JP2017209934A - Liquid discharge head and liquid discharge device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharge head that can suppress occurrence of dew condensation by a simple structure.SOLUTION: The liquid discharge head comprises: a common flow path member in which are formed a common supply flow path through which a liquid circulates and a common collecting flow path through which a liquid circulates, provided separately from the common supply flow path; a pressure chamber communicated with a discharge port; and an energy generating element which generates energy for discharging a liquid from the discharge port, which further has a discharge module by which a liquid branched from the common supply flow path is supplied to the pressure chamber and a liquid flown out from the pressure chamber is converged to the common collecting flow path, an outermost surface member which is arranged on an outermost surface of the liquid discharge head differently from the discharge module, and an intermediate member which is arranged between the outermost surface member and the common flow path member, where thermal resistance of the intermediate member is set larger than thermal resistance of the common flow path member.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドを用いる液体吐出装置とに関する。   The present invention relates to a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus using the liquid discharge head.
液体を被記録媒体に吐出することにより記録を行う液体吐出装置では、吐出口に連通した圧力室と圧力室内の液体に吐出のためのエネルギーを付与するエネルギー発生素子とを有する液体吐出ヘッドを使用する。中でもいわゆるサーマル方式の液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子で発生した熱によって液体を加熱して沸騰させ、その発泡の力で液体を吐出口から吐出する。近年、記録速度を高めることの要求が大きくなっており、同時の吐出で形成できる記録の長さすなわち記録幅の長い液体吐出ヘッドの実現が望まれている。被記録媒体の幅と同程度の記録幅を有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドでは、一般に、被記録媒体の搬送方向での1回の走査だけで記録を完成させる必要がある。そのため、このような液体吐出ヘッドでは、同時に使用する吐出口の数が多く、連続記録により液体吐出ヘッドの温度及び液体の温度が上昇しやすくなる。液体の温度が上昇することで、液体の物性が変化し、吐出口からの液体の吐出量や吐出速度が変化し、フルラインタイプの液体吐出ヘッドでは、被記録媒体上に形成される記録への影響が大きい。サーマル方式の液体吐出ヘッドでは、エネルギー発生素子として発熱素子を用いるので、液体吐出ヘッド内での温度のむらは顕著であるが、圧電素子などの他の種類のエネルギー発生素子を用いる液体吐出ヘッドでも、この温度のむらの問題は生じ得る。このような温度上昇に起因する課題を解決するために、特許文献1には、圧力室に対して液体を循環させる構成を採用して、連続記録を行っているときでも液体吐出ヘッドの昇温を抑制し、液体吐出ヘッド内での温度分布を小さくすることが開示されている。   In a liquid ejection apparatus that performs recording by ejecting liquid onto a recording medium, a liquid ejection head having a pressure chamber communicating with an ejection port and an energy generating element that imparts energy for ejection to the liquid in the pressure chamber is used. To do. In particular, a so-called thermal-type liquid discharge head heats and boiles liquid by heat generated by an energy generating element, and discharges the liquid from the discharge port by the foaming force. In recent years, the demand for increasing the recording speed has increased, and it is desired to realize a liquid discharge head having a long recording width, that is, a recording width that can be formed by simultaneous ejection. In a full-line type liquid discharge head having a recording width comparable to the width of the recording medium, it is generally necessary to complete recording by only one scan in the recording medium conveyance direction. Therefore, in such a liquid discharge head, the number of discharge ports used at the same time is large, and the temperature of the liquid discharge head and the temperature of the liquid are likely to rise due to continuous recording. As the temperature of the liquid rises, the physical properties of the liquid change, and the discharge amount and discharge speed of the liquid from the discharge port change. With a full-line type liquid discharge head, recording is performed on a recording medium. The influence of is great. In the thermal type liquid discharge head, since the heating element is used as the energy generation element, the temperature unevenness in the liquid discharge head is remarkable, but even in the liquid discharge head using other types of energy generation elements such as piezoelectric elements, This temperature variation problem can occur. In order to solve the problem caused by such a temperature rise, Patent Document 1 adopts a configuration in which a liquid is circulated with respect to a pressure chamber, and the temperature of the liquid discharge head is increased even during continuous recording. It is disclosed that the temperature distribution in the liquid discharge head is reduced.
特開2006−175651号公報JP 2006-175651 A
液体吐出ヘッドは、吐出口から液体の蒸発、特に水分の蒸発と周囲温度とによって、相対湿度が上昇して露点(露点温度ともいう)が高くなる環境となっている。そのため、液体吐出ヘッドの表面やその近傍が結露しやすい。液体を循環させる液体吐出ヘッドの場合、循環流路を介して液体吐出ヘッドに流入する液体の温度は相対的に低く、それにより液体吐出ヘッドの部材も冷却される。流入液体により冷却された液体吐出ヘッドの部材が大気に曝されることにより、その部材に結露が発生し、結露した水滴が被記録媒体上に落下したり、電子部品に付着して誤動作や故障を招いたりするおそれがある。   The liquid discharge head is in an environment where the relative humidity increases and the dew point (also referred to as dew point temperature) increases due to the evaporation of liquid from the discharge port, particularly the evaporation of water and the ambient temperature. Therefore, the surface of the liquid discharge head and the vicinity thereof are likely to condense. In the case of a liquid discharge head that circulates liquid, the temperature of the liquid flowing into the liquid discharge head via the circulation flow path is relatively low, thereby cooling the members of the liquid discharge head. When the liquid discharge head member cooled by the inflowing liquid is exposed to the atmosphere, condensation occurs on the member, and the condensed water drops fall on the recording medium or adhere to electronic components, causing malfunction or failure. May be invited.
本発明の目的は、結露の発生を簡単な構成によって抑制することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus that can suppress the occurrence of condensation with a simple configuration.
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、液体が循環する共通供給流路と共通供給流路とは分離して設けられて液体が循環する共通回収流路とが形成された共通流路部材と、吐出口が連通する圧力室と吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子とを備え、共通供給流路から分岐した液体が圧力室に供給され、圧力室から流出された液体が共通回収流路に合流する吐出モジュールと、吐出モジュールとは別に液体吐出ヘッドの最外面に配置される最外面部材と、最外面部材と共通流路部材との間に配置される中間部材と、を有し、中間部材の熱抵抗が共通流路部材の熱抵抗よりも大きい。   The liquid discharge head of the present invention is a liquid discharge head that discharges a liquid, and a common supply flow path through which the liquid circulates and a common supply flow path through which the liquid circulates are provided separately from the common supply flow path. Equipped with a formed common flow path member, a pressure chamber that communicates with the discharge port, and an energy generating element that generates energy for discharging liquid from the discharge port, and the liquid branched from the common supply flow path is supplied to the pressure chamber A discharge module in which the liquid flowing out from the pressure chamber joins the common recovery flow path, an outermost surface member disposed on the outermost surface of the liquid discharge head separately from the discharge module, an outermost surface member, and a common flow path member An intermediate member disposed between the intermediate members, and the thermal resistance of the intermediate member is greater than the thermal resistance of the common flow path member.
本発明の液体吐出装置は、本発明の液体吐出ヘッドと、液体を貯える貯留手段と、貯留手段から液体を共通供給流路に循環させる第1の循環系と、貯留手段から液体を共通回収流路に循環させる第2の循環系と、を備える。   The liquid ejection apparatus of the present invention includes a liquid ejection head of the present invention, a storage unit that stores liquid, a first circulation system that circulates liquid from the storage unit to a common supply flow path, and a common recovery flow of liquid from the storage unit. A second circulation system that circulates in the road.
本発明によれば、中間部材の熱抵抗の設定によって最外面部材が冷却されにくくなるので、結露の発生を簡単な構成によって抑制することができるようになる。   According to the present invention, since the outermost surface member is hardly cooled by setting the thermal resistance of the intermediate member, the occurrence of condensation can be suppressed with a simple configuration.
液体吐出装置における液体の循環形態を説明する図である。It is a figure explaining the circulation form of the liquid in a liquid discharge apparatus. 第1の実施形態の液体吐出ヘッドを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a liquid discharge head according to the first embodiment. 第1の実施形態の液体吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a liquid discharge head according to the first embodiment. 記録素子基板を示す一部破断斜視図である。2 is a partially broken perspective view showing a recording element substrate. FIG. 第1の実施形態の液体吐出ヘッドでの液体吐出ユニットの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquid discharge unit in the liquid discharge head according to the first embodiment. 中間転写方式の液体吐出装置の構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of an intermediate transfer type liquid discharge apparatus. 第2の実施形態の液体吐出ヘッドでの液体吐出ユニットの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a liquid discharge unit in a liquid discharge head according to a second embodiment.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態の例を説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。一例として、以下の説明では、液体を吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子として発熱素子を使用し、熱によって圧力室内の液体に気泡を発生させて吐出口から液体を吐出させるいわゆるサーマル方式の液体吐出ヘッドを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明が適用可能な液体吐出ヘッドはサーマル方式のものに限られるものではなく、圧電素子を使用するピエゾ方式や、その他の各種の液体吐出方式を採用する液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following description does not limit the scope of the present invention. As an example, in the following description, a so-called thermal type liquid is used in which a heating element is used as an energy generating element that generates energy for discharging a liquid, and bubbles are generated in the liquid in the pressure chamber by heat to discharge the liquid from the discharge port. The discharge head will be described as an example. However, the liquid discharge head to which the present invention can be applied is not limited to the thermal type, and the present invention is also applied to a liquid discharge head that employs a piezoelectric method using a piezoelectric element and other various liquid discharge methods. Can be applied.
また以下の説明では、記録液等の液体をタンクと液体吐出ヘッドの間で循環させる液体吐出装置において用いられる液体吐出ヘッドを説明するが、本発明に基づく液体吐出ヘッドが用いられる液体吐出装置はこれに限られるものではない。液体を循環させずに上流側と下流側とにそれぞれタンクを設け、一方のタンクから液体吐出ヘッドを介して他方のタンクへ液体を流すことで液体吐出ヘッドの圧力室内で液体を流動させる形態の液体吐出装置にも本発明を適用することができる。   In the following description, a liquid discharge head used in a liquid discharge apparatus that circulates a liquid such as a recording liquid between a tank and a liquid discharge head will be described. However, a liquid discharge apparatus using a liquid discharge head according to the present invention is described below. It is not limited to this. A tank is provided on each of the upstream side and the downstream side without circulating the liquid, and the liquid flows in the pressure chamber of the liquid discharge head by flowing the liquid from one tank to the other tank via the liquid discharge head. The present invention can also be applied to a liquid ejection device.
さらに、以下の説明では、液体吐出ヘッドが、被記録媒体の幅に対応した長さを有するいわゆるライン型のヘッドとして構成されているものとする。しかしながら、主走査方向及び副走査方向への走査によって被記録媒体における記録を完成させるいわゆるシリアル型の液体吐出ヘッドに対しても本発明を適用することができる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えば、黒色の記録液用及びカラーの記録液用の記録素子基板を各1つずつ搭載する構成のものがあるが、これに限られるものではない。シリアル型の液体吐出ヘッドは、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、被記録媒体の幅よりも短い短尺のラインヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであってもよい。   Furthermore, in the following description, it is assumed that the liquid discharge head is configured as a so-called line head having a length corresponding to the width of the recording medium. However, the present invention can also be applied to a so-called serial type liquid discharge head that completes recording on a recording medium by scanning in the main scanning direction and the sub-scanning direction. As a serial type liquid discharge head, for example, there is a configuration in which one recording element substrate for black recording liquid and one for color recording liquid are mounted, but the present invention is not limited to this. The serial type liquid ejection head creates a line head with a length shorter than the width of the recording medium, with several recording element substrates arranged so that the ejection ports overlap in the direction of the ejection port array, and this is recorded It may be configured to scan the medium.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の液体吐出ヘッドを用いて被記録媒体に記録を形成する液体吐出装置における液体の循環経路を示している。本実施形態の液体吐出ヘッド3はライン型のものであって、複数の吐出口が設けられるとともに、吐出口ごとに吐出口に連通する圧力室を備え、各圧力室には記録液などの液体に吐出のためのエネルギーを付与するエネルギー発生素子が設けられている。圧力室は液体が循環するように構成されており、吐出されなかった液体は液体吐出ヘッドから流出されて液体吐出装置内を循環し、再び液体吐出ヘッドに供給されるようになっている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a liquid circulation path in a liquid ejection apparatus that forms a recording on a recording medium using the liquid ejection head according to the first embodiment of the present invention. The liquid discharge head 3 according to the present embodiment is of a line type and includes a plurality of discharge ports, and each discharge port includes a pressure chamber communicating with the discharge port, and each pressure chamber has a liquid such as a recording liquid. An energy generating element for applying energy for ejection is provided. The pressure chamber is configured to circulate the liquid, and the liquid that has not been discharged flows out of the liquid discharge head, circulates in the liquid discharge apparatus, and is supplied to the liquid discharge head again.
液体吐出ヘッド3は、大別すると、液体供給ユニット220、負圧制御ユニット230及び液体吐出ユニット300によって構成されている。液体吐出ユニット300には、複数の記録素子基板10と共通供給流路211と共通回収流路212とが設けられており、各記録素子基板10にはそれぞれ複数のエネルギー発生素子が設けられている。液体吐出ヘッド3において、各記録素子基板10に対して図示矢印で示すように共通供給経路211から液体が供給され、この液体は共通回収流路212を介して回収されるようになっている。また、液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。液体吐出ヘッド3内における液体の経路及び電気信号の経路の詳細については後述する。   The liquid discharge head 3 is roughly composed of a liquid supply unit 220, a negative pressure control unit 230, and a liquid discharge unit 300. The liquid discharge unit 300 is provided with a plurality of recording element substrates 10, a common supply channel 211, and a common recovery channel 212, and each recording element substrate 10 is provided with a plurality of energy generating elements. . In the liquid ejection head 3, the liquid is supplied from the common supply path 211 to each recording element substrate 10 as indicated by the arrow in the figure, and this liquid is recovered through the common recovery flow path 212. The liquid ejection head 3 is electrically connected to an electric control unit that transmits electric power and ejection control signals to the liquid ejection head 3. Details of the liquid path and the electric signal path in the liquid discharge head 3 will be described later.
液体吐出ヘッド3には、液体を液体吐出ヘッド3へ供給する供給路である液体供給手段、メインタンク1006、及びバッファタンク1003が流体的に接続される。バッファダンク1003は、記録液などの液体を貯留する貯留手段である。この例では、液体吐出ヘッド3が、高圧側の第1循環ポンプ1001、低圧側の第1循環ポンプ1002、及びバッファタンク1003などに流体的に接続している。サブタンクとしてのバッファタンク1003は、タンク内部と外部とを連通する大気連通口(不図示)を有し、液体吐出装置内を循環する液体中に発生した気泡を外部に流出することが可能である。バッファタンク1003は、補充ポンプ1005とも接続されている。補充ポンプ1005は、液体を吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッドの吐出口から吐出(流出)することによって液体吐出ヘッド3で液体が消費された際に、消費された分に相当する液体をメインタンク1006からバッファタンク1003へ移送する。   The liquid discharge head 3 is fluidly connected to a liquid supply means that is a supply path for supplying liquid to the liquid discharge head 3, a main tank 1006, and a buffer tank 1003. The buffer dunk 1003 is a storage unit that stores a liquid such as a recording liquid. In this example, the liquid discharge head 3 is fluidly connected to the first circulation pump 1001 on the high pressure side, the first circulation pump 1002 on the low pressure side, the buffer tank 1003, and the like. A buffer tank 1003 as a sub tank has an air communication port (not shown) that communicates between the inside and outside of the tank, and is capable of flowing out bubbles generated in the liquid circulating in the liquid ejection apparatus to the outside. . The buffer tank 1003 is also connected to a refill pump 1005. The replenishment pump 1005 corresponds to the amount consumed when the liquid is ejected (outflowed) from the ejection port of the liquid ejection head, such as recording or suction recovery after ejecting the liquid. The liquid to be transferred is transferred from the main tank 1006 to the buffer tank 1003.
2つの第1循環ポンプ1001,1002は、バッファタンク1003から液体吐出ヘッド3の液体接続部111に液体を給送する役割を有する。第1循環ポンプ1001,1002としては、定量的な送液能力を有する容積型ポンプを用いることが好ましい。具体的にはチューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等が挙げられるが、例えば一般的な定流量弁やリリーフ弁をポンプ出口に配して一定流量を確保する形態のポンプであっても用いることができる。液体吐出ヘッド300の駆動時には高圧側の第1循環ポンプ1001及び低圧側の第1循環ポンプ1002によって、それぞれ、共通供給経路211及び共通回収流路212内をある一定流量で液体が流れる。この流量としては、液体吐出ヘッド3内の各記録素子基板10間の温度差が、被記録媒体2上での記録品質に影響しない程度以上に設定することが好ましい。もっとも、過度に大きな流量を設定すると、液体吐出ユニット300内の流路の圧損の影響により、各記録素子基板10で負圧差が大きくなり過ぎて記録画像での濃度ムラが生じてしまう。このため、各記録素子基板10間の温度差と負圧差を考慮しながら、流量を設定することが好ましい。液体が循環する経路のうち、高圧側の第1循環ポンプ1001を含む方の経路はこの液体吐出装置での第1の循環系を構成し、低圧側の第1循環ポンプ1002を含む方の経路はこの液体吐出装置での第2の循環系を構成する。   The two first circulation pumps 1001 and 1002 have a role of supplying liquid from the buffer tank 1003 to the liquid connection portion 111 of the liquid discharge head 3. As the first circulation pumps 1001 and 1002, it is preferable to use positive displacement pumps having a quantitative liquid feeding capacity. Specific examples include tube pumps, gear pumps, diaphragm pumps, syringe pumps, and the like. For example, a general constant flow valve or relief valve is arranged at the pump outlet to ensure a constant flow rate. be able to. When the liquid discharge head 300 is driven, liquid flows at a certain flow rate in the common supply path 211 and the common recovery flow path 212 by the first circulation pump 1001 on the high pressure side and the first circulation pump 1002 on the low pressure side, respectively. This flow rate is preferably set to a level that does not affect the recording quality on the recording medium 2 by the temperature difference between the recording element substrates 10 in the liquid ejection head 3. However, if an excessively large flow rate is set, the negative pressure difference is excessively increased in each recording element substrate 10 due to the influence of the pressure loss of the flow path in the liquid ejection unit 300, resulting in density unevenness in the recorded image. For this reason, it is preferable to set the flow rate in consideration of the temperature difference and the negative pressure difference between the recording element substrates 10. Of the paths through which the liquid circulates, the path that includes the first circulation pump 1001 on the high-pressure side constitutes the first circulation system in the liquid discharge device, and the path that includes the first circulation pump 1002 on the low-pressure side. Constitutes a second circulation system in the liquid ejection apparatus.
液体吐出ヘッド3からバッファタンク1003に向けて液体が戻る経路には第2循環ポンプ1004が設けられており、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。負圧制御ユニット230は、記録を行う時にデューティの差によって循環系の流量が変動した場合でも、負圧制御ユニット230よりも上流側(すなわち液体吐出ユニット300側)の圧力を予め設定した一定圧力に維持する機能を有する。負圧制御ユニット230は、それぞれ異なる制御圧が設定されている2つの圧力調整機構を備えている。これら2つの圧力調整機構としては、それ自身よりも上流の圧力を、所望の設定圧を中心として一定の範囲以下の変動で制御できるものであれば、どのような機構を用いてもよい。一例として、いわゆる背圧レギュレーターと同様の機構のものを採用することができる。圧力調整機構として背圧レギュレーターを用いる場合には、液体供給ユニット220を介して負圧制御ユニット230の下流側を第2循環ポンプ1004によって減圧するようにすることが好ましい。このようにするとバッファタンク1003の液体吐出ヘッド3に対する水頭圧の影響を抑制できるので、液体吐出装置におけるバッファタンク1003のレイアウトの自由度を広げることができる。第2循環ポンプ1004としては、液体吐出ヘッド3の駆動時に使用する液体の循環流量の範囲内において、一定圧を有するものであればよく、ターボ型ポンプや容積型ポンプなどを使用できる。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が使用可能である。また第2循環ポンプ1004の代わりに、例えば負圧制御ユニット230に対してある一定の水頭差をもって配置された水頭タンクを設けることもできる。   A second circulation pump 1004 is provided in a path where the liquid returns from the liquid discharge head 3 toward the buffer tank 1003, and the negative pressure control unit 230 is a path between the second circulation pump 1004 and the liquid discharge unit 300. Is provided. The negative pressure control unit 230 is a constant pressure in which the pressure upstream of the negative pressure control unit 230 (that is, the liquid discharge unit 300 side) is set in advance even when the flow rate of the circulation system fluctuates due to a difference in duty when performing recording. It has a function to maintain. The negative pressure control unit 230 includes two pressure adjustment mechanisms each having a different control pressure. As these two pressure adjusting mechanisms, any mechanism may be used as long as the pressure upstream of itself can be controlled with a fluctuation within a certain range around a desired set pressure. As an example, a mechanism similar to a so-called back pressure regulator can be employed. When a back pressure regulator is used as the pressure adjustment mechanism, it is preferable that the second circulation pump 1004 depressurizes 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 on the liquid discharge head 3 of the buffer tank 1003 can be suppressed, the degree of freedom of the layout of the buffer tank 1003 in the liquid discharge device can be expanded. As the second circulation pump 1004, any pump having a constant pressure within the range of the circulation flow rate of the liquid used when the liquid discharge head 3 is driven may be used, and a turbo pump or a positive displacement pump can be used. Specifically, a diaphragm pump or the like can be used. Further, instead of the second circulation pump 1004, for example, a water head tank arranged with a certain water head difference with respect to the negative pressure control unit 230 can be provided.
負圧制御ユニット230内の2つ圧力調整機構のうち、相対的に高圧が設定されている圧力調整機構(図1においてHで表示)は、液体供給ユニット220内を経由して液体吐出ユニット300内の共通供給経路211に接続されている。同様に相対的に低圧が設定されている圧力調整機構(図1においてLで表示)は、液体供給ユニット220内を経由して液体吐出ユニット300内の共通回収流路212に接続されている。液体吐出ユニット300には、共通供給経路211及び共通回収流路212のほかに、各記録素子基板10とそれぞれ連通する個別供給流路213及び個別回収流路214が設けられている。記録素子基板ごとに設けられる個別供給流路213及び個別回収流路214を総称して個別流路と称する。個別流路は、共通供給流路211から分岐して共通回収流路212に合流するように設けられてこれらと連通している。したがって、記録液など液体の一部が共通供給流路211から記録素子基板10の内部流路を通過して共通回収流路212へと流れる流れ(図1の白抜きの矢印)が発生する。これは、共通供給流路211には高圧側の圧力調整機構Hが、共通回収流路212には低圧側の圧力調整機構Lがそれぞれ接続されているため、共通供給流路211と共通回収流路213の間に差圧が生じるからである。   Of the two pressure adjustment mechanisms in the negative pressure control unit 230, the pressure adjustment mechanism (indicated by H in FIG. 1) for which a relatively high pressure is set passes through the liquid supply unit 220 and the liquid discharge unit 300. Are connected to a common supply path 211. Similarly, a pressure adjustment mechanism (indicated by L in FIG. 1) for which a relatively low pressure is set is connected to the common recovery flow path 212 in the liquid discharge unit 300 via the liquid supply unit 220. In addition to the common supply path 211 and the common recovery path 212, the liquid discharge unit 300 is provided with an individual supply path 213 and an individual recovery path 214 that communicate with the respective recording element substrates 10. The individual supply channel 213 and the individual recovery channel 214 provided for each recording element substrate are collectively referred to as individual channels. The individual flow paths are provided so as to branch from the common supply flow path 211 and join the common recovery flow path 212 and communicate with them. Accordingly, a flow (a white arrow in FIG. 1) is generated in which a part of the liquid such as the recording liquid flows from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 through the internal channel of the recording element substrate 10. This is because the high pressure side pressure adjustment mechanism H is connected to the common supply flow path 211 and the low pressure side pressure adjustment mechanism L is connected to the common recovery flow path 212. This is because a differential pressure is generated between the paths 213.
このようにして、液体吐出ユニット300では、共通供給流路211及び共通回収流路212内をそれぞれ通過するように液体を流しつつ、一部の液体が各記録素子基板10内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板10で発生する熱を共通供給流路211および共通回収流路212の流れで記録素子基板10の外部へ流出することができる。そのため、バッファタンク1003からは、不図示の温度調整器などによって例えば27℃に温度制御された液体が液体吐出ヘッド3に供給されることになる。また、液体吐出ヘッド3による記録を行っている際に、記録を行っていない吐出口や圧力室においても液体の流れを生じさせることができる。これにより、その部位において液体の溶媒成分の蒸発に起因して液体の粘度が高まることを抑制することができる。また、増粘した液体や液体中の異物を共通回収流路212へと流出することができる。このため、上述した液体吐出ヘッド3を用いることにより、高速かつ高品位での記録を行うことが可能となる。   In this way, in the liquid discharge unit 300, a part of the liquid passes through each recording element substrate 10 while flowing the liquid so as to pass through the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. Flow occurs. For this reason, the heat generated in each recording element substrate 10 can flow out of the recording element substrate 10 through the flow of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. For this reason, from the buffer tank 1003, a liquid whose temperature is controlled to, for example, 27 ° C. by a temperature controller (not shown) or the like is supplied to the liquid ejection head 3. In addition, when recording is performed by the liquid ejection head 3, it is possible to cause a liquid flow even at ejection ports and pressure chambers where recording is not performed. Thereby, it can suppress that the viscosity of a liquid raises by the evaporation of the solvent component of a liquid in the site | part. Further, the thickened liquid and the foreign matter in the liquid can flow out to the common recovery channel 212. For this reason, it is possible to perform high-speed and high-quality recording by using the liquid discharge head 3 described above.
この構成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くなる。また、負圧制御ユニット230を液体吐出ヘッド3の上流側に配置した場合に比べ、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少なくて済む。そのため、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、液体吐出装置本体のコストを低減できる。この利点は、流量が比較的大きくなるライン型ヘッドであるほど大きくなり、ライン型ヘッドの中でも長手方向に長い液体吐出ヘッドほど有益である。   In this configuration, since the negative pressure control unit 230 is disposed on the downstream side of the liquid ejection head 3, there is less concern that dust and foreign matter generated from the negative pressure control unit 230 will flow into the liquid ejection head 3. Further, the maximum value of the required flow rate supplied from the buffer tank 1003 to the liquid discharge head 3 may be smaller than when the negative pressure control unit 230 is arranged upstream of the liquid discharge head 3. Therefore, the degree of freedom of the applicable circulation pump is increased. For example, a low-cost circulation pump with a simple configuration can be used, or the load on a cooler (not shown) installed in the main body side path can be reduced. This can reduce the cost of the liquid ejection apparatus main body. This advantage increases as the line type head has a relatively large flow rate, and among the line type heads, a liquid discharge head that is long in the longitudinal direction is more beneficial.
もっとも本実施形態の液体吐出装置では、液体吐出ヘッド3の上流側に負圧制御ユニット230を配置することもできる。液体吐出ヘッド3の上流側に負圧制御ユニット230を配置した場合、記録デューティの低い画像の記録を行うときに高い負圧が吐出口に印加されることがなくなり、吐出時に負圧によってサテライト滴が発生することを抑制することができる。高い負圧が吐出口に印加されるのは高デューティ画像の記録を行うときであるため、仮にサテライト滴が発生しても記録された画像では視認されにくく、記録品質への影響は小さいという利点が生ずる。負圧制御ユニット230を液体吐出ヘッド3の上流側に配置するか下流側に配置するかは、液体吐出ヘッド3及び液体吐出装置本体の仕様(吐出流量、最小循環流量、及び液体吐出ヘッド内の流路抵抗)に照らして、好ましいものを選べばよい。   However, in the liquid ejection apparatus according to the present embodiment, the negative pressure control unit 230 can be disposed upstream of the liquid ejection head 3. When the negative pressure control unit 230 is arranged on the upstream side of the liquid discharge head 3, a high negative pressure is not applied to the discharge port when an image with a low recording duty is recorded, and the satellite droplet is discharged by the negative pressure during discharge. Can be prevented from occurring. Since a high negative pressure is applied to the discharge port when recording a high duty image, even if satellite droplets are generated, it is difficult to see in the recorded image, and the effect on the recording quality is small. Will occur. Whether the negative pressure control unit 230 is arranged upstream or downstream of the liquid ejection head 3 depends on the specifications of the liquid ejection head 3 and the liquid ejection apparatus main body (discharge flow rate, minimum circulation flow rate, In view of the flow path resistance, a preferable one may be selected.
次に、第1の実施形態の液体吐出ヘッド3の構成について、図2を用いて説明する。図2の(a)は、液体吐出ヘッド3において吐出口が形成された面の側から見た斜視図であり、(b)は(a)とは反対方向から見た斜視図である。液体吐出ヘッド3は、16個の記録素子基板10とフレキシブル配線基板(FPC)40と電気配線基板90と液体接続部111とを備え、吐出液体である単一の色の記録液での記録が可能なインクジェット式のライン型液体吐出ヘッドである。16個の記録素子基板10は、液体吐出ヘッド3の長手方向に直線上に配列されている。電気配線基板90には信号入力端子91及び電力供給端子92が設けられており、信号入力端子91及び電力供給端子92は、電気配線基板90及びFPC40を介して各記録素子基板10に電気的に接続されている。信号入力端子91及び電力供給端子92は、液体吐出装置の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号などの電気信号と吐出に必要な電力とを電気配線基板90及びFPC40を介して記録素子基板10に供給する。信号出力端子91及び電力供給端子92は液体吐出ヘッド3の両側に配置されているが、これは記録素子基板10に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減するためである。電気配線基板90内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子91及び電力供給端子92の数を記録素子基板10の数に比べて少なくできる。これにより、液体吐出装置に対して液体吐出ヘッド3を組み付ける時又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ようになる。本実施形態の液体吐出ヘッドでは、記録素子基板10の周囲の構成が複雑とならないようにするため、電気信号や電力を各記録素子基板10に供給するための電気配線として、フィルム状であって可撓性を有するFPC40を有している。   Next, the configuration of the liquid ejection head 3 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 2A is a perspective view of the liquid discharge head 3 as viewed from the side where the discharge ports are formed, and FIG. 2B is a perspective view of the liquid discharge head 3 as viewed from the opposite direction to FIG. The liquid discharge head 3 includes 16 recording element substrates 10, a flexible printed circuit board (FPC) 40, an electric wiring substrate 90, and a liquid connecting portion 111, and recording with a single color recording liquid, which is a discharge liquid, is performed. This is an ink-jet line-type liquid discharge head. The 16 recording element substrates 10 are arranged in a straight line in the longitudinal direction of the liquid ejection head 3. The electrical wiring board 90 is provided with a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92, and the signal input terminal 91 and the power supply terminal 92 are electrically connected to each recording element substrate 10 via the electrical wiring board 90 and the FPC 40. It is connected. The signal input terminal 91 and the power supply terminal 92 are electrically connected to the control unit of the liquid ejection device, and respectively transmit an electrical signal such as an ejection drive signal and electric power necessary for ejection via the electrical wiring board 90 and the FPC 40. The recording element substrate 10 is supplied. The signal output terminal 91 and the power supply terminal 92 are arranged on both sides of the liquid ejection head 3 in order to reduce a voltage drop and a signal transmission delay that occur in the wiring portion provided on the recording element substrate 10. By consolidating the wiring by the electric circuit in the electric wiring board 90, the number of signal output terminals 91 and power supply terminals 92 can be reduced as compared with the number of recording element boards 10. This reduces the number of electrical connections that need to be removed when the liquid discharge head 3 is assembled to the liquid discharge apparatus or when the liquid discharge head is replaced. In the liquid discharge head according to the present embodiment, in order to prevent the configuration around the recording element substrate 10 from becoming complicated, it is in the form of a film as an electric wiring for supplying an electric signal or electric power to each recording element substrate 10. The flexible FPC 40 is included.
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、液体吐出装置の液体供給系(図1参照)と接続される。これにより、記録液などの液体が液体吐出装置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内を通った液体が液体吐出装置の供給系へ回収されるようになっている。このように液体は、液体吐出装置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。   The liquid connection portions 111 provided at both ends of the liquid discharge head 3 are connected to a liquid supply system (see FIG. 1) of the liquid discharge device. Thereby, a liquid such as a recording liquid is supplied from the supply system of the liquid discharge apparatus to the liquid discharge head 3, and the liquid that has passed through the liquid discharge head 3 is recovered to the supply system of the liquid discharge apparatus. . Thus, the liquid can circulate through the path of the liquid ejection device and the path of the liquid ejection head 3.
図3は液体吐出ヘッド3の斜視分解図であり、液体吐出ヘッド3を構成する各部品またはユニットがその機能ごとに分割されて表示されている。液体吐出ヘッド3では、液体吐出ユニット300に含まれる後述の第2流路部材60によって液体吐出ヘッドの剛性を担保している。第2流路部材60の両端部に液体吐出ユニット支持部81が接続されており、これにより液体吐出ユニット300は液体吐出装置のキャリッジ(不図示)と機械的に結合されて、液体吐出ヘッド3の位置決めを行う。負圧制御ユニット230を備える液体供給ユニット220と、電気配線基板90とが、液体吐出ユニット支持部81に結合されている。図3には示されていないが、液体吐出ユニット支持部81には液体接続部111が設けられている。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the liquid ejection head 3, in which each component or unit constituting the liquid ejection head 3 is divided and displayed for each function. In the liquid ejection head 3, the rigidity of the liquid ejection head is secured by a second flow path member 60 described later included in the liquid ejection unit 300. Liquid discharge unit support portions 81 are connected to both ends of the second flow path member 60, whereby the liquid discharge unit 300 is mechanically coupled to a carriage (not shown) of the liquid discharge device, and the liquid discharge head 3. Perform positioning. The liquid supply unit 220 including the negative pressure control unit 230 and the electric wiring board 90 are coupled to the liquid discharge unit support portion 81. Although not shown in FIG. 3, the liquid connection unit 111 is provided in the liquid discharge unit support portion 81.
ここに示す液体吐出ヘッド3では、負圧制御ユニット230を構成する上述した高圧側の圧力調整機構と低圧側の圧力調整機構とが分離して設けられており、それに合わせて液体供給ユニット220も2つ設けられている。一方の液体供給ユニット220に設けられる負圧制御ユニット230は高圧側の圧力調整機構のみを有し、他方の液体供給ユニット220に設けられる負圧制御ユニット230には低圧側の圧力調整機構のみが設けられる。言い換えれば、これら2つの負圧制御ユニット230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。2つの液体供給ユニット220内にはそれぞれフィルタ221が内蔵されている。このように液体吐出ヘッド3の両端部にそ、れぞれ、高圧側と低圧側の負圧制御ユニット230を設置した場合、液体吐出ヘッド3の長手方向に延在する共通供給流路211と共通回収流路212とにおける液体の流れが互いに対向する。このようにすると、共通供給流路211と共通回収流路212との間で熱交換が促進されて、共通供給流路211及び共通回収流路212の内部における温度差が低減されることになる。そのため、共通供給流路211及び共通回収流路212に沿って複数設けられる各記録素子基板10における温度差が付きにくく、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。   In the liquid discharge head 3 shown here, the above-described high-pressure side pressure adjustment mechanism and low-pressure side pressure adjustment mechanism constituting the negative pressure control unit 230 are provided separately, and the liquid supply unit 220 is also provided accordingly. Two are provided. The negative pressure control unit 230 provided in one liquid supply unit 220 has only a high pressure side pressure adjustment mechanism, and the negative pressure control unit 230 provided in the other liquid supply unit 220 has only a low pressure side pressure adjustment mechanism. Provided. In other words, these two negative pressure control units 230 are set so as to control pressure with different relatively high and low negative pressures. A filter 221 is built in each of the two liquid supply units 220. In this way, when the negative pressure control unit 230 on the high pressure side and the low pressure side is installed at both ends of the liquid discharge head 3, the common supply flow path 211 extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, The liquid flows in the common recovery channel 212 face each other. In this way, heat exchange is promoted between the common supply channel 211 and the common recovery channel 212, and the temperature difference inside the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 is reduced. . Therefore, there is an advantage that a temperature difference in each of the recording element substrates 10 provided along the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is less likely to occur, and recording unevenness due to the temperature difference is less likely to occur.
液体吐出ユニット300は、複数個の吐出モジュール200と流路構成部材210とからなり、液体吐出ユニット300の被記録媒体側の面にはカバー部材130が取り付けられる。吐出モジュール200は、記録素子基板10と、記録素子基板10を支持する支持部材30とによって構成されている(図5参照)。図3に示すようにカバー部材130は、長尺の開口131が設けられた額縁状の表面を持つ部材であり、開口131からは吐出モジュール200に含まれる記録素子基板10が露出している。開口131の周囲の枠部は、液体吐出ヘッド3の吐出口が形成されている面を記録待機時にキャップするキャップ部材の当接面としての機能を有する。このため、開口131の周囲に沿って接着剤、封止材401(図5参照)、充填材等を塗布し、液体吐出ユニット300の吐出口形成面上の凹凸や隙間を埋めることで、キャップ時に閉空間が形成されるようにすることが好ましい。カバー部材130は、吐出モジュール200において特に吐出面、すなわち吐出口が形成されている面を保護する機能を有する。液体供給ユニット220と液体吐出ユニット300の間で液漏れが生じないようにジョイントゴム100が配置されている。   The liquid discharge unit 300 includes a plurality of discharge modules 200 and a flow path component member 210, and a cover member 130 is attached to the surface of the liquid discharge unit 300 on the recording medium side. The discharge module 200 includes a recording element substrate 10 and a support member 30 that supports the recording element substrate 10 (see FIG. 5). As shown in FIG. 3, the cover member 130 is a member having a frame-like surface provided with a long opening 131, and the recording element substrate 10 included in the ejection module 200 is exposed from the opening 131. The frame portion around the opening 131 has a function as a contact surface of a cap member that caps the surface on which the discharge port of the liquid discharge head 3 is formed during recording standby. For this reason, an adhesive, a sealing material 401 (see FIG. 5), a filler, and the like are applied along the periphery of the opening 131 to fill the irregularities and gaps on the discharge port forming surface of the liquid discharge unit 300, thereby It is sometimes preferable to form a closed space. The cover member 130 has a function of protecting the discharge surface in the discharge module 200, that is, the surface where the discharge port is formed. The joint rubber 100 is arranged so that liquid leakage does not occur between the liquid supply unit 220 and the liquid discharge unit 300.
次に液体吐出ユニット300の流路構成部材210の詳細について説明する。図3に示すように流路構成部材210は、第1流路部材50及び第2流路部材60を積層したものであり、液体供給ユニット220から供給された記録液などの液体を各吐出モジュール200へと分配する。また流路構成部材210は、吐出モジュール200から還流する液体を液体供給ユニット220へと戻すための部材として機能する。吐出モジュール200には、各吐出口まで液体を供給し、吐出されなかった液体を還流する流路が設けられている。このように本実施形態の液体吐出ヘッドでは、記録液などの液体が圧力室を循環する構成とすることにより、圧力室や吐出口近傍部での液体の増粘を抑制できるので、吐出のヨレや不吐を抑制でき、結果として高品質な記録を行うことができる。   Next, details of the flow path component 210 of the liquid discharge unit 300 will be described. As shown in FIG. 3, the flow path component 210 is a laminate of the first flow path member 50 and the second flow path member 60, and the liquid such as the recording liquid supplied from the liquid supply unit 220 is discharged to each discharge module. Distribute to 200. The flow path component 210 functions as a member for returning the liquid refluxed from the discharge module 200 to the liquid supply unit 220. The discharge module 200 is provided with a flow path that supplies liquid to each discharge port and recirculates the liquid that has not been discharged. As described above, in the liquid discharge head according to the present embodiment, since the liquid such as the recording liquid circulates in the pressure chamber, the thickening of the liquid in the pressure chamber and the vicinity of the discharge port can be suppressed. And undischarge can be suppressed, and as a result, high-quality recording can be performed.
流路構成部材210の第2流路部材60は、内部に共通供給流路211及び共通回収流路212が形成された部材であるとともに、液体吐出ヘッド3の剛性を主に担うという機能を有する。したがって第2流路部材60は、液体が循環する共通供給流路211と、共通供給流路211とは分離して設けられて液体が循環する共通回収流路212とが形成された共通流路部材である。剛性を担うために第2流路部材60の材質としては、記録液などの液体に対する十分な耐食性と高い機械強度を有するものが好ましく、具体的にはステンレス鋼(SUS)やチタン(Ti)、アルミナなどを好ましく用いることができる。一方、流路構成部材210の第1流路部材50には、記録素子基板10ごとに対応して設けられる個別供給流路213及び個別回収流路214が形成されている。共通供給流路211及び共通回収流路212での流量は個々の個別供給流路213及び個別回収流路214での流量よりもはるかに大きいため、共通供給流路211及び共通回収流路212の流路断面積の大きくする必要がある。このため、第1流路部材50に比べて第2流路部材60はその厚みを大きくする必要があり、このこともあって、第2流路部材60に液体吐出ヘッド3の剛性を担わせることが可能となる。第2流路部材60に設けられた連通口61と第1流路部材50に形成された個別連通口53とが流体的に連通し、これにより、共通供給流路211と個別供給流路213とが連通し、個別回収流路214と共通回収流路212とが連通する。   The second flow path member 60 of the flow path constituting member 210 is a member in which a common supply flow path 211 and a common recovery flow path 212 are formed, and has a function of mainly responsible for the rigidity of the liquid ejection head 3. . Therefore, the second flow path member 60 is a common flow path in which a common supply flow path 211 through which the liquid circulates and a common recovery flow path 212 that is provided separately from the common supply flow path 211 and through which the liquid circulates are formed. It is a member. In order to assume rigidity, the material of the second flow path member 60 is preferably a material having sufficient corrosion resistance against a liquid such as a recording liquid and high mechanical strength. Specifically, stainless steel (SUS), titanium (Ti), Alumina and the like can be preferably used. On the other hand, an individual supply channel 213 and an individual recovery channel 214 provided corresponding to each recording element substrate 10 are formed in the first channel member 50 of the channel constituting member 210. Since the flow rates in the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are much larger than the flow rates in the individual individual supply channels 213 and the individual recovery channels 214, It is necessary to increase the channel cross-sectional area. For this reason, it is necessary to make the thickness of the second flow path member 60 larger than that of the first flow path member 50. For this reason, the rigidity of the liquid discharge head 3 is assigned to the second flow path member 60. It becomes possible. The communication port 61 provided in the second flow channel member 60 and the individual communication port 53 formed in the first flow channel member 50 are in fluid communication, whereby the common supply flow channel 211 and the individual supply flow channel 213 are communicated. Communicate with each other, and the individual recovery channel 214 and the common recovery channel 212 communicate with each other.
次に、記録素子基板10の構成について、図4を用いて説明する。記録素子基板10は、複数の吐出口13が列をなして形成された吐出口形成部材12を有する。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。吐出口形成部材12は基板11上に設けられている。基板11の一方の面において、各吐出口13に対応した位置には液体を熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子であるエネルギー発生素子15が配置されている。図4では吐出口形成部材12に隠れて見えないが、隣接する吐出口13の間を仕切るように隔壁が設けられており、この隔壁により、記録素子15を内部に備える圧力室23が区画されている。結局、圧力室23は、吐出口形成部材12に形成された凹部に画定される空間であって、吐出口13に連通するとともに、エネルギー発生素子15を備えていることになる。エネルギー発生素子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。エネルギー発生素子15は、液体吐出装置の制御回路から電気配線基板90(図2)及びFPC40(図2)を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱し、圧力室23の液体を沸騰させ、この沸騰による発泡の力で液体を吐出口13から吐出する。各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路18が、他方の側には液体回収路19が延在している。液体供給路18及び液体回収路19は、記録素子基板10に設けられた吐出口列方向に延びた流路であり、それぞれ、基板11を貫通する供給口17a及び回収口17bを介して圧力室23に連通し、それによって吐出口13と連通している。   Next, the configuration of the recording element substrate 10 will be described with reference to FIG. The recording element substrate 10 includes a discharge port forming member 12 in which a plurality of discharge ports 13 are formed in a row. 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”. The discharge port forming member 12 is provided on the substrate 11. On one surface of the substrate 11, an energy generating element 15, which is a heating element for foaming the liquid with thermal energy, is disposed at a position corresponding to each discharge port 13. In FIG. 4, it is hidden behind the discharge port forming member 12, but a partition wall is provided so as to partition the adjacent discharge ports 13, and the pressure chamber 23 including the recording element 15 is partitioned by this partition wall. ing. After all, the pressure chamber 23 is a space defined by a recess formed in the discharge port forming member 12, communicates with the discharge port 13, and includes the energy generating element 15. The energy generating element 15 is electrically connected to the terminal 16 by electrical wiring (not shown) provided on the recording element substrate 10. The energy generating element 15 generates heat based on a pulse signal input from the control circuit of the liquid ejection device via the electric wiring board 90 (FIG. 2) and the FPC 40 (FIG. 2), and boiles the liquid in the pressure chamber 23. The liquid is discharged from the discharge port 13 by the foaming force due to the boiling. Along each discharge port array, a liquid supply path 18 extends on one side and a liquid recovery path 19 extends on the other side. The liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are flow paths provided in the recording element substrate 10 and extending in the direction of the ejection port array, and pressure chambers are respectively provided via the supply port 17a and the recovery port 17b penetrating the substrate 11. 23, thereby communicating with the discharge port 13.
記録素子基板10の、吐出口13が形成される面の裏面にはシート状の蓋部材20が積層されており、蓋部材20には、後述する液体供給路18及び液体回収路19に連通する開口が複数設けられている。図4では基板11に隠されて開口は見えていない。この開口は、複数の連通口51(図5)と連通している。蓋部材20は、記録素子基板10の基板11に形成される液体供給路18及び液体回収路19の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。蓋部材20は、記録液などの液体に対して十分な耐食性を有している材料から構成されることが好ましく、また、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。さらに本実施形態の液体吐出ヘッド3では、液体の温度調整のためのヒーター(不図示)と温度センサ(不図示)が記録素子基板10に設けられている。このヒーターと温度センサとは、圧力室23内の液体の温度を一定の設定温度(例えば50℃)に保つためのものである。   A sheet-like lid member 20 is laminated on the back surface of the recording element substrate 10 on which the ejection port 13 is formed, and the lid member 20 communicates with a liquid supply path 18 and a liquid recovery path 19 described later. A plurality of openings are provided. In FIG. 4, the opening is not visible because it is hidden by the substrate 11. This opening communicates with a plurality of communication ports 51 (FIG. 5). The lid member 20 has a function as a lid that forms part of the walls of the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 formed on the substrate 11 of the recording element substrate 10. The lid member 20 is preferably made of a material having sufficient corrosion resistance against a liquid such as a recording liquid, and the opening shape and opening position of the opening 21 are required to have high accuracy. Furthermore, in the liquid discharge head 3 of the present embodiment, a heater (not shown) and a temperature sensor (not shown) for adjusting the temperature of the liquid are provided on the recording element substrate 10. The heater and the temperature sensor are for maintaining the temperature of the liquid in the pressure chamber 23 at a constant set temperature (for example, 50 ° C.).
次に、記録素子基板10内での液体の流れについて説明する。基板11の一方の面側にはエネルギー発生素子15が形成されており、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路18及び液体回収路19を構成する溝が形成されている。後述するように液体供給路18及び液体回収路19は、それぞれ、個別供給流路213及び個別回収流路214を介して流路構成部材210内の共通供給流路211及び共通回収流路212と接続されている。このため液体供給路18と液体回収路19との間には差圧が生じている。液体吐出ヘッド3の複数の吐出口13から液体を吐出し記録を行っている際に吐出動作を行っていない吐出口においては、この差圧によって、液体供給路18内の液体は、供給口17a→圧力室23→回収口17bを経由して液体回収路19へ流れる。この流れは図4において矢印Cで示されている。この流れによって、記録を休止している吐出口13や圧力室23において、吐出口13からの溶媒の気化によって生じた増粘した液体や、泡・異物などを液体回収路19へ回収することができる。また吐出口13や圧力室23での液体の増粘を抑制することができる。   Next, the flow of liquid in the recording element substrate 10 will be described. An energy generating element 15 is formed on one surface side of the substrate 11, and grooves constituting a liquid supply path 18 and a liquid recovery path 19 extending along the discharge port array are formed on the back surface side thereof. ing. As will be described later, the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are respectively connected to the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 in the flow path component 210 via the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214, respectively. It is connected. For this reason, a differential pressure is generated between the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19. In the discharge ports that are not performing the discharge operation when the liquid is discharged from the plurality of discharge ports 13 of the liquid discharge head 3 and recording is performed, the liquid in the liquid supply path 18 is supplied to the supply port 17a by this differential pressure. → Pressure chamber 23 → Flows into the liquid recovery path 19 via the recovery port 17b. This flow is indicated by arrow C in FIG. By this flow, in the discharge port 13 and the pressure chamber 23 where recording is paused, the thickened liquid generated by the evaporation of the solvent from the discharge port 13, bubbles, foreign matters, etc. can be recovered to the liquid recovery path 19. it can. In addition, the thickening of the liquid in the discharge port 13 and the pressure chamber 23 can be suppressed.
図5は、液体吐出ユニット300の断面を示している。図示されるように、共通供給流路211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200へ接続されている。連通口51は、第1流路部材50に設けられるものであって、吐出モジュール200に形成された液体供給口31に流体的に連通している。液体供給口31は、記録素子基板10の蓋部材20に形成された開口を介して、記録素子基板10内の液体供給路18に連通している。図5では不図示であるが、別の断面においては、共通回収流路212が同様の経路で吐出モジュール200へ接続されている。これまで説明したように、各吐出モジュール200及び記録素子基板10には各吐出口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13に対応する圧力室23を通過して環流できるようになっている。共通供給流路211は高圧側の負圧制御ユニット230と、共通回収流路212は低圧側の負圧制御ユニット230と、それぞれ液体供給ユニット220を介して接続されている。共通供給流路211と共通回収流路212の間の差圧によって、共通供給流路211から記録素子基板10の圧力室23を通過して共通回収流路212へと流れる流れが発生する。   FIG. 5 shows a cross section of the liquid discharge unit 300. As illustrated, the common supply channel 211 is connected to the discharge module 200 via the communication port 61, the individual communication port 53, and the communication port 51. The communication port 51 is provided in the first flow path member 50 and fluidly communicates with the liquid supply port 31 formed in the discharge module 200. The liquid supply port 31 communicates with the liquid supply path 18 in the recording element substrate 10 through an opening formed in the lid member 20 of the recording element substrate 10. Although not shown in FIG. 5, in another cross section, the common recovery flow path 212 is connected to the discharge module 200 through a similar path. As described so far, each discharge module 200 and the recording element substrate 10 are formed with flow paths communicating with the respective discharge ports, and a part or all of the supplied liquid pauses the discharge operation. It can flow through the pressure chamber 23 corresponding to the outlet 13. The common supply channel 211 is connected to the high-pressure side negative pressure control unit 230, and the common recovery channel 212 is connected to the low-pressure side negative pressure control unit 230 via the liquid supply unit 220, respectively. Due to the differential pressure between the common supply channel 211 and the common recovery channel 212, a flow that flows from the common supply channel 211 through the pressure chamber 23 of the recording element substrate 10 to the common recovery channel 212 is generated.
吐出モジュール200と電気配線基板90(図2参照)とを接続するFPC40が第1流路部材50及び第2流路部材60に沿わせて固定されており、端子16(図4参照)に電気的に接続されている。この端子16との電気的接続部の露出部は、上述したように、封止材401によって保護されている。記録素子基板10の吐出面を保護するカバー部材130は、FPC40上に接合されている。このカバー部材130は、共通供給流路211が延びる方向すなわち液体吐出ヘッド3の長手方向とは直交する方向に搬送される被記録媒体と、液体吐出ヘッド3の吐出面との間に位置することになる。FPC40を保護し電気的にシールドするシールド部材403が、断熱部材402を介してFPC40に接合されている。   The FPC 40 that connects the discharge module 200 and the electric wiring board 90 (see FIG. 2) is fixed along the first flow path member 50 and the second flow path member 60, and is electrically connected to the terminal 16 (see FIG. 4). Connected. The exposed portion of the electrical connection portion with the terminal 16 is protected by the sealing material 401 as described above. A cover member 130 that protects the ejection surface of the recording element substrate 10 is bonded onto the FPC 40. The cover member 130 is positioned between the recording medium conveyed in the direction in which the common supply flow path 211 extends, that is, the direction perpendicular to the longitudinal direction of the liquid ejection head 3, and the ejection surface of the liquid ejection head 3. become. A shield member 403 that protects and electrically shields the FPC 40 is joined to the FPC 40 via a heat insulating member 402.
本実施形態の液体吐出ヘッド3では、第2流路部材60に対し、例えば27℃に温度調節された液体が共通供給流路211及び共通回収流路212に供給される。また、記録素子基板10に設けられた温度調整用のヒータにより暖めることにより、供給された27℃の液体は例えば50℃に温度制御される。このため液体吐出ヘッド3の吐出面の近傍に存在する空気は、吐出口からの溶媒成分(特に水分)の蒸発や、液体吐出装置内の温湿度により、通常の環境よりも相対湿度が高くなっている。液体吐出ユニット300の最外面に位置する部材の表面の温度が、この相対湿度から定まる露点を下回ると、その部材の表面に結露が生じることとなる。液体吐出ユニット300に含まれる部材のうち記録素子基板10及び支持部材30も最外面にあるが、記録素子基板10が高い温度に温度調節されているため、記録素子基板10及び支持部材30では結露は起こりにくい。そのため、液体吐出ユニット300の最外面に位置する部材のうち、カバー部材130と及びシールド部材403において結露が起こりやすいこととなる。ここで挙げていない部材が液体吐出ユニット300の最外面に位置することも考えられるが、その場合もそのような部材において結露が起こりやすいことになる。液体吐出ヘッド3の最外面に位置する部材であって吐出モジュール200以外の部材を最外面部材と呼ぶ。最外面部材には、液体吐出ユニット300の最外面に位置する部材以外のものも含まれることが考えられる。しかしながらそのような部材については、液体吐出ユニットの最外面に位置する部材よりも第2流路部材60に対する距離が遠く、したがってそのような部材と第2流路部材60との間の熱抵抗も大きいので、結露の問題を考慮する必要はない。   In the liquid ejection head 3 of the present embodiment, the liquid whose temperature is adjusted to 27 ° C., for example, is supplied to the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 with respect to the second channel member 60. Further, the temperature of the supplied 27 ° C. liquid is controlled to, for example, 50 ° C. by heating with a temperature adjusting heater provided on the recording element substrate 10. For this reason, the air existing in the vicinity of the discharge surface of the liquid discharge head 3 has a higher relative humidity than the normal environment due to evaporation of solvent components (particularly moisture) from the discharge port and temperature and humidity in the liquid discharge apparatus. ing. When the temperature of the surface of the member located on the outermost surface of the liquid discharge unit 300 is below the dew point determined from this relative humidity, condensation occurs on the surface of the member. Among the members included in the liquid discharge unit 300, the recording element substrate 10 and the support member 30 are also on the outermost surface. However, since the temperature of the recording element substrate 10 is adjusted to a high temperature, dew condensation occurs on the recording element substrate 10 and the support member 30. Is unlikely to occur. Therefore, dew condensation is likely to occur in the cover member 130 and the shield member 403 among the members located on the outermost surface of the liquid discharge unit 300. Although it is conceivable that a member not listed here is located on the outermost surface of the liquid discharge unit 300, in such a case, condensation easily occurs in such a member. Members located on the outermost surface of the liquid ejection head 3 and other than the ejection module 200 are referred to as outermost surface members. It is conceivable that the outermost member includes members other than the member located on the outermost surface of the liquid discharge unit 300. However, such a member is farther away from the second flow path member 60 than the member located on the outermost surface of the liquid discharge unit, and thus the thermal resistance between such a member and the second flow path member 60 is also high. Because it is large, it is not necessary to consider the problem of condensation.
本実施形態の液体吐出ヘッド3では、第2流路部材60に比べて第1流路部材50の熱抵抗を大きくすることで、カバー部材130に対する結露を抑制することができる。このとき第1流路部材50は、最外面部材であるカバー部材と共通流路部材である第2流路部材60との間に配置される中間部材として機能する。カバー部材130への伝熱には3つの経路がある。第1には温度調節された記録素子基板10からの伝熱であり、これは支持部材30を介して伝わるが、記録素子基板10及び支持部材30はいずれも環境温度よりも高温であるので、結露をさせにくくする伝熱である。第2には、液体吐出ヘッド3の近傍の気流からの熱伝達であり、これは流速や温度により変化する。第3には、第2流路部材60及び第1流路部材50を通る伝熱であり、低い温度(27℃)に温度調節された液体が共通供給流路211及び共通回収流路212から熱を奪ってカバー部材130の温度を下げるものである。この第3の伝熱のルートに起因して、カバー部材130の表面に結露が起こる可能性がある。特に記録幅が長く、大流量を流す必要がある液体吐出ヘッド3においては、流量が大きいことにより熱伝達率も大きくなって奪い去れる熱量も大きくなるため、結露がより起こりやすくなる。剛性を担う必要上、第2流路部材60の材質の変更は難しいので、第1流路部材50の熱抵抗を第2流路部材60の熱抵抗よりも大きくする。これにより本実施形態では、第3の伝熱ルートを阻害し、カバー部材130の温度低下を防いで、結露を抑制することができる。   In the liquid ejection head 3 of the present embodiment, dew condensation on the cover member 130 can be suppressed by increasing the thermal resistance of the first flow path member 50 compared to the second flow path member 60. At this time, the first flow path member 50 functions as an intermediate member disposed between the cover member that is the outermost surface member and the second flow path member 60 that is the common flow path member. There are three paths for heat transfer to the cover member 130. The first is heat transfer from the temperature-controlled recording element substrate 10, which is transmitted through the support member 30. Since both the recording element substrate 10 and the support member 30 are higher than the environmental temperature, Heat transfer that makes it difficult for condensation to occur. The second is heat transfer from the air flow in the vicinity of the liquid discharge head 3, which varies depending on the flow velocity and temperature. Third, heat transfer through the second flow path member 60 and the first flow path member 50, and the liquid whose temperature is adjusted to a low temperature (27 ° C.) is transferred from the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. The temperature of the cover member 130 is lowered by removing heat. Due to the third heat transfer route, condensation may occur on the surface of the cover member 130. In particular, in the liquid ejection head 3 that has a long recording width and needs to flow a large flow rate, the large flow rate increases the heat transfer rate and the amount of heat to be removed, so that condensation is more likely to occur. Since it is difficult to change the material of the second flow path member 60 because it is necessary to assume rigidity, the thermal resistance of the first flow path member 50 is made larger than the thermal resistance of the second flow path member 60. Thereby, in this embodiment, a 3rd heat transfer route can be inhibited, the temperature fall of the cover member 130 can be prevented, and dew condensation can be suppressed.
熱抵抗率は、熱伝導率をλ、部材の厚さをtとすると、t/λで表すことができ、熱抵抗率を伝熱面積で除算すれば熱抵抗が得られる。ここで第2流路部材60の材料として例示したステンレス鋼の熱伝導率は20W/mK、アルミナの熱伝導率は24W/mKである。そこで第2流路部材60よりも熱抵抗を大きくする部材では、その厚さを大きくして伝熱距離を長くするか、あるいは、熱伝導率が低い材料、例えば樹脂材料を選択する。流路が形成される部材には、熱抵抗により温度差が生じても液体の漏洩が生じる可能性が小さいように、隣接部材との線膨張率差を小さくする必要がある。したがって、第1流路部材50など、第2流路部材60よりも熱抵抗を大きくする部材の材料としては、樹脂材料を母材としてシリカ微粒子などの無機フィラーを添加した複合材料が好適である。そのような樹脂材料として例えばポリフェニルサルファイド(以下、PPSとする)は、熱伝導率が0.8W/mKであり、大きな熱抵抗を得ることができる。   The thermal resistivity can be expressed as t / λ where λ is the thermal conductivity and t is the thickness of the member, and the thermal resistance can be obtained by dividing the thermal resistivity by the heat transfer area. Here, the thermal conductivity of stainless steel exemplified as the material of the second flow path member 60 is 20 W / mK, and the thermal conductivity of alumina is 24 W / mK. Therefore, for a member having a thermal resistance larger than that of the second flow path member 60, the thickness is increased to increase the heat transfer distance, or a material having a low thermal conductivity, for example, a resin material is selected. In the member in which the flow path is formed, it is necessary to reduce the difference in linear expansion coefficient with the adjacent member so that the possibility of liquid leakage is small even if a temperature difference occurs due to thermal resistance. Therefore, as a material for a member having a higher thermal resistance than the second flow path member 60, such as the first flow path member 50, a composite material in which an inorganic filler such as silica fine particles is added using a resin material as a base material is suitable. . As such a resin material, for example, polyphenyl sulfide (hereinafter referred to as PPS) has a thermal conductivity of 0.8 W / mK, and a large thermal resistance can be obtained.
カバー部材130に対する第2流路部材60の熱抵抗率は、共通流路(共通供給流路211及び共通回収流路212)から第1流路部材50までの距離を2mmとすると、第2流路部材60にアルミナを用いた場合、8.3×10-52K/Wとなる。第2流路部材60にステンレス鋼を用いた場合には、1.0×10-42K/Wとなる。ここで第1流路部材50の厚さが3mmでその材料にPPSを用いた時の熱抵抗率は3.8×10-32K/Wであって、第2流路部材60の熱抵抗率より1桁以上大きくなっており、カバー部材130の冷却を抑えて、結露を抑制することができる。また、シールド部材403に対する第2流路部材60の熱抵抗率は、共通流路から第2流路部材60の外側面までの距離を6mmとすると、第2流路部材にアルミナを用いた場合には2.5×10-42K/Wとなる。同様にステンレス鋼を用いた場合には、3.0×10-42K/Wとなる。また、第2流路部材60とシールド部材403との間に断熱部材402としてエポキシ樹脂を1mm充填することで、熱抵抗率が3.3×10-32K/Wと1桁以上大きくなり、シールド部材403の冷却を抑えて結露を抑制することができる。第2流路部材60とシールド部材403の関係で言えば、シールド部材403は最外面部材に相当し、断熱部材402は中間部材に相当する。 The thermal resistivity of the second flow path member 60 with respect to the cover member 130 is the second flow when the distance from the common flow path (the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212) to the first flow path member 50 is 2 mm. When alumina is used for the road member 60, it becomes 8.3 × 10 −5 m 2 K / W. When stainless steel is used for the second flow path member 60, it becomes 1.0 × 10 −4 m 2 K / W. Here, when the thickness of the first flow path member 50 is 3 mm and PPS is used as the material, the thermal resistivity is 3.8 × 10 −3 m 2 K / W. It is larger by one digit or more than the thermal resistivity, so that the cooling of the cover member 130 can be suppressed and condensation can be suppressed. In addition, when the distance from the common flow path to the outer surface of the second flow path member 60 is 6 mm, the thermal resistivity of the second flow path member 60 with respect to the shield member 403 is when alumina is used for the second flow path member. Is 2.5 × 10 −4 m 2 K / W. Similarly, when stainless steel is used, it becomes 3.0 × 10 −4 m 2 K / W. Moreover, by filling 1 mm of epoxy resin as the heat insulating member 402 between the second flow path member 60 and the shield member 403, the thermal resistivity is 3.3 × 10 −3 m 2 K / W, which is larger by one digit or more. Thus, the cooling of the shield member 403 can be suppressed and condensation can be suppressed. Speaking of the relationship between the second flow path member 60 and the shield member 403, the shield member 403 corresponds to the outermost member, and the heat insulating member 402 corresponds to the intermediate member.
以上説明してきたように、第2流路部材60と液体吐出ヘッド3の最外面に配置される部材との間に第2流路部材60よりも熱抵抗の大きな部材を配置することにより、液体吐出ヘッド3の最外面に配置される部材の表面における結露を抑制することができる。   As described above, by disposing a member having a thermal resistance higher than that of the second flow path member 60 between the second flow path member 60 and a member disposed on the outermost surface of the liquid discharge head 3, the liquid Condensation on the surface of the member disposed on the outermost surface of the ejection head 3 can be suppressed.
(第2の実施形態)
上述の第1の実施形態は、被記録媒体に対して液体吐出ヘッドから液体を直接吐出する形式の液体吐出装置における液体吐出ヘッドに関するものであるが、中間転写方式の液体吐出装置における液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。液体吐出装置がインクジェット記録装置である場合、高速かつ高速かつ高品位な画像出力を達成するためには、被記録媒体の繊維に沿って記録液が広がるフェザーリング等の画像劣化現象を抑制する必要がある。中間転写体を用いる中間転写方式の液体吐出装置は、そのような画像劣化現象を解決しようとするものである。第2の実施形態では、中間転写方式の液体吐出装置において用いられる液体吐出ヘッドについて説明する。
(Second Embodiment)
The first embodiment described above relates to a liquid ejection head in a liquid ejection apparatus that directly ejects liquid from a liquid ejection head to a recording medium. The liquid ejection head in an intermediate transfer type liquid ejection apparatus. The present invention can also be applied to. When the liquid ejection device is an inkjet recording device, in order to achieve high-speed, high-speed, and high-quality image output, it is necessary to suppress image deterioration phenomena such as feathering in which the recording liquid spreads along the fibers of the recording medium There is. An intermediate transfer liquid ejecting apparatus using an intermediate transfer member is intended to solve such an image deterioration phenomenon. In the second embodiment, a liquid discharge head used in an intermediate transfer type liquid discharge apparatus will be described.
中間転写方式の液体吐出装置は、中間転写体のほかに、反応液付与手段、記録液付与手段、補助液付与手段、温度調整手段及び転写手段を有する。反応液付与手段は、中間転写体上に反応液を付与するものであり、記録液付与手段は、中間転写体上に付与され反応液上に記録液を付与するものである。補助液付与手段は、中間転写体上に付与された反応液および記録液上に、水溶性樹脂を含有する補助液を付与し、中間転写体上に反応液、記録液及び補助液からなる中間画像を形成する。転写手段は、中間画像を被記録媒体に転写するものである。   In addition to the intermediate transfer member, the intermediate transfer liquid ejecting apparatus includes a reaction liquid applying unit, a recording liquid applying unit, an auxiliary liquid applying unit, a temperature adjusting unit, and a transfer unit. The reaction liquid applying unit applies the reaction liquid onto the intermediate transfer member, and the recording liquid application unit applies the recording liquid onto the reaction liquid that is applied onto the intermediate transfer member. The auxiliary liquid applying means applies an auxiliary liquid containing a water-soluble resin to the reaction liquid and the recording liquid applied on the intermediate transfer body, and the intermediate composed of the reaction liquid, the recording liquid, and the auxiliary liquid on the intermediate transfer body. Form an image. The transfer means transfers the intermediate image to a recording medium.
図6は、中間転写方式の液体吐出装置の具体的な構成例を示している。この液体吐出装置は、回転可能なドラム状の支持部材501と、その外周面に配置された表層部材502とからなる中間転写体500を備えている。支持部材501は、軸503を中心として図示矢印方向に回転駆動し、その回転と同期して、その周辺に配置された各手段が作動するようになっている。また、中間転写体500の外周面に反応液を付与する反応液付与手段として、ローラ式塗布装置504が配置されている。このローラ式塗布装置504では、反応液用の容器に充填された反応液が、2つのローラの回転により、これらのローラの外周面上を移動する。そして、中間転写体500の外周面に当接したローラの回転により、このローラから中間転写体500の外周面上に反応液が付与される。   FIG. 6 shows a specific configuration example of an intermediate transfer type liquid ejection apparatus. This liquid discharge apparatus includes an intermediate transfer member 500 including a rotatable drum-shaped support member 501 and a surface layer member 502 disposed on the outer peripheral surface thereof. The support member 501 is driven to rotate about the shaft 503 in the direction of the arrow shown in the figure, and each means disposed around the support member 501 operates in synchronization with the rotation. In addition, a roller-type coating device 504 is disposed as a reaction liquid applying unit that applies a reaction liquid to the outer peripheral surface of the intermediate transfer member 500. In this roller-type coating device 504, the reaction liquid filled in the reaction liquid container moves on the outer peripheral surfaces of these rollers by the rotation of the two rollers. Then, the reaction liquid is applied to the outer peripheral surface of the intermediate transfer member 500 from the roller by the rotation of the roller in contact with the outer peripheral surface of the intermediate transfer member 500.
中間転写体500の回転方向に対してローラ式塗布装置504の下流側には、中間転写体500の外周面に対向するように記録液付与手段である液体吐出ヘッド3が配置されている。液体吐出ヘッド3は、例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色の記録液を中間転写体500の外周面に吐出するものであって、各色ごとに1つずつ、合計4個設けられている。中間転写体500の回転方向に対して液体吐出ヘッド3の下流側には、中間転写体500の外周面に補助液を付与する補助液付与手段としての液体吐出ヘッド4が設けられている。液体吐出ヘッド3,4としては、例えば、エネルギー発生素子として発熱素子を使用し、オンデマンドで吐出口から液体を吐出するタイプの第1の実施形態に示すような液体吐出ヘッドが用いられる。液体吐出ヘッド3,4の各々は、中間転写体500の軸503に略平行となるように直線状に配置したラインヘッド形態となっている。ローラ式塗布装置504及び液体吐出ヘッド3,4により、中間転写体500の外周面上には反応液、記録液及び補助液が順次付与されることとなり、これらの液からなる中間画像が形成される。この中間画像は、被記録媒体上に記録すべき画像を鏡像反転した画像である。さらに、中間転写体500上の中間画像中の液体成分(特に水分あるいは溶媒)を減少させる目的で送風装置505が配置されている。送風装置505は、中間転写体500の回転方向に対して液体吐出ヘッド4の下流側の位置で、中間転写体500の外周面に対して空気を吹き付ける。送風装置505からの送風により中間画像中の液体分を減少させて、転写時の画像の乱れを抑制し被記録媒体上に良好な画像を得ることができる。   On the downstream side of the roller-type coating device 504 with respect to the rotation direction of the intermediate transfer body 500, the liquid discharge head 3 serving as a recording liquid application unit is disposed so as to face the outer peripheral surface of the intermediate transfer body 500. The liquid ejection head 3 ejects, for example, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) recording liquids onto the outer peripheral surface of the intermediate transfer body 500, and for each color. A total of four are provided. On the downstream side of the liquid discharge head 3 with respect to the rotation direction of the intermediate transfer body 500, a liquid discharge head 4 is provided as auxiliary liquid applying means for applying auxiliary liquid to the outer peripheral surface of the intermediate transfer body 500. As the liquid discharge heads 3 and 4, for example, a liquid discharge head as shown in the first embodiment of a type in which a heating element is used as an energy generating element and liquid is discharged from an discharge port on demand is used. Each of the liquid discharge heads 3 and 4 is in the form of a line head arranged linearly so as to be substantially parallel to the shaft 503 of the intermediate transfer member 500. The roller-type coating device 504 and the liquid discharge heads 3 and 4 sequentially apply the reaction liquid, the recording liquid, and the auxiliary liquid on the outer peripheral surface of the intermediate transfer body 500, and an intermediate image composed of these liquids is formed. The This intermediate image is an image obtained by mirror-inverting an image to be recorded on the recording medium. Further, a blower 505 is disposed for the purpose of reducing liquid components (especially moisture or solvent) in the intermediate image on the intermediate transfer member 500. The blower 505 blows air against the outer peripheral surface of the intermediate transfer member 500 at a position downstream of the liquid discharge head 4 with respect to the rotation direction of the intermediate transfer member 500. By reducing the amount of liquid in the intermediate image by blowing air from the blower 505, it is possible to suppress image disturbance during transfer and obtain a good image on the recording medium.
中間転写体500の支持部材501には、温度制御手段である加熱用のヒータ506が内蔵されている。このヒータ506により、後述する中間画像の転写時までに、中間転写体500を、補助液に含有される水溶性樹脂のガラス転移温度以上まで、例えば60℃に加熱できるようになっている。中間転写体500の回転方向で送風装置505やヒータ506の位置よりもさらに下流側には、中間転写体500の外周面に対向する外周面を有する加圧ローラ507が配置されている。転写手段である加圧ローラ507により、中間転写体500上の中間画像を被記録媒体508に接触させてこの中間画像を被記録媒体508に転写できるようになっている。加圧ローラ507には冷却部509が内蔵されている。この冷却部509により、転写時の被記録媒体508の温度を補助液に含まれる水溶性樹脂のガラス転移点よりも低い温度に冷却できるようになっている。このように図6に示す液体吐出装置では、中間転写体500と加圧ローラ507とによって中間転写体500上の中間画像と記録媒体508とを挟み込むように加圧することで、効率の良い画像転写を実現している。すなわち実際の転写工程では、中間転写体500上に形成された中間画像は、画像転写部510において、搬送ローラ511の回転により搬送ガイド512に沿って搬送された被記録媒体508と接触する。そして、被記録媒体508が中間転写体500から剥離することで、中間転写体500に形成されていた中間画像が被記録媒体508に転写される。   The support member 501 of the intermediate transfer member 500 includes a heater 506 for heating that is a temperature control unit. By this heater 506, the intermediate transfer member 500 can be heated to, for example, 60 ° C. or more, up to the glass transition temperature of the water-soluble resin contained in the auxiliary liquid by the time of transferring the intermediate image described later. A pressure roller 507 having an outer peripheral surface facing the outer peripheral surface of the intermediate transfer member 500 is disposed further downstream than the positions of the blower 505 and the heater 506 in the rotation direction of the intermediate transfer member 500. An intermediate image on the intermediate transfer member 500 is brought into contact with the recording medium 508 by a pressure roller 507 serving as a transfer unit, and the intermediate image can be transferred to the recording medium 508. The pressure roller 507 includes a cooling unit 509. The cooling unit 509 can cool the temperature of the recording medium 508 at the time of transfer to a temperature lower than the glass transition point of the water-soluble resin contained in the auxiliary liquid. As described above, in the liquid ejection apparatus shown in FIG. 6, the intermediate transfer body 500 and the pressure roller 507 pressurize the intermediate image on the intermediate transfer body 500 and the recording medium 508 so as to efficiently transfer the image. Is realized. That is, in the actual transfer process, the intermediate image formed on the intermediate transfer member 500 comes into contact with the recording medium 508 conveyed along the conveyance guide 512 by the rotation of the conveyance roller 511 in the image transfer unit 510. Then, the recording medium 508 is peeled off from the intermediate transfer member 500, whereby the intermediate image formed on the intermediate transfer member 500 is transferred to the recording medium 508.
中間転写体500は例えば60℃の高温に温度制御されており、各液体吐出ヘッド3,4の共通供給流路211及び共通回収流路212に供給される記録液は、排熱を効率よく行うために例えば27℃の低温に温度制御されている。液体吐出ヘッド3,4内の記録素子基板10は、良好な吐出特性を得るために、例えば50℃に温度制御されている。液体吐出ヘッド3,4の液体吐出モジュール200と中間転写体500との間に存在する空気は、中間転写体500の温度(60℃)により温められ、さらに記録液や補助液を吐出することにより相対湿度が上昇した結露しやすい環境になっている。液体吐出ヘッド3,4としては、吐出する液体が記録液であるか補助液であるかの違いはあるものの、同じ種類の液体吐出ヘッドを用いることができるので、液体吐出ヘッド3により、第2の実施形態の液体吐出ヘッドを説明する。図7は第2の実施形態の液体吐出ヘッドにおける液体吐出ユニット300の断面を示している。   The intermediate transfer member 500 is temperature-controlled at a high temperature of, for example, 60 ° C., and the recording liquid supplied to the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 of each liquid ejection head 3, 4 efficiently exhausts heat. Therefore, the temperature is controlled to a low temperature of 27 ° C., for example. The recording element substrate 10 in the liquid discharge heads 3 and 4 is temperature-controlled at 50 ° C., for example, in order to obtain good discharge characteristics. The air existing between the liquid discharge module 200 of the liquid discharge heads 3 and 4 and the intermediate transfer body 500 is warmed by the temperature (60 ° C.) of the intermediate transfer body 500 and further discharges the recording liquid and auxiliary liquid. The environment is prone to condensation with increased relative humidity. As the liquid discharge heads 3 and 4, the same type of liquid discharge head can be used although there is a difference whether the liquid to be discharged is a recording liquid or an auxiliary liquid. The liquid discharge head of the embodiment will be described. FIG. 7 shows a cross section of the liquid discharge unit 300 in the liquid discharge head of the second embodiment.
本実施形態の液体吐出ヘッド3は、断熱部材402の形状を除き、上述した第1の実施形態の液体吐出ヘッド3と同じ構成のものである。中間転写方式の液体吐出装置において用いられるものであるので、中間転写体500の断面の一部も図7に示されている。図7に示すようにカバー部材130は、50℃に温度制御されている記録素子基板10の外側に位置しており、FPC40を介して第1流路部材50と接触している。ここで第1流路部材50は、樹脂材料で形成されており熱抵抗が高いため、低い温度の第2流路部材60と高い温度の中間転写体500との間を断熱する機能を有している。このような構成にすることにより、カバー部材130は中間転写体500により温められて露点よりも高い温度を維持することができ、カバー部材130における結露を抑制することができる。また部材の熱抵抗は、その熱伝導率をλ、その厚さをt、伝熱面積をSとすると、t/λSであらわすことができる。そのため、熱抵抗を大きくするためには、部材の厚さtを大きくする、熱伝導率λを低くする、面積Sを狭くする、の3つの方法がある。そこで図7に示すように、FPC40とシールド部材403との間隔は一定に保ったまま、FPC40とシールド部材403との隙間に部分的に断熱部材402が設けられるようにする。FPC40とシールド部材403との隙間のうち断熱部材402が設けられていない部分404は空気層となる。したがって、中間部材は、断熱部材402と空気層とが交互に配置した構成を有する。エポキシ樹脂などの断熱部材402よりも空気層の方が熱伝導率が小さいから、第2流路部材40とシールド部材403との間の熱抵抗が大きくなる。このように不連続に断熱部材402を設けることにより、第2流路部材60とシールド部材403との間の熱抵抗をさらに大きくすることができ、シールド部材403の低温化を防止してシールド部材403での結露を抑制することができる。   The liquid discharge head 3 of this embodiment has the same configuration as the liquid discharge head 3 of the first embodiment described above, except for the shape of the heat insulating member 402. A part of the cross section of the intermediate transfer member 500 is also shown in FIG. As shown in FIG. 7, the cover member 130 is located outside the recording element substrate 10 whose temperature is controlled to 50 ° C., and is in contact with the first flow path member 50 via the FPC 40. Here, since the first flow path member 50 is formed of a resin material and has a high thermal resistance, the first flow path member 50 has a function of insulating between the low temperature second flow path member 60 and the high temperature intermediate transfer body 500. ing. With such a configuration, the cover member 130 can be warmed by the intermediate transfer member 500 to maintain a temperature higher than the dew point, and condensation on the cover member 130 can be suppressed. The thermal resistance of the member can be expressed by t / λS, where λ is the thermal conductivity, t is the thickness, and S is the heat transfer area. Therefore, there are three methods for increasing the thermal resistance: increasing the thickness t of the member, decreasing the thermal conductivity λ, and decreasing the area S. Therefore, as shown in FIG. 7, a heat insulating member 402 is partially provided in the gap between the FPC 40 and the shield member 403 while keeping the distance between the FPC 40 and the shield member 403 constant. Of the gap between the FPC 40 and the shield member 403, a portion 404 where the heat insulating member 402 is not provided becomes an air layer. Therefore, the intermediate member has a configuration in which the heat insulating members 402 and the air layers are alternately arranged. Since the thermal conductivity of the air layer is smaller than that of the heat insulating member 402 such as epoxy resin, the thermal resistance between the second flow path member 40 and the shield member 403 is increased. By discontinuously providing the heat insulating member 402 in this way, the thermal resistance between the second flow path member 60 and the shield member 403 can be further increased, and the shield member 403 can be prevented from being lowered in temperature to be shield member. Condensation at 403 can be suppressed.
本実施形態において示すように、中間転写体500により温められた環境においても、熱抵抗の大きな部材を配置することで、カバー部材130やシールド部材403の温度を環境温度に近づけることができ、これらの部材の表面での結露の発生を防止できる。以上説明してきたように本発明に基づく液体吐出ヘッド3を用いることにより、中間転写方式の液体吐出装置においても、液体吐出ヘッドを構成する部材、例えばカバー部材やシールド部材での結露を防止することができる。   As shown in the present embodiment, even in an environment heated by the intermediate transfer member 500, the temperature of the cover member 130 and the shield member 403 can be brought close to the environmental temperature by arranging a member having a large thermal resistance. It is possible to prevent the occurrence of condensation on the surface of the member. As described above, by using the liquid discharge head 3 according to the present invention, it is possible to prevent condensation on members constituting the liquid discharge head, for example, a cover member or a shield member, even in an intermediate transfer type liquid discharge apparatus. Can do.
3 液体吐出ヘッド
15 エネルギー発生素子
23 圧力室
50 第1流路部材
60 第2流路部材
130 カバー部材
200 吐出モジュール
211 共通供給流路
212 共通回収流路
3 Liquid discharge head 15 Energy generating element 23 Pressure chamber 50 First flow path member 60 Second flow path member 130 Cover member 200 Discharge module 211 Common supply flow path 212 Common recovery flow path

Claims (12)

  1. 被記録媒体の幅に対応した長さを備えるライン型の液体吐出ヘッドであって、
    外部から流入した液体を液体吐出ヘッドの長手方向に沿って供給する共通供給流路と、前記液体吐出ヘッドの長手方向に延在し、外部へ液体を流出するための共通回収流路とが形成された共通流路部材と、
    液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子を内部に備える圧力室とを備え、前記共通供給流路から分岐した液体が前記圧力室に供給され、前記圧力室から流出された液体が前記共通回収流路に合流する吐出モジュールと、
    前記吐出モジュールとは別に前記液体吐出ヘッドの最外面に配置される最外面部材と、
    前記最外面部材と前記共通流路部材との間に配置される中間部材と、
    を有し、
    前記中間部材の熱抵抗が前記共通流路部材の熱抵抗よりも大きいことを特徴とする、液体吐出ヘッド。
    A line-type liquid ejection head having a length corresponding to the width of the recording medium,
    A common supply channel that supplies liquid flowing in from the outside along the longitudinal direction of the liquid discharge head and a common recovery channel that extends in the longitudinal direction of the liquid discharge head and flows out of the liquid to the outside are formed. A common flow path member,
    A liquid branched from the common supply channel, comprising: a discharge port that discharges liquid; an energy generating element that generates energy for discharging liquid from the discharge port; and a pressure chamber that includes the energy generating element therein Is supplied to the pressure chamber, and a discharge module in which the liquid discharged from the pressure chamber joins the common recovery flow path;
    Separately from the ejection module, an outermost surface member disposed on the outermost surface of the liquid ejection head;
    An intermediate member disposed between the outermost surface member and the common flow path member;
    Have
    The liquid ejection head according to claim 1, wherein a thermal resistance of the intermediate member is larger than a thermal resistance of the common flow path member.
  2. 循環する液体に関し前記共通供給流路の方が前記共通回収流路よりも圧力が高くなるように前記共通供給流路での圧力と前記共通回収流路での圧力とを調整する圧力調整機構をさらに有する、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。   A pressure adjusting mechanism that adjusts the pressure in the common supply channel and the pressure in the common recovery channel so that the pressure in the common supply channel is higher than that in the common recovery channel with respect to the circulating liquid; The liquid discharge head according to claim 1, further comprising:
  3. 前記中間部材は、前記共通流路部材と前記吐出モジュールとの間にあって、前記共通供給流路から液体を分岐して前記吐出モジュールに供給する個別供給流路と、前記吐出モジュールから流出される液体を前記共通回収流路に合流させる個別回収流路とを備える、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。   The intermediate member is located between the common flow path member and the discharge module, branches from the common supply flow path to supply liquid to the discharge module, and liquid that flows out of the discharge module The liquid discharge head according to claim 1, further comprising: an individual recovery channel that joins the common recovery channel to the common recovery channel.
  4. 前記最外面部材は、前記吐出モジュールの前記被記録媒体側に設けられるカバー部材である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   4. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the outermost surface member is a cover member provided on the recording medium side of the ejection module. 5.
  5. 前記吐出モジュールへ電気信号を供給する電気配線基板をさらに備え、
    前記最外面部材は、前記電気配線基板を保護するために前記液体吐出ヘッドの外面に配置されたシールド部材である、請求項1または2記載の液体吐出ヘッド。
    An electric wiring board for supplying an electric signal to the discharge module;
    3. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the outermost surface member is a shield member disposed on an outer surface of the liquid ejection head in order to protect the electric wiring board.
  6. 前記中間部材は、断熱部材と空気層とを交互に配置した構成を有する、請求項5に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid ejection head according to claim 5, wherein the intermediate member has a configuration in which heat insulating members and air layers are alternately arranged.
  7. 前記吐出モジュールはヒーターと温度センサとを備え、前記圧力室の内部の液体の温度が設定温度に制御される、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein the discharge module includes a heater and a temperature sensor, and the temperature of the liquid inside the pressure chamber is controlled to a set temperature.
  8. 前記圧力室内の液体は当該圧力室の外部との間で循環される、請求項1乃至7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.
  9. 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、
    液体を貯える貯留手段と、
    前記貯留手段から液体を前記共通供給流路に循環させる第1の循環系と、
    前記貯留手段から液体を前記共通回収流路に循環させる第2の循環系と、
    を備えることを特徴とする液体吐出装置。
    A liquid discharge head according to any one of claims 1 to 8,
    Storage means for storing liquid;
    A first circulation system for circulating liquid from the storage means to the common supply flow path;
    A second circulation system for circulating liquid from the storage means to the common recovery flow path;
    A liquid ejection apparatus comprising:
  10. 中間転写体と、
    前記中間転写体に記録された中間画像を被記録媒体に転写する転写手段と、
    をさらに有し、前記液体吐出ヘッドは前記中間画像の記録のために前記中間転写体に液体を吐出する、請求項9に記載の液体吐出装置。
    An intermediate transfer member;
    Transfer means for transferring the intermediate image recorded on the intermediate transfer member to a recording medium;
    The liquid ejecting apparatus according to claim 9, further comprising: the liquid ejecting head that ejects liquid onto the intermediate transfer member for recording the intermediate image.
  11. 前記中間転写体は温度制御手段を備えて温度制御がなされている、請求項9または10に記載の液体吐出装置。   The liquid ejecting apparatus according to claim 9, wherein the intermediate transfer body includes a temperature control unit and is temperature-controlled.
  12. 前記最外面部材は前記吐出モジュールの前記被記録媒体側に設けられるカバー部材であって、当該カバー部材は前記中間転写体と前記中間部材との間に配されている、請求項10または11に記載の液体吐出装置。
    The outermost surface member is a cover member provided on the recording medium side of the ejection module, and the cover member is disposed between the intermediate transfer member and the intermediate member. The liquid discharge apparatus as described.
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