JP2009149057A - Inkjet recording head and inkjet recording apparatus - Google Patents

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Katsuhiko Takano
勝彦 高野
Junji Yasuda
淳司 安田
Manabu Sueoka
学 末岡
Katsumasa Nishikawa
勝正 西川
Shigeo Takenaka
成夫 竹中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a recording head which is high in recording reliability with the temperature unevenness suppressed even when recording is carried out using an elongated and high-density recording head. <P>SOLUTION: A temperature equalizing member such as a heat pipe or a cooling path is prepared between a first support substrate and a second support substrate or in the first support substrate. Hence the temperature can be equalized among a plurality of the second support substrates, and eventually the temperature among recording element substrates joined to respective support substrates can be equalized. Moreover, the temperature equalizing member can be set near the recording element substrate, enabling more efficient equalization of the temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクを吐出する記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関し、詳しくは、記録ヘッドの冷却もしくは温度調整のための構造に関するものである。   The present invention relates to a recording head for ejecting ink and an ink jet recording apparatus, and more particularly to a structure for cooling or temperature adjustment of the recording head.

従来、インクを吐出する方式の記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置は、ランニングコストが安く、装置の小型化も可能であることから、コンピュータ機器などの情報出力に幅広く利用され、また商品化されている。   Conventional ink jet recording apparatuses using recording heads that eject ink have low running costs and can be miniaturized, so they are widely used for information output in computer equipment and are commercialized. Yes.

近年では、より高速で高精細な画像の記録を実現するため、より記録幅(吐出口の配列長さ)の長い記録ヘッドの実現が望まれている。具体的には、記録ヘッドの長さが4インチ〜13インチなどの長さのものも求められている。   In recent years, in order to realize high-speed and high-definition image recording, it is desired to realize a recording head having a longer recording width (arrangement length of discharge ports). Specifically, a recording head having a length of 4 inches to 13 inches or the like is also required.

このように記録ヘッドが長尺化、高密度化すると、記録ヘッドへの投入エネルギーが増大し、記録中の、記録ヘッドの温度上昇が著しくなる。その結果、例えば、ページ毎の吐出量変動が大きくなったり、連続記録する際の記録特性が低下したりする等の問題が発生することがある。   When the recording head is lengthened and densified in this manner, the energy input to the recording head increases, and the temperature rise of the recording head during recording becomes significant. As a result, for example, there may be a problem that the discharge amount fluctuation for each page becomes large or the recording characteristics at the time of continuous recording deteriorate.

従来、このような記録ヘッドの温度変化に対処する構成として、特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載された、記録ヘッドにヒートパイプや放熱部材を設け、記録ヘッドを冷却し、またはその温度を均一化するものが提案されている。   Conventionally, as a configuration for dealing with such a temperature change of the recording head, a recording pipe described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 is provided with a heat pipe or a heat radiating member, and the recording head is cooled, or Some have been proposed to make the temperature uniform.

特開平8−276575号公報JP-A-8-276575 特許第2656834号公報Japanese Patent No. 2656834 特許第2744475号公報Japanese Patent No. 2744475

しかしながら、特許文献1などに記載されている記録ヘッドを冷却しあるいはヘッド温度を均一化する構成は、その効率の点で不十分な場合がある。すなわち、従来の構成では、完成した記録ヘッドにヒートパイプや放熱部材を後付けないし外付けするものであるため、記録ヘッドの熱源である記録素子基板とヒートパイプ等との距離をあまり近付けられないという問題がある。また、ヒートパイプ等を後付けしていることから、ヒートパイプ等と記録ヘッドの接触面積が限られてしまうという問題もある。   However, the configuration for cooling the recording head or making the head temperature uniform described in Patent Document 1 or the like may be insufficient in terms of efficiency. That is, in the conventional configuration, a heat pipe or a heat radiating member is attached or externally attached to the completed recording head, so that the distance between the recording element substrate, which is the heat source of the recording head, and the heat pipe cannot be made very close. There's a problem. In addition, since a heat pipe or the like is retrofitted, there is a problem that the contact area between the heat pipe and the recording head is limited.

以上のように、従来の冷却ないし温度均一化の構成は、記録ヘッドを冷却し、あるいはヘッド温度を均一化する際の効率が低くその機能が十分でない場合がある。従来の構成であっても記録条件によっては冷却、温度均一化の効果が十分な場合もある。しかし、特に、より長尺化、高密度化した記録ヘッドで、連続記録性を向上させようとした場合は、記録ヘッドの温度ムラや昇温による記録不具合(濃度ムラ、気泡による不吐出)を抑えることが出来なくなるおそれがある。   As described above, the conventional cooling or temperature equalization configuration has low efficiency in cooling the recording head or equalizing the head temperature, and its function may not be sufficient. Even with the conventional configuration, the effect of cooling and temperature equalization may be sufficient depending on the recording conditions. However, in particular, when trying to improve the continuous recording performance with a recording head that is longer and higher in density, recording defects (density unevenness, non-ejection due to air bubbles) due to temperature unevenness or temperature rise of the recording head. There is a risk that it cannot be suppressed.

本発明の目的は、例えば長尺化、高密度化した記録ヘッドを用いて記録した場合でも温度ムラが抑制された記録信頼性が高い記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a recording head and an ink jet recording apparatus which have high recording reliability in which temperature unevenness is suppressed even when recording is performed using, for example, a long and high-density recording head.

そのために本発明では、インクジェット記録ヘッドであって、インクを吐出するための熱エネルギー発生素子を備える複数の記録素子基板と、第1の支持基板と、前記第1の支持基板により支持されており、前記記録素子基板をそれぞれに支持する複数の第2の支持基板と、前記第1の支持基板と前記第2の支持基板との間に、または、前記第1の支持基板内に配される温度均一化部材と、を具えたことを特徴とする。   Therefore, in the present invention, an inkjet recording head is supported by a plurality of recording element substrates each including a thermal energy generating element for ejecting ink, a first support substrate, and the first support substrate. And a plurality of second support substrates that respectively support the recording element substrate, and between the first support substrate and the second support substrate or in the first support substrate. And a temperature uniformizing member.

以上の構成によれば、第1の支持基板と第2の支持基板との間に、または第1支持基板の内部にヒートパイプ等の温度均一化部材を設けることにより、複数の第2の支持基板間に温度ムラを小さくすることができる。その結果、第2の支持基板に配設された記録素子基板間の温度ムラを低減することが可能となる。そして、温度均一化部材を第1の支持基板と第2の支持基板との間に挟み込むように配設し、または第1支持基板内部に配設することから、この温度均一化部材をできるだけ発熱源である記録素子基板に近付けることが可能となる。その結果、上記温度ムラの低減を効率的に行うことができる。   According to the above configuration, a plurality of second supports are provided by providing a temperature equalizing member such as a heat pipe between the first support substrate and the second support substrate or inside the first support substrate. Temperature unevenness can be reduced between the substrates. As a result, it is possible to reduce temperature unevenness between the recording element substrates disposed on the second support substrate. Then, the temperature equalizing member is disposed so as to be sandwiched between the first support substrate and the second support substrate, or disposed inside the first support substrate, so that the temperature equalizing member generates heat as much as possible. It is possible to approach the recording element substrate as a source. As a result, the temperature unevenness can be efficiently reduced.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1〜図6は、本発明が実施されるインクジェット記録ヘッドやインクジェット記録装置を説明するための説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 6 are explanatory views for explaining an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus in which the present invention is implemented.

図1に示す記録ヘッドH1000は、熱エネルギー発生素子として電気熱変換素子を備え、この電気熱変換素子が電気信号に応じて熱エネルギーをインクに作用させて膜沸騰による気泡を生じさせることにより吐出口からインクを吐出する。この記録ヘッドH1000は、図2の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1001と、インク供給ユニットH1002のインク供給部材H1500とを有して構成される。そして、図3の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1001は、記録素子基板H1100、支持基板H1200、電気配線基板H1300、プレートH1400、フィルタ部材H1600を有して構成されている。記録素子基板H1100は複数(図に示す例では4個)が設けられ、それぞれの記録素子基板には、以下で説明するように、複数の吐出口が配列されている。そして、4個の記録素子基板H1100のうちそれぞれの二組が相互に一部が重なるように(千鳥状に)配列されることにより、記録ヘッド全体として所定の長さの吐出口の配列を構成している。   The recording head H1000 shown in FIG. 1 includes an electrothermal conversion element as a thermal energy generation element. The electrothermal conversion element causes thermal energy to act on ink according to an electrical signal to generate bubbles due to film boiling. Ink is ejected from the outlet. As shown in the exploded perspective view of FIG. 2, the recording head H1000 includes a recording element unit H1001 and an ink supply member H1500 of an ink supply unit H1002. As shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the recording element unit H1001 includes a recording element substrate H1100, a support substrate H1200, an electric wiring substrate H1300, a plate H1400, and a filter member H1600. A plurality of recording element substrates H1100 (four in the example shown in the figure) are provided, and a plurality of ejection openings are arranged on each recording element substrate as described below. Then, two sets of the four recording element substrates H1100 are arranged so as to partially overlap each other (in a zigzag pattern), thereby forming an array of ejection openings having a predetermined length as the entire recording head. is doing.

図4(a)は、記録素子基板H1100の詳細な構成を説明する図であり、図4(b)は図4(a)に示すIVB−IVB線の断面図である。記録素子基板H1100は、例えば、厚さ0.5〜1mmの薄膜のSi基板H1108を備える。この基板H1108には、インク供給路としての長溝状の貫通口であるインク供給口H1101が形成されている。このインク供給口H1101は、Si基板H1108の結晶方位を利用した、異方性エッチングによって形成されるものである。また、Si基板H1108の上面には、インク供給口H1101の開口の両側に複数の電気熱変換素子H1102がそれぞれ千鳥状に配列され、さらに、これらの電気熱変換素子H1102に電力を供給するためのAlなどの電気配線が成膜技術により形成されている。また、Si基板H1108の上面には、電気配線と接続した、外部からの電力を供給するための電極H1103が設けられる。   FIG. 4A is a diagram for explaining the detailed configuration of the recording element substrate H1100, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line IVB-IVB shown in FIG. The recording element substrate H1100 includes a thin Si substrate H1108 having a thickness of 0.5 to 1 mm, for example. The substrate H1108 is formed with an ink supply port H1101 which is a long groove-like through-hole as an ink supply path. The ink supply port H1101 is formed by anisotropic etching using the crystal orientation of the Si substrate H1108. In addition, a plurality of electrothermal conversion elements H1102 are arranged in a staggered manner on both sides of the opening of the ink supply port H1101 on the upper surface of the Si substrate H1108, and for supplying power to these electrothermal conversion elements H1102 Electric wiring such as Al is formed by a film forming technique. On the upper surface of the Si substrate H1108, an electrode H1103 connected to the electric wiring and for supplying electric power from the outside is provided.

Si基板H1108上には、流路形成部材H1110が重なるように設けられ、この部材には複数の電気熱変換素子H1102それぞれに対応したインク流路H1104、吐出口H1105、および発泡室H1107が形成されている。ここで、吐出口H1105は対応する電気熱変換素子H1102に対向するように形成されている。これにより、電気熱変換素子H1102が発生する熱エネルギーがインク供給口H1101を介して供給されたインクに気泡を生じさせ、対応する吐出口からインクを吐出することができる。   On the Si substrate H1108, a flow path forming member H1110 is provided so as to overlap. An ink flow path H1104, a discharge port H1105, and a foaming chamber H1107 corresponding to each of the plurality of electrothermal conversion elements H1102 are formed on this member. ing. Here, the discharge port H1105 is formed to face the corresponding electrothermal conversion element H1102. As a result, the thermal energy generated by the electrothermal conversion element H1102 generates bubbles in the ink supplied via the ink supply port H1101, and the ink can be discharged from the corresponding discharge port.

図3を参照すると、支持基板H1200は、例えば、厚さ0.5mm〜10mmのアルミナ(Al23)材料で形成されている。なお、支持基板の素材は、アルミナに限られることなく、例えば、記録素子基板H1100の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板H1100材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作ることができる。このような支持基板H1200の素材は、例えば、シリコン(Si)、窒化アルミニウム(AlN)、ジルコニア、窒化珪素(Si34)、炭化珪素(SiC)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)のうちいずれかとすることができる。支持基板H1200には、記録素子基板H1100にインクを供給するためのインク供給口H1201(第1インク供給口)が形成されている。そして、このインク供給口は、Si基板H1108のインク供給口H1101(第2インク供給口)と整列することにより、これら供給口を介したインク供給が可能となる。すなわち、記録素子基板H1100は支持基板H1200に対して位置精度良く接着固定される。また、支持基板H1200は、位置決め基準となるX方向基準H1204、Y方向基準H1205、Z方向基準H1206を有している。支持基板H1200には、本発明の各実施形態に関して後述されるように、その内部に冷却機能を有する部材として冷却用液体の流路が形成されている。 Referring to FIG. 3, the support substrate H1200 is formed of an alumina (Al 2 O 3 ) material having a thickness of 0.5 mm to 10 mm, for example. The material of the support substrate is not limited to alumina. For example, the support substrate has a linear expansion coefficient equivalent to that of the material of the recording element substrate H1100, and is equivalent to the thermal conductivity of the recording element substrate H1100 material. Alternatively, it can be made of a material having an equivalent or higher thermal conductivity. Examples of the material of the support substrate H1200 include silicon (Si), aluminum nitride (AlN), zirconia, silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), molybdenum (Mo), and tungsten (W). It can be either of them. The support substrate H1200 is formed with an ink supply port H1201 (first ink supply port) for supplying ink to the recording element substrate H1100. This ink supply port is aligned with the ink supply port H1101 (second ink supply port) of the Si substrate H1108, so that ink can be supplied through these supply ports. That is, the recording element substrate H1100 is bonded and fixed to the support substrate H1200 with high positional accuracy. The support substrate H1200 has an X-direction reference H1204, a Y-direction reference H1205, and a Z-direction reference H1206, which are positioning references. As will be described later with respect to each embodiment of the present invention, a cooling liquid flow path is formed in the support substrate H1200 as a member having a cooling function.

以上の構成を有した記録素子基板H1100は、図1に示すように支持基板H1200上に千鳥状に配置され、同一色による記録幅(上述の所定長さの吐出口配列長さ)が広い記録を可能としている。例えば、吐出口列の長さが、重なり部分を考慮して1インチ以上である4つの記録素子基板H1100a、H1100b、H1100c、H1100dを、一部が重なる千鳥状配置とすることにより、4インチ幅の記録が可能となる。   The recording element substrate H1100 having the above configuration is arranged in a staggered manner on the support substrate H1200 as shown in FIG. 1, and the recording width of the same color (the above-mentioned predetermined length of the ejection port array length) is wide. Is possible. For example, four recording element substrates H1100a, H1100b, H1100c, and H1100d, each having an ejection port array length of 1 inch or more in consideration of the overlapping portion, are arranged in a staggered pattern with a partly overlapped, and the width is 4 inches. Can be recorded.

また、それぞれの記録素子基板の吐出口列の端部は、千鳥状に隣接する他の記録素子基板の吐出口列の端部と、記録方向に対して重複する領域(L)を有し、これにより、各記録素子基板による記録領域間に隙間が生じることを防止している。例えば、吐出口群H1106aと吐出口群H1106bに重複領域H1109a、H1109bを設けている。   Further, the end portion of the ejection port array of each recording element substrate has a region (L) overlapping with the end portion of the ejection port array of another recording element substrate adjacent to the staggered pattern in the recording direction, As a result, a gap is prevented from being generated between the recording areas of each recording element substrate. For example, overlapping regions H1109a and H1109b are provided in the discharge port group H1106a and the discharge port group H1106b.

図3に示すように、電気配線基板H1300は、記録素子基板H1100に対してインクを吐出するための電気信号を伝えるものであり、記録素子基板H1100を組み込むための開口部を有している。電気配線基板H1300の裏面にはプレートH1400が接着固定される。また、電気配線基板H1300は、記録素子基板H1100の電極H1103に対応する電極端子H1302と、この基板の配線端部に配置された、記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301を有している。電気配線基板H1300と記録素子基板H1100は、例えば、記録素子基板H1100の電極H1103と電気配線基板H1300の電極端子H1302とが金ワイヤーH1303(不図示)を用いたワイヤーボンディング技術によりにより電気的に接続される。電気配線基板H1300の素材としては、例えば、配線が二層構造のフレキシブル配線基板が使用され、表層はポリイミドフィルムで覆われている。   As shown in FIG. 3, the electric wiring board H1300 transmits an electric signal for ejecting ink to the recording element substrate H1100, and has an opening for incorporating the recording element substrate H1100. A plate H1400 is bonded and fixed to the back surface of the electrical wiring board H1300. The electric wiring board H1300 includes an electrode terminal H1302 corresponding to the electrode H1103 of the recording element board H1100 and an external signal input terminal H1301 for receiving an electric signal from the recording apparatus main body arranged at the wiring end of the board. have. For example, the electrode H1103 of the recording element substrate H1100 and the electrode terminal H1302 of the electric wiring substrate H1300 are electrically connected to each other by a wire bonding technique using a gold wire H1303 (not shown). Is done. As a material of the electrical wiring board H1300, for example, a flexible wiring board having a two-layer structure is used, and a surface layer is covered with a polyimide film.

図3に示すように、プレートH1400は、例えば、厚さ0.5〜1mmのSUS板で形成されている。なお、プレートの素材は、SUSに限られることなく、耐インク性を有し、良好な平面性を有する他の材料で作られてもよい。そして、プレートH1400は、支持基板H1200に接着固定された記録素子基板H1100を取り込む開口部H1402を有し、支持基板に接着固定される。   As shown in FIG. 3, the plate H1400 is formed of a SUS plate having a thickness of 0.5 to 1 mm, for example. The material of the plate is not limited to SUS, and may be made of other materials having ink resistance and good flatness. The plate H1400 has an opening H1402 for receiving the recording element substrate H1100 bonded and fixed to the support substrate H1200, and is fixed to the support substrate.

プレートの開口部H1402と記録素子基板H1100の側面によって形成される溝部には、第1の封止剤H1304(図1)が充填され、電気配線基板H1300の電気実装部を封止している。また、記録素子基板の電極H1103は、第2の封止剤H1305(図1)で封止し、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。   A groove formed by the opening H1402 of the plate and the side surface of the recording element substrate H1100 is filled with the first sealing agent H1304 (FIG. 1), and the electrical mounting portion of the electrical wiring substrate H1300 is sealed. The electrode H1103 of the recording element substrate is sealed with a second sealant H1305 (FIG. 1) to protect the electrical connection portion from corrosion by ink and external impact.

また、図3に示すように、支持基板H1200おけるインク供給口H1201の裏面側の部分には、インク中に混入された異物を取り除くためのフィルター部材H1600が接着固定される。さらに、図2に示すように、インク供給部材H1500は、例えば、樹脂成形により形成され、共通液室H1501と、Z方向基準面H1502を備えている。そして、Z方向基準面H1502は、記録素子ユニットを位置決め固定するとともに、記録ヘッドH1000のZ方向基準となっている。   Further, as shown in FIG. 3, a filter member H1600 for removing foreign matters mixed in the ink is bonded and fixed to a portion on the back side of the ink supply port H1201 in the support substrate H1200. Further, as shown in FIG. 2, the ink supply member H1500 is formed by resin molding, for example, and includes a common liquid chamber H1501 and a Z-direction reference surface H1502. The Z-direction reference plane H1502 serves to position and fix the recording element unit, and serves as the Z-direction reference for the recording head H1000.

図2に示すように、記録ヘッドH1000は、記録素子ユニットH1001をインク供給部材H1500に結合することにより完成する。結合は以下のように行われる。インク供給部材H1500の開口部と記録素子ユニットH1001を第3の封止剤H1503により封止し、共通液室H1501を密閉する。そして、インク供給部材のZ方向基準H1502に記録素子ユニットH1001のZ方向基準H1502を当接させて、例えば、ビスH1900等により位置決め固定する。第3の封止剤H1503は、耐インク性があり、かつ、常温で硬化し、かつ、異種材料間の線膨張差に耐えられる柔軟性のある封止剤が望ましい。また、記録素子ユニットH1001の外部信号入力端子H1301の部分は、例えば、折り曲げられてインク供給部材H1501の裏面に、位置決め固定される(図1)。   As shown in FIG. 2, the recording head H1000 is completed by coupling the recording element unit H1001 to the ink supply member H1500. The coupling is performed as follows. The opening of the ink supply member H1500 and the recording element unit H1001 are sealed with a third sealant H1503, and the common liquid chamber H1501 is sealed. Then, the Z-direction reference H1502 of the recording element unit H1001 is brought into contact with the Z-direction reference H1502 of the ink supply member, and is positioned and fixed by, for example, a screw H1900. The third sealant H1503 is desirably a sealant that has ink resistance, is cured at room temperature, and can withstand the linear expansion difference between different materials. The portion of the external signal input terminal H1301 of the recording element unit H1001 is bent and fixed to the back surface of the ink supply member H1501, for example (FIG. 1).

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置M4000は、図5に示すように、例えば、写真画質の記録に対応して6色分の記録ヘッドを備えている。ここで、H1800Bkはブラックインク、H1800Cはシアンインク、H1800Mはマゼンタインク、H1800Yはイエローインク、H1800LCはライトシアンインク、H1800LMはライトマゼンタインクそれぞれのインクタンクである。また、記録ヘッドH1000Bkは、ブラックインク用の記録ヘッドであり、記録ヘッドH1000Cはシアンインク用、記録ヘッドH1000Mはマゼンタインク用、記録ヘッドH1000Yはイエローインク用である。さらに、記録ヘッドH1000LCはライトシアンインク用、記録ヘッドH1000LMはライトマゼンタインク用である。また、H1802は、各インクタンクから対応する記録ヘッドへインクを供給するためのインク供給チューブである。これらの記録ヘッドH1000を、記録装置本体M4000に載置されているヘッド搭載部M4001の位置決め機構及び電気的接点M4002によって固定支持する。そして、これらの記録ヘッドを、不図示の駆動回路によって制御し、記録媒体に対して記録を行うものである。   As shown in FIG. 5, the ink jet recording apparatus M4000 according to the embodiment of the present invention includes, for example, six color recording heads corresponding to photographic image quality recording. Here, H1800Bk is black ink, H1800C is cyan ink, H1800M is magenta ink, H1800Y is yellow ink, H1800LC is light cyan ink, and H1800LM is an ink tank of light magenta ink. The recording head H1000Bk is a recording head for black ink, the recording head H1000C is for cyan ink, the recording head H1000M is for magenta ink, and the recording head H1000Y is for yellow ink. Further, the recording head H1000LC is for light cyan ink, and the recording head H1000LM is for light magenta ink. Reference numeral H1802 denotes an ink supply tube for supplying ink from each ink tank to the corresponding recording head. These recording heads H1000 are fixedly supported by the positioning mechanism and electrical contacts M4002 of the head mounting portion M4001 mounted on the recording apparatus main body M4000. These recording heads are controlled by a drive circuit (not shown) to perform recording on a recording medium.

なお、図5に示す記録装置は、記録ヘッドが記録媒体幅分の吐出口を有するフルラインタイプであり、記録ヘッドは固定で、記録媒体K1000が矢印の方向に走査することで記録を行う方式である。これに対して、図6の記録装置は、記録ヘッドをヘッド搭載部M4001に搭載して主走査方向(キャリッジ移動方向)に往復移動しながら記録を行う、シリアル駆動方式の記録装置である。本発明は、このシリアル方式の記録装置において用いられる記録ヘッドにも適用できることは、以下の説明からも明らかである。   Note that the recording apparatus shown in FIG. 5 is a full-line type in which the recording head has ejection openings corresponding to the width of the recording medium, the recording head is fixed, and recording is performed by scanning the recording medium K1000 in the direction of the arrow. It is. On the other hand, the recording apparatus of FIG. 6 is a serial drive type recording apparatus in which a recording head is mounted on the head mounting portion M4001 and performs recording while reciprocating in the main scanning direction (carriage movement direction). It will be apparent from the following description that the present invention can also be applied to a recording head used in this serial recording apparatus.

(実施形態1)
本発明の一実施形態は、記録素子基板を支持する支持基板を2段構造とするものである。このように支持基板を第1の支持基板と第2の支持基板の2段構成とすることにより、記録素子基板と接合される第2の支持基板を小型化することが可能なる。これにより、この第2の支持基板を成型法により安価にかつ高精度に製作できる。また、第1の支持基板はインク供給口等の位置精度がそれ程必要でなくなる。その結果、この基板を、例えば、グリーンシートを必要な形状に打ち抜き、積層、焼成することによって構成するグリーンシート積層法を採用でき、大判サイズでも安価に支持基板を製作できる。さらに、本実施形態では、第1の支持基板は、第2の支持基板程熱伝導率が高くない材料を用いることができ、例えば、アルミナよりも熱伝導率が低い材料を用いることができる。本実施形態によれば、成形時の寸法安定性は優れるものの放熱性が十分でないために単独では使用できなかった材料であっても使用できることになり、コストダウンを実現しつつ、大判サイズの記録ヘッドでも成形時の寸法精度の低下を防ぐことができる。
(Embodiment 1)
In one embodiment of the present invention, the support substrate that supports the recording element substrate has a two-stage structure. As described above, the support substrate has a two-stage structure including the first support substrate and the second support substrate, whereby the second support substrate to be bonded to the recording element substrate can be downsized. Thus, the second support substrate can be manufactured at low cost and with high accuracy by a molding method. Further, the first support substrate does not require much positional accuracy of the ink supply port or the like. As a result, it is possible to employ a green sheet laminating method in which this substrate is formed by, for example, punching a green sheet into a required shape, laminating and firing, and a support substrate can be manufactured at a low cost even in a large size. Furthermore, in the present embodiment, the first support substrate can be made of a material that has a thermal conductivity that is not as high as that of the second support substrate. For example, a material that has a lower thermal conductivity than alumina can be used. According to the present embodiment, although the dimensional stability at the time of molding is excellent, it is possible to use even a material that could not be used alone because of insufficient heat dissipation, realizing a large size recording while realizing cost reduction. Even the head can prevent a decrease in dimensional accuracy during molding.

本発明の一実施形態は、さらに、上記支持基板の2段構造において、第1の支持基板と第2の支持基板との間にヒートパイプを設ける。すなわち、支持基板を2段構造とした記録ヘッドは、1つの第1の支持基板の上に、複数の小型化した第2の支持基板を重ねて配設したものとなる。この場合、記録素子基板からの熱を受けたある1つの第2の支持基板の熱は、隣接する第2の支持基板に伝達することが困難となる。その結果、第2の支持基板間に温度ムラが生じ、第2の支持基板に搭載している記録素子基板毎の昇温状態に差が発生し、これによって吐出量バラツキによる記録品位が劣化するなどの問題を生じることがある。このような問題を防ぐため、第1の支持基板と、記録素子基板を配した第2の支持基板の面の裏側との間にヒートパイプを設けることにより、複数の第2の支持基板間に温度ムラが生じないようにすることができる。その結果、第2の支持基板に配設された記録素子基板間の温度ムラを低減することが可能となる。そして、ヒートパイプを第1の支持基板と第2の支持基板との間に挟み込むように配設することから、このヒートパイプをできるだけ発熱源である記録素子基板に近付けることが可能となり、上記温度ムラの低減を効率的に行うことができる。   In one embodiment of the present invention, in the two-stage structure of the support substrate, a heat pipe is provided between the first support substrate and the second support substrate. In other words, a recording head having a two-stage support substrate has a plurality of second support substrates that are downsized on one first support substrate. In this case, it is difficult to transfer the heat of one second support substrate that has received heat from the recording element substrate to the adjacent second support substrate. As a result, temperature unevenness occurs between the second support substrates, and a difference occurs in the temperature rise state of each recording element substrate mounted on the second support substrate, thereby deteriorating the recording quality due to the variation in the discharge amount. May cause problems. In order to prevent such a problem, a heat pipe is provided between the first support substrate and the back side of the second support substrate on which the recording element substrate is arranged, so that a plurality of second support substrates are provided. Temperature unevenness can be prevented from occurring. As a result, it is possible to reduce temperature unevenness between the recording element substrates disposed on the second support substrate. Since the heat pipe is disposed so as to be sandwiched between the first support substrate and the second support substrate, the heat pipe can be brought as close to the recording element substrate as the heat generation source as much as possible. Unevenness can be reduced efficiently.

さらに、本発明の一実施形態では、第1の支持基板の内部に冷却用の液路(冷却路)を設ける。これにより、冷却路中の冷却液は、記録素子基板で発生した熱を第2の支持基板を介して効率的に受け取り排出することができる。その結果、記録素子基板の昇温を適切に抑制することが可能となる。   Furthermore, in one embodiment of the present invention, a cooling liquid path (cooling path) is provided inside the first support substrate. Thereby, the cooling liquid in the cooling path can efficiently receive and discharge the heat generated in the recording element substrate via the second support substrate. As a result, it is possible to appropriately suppress the temperature rise of the recording element substrate.

図7(a)は、本発明の第一の実施形態に係る記録ヘッドを、記録素子基板側から見た正面図である。なお、図示の簡略化のため電気配線基板を除いて示している。図7(b)は、図7(a)におけるVIIB−VIIB線の断面面、図7(c)は、図7(a)におけるVIIC−VIIC線の横断面を模式的に示す図である。   FIG. 7A is a front view of the recording head according to the first embodiment of the present invention as viewed from the recording element substrate side. For the sake of simplification, the electric wiring board is not shown. 7B is a diagram schematically showing a cross-sectional surface taken along the line VIIB-VIIB in FIG. 7A, and FIG. 7C is a diagram schematically showing a cross-sectional view taken along the line VIIC-VIIC in FIG. 7A.

これら図に示すように、支持基板H1200は、第1の支持基板H1202と、第2の支持基板H1203a、H1203b、H1203c、H1203dと、を接着剤で貼り合せて構成したものである。ここで、第1の支持基板H1202は、アルミナのグリーンシートを積層、焼成して作成され、第2の支持基板H1203a、H1203b、H1203c、H1203dは、アルミナを成型して高精度に作成されている。すなわち、1つの第1の支持基板と、4つの第2の支持基板との2段構造としている。4つの第2の支持基板には、それぞれ記録素子基板H1100a、H1100b、H1100c、H1100dが搭載されている。4つの記録素子基板は、それぞれ2組の吐出口列が一部重複するように配列した、いわゆる千鳥状配列をなしている。本実施形態の記録ヘッドは、搬送される記録媒体の幅に対応した範囲に吐出口を配列したいわゆるフルラインタイプの記録ヘッドであり、記録ヘッドの共通液室H1501内のインクはインク循環機構(不図示)によって循環される。   As shown in these drawings, the support substrate H1200 is configured by bonding a first support substrate H1202 and second support substrates H1203a, H1203b, H1203c, and H1203d with an adhesive. Here, the first support substrate H1202 is formed by laminating and firing alumina green sheets, and the second support substrates H1203a, H1203b, H1203c, and H1203d are formed with high accuracy by molding alumina. . That is, it has a two-stage structure of one first support substrate and four second support substrates. Recording element substrates H1100a, H1100b, H1100c, and H1100d are mounted on the four second support substrates, respectively. The four recording element substrates each have a so-called staggered arrangement in which two sets of ejection opening arrays are arranged so as to partially overlap each other. The recording head of this embodiment is a so-called full-line type recording head in which ejection openings are arranged in a range corresponding to the width of the recording medium to be transported. The ink in the common liquid chamber H1501 of the recording head is an ink circulation mechanism ( (Not shown).

図7(b)および(c)の断面図に示すように、第1の支持基板H1202の内部に冷却水の3つの水路H2004が、図8にて後述する製法によって形成される。これらの水路は、記録ヘッド外に設けられた冷却水を循環するための循環機構(不図示)に連結されている。このように支持基板内に冷却液の液路(冷却路)が設けられることにより、冷却路を発熱源である記録素子基板に近付けて配置することができ、記録素子基板で発生する熱の排出を効率的に行うことができる。   As shown in the cross-sectional views of FIGS. 7B and 7C, three water paths H2004 of cooling water are formed in the first support substrate H1202 by a manufacturing method described later with reference to FIG. These water channels are connected to a circulation mechanism (not shown) for circulating cooling water provided outside the recording head. By providing the liquid path (cooling path) for the cooling liquid in the support substrate in this way, the cooling path can be disposed close to the recording element substrate that is a heat generation source, and heat generated in the recording element substrate is discharged. Can be performed efficiently.

また、第1の支持基板H1202と、第2の支持基板H1203a、H1203b、H1203c、H1203dとの間には、3本のヒートパイプH2000が、熱伝導率の高い接着剤(図示せず)を介して挟み込まれている。なお、ヒートパイプH2000は、図においてそれぞれ矩形の断面(図7(c))として表されているが、実際は扁平な断面を有したものである。また、ヒートパイプH2000は、第2の支持基板H1203a〜dおよび第1の支持基板H1202のいずれか一方または両方に形成した凹部に入り込んで挟み込まれている。ここで、第2の支持基板側に凹部を設ける場合は、ヒートパイプを熱源である記録素子基板に近付けることで、より均熱化を促進することができる。一方、第1の支持基板側に凹部を設ける場合は、図8にて後述するグリーンシート積層方式を利用して第1の支持基板を形成することにより、低コストで凹部を形成することができる。   In addition, three heat pipes H2000 are interposed between the first support substrate H1202 and the second support substrates H1203a, H1203b, H1203c, and H1203d via an adhesive (not shown) having high thermal conductivity. It is sandwiched between. In addition, although the heat pipe H2000 is each represented as a rectangular cross section (FIG. 7C) in the figure, it actually has a flat cross section. In addition, the heat pipe H2000 is inserted into a recess formed in one or both of the second support substrates H1203a to H1203d and the first support substrate H1202. Here, when the concave portion is provided on the second support substrate side, it is possible to further promote soaking by bringing the heat pipe closer to the recording element substrate which is a heat source. On the other hand, when the concave portion is provided on the first support substrate side, the concave portion can be formed at a low cost by forming the first support substrate using a green sheet lamination method described later with reference to FIG. .

これらの3つのヒートパイプH2000のうち、両側の2つのヒートパイプは2つの第2の支持基板と(接着剤を介して)接し、また、中央の1つのヒートパイプは4つの第2の支持基板と(接着剤を介して)接する。すなわち、個別の記録素子基板に対応してそれぞれ設けられる第2の支持基板に対し、これらと接するヒートパイプ(温度均一化部材)が設けられることになる。これより、複数の第2の支持基板間で温度を均一化することができ、ひいてはそれぞれの支持基板に接合している記録素子基板間の温度を均一化することができる。しかも、ヒートパイプが第1の支持基板と第2の支持基板との間に設けられることにより、ヒートパイプを記録素子基板に近付けて配置することができ、ヒートパイプによる温度の均一化を効率よく行うことが可能となる。   Of these three heat pipes H2000, two heat pipes on both sides are in contact with two second support substrates (via an adhesive), and one central heat pipe is four second support substrates. And (via adhesive). That is, a heat pipe (temperature uniformizing member) in contact with each of the second support substrates provided corresponding to the individual recording element substrates is provided. Thus, the temperature can be made uniform among the plurality of second support substrates, and as a result, the temperature between the recording element substrates bonded to the respective support substrates can be made uniform. In addition, since the heat pipe is provided between the first support substrate and the second support substrate, the heat pipe can be disposed close to the recording element substrate, and the temperature equalization by the heat pipe can be efficiently performed. Can be done.

図8は、上述した第1の支持基板H1202をグリーンシート積層方式によって製造する手順を模式的に示す図である。同図に示すように、この手順は、(1)先ず、支持基板を構成するグリーンシートは本実施形態では3枚構成で、それぞれ専用の打ち抜き型で打ち抜かれる。(2)次に、密着液を塗って積層加圧し支持基板の形に組み上げる。(3)次に外形を打ち抜き最終的な外形形状を決定し、(4)加熱炉に投入し焼成する。(5)最後に、支持基板の表面及び裏面を研削加工により面精度を出す。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a procedure for manufacturing the first support substrate H1202 described above by the green sheet lamination method. As shown in the figure, this procedure is as follows: (1) First, the green sheet constituting the support substrate is composed of three sheets in this embodiment, and each is punched with a dedicated punching die. (2) Next, an adhesion liquid is applied and laminated and pressed to form a support substrate. (3) Next, the outer shape is punched out to determine the final outer shape, and (4) it is put into a heating furnace and fired. (5) Finally, surface accuracy is obtained by grinding the front and back surfaces of the support substrate.

以上のような工程で第1の支持基板を作成する場合、焼成前に供給口を形成し、焼成による硬化収縮、反り等の変形を生じうるため、供給口の位置精度に関しては十分とは言えない。しかし、コストに関しては、焼成後に溝や供給口を追加工した物に比べ安価に作成することができる。一方、第2の支持基板は第1の支持基板よりも複雑なインク流路が形成される場合が多く、また、記録素子基板のインク供給口H1101と位置精度良く接着固定する必要があるため、高精度に作成必要がある。このような第二の支持基板4個分を一体成型方式で製作するには寸法精度的に困難であるが、本実施形態のように、記録素子基板に対応して個別のものとした小さいサイズのものであれば成型方式で製作することが可能であり、また、安価に作ることが出来る。   When the first support substrate is formed by the above-described steps, a supply port is formed before firing, and deformation such as curing shrinkage and warpage due to firing can occur, so that it can be said that the positional accuracy of the supply port is sufficient. Absent. However, with regard to cost, it can be produced at a lower cost than a product in which grooves and supply ports are additionally machined after firing. On the other hand, the second support substrate often has a more complicated ink flow path than the first support substrate, and also needs to be bonded and fixed to the ink supply port H1101 of the recording element substrate with high positional accuracy. It needs to be created with high accuracy. Although it is difficult to manufacture such four second support substrates by an integral molding method in terms of dimensional accuracy, it is a small size that is individual corresponding to the recording element substrate as in this embodiment. Can be manufactured by a molding method, and can be manufactured at low cost.

以上の第1および第2の支持基板は、例えば、厚さ3mm〜10mmのアルミナ(Al23)材料で形成する。なお、支持基板の素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板H1100の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板H1100材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。 The first and second support substrates described above are made of, for example, an alumina (Al 2 O 3 ) material having a thickness of 3 mm to 10 mm. The material of the support substrate is not limited to alumina, and has a linear expansion coefficient equivalent to that of the material of the recording element substrate H1100, and is equivalent to or equivalent to the thermal conductivity of the material of the recording element substrate H1100. It may be made of a material having the above thermal conductivity.

第1の支持基板の素材としては、例えば、シリコン(Si)、カーボングラファイト、ジルコニア、窒化珪素(Si34)、炭化珪素(SiC)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)を挙げることができる。また、第2の支持基板の素材としては、第1の支持基板の素材以外に、住友大阪セメントのジーマや、フィラーの充填率を上げ熱伝導率を向上した樹脂材料(例:東レのPPS)を用いることができる。支持基板同士の接着剤は、例えば、粘度が低く、接触面に形成される接着層が薄く、かつ、硬化後、比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤、もしくは紫外線硬化併用型の熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは50μm以下が望ましい。特に、記録素子基板H1100の記録による熱を、支持基板H1200側へ逃がす事を考えると10μm以下が望ましい。 Examples of the material of the first support substrate include silicon (Si), carbon graphite, zirconia, silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), molybdenum (Mo), and tungsten (W). it can. In addition to the first support substrate material, Sumitomo Osaka Cement Zima, or a resin material with an increased filler filling rate and improved thermal conductivity (eg, Toray PPS). Can be used. As the adhesive between the support substrates, for example, an adhesive having a low viscosity, a thin adhesive layer formed on the contact surface, a relatively high hardness after curing, and ink resistance is desirable. For example, it is a thermosetting adhesive mainly composed of an epoxy resin, or an ultraviolet curing combined thermosetting adhesive, and the thickness of the adhesive layer is desirably 50 μm or less. In particular, in consideration of releasing heat from recording on the recording element substrate H1100 to the support substrate H1200 side, 10 μm or less is desirable.

以上のとおり、第2の支持基板は複数に分割されているため、記録素子基板の記録による昇温を隣に伝えにくい構造と成っており、第2の支持基板間を均熱化する構成が必要となる。本実施形態では、第1の支持基板と第2の支持基板の間にはヒートパイプが熱伝導率の高い接着剤を介して挟み込まれ、記録素子基板間の記録による昇温を均熱化することができる。このヒートパイプの挿入は、第1の支持基板と第2の支持基板を接着する際に入れる場合と、プロセスの各種熱処理工程後に実装する場合がある。アルミナとヒートパイプの線膨張率の関係から、できるだけ熱処理工程が終わった後に設置する方が好ましい。   As described above, since the second support substrate is divided into a plurality of parts, it has a structure in which the temperature rise due to the recording of the recording element substrate is difficult to be transmitted to the next, and a structure for equalizing the temperature between the second support substrates is provided. Necessary. In the present embodiment, a heat pipe is sandwiched between the first support substrate and the second support substrate via an adhesive having high thermal conductivity, and the temperature rise due to recording between the recording element substrates is equalized. be able to. The heat pipe may be inserted when the first support substrate and the second support substrate are bonded, or may be mounted after various heat treatment steps of the process. From the relationship between the linear expansion coefficient of alumina and the heat pipe, it is preferable to install after the heat treatment step as much as possible.

(実施形態2)
本発明の第二の実施形態は、第1の支持基板を2層構造にしたものであり、その他の点では上述した第一の実施形態と同じである。
(Embodiment 2)
The second embodiment of the present invention is a two-layer structure of the first support substrate, and is otherwise the same as the first embodiment described above.

図9(a)〜(c)は、第二の実施形態に係る第1、第2の支持基板を主に説明する図であり、上述した図7(a)〜(c)と同様の図である。図9(b)および(c)に示すように、第1の支持基板は2層の支持基板H1202A、H1202Bを相互に接合したものである。具体的には、第1の支持基板(H1202)は、住友大阪セメントのジーマ材を使用して2枚のジーマ材による基板H1202A、H1202Bを形成し、これらを貼りあわせて第1の支持基板を作成したものである。   FIGS. 9A to 9C are diagrams mainly illustrating the first and second support substrates according to the second embodiment, and are the same as FIGS. 7A to 7C described above. It is. As shown in FIGS. 9B and 9C, the first support substrate is obtained by bonding two layers of support substrates H1202A and H1202B to each other. Specifically, the first support substrate (H1202) is formed by using two Zima-made substrates H1202A and H1202B, using Sumitomo Osaka Cement Zima material, and bonding them together to form the first support substrate. It was created.

この実施形態によれば、上述した第一の実施形態に比べ第1の支持基板の熱伝導率が多少落ちるものの、材料の成形による寸法精度を高くすることができる。これにより、支持基板内に形成されたインク流路を高精度で作成することができ、組立て性が向上すると共に大幅なコストダウンが可能となる。   According to this embodiment, although the thermal conductivity of the first support substrate is somewhat lower than in the first embodiment described above, the dimensional accuracy by molding the material can be increased. Thereby, the ink flow path formed in the support substrate can be created with high accuracy, and the assemblability is improved and the cost can be significantly reduced.

(実施形態3)
本発明の第三の実施形態に係る記録ヘッドは、第2の支持基板が、炭化珪素材を材料としこれを成型して形成されたものである点が、上述の第一の実施形態と異なり、その他の点は同様のものである。炭化珪素材は熱伝導率が200W/m・Kで、アルミナの約30W/m・Kに比べて高い。これにより、記録素子基板が昇温した場合でも、第2の支持基板を介して放熱される量を比較的多くすることができ、第1の支持基板内に設けられた冷却路による冷却効果と相俟って、さらにヘッドの昇温を抑えることが可能となる。
以上の各実施形態で用いたヒートパイプについて、さらに説明すると以下のとおりである。
(Embodiment 3)
The recording head according to the third embodiment of the present invention differs from the first embodiment described above in that the second support substrate is formed by molding a silicon carbide material as a material. The other points are the same. The silicon carbide material has a thermal conductivity of 200 W / m · K, which is higher than that of alumina, which is about 30 W / m · K. Thereby, even when the temperature of the recording element substrate rises, the amount of heat dissipated through the second support substrate can be relatively increased, and the cooling effect by the cooling path provided in the first support substrate can be improved. In combination, it is possible to further suppress the temperature rise of the head.
The heat pipe used in each of the above embodiments will be further described as follows.

ヒートパイプは、市販ヒートパイプを使用することができる。形状は、支持基板との接触面積が確保されれば特に拘らないが、溝の加工性やヘッド構造の観点からパイプを潰した扁平形状のものが好ましい。また、ヒートパイプと支持基板の隙間を埋める材料は熱伝導率が高く、安定なものであれば使用可能でシリコン系の接着剤やグリスを使用することができる。   A commercially available heat pipe can be used as the heat pipe. The shape is not particularly limited as long as the contact area with the support substrate is ensured, but a flat shape in which the pipe is crushed is preferable from the viewpoint of the workability of the groove and the head structure. In addition, a material that fills the gap between the heat pipe and the support substrate has a high thermal conductivity and can be used as long as it is stable, and a silicon-based adhesive or grease can be used.

なお、上記の各実施形態では、複数の第2の支持基板に共通に接してそれら基板の温度を均一化する部材としてヒートパイプを用いるものとした。しかし、本発明の適用はこの部材に限られず、その良好な熱伝導性によって熱の移動を速やかに行う部材であれば、どのような部材であってもよいことはもちろんである。   In each of the above embodiments, a heat pipe is used as a member that is in contact with the plurality of second support substrates in common and equalizes the temperatures of the substrates. However, the application of the present invention is not limited to this member, and it goes without saying that any member may be used as long as it is a member that quickly transfers heat due to its good thermal conductivity.

また、上述した支持基板の材質は剛性、耐インク性があり熱伝導の良い材質が好ましく、主にセラミック材が使われる。セラミックの中で特にアルミナは比較的安価で剛性があり、ヘッドの反りやうねりが問題となりやすい長尺の記録ヘッドに適している。特に、グリーンシートを積層、焼成したアルミナ基板は本発明に係る記録ヘッドのような複雑な構造物に対しても安価に製作できるため好ましい。支持基板に対するヒートパイプや冷却路の配置は、発熱体である記録素子基板にヒートパイプと冷却路を極力近付けることが好ましい。これにより、複数の記録素子基板の内、記録に使用した記録素子基板の昇温により部分的に上昇した支持基板の温度分布を熱交換効率良くヒートパイプにより均熱化し、冷却液により冷却が行えるようにすることができる。従って、第一と第2の支持基板の間にヒートパイプを挟み込むように近接配置し、第2の支持基板間の熱的な不均衡を是正すると共に、第1の支持基板側に熱を逃がし、冷却配管中に冷却水を流す構造としている。このような構成とすることにより、記録ヘッド内の温度分布が低減し、昇温も抑えることが可能となる。その結果、高密度で高速に記録しても、部分的な濃度ムラやインク不吐出を防止でき高品質の画像を高速に記録することが可能となる。   Further, the material of the support substrate described above is preferably a material having rigidity and ink resistance and good heat conduction, and a ceramic material is mainly used. Among the ceramics, alumina is relatively inexpensive and rigid, and is suitable for a long recording head in which warping and waviness of the head is likely to be a problem. In particular, an alumina substrate obtained by laminating and firing green sheets is preferable because it can be manufactured at low cost even for a complicated structure such as a recording head according to the present invention. With respect to the arrangement of the heat pipe and the cooling path with respect to the support substrate, it is preferable that the heat pipe and the cooling path be as close as possible to the recording element substrate which is a heating element. As a result, among the plurality of recording element substrates, the temperature distribution of the support substrate partially raised by the temperature rise of the recording element substrate used for recording can be equalized by the heat pipe with high heat exchange efficiency, and can be cooled by the cooling liquid. Can be. Accordingly, the heat pipe is disposed between the first support substrate and the second support substrate so as to sandwich the heat pipe, thereby correcting the thermal imbalance between the second support substrates and releasing heat to the first support substrate side. The cooling water is allowed to flow through the cooling pipe. With such a configuration, the temperature distribution in the recording head can be reduced, and the temperature rise can be suppressed. As a result, even when recording is performed at high density and at high speed, partial density unevenness and non-ejection of ink can be prevented and high quality images can be recorded at high speed.

なお、ヒートパイプのみ設置した場合は、均熱化のみの効果しか期待できないが、記録条件によっては冷却が必要ない場合もあるため、高精細記録に対して効果が期待できる。但し、高速に連続で記録をする場合には冷却構成も併せ持つことが好ましく、ヒートパイプの片側を支持基板から延在させ、ヒートシンクなどの冷却部材と連結して冷却することも可能である。この場合には、ヘッドの均熱化、冷却の効果を併せ持つことができる。   When only the heat pipe is installed, only the effect of soaking can be expected, but depending on the recording conditions, cooling may not be necessary, so the effect can be expected for high-definition recording. However, in the case of continuous recording at high speed, it is preferable to have a cooling structure, and one side of the heat pipe can be extended from the support substrate and connected to a cooling member such as a heat sink for cooling. In this case, it is possible to have the effect of equalizing and cooling the head.

なお、冷却液すなわち冷却媒体としては、水、インク、エアー、窒素ガスなどが使用でき、特に温調した媒体を循環して使用する場合には、温度管理や制御が容易になる。また、冷却路を複数に分けた場合、冷却液の流れる方向や使用する本数などにより記録ヘッドの温度を細かく制御することができる。   Note that water, ink, air, nitrogen gas, or the like can be used as the cooling liquid, that is, the cooling medium. In particular, when a temperature-controlled medium is circulated and used, temperature management and control are facilitated. Further, when the cooling path is divided into a plurality of parts, the temperature of the recording head can be finely controlled according to the direction in which the coolant flows, the number of lines used, and the like.

図10は、本発明の一実施形態に係る記録ヘッドと、ヒートパイプおよび冷却路がない従来の記録ヘッドの比較を、それぞれ50枚記録時点での記録ヘッド温度(上昇分)によって説明する図である。ここで、使用した記録素子基板は4チップのうち、基板H1100a、H1100bのみで、基板H1100c、H1100dは使用していない。図10に示すように、従来の記録ヘッドの場合、約50枚の記録で記録素子基板H1100a、H1100bが高温に達し、さらに温度は上昇し続け不吐出が発生した。これに対し、本発明の実施形態1では記録ヘッドの昇温は使用した記録素子基板H1100a、H1100bと使用していない記録素子基板H1100c、H1100dとほぼ同等の温度となり、温度の均一化がなされている。そして、この均一化によって、昇温は約50枚で飽和し、昇温量も従来の記録ヘッドの約半分に抑えられる。また、さらに記録を継続しても不吐出が発生することはなかった。次に、実施形態2の記録ヘッドでは、飽和温度が実施形態1の場合よりも多少高かいが、記録ヘッドの長さ方向での温度差も問題ない程度に抑えることができた。なお、昇温量(△T)はヒートパイプの熱輸送量や冷却路の形状、冷却液の流量、温度によって、変化するが、使用する記録ヘッドの仕様に応じて最適な条件に設定することはもちろんである。   FIG. 10 is a diagram for explaining a comparison between a recording head according to an embodiment of the present invention and a conventional recording head without a heat pipe and a cooling path, based on the recording head temperature (increase) at the time of recording 50 sheets. is there. Here, of the four chips, the used recording element substrates are only the substrates H1100a and H1100b, and the substrates H1100c and H1100d are not used. As shown in FIG. 10, in the case of the conventional recording head, the recording element substrates H1100a and H1100b reached a high temperature after recording about 50 sheets, and the temperature continued to rise and non-ejection occurred. On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the temperature rise of the recording head is substantially the same as the used recording element substrates H1100a and H1100b and the unused recording element substrates H1100c and H1100d, and the temperature is made uniform. Yes. By this equalization, the temperature rise is saturated at about 50 sheets, and the amount of temperature rise is suppressed to about half that of the conventional recording head. Further, no discharge occurred even when recording was continued. Next, in the recording head of the second embodiment, the saturation temperature is slightly higher than that in the first embodiment, but the temperature difference in the length direction of the recording head can be suppressed to an extent that there is no problem. The temperature rise (ΔT) varies depending on the heat transport amount of the heat pipe, the shape of the cooling path, the flow rate of the coolant, and the temperature, but it should be set to the optimum conditions according to the specifications of the recording head to be used. Of course.

(実施形態4)
本発明の第4の実施形態は、上述した第1〜第3実施形態がヒートパイプを第1支持基板と第2支持基板の間に配設したのに対し、ヒートパイプを第1支持基板内部に設ける形態に関するものである。図11は、第4実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの断面図であり、図11(a)は縦断面、図11(b)は図11(a)のXIB−XIB線断面図である。支持基板H1200は、第1支持基板H1202と、第2支持基板H1203(H1203a、H1203b、H1203c、H1203d)と、を接着剤で貼り合わせた2段構造となっている。第1支持基板H1202は、図12にて後述されるようにアルミナ(Al23)製のグリーンシートを積層、焼成して作られ、第2支持基板H1203はアルミナを成型することにより高精度に作られる。支持基板H1200には記録素子基板H1100a、H1100b、H1100c、H1100dの4枚が、互いに端部が記録方向に対して重なるように、千鳥配列に搭載されている。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment of the present invention, the heat pipe is disposed between the first support substrate and the second support substrate in the first to third embodiments described above, whereas the heat pipe is disposed inside the first support substrate. It is related with the form provided in. 11A and 11B are cross-sectional views of the ink jet recording head according to the fourth embodiment. FIG. 11A is a vertical cross-sectional view, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line XIB-XIB in FIG. The support substrate H1200 has a two-stage structure in which a first support substrate H1202 and a second support substrate H1203 (H1203a, H1203b, H1203c, and H1203d) are bonded together with an adhesive. The first support substrate H1202 is made by laminating and firing alumina (Al 2 O 3 ) green sheets, as will be described later with reference to FIG. 12, and the second support substrate H1203 is made by molding alumina with high accuracy. Made to. On the support substrate H1200, four recording element substrates H1100a, H1100b, H1100c, and H1100d are mounted in a staggered arrangement so that the end portions overlap each other in the recording direction.

第1支持基板H1202にはヒートパイプH2000を設置するための空間H2001が形成されている。ヒートパイプ設置用の溝の断面は幅4.2mm、深さ2.2mmであり、断面形状が幅4mm、厚さ2mmの扁平のヒートパイプH2000は、これと空間H1201との隙間をシリコン接着剤で埋めることによって支持基板H1202に固定される。また、第2支持基板H1203には、インク供給口H1201が形成されている。   A space H2001 for installing a heat pipe H2000 is formed in the first support substrate H1202. The cross section of the groove for installing the heat pipe is 4.2 mm wide and 2.2 mm deep, and the flat heat pipe H2000 having a cross sectional shape of 4 mm wide and 2 mm thick has a gap between the space H1201 and the silicon adhesive. It is fixed to the support substrate H1202 by filling with. In addition, an ink supply port H1201 is formed in the second support substrate H1203.

図12は、第1支持基板H1202を、グリーンシート積層方式により製造する工程を模式的に示した図である。
(1)第1支持基板H1202を構成する複数のグリーンシートを、それぞれ専用の打ち抜き型で所定の形状(インク供給口H1201と連通する供給部の開口等)に打ち抜く。(金型打ち抜き工程)
(2)次に、密着液を塗って複数のグリーンシートを積層して加圧し、ヒートパイプH2000の挿入スペースを配した第1支持基板H1202の形に組み上げる。(シート積層工程)
(3)次に、組み上がった積層品の外形を打ち抜き、最終的な外形形状を決定する。(積層品切断工程)
(4)次に、外形形状が決定された積層品を加熱炉に投入し焼成する。(焼成工程)
(5)次に、焼成後の積層品の表面及び裏面を研削加工により、所定の面精度を出す。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a process of manufacturing the first support substrate H1202 by the green sheet lamination method.
(1) A plurality of green sheets constituting the first support substrate H1202 are each punched into a predetermined shape (such as an opening of a supply unit communicating with the ink supply port H1201) with a dedicated punching die. (Die punching process)
(2) Next, a plurality of green sheets are applied by applying an adhesion liquid and pressed to form a first support substrate H1202 having an insertion space for the heat pipe H2000. (Sheet lamination process)
(3) Next, the outer shape of the assembled laminated product is punched to determine the final outer shape. (Laminated product cutting process)
(4) Next, the laminated product whose outer shape is determined is put into a heating furnace and fired. (Baking process)
(5) Next, a predetermined surface accuracy is obtained by grinding the front surface and the back surface of the laminated product after firing.

(研削工程)
このような各工程を経て製造された第1支持基板H1202は、焼成前に供給部開口等を形成した後に焼成工程を経ているため、インク供給口H1201との位置精度に関しては必ずしも十分とは言えない。しかしながら、上述の製造方法は、焼成後にヒートパイプH2000収納用の空間H1201や供給部開口を追加加工した場合に比べ、非常に安価に製造できる。このように、支持基板を、グリーンシート積層法を使用した第1支持基板と、成型方式で高精度に作った第2支持基板と、の構成とすることができるので、より安価なヘッドを提供することができる。
(Grinding process)
The first support substrate H1202 manufactured through each of these steps is subjected to a baking step after forming a supply portion opening or the like before baking, and therefore it can be said that the positional accuracy with respect to the ink supply port H1201 is not necessarily sufficient. Absent. However, the above-described manufacturing method can be manufactured at a very low cost compared to the case where the space H1201 for storing the heat pipe H2000 and the supply opening are additionally processed after firing. In this way, the support substrate can be composed of the first support substrate using the green sheet laminating method and the second support substrate made with high precision by the molding method, thereby providing a cheaper head. can do.

また、インク供給口H1201の位置精度に関しては、第2支持基板H1203を、成型プロセスにより高精度に製作して、第1支持基板H1202に位置精度良く接着固定する。これにより、記録素子基板H1100のインク供給口H1101との位置精度は、実質的に問題の無いインクジェット記録ヘッドを作成することができる。   Further, regarding the positional accuracy of the ink supply port H1201, the second support substrate H1203 is manufactured with high accuracy by a molding process, and is bonded and fixed to the first support substrate H1202 with high positional accuracy. Thereby, an ink jet recording head having substantially no problem in positional accuracy with respect to the ink supply port H1101 of the recording element substrate H1100 can be created.

本実施形態によれば、支持基板H1200内にヒートパイプH2000を設けることにより、インクジェット記録ヘッドの温度、特に、各記録素子基板H1100間での温度の均一化を図ることができる。   According to this embodiment, by providing the heat pipe H2000 in the support substrate H1200, the temperature of the ink jet recording head, in particular, the temperature between the recording element substrates H1100 can be made uniform.

(実施形態5)
本発明の第5の実施形態は、上記第4実施形態と同様、第1支持基板内にヒートパイプを設ける形態であり、第4実施形態と異なる点は、同じく第1支持基板内に冷却用の流路(冷却路)を設けることである。図13は、第5実施形態のインクジェット記録へッドの横断面の模式図である。図13(a)は縦断面、図13(b)は図13(a)のXIIIB−XIIIB線断面図である。これら図に示すように、第1支持基板H1202中にヒートパイプH2000と冷却媒体の流路H2002とが形成されている。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment of the present invention is a form in which a heat pipe is provided in the first support substrate, as in the fourth embodiment. The difference from the fourth embodiment is that the same is used for cooling in the first support substrate. This is to provide a flow path (cooling path). FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the inkjet recording head of the fifth embodiment. FIG. 13A is a longitudinal section, and FIG. 13B is a sectional view taken along line XIIIB-XIIIB in FIG. As shown in these drawings, a heat pipe H2000 and a cooling medium flow path H2002 are formed in the first support substrate H1202.

図14は、第1支持基板H1202のみの横断面を示す模式図である。第1支持基板H1202は、5枚のアルミナ製のグリーンシートを使ったグリーンシート積層法により作成されている。第1支持基板H1202には、穴が3本独立に形成されおり、ヒートパイプH2000を設置するための空間H2001を形成している。上記穴に平行にさらに穴が3本独立に形成されており、この穴によって流路H2002を形成して冷却媒体を流すことができる。ヒートパイプ設置用の空間形状及び使用するヒートパイプ形状は、上述した第4の実施形態と同様である。また、ヒートパイプH2000は、これと穴の壁との隙間をシリコン接着剤で埋めることで、第1支持基板H1202へ固定される。流路H2002の断面は、本実施形態では、幅3mm、深さ2mmとした。冷却液の流量は20ml/min〜100ml/min程度流した。もちろん記録実行の条件や記録ヘッド仕様により条件に適した流量であればよい。   FIG. 14 is a schematic diagram showing a cross section of only the first support substrate H1202. The first support substrate H1202 is formed by a green sheet laminating method using five alumina green sheets. Three holes are independently formed in the first support substrate H1202, and a space H2001 for installing the heat pipe H2000 is formed. Three additional holes are independently formed in parallel to the holes, and the cooling medium can be flowed by forming a flow path H2002 by these holes. The shape of the space for installing the heat pipe and the shape of the heat pipe to be used are the same as in the fourth embodiment described above. The heat pipe H2000 is fixed to the first support substrate H1202 by filling a gap between the heat pipe H2000 and the wall of the hole with a silicon adhesive. In the present embodiment, the cross section of the flow path H2002 has a width of 3 mm and a depth of 2 mm. The flow rate of the cooling liquid was about 20 ml / min to 100 ml / min. Of course, the flow rate may be any flow rate suitable for the conditions depending on the recording execution conditions and the recording head specifications.

第4、第5実施形態のヒートパイプH2000は、第1実施形態などと同様、市販ヒートパイプを使用することができる。形状としては、第1支持基板H1202との接触面積を大きくするという観点から、パイプの断面を扁平形状にしたタイプを使用することが好ましい。また、ヒートパイプH2000と第1支持基板H1202の穴壁との隙間を埋める材料は、熱伝導率が高く、安定なものであれば使用可能であって、シリコン系の接着剤やグリスが使用できる。   As the heat pipe H2000 of the fourth and fifth embodiments, a commercially available heat pipe can be used as in the first embodiment. From the viewpoint of increasing the contact area with the first support substrate H1202, it is preferable to use a shape in which the cross section of the pipe is flat. The material that fills the gap between the heat pipe H2000 and the hole wall of the first support substrate H1202 can be used as long as it has a high thermal conductivity and is stable, and a silicon-based adhesive or grease can be used. .

第4、第5実施形態の第1支持基板H1202の材質は、第1実施形態などと同様、剛性、耐インク性があり、熱伝導の良い材質が好ましく、主にセラミック材が使われる。セラミック材の中で、特にアルミナは比較的安価で剛性があり、記録ヘッドの反りやうねりが問題となりやすい長尺の記録ヘッドに用いる材料としては最適である。特に、グリーンシートを積層、焼成したアルミナ基板は、本実施形態のような複雑な構造物に対しても安価に製作できるため、好ましい。また、比較例(焼成後、研削加工により溝、供給口を形成し、3枚の板を接着剤で貼り合せた構造物)と較べても、本実施形態の記録へッドは、断熱層となる接着剤を使用しなくて済むため、ヘッドの冷却、均熱化が促進され、好ましいものである。   As in the first embodiment, the material of the first support substrate H1202 in the fourth and fifth embodiments is preferably a material having rigidity and ink resistance and good heat conduction, and a ceramic material is mainly used. Among ceramic materials, alumina is relatively inexpensive and rigid, and is optimal as a material for a long recording head in which warping or waviness of the recording head is likely to be a problem. In particular, an alumina substrate obtained by laminating and firing green sheets is preferable because it can be manufactured at low cost even for a complicated structure such as that of the present embodiment. In addition, the recording head of this embodiment has a heat insulating layer as compared with a comparative example (a structure in which grooves and supply ports are formed by grinding after baking and a structure in which three plates are bonded with an adhesive). Therefore, it is not necessary to use an adhesive, which is preferable because the cooling and soaking of the head is promoted.

第1支持基板H1202内のヒートパイプH2000や冷却路H2002の配置は、発熱源となる記録素子基板H1100にヒートパイプH2000と冷却路H2002と極力近付けることが望ましい。また、複数の記録素子基板の中で、記録に使用した記録素子基板H1100の昇温により部分的に上昇した支持基板H1200の温度分布を、熱交換効率良くヒートパイプH2000により均熱化し、冷却液により冷却が行えるようにすることが必要である。よって、支持基板H1200内の記録素子基板H1100側に可能な限りヒートパイプH2000を近付けて配し、仕切り層を挟んで冷却路H2002を配した本実施形態の記録へッドは、第1の実施形態の記録へッドに較べて、より冷却効率は優れている。   As for the arrangement of the heat pipes H2000 and the cooling paths H2002 in the first support substrate H1202, it is desirable that the heat pipes H2000 and the cooling paths H2002 be as close as possible to the recording element substrate H1100 serving as a heat generation source. Further, among the plurality of recording element substrates, the temperature distribution of the support substrate H1200 partially raised by the temperature rise of the recording element substrate H1100 used for recording is soaked by the heat pipe H2000 with high heat exchange efficiency, and the cooling liquid Therefore, it is necessary to be able to perform cooling. Therefore, the recording head of this embodiment in which the heat pipe H2000 is arranged as close as possible to the recording element substrate H1100 side in the support substrate H1200 and the cooling path H2002 is arranged with the partition layer interposed therebetween is the first implementation. The cooling efficiency is superior to that of the recording head of the form.

このような構成とすることにより、ヘッド内の温度差の分布が低減し、昇温も抑えることが可能となる。よって、高密度で高速記録を実行しても、部分的な濃度ムラや不吐出を防止でき、高品質の画像を高速記録することが可能となる。   With such a configuration, the distribution of temperature differences in the head is reduced, and the temperature rise can be suppressed. Therefore, even when high-speed recording is performed at high density, partial density unevenness and non-ejection can be prevented, and high-quality images can be recorded at high speed.

なお、ヒートパイプH2000のみ設置した場合は、均熱化のみの効果しか期待できないが、記録実行条件によっては冷却が必要のない場合もある。但し、高速に連続記録を実行する場合には冷却手法も併せ持つ必要がある。このように、ヒートパイプH2000と冷却用の流路H2002との両構成を備えることで、より効率のよい冷却効果を得ることができる。   If only the heat pipe H2000 is installed, only the effect of soaking can be expected, but depending on the recording execution conditions, cooling may not be necessary. However, when performing continuous recording at high speed, it is also necessary to have a cooling method. Thus, a more efficient cooling effect can be acquired by providing both the structure of the heat pipe H2000 and the flow path H2002 for cooling.

なお、冷却媒体としては、水、インク、エアー、窒素ガスなどが使用でき、特に温調した媒体を循環して使用する場合には、温度管理や制御がやりやすくなる。また、冷却路を複数に分けた場合、冷却液の流れ方向や使用する本数などによりヘッドの温度を細かくコントロールすることができる。   As the cooling medium, water, ink, air, nitrogen gas, or the like can be used. Especially when a temperature-controlled medium is circulated and used, temperature management and control are facilitated. Further, when the cooling path is divided into a plurality of sections, the head temperature can be finely controlled depending on the flow direction of the cooling liquid and the number of the cooling paths used.

第4の実施形態及び第5の実施形態のインクジェット記録へッドを用いて、4つの記録素子基板のうち、2つのみを駆動して高速連続記録を実行した。その結果、記録に使用した記録素子基板と使用しなかった記録素子基板との基板温度は、ほぼ同等に均熱化されており、従来の記録へッドのような記録素子基板間での温度の不均衡は生じなかった。   Using the inkjet recording heads of the fourth and fifth embodiments, high-speed continuous recording was performed by driving only two of the four recording element substrates. As a result, the substrate temperature of the recording element substrate used for recording and the recording element substrate not used is equalized so that the temperature between the recording element substrates such as a conventional recording head is the same. There was no imbalance.

(実施形態6)
第4、第5実施形態の第2支持基板H1203を、第3実施形態と同様、炭化珪素材により成型にて形成することができる。
(Embodiment 6)
Similarly to the third embodiment, the second support substrate H1203 of the fourth and fifth embodiments can be formed by molding using a silicon carbide material.

炭化珪素材は、熱伝導率が200W/m・Kで、アルミナの約30W/m・Kに比べて高い。そのため、記録素子基板が昇温した場合でも、その熱を第2支持基板H1203を介して放熱することができるため、更に記録ヘッドの昇温を抑えることが可能となる。   The silicon carbide material has a thermal conductivity of 200 W / m · K, which is higher than that of alumina, which is about 30 W / m · K. Therefore, even when the temperature of the recording element substrate rises, the heat can be dissipated through the second support substrate H1203, so that the temperature rise of the recording head can be further suppressed.

図15は、上述した第1、第5実施形態に係る冷却液の循環構成を示す図である。同図に示すように、冷却媒体はポンプH3101によって記録ヘッドH1000の冷却媒体入口へと送られ、上述した記録ヘッド内の冷却路を通って再び恒温槽H3000へと戻る。記録装置の制御装置H3100は、冷却媒体の流量は流量計H3102を介してモニタし、また、記録ヘッドの入口温度、出口温度、記録ヘッド温度をモニタする。そして、制御装置H3100は、記録の条件、環境温度等に応じて、流量の調整、恒温槽の温度調整などを行う。なお、冷却媒体にインクすなわち記録液を使用する場合には、他の媒体を使用する場合に比べ、タンクを1つにすることが可能となり、記録装置のサイズを小型化できる。   FIG. 15 is a diagram showing a circulation configuration of the coolant according to the first and fifth embodiments described above. As shown in the figure, the cooling medium is sent to the cooling medium inlet of the recording head H1000 by the pump H3101, and returns to the thermostatic chamber H3000 again through the cooling path in the recording head described above. The control device H3100 of the recording apparatus monitors the flow rate of the cooling medium via the flow meter H3102, and monitors the inlet temperature, outlet temperature, and recording head temperature of the recording head. The control device H3100 adjusts the flow rate, adjusts the temperature of the thermostatic chamber, and the like according to the recording conditions, the environmental temperature, and the like. When ink, that is, a recording liquid is used as the cooling medium, the number of tanks can be reduced as compared with the case where another medium is used, and the size of the recording apparatus can be reduced.

以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、第1の支持基板がグリーンシートの積層方式で作成されて一体構造で冷却配管を内蔵する場合と、2枚の板を貼りあわせて冷却配管を作り込む場合のいずれも選択することができる。この第1支持基板と第2の支持基板を接着し記録ヘッドの支持基板として使用することにより、所定の位置にヒートパイプや冷却配管を構成でき、インク供給口の位置精度も十分確保し、また安価に製作できる。そして、発熱源である記録素子基板のできるだけ近傍に熱交換手段としてヒートパイプや冷却路を配置できる。これとともに、記録素子基板の発熱により昇温する第2の支持基板との接触面積を最大限確保でき、熱交換効率が格段に向上し、記録ヘッドの冷却、均熱化に効果を発揮できる。   As described above, according to each embodiment of the present invention, the case where the first support substrate is formed by the green sheet lamination method and incorporates the cooling pipe in an integrated structure, and the two plates are bonded together. Any of the cases where the cooling pipe is built can be selected. By adhering the first support substrate and the second support substrate and using them as a support substrate for the recording head, a heat pipe or a cooling pipe can be configured at a predetermined position, and the positional accuracy of the ink supply port is sufficiently secured. Can be manufactured at low cost. A heat pipe or a cooling path can be arranged as a heat exchanging means as close as possible to the recording element substrate as a heat source. At the same time, the maximum contact area with the second support substrate, which is heated by the heat generated by the recording element substrate, can be ensured to the maximum, and the heat exchange efficiency is remarkably improved, and the recording head can be effectively cooled and soaked.

本発明の一実施形態に係る記録ヘッドの外観斜視図である。1 is an external perspective view of a recording head according to an embodiment of the present invention. 図1に示す記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the recording head illustrated in FIG. 1. 図1に示す記録ヘッドを構成する記録素子ユニットの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording element unit constituting the recording head shown in FIG. (a)および(b)は、上記記録素子ユニットを構成する記録素子基板を説明するそれぞれ斜視図および断面図である。FIGS. 4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, illustrating a recording element substrate constituting the recording element unit. 本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置を示す図である。1 is a diagram illustrating an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す図である。It is a figure which shows the inkjet recording device which concerns on other embodiment of this invention. (a)、(b)および(c)は、図1に示す記録ヘッドにおける冷却系およびヒートパイプの配置を示すそれぞれ正面図、VIIB−VIIB線断面図、およびVIIC−VIIC線断面図である。(A), (b), and (c) are respectively a front view, a VIIB-VIIB sectional view, and a VIIC-VIIC sectional view showing the arrangement of the cooling system and the heat pipe in the recording head shown in FIG. 本発明の一実施形態に係るグリーンシート積層法による、記録ヘッドの支持基板の製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of the support substrate of a recording head by the green sheet lamination method which concerns on one Embodiment of this invention. (a)、(b)および(c)は、本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドにおける冷却系およびヒートパイプの配置を示すそれぞれ正面図、IXB−IXB線断面図、およびIXC−IXC線断面図である。(A), (b), and (c) are a front view, an IXB-IXB line sectional view, and an IXC-IXC line, respectively, showing the arrangement of a cooling system and a heat pipe in a recording head according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing. 本発明の実施形態に係る記録ヘッドと従来の記録ヘッドの昇温状態の比較を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a comparison of temperature rise states of a recording head according to an embodiment of the present invention and a conventional recording head. 本発明の第4の実施形態に係る記録ヘッドの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the recording head which concerns on the 4th Embodiment of this invention. グリーンシート積層法による第1支持基板の製造工程を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the manufacturing process of the 1st support substrate by the green sheet lamination method. 本発明の第5の実施形態に係る記録ヘッドの断面模式図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a recording head according to a fifth embodiment of the invention. 図13の記録ヘッドの第1支持基板のみを模式的に示した図である。FIG. 14 is a diagram schematically illustrating only a first support substrate of the recording head of FIG. 13. 本発明の一実施形態に係る冷却系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cooling system which concerns on one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

H1000 記録ヘッド
H1001 記録素子ユニット
H1002 インク供給ユニット
H1100、H1100a〜H1100d 記録素子基板
H1101 インク供給口
H1102 電気熱変換素子
H1200 支持基板
H1201 インク供給口
H1202、H1202A、H1202B 第1の支持基板
H1203、H1203a〜H1203d 第2の支持基板
H1501 共通液室
H2000 ヒートパイプ
H2004 冷却路
H1000 recording head H1001 recording element unit H1002 ink supply unit H1100, H1100a to H1100d recording element substrate H1101 ink supply port H1102 electrothermal conversion element H1200 support substrate H1201 ink supply port H1202, H1202A, H1202B first support substrate H1203, H1203a to H1203d Second support substrate H1501 Common liquid chamber H2000 Heat pipe H2004 Cooling path

Claims (13)

インクジェット記録ヘッドであって、
インクを吐出するための熱エネルギー発生素子を備える複数の記録素子基板と、
第1の支持基板と、
前記第1の支持基板により支持されており、前記記録素子基板をそれぞれに支持する複数の第2の支持基板と、
前記第1の支持基板と前記第2の支持基板との間に、または、前記第1の支持基板内に配される温度均一化部材と、
を具えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
An inkjet recording head,
A plurality of recording element substrates including thermal energy generating elements for ejecting ink;
A first support substrate;
A plurality of second support substrates supported by the first support substrate, each supporting the recording element substrate;
A temperature equalizing member disposed between the first support substrate and the second support substrate or in the first support substrate;
An ink jet recording head characterized by comprising:
前記温度均一化部材は、ヒートパイプであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 1, wherein the temperature equalizing member is a heat pipe. 前記第1の支持基板内に冷却機能を有する部材をさらに具えることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 1, further comprising a member having a cooling function in the first support substrate. 前記冷却機能を有する部材は、冷却液を流すための冷却路であることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 3, wherein the member having the cooling function is a cooling path for flowing a cooling liquid. 前記第2の支持基板の熱伝導率は、前記第1の支持基板の熱伝導率より大きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a thermal conductivity of the second support substrate is larger than a thermal conductivity of the first support substrate. 6. 前記第2の支持基板は、セラミック材よりなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 1, wherein the second support substrate is made of a ceramic material. 前記第1の支持基板はグリーンシートを積層し、積層されたグリーンシートを焼成することにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 1, wherein the first support substrate is formed by laminating green sheets and firing the laminated green sheets. 前記第2の支持基板は成型法により形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   8. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the second support substrate is formed by a molding method. 前記複数の記録素子基板は、千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 1, wherein the plurality of recording element substrates are arranged in a staggered pattern. 請求項1乃至9のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドを搭載し、該記録ヘッドからインクを吐出して記録を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。   An ink jet recording apparatus comprising the ink jet recording head according to claim 1 and performing recording by discharging ink from the recording head. 請求項4に記載のインクジェット記録ヘッドを搭載し、前記第1の支持基板内に設けられた冷却路に液体を流す手段を具えることを特徴とするインクジェット記録装置。   An ink jet recording apparatus comprising: the ink jet recording head according to claim 4; and means for flowing a liquid through a cooling path provided in the first support substrate. 前記液体を流す手段を制御して前記インクジェット記録ヘッドの昇温を抑える制御装置をさらに具えることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。   The inkjet recording apparatus according to claim 11, further comprising a control device that controls a means for flowing the liquid to suppress a temperature rise of the inkjet recording head. 前記冷却に流される前記液体として、インクが用いられることを特徴とする請求項11または12に記載のインクジェット記録装置。   The ink jet recording apparatus according to claim 11, wherein an ink is used as the liquid that is flowed for the cooling.
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