JP2017124603A - Liquid discharge head and liquid discharge device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharge head that can suppress heated liquid from flowing backward from a collecting flow path side even if a driving state changes and thereby suppress the change of the driving state from influencing discharge characteristics.SOLUTION: The liquid discharge head, which has recording element substrates having a plurality of recording elements provided on first surfaces and discharge ports provided for every recording element, has pressure chambers formed for every recording element, and discharges liquid through the discharge ports, is provided with a common supply flow path and a common collecting flow path through which liquid circulates respectively. On second surfaces of the recording element substrates are provided a liquid supply path and a liquid collecting path which communicate with the pressure chambers and are common to the plurality of recording elements, and further, are provided a plurality of liquid supply chambers communicating with the common supply path and the liquid supply path and a plurality of liquid collection chambers communicating with the common collecting flow path and the liquid collecting path, where the liquid supply chambers and the liquid collection chambers are arranged alternately in a direction of a discharge port row. A capacity of at least one liquid collection chamber is set smaller than a capacity of the liquid supply chamber adjacent to the liquid collection chamber.SELECTED DRAWING: Figure 22

Description

本発明は、液体吐出ヘッドと液体吐出ヘッドを用いる液体吐出装置とに関する。   The present invention relates to a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus using the liquid discharge head.
液体を被記録媒体に吐出することにより記録を行う液体吐出装置では、吐出口に連通した圧力室と圧力室内の液体に吐出のためのエネルギーを付与する記録素子とを有する液体吐出ヘッドを使用する。代表的な液体吐出装置であるインクジェット記録装置では、溶媒に染料や顔料などの色材を含有させた記録液や、記録液を調整するための処理液など吐出口から吐出する。このような液体吐出装置では、例えば吐出する液体が記録液である場合、吐出口から記録液中の揮発成分が蒸発し、これによって色材濃度が増加して記録画像における色むらが発生することがある。また揮発成分の蒸発により、吐出口付近や圧力室内の液体の粘度が上昇して液体の吐出速度が低下し、これによって、被記録媒体上で意図した位置に液体を正確に到達させられなくなることがある。このような課題に対する解決策の一つとして、液体吐出ヘッド、特にその圧力室に対して液体を循環させる方法が知られている。圧力室に液体を循環させる場合には、共通の供給流路から分岐して圧力室内を介して共通の回収流路に合流する流路を設け、この流路を介して圧力室に液体を循環させている。また、液体吐出ヘッドには記録素子を駆動するための駆動回路も設けられるが、吐出口の数が多くなって記録素子の数も多くなった場合に、駆動回路の発熱の影響が増加し液体の粘度変動を引き起こすことがある。この場合も液体の吐出速度の変動をもたらして被記録媒体に対する液体の正確な吐出が難しくなる。特許文献1には、圧力室を循環して回収流路に送られる液体に対し、駆動回路で発生する熱を逃がし、これによって温度上昇に起因する液体の粘度変動を抑制し、液体の吐出速度の変動を抑制することが開示されている。   In a liquid ejection apparatus that performs recording by ejecting liquid onto a recording medium, a liquid ejection head that includes a pressure chamber that communicates with an ejection port and a recording element that applies energy for ejection to the liquid in the pressure chamber is used. . In an ink jet recording apparatus, which is a typical liquid ejecting apparatus, a recording liquid in which a color material such as a dye or a pigment is contained in a solvent or a processing liquid for adjusting the recording liquid is ejected from an ejection port. In such a liquid ejecting apparatus, for example, when the liquid to be ejected is a recording liquid, the volatile component in the recording liquid evaporates from the ejection port, thereby increasing the color material density and causing color unevenness in the recorded image. There is. Also, due to evaporation of volatile components, the viscosity of the liquid in the vicinity of the discharge port and in the pressure chamber increases and the discharge speed of the liquid decreases, thereby preventing the liquid from accurately reaching the intended position on the recording medium. There is. As one of solutions to such a problem, a method of circulating a liquid to a liquid discharge head, particularly a pressure chamber thereof is known. When circulating the liquid in the pressure chamber, a flow path that branches from the common supply flow path and joins the common recovery flow path through the pressure chamber is provided, and the liquid is circulated through the pressure chamber through the flow path. I am letting. The liquid ejection head is also provided with a drive circuit for driving the recording element. However, when the number of ejection ports increases and the number of recording elements also increases, the influence of heat generated by the drive circuit increases and the liquid ejection head increases. May cause viscosity fluctuations. In this case as well, the liquid discharge speed varies and it becomes difficult to accurately discharge the liquid onto the recording medium. In Patent Document 1, heat generated in the drive circuit is released from the liquid that circulates in the pressure chamber and is sent to the recovery channel, thereby suppressing the viscosity fluctuation of the liquid due to the temperature rise, and the liquid discharge speed. It is disclosed that the fluctuation of the above is suppressed.
特表2003−519027号公報Special table 2003-519027 gazette
特許文献1に記載されたような構成では、供給流路から圧力室に供給される液体の流量が吐出口から吐出される液体の流量より少ない場合、吐出を行ったときに回収流路からの液体が逆流して圧力室に流入してくる。これは駆動回路等からの伝熱により温度が上昇して粘度が低下した液体が圧力室に流入することを意味するから、液体吐出ヘッドの温度も上昇し、液体の吐出量や吐出速度といった吐出特性の変化が変化する。その結果、被記録媒体上で記録開始時に記録された部分がその後に記録された部分よりも記録の濃度が濃くなるなどの記録品位に影響が及ぼされる。これは、液体吐出ヘッドの駆動状態が変化(ここでは待機時の循環状態から記録状態に変化)したことに伴って吐出特性が変化し、記録品位も変化することの一例である。逆に、圧力室に供給される液体の流量が吐出される液体の流量よりも多い場合には、液体の吐出が行われても回収流路側から液体が逆流することは起こらない。しかしながらこの場合は、圧力室やその近傍での流路の圧力損失が大きくなるため、圧力室やその近傍の流路の流路幅を大きくせざるを得ず、圧力室を高密度に配置して高精細度での記録を行うことが難しくなる。   In the configuration as described in Patent Document 1, when the flow rate of the liquid supplied from the supply flow channel to the pressure chamber is smaller than the flow rate of the liquid discharged from the discharge port, The liquid flows backward and flows into the pressure chamber. This means that liquid whose temperature has increased due to heat transfer from the drive circuit and the like has flowed into the pressure chamber, so that the temperature of the liquid discharge head also rises, and the discharge amount and discharge speed of the liquid, etc. Changes in characteristics change. As a result, the recording quality is affected, for example, the portion recorded at the start of recording on the recording medium has a higher recording density than the portion recorded thereafter. This is an example in which the ejection characteristics change and the recording quality also changes in accordance with the change in the driving state of the liquid ejection head (here, the change from the circulating state during standby to the recording state). On the contrary, when the flow rate of the liquid supplied to the pressure chamber is larger than the flow rate of the discharged liquid, the liquid does not flow backward from the recovery flow path side even if the liquid is discharged. However, in this case, since the pressure loss of the flow path in the pressure chamber and the vicinity thereof becomes large, the flow path width of the pressure chamber and the flow path in the vicinity thereof has to be increased, and the pressure chambers are arranged with high density. This makes it difficult to record at high definition.
本発明の目的は、駆動状態が変化した場合であっても回収流路側からの昇温した液体の逆流を抑え、これにより駆動状態の変化が吐出特性に影響が及ぶことを抑制できる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of suppressing the backflow of a heated liquid from the recovery flow path side even when the drive state changes, thereby suppressing the change in the drive state from affecting the discharge characteristics. And providing a liquid ejecting apparatus.
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するエネルギーを発生する記録素子と、前記記録素子を内部に備える圧力室と、前記圧力室に液体を供給する液体供給路と、前記圧力室から液体を回収する液体回収路と、を備える記録素子基板と、
前記記録素子基板を支持するとともに、前記液体供給路に液体を供給する供給液室と、前記液体回収路から液体を回収する回収液室と、を備える支持部材と、を有し、前記回収液室の容積は、前記供給液室の容積より小さいことを特徴とする。
The liquid discharge head of the present invention includes a discharge port that discharges a liquid, a recording element that generates energy for discharging the liquid, a pressure chamber that includes the recording element therein, and a liquid supply path that supplies the liquid to the pressure chamber A liquid recovery path for recovering liquid from the pressure chamber, and a recording element substrate,
A recovery member that supports the recording element substrate and supplies a liquid to the liquid supply path; and a recovery liquid chamber that recovers the liquid from the liquid recovery path. The volume of the chamber is smaller than the volume of the supply liquid chamber.
本発明の液体吐出装置は、本発明の液体吐出ヘッドと、液体を貯える貯留手段と、貯留手段から液体を共通供給流路に循環させる第1の循環系と、貯留手段から液体を第2の共通回収流路に循環させる第2の循環系と、を備えることを特徴とする。   The liquid ejection apparatus according to the present invention includes a liquid ejection head according to the present invention, a storage unit that stores the liquid, a first circulation system that circulates the liquid from the storage unit to the common supply channel, and a second liquid that is circulated from the storage unit. And a second circulation system that circulates in the common recovery flow path.
本発明によれば、駆動状態が変化した場合であっても回収流路側からの昇温した液体の逆流を押さえ、これにより駆動状態の変化が吐出特性に影響が及ぶことを抑制できる液体吐出ヘッドを実現できる。   According to the present invention, even when the driving state changes, the liquid discharge head that can suppress the backflow of the heated liquid from the recovery channel side and thereby suppress the change in the driving state from affecting the discharge characteristics. Can be realized.
第1の構成例の液体吐出装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid discharge apparatus of a 1st structural example. 第1の循環形態を説明する図である。It is a figure explaining the 1st circulation form. 第2の循環形態を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd circulation form. 液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a liquid discharge head. 液体吐出ヘッドを示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view showing a liquid discharge head. 各流路部材の表面及び裏面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface and back surface of each flow path member. 各流路の接続関係を示す透視図である。It is a perspective view which shows the connection relation of each flow path. 流路構成部材及び吐出モジュールを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a flow-path structural member and a discharge module. 吐出モジュールを説明する図である。It is a figure explaining a discharge module. 記録素子基板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a recording element board | substrate. 記録素子基板を示す一部破断斜視図である。2 is a partially broken perspective view showing a recording element substrate. FIG. 隣接する記録素子基板を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing adjacent recording element substrates. 第2の構成例の液体吐出装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the liquid discharge apparatus of a 2nd structural example. 液体吐出ヘッドの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a liquid discharge head. 液体吐出ヘッドを示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view showing a liquid discharge head. 各流路部材の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of each flow path member. 各流路の接続関係を示す透視図である。It is a perspective view which shows the connection relation of each flow path. 流路構成部材及び吐出モジュールを示す断面図である。It is sectional drawing which shows a flow-path structural member and a discharge module. 吐出モジュールを説明する図である。It is a figure explaining a discharge module. 記録素子基板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a recording element board | substrate. 本発明の実施の一形態の液体吐出ヘッドを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention. 吐出モジュールの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a discharge module. 記録素子基板の分解斜視図である。2 is an exploded perspective view of a recording element substrate. FIG. 記録素子基板における圧力室及び吐出口を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a pressure chamber and a discharge port in a recording element substrate. 液体吐出装置における循環形態を説明する図である。It is a figure explaining the circulation form in a liquid discharge apparatus. 実施例1及び比較例1での供給液室及び回収液室を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a supply liquid chamber and a recovery liquid chamber in Example 1 and Comparative Example 1. FIG. 圧力室温度の時間変化を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically a time change of pressure chamber temperature. 比較例2での供給液室及び回収液室を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing a supply liquid chamber and a recovery liquid chamber in Comparative Example 2. FIG. 液体供給路及び液体回収路での圧力分布を模式的に示すグラフである。It is a graph which shows typically pressure distribution in a liquid supply way and a liquid recovery way. 実施例2を説明する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating Example 2. FIG. 実施例3での供給液室及び回収液室を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a supply liquid chamber and a recovery liquid chamber in Example 3. FIG. 実施例4での供給液室及び回収液室を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a supply liquid chamber and a recovery liquid chamber in Example 4. FIG. 液体を充填するときの気泡の状態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the state of the bubble when filling with a liquid. 液体の充填方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the filling method of a liquid.
以下、図面を用いて本発明を適用可能な各構成例および実施例を説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。一例として、以下の説明では、液体を吐出するエネルギーを発生する記録素子として発熱素子を使用し、熱によって圧力室内の液体に気泡を発生させて吐出口から液体を吐出させるいわゆるサーマル方式の液体吐出ヘッドを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明が適用可能な液体吐出ヘッドはサーマル方式のものに限られるものではなく、圧電素子を使用するピエゾ方式や、その他の各種の液体吐出方式を採用する液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。インク等の液体を吐出する本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置に適用可能である。さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷や半導体基板作製などの用途としても用いることができる。   Hereinafter, each configuration example and example to which the present invention can be applied will be described with reference to the drawings. However, the following description does not limit the scope of the present invention. As an example, in the following description, a so-called thermal-type liquid discharge in which a heating element is used as a recording element that generates energy for discharging a liquid, and bubbles are generated in the liquid in the pressure chamber by heat to discharge the liquid from the discharge port. The head will be described as an example. However, the liquid discharge head to which the present invention can be applied is not limited to the thermal type, and the present invention is also applied to a liquid discharge head that employs a piezoelectric method using a piezoelectric element and other various liquid discharge methods. Can be applied. The liquid discharge head of the present invention that discharges a liquid such as ink and the liquid discharge apparatus equipped with the liquid discharge head can be applied to apparatuses such as a printer, a copying machine, a facsimile having a communication system, and a word processor having a printer unit. Furthermore, the present invention can be applied to an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. For example, it can be used for applications such as biochip fabrication, electronic circuit printing, and semiconductor substrate fabrication.
また以下の説明では、記録液(例えばインク)等の液体をタンクと液体吐出ヘッドの間で循環させる液体吐出装置において用いられる液体吐出ヘッドを説明するが、本発明に基づく液体吐出ヘッドが用いられる液体吐出装置はこれに限られるものではない。液体を循環させずに上流側と下流側とにそれぞれタンクを設け、一方のタンクから液体吐出ヘッドを介して他方のタンクへ液体を流すことで液体吐出ヘッドの圧力室内で液体を流動させる形態の液体吐出装置にも本発明を適用することができる。   In the following description, a liquid discharge head used in a liquid discharge apparatus that circulates a liquid such as a recording liquid (for example, ink) between a tank and a liquid discharge head will be described. However, the liquid discharge head according to the present invention is used. The liquid ejection device is not limited to this. A tank is provided on each of the upstream side and the downstream side without circulating the liquid, and the liquid flows in the pressure chamber of the liquid discharge head by flowing the liquid from one tank to the other tank via the liquid discharge head. The present invention can also be applied to a liquid ejection device.
さらに、以下の説明では、液体吐出ヘッドが、被記録媒体の幅に対応した長さを有するいわゆるライン型(ページワイド型)のヘッドとして構成されているものとする。しかしながら、主走査方向及び副走査方向への走査によって被記録媒体における記録を完成させるいわゆるシリアル型の液体吐出ヘッドに対しても本発明を適用することができる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えば、黒色の記録液用及びカラーの記録液用の記録素子基板を各1つずつ搭載する構成のものがあるが、これに限られるものではない。シリアル型の液体吐出ヘッドは、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、被記録媒体の幅よりも短い短尺のラインヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであってもよい。   Furthermore, in the following description, it is assumed that the liquid discharge head is configured as a so-called line type (page wide type) head having a length corresponding to the width of the recording medium. However, the present invention can also be applied to a so-called serial type liquid discharge head that completes recording on a recording medium by scanning in the main scanning direction and the sub-scanning direction. As a serial type liquid discharge head, for example, there is a configuration in which one recording element substrate for black recording liquid and one for color recording liquid are mounted, but the present invention is not limited to this. The serial type liquid ejection head creates a line head with a length shorter than the width of the recording medium, with several recording element substrates arranged so that the ejection ports overlap in the direction of the ejection port array, and this is recorded It may be configured to scan the medium.
(第1の構成例の液体吐出装置の説明)
まず、本発明に基づく液体吐出装置の一例として、吐出口から液体として記録液を吐出して被記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置1000(以下、記録装置とも称する)について説明する。図1は第1の構成例の液体吐出装置である記録装置1000の概略構成を示している。記録装置1000は、被記録媒体2を搬送する搬送部1と、被記録媒体2の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッド3とを備え、複数の被記録媒体2を連続もしくは間欠に搬送しながら1パスで連続記録を行うライン型記録装置である。被記録媒体2は例えばカット紙であるが、カット紙以外にも連続したロール紙などであってもよい。液体吐出ヘッド3は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及びブラック(K)の各色(以下、これらの色をまとめてCMYKとも称する)の記録液によりフルカラーでの記録が可能なものである。後述するように、液体吐出ヘッド3には、液体を液体吐出ヘッド3へ供給する供給路である液体供給手段、メインタンク及びバッファタンク(図2参照)が流体的に接続される。液体吐出ヘッド3は、後述の図2に示すように、大別すると、液体供給ユニット220、負圧制御ユニット230及び液体吐出ユニット300によって構成されている。液体吐出ユニット300には、複数の記録素子基板10と共通供給流路211と共通回収流路212とが設けられており、各記録素子基板10にはそれぞれ複数の記録素子が設けられている。液体吐出ヘッド300において、各記録素子基板10に対して図示矢印で示すように共通供給流路211から記録液が供給され、この記録液は共通回収流路212を介して回収されるようになっている。また、液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。液体吐出ヘッド3内における液体経路及び電気信号経路の詳細については後述する。
(Description of Liquid Discharge Device of First Configuration Example)
First, an ink jet recording apparatus 1000 (hereinafter also referred to as a recording apparatus) that performs recording on a recording medium by discharging a recording liquid as a liquid from an ejection port will be described as an example of a liquid ejecting apparatus according to the present invention. FIG. 1 shows a schematic configuration of a recording apparatus 1000 which is a liquid ejection apparatus of a first configuration example. The recording apparatus 1000 includes a transport unit 1 that transports the recording medium 2, and a line-type liquid ejection head 3 that is disposed substantially orthogonal to the transport direction of the recording medium 2, and includes a plurality of recording media 2. This is a line type recording apparatus that performs continuous recording in one pass while conveying continuously or intermittently. The recording medium 2 is, for example, cut paper, but may be continuous roll paper in addition to the cut paper. The liquid discharge head 3 can perform full-color recording with recording liquids of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K) (hereinafter, these colors are collectively referred to as CMYK). Is something. As will be described later, the liquid discharge head 3 is fluidly connected to liquid supply means, a main tank, and a buffer tank (see FIG. 2), which are supply paths for supplying liquid to the liquid discharge head 3. As shown in FIG. 2 described later, the liquid discharge head 3 is roughly configured by a liquid supply unit 220, a negative pressure control unit 230, and a liquid discharge unit 300. The liquid ejection unit 300 is provided with a plurality of recording element substrates 10, a common supply channel 211, and a common recovery channel 212, and each recording element substrate 10 is provided with a plurality of recording elements. In the liquid discharge head 300, the recording liquid is supplied from the common supply channel 211 to each recording element substrate 10 as indicated by the arrow in the figure, and this recording liquid is recovered through the common recovery channel 212. ing. The liquid ejection head 3 is electrically connected to an electric control unit that transmits electric power and ejection control signals to the liquid ejection head 3. Details of the liquid path and the electric signal path in the liquid discharge head 3 will be described later.
(第1の循環形態の説明)
図2は、本発明に基づく液体吐出装置に適用される循環経路構成の一形態である第1の循環形態を示している。第1の循環形態では、液体吐出ヘッド3が、高圧側の第1循環ポンプ1001、低圧側の第1循環ポンプ1002、及びバッファタンク1003などに流体的に接続している。なお図2では、説明を簡略化するためにCMYKの各色の記録液のうちの一色の記録液が流動する経路のみを示しているが、実際には4色分の循環経路が液体吐出ヘッド3及び記録装置本体に設けられる。メインタンク1006と接続される、サブタンクとしてのバッファタンク1003は、記録液を貯留する貯留手段として機能し、タンク内部と外部とを連通する大気連通口(不図示)を有し、記録液中の気泡を外部に排出することが可能である。バッファタンク1003は、補充ポンプ1005とも接続されている。補充ポンプ1005は、記録液を吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッドの吐出口から記録液を吐出(排出)することによって液体吐出ヘッド3で液体が消費された際に、消費された記録液分をメインタンク1006からバッファタンク1003へ移送する。
(Description of the first circulation mode)
FIG. 2 shows a first circulation form which is one form of a circulation path configuration applied to the liquid ejection apparatus according to the present invention. In the first circulation mode, the liquid discharge head 3 is fluidly connected to the first circulation pump 1001 on the high pressure side, the first circulation pump 1002 on the low pressure side, the buffer tank 1003, and the like. In FIG. 2, for the sake of simplicity, only the path through which one color of the recording liquid of each color of CMYK flows is shown, but in reality, the circulation path for four colors is the liquid ejection head 3. And provided in the recording apparatus main body. A buffer tank 1003 as a sub tank connected to the main tank 1006 functions as a storage means for storing the recording liquid, and has an air communication port (not shown) that communicates the inside and the outside of the tank. It is possible to discharge the bubbles to the outside. The buffer tank 1003 is also connected to a refill pump 1005. The replenishment pump 1005 is consumed when liquid is consumed by the liquid ejection head 3 by ejecting (discharging) the recording liquid from the ejection port of the liquid ejection head, such as recording by discharging the recording liquid and suction recovery. The recorded liquid is transferred from the main tank 1006 to the buffer tank 1003.
2つの第1循環ポンプ1001,1002は、液体吐出ヘッド3の液体接続部111から液体を引き出してバッファタンク1003へ流す役割を有する。第1循環ポンプ1001,1002としては、定量的な送液能力を有する容積型ポンプを用いることが好ましい。具体的にはチューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等が挙げられるが、例えば一般的な定流量弁やリリーフ弁をポンプ出口に配して一定流量を確保する形態のポンプであっても用いることができる。液体吐出ヘッド300の駆動時には高圧側の第1循環ポンプ1001及び低圧側の第1循環ポンプ1002によって、それぞれ、共通供給流路211及び共通回収流路212内をある一定流量で記録液が流れる。この流量としては、液体吐出ヘッド3内の各記録素子基板10間の温度差が、被記録媒体2上での記録品質に影響しない程度以上に設定することが好ましい。もっとも、過度に大きな流量を設定すると、液体吐出ユニット300内の流路の圧損の影響により、各記録素子基板10で負圧差が大きくなり過ぎて記録画像での濃度ムラが生じてしまう。このため、各記録素子基板10間の温度差と負圧差を考慮しながら、流量を設定することが好ましい。記録液が循環する経路のうち、高圧側の第1循環ポンプ1001を含む方の経路はこの液体吐出装置での第1の循環系を構成し、低圧側の第1循環ポンプ1002を含む方の経路はこの液体吐出装置での第2の循環系を構成する。   The two first circulation pumps 1001 and 1002 have a role of drawing the liquid from the liquid connection portion 111 of the liquid discharge head 3 and flowing it to the buffer tank 1003. As the first circulation pumps 1001 and 1002, it is preferable to use positive displacement pumps having a quantitative liquid feeding capacity. Specific examples include tube pumps, gear pumps, diaphragm pumps, syringe pumps, and the like. For example, a general constant flow valve or relief valve is arranged at the pump outlet to ensure a constant flow rate. be able to. When the liquid discharge head 300 is driven, the recording liquid flows through the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 at a certain flow rate by the first circulation pump 1001 on the high pressure side and the first circulation pump 1002 on the low pressure side, respectively. This flow rate is preferably set to a level that does not affect the recording quality on the recording medium 2 by the temperature difference between the recording element substrates 10 in the liquid ejection head 3. However, if an excessively large flow rate is set, the negative pressure difference is excessively increased in each recording element substrate 10 due to the influence of the pressure loss of the flow path in the liquid ejection unit 300, resulting in density unevenness in the recorded image. For this reason, it is preferable to set the flow rate in consideration of the temperature difference and the negative pressure difference between the recording element substrates 10. Of the paths through which the recording liquid circulates, the path that includes the first circulation pump 1001 on the high-pressure side constitutes the first circulation system in the liquid discharge device, and the path that includes the first circulation pump 1002 on the low-pressure side. The path constitutes a second circulation system in the liquid ejection device.
バッファタンク1003から液体吐出ヘッド3に向けて記録液を供給する経路には第2循環ポンプ1004が設けられている。負圧制御ユニット230は、負圧制御手段として機能するものであり、第2循環ポンプ1004と液体吐出ユニット300との間の経路に設けられている。負圧制御ユニット230は、記録を行う時にデューティの差によって循環系の流量が変動した場合でも、負圧制御ユニット230よりも下流側(すなわち液体吐出ユニット300側)の圧力を予め設定した一定圧力に維持する機能を有する。負圧制御ユニット230は、それぞれ異なる制御圧が設定されている2つの圧力調整機構を備えている。これら2つの圧力調整機構としては、それ自身よりも下流の圧力を、所望の設定圧を中心として一定の範囲以下の変動で制御できるものであれば、どのような機構を用いてもよい。一例として、いわゆる減圧レギュレーターと同様の機構のものを採用することができる。圧力調整機構として減圧レギュレーターを用いる場合には、図2に示すように、液体供給ユニット220を介して負圧制御ユニット230の上流側を第2循環ポンプ1004によって加圧するようにすることが好ましい。このようにするとバッファタンク1003の液体吐出ヘッド3に対する水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置1000におけるバッファタンク1003のレイアウトの自由度を広げることができる。第2循環ポンプ1004としては、液体吐出ヘッド3の駆動時に使用する記録液の循環流量の範囲内において、一定圧以上の揚程圧を有するものであればよく、ターボ型ポンプや容積型ポンプなどを使用できる。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が使用可能である。また第2循環ポンプ1004の代わりに、例えば負圧制御ユニット230に対してある一定の水頭差をもって配置された水頭タンクを設けることもできる。   A second circulation pump 1004 is provided in a path for supplying the recording liquid from the buffer tank 1003 toward the liquid ejection head 3. The negative pressure control unit 230 functions as a negative pressure control unit, and is provided in a path between the second circulation pump 1004 and the liquid discharge unit 300. Even when the flow rate of the circulation system fluctuates due to a difference in duty when performing recording, the negative pressure control unit 230 is a constant pressure that presets the pressure downstream of the negative pressure control unit 230 (that is, the liquid discharge unit 300 side). It has a function to maintain. The negative pressure control unit 230 includes two pressure adjustment mechanisms each having a different control pressure. As these two pressure adjusting mechanisms, any mechanism may be used as long as the pressure downstream of itself can be controlled with a fluctuation within a certain range around a desired set pressure. As an example, a mechanism similar to a so-called decompression regulator can be employed. When a pressure reduction regulator is used as the pressure adjustment mechanism, it is preferable to pressurize the upstream side of the negative pressure control unit 230 by the second circulation pump 1004 via the liquid supply unit 220 as shown in FIG. In this way, the influence of the water head pressure on the liquid discharge head 3 of the buffer tank 1003 can be suppressed, so that the layout flexibility of the buffer tank 1003 in the recording apparatus 1000 can be increased. The second circulation pump 1004 may be any pump that has a head pressure higher than a certain pressure within the range of the circulation flow rate of the recording liquid used when the liquid discharge head 3 is driven. Can be used. Specifically, a diaphragm pump or the like can be used. Further, instead of the second circulation pump 1004, for example, a water head tank arranged with a certain water head difference with respect to the negative pressure control unit 230 can be provided.
負圧制御ユニット230内の2つ圧力調整機構のうち、相対的に高圧が設定されている圧力調整機構(図2においてHで表示)は、液体供給ユニット220内を経由して液体吐出ユニット300内の共通供給流路211に接続されている。同様に相対的に低圧が設定されている圧力調整機構(図2においてLで表示)は、液体供給ユニット220内を経由して液体吐出ユニット300内の共通回収流路212に接続されている。液体吐出ユニット300には、共通供給流路211及び共通回収流路212のほかに、各記録素子基板10とそれぞれ連通する個別供給流路213及び個別回収流路214が設けられている。記録素子基板ごとに設けられる個別供給流路213及び個別回収流路214を総称して個別流路と称する。個別流路は、共通供給流路211から分岐して共通回収流路212に合流するように設けられてこれらと連通している。したがって、記録液など液体の一部が共通供給流路211から記録素子基板10の内部流路を通過して共通回収流路212へと流れる流れ(図2の白抜きの矢印)が発生する。これは、共通供給流路211には高圧側の圧力調整機構Hが、共通回収流路212には低圧側の圧力調整機構Lがそれぞれ接続されているため、共通供給流路211と共通回収流路212の間に差圧が生じるからである。   Of the two pressure adjustment mechanisms in the negative pressure control unit 230, the pressure adjustment mechanism (indicated by H in FIG. 2) for which a relatively high pressure is set passes through the liquid supply unit 220 and the liquid discharge unit 300. It is connected to the common supply flow path 211 inside. Similarly, a pressure adjustment mechanism (indicated by L in FIG. 2) for which a relatively low pressure is set is connected to the common recovery flow path 212 in the liquid discharge unit 300 via the liquid supply unit 220. In addition to the common supply channel 211 and the common recovery channel 212, the liquid discharge unit 300 is provided with an individual supply channel 213 and an individual recovery channel 214 that communicate with the respective recording element substrates 10. The individual supply channel 213 and the individual recovery channel 214 provided for each recording element substrate are collectively referred to as individual channels. The individual flow paths are provided so as to branch from the common supply flow path 211 and join the common recovery flow path 212 and communicate with them. Therefore, a flow (a white arrow in FIG. 2) is generated in which a part of the liquid such as the recording liquid passes from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 through the internal channel of the recording element substrate 10. This is because the high pressure side pressure adjustment mechanism H is connected to the common supply flow path 211 and the low pressure side pressure adjustment mechanism L is connected to the common recovery flow path 212. This is because a differential pressure is generated between the paths 212.
このようにして、液体吐出ユニット300では、共通供給流路211及び共通回収流路212内をそれぞれ通過するように液体を流しつつ、一部の液体が各記録素子基板10内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板10で発生する熱を共通供給流路211および共通回収流路212の流れで記録素子基板10の外部へ排出することができる。また、液体吐出ヘッド3による記録を行っている際に、記録を行っていない吐出口や圧力室においても記録液の流れを生じさせることができるので、その部位において記録液の溶媒成分の蒸発に起因して記録液の粘度が高まることを抑制することができる。また、増粘した記録液や記録液中の異物を共通回収流路212へと排出することができる。このため、上述した液体吐出ヘッド3を用いることにより、高速かつ高品位での記録を行うことが可能となる。   In this way, in the liquid discharge unit 300, a part of the liquid passes through each recording element substrate 10 while flowing the liquid so as to pass through the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. Flow occurs. For this reason, the heat generated in each recording element substrate 10 can be discharged to the outside of the recording element substrate 10 through the flow of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. Further, when recording is performed by the liquid ejection head 3, the flow of the recording liquid can be generated also in the ejection port and the pressure chamber where the recording is not performed, so that the solvent component of the recording liquid is evaporated at that portion. This can suppress an increase in the viscosity of the recording liquid. Further, the thickened recording liquid and the foreign matter in the recording liquid can be discharged to the common recovery channel 212. For this reason, it is possible to perform high-speed and high-quality recording by using the liquid discharge head 3 described above.
(第2の循環形態の説明)
図3は、本発明に基づく液体吐出装置に適用される循環経路構成のうち、上述した第1の循環形態とは異なる循環形態である第2の循環形態を示している。第2の循環形態の第1の循環形態との主な相違点は、負圧制御ユニット230を構成する2つの圧力調整機構が、いずれも、負圧制御ユニット230よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動で制御する機構であることである。このような圧力調整機構は、いわゆる背圧レギュレーターと同じ作用の機構部品として構成することができる。また、第2循環ポンプ1004が負圧制御ユニット230の下流側を減圧する負圧源として作用し、高圧側及び低圧側の第1循環ポンプ1001,1002が液体吐出ヘッド3の上流側に配置されている。これに伴って、負圧制御ユニット230は液体吐出ヘッド3の下流側に配置されている。
(Description of second circulation mode)
FIG. 3 shows a second circulation form, which is a circulation form different from the first circulation form described above, among the circulation path configurations applied to the liquid ejection apparatus according to the present invention. The main difference between the second circulation mode and the first circulation mode is that the two pressure adjustment mechanisms constituting the negative pressure control unit 230 both have a pressure upstream of the negative pressure control unit 230. It is a mechanism that controls with a fluctuation within a certain range around a desired set pressure. Such a pressure adjustment mechanism can be configured as a mechanism component having the same action as a so-called back pressure regulator. The second circulation pump 1004 acts as a negative pressure source for reducing the downstream side of the negative pressure control unit 230, and the first circulation pumps 1001 and 1002 on the high pressure side and the low pressure side are arranged on the upstream side of the liquid discharge head 3. ing. Accordingly, the negative pressure control unit 230 is arranged on the downstream side of the liquid discharge head 3.
第2の循環形態において負圧制御ユニット230は、液体吐出ヘッド3により記録を行う際に記録デューティの変化によって生じる流量の変動があっても、自身の上流側の圧力変動を、予め設定された圧力を中心として一定範囲内に安定にするように作動する。ここでは負圧制御ユニット230の上流側は、液体吐出ユニット300側となる。図3に示すように、第2循環ポンプ1004によって、液体供給ユニット220を介して負圧制御ユニット230の下流側を加圧することが好ましい。このようにすると液体吐出ヘッド3に対するバッファタンク1003の水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置1000におけるバッファタンク1003のレイアウトの選択幅を広げることができる。第2循環ポンプ1004の代わりに、例えば負圧制御ユニット230に対して所定の水頭差をもって配置された水頭タンクを設けてもよい。   In the second circulation mode, the negative pressure control unit 230 presets the pressure fluctuation on the upstream side of the negative pressure control unit 230 even when there is a fluctuation in the flow rate caused by the change in the recording duty when the liquid ejection head 3 performs the recording. Operates to stabilize within a certain range around pressure. Here, the upstream side of the negative pressure control unit 230 is the liquid discharge unit 300 side. As shown in FIG. 3, it is preferable to pressurize the downstream side of the negative pressure control unit 230 through the liquid supply unit 220 by the second circulation pump 1004. In this way, since the influence of the water head pressure of the buffer tank 1003 on the liquid discharge head 3 can be suppressed, the selection range of the layout of the buffer tank 1003 in the recording apparatus 1000 can be widened. Instead of the second circulation pump 1004, for example, a water head tank disposed with a predetermined water head difference with respect to the negative pressure control unit 230 may be provided.
第1の循環形態での場合と同様に、図3に示したように負圧制御ユニット230は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された2つの圧力調整機構を備えている。高圧設定側(図3においてHと記載)及び低圧設定側の圧力調整機構(図3においてLと記載)は、それぞれ、液体供給ユニット220内を経由して液体吐出ユニット300内の共通供給流路211及び共通回収流路212に接続されている。これら2つの圧力調整機構により共通供給流路211の圧力を共通回収流路212の圧力より相対的に高くすることで、共通供給流路211から個別流路及び各記録素子基板10の内部流路を介して共通回収流路212へと流れる記録液の流れが発生する。記録液の流れは図3において白抜きの矢印で示されている。このように第2の循環形態では、液体吐出ユニット300内では第1の循環形態と同様の記録液の流れ状態が得られるが、第1の循環経路の場合とは異なる2つの利点がある。   As in the case of the first circulation mode, as shown in FIG. 3, the negative pressure control unit 230 includes two pressure adjustment mechanisms each set with a different control pressure. The high pressure setting side (denoted as H in FIG. 3) and the pressure adjusting mechanism (denoted as L in FIG. 3) on the low pressure setting side are respectively connected to the common supply flow path in the liquid discharge unit 300 via the liquid supply unit 220. 211 and the common recovery channel 212. By making the pressure of the common supply channel 211 relatively higher than the pressure of the common recovery channel 212 by these two pressure adjusting mechanisms, the individual channels and the internal channels of each recording element substrate 10 are transferred from the common supply channel 211. A flow of the recording liquid flowing to the common recovery flow path 212 is generated via the. The flow of the recording liquid is indicated by white arrows in FIG. As described above, in the second circulation mode, the recording liquid flow state similar to that in the first circulation mode can be obtained in the liquid discharge unit 300, but there are two advantages different from the case of the first circulation path.
第1の利点は、第2の循環形態では負圧制御ユニット230が液体吐出ヘッド3の下流側に配置されているので、負圧制御ユニット230から発生するゴミや異物が液体吐出ヘッド3へ流入する懸念が少ないことである。   The first advantage is that, in the second circulation mode, the negative pressure control unit 230 is arranged on the downstream side of the liquid discharge head 3, so that dust and foreign matters generated from the negative pressure control unit 230 flow into the liquid discharge head 3. There is little concern to do.
第2の利点は、第2の循環形態では、バッファタンク1003から液体吐出ヘッド3へ供給する必要流量の最大値が、第1の循環形態の場合よりも少なくて済むことである。その理由は次の通りである。記録待機時に循環している場合の、共通供給流路211及び共通回収流路212内の流量の合計をAとする。Aの値は、記録待機中に液体吐出ヘッド3の温度調整を行う場合に液体吐出ユニット300内の温度差を所望の範囲内にするために必要な最小限の流量として定義される。また液体吐出ユニット300の全ての吐出口から記録液を吐出する場合(全吐時)の吐出流量をFと定義する。そうすると、図2に示す第1の循環形態の場合(図2)では、第1循環ポンプ(高圧側)1001及び第1循環ポンプ(低圧側)1002の設定流量がAとなるので、全吐時に必要な液体吐出ヘッド3への液体供給量の最大値はA+Fとなる。一方で図3に示す第2の循環形態の場合、記録待機時に必要な液体吐出ヘッド3への液体供給量は流量Aである。そして、全吐時に必要な液体吐出ヘッド3への供給量は流量Fとなる。そうすると、第2の循環形態の場合、高圧側及び低圧側の第1循環ポンプ1001,1002の設定流量の合計値、すなわち必要供給流量の最大値はAまたはFの大きい方の値となる。このため、同一構成の液体吐出ユニット300を使用する限り、第2の循環形態における必要供給量の最大値(AまたはF)は、第1の循環形態における必要供給流量の最大値(A+F)よりも必ず小さくなる。そのため第2の循環形態の場合、適用可能な循環ポンプの自由度が高まり、例えば構成の簡便な低コストの循環ポンプを使用したり、本体側経路に設置される冷却器(不図示)の負荷を低減したりすることができ、記録装置本体のコストを低減できる。この利点は、AまたはFの値が比較的大きくなるライン型ヘッドであるほど大きくなり、ライン型ヘッドの中でも長手方向に長いヘッドほど有益である。   The second advantage is that in the second circulation mode, the maximum value of the required flow rate supplied from the buffer tank 1003 to the liquid discharge head 3 is smaller than in the first circulation mode. The reason is as follows. A is the sum of the flow rates in the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 when circulating during recording standby. The value A is defined as the minimum flow rate required to bring the temperature difference in the liquid discharge unit 300 within a desired range when the temperature of the liquid discharge head 3 is adjusted during recording standby. Further, F is defined as an ejection flow rate when the recording liquid is ejected from all ejection ports of the liquid ejection unit 300 (when all ejection is performed). Then, in the case of the first circulation form shown in FIG. 2 (FIG. 2), the set flow rates of the first circulation pump (high-pressure side) 1001 and the first circulation pump (low-pressure side) 1002 are A. The maximum value of the required liquid supply amount to the liquid discharge head 3 is A + F. On the other hand, in the case of the second circulation mode shown in FIG. 3, the liquid supply amount to the liquid ejection head 3 required during recording standby is the flow rate A. The amount of supply to the liquid discharge head 3 required for full ejection is the flow rate F. Then, in the case of the second circulation mode, the total value of the set flow rates of the first circulation pumps 1001 and 1002 on the high-pressure side and the low-pressure side, that is, the maximum value of the necessary supply flow rate is the larger value of A or F. Therefore, as long as the liquid discharge unit 300 having the same configuration is used, the maximum value (A or F) of the necessary supply amount in the second circulation mode is greater than the maximum value (A + F) of the necessary supply flow rate in the first circulation mode. Will always be smaller. Therefore, in the case of the second circulation mode, the degree of freedom of the applicable circulation pump is increased. For example, a low-cost circulation pump having a simple configuration or a load of a cooler (not shown) installed in the main body side path is used. And the cost of the recording apparatus main body can be reduced. This advantage becomes larger as the line type head has a relatively large value of A or F, and among the line type heads, a head that is long in the longitudinal direction is more beneficial.
しかしながら一方で、第1の循環形態の方が第2の循環形態に対して有利になる点もある。第2の循環形態では、記録待機時に液体吐出ユニット300内を流れる流量が最大であるため、記録デューティの低い画像であるほど、各吐出口に高い負圧が印加された状態となる。このため、特に共通供給流路211及び共通回収流路212の流路幅を小さくしてヘッド幅を小さくした場合、ムラの見えやすい低デューティ画像において吐出口に高い負圧が印加されるためにサテライト滴の影響が大きくなるおそれがある。ここで共通供給流路211及び共通回収流路212の流路幅とは、液体の流れ方向と直交する方向の長さであり、ヘッド幅とは、液体吐出ヘッド3の短手方向の長さである。一方、第1の循環形態の場合、高い負圧が吐出口に印加されるのは高デューティ画像形成時であるため、仮にサテライト滴が発生しても記録された画像では視認されにくく、画像への影響は小さいという利点が生ずる。これら2つの循環形態の選択では、液体吐出ヘッド3及び記録装置本体の仕様(吐出流量F、最小循環流量A、及び液体吐出ヘッド3内の流路抵抗)に照らして、好ましいものを選べばよい。   On the other hand, however, the first circulation mode is advantageous over the second circulation mode. In the second circulation mode, since the flow rate flowing through the liquid ejection unit 300 is the maximum during recording standby, the lower the recording duty, the higher the negative pressure applied to each ejection port. For this reason, especially when the flow path width of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is reduced to reduce the head width, a high negative pressure is applied to the discharge port in a low-duty image in which unevenness is easily visible. There is a risk that the effect of satellite droplets will increase. Here, the channel widths of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are the lengths in the direction perpendicular to the liquid flow direction, and the head width is the length of the liquid ejection head 3 in the short direction. It is. On the other hand, in the case of the first circulation mode, since a high negative pressure is applied to the discharge port during high duty image formation, even if satellite droplets are generated, it is difficult to visually recognize the recorded image, and to the image. The effect of this is small. In selecting these two circulation modes, a preferable one may be selected in light of the specifications of the liquid discharge head 3 and the recording apparatus main body (discharge flow rate F, minimum circulation flow rate A, and flow path resistance in the liquid discharge head 3). .
(液体吐出ヘッド構成の説明)
次に、液体吐出ヘッド3の構成について、図4を用いて説明する。図4の(a)は、液体吐出ヘッド3において吐出口が形成された面の側から見た斜視図であり、(b)は(a)とは反対方向から見た斜視図である。液体吐出ヘッド3は、それぞれがシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)及びブラック(K)の4色の記録液を吐出可能な記録素子基板10が直線状に15個配列(インラインに配置)されたライン型の液体吐出ヘッドである。図4(a)に示すように、液体吐出ヘッド3は、15個の記録素子基板10とフレキシブル配線基板40と電気配線基板90とを備えている。電気配線基板90には信号入力端子91及び電力供給端子92が設けられており、信号入力端子91及び電力供給端子92は、電気配線基板90及びフレキシブル配線基板40を介して各記録素子基板10に電気的に接続されている。信号入力端子91及び電力供給端子92は、記録装置1000の制御回路に対して電気的に接続されるものであり、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を記録素子基板10に供給する。電気配線基板90内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子91及び電力供給端子92の数を記録素子基板10の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置1000に対して液体吐出ヘッド3を組み付ける時または液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部の数を少なくすることができる。図4(b)に示すように、液体吐出ヘッド3の両端部に設けられた液体接続部111は、例えば図2あるいは図3に示したような記録装置1000の液体供給系と接続される。これによりCMYKの各色の記録液が記録装置1000の供給系から液体吐出ヘッド3に供給され、また液体吐出ヘッド3内を通った記録液が記録装置1000の供給系へ回収されるようになっている。このように各色の記録液は、記録装置1000の経路と液体吐出ヘッド3の経路を介して循環可能である。
(Description of liquid discharge head configuration)
Next, the configuration of the liquid discharge head 3 will be described with reference to FIG. 4A is a perspective view of the liquid discharge head 3 as viewed from the side where the discharge ports are formed, and FIG. 4B is a perspective view of the liquid discharge head 3 as viewed from the opposite direction to FIG. The liquid discharge head 3 has a linear arrangement of 15 recording element substrates 10 each capable of discharging recording liquids of four colors of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K) (in-line). This is a line-type liquid discharge head arranged in the above. As shown in FIG. 4A, the liquid ejection head 3 includes 15 recording element substrates 10, a flexible wiring substrate 40, and an electrical wiring substrate 90. The electric wiring board 90 is provided with a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92, and the signal input terminal 91 and the power supply terminal 92 are connected to each recording element substrate 10 via the electric wiring board 90 and the flexible wiring board 40. Electrically connected. The signal input terminal 91 and the power supply terminal 92 are electrically connected to the control circuit of the printing apparatus 1000, and supply the ejection drive signal and the power required for ejection to the printing element substrate 10, respectively. By consolidating the wiring by the electric circuit in the electric wiring board 90, the number of signal output terminals 91 and power supply terminals 92 can be reduced as compared with the number of recording element boards 10. Thereby, it is possible to reduce the number of electrical connection portions that need to be removed when the liquid discharge head 3 is assembled to the recording apparatus 1000 or when the liquid discharge head is replaced. As shown in FIG. 4B, the liquid connection portions 111 provided at both ends of the liquid discharge head 3 are connected to the liquid supply system of the recording apparatus 1000 as shown in FIG. 2 or FIG. As a result, the recording liquid of each color of CMYK is supplied from the supply system of the recording apparatus 1000 to the liquid ejection head 3, and the recording liquid that has passed through the liquid ejection head 3 is recovered to the supply system of the recording apparatus 1000. Yes. As described above, the recording liquid of each color can be circulated through the path of the recording apparatus 1000 and the path of the liquid discharge head 3.
図5は、液体吐出ヘッド3を構成する各部品またはユニットをその機能ごとに分割して示している。液体吐出ヘッド3は筺体80を備えており、この筺体80に対して液体吐出ユニット300、液体供給ユニット220及び電気配線基板90が取り付けられている。液体供給ユニット220には液体接続部111(図2〜4参照)が設けられている。液体供給ユニット220の内部には、供給される記録液中の異物を取り除くため、液体接続部111の各開口と連通する各色別のフィルタ221(図2、図3参照)が設けられている。図示したものでは1つの液体吐出ヘッドに対して2つの液体供給ユニット220と2つの負圧制御ユニット230が設けられている。2つの液体供給ユニット220には、それぞれに2色分ずつのフィルタ221が設けられている。フィルタ221を通過した記録液は、それぞれの色に対応して供給ユニット220上に配置された負圧制御ユニット230へ供給される。負圧制御ユニット230は圧力調整機構を有し、圧力調整機構の内部に設けられる弁やバネ部材などの作用により、液体の流量の変動に伴って生じる記録装置1000の供給系内(液体吐出ヘッド3の上流側の供給系)の圧損変化を大幅に減衰させることができる。これにより負圧制御ユニット230は、その圧力制御ユニットよりも下流側(液体吐出ユニット300側)の負圧変化をある一定範囲内で安定化させることが可能である。上述したように、負圧制御ユニット230では、各色ごとに2つの圧力調整機構が設けられており、色ごとの2つの圧力調整機構の制御圧力は異なる値に設定されている。高圧側の圧力調整機構は液体吐出ユニット300内の共通供給流路211に連通し、低圧側の圧力調整機構は共通回収流路212に連通している。   FIG. 5 shows each component or unit constituting the liquid discharge head 3 divided into functions. The liquid ejection head 3 includes a housing 80, and the liquid ejection unit 300, the liquid supply unit 220, and the electric wiring substrate 90 are attached to the housing 80. The liquid supply unit 220 is provided with a liquid connection portion 111 (see FIGS. 2 to 4). Inside the liquid supply unit 220, filters 221 (see FIGS. 2 and 3) for each color communicating with the respective openings of the liquid connection unit 111 are provided in order to remove foreign matters in the supplied recording liquid. In the illustrated example, two liquid supply units 220 and two negative pressure control units 230 are provided for one liquid discharge head. Two liquid supply units 220 are each provided with filters 221 for two colors. The recording liquid that has passed through the filter 221 is supplied to the negative pressure control unit 230 disposed on the supply unit 220 corresponding to each color. The negative pressure control unit 230 has a pressure adjustment mechanism, and the inside of the supply system of the recording apparatus 1000 (liquid ejection head) generated by the fluctuation of the liquid flow rate by the action of a valve, a spring member, or the like provided in the pressure adjustment mechanism. 3, the pressure loss change in the upstream supply system) can be greatly attenuated. Thus, the negative pressure control unit 230 can stabilize the negative pressure change on the downstream side (liquid discharge unit 300 side) from the pressure control unit within a certain range. As described above, in the negative pressure control unit 230, two pressure adjustment mechanisms are provided for each color, and the control pressures of the two pressure adjustment mechanisms for each color are set to different values. The high pressure side pressure adjustment mechanism communicates with the common supply flow path 211 in the liquid discharge unit 300, and the low pressure side pressure adjustment mechanism communicates with the common recovery flow path 212.
筐体80は、液体吐出ユニット支持部81及び電気配線基板支持部82とから構成され、液体吐出ユニット300及び電気配線基板90を支持するとともに、液体吐出ヘッド3の剛性を確保している。電気配線基板支持部82は、電気配線基板90を支持するためのものであって、液体吐出ユニット支持部81にネジ止めによって固定されている。液体吐出ユニット支持部81は、液体吐出ユニット300の反りや変形を矯正して複数の記録素子基板10の相対位置精度を確保する役割を有し、それにより記録物におけるスジやムラを抑制する。そのため液体吐出ユニット支持部81は、十分な剛性を有することが好ましく、その材質としては、ステンレス鋼(SUS)やアルミニウムなどの金属材料、もしくはアルミナなどのセラミックが好適である。液体吐出ユニット支持部81の長手方向の両端部には、ジョイントゴム100が挿入される開口83、84が設けられている。液体供給ユニット220から供給される記録液などの液体は、ジョイントゴム100を介して液体吐出ユニット300を構成する後述する第3流路部材70へと導かれる。   The casing 80 includes a liquid discharge unit support part 81 and an electric wiring board support part 82, supports the liquid discharge unit 300 and the electric wiring board 90, and ensures the rigidity of the liquid discharge head 3. The electric wiring board support part 82 is for supporting the electric wiring board 90 and is fixed to the liquid discharge unit support part 81 by screws. The liquid discharge unit support 81 has a role of correcting the warp and deformation of the liquid discharge unit 300 and ensuring the relative positional accuracy of the plurality of recording element substrates 10, thereby suppressing streaks and unevenness in the recorded matter. Therefore, it is preferable that the liquid discharge unit support portion 81 has sufficient rigidity, and the material is preferably a metal material such as stainless steel (SUS) or aluminum, or a ceramic such as alumina. Openings 83 and 84 into which the joint rubber 100 is inserted are provided at both ends in the longitudinal direction of the liquid discharge unit support portion 81. A liquid such as a recording liquid supplied from the liquid supply unit 220 is guided to a third flow path member 70 (described later) constituting the liquid discharge unit 300 via the joint rubber 100.
液体吐出ユニット300は、複数個の吐出モジュール200と流路構成部材210とからなり、液体吐出ユニット300の被記録媒体側の面にはカバー部材130が取り付けられる。図5に示すようにカバー部材130は、長尺の開口131が設けられた額縁状の表面を持つ部材であり、開口131からは吐出モジュール200に含まれる記録素子基板10及び封止材110(図9参照)が露出している。開口131の周囲の枠部は、液体吐出ヘッド3の吐出口が形成されている面を記録待機時にキャップするキャップ部材の当接面としての機能を有する。このため、開口131の周囲に沿って接着剤、封止材、充填材等を塗布し、液体吐出ユニット300の吐出口形成面上の凹凸や隙間を埋めることで、キャップ時に閉空間が形成されるようにすることが好ましい。   The liquid discharge unit 300 includes a plurality of discharge modules 200 and a flow path component member 210, and a cover member 130 is attached to the surface of the liquid discharge unit 300 on the recording medium side. As shown in FIG. 5, the cover member 130 is a member having a frame-like surface provided with a long opening 131. The recording element substrate 10 and the sealing material 110 ( 9) is exposed. The frame portion around the opening 131 has a function as a contact surface of a cap member that caps the surface on which the discharge port of the liquid discharge head 3 is formed during recording standby. For this reason, a closed space is formed at the time of capping by applying an adhesive, a sealing material, a filler, or the like along the periphery of the opening 131 and filling the irregularities and gaps on the discharge port forming surface of the liquid discharge unit 300. It is preferable to do so.
次に液体吐出ユニット300に含まれる流路構成部材210の構成について説明する。流路構成部材210は、液体供給ユニット220から供給された記録液などの液体を各吐出モジュール200へと分配し、また吐出モジュール200から還流する液体を液体供給ユニット220へと戻すためのものである。図5に示すように、流路構成部材210は、第1流路部材50、第2流路部材60及び第3流路部材70をこの順で積層したものであり、液体吐出ユニット支持部81にネジ止めで固定されている。これにより流路構成部材210の反りや変形が抑制されている。   Next, the configuration of the flow path component member 210 included in the liquid discharge unit 300 will be described. The flow path component 210 distributes the liquid such as the recording liquid supplied from the liquid supply unit 220 to each discharge module 200 and returns the liquid refluxed from the discharge module 200 to the liquid supply unit 220. is there. As shown in FIG. 5, the flow path component 210 is formed by stacking the first flow path member 50, the second flow path member 60, and the third flow path member 70 in this order, and the liquid discharge unit support portion 81. It is fixed with screws. Thereby, the curvature and deformation | transformation of the flow-path structural member 210 are suppressed.
図6(a)〜(f)は、第1乃至第3流路部材50,60,70の表面と裏面とを示している。図6(a)は、第1流路部材50の、吐出モジュール200が搭載される側の面を示し、これに対して図6(f)は、第3流路部材70の、液体吐出ユニット支持部81と当接する側の面を示している。図6(b)は、第1流路部材50の、第2流路部材60との当接面を示し、これに対応して図6(c)は、第2流路部材60の、第1流路部材50との当接面を示している。同様に図6(d)は、第2流路部材60の、第3流路部材70との当接面を示し、図6(e)は、第3流路部材70の、第2流路部材60との当接面を示している。図6の(d)と(e)に示す面で第2流路部材60と第3流路部材70とを接合することにより、それぞれの流路部材60,70に形成される共通流路溝62,71によって、これら流路部材60,70の長手方向に延在する8本の共通流路が形成される。これによりCMYKの各色ごとの共通供給流路211と共通回収流路212の組が流路構成部材210内に形成される(図7参照)。第3流路部材70の連通口72は、ジョイントゴム100の各穴と連通しており、液体供給ユニット220と流体的に流通している。第2流路部材60の共通流路溝62の底面には連通口61が複数形成されており、第1流路部材50の個別流路溝52の一端部と連通している。第1流路部材50の個別流路溝52の他端部には連通口51が形成されており、連通口51を介して、複数の吐出モジュール200と流体的に連通している。この個別流路溝52により第1流路部材50の短手方向の中央側へ流路を集約することが可能となる。なお以下の説明で、記録液の色ごとに分けて共通供給流路211を示すときは符号211の代わりに符号211a〜211dを使用し、色ごとに分けて共通回収流路212を示すときは符号212の代わりに符号212a〜212dを使用する。同様に、記録液の色ごとに分けて個別供給流路213を示すときは符号213の代わりに符号213a〜213dを使用し、色ごとに分けて個別回収流路214を示すときは符号214の代わりに符号214a〜214dを使用する。   6A to 6F show the front and back surfaces of the first to third flow path members 50, 60, and 70. FIG. 6A shows the surface of the first flow path member 50 on the side where the discharge module 200 is mounted, while FIG. 6F shows the liquid discharge unit of the third flow path member 70. The surface on the side in contact with the support portion 81 is shown. FIG. 6B shows the contact surface of the first flow path member 50 with the second flow path member 60, and correspondingly, FIG. 6C shows the second flow path member 60 of the second flow path member 60. A contact surface with one flow path member 50 is shown. Similarly, FIG. 6D shows a contact surface of the second flow path member 60 with the third flow path member 70, and FIG. 6E shows the second flow path of the third flow path member 70. The contact surface with the member 60 is shown. A common channel groove formed in each of the channel members 60 and 70 by joining the second channel member 60 and the third channel member 70 on the surfaces shown in (d) and (e) of FIG. Eight common flow paths extending in the longitudinal direction of the flow path members 60 and 70 are formed by 62 and 71. As a result, a set of a common supply channel 211 and a common recovery channel 212 for each color of CMYK is formed in the channel constituting member 210 (see FIG. 7). The communication port 72 of the third flow path member 70 communicates with each hole of the joint rubber 100 and is in fluid communication with the liquid supply unit 220. A plurality of communication ports 61 are formed in the bottom surface of the common flow channel 62 of the second flow channel member 60 and communicate with one end of the individual flow channel 52 of the first flow channel member 50. A communication port 51 is formed at the other end of the individual flow channel 52 of the first flow channel member 50, and is in fluid communication with the plurality of discharge modules 200 via the communication port 51. The individual flow channel 52 allows the flow channels to be concentrated on the center side in the short direction of the first flow channel member 50. In the following description, when the common supply flow path 211 is shown separately for each color of the recording liquid, the reference numerals 211a to 211d are used instead of the reference numeral 211, and when the common recovery flow path 212 is shown separately for each color. Reference numerals 212 a to 212 d are used instead of reference numeral 212. Similarly, reference numerals 213a to 213d are used instead of reference numeral 213 when the individual supply channels 213 are shown separately for each color of the recording liquid, and reference numeral 214 is used when individual recovery channels 214 are shown separately for each color. Instead, reference numerals 214a to 214d are used.
流路構成部材210を構成する第1乃至第3流路部材50,60,70は、記録液などの液体に対して耐腐食性を有するとともに、線膨張率の低い材質からなることが好ましい。その材質としては例えば、アルミナや、LCP(液晶ポリマー)、PPS(ポリフェニルサルファイド)やPSF(ポリサルフォン)を母材としてシリカ微粒子やファイバーなどの無機フィラーを添加した複合材料(樹脂材料)を好適に用いることができる。流路構成部材210の形成方法としては、3つの流路部材50,60,70を積層させて互いに接着してもよいし、材質として樹脂複合樹脂材料を選択した場合には、溶着による接合方法を用いてもよい。   The first to third flow path members 50, 60, and 70 constituting the flow path forming member 210 are preferably made of a material having corrosion resistance against a liquid such as a recording liquid and a low linear expansion coefficient. As the material, for example, a composite material (resin material) in which inorganic fillers such as silica fine particles and fibers are added using alumina, LCP (liquid crystal polymer), PPS (polyphenyl sulfide), and PSF (polysulfone) as a base material is suitable. Can be used. As a method of forming the flow path component 210, the three flow path members 50, 60, and 70 may be laminated and bonded to each other. When a resin composite resin material is selected as the material, a bonding method by welding May be used.
次に、図7を用いて流路構成部材210内の各流路の接続関係について説明する。図7は、第1乃至第3流路部材50,60,70を接合して形成される流路構成部材210の内部の流路を第1の流路部材50の、吐出モジュール200が搭載される面側から一部を拡大してみた透視図である。図7において一点鎖線で囲まれた領域は、記録素子基板10の配置位置に対応している。流路構成部材210には、色ごとに液体吐出ヘッド3の長手方向に伸びる共通供給流路211a〜211d及び共通回収流路212a〜212dが設けられている。各色の共通供給流路211a〜211dには、個別流路溝52によって形成される複数の個別供給流路213a〜213dがそれぞれ連通口61を介して接続されている。また、各色の共通回収流路212a〜212dには、個別流路溝52によって形成される複数の個別回収流路214a〜214dがそれぞれ連通口61を介して接続されている。このような流路構成により、各共通供給流路211から個別供給流路213を介して、流路構成部材210の中央部に対応して設けられた記録素子基板10に対して記録液を集約することができる。また記録素子基板10から個別回収流路214を介して、各共通回収流路212に記録液を回収することができる。   Next, the connection relationship of each flow path in the flow path component 210 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the discharge module 200 of the first flow path member 50 is mounted on the flow path inside the flow path forming member 210 formed by joining the first to third flow path members 50, 60, 70. It is the perspective view which expanded a part from the surface side to be measured. In FIG. 7, a region surrounded by a one-dot chain line corresponds to the arrangement position of the recording element substrate 10. The channel constituting member 210 is provided with common supply channels 211a to 211d and common recovery channels 212a to 212d extending in the longitudinal direction of the liquid ejection head 3 for each color. A plurality of individual supply channels 213a to 213d formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common supply channels 211a to 211d of the respective colors via the communication ports 61, respectively. A plurality of individual recovery channels 214 a to 214 d formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common recovery channels 212 a to 212 d of the respective colors via the communication ports 61. With such a flow path configuration, the recording liquid is concentrated on the recording element substrate 10 provided corresponding to the central portion of the flow path forming member 210 from each common supply flow path 211 via the individual supply flow path 213. can do. Further, the recording liquid can be recovered from the recording element substrate 10 to each common recovery channel 212 via the individual recovery channel 214.
図8は、図7のE−E線における流路構成部材210及び吐出モジュール200の断面構成を示している。図示するように、それぞれの個別回収流路214a,214cは、連通口51を介して、吐出モジュール200と連通している。図8では個別回収流路214a,214cのみ図示しているが、別の断面においては、図7に示すように個別供給流路213と吐出モジュール200とが連通している。各吐出モジュール200に含まれる支持部材30及び記録素子基板10には、第1流路部材50からの記録液を記録素子基板10に設けられている記録素子15(図10参照)に供給するための流路が形成されている。さらに支持部材30及び記録素子基板10には、記録素子15に供給した液体の一部または全部を第1流路部材50に回収(還流)するための流路も形成されている。各色の共通供給流路211は、対応する色の負圧制御ユニット230の高圧側の圧力調整機構に対して液体供給ユニット220を介して接続されている。同様に共通回収流路212は、対応する色の負圧制御ユニット230の低圧側の圧力調整機構に対して液体供給ユニット220を介して接続されている。負圧制御ユニット230内のこれらの圧力調整機構により、共通供給流路211と共通回収流路212との間に差圧(圧力差)を生じさせるようになっている。このため、図7及び図8に示したように各流路を接続した液体吐出ヘッド3内では、各色ごとに、共通供給流路211→個別供給流路213→記録素子基板10→個別回収流路214→共通回収流路212へと順に流れる流れが発生する。   FIG. 8 shows a cross-sectional configuration of the flow path component 210 and the discharge module 200 along the line EE in FIG. As shown in the figure, the individual recovery channels 214 a and 214 c communicate with the discharge module 200 through the communication port 51. Although only the individual recovery channels 214a and 214c are shown in FIG. 8, the individual supply channel 213 and the discharge module 200 communicate with each other in another cross section as shown in FIG. In order to supply the recording liquid from the first flow path member 50 to the recording element 15 (see FIG. 10) provided on the recording element substrate 10 to the support member 30 and the recording element substrate 10 included in each ejection module 200. The flow path is formed. Further, the support member 30 and the recording element substrate 10 are also provided with a flow path for collecting (refluxing) part or all of the liquid supplied to the recording element 15 to the first flow path member 50. The common supply channel 211 for each color is connected to the pressure adjustment mechanism on the high pressure side of the negative pressure control unit 230 for the corresponding color via the liquid supply unit 220. Similarly, the common recovery flow channel 212 is connected to the pressure adjustment mechanism on the low pressure side of the negative pressure control unit 230 of the corresponding color via the liquid supply unit 220. By these pressure adjustment mechanisms in the negative pressure control unit 230, a differential pressure (pressure difference) is generated between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. For this reason, as shown in FIGS. 7 and 8, in the liquid ejection head 3 to which each flow path is connected, for each color, the common supply flow path 211 → the individual supply flow path 213 → the printing element substrate 10 → the individual recovery flow. A flow that flows in order from the channel 214 to the common recovery channel 212 is generated.
(吐出モジュールの説明)
次に、吐出モジュール200について説明する。図9(a)は吐出モジュール200の斜視図であり、図9(b)はその分解図である。吐出モジュール200の製造方法としては、まず、記録素子基板10及びフレキシブル配線基板40を、予め液体連通口31が設けられた支持部材30上に接着する。その後、記録素子基板10上の端子16と、フレキシブル配線基板40上の端子41とをワイヤーボンディングによって電気的に接続し、その後にワイヤーボンディング部(電気接続部)を封止材110で覆って封止する。フレキシブル配線基板40での記録素子基板10とは反対側の端子42は、電気配線基板90の接続端子93(図5参照)と電気的に接続される。支持部材30は、記録素子基板10を支持する支持体であるとともに、記録素子基板10と流路構成部材210とを流体的に連通させる流路連通部材であるため、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。支持部材30の材質としては、例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。
(Description of discharge module)
Next, the discharge module 200 will be described. FIG. 9A is a perspective view of the discharge module 200, and FIG. 9B is an exploded view thereof. As a manufacturing method of the discharge module 200, first, the recording element substrate 10 and the flexible wiring substrate 40 are bonded onto the support member 30 provided with the liquid communication port 31 in advance. Thereafter, the terminals 16 on the recording element substrate 10 and the terminals 41 on the flexible wiring substrate 40 are electrically connected by wire bonding, and then the wire bonding portion (electrical connection portion) is covered with a sealing material 110 and sealed. Stop. A terminal 42 on the opposite side of the flexible wiring board 40 from the recording element board 10 is electrically connected to a connection terminal 93 (see FIG. 5) of the electric wiring board 90. Since the support member 30 is a support body that supports the recording element substrate 10 and is a flow path communication member that fluidly communicates the recording element substrate 10 and the flow path constituent member 210, the flatness is high and sufficient. In particular, those that can be bonded to the recording element substrate with high reliability are preferable. As a material of the support member 30, for example, alumina or a resin material is preferable.
(記録素子基板の構造の説明)
次に、記録素子基板10の構成について説明する。図10(a)は記録素子基板10の吐出口13が形成される側の面の平面図であり、図10(b)は図10(a)のAで示した部分の拡大図であり、図10(c)は図10(a)の裏面にあたる側の平面図である。図10(a)に示すように、記録素子基板10は、複数の吐出口13が列をなして形成された吐出口形成部材12を有する。吐出口形成部材12には、記録液の色であるCMYKの4色にそれぞれ対応する4列の吐出口列が形成されている。なお、以後、複数の吐出口13が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。図10(b)に示すように、各吐出口13に対応した位置には液体を熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である記録素子15が配置されている。隔壁22により、記録素子15を内部に備える圧力室23が区画されている。記録素子15は記録素子基板10に設けられる電気配線(不図示)によって、図10(a)に示す端子16と電気的に接続されている。記録素子15は、記録装置1000の制御回路から電気配線基板90(図5)及びフレキシブル配線基板40(図9)を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱し、圧力室23の液体を沸騰させ、この沸騰による発泡の力で液体を吐出口13から吐出する。図10(b)に示すように、各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路18が、他方の側には液体回収路19が延在している。液体供給路18及び液体回収路19は、記録素子基板10に設けられた吐出口列方向に延びた流路であり、それぞれ供給口17a及び回収口17bを介して吐出口13と連通している。
(Description of structure of recording element substrate)
Next, the configuration of the recording element substrate 10 will be described. 10A is a plan view of the surface of the recording element substrate 10 on the side where the discharge ports 13 are formed, and FIG. 10B is an enlarged view of a portion indicated by A in FIG. FIG.10 (c) is a top view of the side which corresponds to the back surface of Fig.10 (a). As shown in FIG. 10A, the recording element substrate 10 includes a discharge port forming member 12 in which a plurality of discharge ports 13 are formed in a row. The discharge port forming member 12 is formed with four rows of discharge port rows corresponding to the four colors CMYK which are the colors of the recording liquid. Hereinafter, the direction in which the discharge port array in which the plurality of discharge ports 13 are arranged is referred to as “discharge port array direction”. As shown in FIG. 10B, a recording element 15 that is a heating element for foaming a liquid by thermal energy is disposed at a position corresponding to each discharge port 13. A partition 22 defines a pressure chamber 23 having the recording element 15 therein. The recording element 15 is electrically connected to a terminal 16 shown in FIG. 10A by electrical wiring (not shown) provided on the recording element substrate 10. The recording element 15 generates heat based on a pulse signal input from the control circuit of the recording apparatus 1000 via the electric wiring board 90 (FIG. 5) and the flexible wiring board 40 (FIG. 9), and the liquid in the pressure chamber 23 is boiled. Then, the liquid is discharged from the discharge port 13 by the foaming force due to the boiling. As shown in FIG. 10B, along each discharge port array, a liquid supply path 18 extends on one side, and a liquid recovery path 19 extends on the other side. The liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are flow paths extending in the direction of the discharge port array provided in the recording element substrate 10, and communicate with the discharge port 13 through the supply port 17a and the recovery port 17b, respectively. .
図10(c)及び図11に示すように、記録素子基板10の、吐出口13が形成される面の裏面にはシート状の蓋部材20が積層されており、蓋部材20には、後述する液体供給路18及び液体回収路19に連通する開口21が複数設けられている。ここで示した例では、1本の液体供給路18に対して3個、1本の液体回収路19に対して2個の開口21が蓋部材20に設けられている。図10(b)に示すように蓋部材20のそれぞれの開口21は、図6(a)に示した複数の連通口51と連通している。図11に示すように蓋部材20は、記録素子基板10の基板11に形成される液体供給路18及び液体回収路19の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。蓋部材20は、記録液などの液体に対して十分な耐食性を有している材料から構成されることが好ましく、また、混色防止の観点から、開口21の開口形状および開口位置には高い精度が求められる。このため蓋部材20の材質として感光性樹脂材料やシリコン板を用い、フォトリソグラフィープロセスによって開口21を設けることが好ましい。このように蓋部材20は開口21により流路のピッチを変換するものであり、圧力損失を考慮すると厚みは薄いことが望ましく、フィルム状の部材で構成されることが望ましい。   As shown in FIGS. 10C and 11, a sheet-like lid member 20 is laminated on the back surface of the recording element substrate 10 on which the discharge port 13 is formed. A plurality of openings 21 communicating with the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are provided. In the example shown here, the lid member 20 is provided with three openings 21 for one liquid supply path 18 and two openings 21 for one liquid recovery path 19. As shown in FIG. 10B, each opening 21 of the lid member 20 communicates with a plurality of communication ports 51 shown in FIG. As shown in FIG. 11, the lid member 20 has a function as a lid that forms part of the walls of the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 formed in the substrate 11 of the recording element substrate 10. The lid member 20 is preferably made of a material having sufficient corrosion resistance against a liquid such as a recording liquid. From the viewpoint of preventing color mixing, the opening shape and the opening position of the opening 21 are highly accurate. Is required. For this reason, it is preferable to use a photosensitive resin material or a silicon plate as the material of the lid member 20 and provide the opening 21 by a photolithography process. As described above, the lid member 20 converts the pitch of the flow path by the opening 21. In consideration of the pressure loss, the lid member 20 is preferably thin and is preferably formed of a film-like member.
次に、記録素子基板10内での液体の流れについて説明する。図11は、図10(a)におけるB−B面での記録素子基板10及び蓋部材20の断面を示している。記録素子基板10では、シリコン(Si)基板により形成される基板本体11と感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材12とが積層されており、基板本体11の裏面には蓋部材20が接合されている。基板本体11の一方の面側には記録素子15が形成されており(図10参照)、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路18及び液体回収路19を構成する溝が形成されている。基板本体11と蓋部材20とによって形成される液体供給路18及び液体回収路19は、それぞれ、流路構成部材210内の共通供給流路211及び共通回収流路212と接続されており、液体供給路18と液体回収路19との間には差圧が生じている。第1流路部材50には個別供給流路213及び個別回収流路214が形成されているが、個別供給流路213は液体供給路18と共通供給流路211とを接続し、個別回収流路214は液体回収路19と共通回収流路212とを接続する。液体吐出ヘッド3の複数の吐出口13から液体を吐出し記録を行っている際に吐出動作を行っていない吐出口においては、この差圧によって、液体供給路18内の液体は、供給口17a→圧力室23→回収口17bを経由して液体回収路19へ流れる。この流れは図11において矢印Cで示されている。この流れによって、記録を休止している吐出口13や圧力室23において、吐出口13からの溶媒の気化によって生じた増粘した記録液や、泡・異物などを液体回収路19へ回収することができる。また吐出口13や圧力室23での記録液の増粘を抑制することができる。液体回収路19へ回収された記録液などの液体は、蓋部材20の開口21及び支持部材30の液体連通口31(図9(b)参照)を通じて、流路構成部材210内の連通口51、個別回収流路214、共通回収流路212の順に回収される。この回収された液体は、最終的には記録装置1000の供給経路へと回収される。   Next, the flow of liquid in the recording element substrate 10 will be described. FIG. 11 shows a cross section of the recording element substrate 10 and the lid member 20 on the BB plane in FIG. In the recording element substrate 10, a substrate body 11 formed of a silicon (Si) substrate and a discharge port forming member 12 formed of a photosensitive resin are laminated, and a lid member 20 is disposed on the back surface of the substrate body 11. It is joined. A recording element 15 is formed on one side of the substrate body 11 (see FIG. 10), and a liquid supply path 18 and a liquid recovery path 19 extending along the ejection port array are formed on the back side thereof. Grooves are formed. The liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 formed by the substrate body 11 and the lid member 20 are connected to the common supply path 211 and the common recovery path 212 in the flow path component 210, respectively. A differential pressure is generated between the supply path 18 and the liquid recovery path 19. An individual supply channel 213 and an individual recovery channel 214 are formed in the first channel member 50, but the individual supply channel 213 connects the liquid supply channel 18 and the common supply channel 211, The channel 214 connects the liquid recovery channel 19 and the common recovery channel 212. In the discharge ports that are not performing the discharge operation when the liquid is discharged from the plurality of discharge ports 13 of the liquid discharge head 3 and recording is performed, the liquid in the liquid supply path 18 is supplied to the supply port 17a by this differential pressure. → Pressure chamber 23 → Flows into the liquid recovery path 19 via the recovery port 17b. This flow is indicated by arrow C in FIG. By this flow, in the ejection port 13 and the pressure chamber 23 where recording is paused, the thickened recording liquid generated by the vaporization of the solvent from the ejection port 13, bubbles, foreign matters, and the like are collected in the liquid recovery path 19. Can do. Further, it is possible to suppress the increase in the viscosity of the recording liquid at the discharge port 13 and the pressure chamber 23. The liquid such as the recording liquid recovered in the liquid recovery path 19 passes through the opening 21 of the lid member 20 and the liquid communication port 31 of the support member 30 (see FIG. 9B). The individual collection channel 214 and the common collection channel 212 are collected in this order. The recovered liquid is finally recovered to the supply path of the recording apparatus 1000.
結局、記録装置1000の本体から液体吐出ヘッド3へ供給される記録液などの液体は、下記の順に流動し、供給および回収される。液体は、まず液体供給ユニット220の液体接続部111から液体吐出ヘッド3の内部に流入する。そしてこの液体は、ジョイントゴム100、第3流路部材70に設けられた連通口72及び共通流路溝71、第2流路部材60に設けられた共通流路溝62及び連通口61、第1流路部材に設けられた個別流路溝52及び連通口51の順に供給される。その後、液体は、支持部材30に設けられた液体連通口31、蓋部材20に設けられた開口21、基板本体11に設けられた液体供給路18及び供給口17aを順に介して圧力室23に供給される。圧力室23に供給された液体のうち、吐出口13から吐出されなかった液体は、基板本体11に設けられた回収口17b及び液体回収路19、蓋部材20に設けられた開口21、支持部材30に設けられた液体連通口31を順に流れる。その後、液体は、第1流路部材に設けられた連通口51及び個別流路溝52、第2流路部材に設けられた連通口61及び共通流路溝62、第3流路部材70に設けられた共通流路溝71及び連通口72、ジョイントゴム100を順に流れる。そして、液体供給ユニット220に設けられた液体接続部111から液体吐出ヘッド3の外部へ液体が流動する。図2に示す第1の循環形態を採用した場合には、液体接続部111から流入した液体は負圧制御ユニット230を経由した後にジョイントゴム100に供給される。一方、図3に示す第2の循環形態を採用した場合には、圧力室23から回収された液体は、ジョイントゴム100を通過した後、負圧制御ユニット230を介して液体接続部111から液体吐出ヘッド3の外部へ流動する。   Eventually, the liquid such as the recording liquid supplied from the main body of the recording apparatus 1000 to the liquid ejection head 3 flows in the following order, and is supplied and recovered. The liquid first flows into the liquid ejection head 3 from the liquid connection part 111 of the liquid supply unit 220. And this liquid is the joint rubber 100, the communication port 72 and the common channel groove 71 provided in the third channel member 70, the common channel groove 62 and the communication port 61 provided in the second channel member 60, the first The individual flow channel grooves 52 and the communication port 51 provided in one flow channel member are supplied in this order. Thereafter, the liquid enters the pressure chamber 23 through the liquid communication port 31 provided in the support member 30, the opening 21 provided in the lid member 20, the liquid supply path 18 provided in the substrate body 11 and the supply port 17 a in this order. Supplied. Of the liquid supplied to the pressure chamber 23, the liquid that has not been discharged from the discharge port 13 is the recovery port 17 b and the liquid recovery path 19 provided in the substrate body 11, the opening 21 provided in the lid member 20, and the support member. 30 sequentially flows through the liquid communication port 31 provided at 30. Thereafter, the liquid flows into the communication port 51 and the individual flow channel 52 provided in the first flow channel member, the communication port 61 and the common flow channel 62 provided in the second flow channel member, and the third flow channel member 70. The common channel groove 71, the communication port 72, and the joint rubber 100 that are provided flow in this order. Then, the liquid flows from the liquid connection part 111 provided in the liquid supply unit 220 to the outside of the liquid discharge head 3. When the first circulation form shown in FIG. 2 is adopted, the liquid flowing in from the liquid connecting portion 111 is supplied to the joint rubber 100 after passing through the negative pressure control unit 230. On the other hand, when the second circulation form shown in FIG. 3 is adopted, the liquid recovered from the pressure chamber 23 passes through the joint rubber 100 and then passes through the negative pressure control unit 230 and then from the liquid connection portion 111. It flows to the outside of the discharge head 3.
なお、液体吐出ユニット300の共通供給流路211の一端から流入した全ての液体が個別供給流路213aを経由して圧力室23に供給されるわけではない。図2及び図3に示すように、個別供給流路213aに流入することなく、共通供給流路211の他端から液体供給ユニット220に流動する液体もある。このように記録素子基板10を経由することなく流動する経路を備えることで、微細で流抵抗の大きい流路を備える記録素子基板10を備える場合であっても、液体の循環流の逆流を抑制することができる。このようにして液体吐出ヘッド3では、圧力室や吐出口近傍部の液体の増粘を抑制できるので、吐出よれや不吐を抑制でき、結果として高画質な記録を行うことができる。   Note that not all liquids that have flowed from one end of the common supply channel 211 of the liquid discharge unit 300 are supplied to the pressure chamber 23 via the individual supply channel 213a. As shown in FIGS. 2 and 3, there is also a liquid that flows from the other end of the common supply channel 211 to the liquid supply unit 220 without flowing into the individual supply channel 213a. By providing a path that flows without going through the recording element substrate 10 in this way, even if the recording element substrate 10 is provided with a flow path that is fine and has a high flow resistance, the backflow of the liquid circulation flow is suppressed. can do. In this manner, the liquid ejection head 3 can suppress the increase in the viscosity of the liquid in the pressure chamber and the vicinity of the ejection port, so that it is possible to suppress ejection irregularity and ejection failure, and as a result, high-quality recording can be performed.
(記録素子基板間の位置関係の説明)
上述したように液体吐出ヘッド3は複数の吐出モジュール200を備えている。図12は隣接する2つの吐出モジュール200における、記録素子基板10の隣接部を部分的に拡大して示しいる。図10に示すように、ここでは略平行四辺形の記録素子基板10を用いるものとする。図12に示すように、各記録素子基板10において吐出口13が配列される各吐出口列14a〜14dは、被記録媒体の搬送方向Lに対し一定角度傾くように配置されている。これによって記録素子基板10同士の隣接部における吐出口列は、少なくとも1つの吐出口が被記録媒体の搬送方向Lにオーバーラップするようになっている。図12に示したものでは、線D上の2つの吐出口13が互いにオーバーラップする関係にある。このような配置によって、仮に記録素子基板10の位置が所定位置から多少ずれた場合であっても、相互にオーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像における黒色のすじや白抜け部分を目立たなくすることができる。複数の記録素子基板10を千鳥配置ではなくインラインに配置したときも、図12のような構成により、液体吐出ヘッド3の被記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ、記録素子基板10同士のつなぎ部における黒スジや白抜け対策を行うことができる。なお、ここでは記録素子基板10の輪郭形状は略平行四辺形であるが、これに限られるものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板10を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。
(Description of positional relationship between recording element substrates)
As described above, the liquid ejection head 3 includes a plurality of ejection modules 200. FIG. 12 is a partially enlarged view of the adjacent portion of the recording element substrate 10 in two adjacent ejection modules 200. As shown in FIG. 10, it is assumed here that the recording element substrate 10 having a substantially parallelogram is used. As shown in FIG. 12, the ejection port arrays 14a to 14d in which the ejection ports 13 are arranged in each recording element substrate 10 are arranged so as to be inclined at a certain angle with respect to the conveyance direction L of the recording medium. As a result, at least one ejection port in the ejection port array in the adjacent portion between the recording element substrates 10 overlaps in the conveyance direction L of the recording medium. In the case shown in FIG. 12, the two discharge ports 13 on the line D are in a relationship of overlapping each other. With such an arrangement, even if the position of the recording element substrate 10 is slightly deviated from the predetermined position, the black streaks and white spots in the recorded image are conspicuous by the drive control of the overlapping discharge ports. Can be eliminated. Even when a plurality of recording element substrates 10 are arranged in-line instead of in a staggered arrangement, the recording element substrate 10 is suppressed while suppressing an increase in the length of the liquid ejection head 3 in the conveyance direction of the recording medium by the configuration as shown in FIG. It is possible to take measures against black streaks and white spots at the connecting portions. Here, the outline shape of the recording element substrate 10 is a substantially parallelogram, but is not limited to this. For example, even when the recording element substrate 10 having a rectangular shape, a trapezoidal shape, or the like is used, the configuration of the present invention. Can be preferably applied.
(第2の構成例の液体吐出装置の説明)
本発明を適用できる液体吐出装置は、上述した第1の構成例のものに限られるものではない。以下、本発明に基づく液体吐出装置の第2の構成例であるインクジェット記録装置1000(以下、記録装置とも称する)について説明する。図13は第2の構成例の液体吐出装置である記録装置1000の概略構成を示している。以下の説明では、主として第1の構成例と異なる部分のみを説明し、第1の構成例と同様の部分については説明を省略する。
(Description of Liquid Discharge Device of Second Configuration Example)
The liquid ejection apparatus to which the present invention can be applied is not limited to the first configuration example described above. Hereinafter, an ink jet recording apparatus 1000 (hereinafter also referred to as a recording apparatus) which is a second configuration example of the liquid ejection apparatus according to the present invention will be described. FIG. 13 shows a schematic configuration of a recording apparatus 1000 which is a liquid ejection apparatus of the second configuration example. In the following description, only the portions different from the first configuration example will be mainly described, and the description of the same portions as the first configuration example will be omitted.
図13に示す記録装置1000は、CMYKの各色にそれぞれ対応した単色用の液体吐出ヘッド3を4つ並列配置させることで、被記録媒体2に対してフルカラー記録を行う点が第1の構成例のものとは異なっている。第1の構成例では、1色の記録液あたりに使用できる吐出口列数が1列であったのに対し、この第2の構成例において1色あたりに使用できる吐出口列数を複数(後述の図20(a)に示す例では20列)とすることができる。このため、記録データを複数の吐出口列に適宜振り分けて記録を行うことで、非常に高速な記録が可能となる。さらに、不吐になる吐出口があったとしても、その吐出口に対して被記録媒体の搬送方向Lに対応する位置にある、他列の吐出口から補間的に吐出を行うことで信頼性が向上する。したがって第2の構成例の記録装置1000は、商業印刷などの分野において使用するのに好適である。第1の構成例と同様に、各液体吐出ヘッド3に対して、記録装置1000の供給系、バッファタンク1003及びメインタンク1006が流体的に接続される。また、それぞれの液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。第2の構成例においても、第1の構成例と同様に、図2及び図3にそれぞれ示した第1及び第2の循環形態のいずれをも用いることができる。   The first configuration example of the recording apparatus 1000 shown in FIG. 13 is that full-color recording is performed on the recording medium 2 by arranging four single-color liquid ejection heads 3 corresponding to CMYK colors in parallel. Is different. In the first configuration example, the number of ejection port arrays that can be used per recording liquid of one color is one, whereas in the second configuration example, a plurality of ejection port arrays that can be used per color (in the second configuration example, 20 in the example shown in FIG. 20A described later). For this reason, it is possible to perform very high-speed recording by appropriately recording the recording data to a plurality of ejection port arrays. Furthermore, even if there is a discharge port that does not discharge, the reliability is achieved by performing the discharge in an interpolated manner from the discharge ports in other rows that are located in the position corresponding to the recording medium conveyance direction L with respect to the discharge port. Will improve. Therefore, the recording apparatus 1000 of the second configuration example is suitable for use in a field such as commercial printing. Similar to the first configuration example, the supply system of the recording apparatus 1000, the buffer tank 1003, and the main tank 1006 are fluidly connected to each liquid ejection head 3. Each liquid discharge head 3 is electrically connected to an electric control unit that transmits power and a discharge control signal to the liquid discharge head 3. In the second configuration example, as in the first configuration example, any of the first and second circulation forms shown in FIGS. 2 and 3 can be used.
(液体吐出ヘッド構造の説明)
第2の構成例での液体吐出ヘッド3の構造について、図14を用いて説明する。図14の(a)は、液体吐出ヘッド3において吐出口が形成された面の側から見た斜視図であり、(b)は(a)とは反対方向から見た斜視図である。液体吐出ヘッド3は、その長手方向に直線上に配列される16個の記録素子基板10を備えており、単一の色の記録液での記録が可能なインクジェット式のライン型液体吐出ヘッドである。液体吐出ヘッド3は、第1の構成例と同様に、液体接続部111、信号入力端子91及び電力供給端子92を備える。しかしながらこの液体吐出ヘッド3は、第1の構成例のものと比べて吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド3の両側に信号出力端子91及び電力供給端子92が配置されている。これは記録素子基板10に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減のためである。
(Description of liquid discharge head structure)
The structure of the liquid ejection head 3 in the second configuration example will be described with reference to FIG. 14A is a perspective view of the liquid discharge head 3 as viewed from the side where the discharge ports are formed, and FIG. 14B is a perspective view of the liquid discharge head 3 as viewed from the opposite direction to FIG. The liquid discharge head 3 includes 16 recording element substrates 10 arranged in a straight line in the longitudinal direction thereof, and is an ink jet type liquid discharge head capable of recording with a single color recording liquid. is there. The liquid ejection head 3 includes a liquid connection portion 111, a signal input terminal 91, and a power supply terminal 92, as in the first configuration example. However, since the liquid discharge head 3 has more discharge port arrays than the first configuration example, the signal output terminal 91 and the power supply terminal 92 are disposed on both sides of the liquid discharge head 3. This is to reduce voltage drop and signal transmission delay that occur in the wiring portion provided on the recording element substrate 10.
図15は、第2の構成例の液体吐出ヘッド3を構成する各部品またはユニットをその機能ごとに分割して示している。各ユニット及び部材の役割や液体吐出ヘッド3内での液体流通の順は、基本的には第1の構成例でのものと同様であるが、第2の構成例では液体吐出ヘッド3の剛性を担保する機能が異なっている。第1の構成例では主として液体吐出ユニット支持部81によって液体吐出ヘッド剛性を担保していたが、第2の構成例の液体吐出ヘッドでは、液体吐出ユニット300に含まれる第2流路部材60によって液体吐出ヘッドの剛性を担保している。第2の構成例での液体吐出ユニット支持部81は、第2流路部材60の両端部に接続されており、この液体吐出ユニット300は記録装置1000のキャリッジと機械的に結合されて、液体吐出ヘッド3の位置決めを行う。負圧制御ユニット230を備える液体供給ユニット220と電気配線基板90とが、液体吐出ユニット支持部81に結合される。2つの液体供給ユニット220内にはそれぞれフィルタ(不図示)が内蔵されている。第2の構成例では、各負圧制御ユニット230ごとに2通りの圧力の制御を行うようにはなっていない。2つの負圧制御ユニット230の一方に対して高圧側の負圧制御ユニットとして相対的に高い負圧で圧力を制御するようが設定なされ、他方に対して低圧側の負圧制御ユニットとして相対的に低い負圧で圧力を制御するようが設定なされている。図15に示すように液体吐出ヘッド3の長手方向の両端部に、それぞれ、高圧側と低圧側の負圧制御ユニット230を設置した場合、液体吐出ヘッド3の長手方向に延在する共通供給流路211と共通回収流路212とにおける液体の流れが互いに対向する。このようにすると、共通供給流路211と共通回収流路212との間での熱交換が促進されて、これらの共通流路内における温度差が低減されるころになる。したがって、共通供給流路211及び共通回収流路212に沿って複数設けられる各記録素子基板10における温度差が付きにくくなり、温度差による記録ムラが生じにくくなるという利点がある。   FIG. 15 shows each component or unit constituting the liquid ejection head 3 of the second configuration example divided for each function. The role of each unit and member and the order of the liquid distribution in the liquid discharge head 3 are basically the same as those in the first configuration example, but the rigidity of the liquid discharge head 3 in the second configuration example. The functions that secure the security are different. In the first configuration example, the liquid discharge head support portion 81 mainly secures the liquid discharge head rigidity. However, in the liquid discharge head of the second configuration example, the second flow path member 60 included in the liquid discharge unit 300 is used. The rigidity of the liquid discharge head is guaranteed. The liquid discharge unit support portion 81 in the second configuration example is connected to both ends of the second flow path member 60, and the liquid discharge unit 300 is mechanically coupled to the carriage of the recording apparatus 1000 to be liquid. The ejection head 3 is positioned. The liquid supply unit 220 including the negative pressure control unit 230 and the electric wiring board 90 are coupled to the liquid discharge unit support portion 81. Each of the two liquid supply units 220 includes a filter (not shown). In the second configuration example, two types of pressure control are not performed for each negative pressure control unit 230. One of the two negative pressure control units 230 is set so as to control the pressure with a relatively high negative pressure as a high pressure side negative pressure control unit, and the other as a low pressure side negative pressure control unit. It is set to control the pressure with a low negative pressure. As shown in FIG. 15, when a negative pressure control unit 230 on the high pressure side and the low pressure side is installed at both ends in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, a common supply flow extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3. The liquid flows in the channel 211 and the common recovery channel 212 face each other. In this way, heat exchange between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is promoted, and the temperature difference in these common flow paths is reduced. Therefore, there is an advantage that a temperature difference in each of the recording element substrates 10 provided along the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is less likely to occur, and recording unevenness due to the temperature difference is less likely to occur.
次に液体吐出ユニット300の流路構成部材210の詳細について説明する。図15に示すように流路構成部材210は、第1流路部材50及び第2流路部材60を積層したものであり、液体供給ユニット220から供給された記録液などの液体を各吐出モジュール200へと分配する。また流路構成部材210は、吐出モジュール200から還流する液体を液体供給ユニット220へと戻すための回収流路部材として機能する。流路構成部材210の第2流路部材60は、内部に共通供給流路211及び共通回収流路212が形成された部材であるとともに、液体吐出ヘッド3の剛性を主に担うという機能を有する。このため、第2流路部材60の材質としては、記録液などの液体に対する十分な耐食性と高い機械強度を有するものが好ましく、具体的にはステンレス鋼やチタン(Ti)、アルミナなどを好ましく用いることができる。   Next, details of the flow path component 210 of the liquid discharge unit 300 will be described. As shown in FIG. 15, the flow path component 210 is a laminate of the first flow path member 50 and the second flow path member 60, and the liquid such as the recording liquid supplied from the liquid supply unit 220 is discharged to each discharge module. Distribute to 200. Further, the flow path component 210 functions as a recovery flow path member for returning the liquid refluxed from the discharge module 200 to the liquid supply unit 220. The second flow path member 60 of the flow path constituting member 210 is a member in which a common supply flow path 211 and a common recovery flow path 212 are formed, and has a function of mainly responsible for the rigidity of the liquid ejection head 3. . For this reason, the material of the second flow path member 60 is preferably a material having sufficient corrosion resistance against liquids such as recording liquid and high mechanical strength, and specifically, stainless steel, titanium (Ti), alumina, or the like is preferably used. be able to.
次に、図16を用いて、第1流路部材50及び第2流路部材60の詳細を説明する。図16(a)は、第1流路部材50の、吐出モジュール200が取り付けられる側の面を示し、図16(b)は、その裏面であって、第2流路部材60と当接される側の面を示している。第1の構成例とは異なり、第2の構成例における第1流路部材50は、各吐出モジュール200ごとに対応した複数の部材を隣接して配列したものである。このように分割した構造を採用することで、このようなモジュールを複数配列することにより、液体吐出ヘッド3に要求される長さに対応することができるようになる。この構成は、例えば、JIS(日本工業規格)B2サイズ及びそれ以上の寸法に対応した長さの比較的長い液体吐出ヘッドに特に好適に適用できる。図16(a)に示すように、第1流路部材50の連通口51は吐出モジュール200と流体的に連通し、図16(b)に示すように、第1流路部材50の個別連通口53は第2流路部材60の連通口61と流体的に連通する。図16(c)は、第2流路部材60の、第1流路部材50と当接される側の面を示し、図16(d)は、第2流路部材60の厚み方向中央部の断面を示し、図16(e)は、第2流路部材60の、液体供給ユニット220と当接する側の面を示している。第2流路部材60の流路や連通口の機能は、第1の構成例での1色分の記録液に対するものと同様である。第2流路部材60の共通流路溝71は、その一方が図17に示す共通供給流路211であり、他方が共通回収流路212であり、それぞれ、液体吐出ヘッド3長手方向に沿って一端側から他端側に液体が供給される。この構成例では、第1の構成例とは異なり、共通供給流路211と共通回収流路212での液体の流れる方向は、液体吐出ヘッド3の長手方向に沿って互いに反対方向である。   Next, details of the first flow path member 50 and the second flow path member 60 will be described with reference to FIG. FIG. 16A shows the surface of the first flow path member 50 on the side where the discharge module 200 is attached, and FIG. 16B is the back surface of the first flow path member 50 and is in contact with the second flow path member 60. The surface on the side is shown. Unlike the first configuration example, the first flow path member 50 in the second configuration example has a plurality of members corresponding to each discharge module 200 arranged adjacent to each other. By adopting such a divided structure, it is possible to correspond to the length required for the liquid discharge head 3 by arranging a plurality of such modules. This configuration can be particularly suitably applied to, for example, a relatively long liquid discharge head having a length corresponding to a JIS (Japanese Industrial Standards) B2 size or larger. As shown in FIG. 16 (a), the communication port 51 of the first flow path member 50 is in fluid communication with the discharge module 200, and as shown in FIG. 16 (b), the individual communication of the first flow path member 50 is performed. The port 53 is in fluid communication with the communication port 61 of the second flow path member 60. FIG. 16C shows the surface of the second flow path member 60 on the side in contact with the first flow path member 50, and FIG. 16D shows the central portion in the thickness direction of the second flow path member 60. FIG. 16E shows the surface of the second flow path member 60 on the side in contact with the liquid supply unit 220. The functions of the flow path and communication port of the second flow path member 60 are the same as those for the recording liquid for one color in the first configuration example. One of the common channel grooves 71 of the second channel member 60 is a common supply channel 211 shown in FIG. 17 and the other is a common recovery channel 212, respectively, along the longitudinal direction of the liquid ejection head 3. Liquid is supplied from one end side to the other end side. In this configuration example, unlike the first configuration example, the liquid flowing directions in the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are opposite to each other along the longitudinal direction of the liquid ejection head 3.
図17は、記録素子基板10と流路構成部材210との間での各流路の接続関係を示している。図16に示したように、流路構成部材210内には、液体吐出ヘッド3の長手方向に延びる一組の共通供給流路211及び共通回収流路212が設けられている。第2流路部材60の連通口61は、各々の第1流路部材50の個別連通口53と位置を合わせて接続されており、第2流路部材60の連通口72から共通供給流路211を介して第1流路部材50の連通口51へと連通する液体供給経路が形成されている。同様に、第2流路部材60の連通口72から共通回収流路212を介して第1流路部材50の連通口51へと連通する液体供給経路も形成されている。   FIG. 17 shows the connection relationship of each flow path between the recording element substrate 10 and the flow path constituting member 210. As shown in FIG. 16, a pair of a common supply channel 211 and a common recovery channel 212 extending in the longitudinal direction of the liquid ejection head 3 are provided in the channel constituting member 210. The communication port 61 of the second flow path member 60 is connected in alignment with the individual communication port 53 of each first flow path member 50, and is connected to the common supply flow path from the communication port 72 of the second flow path member 60. A liquid supply path that communicates with the communication port 51 of the first flow path member 50 via 211 is formed. Similarly, a liquid supply path that communicates from the communication port 72 of the second flow channel member 60 to the communication port 51 of the first flow channel member 50 via the common recovery flow channel 212 is also formed.
図18は、図17のF−F線における断面を示している。この図に示したように、共通供給流路211は、連通口61、個別連通口53及び連通口51を介して、吐出モジュール200へ接続されている。図18では不図示であるが、別の断面においては、共通回収流路212が同様の経路で吐出モジュール200へ接続されていることは、図17を参照すれば明らかである。第1の構成例と同様に、各吐出モジュール200及び記録素子基板10には、各吐出口13の形成個所である圧力室23に連通する流路が形成されている。供給した液体の一部または全部は、この流路によって、吐出動作を休止している吐出口13に対応する圧力室23を通過して還流できるようになっている。また第1の構成例と同様に、共通供給流路211は高圧側の負圧制御ユニット230と、共通回収流路212は低圧側の負圧制御ユニット230と、それぞれ液体供給ユニット220を介して接続されている。このため、これらの負圧制御ユニット230によって生じる差圧によって、共通供給流路211から記録素子基板10の圧力室23を通過して共通回収流路212へと流れる流れが発生する。   FIG. 18 shows a cross section taken along line FF in FIG. As shown in this figure, the common supply channel 211 is connected to the discharge module 200 via the communication port 61, the individual communication port 53, and the communication port 51. Although not shown in FIG. 18, it is apparent with reference to FIG. 17 that the common recovery flow path 212 is connected to the discharge module 200 through a similar path in another cross section. Similarly to the first configuration example, each ejection module 200 and the recording element substrate 10 are formed with flow paths communicating with the pressure chambers 23 where the ejection ports 13 are formed. A part or all of the supplied liquid can be recirculated through the pressure chamber 23 corresponding to the discharge port 13 where the discharge operation is stopped by this flow path. Similarly to the first configuration example, the common supply channel 211 is connected to the high-pressure side negative pressure control unit 230, and the common recovery channel 212 is connected to the low-pressure side negative pressure control unit 230 via the liquid supply unit 220. It is connected. For this reason, the differential pressure generated by these negative pressure control units 230 generates a flow that flows from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 through the pressure chamber 23 of the recording element substrate 10.
(吐出モジュールの説明)
次に、第2の構成例での吐出モジュール200を説明する。図19(a)は吐出モジュール200の斜視図であり、図19(b)はその分解図である。第1の構成例との差異は、記録素子基板10の複数の吐出口列方向に沿った両辺部(記録素子基板10の各長辺部)に複数の端子16がそれぞれ配置され、それに電気接続されるフレキシブル配線基板40も1つの記録素子基板10あたり2枚配置される点である。これは、記録素子基板10に設けられる吐出口列数が例えば20列あり、第1の構成例の4列よりも大幅に増加しているためである。すなわち、端子16から、吐出口列に対応して設けられる記録素子15までの最大距離を短く抑制して、記録素子基板10内の配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減することを目的としている。また支持部材30の液体連通口31は、記録素子基板10に設けられる全吐出口列を跨るように開口している。その他の点は、第1の構成例におけるものと同様である。
(Description of discharge module)
Next, the discharge module 200 in the second configuration example will be described. FIG. 19A is a perspective view of the discharge module 200, and FIG. 19B is an exploded view thereof. The difference from the first configuration example is that a plurality of terminals 16 are respectively arranged on both sides (each long side of the recording element substrate 10) along the plurality of ejection port array directions of the recording element substrate 10, and electrically connected thereto. Two flexible wiring boards 40 are also arranged per recording element board 10. This is because the number of ejection port arrays provided in the recording element substrate 10 is, for example, 20, which is significantly larger than the four arrays in the first configuration example. That is, the object is to reduce the voltage drop and signal transmission delay that occur in the wiring portion in the recording element substrate 10 by suppressing the maximum distance from the terminal 16 to the recording element 15 provided corresponding to the ejection port array. It is said. Further, the liquid communication port 31 of the support member 30 is opened so as to straddle all the ejection port arrays provided in the recording element substrate 10. Other points are the same as those in the first configuration example.
(記録素子基板の構造の説明)
次に、第2の構成例での記録素子基板10の構成について説明する。図20(a)は記録素子基板10の吐出口13が形成される側の面の平面図であり、図20(b)は液体供給路18及び液体回収路19が形成されている部分を示す図であり、図20(c)は図20(a)の裏面にあたる側の平面図である。ここで図20(b)は、図20(c)において記録素子基板10の裏面側に設けられている蓋部材20を除去した状態を示している。図20(b)に示すように、記録素子基板10の裏面側には、吐出口列方向に沿って、液体供給路18と液体回収路19とが交互に設けられている。吐出口列数は第1の構成例よりも大幅に増加しているものの、第1の構成例との本質的な差異は、前述のように端子16が記録素子基板10の吐出口列方向に沿った両辺部に配置されていることである。各吐出口列ごとに一組の液体供給路18及び液体回収路19が設けられていること、蓋部材20に、支持部材30の液体連通口31と連通する開口21が設けられていることなど、基本的な構成は第1の構成例のものと同様である。
(Description of structure of recording element substrate)
Next, the configuration of the recording element substrate 10 in the second configuration example will be described. FIG. 20A is a plan view of the surface of the recording element substrate 10 on which the ejection port 13 is formed, and FIG. 20B shows a portion where the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are formed. FIG. 20 (c) is a plan view of the side corresponding to the back surface of FIG. 20 (a). Here, FIG. 20B shows a state where the lid member 20 provided on the back side of the recording element substrate 10 in FIG. 20C is removed. As shown in FIG. 20B, the liquid supply paths 18 and the liquid recovery paths 19 are alternately provided along the ejection port array direction on the back surface side of the recording element substrate 10. Although the number of ejection port arrays is significantly increased as compared with the first configuration example, the essential difference from the first configuration example is that the terminals 16 are arranged in the ejection port array direction of the recording element substrate 10 as described above. It is arranged on both sides along. One set of the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 is provided for each discharge port array, and the opening 21 that communicates with the liquid communication port 31 of the support member 30 is provided in the lid member 20. The basic configuration is the same as that of the first configuration example.
以下、上述したような液体吐出装置あるいは液体吐出ヘッドにおいて、駆動状態が変化した場合であっても回収流路側からの昇温した液体の逆流を押さえ、これにより駆動状態の変化が吐出特性に影響が及ぶことを抑制できる、本発明に基づく構成を説明する。図21は、本発明の実施の一形態の液体吐出ヘッドの構成を示している。図21に示した液体吐出ヘッド3では、図1乃至図20に示した構成における流路構成部材210が、液体吐出ヘッド3の全長(図示X方向の長さ)に相当する長さを有する一体化された部材として構成されている。そして液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子が高密度に配置された複数の記録素子基板10が、流路構成部材210上に、後述する支持部材30(図21には不図示)を介して図示Y方向に互い違いにずれながら図示X方向に配置している。これによって長尺な1つの液体吐出ヘッドが構成されている。記録素子基板10、流路構成部材210及び支持部材30によって液体吐出ユニットが構成されている。ここでは記録素子基板10を互い違いに配置しているが、図1乃至図20に示したように複数の記録素子基板10が一直線上に配置した液体吐出ヘッドに対しても本発明を適用することができる。   Hereinafter, in the liquid discharge apparatus or the liquid discharge head as described above, even when the driving state changes, the backflow of the heated liquid from the recovery flow path side is suppressed, and the change in the driving state affects the discharge characteristics. The structure based on this invention which can suppress that it reaches is demonstrated. FIG. 21 shows the configuration of the liquid discharge head according to the embodiment of the present invention. In the liquid discharge head 3 shown in FIG. 21, the flow path component 210 in the configuration shown in FIGS. 1 to 20 has a length corresponding to the entire length of the liquid discharge head 3 (the length in the X direction in the drawing). It is comprised as a formed member. A plurality of recording element substrates 10 on which a plurality of recording elements that generate energy for discharging liquid are arranged at high density are provided on a flow path component 210 with a support member 30 (not shown in FIG. 21) described later. Are arranged in the illustrated X direction while being alternately shifted in the illustrated Y direction. Thus, one long liquid discharge head is configured. The recording element substrate 10, the flow path constituting member 210, and the support member 30 constitute a liquid discharge unit. Here, the recording element substrates 10 are arranged alternately, but the present invention is also applied to a liquid discharge head in which a plurality of recording element substrates 10 are arranged in a straight line as shown in FIGS. Can do.
図21に示した液体吐出ヘッドでは、隣接する2つの記録素子基板10の間には、互いに重複する領域(L)が設けられている。この領域Lにより、個々の記録素子基板10の配置に多少の誤差が含まれても、Y方向に移動する被記録媒体上に対して記録を行う時に、この誤差に伴う隙間が記録に生じないようになっている。図21には示されていないが、この液体吐出ヘッドにおいても、図1乃至図20に示したものと同様に、液体供給ユニット及び負圧制御ユニットが設けられている。個々の記録素子基板10に吐出駆動信号や電力を供給するための電気配線基板90は、例えばガラスエポキシ等の複合材料からなり、信号入力端子及び電力供給端子を一体化したコネクタ95を備えている。液体吐出ユニットと、電気配線基板90と、個々の記録素子基板10を電気配線基板90に電気的に接続するフレキシブル配線基板40は、筐体80により一体的に支持されている。記録素子基板10とフレキシブル配線基板40との電気的接続部は、エポキシ樹脂などの封止性及びイオン遮断性に優れた封止材110により被覆、保護されている。   In the liquid ejection head shown in FIG. 21, an overlapping region (L) is provided between two adjacent recording element substrates 10. Due to this region L, even when some errors are included in the arrangement of the individual recording element substrates 10, when recording is performed on a recording medium moving in the Y direction, a gap due to this error does not occur in recording. It is like that. Although not shown in FIG. 21, the liquid discharge head is also provided with a liquid supply unit and a negative pressure control unit, similar to those shown in FIGS. An electrical wiring board 90 for supplying an ejection drive signal and power to each recording element substrate 10 is made of a composite material such as glass epoxy, and includes a connector 95 in which signal input terminals and power supply terminals are integrated. . The liquid discharge unit, the electric wiring board 90, and the flexible wiring board 40 that electrically connects each recording element substrate 10 to the electric wiring board 90 are integrally supported by a casing 80. The electrical connection portion between the recording element substrate 10 and the flexible wiring substrate 40 is covered and protected by a sealing material 110 having excellent sealing properties and ion blocking properties such as epoxy resin.
図22は、液体吐出ユニットの詳細を示す分解斜視図であり、支持部材30及び記録素子基板10からなる吐出モジュールを示している。支持部材30は、ベースプレートとして機能する流路構成部材210上に、記録素子基板10ごとに、その記録素子基板10と流路構成部材210との間に介在するように設けられた部材である。図22では、説明のため、記録素子基板10を構成する基板本体11をその厚さ方向で2つに分割して示している。分割された一方は、図22(a)として、吐出口形成部材12と接合した状態で示され、他方は、図22(b)において、液体供給路18及び液体回収路19が露出して状態で示されている。図22(c)は蓋部材20を示し、図22(d)は支持部材30を示している。ここでは、記録素子基板10には、同色の記録液を吐出する4列の吐出口列424が形成されているものとする。各列の吐出口列424では複数の吐出口13が一列に並んでいる。本構成例において支持部材30は、記録液などの液体を流路構成部材から記録素子基板10に対して分配する機能を有する。記録素子基板10において吐出口13が形成される面の反対側の面には上述のものと同様に蓋部材20が設けられている。蓋部材20には、記録支持基板10内の液体供給路18及び液体回収路19に連通し、支持部材30から記録素子基板10への液体流路のピッチを変換する機能を有する微細な開口が複数設けられている。ここではこれらの開口のうち液体供給路18に連通する開口を供給側開口21aと呼び、液体回収路19に連通する開口を回収側開口21bと呼ぶ。   FIG. 22 is an exploded perspective view showing details of the liquid discharge unit, and shows a discharge module including the support member 30 and the recording element substrate 10. The support member 30 is a member provided on the flow path component member 210 functioning as a base plate so as to be interposed between the recording element substrate 10 and the flow path component member 210 for each recording element substrate 10. In FIG. 22, for the sake of explanation, the substrate body 11 constituting the recording element substrate 10 is divided into two in the thickness direction. One of the divided portions is shown in a state where it is joined to the discharge port forming member 12 as shown in FIG. 22A, and the other is a state where the liquid supply passage 18 and the liquid recovery passage 19 are exposed in FIG. 22B. It is shown in FIG. 22C shows the lid member 20, and FIG. 22D shows the support member 30. Here, it is assumed that the recording element substrate 10 is formed with four rows of ejection port rows 424 that eject the recording liquid of the same color. In each discharge port row 424, a plurality of discharge ports 13 are arranged in a row. In this configuration example, the support member 30 has a function of distributing a liquid such as a recording liquid from the flow path configuration member to the recording element substrate 10. A lid member 20 is provided on the surface of the recording element substrate 10 opposite to the surface on which the discharge ports 13 are formed, as described above. The lid member 20 has a fine opening communicating with the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 in the recording support substrate 10 and having a function of converting the pitch of the liquid flow path from the support member 30 to the recording element substrate 10. A plurality are provided. Here, of these openings, the opening communicating with the liquid supply path 18 is referred to as a supply side opening 21a, and the opening communicating with the liquid recovery path 19 is referred to as a recovery side opening 21b.
支持部材30には、吐出口列424の延びる方向とは直交する方向に延びるスリット状の供給液室431及び回収液室432が形成されている。図22では、供給液室431と回収液室432の体積差は反映されていない。供給液室431及び回収液室432は、図9や図19に示す構成における液体連通口31に対応するものである。供給液室431は、液体を流路構成部材210内の共通供給流路211から記録素子基板10に分配し供給する経路にあって、共通供給流路211に連通する。同様に回収液室432は、液体を記録素子基板10から流路構成部材210内の共通回収流路212に回収する経路にあって、共通回収流路212に連通する。蓋部材20に設けられる供給側開口21aは、供給液室431と液体供給路18が交差する位置においてこれらが連通するように設けられている。同様に回収側開口21bは、回収液室432と液体回収路19が交差する位置においてこれらが連通するように設けられている。液体供給路18及び液体回収路19は、基板本体11において、吐出口13の形成面とは反対側の面に、吐出口列424の延びる方向に延びる相互に平行な溝として形成されている。ここでは、液体供給路18と液体回収路19とが交互に配置するように3本の液体供給路18と2本の液体回収路19が設けられており、隣接する液体供給路18と液体回収路19との対ごとに1つの吐出口列424が対応するようになっている。また、蓋部材20に設けられる供給側開口21a及び回収側開口21bは、それぞれ列をなして配置しており、供給側開口21aの列を供給列437と呼び、回収側開口21aの列を回収列438と呼ぶ。供給列437及び回収列438は、いずれも、供給液室431及び回収液室432のスリット状の開口の延びる方向、すなわち吐出口列424が延びる方向に対して直交する方向に延びている。   The support member 30 is formed with a slit-like supply liquid chamber 431 and a recovery liquid chamber 432 extending in a direction orthogonal to the direction in which the discharge port array 424 extends. In FIG. 22, the volume difference between the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 is not reflected. The supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 correspond to the liquid communication port 31 in the configuration shown in FIGS. The supply liquid chamber 431 is a path for distributing and supplying the liquid from the common supply flow path 211 in the flow path forming member 210 to the recording element substrate 10, and communicates with the common supply flow path 211. Similarly, the recovery liquid chamber 432 is a path for recovering the liquid from the recording element substrate 10 to the common recovery flow path 212 in the flow path component 210, and communicates with the common recovery flow path 212. The supply-side opening 21a provided in the lid member 20 is provided so that they communicate with each other at a position where the supply liquid chamber 431 and the liquid supply path 18 intersect. Similarly, the recovery-side opening 21b is provided so that they communicate with each other at a position where the recovery liquid chamber 432 and the liquid recovery path 19 intersect. The liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are formed as mutually parallel grooves extending in the extending direction of the discharge port array 424 on the surface of the substrate body 11 opposite to the surface on which the discharge ports 13 are formed. Here, three liquid supply paths 18 and two liquid recovery paths 19 are provided so that the liquid supply paths 18 and the liquid recovery paths 19 are alternately arranged, and the adjacent liquid supply paths 18 and the liquid recovery paths are provided. One discharge port array 424 corresponds to each pair with the path 19. Further, the supply side openings 21a and the collection side openings 21b provided in the lid member 20 are arranged in rows, and the row of the supply side openings 21a is called a supply row 437, and the row of the collection side openings 21a is collected. Called column 438. Both the supply line 437 and the recovery line 438 extend in a direction orthogonal to the direction in which the slit-like openings of the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 extend, that is, the direction in which the discharge port array 424 extends.
上記の説明では供給液室431及び回収液室432は支持部材30に設けられるものとしたが、供給液室431及び回収液室432が設けられる位置はこれに限られるものではない。バッファータンク1003などの貯留手段から液体が供給されて供給された液体がバッファータンク1003に戻る共通供給流路211及び共通回収流路212が設けられている場合を考える。このとき、共通供給流路211と記録素子基板10に形成された液体供給路18の両方に連通するものが供給液室431であり、共通回収流路212と記録素子基板10に形成された液体回収路19の両方に連通するものが回収液室432である。したがって、供給液室431及び回収液室432は支持部材30から流路構成部材210内に延びて形成されてもよい。また、支持部材を設けず流路構成部材210に記録素子基板10と直接取り付ける構造においては、供給液室431及び回収液室432は支持部材30から流路構成部材210内に形成される。いずれにせよ供給液室431及び回収液室432は、いずれも複数個設けられ、共通供給流路211及び共通回収流路212と記録素子基板10とに挟まれた領域において、交互に吐出口列424の方向に配列する。   In the above description, the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 are provided in the support member 30, but the positions where the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 are provided are not limited thereto. Consider a case where a common supply channel 211 and a common recovery channel 212 are provided in which liquid is supplied from a storage unit such as the buffer tank 1003 and the supplied liquid returns to the buffer tank 1003. At this time, the supply liquid chamber 431 communicates with both the common supply flow path 211 and the liquid supply path 18 formed on the recording element substrate 10, and the liquid formed on the common recovery flow path 212 and the recording element substrate 10. A recovery liquid chamber 432 communicates with both of the recovery paths 19. Accordingly, the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 may be formed to extend from the support member 30 into the flow path constituting member 210. In the structure in which the support member is not provided and the recording element substrate 10 is directly attached to the flow path component 210, the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 are formed from the support member 30 in the flow path component 210. In any case, a plurality of supply liquid chambers 431 and a plurality of recovery liquid chambers 432 are provided, and in a region sandwiched between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 and the recording element substrate 10, the discharge port arrays are alternately arranged. They are arranged in the direction of 424.
図23は、記録素子基板10の詳細を説明する分解斜視図である。図23において、(a)は吐出口13が形成されている部分を示し、(b)は圧力室23、供給口17a及び排出口17bが形成されている部分を示し、(c)は液体供給路18及び液体回収路19が形成された基板本体11を示している。ここでは、説明のため、1列分の吐出口列のみが描かれている。図24は、圧力室23及び吐出口13を説明するものであって、(a)は吐出口13から記録素子基板10の内部を見た状態を示す平面図であり、(b)は(a)のA−A線での断面図である。以下、図22乃至図24を用いて、本構成例での液体吐出ヘッドについて説明する。図23及び図24に示すように、吐出口13に対向するように、基板本体11の表面には発熱素子である記録素子15が設けられており、吐出口13と記録素子15とによって挟まれた領域が圧力室23となっている。基板本体11には複数の記録素子15が設けられているが、隣接する記録素子15の間には隔壁22が設けられており、圧力室23の間を隔てている。1つの圧力室23には1つの記録素子15と1つの吐出口13とが対応することになる。したがって、図24(b)に示すように、圧力室23の両方の端部に対応して、供給口17a及び回収口17bがそれぞれ形成されていることになる。供給口17a及び回収口17bは、それぞれ、基板本体11の反対側の面に形成されている溝状の液体供給路18及び液体回収路19に連通している。   FIG. 23 is an exploded perspective view illustrating details of the recording element substrate 10. 23A shows a portion where the discharge port 13 is formed, FIG. 23B shows a portion where the pressure chamber 23, the supply port 17a and the discharge port 17b are formed, and FIG. 23C shows a liquid supply. The substrate main body 11 in which the path 18 and the liquid recovery path 19 are formed is shown. Here, for the sake of explanation, only one ejection port row is depicted. 24A and 24B illustrate the pressure chamber 23 and the discharge port 13, and FIG. 24A is a plan view showing a state in which the inside of the recording element substrate 10 is viewed from the discharge port 13, and FIG. It is sectional drawing in the AA of (). Hereinafter, the liquid discharge head in this configuration example will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 23 and 24, a recording element 15 as a heating element is provided on the surface of the substrate body 11 so as to face the ejection port 13, and is sandwiched between the ejection port 13 and the recording element 15. This area is a pressure chamber 23. A plurality of recording elements 15 are provided on the substrate body 11, but a partition wall 22 is provided between adjacent recording elements 15, and the pressure chambers 23 are separated from each other. One pressure chamber 23 corresponds to one recording element 15 and one ejection port 13. Therefore, as shown in FIG. 24B, the supply port 17a and the recovery port 17b are formed corresponding to both ends of the pressure chamber 23, respectively. The supply port 17 a and the recovery port 17 b communicate with a groove-like liquid supply path 18 and a liquid recovery path 19 formed on the opposite surface of the substrate body 11, respectively.
本構成例の液体吐出ヘッドでは、高密度に配置された吐出口13に対する流路を記録素子基板10とほぼ同じ面積内で取りまとめることが可能となる。これにより、液体吐出ヘッドの肥大化を抑制できるとともに、吐出すべき液体を貯えるタンク(不図示)から液体吐出ヘッドまでの液体の供給及び回収が簡便になり、液体吐出装置のシステム全体をコンパクトなものとすることが可能になる。   In the liquid discharge head of this configuration example, the flow paths for the discharge ports 13 arranged at a high density can be collected within substantially the same area as the recording element substrate 10. As a result, the enlargement of the liquid ejection head can be suppressed, and the supply and recovery of the liquid from the tank (not shown) for storing the liquid to be ejected to the liquid ejection head can be simplified, and the entire system of the liquid ejection apparatus can be made compact. It becomes possible to be.
以下、本構成例の液体吐出ヘッドにおける記録液などの液体の流れを説明する。圧力室23に対する液体の循環は、供給側と回収側との間に圧力差を設けて圧力室23内で液体が約数mm/秒〜数十mm/秒の流速で流れるように設定される。図25は、共通供給流路211及び共通回収流路212側から見た図として、共通供給流路211、共通回収流路212、供給液室431及び回収液室432における液体の流れを矢印によって示している。流路構成部材210(図5、図7)内に、共通供給流路211及び共通回収流路212が形成され、支持部材30(図22)内に、供給液室431及び回収液室432が形成されている。共通供給流路211及び共通回収流路212には、液体の循環に必要な圧力差をこれらの共通流路の間で発生させつつ液体の逆流が発生しないように、共通供給流路211と共通回収流路212とで合わせて吐出流量の1.5倍程度の流量で液体を流す。吐出口から液体の吐出を行わない待機状態では、図25(a)に示すように、液体は、共通供給流路211から供給液室431を通り、蓋部材20の供給側開口21aを経て記録素子基板10の各液体供給路18へ供給される。その後、供給口17aを経て圧力室23に流入する。圧力室23に流入した液体は、回収口17bを経て液体回収路19へ流れ、さらに蓋部材20の回収側開口21bを通って支持部材30の回収液室432に流入し、流路構成部材210の共通回収流路212へ至る。この流れによって、圧力室23を循環する流れが形成される。   Hereinafter, the flow of a liquid such as a recording liquid in the liquid discharge head of this configuration example will be described. The circulation of the liquid with respect to the pressure chamber 23 is set so that a pressure difference is provided between the supply side and the recovery side so that the liquid flows in the pressure chamber 23 at a flow rate of about several mm / second to several tens mm / second. . FIG. 25 is a diagram viewed from the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 side, and the flow of liquid in the common supply flow path 211, the common recovery flow path 212, the supply liquid chamber 431, and the recovery liquid chamber 432 is indicated by arrows. Show. A common supply flow channel 211 and a common recovery flow channel 212 are formed in the flow path component 210 (FIGS. 5 and 7), and a supply liquid chamber 431 and a recovery liquid chamber 432 are formed in the support member 30 (FIG. 22). Is formed. The common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 are common to the common supply flow path 211 so that a pressure difference necessary for the circulation of the liquid is generated between the common flow paths and no back flow of the liquid occurs. The liquid is flowed at a flow rate of about 1.5 times the discharge flow rate in combination with the recovery flow path 212. In a standby state in which no liquid is discharged from the discharge port, as shown in FIG. 25A, the liquid passes through the supply liquid chamber 431 from the common supply flow path 211 and is recorded through the supply side opening 21a. The liquid is supplied to each liquid supply path 18 of the element substrate 10. Then, it flows into the pressure chamber 23 through the supply port 17a. The liquid that has flowed into the pressure chamber 23 flows into the liquid recovery path 19 through the recovery port 17b, and further flows into the recovery liquid chamber 432 of the support member 30 through the recovery side opening 21b of the lid member 20, and the flow path component 210. To the common recovery channel 212. By this flow, a flow circulating in the pressure chamber 23 is formed.
ところで、液体吐出ヘッドでは、駆動に伴うヘッドの温度変化を抑制し良好な記録品質を維持するために、記録素子基板10を所定温度に昇温させる温度制御が行われている。液体吐出ヘッドの温度を上げて制御された状態では、記録素子基板10内の各流路を流れる際にインクが温められ、回収液室432にも温められた液体が流入する。液体吐出ヘッドが待機状態から記録動作に入ると、液体の流れは供給口17a及び回収口17bから吐出口13に向かうものとなり、待機時であれば回収液室432に流れたであろう液体も吐出口13に向かって吐出口13から吐出される。回収液室432から吐出口13の側に流れた液体を補うために、図25(b)に示すように、共通回収流路212から回収液室432に液体が供給される。待機状態では温められた液体が回収液室432に流入しており、液体吐出ヘッドが記録動作に入ったときにはこの温められた液体が圧力室23に供給されることとなるので、液体の流れにより記録素子基板10を冷却する効果が減少する。その結果、液体吐出ヘッドの温度が上昇する。回収液室432内の加温された液体が吐出により徐々に排出され、加温されていない液体が共通回収流路212から供給されていくと、回収液室432内の液体の温度は徐々に下がり、これに伴って液体吐出ヘッドの温度も低下し、定常時の温度に至る。   By the way, in the liquid ejection head, temperature control is performed to raise the temperature of the recording element substrate 10 to a predetermined temperature in order to suppress the temperature change of the head accompanying driving and maintain good recording quality. In a state controlled by raising the temperature of the liquid ejection head, the ink is warmed as it flows through each flow path in the recording element substrate 10, and the warmed liquid also flows into the recovery liquid chamber 432. When the liquid discharge head enters the recording operation from the standby state, the flow of the liquid is directed from the supply port 17a and the recovery port 17b to the discharge port 13, and the liquid that would have flowed into the recovery liquid chamber 432 during standby is also present. The liquid is discharged from the discharge port 13 toward the discharge port 13. In order to supplement the liquid that has flowed from the recovery liquid chamber 432 to the discharge port 13, the liquid is supplied from the common recovery flow path 212 to the recovery liquid chamber 432 as shown in FIG. In the standby state, the warmed liquid flows into the recovery liquid chamber 432, and when the liquid discharge head enters the recording operation, the warmed liquid is supplied to the pressure chamber 23. The effect of cooling the recording element substrate 10 is reduced. As a result, the temperature of the liquid discharge head rises. When the heated liquid in the recovery liquid chamber 432 is gradually discharged by discharge and the unheated liquid is supplied from the common recovery flow path 212, the temperature of the liquid in the recovery liquid chamber 432 gradually increases. Along with this, the temperature of the liquid discharge head also decreases and reaches a steady-state temperature.
本発明ではこの現象を抑制するために、支持部材30に形成される供給液室431及び回収液室432について、供給液室431の容積よりも回収液室432の容積の方を小さくする。以下、本発明に基づく液体吐出ヘッドについて、いくつかの実施例と比較例とに基づいてさらに詳しく説明する。   In the present invention, in order to suppress this phenomenon, the volume of the recovery liquid chamber 432 is made smaller than the volume of the supply liquid chamber 431 in the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 formed in the support member 30. Hereinafter, the liquid ejection head according to the present invention will be described in more detail based on some examples and comparative examples.
(実施例1及び比較例1)
図26は、液体吐出ヘッドにおける吐出口列424の方向での支持部材30の断面(図22におけるB−B線断面)を示している。図26(a)は実施例1での供給液室431及び回収液室432の形状を示し、図26(b)は比較例1での供給液室431及び回収液室432の形状を示している。この図において、図示の下方向が記録素子基板10側となる。
実施例1では、吐出口列の方向において、回収液室432の幅を供給液室431の幅に対して小さくし、これによって回収液室432の容積を、供給液室431の容積に対して小さくしている。ここでは、供給液室431の容積は回収液室432の容積よりも大きい。ここで供給液室431及び回収液室432の容積とは、それぞれ、共通供給流路211及び共通回収流路212から記録素子基板10の蓋部材20までの間の部分の容積のことである。
比較例1では、吐出口列の方向において、供給液室431の幅と回収液室432の幅とが等しく、供給液室431の容積は回収液室432の容積と等しくなっている。図26(b)において距離L1は、供給液室431と回収液室432との間の間隔を示している。
(Example 1 and Comparative Example 1)
FIG. 26 shows a cross section of the support member 30 in the direction of the discharge port array 424 in the liquid discharge head (cross section taken along line BB in FIG. 22). 26A shows the shapes of the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 in Example 1, and FIG. 26B shows the shapes of the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 in Comparative Example 1. Yes. In this figure, the downward direction is the recording element substrate 10 side.
In the first embodiment, the width of the recovery liquid chamber 432 is made smaller than the width of the supply liquid chamber 431 in the direction of the discharge port array, whereby the volume of the recovery liquid chamber 432 is made smaller than the volume of the supply liquid chamber 431. It is small. Here, the volume of the supply liquid chamber 431 is larger than the volume of the recovery liquid chamber 432. Here, the volumes of the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 are the volumes of the portions from the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 to the lid member 20 of the recording element substrate 10, respectively.
In Comparative Example 1, the width of the supply liquid chamber 431 and the width of the recovery liquid chamber 432 are equal in the direction of the discharge port array, and the volume of the supply liquid chamber 431 is equal to the volume of the recovery liquid chamber 432. In FIG. 26B, the distance L <b> 1 indicates the interval between the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432.
実施例1と比較例1の液体吐出ヘッドの各々について、吐出口から吐出を行わず圧力室23に液体を循環させる状態(待機状態)から所定の周波数での吐出を行う記録状態に移行したときの圧力室23における温度変化をシミュレーションによって求めた。図27は、時刻Sにおいて吐出を開始したときの温度変化を概念的に示すグラフであり、実線は実施例1を示し、破線は比較例1を示している。図から分かるように、実施例1では、供給液室431と回収液室432を同じ容積とする比較例1と比較して、記録を開始してから温度がピークになるまでの時間が短く、かつ、ピーク温度も抑えられ、定常温度に回復するまでの時間も短くなっている。これは、回収液室432の容積が相対的に小さい実施例1では、回収液室432内に存在する加温された液体の量も少なくなり、この液体が吐出によってより短時間で消費されるためである。   For each of the liquid discharge heads of Example 1 and Comparative Example 1, when the state of circulating the liquid through the pressure chamber 23 without discharging from the discharge port (standby state) shifts to the recording state of discharging at a predetermined frequency The temperature change in the pressure chamber 23 was determined by simulation. FIG. 27 is a graph conceptually showing a temperature change when ejection is started at time S. The solid line shows Example 1, and the broken line shows Comparative Example 1. As can be seen from the figure, in Example 1, compared with Comparative Example 1 in which the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 have the same volume, the time from the start of recording to the peak of the temperature is short, In addition, the peak temperature is also suppressed, and the time until recovery to the steady temperature is shortened. This is because in Example 1 in which the volume of the recovery liquid chamber 432 is relatively small, the amount of warmed liquid present in the recovery liquid chamber 432 is also reduced, and this liquid is consumed in a shorter time by ejection. Because.
図28は比較例2の液体吐出ヘッドにおける支持部材30を図22のB−B線断面として示している。比較例2では、比較例1と同様に、吐出口列の方向において供給液室431の幅と回収液室432の幅とが等しくなっているが、これらの供給液室431及び回収液室432の幅は比較例1に示したものよりも狭くなっており、さらに配置が偏っている。具体的には、供給液室431ごと、回収液室432ごとの配置は等ピッチであるが、供給液室431から見て両隣の回収液室432までの距離が同一にはなっていない。両隣の回収液室432のうち、供給液室431から見て近い方の回収液室432までの距離をL1とし、遠い方の回収液室432までの距離をL2とする。距離L1,L2は、具体的には、吐出口列に沿って測った供給側開口21aと回収側開口21bとして規定される。
比較例2では、液体吐出ヘッドの他の寸法は同じであるものの、供給液室431、回収液室432とも比較例1の液体吐出ヘッドに比べて容積が小さくなっている。比較例2では、回収液室432の容積が小さいので、比較例1に比べて記録開始時の昇温を抑制することができる。しかしながら、配置に偏りがあるので供給液室431と回収液室432との間の距離が長くなるところがあり、液体が液体供給路18及び液体回収路19を流れる距離L2が長くなる。距離L2が長くなると液体供給路18及び液体回収路19での圧力損失が大きくなる。
FIG. 28 shows the support member 30 in the liquid discharge head of Comparative Example 2 as a cross section taken along line BB of FIG. In Comparative Example 2, as in Comparative Example 1, the width of the supply liquid chamber 431 and the width of the recovery liquid chamber 432 are equal in the direction of the discharge port array, but these supply liquid chamber 431 and recovery liquid chamber 432 are the same. Is narrower than that shown in Comparative Example 1, and the arrangement is further biased. Specifically, the arrangement of the supply liquid chambers 431 and the collection liquid chambers 432 has an equal pitch, but the distance to the recovery liquid chambers 432 adjacent to each other as viewed from the supply liquid chamber 431 is not the same. Of the recovery liquid chambers 432 adjacent to each other, the distance to the recovery liquid chamber 432 closer to the supply liquid chamber 431 is L1, and the distance to the remote recovery liquid chamber 432 is L2. The distances L1 and L2 are specifically defined as a supply side opening 21a and a collection side opening 21b measured along the discharge port array.
In Comparative Example 2, the other dimensions of the liquid discharge head are the same, but the volume of both the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 is smaller than that of the liquid discharge head of Comparative Example 1. In Comparative Example 2, since the volume of the recovery liquid chamber 432 is small, the temperature rise at the start of recording can be suppressed as compared with Comparative Example 1. However, since the arrangement is uneven, the distance between the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 becomes longer, and the distance L2 through which the liquid flows through the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 becomes longer. As the distance L2 increases, the pressure loss in the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 increases.
図29は、液体供給路18及び液体回収路19での吐出口列の方向に沿った圧力分布をシミュレーションにより求めた結果の概要を示すものであって実線は液体供給路18での圧力分布を示し、破線は液体回収路19での圧力分布を示している。図29(a)は比較例1で説明した液体吐出ヘッドでの結果を示し、図29(b)は比較例2で説明した液体吐出ヘッドでの結果を示している。図から分かるように供給側開口21aと回収側開口21bの距離が長くなると、液体供給路18及び液体回収路19での圧力損失が大きくなり、液体供給路18と液体回収路19との間での圧力差ΔPにおいて、圧力差の小さな部分ΔPnが生ずる。このように圧力差が小さい部分では、圧力室23を通る所望の循環流が得られなくなり、待機状態から記録状態に遷移したときに液体の増粘などによって吐出不良を招くおそれがある。比較例1に示すように、同一幅の供給液室431と回収液室432とを等ピッチに配列する場合でも、距離L1が長くなってこの距離L1に応じて圧損が大きくなるので、比較例2の場合と同様の不具合を生じる。したがって、距離L1,L2は、液体供給路18及び液体回収路19での圧力損失の存在下でも圧力室23での所定の循環流量を確保できるように設定する必要があり、供給液室431及び回収液室432の幅は、この条件を満たすように設定される。
実施例1、比較例1,2の結果から明らかなように、所望の循環流を維持しつつ、待機状態から記録状態に遷移したときの圧力室23の昇温を押えるためには、回収液室432の容積を小さくし、供給液室431の容積を大きくすることが有効である。
FIG. 29 shows an outline of the result of obtaining the pressure distribution along the direction of the discharge port array in the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 by simulation, and the solid line indicates the pressure distribution in the liquid supply path 18. The broken line indicates the pressure distribution in the liquid recovery path 19. FIG. 29A shows the result of the liquid discharge head described in Comparative Example 1, and FIG. 29B shows the result of the liquid discharge head described in Comparative Example 2. As can be seen from the figure, when the distance between the supply side opening 21a and the recovery side opening 21b becomes longer, the pressure loss in the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 becomes larger, and between the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19. Portion ΔPn having a small pressure difference occurs. In such a portion where the pressure difference is small, a desired circulation flow through the pressure chamber 23 cannot be obtained, and there is a possibility that ejection failure may occur due to liquid thickening or the like when transitioning from the standby state to the recording state. As shown in Comparative Example 1, even when the supply liquid chambers 431 and the recovery liquid chambers 432 having the same width are arranged at an equal pitch, the distance L1 becomes long and the pressure loss increases according to the distance L1. The same problem as in case 2 occurs. Therefore, the distances L1 and L2 need to be set so that a predetermined circulation flow rate in the pressure chamber 23 can be secured even in the presence of pressure loss in the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19, and the supply liquid chamber 431 and The width of the recovery liquid chamber 432 is set so as to satisfy this condition.
As is clear from the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, in order to suppress the temperature rise of the pressure chamber 23 when the state transitions from the standby state to the recording state while maintaining the desired circulation flow, the recovered liquid It is effective to reduce the volume of the chamber 432 and increase the volume of the supply liquid chamber 431.
(実施例2)
供給液室431よりも回収液室432の方の容積を小さくするために、供給液室431の高さよりも回収液室432の高さを小さくすることも可能である。図30に示す実施例2の液体吐出ヘッドでは、吐出口列の方向での幅については供給液室431と回収液室432とを同じにするとともに、高さについては回収液室432の方を小さくしている。図30は実施例2の液体吐出ヘッドの支持部材30を示す図であって、(a)は図22のB−B線での断面に相当する図であり、(b)は図22のA−A線での回収液室432の断面を示している。
実施例2でも実施例1と同様に、待機状態から記録状態に遷移したときの圧力室23の過度の昇温を抑制することができる。実施例2では、吐出口列の方向では供給液室431及び回収液室432が同一で十分な幅を有しているため、液体供給路18及び液体回収路19における圧損が小さくなり、圧力室23での所望の循環流速を確保できる。
(Example 2)
In order to make the volume of the recovery liquid chamber 432 smaller than that of the supply liquid chamber 431, the height of the recovery liquid chamber 432 can be made smaller than the height of the supply liquid chamber 431. In the liquid discharge head of Example 2 shown in FIG. 30, the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 are made the same in width in the direction of the discharge port array, and the height of the recovery liquid chamber 432 is set in height. It is small. 30A and 30B are diagrams illustrating the support member 30 of the liquid discharge head according to the second embodiment, in which FIG. 30A is a view corresponding to a cross section taken along line BB in FIG. 22, and FIG. The cross section of the collection | recovery liquid chamber 432 in the -A line is shown.
In the second embodiment, too, as in the first embodiment, it is possible to suppress an excessive temperature rise in the pressure chamber 23 when the standby state is changed to the recording state. In the second embodiment, since the supply liquid chamber 431 and the recovery liquid chamber 432 are the same and have a sufficient width in the direction of the discharge port array, the pressure loss in the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 is reduced, and the pressure chamber The desired circulation flow rate at 23 can be ensured.
(実施例3)
供給液室431よりも回収液室432の容積を小さくする手法は実施例1,2に示したものには限られない。実施例3では、吐出口列の方向において回収液室432の幅を供給液室431よりも狭くし、かつ、回収液室432の高さを供給液室431よりも低くすることによって、回収液室432の容積を供給液室431の容積よりも小さくしている。図31は、実施例3の液体吐出ヘッドにおける支持部材30を示すものであり、図22のB−B線での断面に相当する図である。実施例3は、供給液室431に比べて回収液室432の容積がより小さくなるので、待機状態から記録状態に遷移した後の昇温を抑制するのにより効果的である。
(Example 3)
The method for reducing the volume of the recovery liquid chamber 432 than the supply liquid chamber 431 is not limited to that shown in the first and second embodiments. In the third embodiment, the width of the recovery liquid chamber 432 is narrower than that of the supply liquid chamber 431 in the direction of the discharge port array, and the height of the recovery liquid chamber 432 is lower than that of the supply liquid chamber 431. The volume of the chamber 432 is smaller than the volume of the supply liquid chamber 431. FIG. 31 shows the support member 30 in the liquid ejection head of Example 3, and is a view corresponding to a cross section taken along line BB of FIG. Since the volume of the recovery liquid chamber 432 is smaller than that of the supply liquid chamber 431, the third embodiment is more effective in suppressing the temperature rise after the transition from the standby state to the recording state.
(実施例4)
図32は、実施例4の液体吐出ヘッドにおける支持部材30を示すものであり、図22のB−B線での断面に相当する図である。図32に示す実施例4の液体吐出ヘッドでは、複数ある回収液室432のうち、一部の回収液室432のみ、その容積を供給液室431の容積よりも小さくしている。液体の循環条件や、液体吐出ヘッドを構成する各部材の熱特性により、記録状態が始まったときの昇温が、記録素子基板10の端部において記録素子基板10の他の部位よりも大きくなる場合がある。このような状況に対応し、実施例4では、記録状態開始時に昇温が起こりやすい部分においてのみ回収液室432の容積を小さくしている。このように複数ある回収液室432の一部のみの容積を小さくしても、本発明の効果を達成することができる。言い換えれば、複数個設けられる回収液室432のうちの少なくとも1つの回収液室432の容積を、その回収液室432に隣接する供給液室431の容積よりも小さくすることにより、本発明の効果が達成されることになる。
Example 4
FIG. 32 shows the support member 30 in the liquid ejection head of Example 4, and is a view corresponding to a cross section taken along line BB of FIG. In the liquid discharge head of Example 4 shown in FIG. 32, only a part of the recovery liquid chambers 432 among the plurality of recovery liquid chambers 432 has a volume smaller than that of the supply liquid chamber 431. Due to the liquid circulation conditions and the thermal characteristics of each member constituting the liquid discharge head, the temperature rise when the recording state starts is larger at the end of the recording element substrate 10 than at other portions of the recording element substrate 10. There is a case. Corresponding to such a situation, in Example 4, the volume of the recovery liquid chamber 432 is reduced only in the portion where the temperature rises easily at the start of the recording state. Thus, even if the volume of only a part of the plurality of recovery liquid chambers 432 is reduced, the effect of the present invention can be achieved. In other words, the volume of at least one of the plurality of recovery liquid chambers 432 provided is made smaller than the volume of the supply liquid chamber 431 adjacent to the recovery liquid chamber 432, so that the effect of the present invention is achieved. Will be achieved.
以上説明した各実施例では、吐出口列の方向での回収液室432の幅を狭くしたり、回収液室432の高さを低くしている。しかしながら幅を狭くしたり高さを低くすることにより、吐出すべき液体の種類や物性値(例えば、粘度、部材に対する濡れ特性)によっては、支持部材30内や記録素子基板10内に予め液体を良好に充填することが難しくなることがある。支持部材30内や記録素子基板10内に対する液体の充填は、一般に、共通供給流路211及び共通回収流路212を介して行われる。充填が不良となる場合には、液室部分の先端部などに大きな気泡が残留する。例えば実施例2に示した構成では、図33に示すように、回収液室432の先端部(高さが低くなっている部分)に気泡450が残留するおそれがある。このような残留した気泡は、液体吐出ヘッドの温度が上昇するにつれて成長し、圧力室23への液体の供給を阻害して、結果として吐出不良をもたらす。このような問題は、容積を小さくした回収液室432で起こりやすい。   In each of the embodiments described above, the width of the recovery liquid chamber 432 in the direction of the discharge port array is reduced or the height of the recovery liquid chamber 432 is reduced. However, by narrowing the width or reducing the height, depending on the type of liquid to be ejected and the physical property values (for example, viscosity and wettability with respect to the member), the liquid is previously applied in the support member 30 and the recording element substrate 10. It may be difficult to fill well. The filling of the liquid into the support member 30 and the recording element substrate 10 is generally performed via the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. When filling is poor, large bubbles remain at the tip of the liquid chamber. For example, in the configuration shown in the second embodiment, as shown in FIG. 33, there is a possibility that bubbles 450 may remain at the distal end portion (the portion where the height is low) of the recovery liquid chamber 432. Such remaining bubbles grow as the temperature of the liquid discharge head rises, obstructing the supply of liquid to the pressure chamber 23, resulting in discharge failure. Such a problem is likely to occur in the recovery liquid chamber 432 having a reduced volume.
そこで、気泡が残留しやすい液室へのより好ましい液体充填方法を以下に説明する。
共通回収流路212の両端を閉じた状態で、最初に、共通供給流路211を介して液体を充填していく。このとき、供給液室431については、液体の充填が容易に行えるように、十分な幅及び高さを有するものとする。また、液体吐出ヘッドは、その吐出口が形成されている面が下を向くような姿勢とする。充填のしやすさは、液体の粘度、部材に対する液体の濡れ特性などの物性値により異なるが、概ね、供給液室431の高さを4mm程度以上、幅を2〜3mm程度以上とすることが好ましい。供給液室431に液体を充填した後、共通回収流路212の両端を開ける。これにより供給液室431から圧力室23を通って、徐々に液体が回収液室432に入り、図34に示すように、回収液室432の底面(ここでは記録素子基板10側)から回収液室432が液体で満たされていく。その後、さらに液体を共通供給流路211に供給することにより、回収液室432から液体が共通回収流路212に達して液体が共通回収流路212を通って流れるようにする。このようにして、共通供給流路211から供給液室431、記録素子基板10内、回収液室432を通って共通回収流路212に至る全流路内が液体で充填されるようになる。
Therefore, a more preferable liquid filling method for the liquid chamber in which bubbles tend to remain will be described below.
In a state where both ends of the common recovery channel 212 are closed, the liquid is first filled through the common supply channel 211. At this time, the supply liquid chamber 431 has a sufficient width and height so that the liquid can be easily filled. In addition, the liquid ejection head has a posture such that the surface on which the ejection port is formed faces downward. The ease of filling varies depending on physical properties such as the viscosity of the liquid and the wettability of the liquid with respect to the member, but in general, the height of the supply liquid chamber 431 is about 4 mm or more and the width is about 2 to 3 mm or more. preferable. After the supply liquid chamber 431 is filled with liquid, both ends of the common recovery channel 212 are opened. As a result, the liquid gradually enters the recovery liquid chamber 432 from the supply liquid chamber 431 through the pressure chamber 23, and as shown in FIG. 34, the recovery liquid starts from the bottom surface (here, the recording element substrate 10 side) of the recovery liquid chamber 432. Chamber 432 is filled with liquid. Thereafter, by further supplying the liquid to the common supply channel 211, the liquid reaches the common recovery channel 212 from the recovery liquid chamber 432 so that the liquid flows through the common recovery channel 212. In this manner, all the flow paths from the common supply flow path 211 to the common recovery flow path 212 through the supply liquid chamber 431, the recording element substrate 10, and the recovery liquid chamber 432 are filled with the liquid.
従来の充填方法では、共通供給流路211及び共通回収流路212の両方から液体を充填していた。ここで述べるように、共通供給流路211から供給液室431に先に充填を行い、圧力室23を介して回収液室432側へと充填を行うことにより、描画や印字を含む記録に影響するような気泡が残存しないようにすることが可能になる。   In the conventional filling method, the liquid is filled from both the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. As described here, the supply liquid chamber 431 is first filled from the common supply flow path 211 and then filled into the recovery liquid chamber 432 via the pressure chamber 23, thereby affecting the recording including drawing and printing. It is possible to prevent such bubbles from remaining.
3 液体吐出ヘッド
10 記録素子基板
15 記録素子
18 液体供給路
19 液体回収路
22 隔壁
23 圧力室
211 共通供給流路
212 共通回収流路
431 供給液室
432 回収液室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Liquid discharge head 10 Recording element board | substrate 15 Recording element 18 Liquid supply path 19 Liquid recovery path 22 Partition 23 Pressure chamber 211 Common supply flow path 212 Common recovery flow path 431 Supply liquid chamber 432 Recovery liquid chamber

Claims (19)

  1. 液体を吐出する吐出口と、液体を吐出するエネルギーを発生する記録素子と、前記記録素子を内部に備える圧力室と、前記圧力室に液体を供給する液体供給路と、前記圧力室から液体を回収する液体回収路と、を備える記録素子基板と、
    前記記録素子基板を支持するとともに、前記液体供給路に液体を供給する供給液室と、前記液体回収路から液体を回収する回収液室と、を備える支持部材と、を有し、
    前記回収液室の容積は、前記供給液室の容積より小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
    An ejection port for ejecting liquid; a recording element for generating energy for ejecting liquid; a pressure chamber having the recording element therein; a liquid supply path for supplying liquid to the pressure chamber; and a liquid from the pressure chamber. A recording element substrate including a liquid recovery path for recovery; and
    A support member comprising a supply liquid chamber for supporting the recording element substrate and supplying a liquid to the liquid supply path; and a recovery liquid chamber for recovering the liquid from the liquid recovery path;
    The liquid discharge head according to claim 1, wherein a volume of the recovery liquid chamber is smaller than a volume of the supply liquid chamber.
  2. 前記記録素子基板と、前記支持部材と、前記記録素子基板に接続される配線基板と、を含む液体供給ユニットを備える、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, further comprising a liquid supply unit including the recording element substrate, the support member, and a wiring substrate connected to the recording element substrate.
  3. 複数の前記液体供給ユニットが配列され、前記複数の液体供給ユニットに液体を供給する共通供給流路と、前記複数の液体供給ユニットから液体を回収する共通回収流路と、を備える流路部材を有する、請求項2に記載の液体吐出ヘッド。   A flow path member comprising: a plurality of liquid supply units arranged; a common supply flow path for supplying liquid to the plurality of liquid supply units; and a common recovery flow path for recovering liquid from the plurality of liquid supply units. The liquid discharge head according to claim 2, comprising:
  4. 前記液体供給路と前記液体回収路との間に圧力差を発生させるための負圧制御ユニットを備える、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。   4. The liquid discharge head according to claim 1, further comprising a negative pressure control unit for generating a pressure difference between the liquid supply path and the liquid recovery path.
  5. ページワイド型の液体吐出ヘッドであって、
    複数の前記記録素子基板が直線状に配列されている、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。
    A page-wide liquid ejection head,
    The liquid ejection head according to claim 1, wherein the plurality of recording element substrates are arranged in a straight line.
  6. 前記回収液室の高さは前記供給液室の高さより低い、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。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein a height of the recovery liquid chamber is lower than a height of the supply liquid chamber.
  7. 前記回収液室の幅は前記供給液室の幅より狭い、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。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein a width of the recovery liquid chamber is narrower than a width of the supply liquid chamber.
  8. 前記記録素子基板は、前記吐出口を備える吐出口形成部材と、前記記録素子を備える基板と、を含み、
    前記液体供給路および前記液体回収路は、前記基板の前記記録素子が設けられる面の裏面に形成されている、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
    The recording element substrate includes a discharge port forming member including the discharge port, and a substrate including the recording element.
    8. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the liquid supply path and the liquid recovery path are formed on a back surface of a surface of the substrate on which the recording element is provided.
  9. 前記液体供給路および前記液体回収路は、前記裏面に沿って延在している、請求項8に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 8, wherein the liquid supply path and the liquid recovery path extend along the back surface.
  10. 前記記録素子基板の裏面には、前記液体供給路に液体を供給するための供給側開口と、前記液体回収路から液体を回収するための回収側開口と、を備える蓋部材が設けられている、請求項8または9に記載の液体吐出ヘッド。   On the back surface of the recording element substrate, a lid member is provided that includes a supply side opening for supplying liquid to the liquid supply path and a recovery side opening for recovering liquid from the liquid recovery path. The liquid discharge head according to claim 8 or 9.
  11. 前記蓋部材は、前記液体供給路および前記液体回収路の少なくとも一部を形成する、請求項10に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 10, wherein the lid member forms at least a part of the liquid supply path and the liquid recovery path.
  12. 前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環される、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the liquid in the pressure chamber is circulated between the pressure chamber and the outside.
  13. 液体を吐出するエネルギーを発生する複数の記録素子が第1の面に設けられた記録素子基板と、隣接する記録素子の間に配置された隔壁と、前記記録素子ごとに当該記録素子に対向して設けられた吐出口と、を有し、複数の前記吐出口が一列に並んで吐出口列を形成し、前記記録素子ごとに前記隔壁によって圧力室が形成されて前記記録素子により前記吐出口から前記圧力室内の液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
    前記記録素子基板の第2の面に設けられる、複数の前記圧力室に連通する液体供給路と、
    前記第2の面に設けられる、複数の前記圧力室に連通する液体回収路と、
    液体を前記圧力室に供給するための共通供給流路と、
    液体を前記圧力室から回収するための共通回収流路と、
    前記共通供給流路及び前記液体供給路とに連通する複数の供給液室と、
    前記共通回収流路及び前記液体回収路とに連通する複数の回収液室と、
    を有し、前記共通供給流路及び前記共通回収流路と前記記録素子基板とに挟まれた領域において前記供給液室と前記回収液室は交互に前記吐出口列の方向に配列し、
    前記液体の吐出を行わない待機状態において、前記共通供給流路と前記共通回収流路との間の圧力差に応じて、前記共通供給流路から前記供給液室、前記液体供給路、前記圧力室、前記液体回収路、前記回収液室を経て前記共通回収流路に至る前記液体の流れが形成され、
    少なくとも1つの回収液室の容積は、当該回収液室に隣接する供給液室の容積よりも小さいことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
    A plurality of recording elements for generating energy for ejecting liquid are provided on the first surface, a partition disposed between adjacent recording elements, and each recording element is opposed to the recording element. A plurality of the discharge ports are arranged in a line to form a discharge port array, and a pressure chamber is formed by the partition for each of the recording elements, and the discharge ports are formed by the recording elements. A liquid discharge head for discharging the liquid in the pressure chamber from
    A liquid supply path provided on the second surface of the recording element substrate and communicating with the plurality of pressure chambers;
    A liquid recovery path provided on the second surface and communicating with the plurality of pressure chambers;
    A common supply channel for supplying liquid to the pressure chamber;
    A common recovery flow path for recovering liquid from the pressure chamber;
    A plurality of supply liquid chambers communicating with the common supply flow path and the liquid supply path;
    A plurality of recovery liquid chambers communicating with the common recovery flow path and the liquid recovery path;
    The supply liquid chamber and the recovery liquid chamber are alternately arranged in the direction of the discharge port array in a region sandwiched between the common supply flow channel and the common recovery flow channel and the recording element substrate,
    In a standby state in which the liquid is not discharged, the supply liquid chamber, the liquid supply path, and the pressure from the common supply path according to a pressure difference between the common supply path and the common recovery path The flow of the liquid from the chamber, the liquid recovery path, the recovery liquid chamber to the common recovery path is formed,
    The liquid discharge head according to claim 1, wherein the volume of the at least one recovery liquid chamber is smaller than the volume of the supply liquid chamber adjacent to the recovery liquid chamber.
  14. 前記共通供給流路と前記共通回収流路との間に前記圧力差を生じさせる負圧制御手段をさらに有する、請求項13に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 13, further comprising negative pressure control means for generating the pressure difference between the common supply channel and the common recovery channel.
  15. 前記共通供給流路及び前記共通回収流路から前記記録素子基板に向かう方向を高さ方向として、前記回収液室の高さが前記供給液室の高さよりも低い、請求項13または14に記載の液体吐出ヘッド。   The height of the recovery liquid chamber is lower than the height of the supply liquid chamber, where the height direction is the direction from the common supply flow path and the common recovery flow path toward the recording element substrate. Liquid discharge head.
  16. 前記圧力室内の液体は、前記共通供給流路および前記共通回収流路を介して、液体吐出ヘッドの外部と循環され、前記吐出口列の方向での前記回収液室の幅が前記供給液室の幅よりも狭い、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。   The liquid in the pressure chamber is circulated to the outside of the liquid discharge head via the common supply channel and the common recovery channel, and the width of the recovery liquid chamber in the direction of the discharge port array is the supply liquid chamber. The liquid discharge head according to claim 13, wherein the liquid discharge head is narrower than the width of the liquid discharge head.
  17. 隣接する前記供給液室と前記回収液室の間隔は、前記液体供給路及び前記液体回収路での圧力損失の存在下でも前記圧力室での所定の循環流量を確保できる間隔である、請求項13乃至16のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The interval between the supply liquid chamber and the recovery liquid chamber adjacent to each other is an interval that can ensure a predetermined circulation flow rate in the pressure chamber even in the presence of pressure loss in the liquid supply path and the liquid recovery path. The liquid discharge head according to any one of 13 to 16.
  18. 前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環される、請求項13乃至17のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 13, wherein the liquid in the pressure chamber is circulated between the pressure chamber and the outside.
  19. 請求項1乃至18のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体を貯える貯留手段と、
    前記貯留手段から前記液体を前記共通供給流路に循環させる第1の循環系と、
    前記貯留手段から前記液体を前記第2の共通回収流路に循環させる第2の循環系と、
    を備えることを特徴とする液体吐出装置。
    A liquid discharge head according to any one of claims 1 to 18,
    Storage means for storing the liquid;
    A first circulation system for circulating the liquid from the storage means to the common supply flow path;
    A second circulation system for circulating the liquid from the storage means to the second common recovery flow path;
    A liquid ejection apparatus comprising:
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