JP2017144719A - Liquid discharge head and liquid discharge device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to suppress generation of a temperature distribution of a liquid in a direction of a discharge port arrangement in a recording element substrate in a liquid discharge head.SOLUTION: A liquid discharge head, which is provided with a discharge port arrangement in which plural discharge ports for discharging a liquid are arranged, comprises: a pressure chamber which is communicated with the discharge port, and which includes a pressure generating element; a flow channel which is provided with an opening, which supplies the liquid flown therein via the opening to the pressure chamber, and which extends along the discharge port arrangement; a heater provided near the opening; and a temperature sensor provided on an area along the discharge port arrangement.SELECTED DRAWING: Figure 22

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関し、詳しくは、液体吐出ヘッドの温度制御を行うための構成に関する。   The present invention relates to a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus, and more particularly to a configuration for controlling the temperature of the liquid discharge head.

複数の液体吐出口が設けられた液体吐出ヘッドでは、その温度制御を行うことによりそれぞれの吐出口に関してインクの温度を均一化することが行われる。これにより、例えば、それぞれの吐出口から吐出されるインクの量のばらつきを抑制している。   In a liquid discharge head provided with a plurality of liquid discharge ports, the temperature of the ink is made uniform for each discharge port by controlling the temperature thereof. Thereby, for example, variation in the amount of ink ejected from each ejection port is suppressed.

一方、特許文献1に記載されるように、液体吐出ヘッドを構成する1つの記録素子基板に、異なる種類のインクの吐出口列およびそれぞれの吐出口列に沿った個別の流路を形成したものがある。この構成では、それぞれの流路から対応する吐出口列の各吐出口に対して液体が供給される。これにより、複数種類のインクの液体吐出ヘッドを構成する上で、記録素子基板のサイズを小さくすることができ、結果として、液体吐出ヘッドの小型化やコストの低減を可能としている。   On the other hand, as described in Patent Document 1, one recording element substrate constituting a liquid ejection head is formed with ejection openings for different types of ink and individual flow paths along the ejection openings. There is. In this configuration, liquid is supplied from each flow path to each discharge port of the corresponding discharge port array. This makes it possible to reduce the size of the recording element substrate when configuring a plurality of types of ink discharge heads, and as a result, it is possible to reduce the size and cost of the liquid discharge head.

米国特許6955424号公報US Pat. No. 6,955,424

液体吐出ヘッドでは、液体の吐出に伴う発熱素子の駆動によって記録素子基板および、基板に設けられる流路内の液体が昇温する傾向にある。一方、記録素子基板の流路に新たに流入する液体は記録素子基板より相対的に低温であり、記録素子基板の温度を下げる働きをする。   In the liquid discharge head, the temperature of the liquid in the recording element substrate and the flow path provided on the substrate tends to increase due to the driving of the heat generating element accompanying the discharge of the liquid. On the other hand, the liquid newly flowing into the flow path of the recording element substrate is at a relatively lower temperature than the recording element substrate, and functions to lower the temperature of the recording element substrate.

ここで、特許文献1に記載のような記録素子基板では、吐出口列に沿った流路に対して液体を導くための開口が、流路が延在する方向に複数配置されている。このため、開口に流入する比較的低温の液体によって、開口の近傍の吐出口から吐出される液体と、上記開口から離れた領域の吐出口から吐出される液体との間で温度の差が生じる。その結果、吐出口列における複数の吐出口が吐出する液体に温度の分布が生じ、吐出される液体の量がばらつくことがある。   Here, in the recording element substrate as described in Patent Document 1, a plurality of openings for guiding the liquid to the flow path along the ejection port array are arranged in the direction in which the flow path extends. For this reason, a temperature difference occurs between the liquid discharged from the discharge port near the opening and the liquid discharged from the discharge port in a region away from the opening due to the relatively low temperature liquid flowing into the opening. . As a result, temperature distribution occurs in the liquid ejected by the plurality of ejection ports in the ejection port array, and the amount of the ejected liquid may vary.

本発明は、記録素子基板における吐出口配列の方向における液体の温度分布の発生を抑制することが可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus capable of suppressing the occurrence of a liquid temperature distribution in the direction of the discharge port array in a recording element substrate.

上記目的を達成するために本発明は、液体を吐出するための複数の吐出口を配列した吐出口列が設けられた液体吐出ヘッドであって、前記吐出口と連通する圧力室であって、内部に、液体を吐出するための圧力発生素子を備えた圧力室と、前記圧力室に液体を供給するための開口と、該開口から流入する液体を前記圧力室に供給するための、前記吐出口列に沿って延在する流路と、前記開口の近傍に設けられたヒーターと、前記吐出口列に沿う領域に設けられた温度センサーと、を具えたことを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention is a liquid discharge head provided with a discharge port array in which a plurality of discharge ports for discharging a liquid are arranged, and is a pressure chamber communicating with the discharge port, A pressure chamber having a pressure generating element for discharging liquid therein, an opening for supplying liquid to the pressure chamber, and the discharge for supplying liquid flowing in from the opening to the pressure chamber. It is characterized by comprising a flow path extending along the outlet row, a heater provided in the vicinity of the opening, and a temperature sensor provided in a region along the discharge port row.

以上の構成によれば、記録素子基板における吐出口配列の方向における液体の温度分布の発生を抑制することが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to suppress the occurrence of the temperature distribution of the liquid in the direction of the ejection port array in the recording element substrate.

本発明の液体を吐出する液体吐出装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of a liquid discharge apparatus that discharges a liquid according to the present invention. 一実施形態の記録装置に適用される循環経路の第1循環形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st circulation form of the circulation path applied to the recording device of one Embodiment. 一実施形態の記録装置に適用される循環経路の第2循環形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd circulation form of the circulation path applied to the recording device of one Embodiment. (a)〜(f)は、第1循環形態と第2循環形態とにおける、液体吐出ヘッド3へのインクの流入量の違いを説明する図である。(A)-(f) is a figure explaining the difference in the inflow amount of the ink to the liquid discharge head 3 in a 1st circulation form and a 2nd circulation form. (a)および(b)は、一実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す斜視図である。(A) And (b) is a perspective view which shows the liquid discharge head which concerns on one Embodiment. 液体吐出ヘッドを構成する各部品またはユニットを示した分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view showing each component or unit constituting the liquid discharge head. (a)〜(f)は、第1、第2および第3の各流路部材の表面と裏面を示した図である。(A)-(f) is the figure which showed the surface and the back surface of each 1st, 2nd and 3rd flow-path member. 図7(a)の一部を示し、第1〜第3流路部材を接合して形成される流路部材内の流路を拡大して示した透視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a part of FIG. 7A and enlarging a flow path in a flow path member formed by joining first to third flow path members. 図8のIX−IXにおける断面を示した図である。It is the figure which showed the cross section in IX-IX of FIG. (a)および(b)は、1つの吐出モジュールを示した斜視図および分解斜視図である。(A) And (b) is the perspective view and exploded perspective view which showed one discharge module. (a)、(b)および(c)は、記録素子基板の吐出口が形成される側の面の平面図、部分拡大図、および上記面の裏側の平面図である。(A), (b), and (c) are the top view of the surface by which the discharge port of a recording element board | substrate is formed, the partial enlarged view, and the top view of the back side of the said surface. 図11(a)におけるXII−XII線の断面を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cross section of the XII-XII line | wire in Fig.11 (a). 隣り合う2つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示した平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a partially enlarged adjacent portion of a recording element substrate in two adjacent ejection modules. (a)および(b)は、一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドを示した斜視図である。(A) And (b) is the perspective view which showed the liquid discharge head which concerns on the other example of one Embodiment. 一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドを示した斜視分解図である。FIG. 5 is a perspective exploded view showing a liquid ejection head according to another example of an embodiment. (a)〜(e)は、一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドを構成する各流路部材を示した図である。(A)-(e) is the figure which showed each flow path member which comprises the liquid discharge head which concerns on the other example of one Embodiment. 一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドにおける記録素子基板と流路部材との液体の接続関係を示した透視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating a liquid connection relationship between a recording element substrate and a flow path member in a liquid ejection head according to another example of an embodiment. 図17のXVIII−XVIII線における断面を示した図である。It is the figure which showed the cross section in the XVIII-XVIII line | wire of FIG. (a)および(b)は、一実施形態の他の例に係る液体吐出ヘッドにおける吐出モジュールを示した斜視図および分解図である。(A) And (b) is the perspective view and exploded view which showed the discharge module in the liquid discharge head which concerns on the other example of one Embodiment. (a)は、記録素子基板の吐出口が配される面、(b)は記録素子基板の裏面側に設けられているカバープレートを除去した場合の記録素子基板の面、および(c)は、吐出口が配される面の裏面を示すそれぞれ模式図である。(A) is the surface of the recording element substrate on which the discharge port is arranged, (b) is the surface of the recording element substrate when the cover plate provided on the back side of the recording element substrate is removed, and (c) is FIG. 5 is a schematic diagram showing the back surface of the surface on which the discharge ports are arranged. 一実施形態に係るインクジェット記録装置の第2形態を示した図である。It is the figure which showed the 2nd form of the inkjet recording device which concerns on one Embodiment. (a)および(b)は、本発明の第1実施形態の記録素子基板における、開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。(A) And (b) is a figure which shows typically the positional relationship of an opening, a heater, and a temperature sensor in the recording element board | substrate of 1st Embodiment of this invention. (a)および(b)は、第1実施形態に係るシミュレーションのための開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the positional relationship of the opening for simulation which concerns on 1st Embodiment, a heater, and a temperature sensor. (a)および(b)は、上記シミュレーションの結果としての、吐出口配列に沿った温度部分布を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the temperature part distribution along the discharge outlet arrangement | sequence as a result of the said simulation. (a)〜(c)は、本発明の第2実施形態の記録素子基板における、開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。(A)-(c) is a figure which shows typically the positional relationship of an opening, a heater, and a temperature sensor in the recording element board | substrate of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の記録素子基板における、開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship of an opening, a heater, and a temperature sensor in the recording element board | substrate of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る記録素子基板の配置と分配流路の位置関係を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the positional relationship between the arrangement of the recording element substrate and the distribution channel according to the embodiment of the present invention. 第3実施形態に係る記録素子基板の構成によるシミュレーションの結果としての、吐出口配列に沿った温度部分布を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a temperature part distribution along an ejection port array as a result of simulation by a configuration of a recording element substrate according to a third embodiment. (a)および(b)は、本発明の第4実施形態の記録素子基板における、開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。(A) And (b) is a figure which shows typically the positional relationship of an opening, a heater, and a temperature sensor in the recording element board | substrate of 4th Embodiment of this invention. (a)および(b)は、第4実施形態の記録素子基板における、開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係の変形例を模式的に示す図である。(A) And (b) is a figure which shows typically the modification of the positional relationship of an opening, a heater, and a temperature sensor in the recording element board | substrate of 4th Embodiment. 本発明の第5実施形態の記録素子基板における、開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship of an opening, a heater, and a temperature sensor in the recording element board | substrate of 5th Embodiment of this invention. (a)および(b)は、本発明の一実施形態に係る記録素子基板の形状例および配置例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the example of a shape and arrangement | positioning of the recording element board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、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、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, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The liquid discharge head of the present invention that discharges liquid such as ink and the liquid discharge device equipped with the liquid discharge head are printers, copiers, facsimiles having a communication system, word processors having a printer unit, and various types. The present invention can be applied to an industrial recording apparatus combined with a processing apparatus. For example, it can be used for applications such as biochip fabrication, electronic circuit printing, and semiconductor substrate fabrication.

(第1形態のインクジェット記録装置)
図1は、本発明の液体を吐出する液体吐出装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置(以下、記録装置とも称す)1000の概略構成を示した図である。記録装置1000は、記録媒体2を搬送する搬送部1と、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、複数の記録媒体2を連続もしくは間欠的に搬送しながら1パスで連続記録を行うライン型記録装置である。なお、記録媒体2は、カット紙に限らず、連続したロール媒体であってもよい。液体吐出ヘッド3は循環経路内の圧力(負圧)を制御する負圧制御ユニット230と、負圧制御ユニット230と流体連通した液体供給ユニット220と、液体供給ユニット220へのインクの供給および排出口となる液体接続部111と、筺体80とを備えている。本形態の液体吐出ヘッド3は、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKのインクをそれぞれ吐出する吐出口列を備えており、それによってフルカラー記録が可能である。液体吐出ヘッド3は、図2にて後述されるように、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機構、メインタンクおよびバッファタンク(後述する図2参照)が流体的に接続される。そして、4色のインクそれぞれに対応して4つの負圧制御ユニット230および液体供給ユニット220が設けられる。また、液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力およ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および電気信号経路については後述する。
(Inkjet recording apparatus of first form)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid ejection apparatus for ejecting a liquid according to the present invention, in particular, an ink jet recording apparatus (hereinafter also referred to as a recording apparatus) 1000 that performs recording by ejecting ink. 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 continuously or intermittently records a plurality of recording media 2. This is a line type recording apparatus that performs continuous recording in a single pass while being conveyed. The recording medium 2 is not limited to cut paper, and may be a continuous roll medium. The liquid discharge head 3 includes a negative pressure control unit 230 that controls the pressure (negative pressure) in the circulation path, a liquid supply unit 220 that is in fluid communication with the negative pressure control unit 230, and supply and discharge of ink to the liquid supply unit 220. The liquid connection part 111 used as an exit and the housing 80 are provided. The liquid discharge head 3 according to this embodiment includes discharge port arrays that discharge cyan C, magenta M, yellow Y, and black K inks, respectively, thereby enabling full color recording. As will be described later with reference to FIG. 2, the liquid discharge head 3 is fluidly connected to a liquid supply mechanism, a main tank, and a buffer tank (see FIG. 2 described later) that are supply paths for supplying liquid to the liquid discharge head 3. Is done. Four negative pressure control units 230 and liquid supply units 220 are provided corresponding to the four colors of ink. The 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. The liquid path and the electric signal path in the liquid discharge head 3 will be described later.

記録装置1000は、インク等の液体を後述するタンクと液体吐出ヘッド3との間で循環させる形態のインクジェット記録装置である。本実施形態のインクジェット記録装置は、循環の形態(構成)として、液体吐出ヘッド3の下流側で2つの循環ポンプ(高圧用、低圧用)を稼動することで循環させる第1循環形態と、液体吐出ヘッド3の上流側で2つの循環ポンプ(高圧用、低圧用)を稼動することで循環させる第2循環形態の2形態のいずれかを採用するものである。以下、この循環の第1循環形態と第2循環形態とについて説明する。   The recording apparatus 1000 is an ink jet recording apparatus configured to circulate a liquid such as ink between a tank described later and the liquid ejection head 3. The ink jet recording apparatus according to the present embodiment includes a first circulation form that circulates by operating two circulation pumps (for high pressure and low pressure) on the downstream side of the liquid discharge head 3 as a circulation form (configuration), and a liquid. Either one of the two forms of the second circulation form that circulates by operating two circulation pumps (for high pressure and low pressure) on the upstream side of the discharge head 3 is adopted. Hereinafter, the first circulation mode and the second circulation mode of the circulation will be described.

<第1循環形態の説明>
図2は、本実施形態の記録装置1000に適用される循環経路の第1循環形態を示す模式図である。液体吐出ヘッド3は、第1循環ポンプ(高圧側)1001、第1循環ポンプ(低圧側)1002およびバッファタンク1003等に流体的に接続されている。なお図2では、説明を簡略化するため、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKのインクの内の1色のインク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および記録装置本体に設けられる。
<Description of first circulation mode>
FIG. 2 is a schematic diagram showing a first circulation form of a circulation path applied to the recording apparatus 1000 of the present embodiment. The liquid discharge head 3 is fluidly connected to a first circulation pump (high pressure side) 1001, a first circulation pump (low pressure side) 1002, a buffer tank 1003, and the like. In FIG. 2, for the sake of simplicity, only the path through which one of the inks of cyan C, magenta M, yellow Y, and black K flows is shown. A circulation path is provided in the liquid discharge head 3 and the recording apparatus main body.

第1循環形態では、メインタンク1006内のインクは、補充ポンプ1005によってバッファタンク1003に供給され、その後、第2循環ポンプ1004によって液体接続部111を介して液体吐出ヘッド3の液体供給ユニット220に供給される。その後、液体供給ユニット220に接続された負圧制御ユニット230で異なる2つの負圧(高圧、低圧)に調整されたインクは、高圧側と低圧側の2つの流路に分かれて循環する。液体吐出ヘッド3内のインクは、液体吐出ヘッド3の下流にある第1循環ポンプ(高圧側)1001及び第1循環ポンプ(低圧側)1002の作用で液体吐出ヘッド内を循環し、液体接続部111を介して液体吐出ヘッド3から排出されてバッファタンク1003に戻る。   In the first circulation mode, the ink in the main tank 1006 is supplied to the buffer tank 1003 by the replenishment pump 1005, and then to the liquid supply unit 220 of the liquid discharge head 3 through the liquid connection portion 111 by the second circulation pump 1004. Supplied. Thereafter, the ink adjusted to two different negative pressures (high pressure and low pressure) by the negative pressure control unit 230 connected to the liquid supply unit 220 circulates in two flow paths on the high pressure side and the low pressure side. The ink in the liquid discharge head 3 circulates in the liquid discharge head by the action of the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002 downstream of the liquid discharge head 3, and the liquid connection portion The liquid is ejected from the liquid ejection head 3 via 111 and returned to the buffer tank 1003.

サブタンクであるバッファタンク1003は、メインタンク1006と接続され、タンク内部と外部とを連通する不図示の大気連通口を有し、インク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とメインタンク1006との間には、補充ポンプ1005が設けられている。補充ポンプ1005は、インクを吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッド3の吐出口からインクを吐出(排出)することによって消費されたインクをメインタンク1006からバッファタンク1005へ移送する。   A buffer tank 1003 that is a sub tank is connected to the main tank 1006, has an air communication port (not shown) that communicates the inside and outside of the tank, and can discharge bubbles in the ink to the outside. A replenishment pump 1005 is provided between the buffer tank 1003 and the main tank 1006. The replenishment pump 1005 transports ink consumed by ejecting (discharging) ink from the ejection port of the liquid ejection head 3 from the main tank 1006 to the buffer tank 1005, such as recording by discharging the ink and recovery of suction.

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。第1循環ポンプとしては、定量的な送液能力を有する容積型ポンプが好ましい。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であってもよい。液体吐出ヘッド3の駆動時には、第1循環ポンプ(高圧側)1001および第1循環ポンプ(低圧側)1002を稼働することによって、それぞれ共通供給経路211、共通回収流路212内を所定流量のインクが流れる。このようにインクを流すことで、記録時の液体吐出ヘッド3の温度を最適の温度に維持している。液体吐出ヘッド3駆動時の所定流量は、液体吐出ヘッド3内の各記録素子基板10間の温度差が記録画質に影響しない程度に維持可能である流量以上に設定することが好ましい。もっとも、あまりに大きな流量に設定すると、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画像の濃度ムラが生じてしまう。そのため、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。   The two first circulation pumps 1001 and 1002 draw liquid from the liquid connection portion 111 of the liquid discharge head 3 and flow it to the buffer tank 1003. As the first circulation pump, a positive displacement pump having a quantitative liquid feeding capacity is preferable. Specific examples include a tube pump, a gear pump, a diaphragm pump, and a syringe pump. For example, a general constant flow valve or a relief valve may be arranged at the pump outlet to ensure a constant flow rate. When the liquid discharge head 3 is driven, the first circulation pump (high-pressure side) 1001 and the first circulation pump (low-pressure side) 1002 are operated, so that the ink in the common supply path 211 and the common recovery path 212 has a predetermined flow rate, respectively. Flows. By flowing ink in this way, the temperature of the liquid discharge head 3 during recording is maintained at an optimum temperature. The predetermined flow rate at the time of driving the liquid discharge head 3 is preferably set to be equal to or higher than a flow rate that can be maintained so that the temperature difference between the recording element substrates 10 in the liquid discharge head 3 does not affect the recording image quality. However, if the flow rate is set too high, the negative pressure difference is increased in each recording element substrate 10 due to the pressure loss of the flow path in the liquid discharge unit 300, resulting in uneven density of the image. Therefore, 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.

負圧制御ユニット230は、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。この負圧制御ユニット230は、単位面積あたりの吐出量の差等によって循環系におけるインク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(即ち液体吐出ユニット300側)の圧力を予め設定した一定の圧力に維持するように動作する。負圧制御ユニット230を構成する、高圧側(H)と低圧側(L)の2つの圧力調整機構としては、負圧制御ユニット230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。一例としては所謂「減圧レギュレータ」と同様の機構を採用することができる。本実施形態における循環流路では、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の上流側を加圧している。このようにすることにより、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。   The negative pressure control unit 230 is provided in a path between the second circulation pump 1004 and the liquid discharge unit 300. The negative pressure control unit 230 controls the pressure downstream of the negative pressure control unit 230 (that is, the liquid discharge unit 300 side) even when the ink flow rate in the circulation system fluctuates due to a difference in the discharge amount per unit area. It operates to maintain a preset constant pressure. As the two pressure adjustment mechanisms of the high pressure side (H) and the low pressure side (L) that constitute the negative pressure control unit 230, the pressure downstream of the negative pressure control unit 230 is constant around a desired set pressure. Any mechanism may be used as long as it can be controlled with fluctuations below the range. As an example, a mechanism similar to a so-called “pressure reduction regulator” can be employed. In the circulation channel in the present embodiment, the second circulation pump 1004 pressurizes the upstream side of the negative pressure control unit 230 through the liquid supply unit 220. By doing so, the influence of the water head pressure on the liquid discharge head 3 of the buffer tank 1003 can be suppressed, so the degree of freedom of the layout of the buffer tank 1003 in the recording apparatus 1000 can be expanded.

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インク循環流量の範囲内で、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適用可能である。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でも適用可能である。   The second circulation pump 1004 may be any pump that has a head pressure higher than a certain pressure within the range of the ink circulation flow rate used when the liquid discharge head 3 is driven, and a turbo pump or a positive displacement pump can be used. . Specifically, a diaphragm pump or the like is applicable. 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 applied.

図2に示す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H、Lを備えている。2つの負圧調整機構の内、相対的に高圧設定側(図2でHと記載)、および相対的に低圧側(図2でLと記載)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内の共通供給経路211、および共通回収流路212にそれぞれ接続されている。液体吐出ユニット300には、共通供給経路211、共通回収流路212、各記録素子基板と連通する個別流路215(個別供給流路213、個別回収流路214)が設けられている。共通供給流路211には圧力調整機構Hが、共通回収流路212には圧力調整機構Lが、それぞれ接続されることによって、2つの共通流路間に差圧を生じさせている。そして、個別流路215は、共通供給経路211および共通回収流路212とそれぞれ連通しているので、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の矢印)が発生する。なお、2つの負圧調整機構H、Lは、それぞれフィルタ221を介して液体接続部111からの経路と接続している。   As shown in FIG. 2, the negative pressure control unit 230 includes two pressure adjustment mechanisms H and L each set with a different control pressure. Of the two negative pressure adjustment mechanisms, the relatively high pressure setting side (denoted as H in FIG. 2) and the relatively low pressure side (denoted as L in FIG. 2) pass through the liquid supply unit 220, They are connected to a common supply path 211 and a common recovery channel 212 in the liquid discharge unit 300, respectively. The liquid discharge unit 300 is provided with a common supply path 211, a common recovery path 212, and individual paths 215 (individual supply paths 213, individual recovery paths 214) communicating with the respective recording element substrates. A pressure adjustment mechanism H is connected to the common supply flow path 211, and a pressure adjustment mechanism L is connected to the common recovery flow path 212, thereby generating a differential pressure between the two common flow paths. Since the individual flow path 215 communicates with the common supply path 211 and the common recovery flow path 212, a part of the liquid passes through the internal flow path of the recording element substrate 10 from the common supply flow path 211. A flow (arrow in FIG. 2) flowing to the common recovery flow path 212 is generated. Note that the two negative pressure adjusting mechanisms H and L are connected to the path from the liquid connecting portion 111 via the filter 221, respectively.

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および共通回収流路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を流れるインクによって記録素子基板10の外部へ排出することができる。またこのような構成により、液体吐出ヘッド3による記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口や圧力室においてもインクの流れを生じさせることができる。これによって、吐出口内で増粘したインクの粘度を低下させることで、インクの増粘を抑制することができる。また、増粘したインクやインク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、本実施形態の液体吐出ヘッド3は、高速で高画質な記録が可能となる。   In this way, in the liquid ejection 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. Therefore, the heat generated in each recording element substrate 10 can be discharged to the outside of the recording element substrate 10 by the ink flowing through the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. Further, with such a configuration, when recording is performed by the liquid ejection head 3, it is possible to cause ink to flow even in ejection ports and pressure chambers where ejection is not performed. As a result, the viscosity of the ink that has increased in viscosity within the ejection port is reduced, thereby suppressing the increase in the viscosity of the ink. Further, the thickened ink and the foreign matter in the ink can be discharged to the common recovery channel 212. For this reason, the liquid discharge head 3 of the present embodiment can perform high-speed and high-quality recording.

<第2循環形態の説明>
図3は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路のうち、上述した第1循環形態とは異なる循環形態である第2循環形態を示す模式図である。前述の第1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共に、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点である。また、第1循環形態との相違点として、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する点である。更に、第1循環ポンプ(高圧側)1001および第1循環ポンプ(低圧側)1002が液体吐出ヘッド3の上流側に配置され、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点も相違する点である。
<Description of second circulation mode>
FIG. 3 is a schematic diagram showing a second circulation form that is a circulation form different from the first circulation form described above, among the circulation paths applied to the recording apparatus of the present embodiment. The main difference from the first circulation mode described above is that both of the two pressure adjustment mechanisms constituting the negative pressure control unit 230 are configured so that the pressure upstream of the negative pressure control unit 230 is centered on a desired set pressure. It is a point to control by fluctuation within a certain range. Further, the difference from the first circulation mode is that the second circulation pump 1004 acts as a negative pressure source for reducing the pressure downstream of the negative pressure control unit 230. Further, a first circulation pump (high pressure side) 1001 and a first circulation pump (low pressure side) 1002 are arranged on the upstream side of the liquid discharge head 3, and a negative pressure control unit 230 is arranged on the downstream side of the liquid discharge head 3. This is also different.

第2循環形態では、図3に示されるように、メインタンク1006内のインクは、補充ポンプ1005によってバッファタンク1003に供給される。その後インクは2つの流路に分けられ、液体吐出ヘッド3に設けられた負圧制御ユニット230の作用で高圧側と低圧側の2つの流路を介して循環する。高圧側と低圧側の2つの流路に分けられたインクは、第1循環ポンプ(高圧側)1001及び第1循環ポンプ(低圧側)1002の作用によって、液体吐出ヘッド3の液体接続部111を介して液体吐出ヘッド3に供給される。その後、第1循環ポンプ(高圧側)1001及び第1循環ポンプ(低圧側)1002の作用で液体吐出ユニット300内を循環したインクは、負圧制御ユニット230を経て、液体接続部111を介して液体吐出ヘッド3から排出される。排出されたインクは、第2循環ポンプ1004によってバッファタンク1003に戻される。   In the second circulation mode, as shown in FIG. 3, the ink in the main tank 1006 is supplied to the buffer tank 1003 by the replenishment pump 1005. Thereafter, the ink is divided into two flow paths, and circulates through the two flow paths on the high pressure side and the low pressure side by the action of the negative pressure control unit 230 provided in the liquid discharge head 3. The ink divided into the two flow paths on the high pressure side and the low pressure side passes through the liquid connecting portion 111 of the liquid discharge head 3 by the action of the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002. To the liquid discharge head 3. Thereafter, the ink circulated in the liquid discharge unit 300 by the action of the first circulation pump (high-pressure side) 1001 and the first circulation pump (low-pressure side) 1002 passes through the negative pressure control unit 230 and the liquid connection portion 111. The liquid is ejected from the liquid ejection head 3. The discharged ink is returned to the buffer tank 1003 by the second circulation pump 1004.

第2循環形態の負圧制御ユニット230は、単位面積あたりの吐出量の変化によって生じる流量の変動があっても、負圧制御ユニット230の上流側(即ち液体吐出ユニット300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させる作用をする。本実施形態の循環流路では、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の下流側を加圧している。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であっても適用可能である。第2循環形態では上述した第1循環形態と同様に、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H、Lを備えている。2つの負圧調整機構H、Lの内、高圧設定側(図3でHと記載)、低圧設定側(図3で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内の共通供給経路211および共通回収流路212に接続されている。2つの負圧調整機構により、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213および各記録素子基板10の内部流路を介して共通回収流路212へと流れるインク流れを発生させている。   The negative pressure control unit 230 in the second circulation mode can change the pressure on the upstream side of the negative pressure control unit 230 (that is, the liquid discharge unit 300 side) even if the flow rate varies due to the change in the discharge amount per unit area. It acts to stabilize the pressure within a certain range around a preset pressure. In the circulation channel of this embodiment, the second circulation pump 1004 pressurizes the downstream side of the negative pressure control unit 230 via the liquid supply unit 220. 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 arranged with a predetermined water head difference with respect to the negative pressure control unit 230 can be applied. In the second circulation mode, similarly to the first circulation mode described above, the negative pressure control unit 230 includes two pressure adjustment mechanisms H and L each set with a different control pressure. Of the two negative pressure adjusting mechanisms H and L, the high pressure setting side (denoted as H in FIG. 3) and the low pressure setting side (denoted as L in FIG. 3) each discharge liquid via the liquid supply unit 220. The unit 300 is connected to a common supply path 211 and a common recovery channel 212 in the unit 300. By making the pressure of the common supply flow path 211 relatively higher than the pressure of the common recovery flow path 212 by two negative pressure adjusting mechanisms, the individual flow paths 211 to the individual flow paths 213 and the inside of each recording element substrate 10 An ink flow that flows to the common recovery flow path 212 via the flow path is generated.

このような第2循環形態では、液体吐出ユニット300内には第1循環形態と同様のインク流れ状態が得られるが、第1循環形態の場合とは異なる2つの利点がある。1つ目は、第2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。2つ目は、第2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。   In such a second circulation mode, an ink flow state similar to that in the first circulation mode can be obtained in the liquid ejection unit 300, but there are two advantages different from those in the first circulation mode. First, in the second circulation mode, since the negative pressure control unit 230 is disposed on the downstream side of the liquid discharge head 3, dust and foreign matters generated from the negative pressure control unit 230 flow into the liquid discharge head 3. There are few concerns. Second, in the second circulation mode, the maximum value of the required flow rate supplied from the buffer tank 1003 to the liquid ejection head 3 is smaller than in the first circulation mode. The reason is as follows.

記録待機時に循環している場合の、共通供給流路211および共通回収流路212内の流量の合計を流量Aとする。流量Aの値は、例えば、記録待機中に液体吐出ヘッド3の温度調整にあたり、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の総ての吐出口からインクを吐出する場合(全吐出時)の吐出流量を流量F(1吐出口当りの吐出量×単位時間当たりの吐出周波数×吐出口数)と定義する。   The total of the flow rates in the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 when circulating during recording standby is defined as a flow rate A. The value of the flow rate A is defined as, for example, the minimum flow rate required to bring the temperature difference in the liquid ejection unit 300 within a desired range when adjusting the temperature of the liquid ejection head 3 during recording standby. Further, the discharge flow rate when ink is discharged from all the discharge ports of the liquid discharge unit 300 (at the time of all discharges) is defined as a flow rate F (discharge amount per discharge port × discharge frequency per unit time × number of discharge ports). .

図4は、第1循環形態と第2循環形態とにおける、液体吐出ヘッド3へのインクの流入量の違いを説明する図である。図4(a)は、第1循環形態における待機時を示しており、図4(b)は、第1循環形態における全吐出時を示している。図4(c)から図4(f)は、第2循環流路の場合の流量を示しており、図4(c)、(d)が流量F<流量Aの場合で、図4(e)、(f)が流量F>流量Aの場合であり、それぞれ、待機時と全吐出時の流量を示している。   FIG. 4 is a diagram illustrating the difference in the amount of ink flowing into the liquid ejection head 3 between the first circulation mode and the second circulation mode. 4A shows the standby time in the first circulation mode, and FIG. 4B shows the full discharge time in the first circulation mode. FIGS. 4C to 4F show the flow rates in the case of the second circulation flow path, and FIGS. 4C and 4D show the case where the flow rate F <the flow rate A. FIG. ) And (f) are the cases where the flow rate F> the flow rate A, and show the flow rates during standby and full discharge, respectively.

定量的な送液能力を有する第1循環ポンプ(高圧側)1001及び第1循環ポンプ(低圧側)1002が液体吐出ヘッド3の下流側に配置されている第1循環形態の場合(図4(a)、(b))、第1循環ポンプ1001及び第1循環ポンプ1002の合計設定流量は流量Aとなる(図4(a))。この流量Aによって、待機時の液体吐出ユニット300内の温度管理が可能となる。そして、液体吐出ヘッド3で全吐出が行われる場合には、第1循環ポンプ1001および第1循環ポンプ1002の合計設定流量は流量Aのままであるが、液体吐出ヘッド3で吐出によって生じる負圧が作用して、液体吐出ヘッド3へ供給される最大流量は、合計設定流量の流量Aに全吐出による消費分(流量F)が加算される。よって、液体吐出ヘッド3への供給量の最大値は、流量Fが流量Aに加算されるため流量A+流量Fとなる(図4(b))。   In the case of the first circulation mode in which the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002 having a quantitative liquid feeding capacity are arranged on the downstream side of the liquid discharge head 3 (FIG. 4 ( a), (b)), the total set flow rate of the first circulation pump 1001 and the first circulation pump 1002 is the flow rate A (FIG. 4A). With this flow rate A, the temperature in the liquid discharge unit 300 during standby can be managed. When total discharge is performed by the liquid discharge head 3, the total set flow rate of the first circulation pump 1001 and the first circulation pump 1002 remains the flow rate A, but the negative pressure generated by the discharge by the liquid discharge head 3. As a result, the maximum flow rate supplied to the liquid discharge head 3 is obtained by adding the consumption amount (flow rate F) for the total discharge to the flow rate A of the total set flow rate. Therefore, since the flow rate F is added to the flow rate A, the maximum value of the supply amount to the liquid ejection head 3 becomes the flow rate A + the flow rate F (FIG. 4B).

一方で、第1循環ポンプ1001および第1循環ポンプ1002が液体吐出ヘッド3の上流側に配置されている第2循環形態の場合(図4(c)〜(f))は、記録待機時に必要な液体吐出ヘッド3への供給量は、第1循環形態と同様に流量Aである。従って、第1循環ポンプ1001および第1循環ポンプ1002が液体吐出ヘッド3の上流側に配置されている第2循環形態では、流量Fよりも流量Aが多い場合(図4(c)、(d))には、全吐出時でも液体吐出ヘッド3への供給量は流量Aで十分である。その際、液体吐出ヘッド3からの排出流量は、流量A−流量Fとなる(図4(d))。しかし、流量Aよりも流量Fが多い場合(図4(e)、(f))には、全吐出時には液体吐出ヘッド3への供給流量を流量Aとすると流量が足りなくなってしまう。そのため、流量Aよりも流量Fが多い場合には、液体吐出ヘッド3への供給量を流量Fとする必要がある。その際、全吐出が行われると、液体吐出ヘッド3では流量Fが消費されるため、液体吐出ヘッド3からの排出流量は、ほとんど排出されない状態となる(図4(f))。なお、流量Aよりも流量Fが多い場合で、吐出は行うが全吐出ではない場合には、流量Fから吐出で消費された分が引かれた量が液体吐出ヘッド3から排出される。   On the other hand, in the case of the second circulation mode in which the first circulation pump 1001 and the first circulation pump 1002 are arranged on the upstream side of the liquid discharge head 3 (FIGS. 4C to 4F), it is necessary at the time of recording standby. The supply amount to the liquid discharge head 3 is the flow rate A as in the first circulation mode. Therefore, in the second circulation mode in which the first circulation pump 1001 and the first circulation pump 1002 are arranged on the upstream side of the liquid discharge head 3, the flow rate A is higher than the flow rate F (FIG. 4C, (d )), The flow rate A is sufficient for the supply amount to the liquid discharge head 3 even during full discharge. At that time, the discharge flow rate from the liquid discharge head 3 is flow rate A−flow rate F (FIG. 4D). However, when the flow rate F is higher than the flow rate A (FIGS. 4E and 4F), the flow rate becomes insufficient if the supply flow rate to the liquid ejection head 3 is the flow rate A at the time of full ejection. Therefore, when the flow rate F is higher than the flow rate A, the supply amount to the liquid ejection head 3 needs to be the flow rate F. At this time, if the full discharge is performed, the flow rate F is consumed in the liquid discharge head 3, and therefore, the discharge flow rate from the liquid discharge head 3 is hardly discharged (FIG. 4F). When the flow rate F is higher than the flow rate A and discharge is performed but not all discharges, an amount obtained by subtracting the amount consumed by the discharge from the flow rate F is discharged from the liquid discharge head 3.

このように、第2循環形態の場合、第1循環ポンプ1001および第1循環ポンプ1002の設定流量の合計値、即ち必要供給流量の最大値は、流量Aまたは流量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循環形態における必要供給量の最大値(流量Aまたは流量F)は、第1循環形態における必要供給流量の最大値(流量A+流量F)よりも小さくなる。   As described above, in the case of the second circulation mode, the total value of the set flow rates of the first circulation pump 1001 and the first circulation pump 1002, that is, the maximum value of the necessary supply flow rate is the larger value of the flow rate A or the flow rate F. . Therefore, as long as the liquid discharge unit 300 having the same configuration is used, the maximum value of the required supply amount (flow rate A or flow rate F) in the second circulation mode is the maximum value of the required supply flow rate (flow rate A + flow rate) in the first circulation mode. Smaller than F).

そのため第2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、記録装置のコストを低減できるという利点がある。この利点は、流量Aまたは流量Fの値が比較的大きくなるラインヘッドであるほど大きくなり、ラインヘッドの中でも長手方向の長さが長いラインヘッドほど有益である。   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 with a simple configuration is used, or a load of a cooler (not shown) installed in the main body side path is reduced. There is an advantage that the cost of the recording apparatus can be reduced. This advantage increases as the line head has a relatively large value of the flow rate A or the flow rate F. Among line heads, a line head having a long length in the longitudinal direction is more beneficial.

しかしながら一方で、第1循環形態の方が、第2循環形態に対して有利になる点もある。すなわち第2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、単位面積当たりの吐出量が少ない画像(以下、低Duty画像ともいう)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、流路幅が狭く高い負圧である場合、ムラの見えやすい低Duty画像で吐出口に高い負圧が印加されるため、インクの主滴に伴って吐出される所謂サテライト滴が多く発生して記録品位が低下する虞がある。一方、第1循環形態の場合、高い負圧が吐出口に印加されるのは単位面積当たりの吐出量が多い画像(以下、高Duty画像ともいう)形成時であるため、仮にサテライト滴が発生しても視認されにくく、画像への影響は小さいという利点がある。これら2つの循環形態の選択は、液体吐出ヘッドおよび記録装置本体の仕様(吐出流量F、最小循環流量A、およびヘッド内流路抵抗)に照らして好ましい選択を採ることができる。   On the other hand, however, the first circulation mode is advantageous over the second circulation mode. That is, in the second circulation mode, the flow rate that flows through the liquid ejection unit 300 during recording standby is maximum, so that the smaller the amount of ejection per unit area (hereinafter also referred to as a low-duty image), A high negative pressure is applied. For this reason, when the flow path width is narrow and the negative pressure is high, a high negative pressure is applied to the discharge port in a low-duty image in which unevenness is easily visible, so that many so-called satellite droplets are discharged along with the main ink droplets. It may occur and the recording quality may deteriorate. On the other hand, in the case of the first circulation mode, since a high negative pressure is applied to the discharge port when an image with a large discharge amount per unit area (hereinafter also referred to as a high duty image) is formed, satellite droplets are temporarily generated. Even if it is difficult to see, there is an advantage that the influence on the image is small. These two circulation modes can be selected in light of the specifications of the liquid discharge head and the recording apparatus main body (discharge flow rate F, minimum circulation flow rate A, and in-head flow path resistance).

<液体吐出ヘッド構成の説明>
第1の実施形態に係る液体吐出ヘッド3の構成について説明する。図5(a)および(b)は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド3を示した斜視図である。液体吐出ヘッド3は、1つの記録素子基板10でシアンC/マゼンタM/イエローY/ブラックKの4色のインクを吐出可能な記録素子基板10を直線上に15個配列(インラインに配置)されるライン型の液体吐出ヘッドである。図5(a)に示すように、液体吐出ヘッド3は、各記録素子基板10と、フレキシブル配線基板40および電気配線基板90を介して電気的に接続された信号入力端子91と電力供給端子92を備える。信号入力端子91および電力供給端子92は、記録装置1000の制御部と電気的に接続され、それぞれ吐出駆動信号およ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および電力供給端子92の数を記録素子基板10の数に比べて少なくすることができる。これにより、記録装置1000に対して液体吐出ヘッド3を組み付けるとき、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数が少なくて済む。図5(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、図2および図3にて上述した、記録装置1000の液体供給系と接続される。これによりシアンC/マゼンタM/イエローY/ブラックK4色のインクが記録装置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内を通ったインクが記録装置1000の供給系へ回収されるようになっている。このように各色のインクは、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>
The configuration of the liquid ejection head 3 according to the first embodiment will be described. 5A and 5B are perspective views showing the liquid discharge head 3 according to the present embodiment. The liquid discharge head 3 has 15 recording element substrates 10 arranged in a straight line (arranged in-line) that can eject inks of four colors of cyan C / magenta M / yellow Y / black K with one recording element substrate 10. This is a line type liquid discharge head. As shown in FIG. 5A, the liquid ejection head 3 includes a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92 electrically connected to each recording element substrate 10 via the flexible wiring board 40 and the electric wiring board 90. Is provided. The signal input terminal 91 and the power supply terminal 92 are electrically connected to the control unit of the recording apparatus 1000, and supply an ejection drive signal and electric power necessary for ejection to the recording element substrate 10, respectively. By consolidating the wiring by the electric circuit in the electric wiring board 90, the number of the signal output terminals 91 and the power supply terminals 92 can be reduced as compared with the number of the recording element boards 10. Thus, 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 can be reduced. As shown in FIG. 5B, the liquid connection portions 111 provided at both ends of the liquid ejection head 3 are connected to the liquid supply system of the recording apparatus 1000 described above with reference to FIGS. Thus, cyan C / magenta M / yellow Y / black K four color inks are supplied from the supply system of the recording apparatus 1000 to the liquid discharge head 3, and ink that has passed through the liquid discharge head 3 is supplied to the supply system of the recording apparatus 1000. It has come to be collected. As described above, the ink of each color can be circulated through the path of the recording apparatus 1000 and the path of the liquid discharge head 3.

図6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示した分解斜視図である。液体吐出ユニット300、液体供給ユニット220および電気配線基板90が筺体80に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3参照)が設けられるとともに、液体供給ユニット220の内部には、供給されるインク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。2つの液体供給ユニット220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を通過した液体は、それぞれの色に対応して液体供給ユニット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、各色別の圧力調整弁からなるユニットであり、それぞれの内部に設けられる弁やバネ部材などの働きで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。これによって負圧制御ユニット230は、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。各色の負圧制御ユニット230内には、図2で記述したように各色2つの圧力調整弁が内蔵されている。2つの圧力調整弁は、それぞれ異なる制御圧力に設定され、高圧側が液体吐出ユニット300内の共通供給流路211(図2参照)、低圧側が共通回収流路212(図2参照)と液体供給ユニット220を介して連通している。   FIG. 6 is an exploded perspective view showing each component or unit constituting the liquid ejection head 3. The liquid discharge 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 FIG. 3), and the liquid supply unit 220 communicates with each opening of the liquid connection portion 111 in order to remove foreign matter in the supplied ink. A filter 221 (see FIGS. 2 and 3) for each color is provided. The two liquid supply units 220 are each provided with filters 221 for two colors. The liquid that has passed through the filter 221 is supplied to the negative pressure control unit 230 disposed on the liquid supply unit 220 corresponding to each color. The negative pressure control unit 230 is a unit composed of a pressure regulating valve for each color, and the inside of the supply system of the recording apparatus 1000 (which is caused by the fluctuation of the liquid flow rate by the action of a valve or a spring member provided in each of the negative pressure control units 230 The pressure loss change of the supply system upstream of the liquid discharge head 3) is greatly attenuated. Accordingly, the negative pressure control unit 230 can stabilize the negative pressure change on the downstream side (liquid ejection unit 300 side) from the pressure control unit within a certain range. In the negative pressure control unit 230 for each color, two pressure regulating valves for each color are incorporated as described in FIG. The two pressure regulating valves are set to different control pressures, the high pressure side is the common supply channel 211 (see FIG. 2) in the liquid discharge unit 300, and the low pressure side is the common recovery channel 212 (see FIG. 2) and the liquid supply unit. Communicate via 220.

筐体80は、液体吐出ユニット支持部81およ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および電気配線基板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り、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、材質としてはSUSやアルミなどの金属材料、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から供給される液体は、ジョイントゴムを介して液体吐出ユニット300を構成する第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 portion 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, the liquid discharge unit support portion 81 preferably has sufficient rigidity, and a metal material such as SUS or aluminum, or a ceramic such as alumina is preferable as the material. The liquid discharge unit support portion 81 is provided with openings 83 and 84 into which the joint rubber 100 is inserted. The liquid supplied from the liquid supply unit 220 is guided to the third flow path member 70 constituting the liquid discharge unit 300 via the joint rubber.

液体吐出ユニット300は、複数の吐出モジュール200、流路部材210からなり、液体吐出ユニット300の記録媒体側の面にはカバー部材130が取り付けられる。ここで、カバー部材130は、図6に示したように長尺の開口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および封止材部110(後述する図10参照)が露出している。開口131の周囲の枠部は、記録待機時に液体吐出ヘッド3を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 member 210, and a cover member 130 is attached to the surface of the liquid discharge unit 300 on the recording medium side. Here, the cover member 130 is a member having a frame-like surface provided with a long opening 131 as shown in FIG. 6. From the opening 131, the recording element substrate 10 included in the discharge module 200 and the sealing member 130 are sealed. The stopper part 110 (see FIG. 10 described later) is exposed. The frame portion around the opening 131 functions as a contact surface of a cap member that caps the liquid ejection head 3 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 surface of the liquid discharge unit 300. It is preferable to do so.

次に、液体吐出ユニット300に含まれる流路部材210の構成について説明する。図6に示したように流路部材210は、第1流路部材50、第2流路部材60および第3流路部材70を積層したものであり、液体供給ユニット220から供給された液体を各吐出モジュール200へと分配する。また、流路部材210は、吐出モジュール200から環流する液体を液体供給ユニット220へと戻すための流路部材である。流路部材210は、液体吐出ユニット支持部81にネジ止めで固定されており、それにより流路部材210の反りや変形が抑制されている。   Next, the configuration of the flow path member 210 included in the liquid discharge unit 300 will be described. As shown in FIG. 6, the flow path member 210 is a laminate of the first flow path member 50, the second flow path member 60, and the third flow path member 70, and allows the liquid supplied from the liquid supply unit 220 to flow. Distribute to each discharge module 200. The flow path member 210 is a flow path member for returning the liquid circulating from the discharge module 200 to the liquid supply unit 220. The flow path member 210 is fixed to the liquid discharge unit support portion 81 with screws, thereby suppressing warpage and deformation of the flow path member 210.

図7(a)〜(f)は、第1〜第3流路部材の各流路部材の表面と裏面を示した図である。図7(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、図7(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す。また、第1流路部材50と第2流路部材60とは、夫々の流路部材の当接面を示す図7(b)と図7(c)が対向するように接合し、第2流路部材と第3流路部材とは、夫々の流路部材の当接面を示す図7(d)と図7(e)が対向するように接合する。第2流路部材60と第3流路部材70を接合することで、各流路部材に形成される共通流路溝62と71とから、流路部材の長手方向に延在する8本の共通流路(211a、211b、211c、211d、212a、212b、212c、212d)が形成される。これにより色毎に共通供給流路211と共通回収流路212のセットが流路部材210内に形成される。共通供給流路211から液体吐出ヘッド3にインクが供給されて、液体吐出ヘッド3に供給されたインクは共通回収流路212によって回収される。第3流路部材70の連通口72(図7(f)参照)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(図6参照)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(共通供給流路211と連通する連通口61−1、共通回収流路212と連通する連通口61−2)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により流路部材の中央側へ流路を集約することが可能となる。   FIGS. 7A to 7F are views showing the front and back surfaces of each flow path member of the first to third flow path members. 7A shows a surface of the first flow path member 50 on the side where the discharge module 200 is mounted, and FIG. 7F shows a liquid discharge unit support portion 81 of the third flow path member 70. The surface on the abutting side is shown. Further, the first flow path member 50 and the second flow path member 60 are joined so that FIGS. 7B and 7C showing the contact surfaces of the respective flow path members face each other. The flow path member and the third flow path member are joined so that FIG. 7 (d) and FIG. 7 (e) showing the contact surfaces of the respective flow path members face each other. By joining the second flow path member 60 and the third flow path member 70, the eight flow paths extending in the longitudinal direction of the flow path member from the common flow path grooves 62 and 71 formed in each flow path member. Common flow paths (211a, 211b, 211c, 211d, 212a, 212b, 212c, 212d) are formed. As a result, a set of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 is formed in the channel member 210 for each color. Ink is supplied from the common supply flow path 211 to the liquid discharge head 3, and the ink supplied to the liquid discharge head 3 is recovered by the common recovery flow path 212. The communication port 72 (see FIG. 7F) of the third flow path member 70 communicates with each hole of the joint rubber 100, and fluidly circulates with the liquid supply unit 220 (see FIG. 6). On the bottom surface of the common channel groove 62 of the second channel member 60, there are communication ports 61 (a communication port 61-1 communicating with the common supply channel 211 and a communication port 61-2 communicating with the common recovery channel 212). A plurality are formed 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 enables the flow channels to be concentrated on the center side of the flow channel member.

第1〜第3流路部材は、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。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。流路部材210の形成方法としては、3つの流路部材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。   It is preferable that the first to third flow path members are made of a material having corrosion resistance against a liquid and a low linear expansion coefficient. As a 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 preferably used. be able to. As a method of forming the flow path member 210, three flow path members may be laminated and bonded to each other. When a resin composite resin material is selected as the material, a joining method by welding may be used.

図8は、図7(a)のα部を示しており、第1〜第3流路部材を接合して形成される流路部材210内の流路を第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示した透視図である。共通供給流路211と共通回収流路212とは、両端部の流路からそれぞれ交互に共通供給流路211と共通回収流路212とが配置されている。ここで、流路部材210内の各流路の接続関係について説明する。   FIG. 8 shows the α part of FIG. 7A, and the flow path in the flow path member 210 formed by joining the first to third flow path members is the first flow path member 50. It is the perspective view which expanded and showed a part from the surface side in which the discharge module 200 is mounted. The common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 are alternately arranged from the flow paths at both ends. Here, the connection relation of each flow path in the flow path member 210 will be described.

流路部材210には、色毎に液体吐出ヘッド3の長手方向に伸びる共通供給流路211(211a、211b、211c、211d)および共通回収流路212(212a、212b、212c、212d)が設けられている。各色の共通供給流路211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、213b、213c、213d)が連通口61を介して接続されている。また、各色の共通回収流路212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、214b、214c、214d)が連通口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、流路部材の中央部に位置する記録素子基板10にインク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にインクを回収することができる。   The channel member 210 is provided with a common supply channel 211 (211a, 211b, 211c, 211d) and a common recovery channel 212 (212a, 212b, 212c, 212d) extending in the longitudinal direction of the liquid ejection head 3 for each color. It has been. A plurality of individual supply channels (213 a, 213 b, 213 c, and 213 d) formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common supply channel 211 of each color via the communication port 61. In addition, a plurality of individual recovery channels (214a, 214b, 214c, 214d) formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common recovery channel 212 of each color via the communication port 61. With such a flow path configuration, it is possible to collect ink from each common supply flow path 211 via the individual supply flow path 213 to the recording element substrate 10 located at the center of the flow path member. Further, the ink can be recovered from the recording element substrate 10 to each common recovery channel 212 via the individual recovery channel 214.

図9は、図8のIX−IXにおける断面を示した図である。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9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8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および記録素子基板10には、第1流路部材50からのインクを記録素子基板10に設けられる記録素子15に供給するための流路が形成されている。更に、支持部材30および記録素子基板10には、記録素子15に供給した液体の1部または全部を第1流路部材50に回収(環流)するための流路が形成されている。   FIG. 9 is a view showing a cross section taken along line IX-IX in FIG. Each individual recovery channel (214a, 214c) communicates with the discharge module 200 via the communication port 51. Although only the individual recovery flow paths (214a, 214c) are shown in FIG. 9, the separate supply flow path 213 and the discharge module 200 communicate with each other in another cross section as shown in FIG. A flow path for supplying ink from the first flow path member 50 to the recording element 15 provided on the recording element substrate 10 is formed in the support member 30 and the recording element substrate 10 included in each ejection module 200. . Further, the support member 30 and the recording element substrate 10 are provided with a flow path for collecting (circulating) a part or all of the liquid supplied to the recording element 15 to the first flow path member 50.

ここで、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(高圧側)と液体供給ユニット220を介して接続されており、また共通回収流路212は負圧制御ユニット230(低圧側)と液体供給ユニット220を介して接続されている。この負圧制御ユニット230により、共通供給流路211と共通回収流路212間に差圧(圧力差)を生じさせている。このため、図8および図9に示したように、各流路を接続した本実施形態の液体吐出ヘッド内では、インク色ごとに共通供給流路211〜個別供給流路213a〜記録素子基板10〜個別回収流路213b〜共通回収流路212へと順に流れるインク流れが発生する。   Here, the common supply flow path 211 of each color is connected to the corresponding negative pressure control unit 230 (high pressure side) via the liquid supply unit 220, and the common recovery flow path 212 is connected to the negative pressure control unit 230. (Low pressure side) and the liquid supply unit 220 are connected. By this negative pressure control unit 230, a differential pressure (pressure difference) is generated between the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. For this reason, as shown in FIGS. 8 and 9, in the liquid discharge head of the present embodiment in which the respective channels are connected, the common supply channel 211 to the individual supply channel 213 a to the recording element substrate 10 for each ink color. Ink flows that flow in order from the individual recovery channel 213b to the common recovery channel 212 are generated.

<吐出モジュールの説明>
図10(a)は、1つの吐出モジュール200を示した斜視図であり、図10(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およ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の記録素子基板10と反対側の端子42は、電気配線基板90の接続端子93(図6参照)と電気接続される。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と流路部材210とを流体的に連通させる流路部材であるため、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。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>
FIG. 10A is a perspective view showing one discharge module 200, and FIG. 10B 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 the sealing material 110 and sealed. . A terminal 42 on the opposite side of the flexible wiring substrate 40 from the recording element substrate 10 is electrically connected to a connection terminal 93 (see FIG. 6) of the electric wiring substrate 90. The support member 30 is a support member that supports the recording element substrate 10, and is a flow path member that fluidly communicates the recording element substrate 10 and the flow path member 210. Therefore, the support member 30 has high flatness and is sufficiently high. Those that can be reliably bonded to the recording element substrate are preferable. As a material, for example, alumina or a resin material is preferable.

<記録素子基板の構造の説明>
図11(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を示し、図11(b)は、図11(a)のAで示した部分の拡大図を示し、図11(c)は、図11(a)の裏面の平面図を示す。ここで、本実施形態における記録素子基板10の構成について説明する。図11(a)に示すように、記録素子基板10の吐出口形成部材12に、各インク色に対応する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11(b)に示すように、各吐出口13に対応した位置には液体をその発生する熱エネルギーを利用して発泡させるための発熱素子(圧力発生素子)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、端子16と電気的に接続されている。そして、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6参照)およびフレキシブル配線基板40(図10参照)を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱して液体を沸騰させる。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11(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および液体回収路19は記録素子基板10に設けられた吐出口列方向に伸びた流路であり、それぞれ供給口17a、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>
FIG. 11A shows a plan view of the surface of the recording element substrate 10 on which the ejection port 13 is formed, and FIG. 11B shows an enlarged view of the portion indicated by A in FIG. FIG.11 (c) shows the top view of the back surface of Fig.11 (a). Here, the configuration of the recording element substrate 10 in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 11A, the four ejection port arrays corresponding to the respective ink colors are formed on the ejection port forming member 12 of the recording element substrate 10. 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. 11B, a recording element 15 that is a heating element (pressure generating element) for foaming the liquid by utilizing the heat energy generated by the liquid is disposed at a position corresponding to each discharge port 13. ing. A partition 22 defines a pressure chamber 23 having the recording element 15 therein. The recording element 15 is electrically connected to the terminal 16 by electrical wiring (not shown) provided on the recording element substrate 10. The recording element 15 generates heat and generates liquid based on pulse signals input from the control circuit of the recording apparatus 1000 via the electric wiring board 90 (see FIG. 6) and the flexible wiring board 40 (see FIG. 10). Bring to a boil. The liquid is discharged from the discharge port 13 by the foaming force due to the boiling. As shown in FIG. 11B, 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 channels extending in the direction of the discharge port array provided in the recording element substrate 10 and communicate with the discharge port 13 via the supply port 17a and the recovery port 17b, respectively.

図11(c)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カバープレート20が積層されており、カバープレート20には、後述する液体供給路18および液体回収路19に連通する開口21が複数(開口列)設けられている。本実施形態においては、液体供給路18の1本に対して3個、液体回収路19の1本に対して2個の開口21がカバープレート20に設けられている。図11(b)に示すようにカバープレート20の夫々の開口21は、図7(a)に示した複数の連通口51と連通している。カバープレート20は、液体に対して十分な耐食性を有している物が好ましく、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。このためカバープレート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。このようにカバープレート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 FIG. 11C, a sheet-like cover plate 20 is laminated on the back surface of the recording element substrate 10 on which the discharge ports 13 are formed. A plurality of openings 21 (opening rows) communicating with the passage 18 and the liquid recovery passage 19 are provided. In the present embodiment, three openings 21 are provided in the cover plate 20 for one of the liquid supply paths 18 and two openings 21 for one of the liquid recovery paths 19. As shown in FIG. 11B, each opening 21 of the cover plate 20 communicates with a plurality of communication ports 51 shown in FIG. The cover plate 20 preferably has sufficient corrosion resistance to the liquid, and high accuracy is required for the opening shape and the opening position of the opening 21 from the viewpoint of preventing color mixing. For this reason, it is preferable to use a photosensitive resin material or a silicon plate as the material of the cover plate 20 and provide the opening 21 by a photolithography process. As described above, the cover plate 20 converts the pitch of the flow path by the openings 21, and considering the pressure loss, the cover plate 20 is preferably thin and is preferably formed of a film-like member.

図12は、図11(a)におけるXII−XIIにおける記録素子基板10およびカバープレート20の断面を示す斜視図である。ここで、記録素子基板10内での液体の流れについて説明する。カバープレート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および液体回収路19の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。記録素子基板10は、Siにより形成される基板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11の裏面にはカバープレート20が接合されている。基板11の一方の面側には、記録素子15が形成されており(図11参照)、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および液体回収路19を構成する溝が形成されている。基板11とカバープレート20とによって形成される液体供給路18および液体回収路19は、それぞれ流路部材210内の共通供給流路211と共通回収流路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。吐出口13から液体を吐出して記録を行っている際に、吐出を行っていない吐出口では、この差圧によって基板11内に設けられた液体供給路18内の液体が、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(図12の矢印C)。この流れによって、吐出動作をしていない吐出口13および圧力室23において、吐出口13からの蒸発によって生じる増粘インク、泡および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のインクが増粘したり色材の濃度が増したりすることを抑制することができる。液体回収路19へ回収された液体は、カバープレート20の開口21および支持部材30の液体連通口31(図10b参照)を通じて、流路部材210内の連通口51、個別回収流路214、共通回収流路212の順に回収されて、記録装置1000の供給経路へと回収される。つまり、記録装置本体から液体吐出ヘッド3へ供給される液体は、下記の順に流動し、供給および回収される。   FIG. 12 is a perspective view showing a cross section of the recording element substrate 10 and the cover plate 20 along XII-XII in FIG. Here, the flow of the liquid in the recording element substrate 10 will be described. The cover plate 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 on the substrate 11 of the recording element substrate 10. The recording element substrate 10 includes a substrate 11 formed of Si and a discharge port forming member 12 formed of a photosensitive resin, and a cover plate 20 is bonded to the back surface of the substrate 11. A recording element 15 is formed on one surface side of the substrate 11 (see FIG. 11), and a liquid supply path 18 and a liquid recovery path 19 extending along the ejection port array are formed on the back surface side thereof. Grooves are formed. The liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 formed by the substrate 11 and the cover plate 20 are connected to the common supply path 211 and the common recovery path 212 in the flow path member 210, respectively. And a liquid recovery path 19 has a differential pressure. When recording is performed by discharging liquid from the discharge port 13, the liquid in the liquid supply path 18 provided in the substrate 11 is supplied to the supply ports 17 a and 17 a by the differential pressure. It flows to the liquid recovery path 19 via the pressure chamber 23 and the recovery port 17b (arrow C in FIG. 12). By this flow, in the ejection port 13 and the pressure chamber 23 that are not performing the ejection operation, it is possible to collect the thickened ink, bubbles, foreign matters, and the like generated by evaporation from the ejection port 13 in the liquid recovery path 19. Further, it is possible to prevent the ink in the ejection port 13 and the pressure chamber 23 from being thickened or the color material density from increasing. The liquid recovered into the liquid recovery path 19 passes through the opening 21 of the cover plate 20 and the liquid communication port 31 of the support member 30 (see FIG. 10b). They are collected in the order of the collection channel 212 and collected to the supply path of the recording apparatus 1000. That is, the liquid supplied from the recording apparatus main body to the liquid discharge head 3 flows in the following order, and is supplied and recovered.

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。そして液体は、ジョイントゴム100、第3流路部材に設けられた連通口72および共通流路溝71、第2流路部材に設けられた共通流路溝62および連通口61、第1流路部材に設けられた個別流路溝52および連通口51の順に供給される。その後、支持部材30に設けられた液体連通口31、カバープレート20に設けられた開口21、基板11に設けられた液体供給路18および供給口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11に設けられた回収口17bおよび液体回収路19、カバープレート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および個別流路溝52、第2流路部材に設けられた連通口61および共通流路溝62、第3流路部材70に設けられた共通流路溝71および連通口72、ジョイントゴム100を順に流れる。そして液体は、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の外部へ流動する。   The liquid first flows into the liquid ejection head 3 from the liquid connection part 111 of the liquid supply unit 220. The liquid is the joint rubber 100, the communication port 72 and the common channel groove 71 provided in the third channel member, the common channel groove 62 and the communication port 61 provided in the second channel member, and the first channel. The individual flow channel 52 and the communication port 51 provided in the member are supplied in this order. Thereafter, the pressure is supplied to the pressure chamber 23 through the liquid communication port 31 provided in the support member 30, the opening 21 provided in the cover plate 20, the liquid supply path 18 and the supply port 17 a provided in the substrate 11 in order. 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 11, the opening 21 provided in the cover plate 20, and the support member 30. It flows through the liquid communication port 31 provided in the order. Thereafter, the liquid is provided in 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 are sequentially flowed. 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.

図2に示した第1循環形態においては、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。また、図3に示した第2循環形態においては、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の外部へ流動する。また、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総ての液体が、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。つまり、共通供給流路211の一端から流入した液体で、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、本実施形態のような微細で流抵抗の比較的大きい流路を備える記録素子基板10を用いる場合であっても、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、本実施形態の液体吐出ヘッド3では、圧力室23や吐出口近傍部の液体の増粘等を抑制することができるので、吐出のヨレや不吐出を抑制することができ、結果として高画質な記録を行うことができる。   In the first circulation mode shown in FIG. 2, 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. In the second circulation mode shown in FIG. 3, the liquid recovered from the pressure chamber 23 passes through the joint rubber 100 and then passes from the liquid connection portion 111 to the outside of the liquid discharge head via the negative pressure control unit 230. To flow. In addition, 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. That is, there is a liquid that flows from one end of the common supply channel 211 and 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. As described above, even if the recording element substrate 10 having a flow path having a fine flow resistance and a relatively large flow resistance as in the present embodiment is provided by providing a flow path without passing through the recording element substrate 10. In addition, the backflow of the liquid circulation flow can be suppressed. As described above, in the liquid discharge head 3 of the present embodiment, it is possible to suppress the increase in the viscosity of the liquid in the pressure chamber 23 and the vicinity of the discharge port. As a result, high-quality recording can be performed.

<記録素子基板間の位置関係の説明>
図13は、隣り合う2つの吐出モジュール200における、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示した平面図である。本実施形態では、略平行四辺形の記録素子基板を用いている。各記録素子基板10における吐出口13が配列される各吐出口列(14a〜14d)は、記録媒体の搬送方向に対し一定角度傾くように配置されている。そして、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つの吐出口が記録媒体の搬送方向にオーバーラップするようになっている。図13では、線D上の2つの吐出口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も、オーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜け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、いわゆる千鳥配置ではなく、直線上(インライン)に配置した場合も、図13のような構成により液体吐出ヘッド10の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、本実施形態では、記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、これに限るものではなく、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>
FIG. 13 is a plan view that partially enlarges the adjacent portion of the recording element substrate in two adjacent ejection modules 200. In this embodiment, a substantially parallelogram recording element substrate is used. The respective ejection port arrays (14a to 14d) in which the ejection ports 13 in each recording element substrate 10 are arranged are arranged so as to be inclined at a certain angle with respect to the conveyance direction of the recording medium. The ejection port arrays in the adjacent portions of the recording element substrates 10 are configured such that at least one ejection port overlaps in the conveyance direction of the recording medium. In FIG. 13, the two discharge ports 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, black stripes and white spots in the recorded image can be made inconspicuous by driving control of the overlapping discharge ports. Even when the plurality of recording element substrates 10 are arranged in a straight line (inline) instead of the so-called staggered arrangement, the configuration as shown in FIG. 13 suppresses an increase in the length of the liquid ejection head 10 in the conveyance direction of the recording medium. It is possible to take measures against black streaks and white spots at the connecting portion between the recording element substrates 10. In this embodiment, the main plane of the recording element substrate is a parallelogram, but the present invention is not limited to this. For example, even when a recording element substrate having a rectangular, trapezoidal or other shape is used, the configuration of the present invention is used. It can be preferably applied.

(第2形態のインクジェット記録装置)
次に、上述した第1形態のインクジェット記録装置とは異なる、第2形態のインクジェット記録装置2000および液体吐出ヘッド2003の構成を説明する。なお以降の説明においては、主として、第1形態の記録装置と異なる部分のみを説明し、第1形態の装置と同様の部分については説明を省略する。
(Inkjet recording apparatus of second form)
Next, the configurations of the ink jet recording apparatus 2000 and the liquid ejection head 2003 according to the second embodiment, which are different from the ink jet recording apparatus according to the first embodiment, will be described. In the following description, only the parts different from the recording apparatus of the first embodiment will be mainly described, and the description of the same parts as those of the apparatus of the first embodiment will be omitted.

<インクジェット記録装置の説明>
図21は、第2形態のインクジェット記録装置2000を示した図である。本実施形態の記録装置2000は、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKの各インクごとに対応した単色用の液体吐出ヘッド2003を4つ並列配置させることで記録媒体へフルカラー記録を行う点が第1の実施形態とは異なる。第1の実施形態において1色あたりに使用できる吐出口列数が1列だったのに対し、本実施形態においては、1色あたりに使用できる吐出口列数は20列となっている。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。更に、不吐出になる吐出口があったとしても、その吐出口に対して記録媒体の搬送方向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し、商業記録などに好適である。第1の実施形態と同様に、各液体吐出ヘッド2003に対して、記録装置2000の供給系、バッファタンク1003(図2、図3参照)およびメインタンク1006(図2、図3参照)が流体的に接続されている。また、それぞれの液体吐出ヘッド2003には、液体吐出ヘッド2003へ電力およ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ている。
<Description of inkjet recording apparatus>
FIG. 21 is a diagram showing an ink jet recording apparatus 2000 according to the second embodiment. The recording apparatus 2000 of the present embodiment performs full-color recording on a recording medium by arranging four monochromatic liquid ejection heads 2003 corresponding to each of cyan C, magenta M, yellow Y, and black K in parallel. Is different from the first embodiment. In the first embodiment, the number of ejection port rows that can be used per color is one, whereas in this embodiment, the number of ejection port rows that can be used per color is 20. 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, reliability is improved by interpolating discharge from the discharge ports in other rows that are at positions corresponding to the discharge direction of the recording medium. And suitable for commercial records. As in the first embodiment, the supply system of the recording apparatus 2000, the buffer tank 1003 (see FIGS. 2 and 3), and the main tank 1006 (see FIGS. 2 and 3) are fluids for each liquid discharge head 2003. Connected. Each liquid discharge head 2003 is electrically connected to an electric control unit that transmits power and a discharge control signal to the liquid discharge head 2003.

<循環経路の説明>
第1の実施形態と同様に、記録装置2000および液体吐出ヘッド2003間の液体循環経路としては、第1の実施形態同様、図2または図3に示した第1および第2循環形態を用いることができる。
<Description of circulation route>
As in the first embodiment, as the liquid circulation path between the recording apparatus 2000 and the liquid discharge head 2003, the first and second circulation forms shown in FIG. 2 or FIG. 3 are used as in the first embodiment. Can do.

<液体吐出ヘッド構造の説明>
図14(a)および(b)は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド2003を示した斜視図である。液体吐出ヘッド2003は、液体吐出ヘッド2003の長手方向に直線上に配列される16個の記録素子基板2010を備え、1色のインクを吐出するライン型記録ヘッドである。液体吐出ヘッド2003は、第1形態と同様、液体接続部111、信号入力端子91および電力供給端子92を備える。しかし、本形態の液体吐出ヘッド2003は、第1形態のヘッドに比べて吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド2003の両側に信号出力端子91および電力供給端子92が配置されている。これにより、記録素子基板2010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することができる。
<Description of liquid discharge head structure>
FIGS. 14A and 14B are perspective views showing a liquid discharge head 2003 according to the present embodiment. The liquid ejection head 2003 is a line type recording head that includes 16 recording element substrates 2010 arranged linearly in the longitudinal direction of the liquid ejection head 2003 and ejects one color ink. The liquid discharge head 2003 includes a liquid connection portion 111, a signal input terminal 91, and a power supply terminal 92, as in the first embodiment. However, since the liquid discharge head 2003 of this embodiment has more discharge port arrays than the head of the first embodiment, the signal output terminal 91 and the power supply terminal 92 are arranged on both sides of the liquid discharge head 2003. Thereby, voltage drop and signal transmission delay occurring in the wiring portion provided on the recording element substrate 2010 can be reduced.

図15は、液体吐出ヘッド2003を示した斜視分解図であり、液体吐出ヘッド2003を構成する各部品またはユニットがその機能毎に分割して示している。各ユニットおよび部材の役割や液体吐出ヘッド内の液体流通の順は、基本的に第1の実施形態と同様であるが、液体吐出ヘッドの剛性を担保する機能が異なる。第1の実施形態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の実施形態の液体吐出ヘッド2003では、液体吐出ユニット2300に含まれる第2流路部材2060によって液体吐出ヘッドの剛性を担保している。本実施形態における液体吐出ユニット支持部81は、第2流路部材2060の両端部に接続されており、この液体吐出ユニット2300は記録装置2000のキャリッジと機械的に結合されて、液体吐出ヘッド2003の位置決めを行う。負圧制御ユニット2230を備える液体供給ユニット2220と、電気配線基板90は、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2220内にはそれぞれフィルタ(不図示)が内蔵されている。   FIG. 15 is an exploded perspective view showing the liquid discharge head 2003, and shows each component or unit constituting the liquid discharge head 2003 divided for each function. The role of each unit and member and the order of liquid circulation in the liquid discharge head are basically the same as those in the first embodiment, but the functions for ensuring the rigidity of the liquid discharge head are different. In the first embodiment, the liquid discharge head support portion 81 mainly secures the liquid discharge head rigidity. However, in the liquid discharge head 2003 of the second embodiment, the second flow path member 2060 included in the liquid discharge unit 2300 is used. This ensures the rigidity of the liquid discharge head. In the present embodiment, the liquid discharge unit support portion 81 is connected to both ends of the second flow path member 2060, and the liquid discharge unit 2300 is mechanically coupled to the carriage of the recording apparatus 2000 to provide a liquid discharge head 2003. Perform positioning. The liquid supply unit 2220 including the negative pressure control unit 2230 and the electrical wiring board 90 are coupled to the liquid discharge unit support portion 81. Each of the two liquid supply units 2220 includes a filter (not shown).

2つの負圧制御ユニット2230は、それぞれ異なる、相対的に高低の負圧で圧力を制御するように設定されている。また、この図14のように、液体吐出ヘッド2003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2230を設置した場合、液体吐出ヘッド2003の長手方向に延在する共通供給流路と共通回収流路における液体の流れが互いに対向する。このような構成では、共通供給流路と共通回収流路の間で熱交換が促進されて、2つの共通流路内における温度差が低減される。これによって、共通流路に沿って複数設けられる各記録素子基板2010における温度差が少なくなり、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。   The two negative pressure control units 2230 are set so as to control the pressure with different relatively high and low negative pressures. Further, as shown in FIG. 14, when the negative pressure control units 2230 on the high pressure side and the low pressure side are installed at both ends of the liquid discharge head 2003, a common supply channel extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2003. And the flow of liquid in the common recovery channel face each other. In such a configuration, heat exchange is promoted between the common supply channel and the common recovery channel, and a temperature difference between the two common channels is reduced. Accordingly, there is an advantage that a temperature difference in each of the recording element substrates 2010 provided along the common flow path is reduced, and recording unevenness due to the temperature difference is less likely to occur.

次に、液体吐出ユニット2300の流路部材2210の詳細について説明する。図15に示すように、流路部材2210は、第1流路部材2050と第2流路部材2060とを積層したものであり、液体供給ユニット2220から供給された液体を各吐出モジュール2200へと分配する。また流路部材2210は、吐出モジュール2200から環流する液体を液体供給ユニット2220へと戻すための流路部材として機能する。流路部材2210の第2流路部材2060は、内部に共通供給流路および共通回収流路が形成された流路部材であるとともに、液体吐出ヘッド2003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2060の材質としては、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い。具体的にはSUSやTi、アルミナなど用いることができる。   Next, details of the flow path member 2210 of the liquid discharge unit 2300 will be described. As shown in FIG. 15, the flow path member 2210 is a laminate of a first flow path member 2050 and a second flow path member 2060, and the liquid supplied from the liquid supply unit 2220 is supplied to each discharge module 2200. Distribute. The flow path member 2210 functions as a flow path member for returning the liquid circulating from the discharge module 2200 to the liquid supply unit 2220. The second flow path member 2060 of the flow path member 2210 is a flow path member in which a common supply flow path and a common recovery flow path are formed, and has a function of mainly responsible for the rigidity of the liquid discharge head 2003. For this reason, as a material of the 2nd flow path member 2060, what has sufficient corrosion resistance with respect to a liquid and high mechanical strength is preferable. Specifically, SUS, Ti, alumina or the like can be used.

図16(a)は、第1流路部材2050の、吐出モジュール2200がマウントされる面を示した図であり、図16(b)は、その裏面を示しており、第2流路部材2060と当接される面を示した図である。第1形態とは異なり、本形態における第1流路部材2050は、各吐出モジュール2200毎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ることで、複数のモジュールを配列させて、液体吐出ヘッド2003の長さに対応することができるので、例えばB2サイズおよびそれ以上の長さに対応した比較的ロングスケールの液体吐出ヘッドに特に好適に適用することができる。図16(a)に示すように、第1流路部材2050の連通口51は、吐出モジュール2200と流体的に連通し、図16(b)に示すように、第1流路部材2050の個別連通口53は、第2流路部材2060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2050と当接される面を示し、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2060の、液体供給ユニット2220と当接する面を示す図である。第2流路部材2060の流路や連通口の機能は、第1形態の1色分と同様である。第2流路部材2060の共通流路溝71は、その一方が後述する図17に示す共通供給流路2211であり、他方が共通回収流路2212であり、夫々、液体吐出ヘッド2003の長手方向に沿って設けられており、その一端側から他端側に液体が供給される。本形態は、第1形態と異なり、共通供給流路2211と共通回収流路2212の液体の流れは互いに反対方向となっている。   FIG. 16A is a view showing a surface of the first flow path member 2050 on which the discharge module 2200 is mounted, and FIG. 16B shows the back surface thereof, and the second flow path member 2060 is shown. It is the figure which showed the surface contact | abutted with. Unlike the first embodiment, the first flow path member 2050 in the present embodiment is formed by arranging a plurality of members corresponding to each discharge module 2200 adjacent to each other. By adopting such a divided structure, a plurality of modules can be arranged to correspond to the length of the liquid discharge head 2003. For example, a relatively long scale corresponding to the B2 size or longer The present invention can be particularly preferably applied to the liquid discharge head. As shown in FIG. 16A, the communication port 51 of the first flow path member 2050 is in fluid communication with the discharge module 2200, and as shown in FIG. The communication port 53 is in fluid communication with the communication port 61 of the second flow path member 2060. FIG. 16C shows a surface of the second flow path member 60 that comes into contact with the first flow path member 2050, and FIG. 16D shows a cross section of the central portion in the thickness direction of the second flow path member 60. FIG. 16E is a diagram showing a surface of the second flow path member 2060 that comes into contact with the liquid supply unit 2220. The functions of the flow path and the communication port of the second flow path member 2060 are the same as for one color of the first form. One of the common flow channel grooves 71 of the second flow channel member 2060 is a common supply flow channel 2211 shown in FIG. 17 to be described later, and the other is a common recovery flow channel 2212. The longitudinal direction of the liquid discharge head 2003, respectively. The liquid is supplied from one end side to the other end side. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the liquid flows in the common supply flow path 2211 and the common recovery flow path 2212 are in opposite directions.

図17は、記録素子基板2010と流路部材2210との液体の接続関係を示した透視図である。流路部材2210内には、液体吐出ヘッド2003の長手方向に延びる一組の共通供給流路2211および共通回収流路2212が設けられている。第2流路部材2060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2060の連通口72から共通供給流路2211を介して第1流路部材2050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2060の連通口72から共通回収流路2212を介して第1流路部材2050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 is a perspective view showing a liquid connection relationship between the recording element substrate 2010 and the flow path member 2210. In the flow path member 2210, a set of a common supply flow path 2211 and a common recovery flow path 2212 extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2003 are provided. The communication port 61 of the second flow channel member 2060 is connected to the individual communication port 53 of each first flow channel member 50 in alignment, and is connected to the common supply flow channel from the communication port 72 of the second flow channel member 2060. A liquid supply path that communicates with the communication port 51 of the first flow path member 2050 via 2211 is formed. Similarly, a liquid supply path that communicates from the communication port 72 of the second flow channel member 2060 to the communication port 51 of the first flow channel member 2050 via the common recovery flow channel 2212 is also formed.

図18は、図17のXVIII−XVIII線における断面を示した図である。共通供給流路2211は、連通口61、個別連通口53、連通口51を介して、吐出モジュール2200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2212が同様の経路で吐出モジュール2200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の実施形態と同様に、各吐出モジュール2200および記録素子基板2010には、各吐出口に連通する流路が形成されており、供給した液体の一部または全部が、吐出動作を休止している吐出口を通過して、環流できるようになっている。また、第1形態と同様に、共通供給流路2211は、負圧制御ユニット2230(高圧側)と、共通回収流路2212は負圧制御ユニット2230(低圧側)と、それぞれ液体供給ユニット2220を介して接続されている。従って、その差圧によって、共通供給流路2211から記録素子基板2010の吐出口を通過して共通回収流路2212へと流れる流れが発生する。   18 is a diagram showing a cross section taken along line XVIII-XVIII in FIG. The common supply channel 2211 is connected to the discharge module 2200 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 in another cross section, the common recovery flow path 2212 is connected to the discharge module 2200 through a similar path. Similarly to the first embodiment, each ejection module 2200 and the recording element substrate 2010 are formed with a flow path communicating with each ejection port, and part or all of the supplied liquid pauses the ejection operation. It can be recirculated through the outlet. Similarly to the first embodiment, the common supply flow path 2211 is connected to the negative pressure control unit 2230 (high pressure side), and the common recovery flow path 2212 is connected to the negative pressure control unit 2230 (low pressure side). Connected through. Therefore, the differential pressure causes a flow that flows from the common supply channel 2211 to the common recovery channel 2212 through the discharge port of the recording element substrate 2010.

<吐出モジュールの説明>
図19(a)は、1つの吐出モジュール2200を示した斜視図であり、図19(b)は、その分解図である。第1形態との差異は、記録素子基板2010の複数の吐出口列方向に沿った両辺部(記録素子基板2010の各長辺部)に複数の端子16がそれぞれ配置されている点である。これに伴い記録素子基板2010と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2010に対して2枚配置されている。これは記録素子基板2010に設けられる吐出口列数が20列あり、第1の実施形態の8列よりも大幅に増加しているためであり、端子16から記録素子までの最大距離を短くして記録素子基板2010内の配線部で生じる電圧低下や信号遅れを低減するためである。また支持部材2030の液体連通口31は、記録素子基板2010に設けられ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の実施形態と同様である。
<Description of discharge module>
FIG. 19A is a perspective view showing one discharge module 2200, and FIG. 19B is an exploded view thereof. The difference from the first embodiment is that a plurality of terminals 16 are arranged on both sides (long side portions of the printing element substrate 2010) along the plurality of ejection port array directions of the printing element substrate 2010, respectively. Accordingly, two flexible wiring boards 40 that are electrically connected to the recording element substrate 2010 are also arranged on one recording element substrate 2010. This is because the number of ejection port arrays provided on the recording element substrate 2010 is 20, which is significantly larger than the eight arrays in the first embodiment, and the maximum distance from the terminal 16 to the recording element is shortened. This is to reduce a voltage drop and a signal delay that occur in the wiring portion in the recording element substrate 2010. Further, the liquid communication port 31 of the support member 2030 is provided in the recording element substrate 2010 and is opened so as to straddle all the ejection port arrays. Other points are the same as in the first embodiment.

<記録素子基板の構造の説明>
図20(a)は、記録素子基板2010の吐出口13が配される面の模式図であり、図20(c)は、図20(a)の面の裏面を示す模式図である。図20(b)は図20(c)において、記録素子基板2010の裏面側に設けられているカバープレート2020を除去した場合の記録素子基板2010の面を示す模式図である。図20(b)に示すように、記録素子基板2010の裏面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の実施形態よりも大幅に増加しているものの、第1の実施形態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。各吐出口列毎に一組の液体供給路18と液体回収路19が設けられていること、カバープレート2020に、支持部材2030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の実施形態と同様である。
<Description of structure of recording element substrate>
FIG. 20A is a schematic diagram of the surface on which the ejection port 13 of the recording element substrate 2010 is arranged, and FIG. 20C is a schematic diagram showing the back surface of the surface of FIG. FIG. 20B is a schematic diagram showing the surface of the recording element substrate 2010 when the cover plate 2020 provided on the back side of the recording element substrate 2010 is removed in FIG. As shown in FIG. 20B, the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are alternately provided on the back surface of the recording element substrate 2010 along the discharge port array direction. Although the number of ejection port arrays is greatly increased as compared with the first embodiment, the essential difference from the first embodiment is that the terminals 16 are arranged in the ejection port array direction of the recording element substrate as described above. It is arranged on both sides along. A set of liquid supply path 18 and liquid recovery path 19 is provided for each discharge port array, and an opening 21 communicating with the liquid communication port 31 of the support member 2030 is provided on the cover plate 2020. The basic configuration is the same as that of the first embodiment.

なお、上記実施形態の記載は本発明の範囲を限定するものではない。1例として、本実施形態では発熱素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式について説明したが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出方式が採用された液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。   In addition, the description of the said embodiment does not limit the scope of the present invention. As an example, in the present embodiment, a thermal method in which bubbles are generated by a heating element to discharge a liquid has been described. However, the present invention is also applied to a liquid discharge head employing a piezo method and other various liquid discharge methods. be able to.

本実施形態は、インク等の液体をタンクと液体吐出ヘッドとの間で循環させる形態のインクジェット記録装置(記録装置)について説明したが、その他の形態であってもよい。その他の形態としては、例えばインクを循環せずに、液体吐出ヘッド上流側と下流側に2つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインクを流すことで、圧力室内のインクを流動させる形態であってもよい。   In the present embodiment, an ink jet recording apparatus (recording apparatus) in which liquid such as ink is circulated between a tank and a liquid discharge head has been described. However, other forms may be used. As another mode, for example, two tanks are provided on the upstream side and the downstream side of the liquid discharge head without circulating ink, and the ink in the pressure chamber is caused to flow by flowing ink from one tank to the other tank. Form may be sufficient.

また、本実施形態は、記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型ヘッドを用いる例を説明したが、記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドに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、例えばブラックインクを吐出する記録素子基板およびカラーインクを吐出する記録素子基板を各1つずつ搭載する構成が挙げられるが、これに限るのもではない。つまり、複数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口がオーバーラップするよう配置した、記録媒体の幅よりも短い短尺の液体吐出ヘッドを作成し、それを記録媒体に対してスキャンさせる形態であってもよい。   In this embodiment, an example of using a so-called line type head having a length corresponding to the width of the recording medium has been described. However, a so-called serial type liquid ejection that performs recording while scanning the recording medium. The present invention can also be applied to the head. As the serial type liquid discharge head, for example, a configuration in which a recording element substrate for discharging black ink and a recording element substrate for discharging color ink are mounted one by one, but the present invention is not limited to this. That is, a mode in which a plurality of recording element substrates are arranged so that the discharge ports overlap in the discharge port array direction, and a short liquid discharge head shorter than the width of the recording medium is created, and the recording medium is scanned with respect to the recording medium It may be.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、図1〜図21を参照して上述した、個々の吐出口に対してインクの循環を行う液体吐出ヘッドの温度制御を行うための構成に関する。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is related with the structure for performing temperature control of the liquid discharge head which circulates ink with respect to each discharge port mentioned above with reference to FIGS.

前述したように、液体吐出ヘッドでは発熱素子を駆動して液体を吐出する吐出動作によって熱が発生し、それによって記録素子基板の温度が上昇する。また、液体吐出ヘッドの温度制御自体によって液体吐出ヘッドの温度が上昇することもある。このような温度が上昇している環境において、図11、図12などに示した液体供給路18には開口21を介して比較的温度が低い液体(インク)が供給される。そして、上述したように、本実施形態では、開口21は1つの液体供給路18において3個設けられる。このため、液体供給路18に沿って配列する複数の吐出口13の中には、開口21近傍に配置される吐出口と開口21から離れて配置される吐出口が存在する。この場合、開口21近傍に配置される吐出口(の圧力室23)に対しては、比較的低い温度の液体が供給され、開口21から離れて配置される吐出口には、開口21からその吐出口に至るまでの間に記録素子基板からの伝熱によって暖められた液体が供給されることになる。その結果、吐出口列に沿った、液体の温度変動が生じて吐出口ごとの吐出する液体の量に変動が生じることがある。これは、インクで画像を記録する装置では、画像の濃度ムラとなって現れることになる。本実施形態は、記録素子基板におけるヒーターの配置によって、以上のような吐出口列に沿った、液体温度の変動を抑制するものである。   As described above, in the liquid discharge head, heat is generated by the discharge operation of driving the heat generating element to discharge the liquid, thereby increasing the temperature of the recording element substrate. Further, the temperature of the liquid discharge head may rise due to the temperature control of the liquid discharge head itself. In such an environment in which the temperature is rising, liquid (ink) having a relatively low temperature is supplied to the liquid supply path 18 shown in FIGS. As described above, in the present embodiment, three openings 21 are provided in one liquid supply path 18. For this reason, among the plurality of discharge ports 13 arranged along the liquid supply path 18, there are discharge ports arranged near the opening 21 and discharge ports arranged away from the opening 21. In this case, a liquid having a relatively low temperature is supplied to the discharge port (the pressure chamber 23) disposed in the vicinity of the opening 21, and the discharge port disposed away from the opening 21 is connected to the discharge port from the opening 21. The liquid heated by the heat transfer from the recording element substrate is supplied up to the ejection port. As a result, the temperature of the liquid varies along the ejection port array, and the amount of liquid ejected for each ejection port may vary. This appears as uneven density in an image in an apparatus that records an image with ink. In the present embodiment, the liquid temperature variation along the discharge port array as described above is suppressed by the arrangement of the heaters on the recording element substrate.

図22(a)および(b)は、本発明の第1実施形態の記録素子基板における、開口21とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。図22(a)は、記録素子基板10における吐出口13配列される吐出口列に沿った開口21の配置を示している。なお、開口21は、図11、図12に示したように、吐出口列に沿ってその両側において延在するそれぞれ液体供給路18と液体回収路19にそれぞれ配置されるものであるが、図22(a)および(b)では、図示および説明の簡略化のためそれぞれの開口を一直線状の配置として示している。この点で、21aは、液体供給路18に配置される開口であり、21bは、液体回収路19に配置される開口である。また、それぞれの開口のサイズは、図11などに示したものと異なり模式的に示しており、また、開口の数は、上述した液体供給路18の1本に対して3個、液体回収路19の1本に対して2個、に限定せずに示している。また、図22(b)は、開口21aおよび開口21bの、吐出口列に沿った位置に対する、ヒータ102(およびヒーター列)と温度センサ103(および温度センサー列)の位置関係を示している。尚、開口21a、21bの数は一例であり、1本の液体供給路18に対して2個の開口21a、1本の液体回収路19に対して1個の開口21bであっても良い。また開口21aと開口21bが同数であっても良い。   FIGS. 22A and 22B are diagrams schematically showing the positional relationship between the opening 21, the heater, and the temperature sensor in the recording element substrate according to the first embodiment of the present invention. FIG. 22A shows the arrangement of the openings 21 along the ejection port array in which the ejection ports 13 are arranged in the recording element substrate 10. 11 and 12, the openings 21 are respectively arranged in the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 extending on both sides along the discharge port array. In FIGS. 22 (a) and (b), the openings are shown in a straight line for simplification of illustration and description. In this respect, 21 a is an opening disposed in the liquid supply path 18, and 21 b is an opening disposed in the liquid recovery path 19. Further, the size of each opening is schematically shown unlike the one shown in FIG. 11 and the like, and the number of openings is three for one of the liquid supply paths 18 described above, and a liquid recovery path. It is shown without being limited to two for one of the nineteen. FIG. 22B shows the positional relationship between the heater 102 (and the heater array) and the temperature sensor 103 (and the temperature sensor array) with respect to the positions of the openings 21a and 21b along the discharge port array. The number of the openings 21 a and 21 b is an example, and two openings 21 a for one liquid supply path 18 and one opening 21 b for one liquid recovery path 19 may be used. The number of openings 21a and the number of openings 21b may be the same.

本実施形態は、図22(a)に示すように、開口21aまたは開口21bに対応してその近傍の領域を温度制御調整エリア101とする。そして、これらのエリアそれぞれには、図22(b)に示すように、温度センサー103および温調用ヒーター102を配置する。具体的には、温調用ヒーター102と温度センサ103は、図11Bにおいて、吐出用の発熱素子である記録素子15の周囲に、互いの動作に影響がない距離をおいて設けられる。温度センサーの具体例として、ダイオードセンサなどが挙げることができる。また、温度センサー103の形状は、図では吐出口列方向に長い形状であるが、形状は円や正方形等であってもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 22A, a region near the opening 21 a or the opening 21 b is set as a temperature control adjustment area 101. In each of these areas, as shown in FIG. 22B, a temperature sensor 103 and a temperature adjusting heater 102 are arranged. Specifically, in FIG. 11B, the temperature control heater 102 and the temperature sensor 103 are provided around the recording element 15 which is a heat generating element for discharge at a distance that does not affect the operation of each other. A diode sensor etc. can be mentioned as a specific example of a temperature sensor. In addition, the shape of the temperature sensor 103 is long in the direction of the discharge port array in the figure, but the shape may be a circle, a square, or the like.

それぞれのエリア101で対応する温度センサー103が一定の閾値温度以下の温度を検出すると、そのエリアにあるヒーター102を駆動して加熱を行い、また、上記閾値より高い温度を検出したときは、ヒーター102による加熱を停止する。これにより、記録素子基板へインクが流入する開口21aの近傍では相対的に低い温度のインクが流入することから、対応する温度センサー103は、相対的に低い温度を検出する。その結果、温度制御によって、対応するヒーター102による加熱は、加熱の頻度が多くまたは加熱時間が長くなる。一方、インクが流出する開口21bの近傍のインクの温度は比較的高いので、対応する温度センサー103は、相対的に高い温度を検出する。その結果、温度制御によって、対応するヒーター102による加熱は、加熱の頻度が少なくまたは加熱時間が短くなるか加熱がなされない。この結果、インク循環によって生じ得る、吐出口列に沿ったインクの温度変動を抑制することができる。また、本実施形態は、開口の数と温度制御エリアの数を同じにすることができ、温度センサーや温調用ヒーターの数が少なくて済む。   When the temperature sensor 103 corresponding to each area 101 detects a temperature equal to or lower than a certain threshold temperature, the heater 102 in that area is driven to perform heating, and when a temperature higher than the above threshold is detected, the heater Heating by 102 is stopped. Accordingly, since the ink having a relatively low temperature flows in the vicinity of the opening 21a through which the ink flows into the recording element substrate, the corresponding temperature sensor 103 detects the relatively low temperature. As a result, by the temperature control, the heating by the corresponding heater 102 has a high frequency of heating or a long heating time. On the other hand, since the temperature of the ink in the vicinity of the opening 21b through which the ink flows out is relatively high, the corresponding temperature sensor 103 detects a relatively high temperature. As a result, by the temperature control, the heating by the corresponding heater 102 is performed less frequently, the heating time is shortened, or no heating is performed. As a result, it is possible to suppress ink temperature fluctuations along the ejection port array that may occur due to ink circulation. In the present embodiment, the number of openings and the number of temperature control areas can be made the same, and the number of temperature sensors and heaters for temperature adjustment can be reduced.

ここで、シミュレーションによる本実施形態の熱分布の改善効果を説明する。図23(a)および(b)は、シミュレーションのための、開口21a、21bと温調用ヒーター102および温度センサー103との位置関係を示す図である。また、図24(a)および(b)は、シミュレーションの結果としての、吐出口配列に沿った温度部分布を示す図である。図23(a)は、開口の位置に合わせずヒーターおよび温度センサーを一定間隔で配置した場合を示し、図24(a)は、その場合の温度分布を示している。一方、図23(b)は、本実施形態のように、ヒーター102及び温度センサー103を開口の位置に対応させて配置した場合を示し、図24(b)は、その場合の温度分布を示している。   Here, the improvement effect of the heat distribution of this embodiment by simulation is demonstrated. 23A and 23B are diagrams showing the positional relationship between the openings 21a and 21b, the temperature adjustment heater 102, and the temperature sensor 103 for simulation. FIGS. 24A and 24B are diagrams showing the temperature distribution along the discharge port array as a result of the simulation. FIG. 23A shows a case where heaters and temperature sensors are arranged at regular intervals without matching the position of the opening, and FIG. 24A shows a temperature distribution in that case. On the other hand, FIG. 23B shows the case where the heater 102 and the temperature sensor 103 are arranged corresponding to the position of the opening as in this embodiment, and FIG. 24B shows the temperature distribution in that case. ing.

図23(a)に示す配置では、図24(a)に示すように、温度分布における温度差ΔTは5.7℃である。これに対し、ヒーター102及び温度センサー103を開口の位置に対応させて配置した場合は、図24(b)に示すように、温度分布における温度差ΔTは4.4℃である。このように、ヒーターおよびセンサーを開口の位置に対応させて配置することにより、記録素子基板に生じうる温度分布における温度差を効果的に抑制できる。   In the arrangement shown in FIG. 23A, as shown in FIG. 24A, the temperature difference ΔT in the temperature distribution is 5.7 ° C. On the other hand, when the heater 102 and the temperature sensor 103 are arranged corresponding to the position of the opening, as shown in FIG. 24B, the temperature difference ΔT in the temperature distribution is 4.4 ° C. Thus, by arranging the heater and the sensor in correspondence with the position of the opening, it is possible to effectively suppress the temperature difference in the temperature distribution that can occur in the recording element substrate.

(第2実施形態)
図25(a)〜(c)は、本発明の第2実施形態の記録素子基板における、開口21とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。図25(a)は、記録素子基板10とカバープレート20を分離した状態を示している。本実施形態は、液体供給路のみが設けられる形態、すなわち、吐出口13に対してインクの循環を行わない形態である。液体供給路に対応して開口21が設けられており、この開口21を介して圧力室23および吐出口13にインクが供給される。図25(b)に示すように、温度制御エリア101には、夫々の開口21に対応したエリアと、開口21が存在しないエリアがあり、これらのエリアが複数の吐出口13の吐出口列に沿って配列している。また、図25(c)に示すように、それぞれの温度制御エリア101には、温調用ヒーター102と温度センサー103が配置されている。なお、図25(c)に示す例では、ヒーター102は各温度制御エリア101に1つであるが、複数のヒーターを配置してもよい。また、1つの温度制御エリア101内に複数の温度センサがあってもよい。
(Second Embodiment)
FIGS. 25A to 25C are diagrams schematically showing the positional relationship between the opening 21, the heater, and the temperature sensor in the recording element substrate according to the second embodiment of the present invention. FIG. 25A shows a state where the recording element substrate 10 and the cover plate 20 are separated. In this embodiment, only the liquid supply path is provided, that is, the ink is not circulated to the ejection port 13. An opening 21 is provided corresponding to the liquid supply path, and ink is supplied to the pressure chamber 23 and the ejection port 13 through the opening 21. As shown in FIG. 25 (b), the temperature control area 101 includes an area corresponding to each opening 21 and an area where the opening 21 does not exist, and these areas serve as the discharge port arrays of the plurality of discharge ports 13. Are arranged along. Further, as shown in FIG. 25C, a temperature control heater 102 and a temperature sensor 103 are arranged in each temperature control area 101. In the example shown in FIG. 25C, one heater 102 is provided for each temperature control area 101, but a plurality of heaters may be arranged. There may be a plurality of temperature sensors in one temperature control area 101.

以上の構成において、温度センサー103が所定の閾値温度以下の温度を検出したときは、そのエリアにあるヒーター102で加熱する。また、温度センサー103が閾値温度より高い温度を検出したときは、ヒーターによる加熱を中止する。その結果、開口21が配置されるエリア101では、比較的低い温度のインクが流入することから、温度制御によって、対応するヒーター102による加熱は、加熱の頻度が多くまたは加熱時間が長くなる。また、温調用ヒーター102と温度センサー103が配置されないエリア101では、温度制御は行われない。以上の結果、特に、インクの温度が比較的低い箇所で加熱が行われ、吐出口列に沿った温度変動を緩和することができる。   In the above configuration, when the temperature sensor 103 detects a temperature equal to or lower than a predetermined threshold temperature, it is heated by the heater 102 in that area. Further, when the temperature sensor 103 detects a temperature higher than the threshold temperature, heating by the heater is stopped. As a result, in the area 101 where the openings 21 are arranged, ink having a relatively low temperature flows. Therefore, the heating by the corresponding heater 102 is frequently performed or the heating time is increased by temperature control. Further, temperature control is not performed in the area 101 where the temperature adjusting heater 102 and the temperature sensor 103 are not arranged. As a result of the above, heating is performed particularly at a location where the ink temperature is relatively low, and temperature fluctuations along the ejection port array can be mitigated.

(第3実施形態)
図26は、本発明の第3実施形態の記録素子基板における、開口21a、21bとヒーター102および温度センサー103との位置関係を模式的に示す図である。本実施形態は、ほぼ第1実施形態と同様の構成であるが、次の点が異なる。第1実施形態では、記録素子基板に対してインクが流入するための開口21aと記録素子基板からインクが流出するための開口21bに対応してヒーター102および温度センサ103を配置しているが、本実施形態では、これに加え、図26に示すように、吐出口列の端部の、開口21a、21bがない領域(Aの領域)にヒーター102aおよび温度センサー103aを配置する。
(Third embodiment)
FIG. 26 is a diagram schematically illustrating the positional relationship between the openings 21a and 21b, the heater 102, and the temperature sensor 103 in the recording element substrate according to the third embodiment of the invention. This embodiment has substantially the same configuration as the first embodiment, but differs in the following points. In the first embodiment, the heater 102 and the temperature sensor 103 are arranged corresponding to the opening 21a for the ink to flow into the recording element substrate and the opening 21b for the ink to flow out of the recording element substrate. In the present embodiment, in addition to this, as shown in FIG. 26, the heater 102a and the temperature sensor 103a are arranged in a region (region A) where the openings 21a and 21b are not present at the end of the discharge port array.

インク流入のための開口21は、記録素子基板の両端にあることが望ましいが、そうすると、図27に示されるように、複数色のインクを1つの記録素子基板に供給するには、同図の矢印で示すように、一方の端部側の開口21の記録素子基板端部からの距離が長くなる。例えばブラックインク(K)の場合、図の右側の端部の開口21と記録素子基板の右側端部との距離(矢印の部分)は、図の左側の端部の開口21と記録素子基板の左側の端部との距離より大きい。その結果、図24(b)に示したグラフの右端の、記録素子基板端部から距離のある吐出口に供給されるインクは局所的な昇温が生じる。なお、図24では、同色の複数のノズル列の温度を平均してプロットしている。左端部で昇温が見られるのは隣接記録素子基板の右端部と重なるノズル列があり、隣接記録素子基板の右端部の昇温と平均化されるからであり、実際に左端部が昇温しているわけではない。本実施形態は、この端部の昇温を抑制するため、図26に示されるように、記録素子基板端部と端部側の開口21との距離が大きい側の端部で、開口21が設けられていない領域にヒーター102aおよび温度センサー103(Aの領域)aを配し、温度制御を行う。これにより、図28に示すように、端部における吐出口に供給されるインクの昇温が抑制され(4.4℃から2.6℃)、吐出口列方向における温度の変動をより緩和することができる。   The openings 21 for inflow of ink are desirably at both ends of the recording element substrate. Then, as shown in FIG. 27, in order to supply a plurality of colors of ink to one recording element substrate, the openings shown in FIG. As indicated by the arrows, the distance from the end of the recording element substrate of the opening 21 on one end side becomes longer. For example, in the case of black ink (K), the distance between the opening 21 at the right end of the drawing and the right end of the printing element substrate (the portion indicated by the arrow) is the distance between the opening 21 at the left end of the drawing and the printing element substrate. Greater than the distance to the left edge. As a result, the temperature of the ink supplied to the ejection port at the right end of the graph shown in FIG. In FIG. 24, the temperatures of a plurality of nozzle rows of the same color are averaged and plotted. The temperature rise is observed at the left end because there is a nozzle row that overlaps the right end of the adjacent recording element substrate, and the temperature rise at the right end of the adjacent recording element substrate is averaged. I'm not doing it. In the present embodiment, in order to suppress the temperature rise at the end portion, as shown in FIG. 26, the opening 21 is the end portion on the side where the distance between the recording element substrate end portion and the end side opening 21 is large. A heater 102a and a temperature sensor 103 (A region) a are arranged in a region where the temperature sensor is not provided, and temperature control is performed. As a result, as shown in FIG. 28, the temperature rise of the ink supplied to the ejection port at the end is suppressed (4.4 ° C. to 2.6 ° C.), and the temperature variation in the ejection port array direction is further alleviated. be able to.

なお、循環しない、若しくは循環流量が小さい場合にはこの端部昇温が両端部で顕著になるため、記録素子基板の片方の端部だけ出なく、両方の側端に対応してヒーターおよび温度センサーを追加して温度制御することが望ましい。   If the circulation flow rate is small or the circulation flow rate is small, the temperature rise at the end becomes noticeable at both ends, so that not only one end of the recording element substrate comes out, but also the heater and temperature corresponding to both side edges. It is desirable to control the temperature by adding a sensor.

(第4実施形態)
図29(a)および(b)は、本発明の第4実施形態の記録素子基板における、開口とヒーターおよび温度センサーとの位置関係を模式的に示す図である。本実施形態は、基本的に第1実施形態と同様の構成であるが、次の点が異なる。
(Fourth embodiment)
FIGS. 29A and 29B are diagrams schematically showing a positional relationship between the opening, the heater, and the temperature sensor in the recording element substrate according to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is basically the same configuration as the first embodiment, but differs in the following points.

本実施形態は、図29に示すように、隣接するヒーター102の間、すなわち隣接する温度制御エリアの間に温度センサー103を配置する。そして、温度制御では、1つのヒーターを駆動するときの参照温度は、そのヒーター両側にある2つの温度センサーから算出した値とし、最外周のヒーターの参照温度は最近接の温度センサーから算出した温度とする。ここで、算出した温度とは、単純に平均化した値であってもよいし、そのヒーターと温度センサーの距離等を加味して重みづけした平均値であってもよい。具体的には、図29(b)において、ヒーター102Aの駆動では、温度センサー103Aの値を参照し、ヒーター102Bの駆動では、温度センサー103Aおよび温度センサー103Bの値から算出した温度を参照する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 29, a temperature sensor 103 is disposed between adjacent heaters 102, that is, between adjacent temperature control areas. In temperature control, the reference temperature when driving one heater is the value calculated from the two temperature sensors on both sides of the heater, and the reference temperature of the outermost heater is the temperature calculated from the nearest temperature sensor. And Here, the calculated temperature may be a value that is simply averaged or may be an average value that is weighted in consideration of the distance between the heater and the temperature sensor. Specifically, in FIG. 29B, the value of the temperature sensor 103A is referred to when the heater 102A is driven, and the temperature calculated from the values of the temperature sensor 103A and the temperature sensor 103B is referred to when the heater 102B is driven.

図30(a)および(b)は、第4実施形態の記録素子基板における、開口21とヒーター102および温度センサー103との位置関係の変形例を模式的に示す図である。この例における温度制御は、同図において、ヒーター102Aの駆動は、温度センサー103Aの値を参照する。ヒーター102Bの駆動は温度センサー103Bの値を参照し、ヒーター102Cの駆動は温度センサー103Aと温度センサー103Cの値から算出した値を参照し、ヒーター102Dの駆動は温度センサー103Bと温度センサー103Dの値から算出した値を参照する。このような制御によって、少ない温度センサーで適切な温度制御を行うことが可能となる。   FIGS. 30A and 30B are diagrams schematically illustrating a modification of the positional relationship between the opening 21, the heater 102, and the temperature sensor 103 in the recording element substrate of the fourth embodiment. The temperature control in this example refers to the value of the temperature sensor 103A for driving the heater 102A in FIG. The driving of the heater 102B refers to the value of the temperature sensor 103B, the driving of the heater 102C refers to the value calculated from the values of the temperature sensor 103A and the temperature sensor 103C, and the driving of the heater 102D refers to the value of the temperature sensor 103B and the temperature sensor 103D. Refer to the value calculated from. Such control makes it possible to perform appropriate temperature control with a small number of temperature sensors.

(第5実施形態)
本発明の第5実施形態は、1つのインク色に1つのヒーターおよび温度センサーの列を備える形態に関する。すなわち、インク色ごとに吐出口列数が異なるような場合、インク色ごとに、1つのヒーター102の列および温度センサー103の列を配置する。例えば、図31に示すように、K(ブラック)インクの吐出口列が4列、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)インクの吐出口列がそれぞれ2列の吐出口列からなる形態では、吐出口列数の多少にかかわらず、ヒーター102および温度センサー103の列はそれぞれ1列とする。この形態では、ヒーター102および温度センサー103は複数の吐出口列の中央近傍に配置することが望ましい。同色インクの吐出口列が複数ある場合、それらは均等に使用することが一般的なので、同色インクの吐出口列について個別に温度制御しなくてもよい場合があるからである。これにより、ヒーターおよび温度センサーの数を削減でき、記録素子基板をさらに小型化することが可能となる。なお、図31では、上述した実施形態で示したいずれかの開口を設けることができるが、それらの図示は省略されている。
(Fifth embodiment)
5th Embodiment of this invention is related with the form provided with the row | line | column of one heater and a temperature sensor in one ink color. That is, when the number of ejection port arrays differs for each ink color, one heater 102 array and temperature sensor 103 array are arranged for each ink color. For example, as shown in FIG. 31, the discharge port rows for K (black) ink are four rows, and the discharge port rows for Y (yellow), M (magenta), and C (cyan) ink are respectively from two discharge port rows. In this embodiment, the heater 102 and the temperature sensor 103 are arranged in one row regardless of the number of discharge port rows. In this embodiment, it is desirable that the heater 102 and the temperature sensor 103 be arranged near the center of the plurality of ejection port arrays. This is because when there are a plurality of ejection port arrays for the same color ink, they are generally used evenly, and therefore it may not be necessary to individually control the temperature of the ejection port arrays for the same color ink. As a result, the number of heaters and temperature sensors can be reduced, and the recording element substrate can be further miniaturized. In FIG. 31, any of the openings shown in the above-described embodiments can be provided, but the illustration thereof is omitted.

(他の実施形態)
図32(a)および(b)は、本発明の一実施形態に係る記録素子基板の形状例および配置例を示す図である。図32(a)は、図13などで上述した第1〜第5実施形態に係る記録素子基板の形状および配置示しており、記録素子基板を一列に(直線状に)並べるいわゆるインライン構成である。一方、図32(b)は、記録素子基板を交互に並べる千鳥構成を示しており、このような千鳥構成を用いることもできる。インライン構成は千鳥構成に比べて液体吐出ヘッドを小さくでき、また記録素子基板の総面積を小さくできることからコスト面で利点がある。一方、千鳥構成では記録素子基板のつなぎ部で冗長吐出口を多数持つことができ、画質の信頼性を確保できる。また、上述の実施形態は、本発明を、多色インクを吐出する記録素子基板に適用する例について説明したが、単色の記録素子基板に対しても同様に適用できることはもちろんである。
(Other embodiments)
FIGS. 32A and 32B are views showing a shape example and an arrangement example of a recording element substrate according to an embodiment of the present invention. FIG. 32A shows the shape and arrangement of the recording element substrates according to the first to fifth embodiments described above with reference to FIG. . On the other hand, FIG. 32B shows a staggered configuration in which the recording element substrates are alternately arranged, and such a staggered configuration can also be used. The in-line configuration is advantageous in terms of cost because the liquid discharge head can be made smaller and the total area of the recording element substrate can be made smaller than the staggered configuration. On the other hand, in the staggered configuration, a large number of redundant ejection openings can be provided at the connecting portion of the recording element substrate, and the reliability of the image quality can be ensured. In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a recording element substrate that discharges multicolor inks has been described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a monochrome recording element substrate.

10 記録素子基板
13 吐出口
18 液体供給路
19 液体回収路
21、21a、21b 開口
101 温度制御エリア
102、102A 温調用ヒーター
103、103A 温度センサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Recording element board | substrate 13 Ejection port 18 Liquid supply path 19 Liquid recovery path 21, 21a, 21b Opening 101 Temperature control area 102, 102A Temperature control heater 103, 103A Temperature sensor

Claims (17)

液体を吐出するための複数の吐出口を配列した吐出口列が設けられた液体吐出ヘッドであって、
前記吐出口と連通する圧力室であって、内部に、液体を吐出するための圧力発生素子を備えた圧力室と、
前記圧力室に液体を供給するための開口と、
該開口から流入する液体を前記圧力室に供給するための、前記吐出口列に沿って延在する流路と、
前記開口の近傍に設けられたヒーターと、
前記吐出口列に沿う領域に設けられた温度センサーと、
を具えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
A liquid discharge head provided with a discharge port array in which a plurality of discharge ports for discharging liquid are arranged,
A pressure chamber communicating with the discharge port, and a pressure chamber provided with a pressure generating element for discharging a liquid therein;
An opening for supplying liquid to the pressure chamber;
A flow path extending along the discharge port array for supplying the liquid flowing in from the opening to the pressure chamber;
A heater provided in the vicinity of the opening;
A temperature sensor provided in a region along the discharge port array;
A liquid discharge head characterized by comprising:
前記開口は、第1の開口と、前記流路を介して連通する第2の開口を含み、
前記第1の開口の近傍、および前記第1の開口と前記第2の開口との間に、前記ヒーターと前記温度センサーが設けられることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
The opening includes a first opening and a second opening communicating with the flow path,
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the heater and the temperature sensor are provided in the vicinity of the first opening and between the first opening and the second opening.
前記開口は複数設けられ、複数の前記開口のそれぞれの近傍および前記複数の開口の間に、前記ヒーターと前記温度センサーが設けられることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a plurality of the openings are provided, and the heater and the temperature sensor are provided in the vicinity of each of the plurality of openings and between the plurality of openings. 前記流路の液体を排出するための第2の開口がさらに設けられ、
前記第1の開口の近傍および前記第1の開口と前記第2の開口との間に、前記ヒーターと前記温度センサーが設けられることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
A second opening for discharging the liquid in the flow path is further provided;
The liquid discharge head according to claim 2, wherein the heater and the temperature sensor are provided in the vicinity of the first opening and between the first opening and the second opening.
前記開口は複数設けられ、複数の前記開口のそれぞれの近傍および前記複数の開口の間に、前記ヒーターと前記温度センサーが設けられることを特徴とする請求項4に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 4, wherein a plurality of the openings are provided, and the heater and the temperature sensor are provided in the vicinity of each of the plurality of openings and between the plurality of openings. 前記吐出口列の両端部にそれぞれ隣接する領域に、ヒーターと温度センサーが設けられることを特徴とする請求項1ないし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 heater and a temperature sensor are provided in regions adjacent to both ends of the discharge port array. 前記吐出口列の一方の端部に隣接する領域に、ヒーターと温度センサーが設けられることを特徴とする請求項1ないし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 heater and a temperature sensor are provided in a region adjacent to one end of the discharge port array. 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ことを特徴とする請求項1ないし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 the liquid in the pressure chamber is circulated between the outside of the pressure chamber. 液体を吐出するための複数の吐出口を配列した吐出口列が設けられた液体吐出ヘッドを用いて液体を吐出する液体吐出装置であって、
前記液体吐出ヘッドは、前記吐出口と連通する圧力室であって、内部に圧力発生素子を備えた圧力室と、開口と、該開口から流入する液体を前記圧力室に供給するための、前記吐出口列に沿って延在する流路と、前記開口の近傍に設けられたヒーターと、前記吐出口列に沿う領域に設けられた温度センサーと、を備え、
前記液体吐出装置は、前記液体吐出ヘッドの温度を制御する制御手段を具え、
前記制御手段は、前記温度センサーが検出する温度に基づいて、前記ヒーターの駆動を制御することを特徴とする液体吐出装置。
A liquid ejection apparatus that ejects liquid using a liquid ejection head provided with an ejection port array in which a plurality of ejection ports for ejecting liquid are arranged,
The liquid discharge head is a pressure chamber communicating with the discharge port, the pressure chamber having a pressure generating element therein, an opening, and the liquid for flowing in from the opening is supplied to the pressure chamber. A flow path extending along the discharge port array, a heater provided in the vicinity of the opening, and a temperature sensor provided in a region along the discharge port array,
The liquid ejection apparatus includes a control unit that controls a temperature of the liquid ejection head,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls driving of the heater based on a temperature detected by the temperature sensor.
前記制御手段は、前記温度センサーが検出する温度が所定の閾値温度以下となった場合に、前記ヒーターを駆動して液体の加熱を行うことを特徴とする請求項9に記載の液体吐出装置。   The liquid ejecting apparatus according to claim 9, wherein the control unit drives the heater to heat the liquid when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined threshold temperature. 前記液体吐出ヘッドは、前記ヒーターの周囲に複数の前記温度センサーを有し、
前記制御手段は、前記ヒーターの周囲の前記複数の温度センサーから算出した温度が、前記閾値温度以下となった場合に、前記ヒーターを駆動して液体の加熱を行うことを特徴とする請求項10に記載の液体吐出装置。
The liquid discharge head has a plurality of the temperature sensors around the heater,
The said control means drives the heater to heat the liquid when the temperature calculated from the plurality of temperature sensors around the heater is equal to or lower than the threshold temperature. The liquid discharge apparatus according to 1.
前記液体吐出ヘッドは、複数のインク色ごとの前記吐出口列を備え、
前記制御手段は、前記複数のインク色ごとに、前記温度センサーが検出する温度に基づいて、前記ヒーターの駆動を制御することを特徴とする請求項9ないし11のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
The liquid ejection head includes the ejection port array for each of a plurality of ink colors,
12. The liquid according to claim 9, wherein the control unit controls the driving of the heater based on a temperature detected by the temperature sensor for each of the plurality of ink colors. Discharge device.
前記圧力室の液体を当該圧力室の外部との間で循環する循環手段をさらに具えることを特徴とする請求項9ないし11のいずれか1項に記載の液体吐出装置。   The liquid ejecting apparatus according to claim 9, further comprising a circulation unit that circulates the liquid in the pressure chamber between the pressure chamber and the outside of the pressure chamber. 液体を吐出するための複数の吐出口が配列される吐出口列と、
前記複数の吐出口に対向する位置に夫々設けられる、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数の素子と、
前記複数の素子を内部に備える複数の圧力室と、
前記複数の圧力室に連通する複数の開口が前記吐出口列に沿って配列される開口列と、
複数のヒーターが前記開口列に沿って配列されるヒーター列と、
複数の温度センサーが前記開口列に沿って配列される温度センサー列。
を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
A discharge port array in which a plurality of discharge ports for discharging liquid are arranged;
A plurality of elements that generate energy used for discharging liquid, each provided at a position facing the plurality of discharge ports;
A plurality of pressure chambers having the plurality of elements therein;
A plurality of openings communicating with the plurality of pressure chambers, the opening row being arranged along the discharge port row; and
A heater row in which a plurality of heaters are arranged along the opening row;
A temperature sensor row in which a plurality of temperature sensors are arranged along the opening row.
A liquid ejection head comprising:
前記吐出口列が設けられる吐出口形成部材と、
該吐出口形成部材に接合される基板と、を備え、
前記複数の素子と前記ヒーター列と前記温度センサー列は前記基板の一方の面側に設けられており、前記開口列は前記一方の面の裏面側に設けられていることを特徴とする請求項14に記載の液体吐出ヘッド。
A discharge port forming member provided with the discharge port array;
A substrate bonded to the discharge port forming member,
The plurality of elements, the heater array, and the temperature sensor array are provided on one surface side of the substrate, and the opening array is provided on a back surface side of the one surface. 14. A liquid discharge head according to item 14.
前記基板の裏面側には、前記開口列が形成されるカバープレートが配されていることを特徴とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 15, wherein a cover plate on which the opening row is formed is disposed on a back surface side of the substrate. 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ことを特徴とする請求項14ないし16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 14, wherein the liquid in the pressure chamber is circulated between the pressure chamber and the outside.
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