３０ｐＬだけ、個別液室３６ｂ内のブラックの液体に流入する。逆方向にブラックの液体が流れることはない。２４時間の間に流れる約１３０ｐＬという量は一例として個別液室３６ｂの容積の０．００５％程度であり、このようにシアンの液体が流入したブラックの液体を吐出口３３ｂから吐出して記録を行っても、記録された画像における画質への影響はない。個別液室３７ａと個別液室３６ｂの間の圧力差を１０Ｐａよりもさらに低くすることによって、ブラックの液体へのシアンの液体の混入量を小さくすることができる。設定する圧力差が小さすぎると、個別液室３７ａ，３６ｂで起こり得る圧力変動のために、個別液室３７ａから個別液室３６ｂへの逆方向の液体の流れが発生する恐れが生じる。なお、液体が循環する形式の液体吐出ヘッドの場合、異なる色の液体の隣接する流路の間の圧力差はおおよそ３０００Ｐａ以下とし、液体の吐出後の圧力室への液体の補充に支障をきたさないようにする必要がある。

【0028】

以上、吐出口３３ａを備える吐出口列と吐出口３３ｂを備える吐出口列とを備えて異なる２色の液体を吐出する液体吐出ヘッド３０を説明したが、第２の実施形態の液体吐出ヘッドは、さらに多くの色の液体を吐出するように構成することも可能である。例えば、図１、図３、図４及び図５に示した液体吐出ヘッドにおいて、吐出口に連通する圧力室を設けるとともに圧力室に液体が循環する構成とするとにより、第２の実施形態に基づく液体吐出ヘッドとすることができる。また、第２の実施形態において流路間に圧力差を設定する方法としては、第１の実施形態の場合と同様に、圧力発生装置による方法、バッファータンクにおける水頭差による方法、液体の粘度差による方法、流路の断面積差や流抵抗差による方法などがある。

【0029】

（液体吐出装置）
図８は、本発明に基づく液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置を説明する図である。この液体吐出装置は、第２の実施形態の液体吐出ヘッド３０を備えるものであって、制御部であるコントローラー５１と、コントローラー５１によって制御される圧力発生装置５２を備えている。圧力発生装置５２は、液体吐出ヘッド３０の各流路に接続されてそれらの流路に吐出用液体を供給するものであり、各流路に対する圧力を流路ごとに異なる圧力で同時に発生させることができるものである。圧力発生装置５２から各色の液体が液体吐出ヘッド３０に供給され、液体吐出ヘッド３０で吐出されなかった液体が圧力発生装置５２に戻ることにより、液体が圧力発生装置５２と液体吐出ヘッド３０の間で循環する。コントローラー５１が圧力発生装置５２を制御して液体吐出ヘッド３０への液体の供給圧を変化させることにより、上述したように液体吐出ヘッド３０における隣接する流路間に圧力差が生じる。圧力発生装置５２は、各色の液体の流路にそれぞれ連通するバッファータンク群（不図示）を備え、バッファータンクにおける水頭の差によって液体の供給圧に差を生じさせるものであってもよい。第１の実施形態の液体吐出ヘッド１０を用いる液体吐出装置においても、コントローラー５１によって液体の供給圧が制御される圧力発生装置５２を設け、圧力発生装置５２から液体吐出ヘッド１０の各流路にそれぞれの色の液体を供給することができる。

【0030】

（吐出用液体）
各実施形態の液体吐出ヘッド１０，３０は、異なる色の液体が流れる隣接する流路の間にこれらの流路に連通する欠陥があるときに、流路間に圧力差を設定して画質劣化を抑制しようとするものである。このとき、吐出されるべき液体すなわち吐出用液体を利用して欠陥を閉塞することができる。以下、吐出用液体を用いた欠陥の閉塞について説明する。

【0031】

図９は、吐出用液体を用いて欠陥を閉塞する方法の一例を示している。ここでは、図３に示す場合と同様に、流路１６ａと流路１６ｂとが隔壁２０を隔てて隣接し、吐出口形成部材１１と液室形成部材１２との接合界面に流路１６ａ，１６ｂを連通する欠陥１８が形成されているものとする。流路１６ａを流れる液体はイエローの色の液体であり、流路１６ｂを流れる液体はブラックの液体であり、液体に加わる圧力に関し、流路１６ａの方が流路１６ｂよりも高くなっている。そして圧力が高い方の流路１６ａに供給される液体には、吐出口１３ａの直径よりも小さな寸法の充填材粒子５３が液体に分散した状態で含まれている。充填材粒子５３は、例えば透明なポリマーからなり、その直径は例えば１ｎｍ以上５μｍ以下であって、種々のサイズの充填材粒子５３が混合して用いられる。液体に加わる圧力は流路１６ａの方が流路１６ｂより高いため、充填材粒子５３を含んだ液体が欠陥１８を介して流路１６ａから流路１６ｂに向けて流れようとする。そのとき、液体に分散されている充填材粒子５３が欠陥１８の側壁などに引っ掛かって堆積する。その結果、欠陥１８が閉塞され、流路１６ａ内の液体が継続して流路１６ｂ内の液体に混じり込むことが抑制される。種々のサイズの充填材粒子５３が液体に含まれているので、堆積した充填材粒子５３の隙間を介して液体が流れることが抑えられるとともに、種々の寸法及び形状の欠陥１８を閉塞させることができる。なお、欠陥１８の閉塞に関与しなかった充填材粒子５３は、吐出口１３ａから排出される。

【0032】

図１０は、吐出用液体を用いて欠陥を閉塞する方法の別の例を示している。図１０に示した例は、図９に示した例において圧力が高い側の流路１６ａを流れる液体に充填材粒子５３の代わりに硬化性物質が含まれるようにし、圧力が低い側の流路１６ｂを流れる液体に硬化開始剤が含まれるようにしたものである。流路１６ｂを流れる液体に含まれる硬化開始剤は、流路１６ａを流れる液体に含まれる硬化開始剤の硬化を開始させる薬剤である。一例として硬化性物質は重合性を有するポリマーであり、硬化開始剤はこのポリマーに対応する重合開始剤である。硬化性物質を含む液体が流路１６ａから欠陥１８を介して流路１６ｂに流れ込むと、流れ込んだ時点で、流路１６ｂ内の液体に含まれる硬化開始剤の作用によって硬化性物質が硬化を開始する。その結果、欠陥１８の流路１６ｂ側の出口付近に硬化物５４が形成され、欠陥１８の出口が塞がれることにより、欠陥１８が閉塞される。硬化物５４の形成に寄与しなかった硬化性物質は吐出口１３ａから吐出され、硬化物５４の形成に寄与しなかった硬化開始剤は吐出口１３ｂから排出される。

【0033】

ここでは、図９及び図１０を用いて、隣接する２つの流路１６ａ，１６ｂの間に形成された欠陥１８を閉塞させる場合を説明した。ここで説明したような吐出用液体を用いて欠陥を閉塞させる方法は、より多くの流路を備える上述した各実施形態の液体吐出ヘッドに対して実行することができる。

【符号の説明】

【0034】

１０，３０ 液体吐出ヘッド
１１ 吐出口形成部材
１２ 液室形成部材
１３ａ～１３ｅ 吐出口
１４ａ～１４ｅ 液室
１６ａ～１６ｅ 流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】