JP6498252B2 - Liquid discharge head and liquid discharge apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、インク等の液体を吐出口から吐出可能な液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid ejection head and a liquid ejection apparatus capable of ejecting liquid such as ink from ejection ports.
インク等の液体を吐出して記録を行うインクジェット分野において、近年、記録用途が多岐に渡ってきており、高精細かつ高品位な記録の要求がさらに高まっている。記録の高精細化に対しては、複数の吐出口を高密度に配置することによって記録の解像度を上げる方法が知られている。また、さらなる高品位記録を実現するために、液滴の吐出速度の低下や色材濃度の変調の原因となる吐出口からの水分蒸発などによるインクの増粘を抑制することが必要となっている。 In the ink-jet field in which recording is performed by discharging a liquid such as ink, recording applications have been diversified in recent years, and the demand for high-definition and high-quality recording has further increased. A method for increasing the resolution of recording by arranging a plurality of discharge ports at a high density is known for high definition of recording. In addition, in order to realize further high-quality recording, it is necessary to suppress the increase in the viscosity of the ink due to moisture evaporation from the discharge port, which causes a decrease in the discharge speed of the droplets and the modulation of the color material density. Yes.
吐出口からの水分蒸発などによるインクの増粘を抑制する方法として、吐出口が配置されている圧力室のインクを強制的に流れさせることにより、圧力室内に滞留している増粘したインクを流出させる方法が知られている。しかしながら、各圧力室に流れるインクの循環流量のばらつきが大きくなったり、各圧力室の圧力のばらつきが大きくなったりすると、吐出口間で吐出特性や色材濃度の差異が大きくなってしまうという課題があった。この課題に対して、特許文献1には、圧力室の流路抵抗を、圧力室にインクを供給するための流路の流路抵抗および圧力室からインクを流出するための流路の流路抵抗の1/100以下に保つ方法が記載されている。 As a method for suppressing ink thickening due to moisture evaporation from the discharge port, the ink in the pressure chamber in which the discharge port is disposed is forced to flow, so that the thickened ink staying in the pressure chamber is removed. A method of draining is known. However, when the variation in the circulation flow rate of the ink flowing through each pressure chamber increases or the variation in the pressure of each pressure chamber increases, the difference in discharge characteristics and color material concentration between the discharge ports increases. was there. In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a flow path resistance of a pressure chamber, a flow path resistance of a flow path for supplying ink to the pressure chamber, and a flow path of a flow path for discharging ink from the pressure chamber. A method for keeping the resistance to 1/100 or less is described.
しかしながら、複数の吐出口を高密度に配置するために、吐出口列を構成する吐出口の数を増加させたり、吐出口列同士の間隔を狭くしたりすると、特許文献1の方法では課題がある点を見出した。つまり、各圧力室に流れるインクの循環流量のばらつきや、各圧力室の圧力のばらつきを抑制することが困難になる場合があるということが分かった。吐出口列を構成する吐出口の数が増えると、吐出口列の列方向(吐出口の配列方向)における吐出口の分布が広くなる。そのため、吐出口列の列方向に並ぶ複数の圧力室間において、各圧力室に流れるインクの循環流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきが生じ易くなる。また、複数の吐出口列を高密度に配置すると、隣接する流路との関係で、吐出口列の列方向に延在する流路の幅(複数の吐出口列が並ぶ方向の長さ)を大きくすることは困難となる。そのため、圧力損失の影響が大きくなり、吐出口列の列方向に並ぶ複数の圧力室間において、各圧力室に流れるインクの循環流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきが生じてしまうことがある。 However, in order to arrange a plurality of discharge ports at high density, if the number of discharge ports constituting the discharge port array is increased or the interval between the discharge port arrays is narrowed, there is a problem with the method of Patent Document 1. I found a certain point. That is, it has been found that it may be difficult to suppress variations in the circulation flow rate of ink flowing in each pressure chamber and variations in pressure in each pressure chamber. As the number of ejection ports constituting the ejection port array increases, the distribution of ejection ports in the row direction of the ejection port array (the direction in which the ejection ports are arranged) becomes wider. Therefore, variations in the circulation flow rate of ink flowing in the pressure chambers and variations in pressure in the pressure chambers are likely to occur between the plurality of pressure chambers arranged in the row direction of the ejection port array. In addition, when a plurality of discharge port arrays are arranged at a high density, the width of the flow channel extending in the column direction of the discharge port columns (the length in the direction in which the plurality of discharge port columns are arranged) in relation to the adjacent flow channels It will be difficult to increase. For this reason, the effect of pressure loss is increased, and variation in the circulation flow rate of ink flowing in each pressure chamber and variation in pressure in each pressure chamber may occur between the plurality of pressure chambers arranged in the row direction of the ejection port array. is there.
そこで、本発明は上記課題に鑑み、複数の吐出口が高密度に配置された液体吐出ヘッドの流路に流れる液体の循環流量のばらつきや圧力のばらつきを抑制することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to suppress variations in the circulation flow rate and variations in pressure of a liquid flowing in a flow path of a liquid discharge head in which a plurality of discharge ports are arranged at high density.
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口から液体を吐出するためのエネルギーを発生する記録素子とを夫々備える第1および第2の記録素子基板と、前記前記第1および第2の記録素子基板が第1の方向に配列される支持部材と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記第1および第2の記録素子基板の夫々の前記支持部材側の面には、液体を前記支持部材から前記第1および第2の記録素子基板に供給するための供給口と、前記液体を前記第1および第2の記録素子基板から前記支持部材に回収するための回収口と、が設けられており、前記第1および第2の記録素子基板の夫々に設けられる前記供給口および前記回収口において、前記第1の方向における両端部側には前記供給口が設けられていることを特徴とする。 The liquid ejection head of the present invention includes first and second recording element substrates each including an ejection port that ejects liquid and a recording element that generates energy for ejecting liquid from the ejection port, and the first recording element substrate. And a support member on which the first and second recording element substrates are arranged in the first direction, wherein each of the first and second recording element substrates has a surface on the support member side. Includes a supply port for supplying liquid from the support member to the first and second recording element substrates, and a recovery for recovering the liquid from the first and second recording element substrates to the support member. The supply port and the recovery port provided in each of the first and second recording element substrates, the supply ports are provided on both end sides in the first direction. It is characterized by That.
本発明によれば、液体吐出ヘッド内を流れる液体の循環流量のばらつきや圧力のばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress variations in the circulation flow rate and pressures of the liquid flowing in the liquid discharge head.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置について説明する。 Hereinafter, a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置は、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された産業記録装置に適用可能である。本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置は、例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷などの用途にも用いることができる。 The liquid discharge head and the liquid discharge apparatus according to the present invention are used in an apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printer unit, and an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. Applicable. The liquid discharge head and the liquid discharge apparatus of the present invention can be used for applications such as biochip fabrication and electronic circuit printing, for example.
また、以下に述べる各適用例および各実施形態は、本発明の適切な具体例であるから、技術的に好ましい様々の限定が付けられている。しかし、本発明の思想に沿うものであれば、本実施形態は、本明細書の実施形態やその他の具体的方法に限定されるものではない。 Further, each application example and each embodiment described below are appropriate specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are attached. However, the present embodiment is not limited to the embodiments of the present specification and other specific methods as long as the concept of the present invention is met.
以下に、本発明を適用可能な各適用例について説明する。 Hereinafter, each application example to which the present invention can be applied will be described.
(適用例1)
(インクジェット記録装置の説明)
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(ページワイド型)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。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。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、シアンC、マゼンタM、イエローY、ブラックKのインクによるフルカラー記録が可能であり、液体を液体吐出ヘッド3へ供給する供給流路である液体供給手段、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。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。
(Application example 1)
(Description of inkjet recording apparatus)
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 (page wide type) liquid ejection head 3 that is disposed substantially orthogonal to the transport direction of the recording medium 2, and includes a plurality of recording media. This is a line type recording apparatus that performs continuous recording in one pass while conveying 2 continuously or intermittently. 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 recording medium 2 is not limited to cut paper but may be a continuous roll medium. The liquid discharge head 3 is capable of full-color recording with cyan C, magenta M, yellow Y, and black K inks, and includes a liquid supply means, a main tank, and a buffer tank, which are supply channels for supplying liquid to the liquid discharge head 3. (See FIG. 2 described later) are fluidly connected. 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。その循環の形態は、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)を可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)を可動することで循環させる第2循環形態とがある。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 circulation forms are a first circulation form in which two circulation pumps (for high pressure and low pressure) are circulated on the downstream side of the liquid discharge head 3 and two circulation pumps on the upstream side of the liquid discharge head 3. There is a second circulation form in which (for high pressure, low pressure) is circulated by moving. 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、本適用例の記録装置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 this application example. 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の下流の第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 111. Then, the liquid is discharged from the liquid discharge head 3 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1003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 1003, such as recording by ink ejection 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、それぞれ共通供給流路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 inside of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 have a predetermined flow rate, respectively. Ink 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2つの負圧制御機構としては、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。本適用例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。このようにすると、バッファタンク1003の液体吐出ヘッド3に対する水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置1000におけるバッファタンク1003のレイアウトの自由度を広げることができる。 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 negative pressure control mechanisms constituting the negative pressure control unit 230, as long as the pressure downstream of the negative pressure control unit 230 can be controlled with a fluctuation within a certain range around a desired set pressure, Any mechanism may be used. As an example, a mechanism similar to a so-called “pressure reduction regulator” can be employed. In the circulation channel in this application example, the second circulation pump 1004 pressurizes the upstream side of the negative pressure control unit 230 via the liquid supply unit 220. In this way, the influence of the water head pressure on the liquid discharge head 3 of the buffer tank 1003 can be suppressed, so that the layout flexibility of the buffer tank 1003 in the recording apparatus 1000 can be 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において、一定圧以上の揚程圧を有するものであればよく、ターボ型ポンプや容積型ポンプなどを使用できる。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が適用可能である。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。図2に示したように負圧制御ユニット230は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された2つの負圧調整機構を備えている。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)、相対的に低圧設定側(図2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内の共通供給流路211、共通回収流路212に接続されている。液体吐出ユニット300には、共通供給流路211、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、負圧制御機構Hが、共通回収流路212には負圧制御機構Lが接続されており、2つの共通流路間に差圧が生じている。そして、個別流路215は、共通供給流路211および共通回収流路212と連通しているので、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。 The second circulation pump 1004 may be any pump that has a lift pressure that is equal to or higher than a certain pressure in the range of the ink circulation flow rate that is 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. As shown in FIG. 2, the negative pressure control unit 230 includes two negative pressure adjustment mechanisms each having 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 setting side (denoted as L in FIG. 2) pass through the liquid supply unit 220, respectively. Thus, the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 in the liquid discharge unit 300 are connected. The liquid discharge unit 300 is provided with a common supply channel 211, a common recovery channel 212, and individual channels 215 (individual supply channel 213, individual recovery channel 214) communicating with each recording element substrate. A negative pressure control mechanism H is connected to the common supply flow path 211, and a negative pressure control mechanism L is connected to the common recovery flow path 212, and a differential pressure is generated between the two common flow paths. Since the individual flow path 215 communicates with the common supply flow 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.
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、本適用例の液体吐出ヘッド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 this application example can perform high-speed and high-quality recording.
(第2循環形態の説明)
図3は、本適用例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つの負圧制御機構が共に、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がある。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 illustrating 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 application example. The main difference from the first circulation mode described above is that the two negative pressure control mechanisms constituting the negative pressure control unit 230 are both centered on the pressure upstream of the negative pressure control unit 230 and the desired set pressure. It is a point to control with 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、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つの流路で循環する。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および第1循環ポンプ(低圧側)1002の作用で液体接続部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および第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, 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 in 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 ejection head 3. The ink divided into the two flow paths on the high-pressure side and the low-pressure side is supplied to the liquid discharge head 3 via the liquid connection portion 111 by the action of the first circulation pump (high-pressure side) 1001 and the first circulation pump (low-pressure side) 1002. To be supplied. Thereafter, the ink circulated 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 passes through the negative pressure control unit 230 and passes through the liquid connection portion 111. It is discharged from the discharge head 3. The discharged ink is returned to the buffer tank 1003 by the second circulation pump 1004.
第2循環形態で負圧制御ユニット230は、単位面積あたりの吐出量の変化等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。本適用例の循環流路では、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循環形態は第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つの負圧制御機構を備えている。2つの負圧調整機構の内、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内の共通供給流路211または共通回収流路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215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へと流れる液体の流れが発生する。 In the second circulation mode, the negative pressure control unit 230 changes 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 changes due to the change in the discharge amount per unit area or the like. Is stabilized within a certain range around a preset pressure. In the circulation channel of this application example, 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 expanded. 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, the negative pressure control unit 230 includes two negative pressure control mechanisms in which different control pressures are set. Of the two negative pressure adjusting mechanisms, the high pressure setting side (denoted as H in FIG. 3) and the low pressure setting side (denoted as L in FIG. 3) pass through the liquid supply unit 220, respectively, in the liquid discharge unit 300. Are connected to the common supply channel 211 or the common recovery channel 212. 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 internal flow paths from the common supply flow path 211 to the individual flow paths 215 and the inside of each recording element substrate 10 A liquid flow that flows to the common recovery channel 212 via the channel 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循環形態と同様の液体の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つ目の利点は、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つ目の利点は、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, a liquid flow state similar to that in the first circulation mode is obtained in the liquid discharge unit 300, but there are two advantages different from the case of the first circulation mode. The first advantage is that, in the second circulation mode, the negative pressure control unit 230 is disposed downstream of the liquid discharge head 3, so that dust and foreign matters generated from the negative pressure control unit 230 flow into the liquid discharge head 3. There is little concern to do. The second advantage is that in the second circulation mode, the maximum 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、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の全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 the minimum flow rate required to bring the temperature difference in the liquid discharge unit 300 within a desired range when adjusting the temperature of the liquid discharge head 3 during recording standby. Further, a discharge flow rate when ink is discharged from all the discharge ports of the liquid discharge unit 300 (at the time of full discharge) 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示した概略図である。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 schematic diagram illustrating a 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. 4 (c) to 4 (f) show the second circulation flow path. FIGS. 4 (c) and 4 (d) show the case where the flow rate F <the flow rate A, and FIGS. ) Is the case where the flow rate F> the flow rate A, and shows 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1001および第1循環ポンプ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および第1循環ポンプ1002の合計設定流量は流量Aとなる。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、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。しかし、液体吐出ヘッド3へ供給される最大流量は、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、合計設定流量の流量Aに全吐出による消費分の流量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 1001 and the first circulation pump 1002 having a quantitative liquid feeding capacity are arranged on the downstream side of the liquid discharge head 3 (FIGS. 4A and 4B), The total set flow rate of the first circulation pump 1001 and the first circulation pump 1002 is the flow rate A. With this flow rate A, the temperature in the liquid discharge unit 300 during standby can be managed. When the liquid discharge head 3 performs full discharge, the total set flow rate of the first circulation pump 1001 and the first circulation pump 1002 remains at the flow rate A. However, the maximum flow rate supplied to the liquid ejection head 3 is caused by the negative pressure generated by the ejection of the liquid ejection head 3, and the flow rate F corresponding to the total ejection is added to the total flow rate A. 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)から図4(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。また、流量Aと流量Fとが等しい場合には、液体吐出ヘッド3へは流量A(または流量F)が供給されて、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。 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 (FIG. 4C to FIG. 4F), the recording standby The supply amount to the liquid discharge head 3 that is sometimes required 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. When the flow rate A and the flow rate F are equal, the flow rate A (or flow rate F) is supplied to the liquid discharge head 3 and the flow rate F is consumed in the liquid discharge head 3. The discharge flow rate is almost not discharged.
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。 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.
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, 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).
(第3循環形態の説明)
図41は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路の1形態である第3循環形態を示す模式図である。上記第1および第2循環形態と同様な機能、構成については説明を省略し、異なる点について主体的に説明する。
(Description of third circulation mode)
FIG. 41 is a schematic diagram showing a third circulation form which is one form of a circulation path applied to the recording apparatus of the present embodiment. A description of functions and configurations similar to those in the first and second circulation modes will be omitted, and different points will be mainly described.
本循環形態では、液体吐出ヘッド3の中央部の2個所と、液体吐出ヘッド3の一端側の計3か所から液体吐出ヘッド3内に液体が供給される。液体は、共通供給流路211から各圧力室23を経た後に共通回収流路212に回収され、液体吐出ヘッド3の他端部にある回収開口から外部へ回収される。個別流路213は共通供給流路211および共通回収流路212と連通しており、各個別流路213の経路中に記録素子基板10およびその記録素子基板内に配される圧力室23が設けられている。よって、第1循環ポンプ1002で流す液体の一部は、供給流路211から記録素子基板10の圧力室23内を通過して、共通回収流路212へと流れる(図41の矢印)。これは、共通供給流路211に接続された圧力調整機構Hと、共通回収流路212に接続された圧力調整機構Lとの間に圧力差が設けられ、第1循環ポンプ1002が共通回収流路212のみに接続されているからである。 In this circulation mode, the liquid is supplied into the liquid discharge head 3 from two places in the center of the liquid discharge head 3 and a total of three places on one end side of the liquid discharge head 3. The liquid passes through the pressure chambers 23 from the common supply flow path 211 and is then recovered in the common recovery flow path 212 and is recovered to the outside from the recovery opening at the other end of the liquid discharge head 3. The individual flow path 213 communicates with the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212, and the recording element substrate 10 and the pressure chamber 23 disposed in the recording element substrate are provided in the path of each individual flow path 213. It has been. Therefore, a part of the liquid that flows through the first circulation pump 1002 flows from the supply channel 211 into the common recovery channel 212 through the pressure chamber 23 of the recording element substrate 10 (arrow in FIG. 41). This is because a pressure difference is provided between the pressure adjustment mechanism H connected to the common supply flow path 211 and the pressure adjustment mechanism L connected to the common recovery flow path 212, so that the first circulation pump 1002 can perform the common recovery flow. This is because it is connected only to the path 212.
このようにして、液体吐出ユニット300では、共通回収流路212内を通過するような液体の流れと、共通供給流路211から各記録素子基板10内の圧力室23を通過し共通回収流路212に流れが発生する。このため、圧力損失の増大を抑制しつつ、各記録素子基板10で発生する熱を共通供給流路211から共通回収流路212への流れで記録素子基板10の外部へ排出することが出来る。また、本循環経路によれば、上記第1および第2の循環経路に比べて液体の輸送手段であるポンプの数を少なくすることが可能となる。 In this way, in the liquid ejection unit 300, the liquid flow that passes through the common recovery channel 212 and the common recovery channel that passes from the common supply channel 211 to the pressure chamber 23 in each recording element substrate 10. A flow occurs at 212. Therefore, heat generated in each recording element substrate 10 can be discharged to the outside of the recording element substrate 10 by the flow from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 while suppressing an increase in pressure loss. Further, according to this circulation path, it is possible to reduce the number of pumps which are liquid transporting means as compared with the first and second circulation paths.
(液体吐出ヘッド構成の説明)
適用例1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)および図5(b)は、本適用例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。
(Description of liquid discharge head configuration)
The configuration of the liquid ejection head 3 according to Application Example 1 will be described. FIG. 5A and FIG. 5B are perspective views showing the liquid ejection head 3 according to this application example. In the liquid discharge head 3, 15 recording element substrates 10 capable of discharging ink of four colors of cyan C / magenta M / yellow Y / black K are arranged in a straight line (arranged inline). This is a line type liquid discharge head.
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、信号入力端子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を組み付ける時または液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部数が少なくて済む。 As shown in FIG. 5A, the liquid ejection head 3 includes each recording element substrate 10, a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92 electrically connected via the flexible wiring substrate 40 and the electric wiring substrate 90. Prepare. 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 input terminals 91 and the power supply terminals 92 can be reduced as compared with the number of the recording element boards 10. This reduces the number of electrical connections that need to be removed when the liquid ejection head 3 is assembled to the recording apparatus 1000 or when the liquid ejection head is replaced.
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、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。 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. Accordingly, 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、各色別の負圧制御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、負圧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つの負圧制御弁が内蔵されている。2つの負圧制御弁は、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 negative pressure control valve for each color, and the inside of the supply system of the recording apparatus 1000 that is generated in accordance with the fluctuation of the liquid flow rate by the action of a valve, a spring member, or the like provided in each of the negative pressure control units. A change in pressure loss of the (supply system upstream of the liquid discharge head 3) is greatly attenuated. Thus, the negative pressure control unit 230 can stabilize the negative pressure change on the downstream side (liquid ejection unit 300 side) from the negative pressure control unit within a certain range. In the negative pressure control unit 230 for each color, two negative pressure control valves for each color are incorporated as described in FIG. The two negative pressure control valves are set to different control pressures, and the high pressure side is supplied with the common supply channel 211 (see FIG. 2) in the liquid discharge unit 300, and the low pressure side is supplied with the common recovery channel 212 (see FIG. 2). It communicates via the unit 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および封止部材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 stop member 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。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である図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である図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、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. The first flow path member 50 and the second flow path member 60 are joined so that FIG. 7B and FIG. 7C, which are contact surfaces of the respective flow path members, face each other. The member and the third flow path member are joined so that FIG. 7D and FIG. 7E which are 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、アルミナを用いることができる。また、LCP(液晶ポリマ)、PPS(ポリフェニルサルファイド)やPSF(ポリサルフォン)や変性PPE(ポリフェニレンエーテル)を母材としてシリカ微粒子やファイバ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. For example, alumina can be used as the material. Also suitable is a composite material (resin material) in which inorganic fillers such as silica fine particles and fibers are added using LCP (liquid crystal polymer), PPS (polyphenyl sulfide), PSF (polysulfone), and modified PPE (polyphenylene ether) as a base material. Can be used. 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213(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214(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 (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. A plurality of individual recovery channels 214 (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. 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に供給した液体の一部または全部を第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) 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)を生じさせるようになっている。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適用例の液体吐出ヘッド内では、各色で共通供給流路211〜個別供給流路213〜記録素子基板10〜個別回収流路214〜共通回収流路212へと順に流れる流れが発生する。 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 this application example in which the flow paths are connected, the common supply flow paths 211 to the individual supply flow paths 213 to the recording element substrates 10 to the individual colors are used for the respective colors. A flow that flows in order from the recovery channel 214 to the common recovery channel 212 is 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)を封止部材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 member 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、本適用例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「吐出口列の列方向」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熱エネルギーにより発泡させるための発熱素子である記録素子15が配置されている。隔壁22により、記録素子15を内部に備える圧力室23が区画されている。記録素子15は、記録素子基板10に設けられる電気配線(不図示)によって、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流路18が、他方の側には液体回収流路19が延在している。液体供給流路18および液体回収流路19は記録素子基板10に設けられた吐出口列の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 this application example 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 ejection port array in which the plurality of ejection ports 13 are arranged is referred to as “row direction of the ejection port array”. As shown in FIG. 11B, recording elements 15 that are heat generating elements for foaming the liquid by thermal energy are arranged at positions corresponding to the respective ejection ports 13. 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 based on the 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) to boil the liquid. Let 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 flow path 18 extends on one side, and a liquid recovery flow path 19 extends on the other side. The liquid supply flow path 18 and the liquid recovery flow path 19 are flow paths extending in the column direction of the discharge port array provided in the recording element substrate 10, and communicate with the discharge port 13 through the supply port 17a and the recovery port 17b, respectively. doing.
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蓋部材20が積層されており、蓋部材20には、液体供給流路18および液体回収流路19に連通する開口21が複数設けられている。本適用例においては、液体供給流路18の1本に対して3個、液体回収流路19の1本に対して2個の開口21が蓋部材20に設けられている。図11(b)に示すように蓋部材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。蓋部材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。このため蓋部材20の材質として、感光性樹脂材料やシリコン板を用い、フォトリソプロセスによって開口21を設けることが好ましい。このように蓋部材20は、開口21により流路のピッチを変換するものであり、圧力損失を考慮すると厚みは薄いことが望ましく、フィルム状の部材で構成されることが望ましい。 As shown in FIG. 11C, 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 has a liquid supply channel. A plurality of openings 21 communicating with 18 and the liquid recovery channel 19 are provided. In this application example, three openings 21 are provided in the lid member 20 for one of the liquid supply channels 18 and two for one of the liquid recovery channels 19. As shown in FIG. 11B, each opening 21 of the lid member 20 communicates with a plurality of communication ports 51 shown in FIG. The lid member 20 is preferably a material having 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 lid member 20 and provide the opening 21 by a photolithography process. As described above, the lid member 20 converts the pitch of the flow path by the openings 21, and it is desirable that the thickness is thin in consideration of the pressure loss, and it is desirable that the lid member 20 is 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および蓋部材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。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流路18および液体回収流路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の裏面には蓋部材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流路19および液体回収流路18を構成する溝が形成されている。基板11と蓋部材20とによって形成される液体供給流路18および液体回収流路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、液体供給流路18と液体回収流路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流路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流路19へ流れる(図12の矢印C)。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流路19へ回収することができる。また吐出口13や圧力室23のインクが増粘するのを抑制することができる。液体回収流路19へ回収された液体は、蓋部材20の開口21および支持部材30の液体連通口31(図10b)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の回収経路へ回収される。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 lid member 20 along XII-XII in FIG. Here, the flow of the liquid in the recording element substrate 10 will be described. The lid member 20 has a function as a lid that forms part of the walls of the liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 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 lid member 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 channel 19 and a liquid recovery channel 18 extending along the ejection port array are formed on the back side thereof. Are formed. The liquid supply flow path 18 and the liquid recovery flow path 19 formed by the substrate 11 and the lid member 20 are connected to the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 in the flow path member 210, respectively. A differential pressure is generated between the flow path 18 and the liquid recovery flow path 19. When recording is performed by discharging the liquid from the discharge port 13, the liquid in the liquid supply channel 18 provided in the substrate 11 is supplied to the supply port 17a by the differential pressure at the discharge port that is not discharging. Then, it flows to the liquid recovery passageway 19 via the pressure chamber 23 and the recovery port 17b (arrow C in FIG. 12). With this flow, the thickened ink, bubbles, foreign matters, and the like generated by evaporation from the discharge port 13 can be recovered in the liquid recovery channel 19 in the discharge port 13 and the pressure chamber 23 where recording is paused. Further, it is possible to prevent the ink in the ejection port 13 and the pressure chamber 23 from being thickened. The liquid recovered in the liquid recovery channel 19 is shared by the communication port 51 in the channel member 210, the individual recovery channel 214, through the opening 21 of the lid member 20 and the liquid communication port 31 (FIG. 10 b) of the support member 30. They are collected in the order of the collection channel 212 and collected to the collection 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、蓋部材20に設けられた開口21、基板11に設けられた液体供給流路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および液体回収流路19、蓋部材20に設けられた開口21、支持部材30に設けられた液体連通口31を順に流れる。その後液体は、第1流路部材に設けられた連通口51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. After that, the liquid communication port 31 provided in the support member 30, the opening 21 provided in the lid member 20, the liquid supply flow path 18 provided in the substrate 11 and the supply port 17 a are sequentially supplied to the pressure chamber 23. . 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 channel 19 provided in the substrate 11, the opening 21 provided in the lid member 20, and the support member. 30 sequentially flows through the liquid communication port 31 provided at 30. Thereafter, the liquid 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に示す第1循環形態の形態においては、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に示す第2循環形態の形態においては、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全ての液体が、個別供給流路213aを経由して圧力室23に供給されるわけではない。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、本適用例のような微細で流抵抗の大きい流路を備える記録素子基板10を備える場合であっても、液体の循環流の逆流を抑制することができる。このように、本適用例の液体吐出ヘッド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 form of the first circulation form 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 unit 111 to the outside of the liquid discharge head via the negative pressure control unit 230. To flow. Further, not all the liquid that has flowed from one end of the common supply channel 211 of the liquid discharge unit 300 is 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, by providing a path that flows without passing through the recording element substrate 10, even when the recording element substrate 10 including a fine flow path having a high flow resistance is provided as in this application example, The reverse flow of the circulating flow can be suppressed. As described above, in the liquid discharge head 3 of this application example, 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. 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。本適用例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、液体吐出ヘッド3の長手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、本適用例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 partially enlarged showing the adjacent portion of the recording element substrate in two adjacent ejection modules. In this application example, a substantially parallelogram recording element substrate is used. The ejection port arrays (14 a to 14 d) 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 longitudinal direction of the liquid ejection head 3. 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 a plurality of recording element substrates 10 are arranged in a straight line (in-line) instead of in a staggered arrangement, the recording elements are controlled while suppressing an increase in the length of the liquid ejection head 10 in the recording medium conveyance direction by the configuration as shown in FIG. It is possible to take measures against black streaks and white spots at the connecting portions of the substrates 10. In this application example, the main plane of the recording element substrate is a parallelogram, but the present invention is not limited to this, and the configuration of the present invention is preferable even when a recording element substrate having a rectangular shape, trapezoid, or other shape is used. Can be applied.
(液体吐出ヘッド構成の変形例の説明)
図40、図42〜図44を参照して、液体吐出ヘッドの構成の変形例について説明する。上述した例と同様の構成および機能については説明を省略し、異なる点について主に説明する。本変形例では、図40、図42に示すように、液体吐出ヘッド3と外部との液体の接続部である複数の液体接続部111は、液体吐出ヘッドの長手方向の一端側に集約して配置されている。液体吐出ヘッド3の他端側には複数の負圧制御ユニット230が集約して配置されている(図43)。液体吐出ヘッド3に含まれる液体供給ユニット220は、液体吐出ヘッド3の長さに対応した長尺状のユニットとして構成され、供給する4色の液体に対応した流路およびフィルタ221を備える。また、図43に示すように、液体吐出ユニット支持部81に設けられる開口83〜開口86は、上述した液体吐出ヘッド3とは異なる位置に設けられている。
(Description of Modification of Liquid Discharge Head Configuration)
A modification of the configuration of the liquid ejection head will be described with reference to FIGS. 40 and 42 to 44. The description of the same configuration and function as those of the above-described example is omitted, and different points are mainly described. In this modification, as shown in FIGS. 40 and 42, a plurality of liquid connection portions 111, which are liquid connection portions between the liquid discharge head 3 and the outside, are concentrated on one end side in the longitudinal direction of the liquid discharge head. Has been placed. A plurality of negative pressure control units 230 are collectively arranged on the other end side of the liquid discharge head 3 (FIG. 43). The liquid supply unit 220 included in the liquid discharge head 3 is configured as a long unit corresponding to the length of the liquid discharge head 3 and includes a flow path and a filter 221 corresponding to the four colors of liquid to be supplied. As shown in FIG. 43, the openings 83 to 86 provided in the liquid discharge unit support portion 81 are provided at different positions from the liquid discharge head 3 described above.
図44に流路部材50,60,70の積層状態を示す。複数の流路部材50,60、70の最上層である流路部材50の上面に複数の記録素子基板10が直線状に配列される。各記録素子基板10の裏面側に形成される開口21(図19)に連通する流路は、液体の色ごとに、個別供給流路213が2つ、個別回収流路214が1つとなっている。これに対応して、記録素子基板10の裏面に設けられる蓋部材20に形成される開口21も、液体の色ごとに供給開口21が2つ、回収開口21が1つとなっている。図44に示すように、液体吐出ヘッド3の長手方向に沿って延在する共通供給流路211と共通回収流路212とが交互に並列されている。 FIG. 44 shows a stacked state of the flow path members 50, 60, and 70. A plurality of recording element substrates 10 are linearly arranged on the upper surface of the channel member 50 that is the uppermost layer of the plurality of channel members 50, 60, 70. The flow paths communicating with the openings 21 (FIG. 19) formed on the back side of each recording element substrate 10 are two individual supply flow paths 213 and one individual recovery flow path 214 for each liquid color. Yes. Correspondingly, the opening 21 formed in the lid member 20 provided on the back surface of the recording element substrate 10 also has two supply openings 21 and one recovery opening 21 for each liquid color. As shown in FIG. 44, common supply channels 211 and common recovery channels 212 extending along the longitudinal direction of the liquid ejection head 3 are alternately arranged in parallel.
(適用例2)
以下、図面を参照して本発明の適用例2による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、主として適用例1と異なる部分のみを説明し、適用例1と同様の部分については説明を省略する。
(Application example 2)
Hereinafter, configurations of the ink jet recording apparatus 2000 and the liquid discharge head 2003 according to Application Example 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, only portions different from Application Example 1 will be mainly described, and description of portions similar to Application Example 1 will be omitted.
(インクジェット記録装置の説明)
図21は、本適用例を適用可能な、液体を吐出して記録を行うインクジェット記録装置2000を示した図である。本適用例の記録装置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適用例1とは異なる。適用例1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、本適用例においては、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完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。適用例1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 that performs recording by discharging a liquid, to which the present application example can be applied. The recording apparatus 2000 according to this application example performs full-color recording on a recording medium by arranging four monochromatic liquid ejection heads 2003 corresponding to each ink of cyan C, magenta M, yellow Y, and black K in parallel. Is different from Application Example 1. In the application example 1, the number of discharge port rows that can be used per color is one, whereas in this application example, the number of discharge port rows that can be used per color is 20 rows. 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 performing complementary discharge from the discharge ports in other rows that are in positions corresponding to the transport direction of the recording medium with respect to that discharge port. And suitable for commercial records. Similar to Application Example 1, 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 fluidly supplied to each liquid discharge head 2003. It is 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)
適用例1と同様に、記録装置2000および液体吐出ヘッド2003間の液体の循環形態としては、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。
(Explanation of circulation route)
Similar to Application Example 1, as the liquid circulation form between the recording apparatus 2000 and the liquid ejection head 2003, the first and second circulation forms shown in FIG. 2 or FIG. 3 can be used.
(液体吐出ヘッド構造の説明)
図14(a)、(b)は、本適用例に係る液体吐出ヘッド2003を示した斜視図である。ここで、本適用例に係る液体吐出ヘッド2003の構造について説明する。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種類の液体で記録が可能なインクジェット式のライン型記録ヘッドである。液体吐出ヘッド2003は、適用例1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。しかしながら本適用例の液体吐出ヘッド2003は、適用例1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。これは記録素子基板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ためである。
(Description of liquid discharge head structure)
14A and 14B are perspective views showing a liquid discharge head 2003 according to this application example. Here, the structure of the liquid discharge head 2003 according to this application example will be described. The liquid discharge head 2003 is an ink jet type line recording head that includes 16 recording element substrates 2010 arranged in a straight line in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2003 and can perform recording with one type of liquid. The liquid discharge head 2003 includes the liquid connection part 111, the signal input terminal 91, and the power supply terminal 92, as in Application Example 1. However, since the liquid discharge head 2003 of this application example has more discharge port arrays than the application example 1, the signal output terminal 91 and the power supply terminal 92 are arranged on both sides of the liquid discharge head 2003. This is to reduce voltage drop and signal transmission delay that occur in the wiring portion provided on the recording element substrate 2010.
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を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、基本的に適用例1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。適用例1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、適用例2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。本適用例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 in Application Example 1, but the function of ensuring the rigidity of the liquid discharge head is different. In the application example 1, the liquid discharge head support portion 81 mainly secures the liquid discharge head rigidity. However, in the liquid discharge head 2003 of the application example 2, the liquid discharge head is included by the second flow path member 2060 included in the liquid discharge unit 2300. The rigidity of is secured. The liquid discharge unit support portion 81 in this application example 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, and the 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、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、延在方向に関して互いに対向する。その構成を、図14および図15に例示する。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. When the high-pressure side and the low-pressure side negative pressure control units 2230 are installed at both ends of the liquid discharge head 2003, the liquid in the common supply channel and the common recovery channel extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2003 is provided. Are opposite to each other in the extending direction. The configuration is illustrated in FIGS. 14 and 15. 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 formed by stacking the first flow path member 2050 and the second flow path member 2060, and distributes the liquid supplied from the liquid supply unit 2220 to each discharge module 2200. To do. 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。適用例1とは異なり、本適用例における第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、適用例1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。本適用例は適用例1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 application example 1, the first flow path member 2050 in this application example is obtained by arranging a plurality of members corresponding to the respective discharge modules 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 those for one color of Application Example 1. 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. This application example is different from application example 1 in that the liquid flows in the common supply channel 2211 and the common recovery channel 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は第1流路部材2050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の共通供給流路2211から連通口61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流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 the first flow channel member 2050 in alignment, and is connected to the common supply flow channel 2211 of the second flow channel member 2060 via the communication port 61. Thus, a liquid supply flow path communicating with the communication port 51 of the first flow path member 2050 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。適用例1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。また適用例1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の圧力室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 view 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. As in Application Example 1, each ejection module 2200 and the recording element substrate 2010 are formed with a flow path communicating with each ejection port, and a part or all of the supplied liquid pauses the ejection operation. It can be recirculated through the discharge port. Similarly to Application Example 1, 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) via the liquid supply unit 2220. Has been. Therefore, a flow that flows from the common supply channel 2211 through the pressure chamber of the recording element substrate 2010 to the common recovery channel 2212 is generated by the differential pressure.
(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。適用例1との差異は、記録素子基板2010の複数の吐出口列の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、適用例1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、適用例1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 Application Example 1 is that a plurality of terminals 16 are respectively arranged on both sides (each long side portion of the printing element substrate 2010) along the row direction of the plurality of ejection port arrays of the printing element substrate 2010. is there. 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 Application Example 1, and the maximum distance from the terminal 16 to the recording element is shortened for recording. This is for reducing a voltage drop and a signal delay generated in the wiring portion in the 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 Application Example 1.
(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蓋部材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の列方向に沿って、液体供給流路18と液体回収流路19とが交互に設けられている。吐出口列数は、適用例1よりも大幅に増加しているものの、適用例1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の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流路18と液体回収流路19が設けられていること、蓋部材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、基本的な構成は適用例1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 lid member 2020 provided on the back side of the recording element substrate 2010 is removed in FIG. As shown in FIG. 20B, the liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 19 are alternately provided on the back surface of the recording element substrate 2010 along the row direction of the ejection port array. Although the number of ejection port arrays is significantly increased as compared with the application example 1, the essential difference from the application example 1 is that the terminals 16 are aligned in the direction of the ejection port array of the printing element substrate as described above. It is arranged on both sides. A pair of the liquid supply flow path 18 and the liquid recovery flow path 19 are provided for each discharge port array, and the opening 21 communicating with the liquid communication port 31 of the support member 2030 is provided in the lid member 2020. The basic configuration is the same as that of the first application example.
(適用例3)
本発明の適用例3によるインクジェット記録装置1000および液体吐出ヘッド3の構成を説明する。適用例3の液体吐出ヘッドは、B2サイズの被記録媒体に対して1スキャンで記録を行うページワイド型である。適用例3は適用例2と類似している点が多いため、以降の説明においては、主として第2適用例と異なる部分を説明し、第2適用例と同様の部分については説明を省略する。
(Application example 3)
The configurations of the ink jet recording apparatus 1000 and the liquid discharge head 3 according to Application Example 3 of the present invention will be described. The liquid discharge head of Application Example 3 is a page-wide type that performs recording in one scan on a B2 size recording medium. Since the application example 3 is similar in many respects to the application example 2, in the following description, parts different from the second application example will be mainly described, and description of parts similar to the second application example will be omitted.
(インクジェット記録装置の説明)
図45に本適用例のインクジェット記録装置の模式図を示す。記録装置1000は、液体吐出ヘッド3から被記録媒体に直接記録を行わず、一度、中間転写体(中間転写ドラム1007)に液体を吐出し画像を形成した後に、その画像を被記録媒体2に転写する構成である。記録装置1000では、CMYKの4種類のインクに夫々対応した4つの単色用の液体吐出ヘッド3が、中間転写ドラム1007に沿って円弧状に配置されている。これによって中間転写体上にフルカラー記録が行われ、その記録画像は、中間転写体上で適切な乾燥状態にされた後、紙搬送ローラー1009によって搬送される被記録媒体2へ、転写部1008で転写される。適用例2の紙搬送系は主にカット紙を意図した水平搬送であったのに対し、本適用例においては本体ロール(不図示)から供給される連続紙にも対応可能である。このようなドラム搬送系では、紙に一定の張力をかけながら搬送することが容易なため、高速記録時においても搬送ジャムが少ない。このため装置の信頼性が向上し、商業印刷などに好適である。第1および適用例2と同様、各液体吐出ヘッド3に対して、記録装置1000の供給系、バッファタンク1003およびメインタンク1006が流体的に接続される。また、それぞれの液体吐出ヘッド3には、液体吐出ヘッド3へ電力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。
(Description of inkjet recording apparatus)
FIG. 45 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to this application example. The recording apparatus 1000 does not perform direct recording on the recording medium from the liquid ejection head 3, and once the liquid is ejected onto the intermediate transfer body (intermediate transfer drum 1007) to form an image, the image is recorded on the recording medium 2. This is a configuration for transferring. In the recording apparatus 1000, four single-color liquid ejection heads 3 respectively corresponding to four types of CMYK inks are arranged in an arc along the intermediate transfer drum 1007. As a result, full-color recording is performed on the intermediate transfer member, and the recorded image is appropriately dried on the intermediate transfer member and then transferred to the recording medium 2 conveyed by the paper conveying roller 1009 by the transfer unit 1008. Transcribed. The paper conveyance system of Application Example 2 is a horizontal conveyance mainly intended for cut paper, but in this application example, it can also be applied to continuous paper supplied from a main body roll (not shown). In such a drum transport system, it is easy to transport the paper while applying a constant tension to the paper, so that there is little transport jam even at high speed recording. For this reason, the reliability of the apparatus is improved and it is suitable for commercial printing and the like. As in the first and application examples 2, the supply system of the printing apparatus 1000, the buffer tank 1003, and the main tank 1006 are fluidly connected to each liquid ejection head 3. Each liquid discharge head 3 is electrically connected to an electric control unit that transmits electric power and a discharge control signal to the liquid discharge head 3.
(第4循環形態の説明)
適用例2と同様に、記録装置1000のタンクと液体吐出ヘッド3との間における液体循環経路としては、図2または図3に示した第1および第2の循環経路も適用可能であるが、図46に示す循環経路が好適である。図3の第2の循環経路との主な差異は、第1循環ポンプ1001,1002および第2循環ポンプ1004各々の流路の流路に連通するバイパス弁1010が付加されていることである。このバイパス弁1010は予め設定された圧力を超過すると弁が開くことで、バイパス弁1010上流側の圧力を下げるという機能(第1の機能)を有する。また記録装置本体の制御基板からの信号によって、任意のタイミングで弁を開閉する機能(第2の機能)も有する。
(Explanation of the fourth circulation mode)
Similar to Application Example 2, as the liquid circulation path between the tank of the recording apparatus 1000 and the liquid discharge head 3, the first and second circulation paths shown in FIG. 2 or FIG. 3 can be applied. The circulation path shown in FIG. 46 is preferable. The main difference from the second circulation path of FIG. 3 is that a bypass valve 1010 communicating with the flow paths of the first circulation pumps 1001 and 1002 and the second circulation pump 1004 is added. The bypass valve 1010 has a function (first function) of lowering the pressure on the upstream side of the bypass valve 1010 by opening the valve when a preset pressure is exceeded. Also, it has a function (second function) for opening and closing the valve at an arbitrary timing by a signal from the control board of the printing apparatus main body.
第1の機能により、第1循環ポンプ1001,1002の下流側または第2循環ポンプ1004の上流側の流路に、過剰または過小な圧力が掛かることを抑制することができる。例えば、第1循環ポンプ1001,1002の機能に支障が発生した場合、過剰な流量や圧力が液体吐出ヘッド3に加わる場合がある。それにより液体吐出ヘッド3の吐出口から液体の漏洩が生じたり、液体吐出ヘッド3内の各接合部に破断が生じたりする虞がある。しかし本適用例のように、第1循環ポンプ1001、1002にバイパス弁が追加されている場合、過剰な圧力が発生した場合でも、バイパス弁1010が開くことで各循環ポンプ上流側へと液体経路が開放されるため、上記のようなトラブルを抑制できる。 By the first function, it is possible to suppress an excessive or excessive pressure from being applied to the flow path on the downstream side of the first circulation pumps 1001 and 1002 or the upstream side of the second circulation pump 1004. For example, when troubles occur in the functions of the first circulation pumps 1001 and 1002, an excessive flow rate or pressure may be applied to the liquid discharge head 3. As a result, liquid may leak from the discharge port of the liquid discharge head 3 or the joints in the liquid discharge head 3 may be broken. However, when a bypass valve is added to the first circulation pumps 1001 and 1002 as in this application example, even when excessive pressure is generated, the bypass valve 1010 is opened so that the liquid path is upstream of each circulation pump. Since this is opened, the above trouble can be suppressed.
また第2の機能により、循環駆動停止時には、第1循環ポンプ1001,1002および第2循環ポンプ1004の停止後に、本体側からの制御信号に基づいて、速やかに全てのバイパス弁1010を開放する。これにより、液体吐出ヘッド3の下流部(負圧制御ユニット230〜第2循環ポンプ1004の間)の高負圧(例えば、数〜数十kPa)を短時間に開放することができる。循環ポンプとしてダイヤフラムポンプなど容積型ポンプを使用した場合には、通常、ポンプ内に逆止弁が内蔵されている。しかしながら、バイパス弁を開くことで、下流側のバッファタンク1003側からも液体吐出ヘッド3の下流部の圧力解放を行える。上流側からだけでも液体吐出ヘッド3の下流部の圧力解放は行えるが、液体吐出ヘッドの上流側流路と液体吐出ヘッド内流路には圧力損失がある。そのため、圧力開放に時間が掛かり、過渡的に液体吐出ヘッド3内の共通流路内の圧力が下がり過ぎて、吐出口のメニスカスが破壊される恐れがある。液体吐出ヘッド3の下流側のバイパス弁1010を開くことで、液体吐出ヘッドの下流側の圧力解放が促進されるため、吐出口のメニスカス破壊のリスクが軽減される。 Further, due to the second function, when the circulation drive is stopped, all the bypass valves 1010 are quickly opened based on a control signal from the main body side after the first circulation pumps 1001 and 1002 and the second circulation pump 1004 are stopped. Thereby, the high negative pressure (for example, several to several tens kPa) in the downstream portion (between the negative pressure control unit 230 and the second circulation pump 1004) of the liquid discharge head 3 can be released in a short time. When a positive displacement pump such as a diaphragm pump is used as the circulation pump, a check valve is usually built in the pump. However, by opening the bypass valve, the pressure in the downstream portion of the liquid discharge head 3 can be released also from the downstream buffer tank 1003 side. Although the pressure release in the downstream portion of the liquid discharge head 3 can be performed only from the upstream side, there is a pressure loss in the upstream flow path of the liquid discharge head and in the liquid discharge head. For this reason, it takes a long time to release the pressure, and the pressure in the common flow path in the liquid discharge head 3 may drop transiently, possibly destroying the meniscus at the discharge port. By opening the bypass valve 1010 on the downstream side of the liquid discharge head 3, pressure release on the downstream side of the liquid discharge head is promoted, so that the risk of meniscus destruction of the discharge port is reduced.
(液体吐出ヘッド構造の説明)
本発明の適用例3に係る液体吐出ヘッド3の構造について説明する。図47(a)は本適用例に係る液体吐出ヘッド3の斜視図、図47(b)はその分解斜視図である。液体吐出ヘッド3は液体吐出ヘッド3の長手方向に直線状(インライン)に配列される36個の記録素子基板10を備え、1色の液体で記録を行うインクジェット式のページワイド型の記録ヘッドである。液体吐出ヘッド3は、適用例2同様、信号入力端子91および電力供給端子92を備える他、ヘッドの長手側面を保護するシールド板132が設けられている。
(Description of liquid discharge head structure)
The structure of the liquid ejection head 3 according to Application Example 3 of the present invention will be described. 47A is a perspective view of the liquid discharge head 3 according to this application example, and FIG. 47B is an exploded perspective view thereof. The liquid discharge head 3 includes 36 recording element substrates 10 arranged in a straight line (inline) in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, and is an ink jet page-wide recording head that performs recording with one color liquid. is there. Like the application example 2, the liquid ejection head 3 includes a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92, and a shield plate 132 that protects the longitudinal side surface of the head.
図47(b)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毎に分割されて表示されている(シールド板132は不図示)。各ユニットおよび各部材の役割や、液体吐出ヘッド3内の液体流通の順は適用例2と同様である。適用例2との主な相違点は、複数分割されて配置された電気配線基板90、負圧制御ユニット230の位置、および第1流路部材の形状である。本適用例のように、例えばB2サイズの被記録媒体に対応した長さを有する液体吐出ヘッド3の場合、液体吐出ヘッド3の使用電力が大きいため、8枚の電気配線基板90が設けられる。各々の電気配線基板90は、液体吐出ユニット支持部81に取り付けられた長尺の電気配線基板支持部82の両側面に4枚ずつ取り付けられる。 FIG. 47B is a perspective exploded view of the liquid discharge head 3, and each component or unit constituting the liquid discharge head 3 is divided and displayed for each function (the shield plate 132 is not shown). The role of each unit and each member and the order of liquid circulation in the liquid discharge head 3 are the same as in Application Example 2. The main differences from Application Example 2 are the electrical wiring board 90, the position of the negative pressure control unit 230, and the shape of the first flow path member. As in this application example, in the case of the liquid ejection head 3 having a length corresponding to a recording medium of B2 size, for example, the power consumption of the liquid ejection head 3 is large, so that eight electrical wiring boards 90 are provided. Each of the electrical wiring boards 90 is attached to each side surface of the long electrical wiring board support part 82 attached to the liquid discharge unit support part 81 by four.
図48(a)は、液体吐出ユニット300、液体供給ユニット220および負圧制御ユニット230を備える液体吐出ヘッド3の側面図、図48(b)は液体の流れを示す概略図、図48(c)は図48(a)のG−G線部における断面を示す斜視図である。理解を容易にするために、一部の構成は簡略化している。 48A is a side view of the liquid discharge head 3 including the liquid discharge unit 300, the liquid supply unit 220, and the negative pressure control unit 230. FIG. 48B is a schematic view illustrating the flow of the liquid. FIG. 49 is a perspective view showing a cross section taken along line GG in FIG. In order to facilitate understanding, some configurations are simplified.
液体供給ユニット220内には液体接続部111とフィルタ221が設けられるとともに、負圧制御ユニット230が液体供給ユニット220の下方に一体化して形成されている。これによって負圧制御ユニット230と記録素子基板10との高さ方向の距離が、適用例2に比べて短くなっている。この構成により、液体供給ユニット220内の流路接続部の数が減り、記録液体の漏洩に対する信頼性が向上するだけでなく、部品点数や組み立て工程数も低減できるという利点がある。 A liquid connection unit 111 and a filter 221 are provided in the liquid supply unit 220, and a negative pressure control unit 230 is integrally formed below the liquid supply unit 220. Accordingly, the distance in the height direction between the negative pressure control unit 230 and the recording element substrate 10 is shorter than that in the application example 2. This configuration has the advantage that not only the number of flow path connection portions in the liquid supply unit 220 is reduced and the reliability against leakage of the recording liquid is improved, but also the number of parts and the number of assembly steps can be reduced.
また負圧制御ユニット230と吐出口が形成される面とにおける水頭差が相対的に小さくなるので、図45に示すような、液体吐出ヘッド3の傾斜角度が、各液体吐出ヘッドごとに異なるような記録装置へ好適に適応できる。水等差が小さくできるため、複数の液体吐出ヘッド3をことなる傾斜角で用いても、それぞれの記録素子基板の吐出口に加わる負圧差を低減できるためである。また負圧制御ユニット230から記録素子基板10間の距離が小さくなることでその間の流抵抗が小さくなるので、液体の流量変化による圧損差も小さくなり、より安定な負圧制御が行える点でも好ましい。 Further, since the water head difference between the negative pressure control unit 230 and the surface where the discharge port is formed becomes relatively small, the inclination angle of the liquid discharge head 3 as shown in FIG. 45 is different for each liquid discharge head. Therefore, the present invention can be suitably applied to various recording devices. This is because the difference in water and the like can be reduced, so that the negative pressure difference applied to the discharge ports of the respective recording element substrates can be reduced even when the plurality of liquid discharge heads 3 are used at different inclination angles. In addition, since the distance between the negative pressure control unit 230 and the recording element substrate 10 is reduced, the flow resistance therebetween is reduced, so that the pressure loss difference due to the change in the flow rate of the liquid is also reduced, so that more stable negative pressure control can be performed. .
図48(b)は、液体吐出ヘッド3内部の記録液体の流れを示す模式図である。図46に示した循環経路と比べ、回路的には同じではあるが、図48(b)では、実際の液体吐出ヘッド3の各構成部品内での液体の流れを示している。長尺状の第2流路部材60内には、液体吐出ヘッド3の長手方向に伸びる一組の共通供給流路211および共通回収流路212が設けられている。共通供給流路211および共通回収流路212は互いに対向する方向に液体が流れるように構成されており、夫々の流路の上流側にはフィルタ221が設けられ、接続部111等から侵入する異物をトラップする。このように共通供給流路211および共通回収流路212は互いに対向する方向に液体を流すことで、液体吐出ヘッド3内の長手方向における温度勾配が軽減される点で好ましい。尚、図46においては説明を簡略化するために共通供給流路211と共通回収流路212との流れを同じ方向で示している。 FIG. 48B is a schematic diagram showing the flow of the recording liquid inside the liquid ejection head 3. Compared with the circulation path shown in FIG. 46, the circuit is the same, but FIG. 48B shows the flow of the liquid in each component of the actual liquid discharge head 3. In the long second flow path member 60, a set of a common supply flow path 211 and a common recovery flow path 212 extending in the longitudinal direction of the liquid ejection head 3 are provided. The common supply flow channel 211 and the common recovery flow channel 212 are configured such that liquid flows in directions opposite to each other, and a filter 221 is provided on the upstream side of each flow channel, and foreign matter entering from the connection portion 111 or the like. Trap. As described above, the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are preferable in that the temperature gradient in the longitudinal direction in the liquid discharge head 3 is reduced by flowing the liquid in the opposite direction. In FIG. 46, the flows of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are shown in the same direction for the sake of simplicity.
共通供給流路211および共通回収流路212の下流側には、それぞれ負圧制御ユニット230が接続される。また、共通供給流路211の途中には複数の個別供給流路213aへの分岐部があり、共通回収流路212の途中には複数の個別回収流路213bへの分岐部がある。個別供給流路213aおよび個別回収流路213bは複数の第1流路部材50内に形成されており、夫々の個別流路は、記録素子基板10の裏面に設けられた蓋部材20の開口21(図19(c)参照)と連通している。 A negative pressure control unit 230 is connected to the downstream side of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212, respectively. Further, in the middle of the common supply channel 211, there are branches to the plurality of individual supply channels 213a, and in the middle of the common recovery channel 212, there are branches to the plurality of individual recovery channels 213b. The individual supply channel 213 a and the individual recovery channel 213 b are formed in the plurality of first channel members 50, and each individual channel is an opening 21 of the lid member 20 provided on the back surface of the recording element substrate 10. (See FIG. 19C).
図48(b)にHとLで示した負圧制御ユニット230は、高圧側(H)と、低圧側(L)とをユニットである。それぞれの負圧制御ユニット230は、相対的に高(H)、低(L)の負圧で、負圧制御ユニット230よりも上流側の圧力を制御するように設定された背圧型圧力調整機構である。共通供給流路211は負圧制御ユニット230(高圧側)と接続され、共通回収流路212は負圧制御ユニット230(低圧側)と接続されており、それにより共通供給流路211と共通回収流路212の間には差圧が発生する。その差圧によって、液体が、共通供給流路211から個別供給流路213a、記録素子基板10内の吐出口13(圧力室23)、個別回収流路213bを順に通過して共通回収流路212へと流れる。 The negative pressure control unit 230 indicated by H and L in FIG. 48B is a unit having a high pressure side (H) and a low pressure side (L). Each negative pressure control unit 230 has a relatively high (H) and low (L) negative pressure, and is configured to control the pressure upstream of the negative pressure control unit 230. It is. The common supply flow path 211 is connected to the negative pressure control unit 230 (high pressure side), and the common recovery flow path 212 is connected to the negative pressure control unit 230 (low pressure side), whereby the common supply flow path 211 and the common recovery flow path are shared. A differential pressure is generated between the flow paths 212. Due to the differential pressure, the liquid sequentially passes from the common supply channel 211 to the individual supply channel 213a, the discharge port 13 (pressure chamber 23) in the recording element substrate 10, and the individual recovery channel 213b. It flows to.
図48(c)は図48(a)のG−G線部における断面を示す斜視図である。本適用例において個々の吐出モジュール200は、第1流路部材50、記録素子基板10、フレキシブル配線基板40から構成されている。本実施形形態においては適用例2で説明した支持部材30(図18)がなく、蓋部材20を備える記録素子基板10が直接第1流路部材50に接合される。第2流路部材に設けられる共通供給流路211は、その上面に形成される連通口61から、第1流路部材50の下面に形成される個別連通口53を介して、個別供給流路213aに供給される。その後液体は、圧力室23を経由して個別回収流路213b、個別連通口53、連通口61を順に経由して共通回収流路212へと回収される。 FIG. 48C is a perspective view showing a cross section taken along the line G-G in FIG. In this application example, each discharge module 200 includes the first flow path member 50, the recording element substrate 10, and the flexible wiring substrate 40. In the present embodiment, the support member 30 (FIG. 18) described in Application Example 2 is not provided, and the recording element substrate 10 including the lid member 20 is directly bonded to the first flow path member 50. The common supply flow channel 211 provided in the second flow channel member is connected to the individual supply flow channel from the communication port 61 formed on the upper surface thereof through the individual communication port 53 formed on the lower surface of the first flow channel member 50. 213a. Thereafter, the liquid is recovered via the pressure chamber 23 to the common recovery channel 212 via the individual recovery channel 213b, the individual communication port 53, and the communication port 61 in this order.
ここで、図15に示した適用例2とは異なり、第1流路部材50の下面(第2流路部材60側の面)にある個別連通口53は、第2流路部材60の上面に形成される連通口61に対して十分大きな開口となっている。この構成により、吐出モジュール200を第2流路部材60上にマウントする際に位置がズレた場合でも、第1流路部材と第2流部材間で確実に流体連通が行わるようになっているので、ヘッド製造時の歩留まりが向上しコストダウンが図れるようになっている。 Here, unlike the application example 2 shown in FIG. 15, the individual communication port 53 on the lower surface of the first flow channel member 50 (the surface on the second flow channel member 60 side) is the upper surface of the second flow channel member 60. The opening is sufficiently large with respect to the communication port 61 formed at the bottom. With this configuration, even when the position is shifted when the discharge module 200 is mounted on the second flow path member 60, fluid communication is reliably performed between the first flow path member and the second flow member. Therefore, the yield at the time of manufacturing the head can be improved and the cost can be reduced.
なお、上記適用例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、本適用例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。 Note that the description of the application example does not limit the scope of the present invention. As an example, in this application example, the thermal method in which bubbles are generated by a heating element to discharge liquid has been described. However, the present invention is also applied to a liquid discharge head that employs a piezo method and other various liquid discharge methods. be able to.
本適用例は、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 this application example, the ink jet recording apparatus (recording apparatus) in which liquid such as ink is circulated between the tank and the liquid discharge head has been described, but other forms may be used. In another embodiment, for example, two tanks are provided upstream and downstream 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. It may be.
また本適用例は、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の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。 Further, in this application example, an example 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 discharge head that performs recording while scanning the recording medium. The present invention can also be applied to. 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. In other words, a short liquid ejection head shorter than the width of the recording medium is created by arranging a plurality of recording element substrates so that the ejection openings overlap in the row direction of the ejection opening row, and scan the recording medium with respect to the recording medium. It may be a form to be made.
以下に本発明の特徴を示す各実施形態について説明する。 Embodiments showing the features of the present invention will be described below.
(第1の実施形態)
図22から図28を用いて、本発明の第1の実施形態における液体吐出ヘッドを説明する。なお、前述した適用例における液体供給流路は、実施形態における第1共通供給流路にあたる。同様に、液体回収流路は第1共通回収流路、第1連通口は開口、共通供給流路は第3共通供給流路、共通回収流路は第3共通回収流路にあたる。
(First embodiment)
The liquid discharge head according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The liquid supply channel in the application example described above corresponds to the first common supply channel in the embodiment. Similarly, the liquid recovery channel corresponds to the first common recovery channel, the first communication port corresponds to the opening, the common supply channel corresponds to the third common supply channel, and the common recovery channel corresponds to the third common recovery channel.
図22は、本発明の実施形態における液体吐出ヘッドの要部の分解図である。図22(a)から(g)は、分解された構成要素の斜視図であり、図22(h)から(m)は、分解された構成要素である図22(b)から(g)に対応する平面図である。図23は、図22(a)に示される複数の吐出口列3024のうちの1つの吐出口列3024に着目して、その構造を模式的に示す図である。図23(a)から(d)は、図22(a)から(d)に対応する斜視図であり、図23(e)から(g)は、図22(h)から(j)に対応する平面図である。また、図24(a)は、図23(e)から(g)のXXIVa−XXIVa線に沿う断面図であり、図24(b)は、XXIVb−XXIVb線に沿う断面図である。図25は、本実施形態の液体吐出ヘッドの一部を切り出した等価回路図である。図26は、本実施形態の液体吐出ヘッドの一部を切り出した等価回路図と流路内の圧力分布とを説明する図である。図27は、本実施形態の記録素子基板の形状を説明する上面図である。図28は、吐出口列の端部を説明する模式的透過図である。 FIG. 22 is an exploded view of the main part of the liquid ejection head in the embodiment of the present invention. 22 (a) to (g) are perspective views of the disassembled components, and FIGS. 22 (h) to (m) are the disassembled components shown in FIGS. 22 (b) to (g). It is a corresponding top view. FIG. 23 is a diagram schematically showing the structure focusing on one ejection port array 3024 of the plurality of ejection port arrays 3024 shown in FIG. 23 (a) to (d) are perspective views corresponding to FIGS. 22 (a) to (d), and FIGS. 23 (e) to (g) correspond to FIGS. 22 (h) to (j). FIG. 24A is a cross-sectional view taken along line XXIVa-XXIVa in FIGS. 23E to 23G, and FIG. 24B is a cross-sectional view taken along line XXIVb-XXIVb. FIG. 25 is an equivalent circuit diagram in which a part of the liquid ejection head of the present embodiment is cut out. FIG. 26 is a diagram illustrating an equivalent circuit diagram in which a part of the liquid ejection head according to the present embodiment is cut out and a pressure distribution in the flow path. FIG. 27 is a top view for explaining the shape of the recording element substrate of the present embodiment. FIG. 28 is a schematic transmission diagram for explaining an end portion of the ejection port array.
図22から図24に示すように本実施形態の液体吐出ヘッドは吐出口形成部材3012、第1流路層3011、第2流路層3050、第3流路層3060、第4流路層3070、第5流路層3080、および第6流路層3090からなる6つの積層流路構成を有する。 As shown in FIGS. 22 to 24, the liquid discharge head according to the present embodiment includes the discharge port forming member 3012, the first flow path layer 3011, the second flow path layer 3050, the third flow path layer 3060, and the fourth flow path layer 3070. , A fifth channel layer 3080, and a sixth channel layer 3090.
吐出口形成部材3012には、複数の吐出口3013が一列状に並ぶ吐出口列3024が複数設けられている。第1流路層3011には、吐出口3013に対応する位置に、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記録素子3015が設けられている。吐出口形成部材3012と第1流路層3011とは、圧力室3023および流路3310(図24)となる空間が間に形成されるように積層されている。液体吐出ヘッドは、記録素子3015が発生するエネルギーにより、圧力室3023内(流路3310内)にあるインク等の液体を、吐出口3013から吐出することが可能になっている。流路3310および圧力室3023の静的な状態での圧力は、吐出口3013において液体(インク)のメニスカスが張るように、負圧に保たれている。このような圧力室の圧力にばらつきが生じると、液体の吐出速度や吐出される液滴の体積などの吐出特性に影響が出てしまう。 The discharge port forming member 3012 is provided with a plurality of discharge port arrays 3024 in which a plurality of discharge ports 3013 are arranged in a line. The first flow path layer 3011 is provided with a recording element 3015 that generates energy used for discharging liquid at a position corresponding to the discharge port 3013. The discharge port forming member 3012 and the first flow path layer 3011 are stacked so that a space serving as the pressure chamber 3023 and the flow path 3310 (FIG. 24) is formed therebetween. The liquid discharge head can discharge a liquid such as ink in the pressure chamber 3023 (in the flow path 3310) from the discharge port 3013 by the energy generated by the recording element 3015. The pressure in the static state of the flow path 3310 and the pressure chamber 3023 is maintained at a negative pressure so that a meniscus of liquid (ink) is stretched at the ejection port 3013. When the pressure in the pressure chamber varies, the ejection characteristics such as the liquid ejection speed and the volume of the ejected droplets are affected.
図22に示すように、本実施形態では、複数の吐出口列3024は、600dpiの高密度に配置されている。第2流路層3050には、その主面に沿って第1共通供給流路3313、および第1共通回収流路3314が形成されている。第3流路層3060には第1連通口3315a(供給側連通口)、および第1連通口3315b(回収側連通口)が形成されている。第1流路層3011には、記録素子3015が配列される記録素子列と、液体を供給/回収するための貫通孔3017が配列される貫通孔列と、が形成されている。図24に示すように、これらの貫通孔3017は、供給口3017aと回収口3017bとを含んでいる。複数の供給口3017aは、記録素子3015が配される面に対して交差する方向(第2の方向)に延在して供給流路を成すと共に、吐出口列の列方向となる記録素子3015の配列方向(第1の方向)に沿うように配列されて、供給口列を形成している。同様に、複数の回収口3017bは、記録素子3015が配される面に対して交差する方向(第2の方向)に延在して供給流路を成すと共に、吐出口列の列方向となる記録素子3015の配列方向(第1の方向)に沿うように配列されて、回収口列を形成している。 As shown in FIG. 22, in the present embodiment, the plurality of ejection port arrays 3024 are arranged at a high density of 600 dpi. In the second channel layer 3050, a first common supply channel 3313 and a first common recovery channel 3314 are formed along the main surface. The third flow path layer 3060 is formed with a first communication port 3315a (supply side communication port) and a first communication port 3315b (collection side communication port). The first flow path layer 3011 is formed with a recording element array in which the recording elements 3015 are arranged and a through hole array in which through holes 3017 for supplying / collecting liquid are arranged. As shown in FIG. 24, these through holes 3017 include a supply port 3017a and a recovery port 3017b. The plurality of supply ports 3017a extend in a direction (second direction) intersecting the surface on which the recording elements 3015 are arranged to form a supply flow path, and the recording elements 3015 serving as the row direction of the ejection port array. Are arranged along the arrangement direction (first direction) in order to form a supply port array. Similarly, the plurality of recovery ports 3017b extend in a direction (second direction) intersecting with the surface on which the recording element 3015 is disposed to form a supply flow path, and are in the row direction of the discharge port array. The recording element 3015 is arranged along the arrangement direction (first direction) to form a collection port array.
図24に示すように、第1共通供給流路3313は、供給口3017aを介して流路3310および圧力室3023と連通している。同様に、第1共通回収流路3314は、回収口3017bを介して流路3310および圧力室3023と連通している。また、第1共通供給流路3313は、第3流路層3060に形成される第1連通口3315a(供給側連通口)から液体の供給を受ける。同様に、第1共通回収流路3314は、第3流路層3060に形成される第1連通口3315b(回収側連通口)と連通している。図22(d)および(j)に示すように、複数の第1連通口3315aは、吐出口列の列方向と交差する方向に配置されて、第1連通口列を形成している。複数の第1連通口3315bも、同方向に配列されて、第1連通口列を形成している。 As shown in FIG. 24, the first common supply flow path 3313 communicates with the flow path 3310 and the pressure chamber 3023 via the supply port 3017a. Similarly, the first common recovery channel 3314 communicates with the channel 3310 and the pressure chamber 3023 via the recovery port 3017b. The first common supply flow path 3313 receives the supply of liquid from the first communication port 3315a (supply side communication port) formed in the third flow path layer 3060. Similarly, the first common recovery channel 3314 communicates with a first communication port 3315b (collection side communication port) formed in the third channel layer 3060. As shown in FIGS. 22D and 22J, the plurality of first communication ports 3315a are arranged in a direction intersecting with the row direction of the ejection port row to form a first communication port row. The plurality of first communication ports 3315b are also arranged in the same direction to form a first communication port array.
第4流路層3070には、第2共通供給流路3331、および第2共通回収流路3332が形成されている。第5流路層3080には、第2連通口3333a(供給側連通口)、および第2連通口3333b(回収側連通口)が形成されている。第6流路層3090には、第3共通供給流路3335、および第3共通回収流路3336が形成されている。 In the fourth flow path layer 3070, a second common supply flow path 3331 and a second common recovery flow path 3332 are formed. In the fifth flow path layer 3080, a second communication port 3333a (supply side communication port) and a second communication port 3333b (collection side communication port) are formed. In the sixth flow path layer 3090, a third common supply flow path 3335 and a third common recovery flow path 3336 are formed.
第2流路層3050の第1共通供給流路3313は、一方の面側で複数の供給口3017aと連通し、他方の面側で第1連通口3315aと連通している。同様に、第2流路層3050の第1共通回収流路3314は、一方の面側で複数の回収口3017bと連通し、他方の面側で第1連通口3315bと連通している。また、第4流路層3070の第2共通供給流路3331は、一方の面側で第1連通口3315aと連通し、他方の面側で複数の第2連通口3333aと連通している。同様に、第4流路層3070の第2共通回収流路3332は、一方の面側で第1連通口3315bと連通し、他方の面側で第2連通口3333bと連通している。ここで、第1連通口3315aおよび第1連通口3315bの少なくとも一方は複数となっている。また、第6流路層3090の第3共通供給流路3336は、複数の第2連通口3333aと連通している。同様に、第6流路層3090の第3共通回収流路3336は、複数の第2連通口3333bと連通している。 The first common supply channel 3313 of the second channel layer 3050 communicates with the plurality of supply ports 3017a on one surface side and communicates with the first communication port 3315a on the other surface side. Similarly, the first common recovery channel 3314 of the second channel layer 3050 communicates with the plurality of recovery ports 3017b on one surface side, and communicates with the first communication port 3315b on the other surface side. Further, the second common supply flow path 3331 of the fourth flow path layer 3070 communicates with the first communication port 3315a on one surface side, and communicates with the plurality of second communication ports 3333a on the other surface side. Similarly, the second common recovery channel 3332 of the fourth channel layer 3070 communicates with the first communication port 3315b on one surface side, and communicates with the second communication port 3333b on the other surface side. Here, at least one of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b is plural. Further, the third common supply channel 3336 of the sixth channel layer 3090 communicates with the plurality of second communication ports 3333a. Similarly, the third common recovery channel 3336 of the sixth channel layer 3090 communicates with a plurality of second communication ports 3333b.
複数の第1連通口3315a(供給側第1連通口)は、吐出口列の列方向(第1の方向)と交差する方向(第3の方向)に沿って配列して、供給側第1連通口列を形成している。複数の第1連通口3315b(回収側第1連通口)は、吐出口列の列方向(第1の方向)と交差する方向(第3の方向)に沿って配列して、回収側第1連通口列を形成している。 The plurality of first communication ports 3315a (supply-side first communication ports) are arranged along the direction (third direction) intersecting the row direction (first direction) of the discharge port array, and the supply-side first A communication port array is formed. The plurality of first communication ports 3315b (collection side first communication ports) are arranged along the direction (third direction) intersecting the row direction (first direction) of the discharge port array, and the collection side first A communication port array is formed.
複数の第2連通口3333a(供給側第2連通口)は、吐出口列の列方向(第1の方向)に沿って配列して、供給側第2連通口列を形成している。複数の第2連通口3333b(回収側第2連通口)は、吐出口列の列方向(第1の方向)に沿って配列して、回収側第2連通口列を形成している。 The plurality of second communication ports 3333a (supply-side second communication ports) are arranged along the row direction (first direction) of the discharge port row to form a supply-side second communication port row. The plurality of second communication ports 3333b (collection side second communication ports) are arranged along the row direction (first direction) of the discharge port row to form a collection side second communication port row.
複数の第2連通口3333aの配列密度、および複数の第2連通口3333bの配列密度は、複数の第1連通口3315aの配列密度、および複数の第1連通口3315bの配列密度より小さい。また、複数の第1連通口3315aの配列密度、および複数の第1連通口3315bの配列密度は、複数の供給口3017aの配列密度、および複数の回収口3017bの配列密度より小さい。第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314の夫々は、第1の方向に延在しており、第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314とは、第1の方向と交差する第3の方向に交互に並列している。第2共通供給流路3331と第2共通回収流路3332は、第1の方向と交差する第3の方向に沿って延在しており、第2共通供給流路3331と第2共通回収流路3332は第1の方向に交互に並列している。第3共通供給流路3335と第3共通回収流路3336は、前記第1の方向に沿って延在している。 The arrangement density of the plurality of second communication ports 3333a and the arrangement density of the plurality of second communication ports 3333b are smaller than the arrangement density of the plurality of first communication ports 3315a and the arrangement density of the plurality of first communication ports 3315b. In addition, the arrangement density of the plurality of first communication ports 3315a and the arrangement density of the plurality of first communication ports 3315b are lower than the arrangement density of the plurality of supply ports 3017a and the arrangement density of the plurality of recovery ports 3017b. Each of the first common supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314 extends in the first direction, and the first common supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314 are the first Are alternately arranged in parallel in a third direction that intersects the direction. The second common supply flow path 3331 and the second common recovery flow path 3332 extend along a third direction that intersects the first direction, and the second common supply flow path 3331 and the second common recovery flow path 3332 The paths 3332 are alternately arranged in parallel in the first direction. The third common supply channel 3335 and the third common recovery channel 3336 extend along the first direction.
本実施形の液体吐出ヘッドは、このように複数の流路層を積層することで、第6流路層3090から第1流路層3011に向かって流路の密度が徐々に高くなる構成とすることができる。これにより、記録素子基板および各流路部材の大型化を抑制しつつ、密度の高い複数の吐出口列を備える液体吐出ヘッドが提供可能である。 The liquid ejection head of this embodiment has a configuration in which the flow path density gradually increases from the sixth flow path layer 3090 to the first flow path layer 3011 by stacking the plurality of flow path layers in this way. can do. Accordingly, it is possible to provide a liquid discharge head including a plurality of high-density discharge port arrays while suppressing an increase in size of the recording element substrate and each flow path member.
本実施形態の液体吐出ヘッドにおける液体(以下、インクであるものとする)の流れを説明する。外部から供給されるインクは、流入開口としての第3共通供給流路3336から液体流出ヘッドに流入する。流入したインクは、次いで、第2連通口3333a、第2共通供給流路3331、第1連通口3315a、第1共通供給流路3313、供給口3017aをこの順に経て、流路3310(圧力室3023)まで供給される。インクは、その後、回収口3017b、第1共通回収流路3314、第1連通口3315b、第2共通回収流路3332、第2連通口3333b、第3共通回収流路3336をこの順に経て、流出開口としての第3共通回収流路3336から外部へ流出される。 The flow of the liquid (hereinafter referred to as ink) in the liquid discharge head of this embodiment will be described. The ink supplied from the outside flows into the liquid outflow head from the third common supply channel 3336 as the inflow opening. Then, the ink that has flowed in passes through the second communication port 3333a, the second common supply channel 3331, the first communication port 3315a, the first common supply channel 3313, and the supply port 3017a in this order, and then the channel 3310 (pressure chamber 3023). ) Is supplied. The ink then flows out through the recovery port 3017b, the first common recovery channel 3314, the first communication port 3315b, the second common recovery channel 3332, the second communication port 3333b, and the third common recovery channel 3336 in this order. It flows out from the third common recovery flow path 3336 as an opening.
インクをこのように強制的に流れさせることにより、吐出ヘッド内でのインクの増粘を抑制することができ、その結果、インク吐出速度の低下や、記録されるドットの色材濃度の変調を抑制することができる。以下、本明細書において、このようなインクの強制的な流れを「インク循環流」と呼ぶ。 By forcibly flowing the ink in this way, it is possible to suppress the increase in the viscosity of the ink in the ejection head. As a result, the ink ejection speed is reduced and the color material density of the recorded dots is modulated. Can be suppressed. Hereinafter, in this specification, such a forced flow of ink is referred to as “ink circulation flow”.
本実施形態は、各圧力室に流れるインク循環流の流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきを抑制するように、以下の構成となっている。つまり、図23に示すように、1つの第1共通供給流路3313に対して、第1連通口3315aが連通している。同様に、1つの第1共通回収流路3314に対して、第1連通口3315bが連通している。ここで、第1連通口3315aおよび第1連通口3315bの少なくとも一方は複数となっている。これらの第1連通口3315aおよび第1連通口3315bは、各圧力室3023に流れるインク循環流の流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきが、吐出特性に大きな影響が無い範囲に収まるように配置されている。特に、1つの吐出口列3024に関して、第1連通口3315aと第1連通口3315bとが吐出口列の列方向に関して交互に配置されている。交互に配置することで、第1連通口3315aと第1連通口3315bの間隔をより狭くすることができる。つまり、第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314の流路幅が比較的狭い場合でも、各圧力室3023(各流路3310)に流れるインク循環流の流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきを抑制することが可能となる。 This embodiment has the following configuration so as to suppress variations in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber and variations in pressure in each pressure chamber. That is, as shown in FIG. 23, the first communication port 3315 a communicates with one first common supply flow path 3313. Similarly, the first communication port 3315b communicates with one first common recovery channel 3314. Here, at least one of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b is plural. The first communication port 3315a and the first communication port 3315b are within a range in which the variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber 3023 and the variation in the pressure in each pressure chamber do not significantly affect the ejection characteristics. Is arranged. In particular, with respect to one ejection port array 3024, the first communication ports 3315a and the first communication ports 3315b are alternately arranged in the column direction of the ejection port arrays. By arranging alternately, the space | interval of the 1st communicating port 3315a and the 1st communicating port 3315b can be made narrower. In other words, even when the channel widths of the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 are relatively narrow, variations in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber 3023 (each channel 3310) and each pressure It becomes possible to suppress variations in the pressure in the chamber.
さらに、第1連通口3315aと第1連通口3315bとの配置の関係は以下のようになっている。まず、複数の圧力室3023(流路3310)のそれぞれに関して、圧力室3023(流路3310)を含む第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314との間の流路の流路抵抗をrとする。また、第1共通供給流路3313において、隣接する供給口3017a間(すなわち、供給流路間)の部分の流路の流路抵抗をRとする。同様に、第1共通回収流路3314において、隣接する回収口3017b間(すなわち、回収流路間)の部分の流路の流路抵抗をRとする。また、各流路3310(圧力室3023)を流れるインクの流量に関して、それらの平均流量をqとし、吐出特性に影響を与えない、つまり画像として着弾位置ズレや色ムラが影響無い範囲の最大流量と最小流量との流量差をΔqとして、両者の比をXとする。すなわち、流量比X=Δq/qとする。このとき、第1連通口3315は、第1連通口3315aと第1連通口3315bとの間の吐出口の数Nが以下の式を満たすように配置されている。 Further, the arrangement relationship between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b is as follows. First, for each of the plurality of pressure chambers 3023 (channel 3310), the channel between the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 including the pressure chamber 3023 (channel 3310). Let r be the resistance. Further, in the first common supply channel 3313, the channel resistance of the channel between the adjacent supply ports 3017a (that is, between the supply channels) is R. Similarly, in the first common recovery channel 3314, the channel resistance of the channel between adjacent recovery ports 3017b (that is, between the recovery channels) is R. In addition, regarding the flow rate of ink flowing through each flow path 3310 (pressure chamber 3023), the average flow rate thereof is q, and the discharge flow characteristics are not affected, that is, the maximum flow rate in a range where landing position deviation and color unevenness are not affected as an image. The difference between the flow rate and the minimum flow rate is Δq, and the ratio between the two is X. That is, the flow rate ratio X = Δq / q. At this time, the first communication port 3315 is arranged so that the number N of discharge ports between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b satisfies the following expression.
このような条件で第1連通口3315aと第1連通口3315bとを配置することにより、各圧力室3023(各流路3310)に流れるインク循環流の流量の圧力室間でのばらつきを、吐出特性に影響を与えない流量差に抑制することが可能となる。 By disposing the first communication port 3315a and the first communication port 3315b under such conditions, variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber 3023 (each flow path 3310) between the pressure chambers is discharged. It is possible to suppress the flow rate difference that does not affect the characteristics.
図25を用いて、各圧力室3023に流れるインク循環流の流量の圧力室間でのばらつきを抑制する条件式(1)について、詳細に説明する。図25は、第1の方向に関して隣接する第1連通口3315aと第1連通口3315bとの間の部分を一部切り出した等価回路である。隣接する第1連通口3315aと第1連通口3315bとの間に圧力室3023(流路3310)がN個含まれる場合を示している。 The conditional expression (1) for suppressing the variation between the pressure chambers of the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber 3023 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 25 is an equivalent circuit in which a part between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b adjacent to each other in the first direction is cut out. The case where N pressure chambers 3023 (flow paths 3310) are included between the adjacent first communication port 3315a and first communication port 3315b is shown.
この場合、N個の圧力室3023のうちの第1連通口3315aに最も近い圧力室3023(図25の圧力室1)、および第1連通口3315bに最も近い圧力室3023に、最も多量のインクが流れる。また、N個の圧力室3023のうちの第1連通口3315aと第1連通口3315bとの中間の位置にある圧力室3023に流れるインクの流量が最小になることが分かっている。これらの最大流量および最小流量を、各々q1、q2とし、各圧力室3023を流れるインクの流量の平均値をqとすると、供給される全インク量Qは、Q=Nqとなる。 In this case, among the N pressure chambers 3023, the largest amount of ink is placed in the pressure chamber 3023 (pressure chamber 1 in FIG. 25) closest to the first communication port 3315a and the pressure chamber 3023 closest to the first communication port 3315b. Flows. Further, it has been found that the flow rate of the ink flowing into the pressure chamber 3023 at the intermediate position between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b among the N pressure chambers 3023 is minimized. When the maximum flow rate and the minimum flow rate are q 1 and q 2 , respectively, and the average value of the flow rate of the ink flowing through each pressure chamber 3023 is q, the total ink amount Q to be supplied is Q = Nq.
第1連通口3315aから、第1連通口3315aに一番近い圧力室3023(図25の圧力室1)を経由し、第1共通回収流路3314を通って第1連通口3315bへと到達するまでの圧力損失p1を以下に示す。 The first communication port 3315a passes through the pressure chamber 3023 (pressure chamber 1 in FIG. 25) closest to the first communication port 3315a, passes through the first common recovery flow path 3314, and reaches the first communication port 3315b. The pressure loss p 1 up to is shown below.
第1連通口3315aから第1共通供給流路3313を通り第1連通口3315aと第1連通口3315bの中間の位置にある圧力室(図25圧力室2)を経由し第1共通回収流路3314を通って第1連通口3315bへ到達するまでの圧力損失p2を以下に示す。 The first common recovery channel from the first communication port 3315a through the first common supply channel 3313 and the pressure chamber (pressure chamber 2 in FIG. 25) located at an intermediate position between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b. The pressure loss p 2 until reaching the first communication port 3315b through 3314 is shown below.
圧力損失p1と圧力損失p2とは等しいので、式(2)と式(3)とから、各圧力室を流れるインクの最大流量q1と最小流量q2との流量差Δq’について、下式が成り立つ。 Since the pressure loss p 1 and the pressure loss p 2 are equal, the flow rate difference Δq ′ between the maximum flow rate q 1 and the minimum flow rate q 2 of ink flowing through each pressure chamber is calculated from the equations (2) and (3). The following equation holds.
ここで、吐出特性に影響を与えないようにするためには、各圧力室を流れるインクの最大流量と最小流量との流量差Δq’=q1−q2と各圧力室を流れるインクの平均流量qとの比が所定の流量比X以下に設定されることが必要である。そのためには、少なくとも下式で示す条件が必要となる。 Here, in order not to affect the ejection characteristics, the flow rate difference Δq ′ = q 1 −q 2 between the maximum flow rate and the minimum flow rate of the ink flowing through each pressure chamber and the average of the ink flowing through each pressure chamber. The ratio with the flow rate q needs to be set to a predetermined flow rate ratio X or less. For this purpose, at least the conditions shown by the following formula are required.
式(5)を、第1連通口3315aと第1連通口3315bとの間の圧力室の数Nに着目して変形すると、式(1)になる。 When Expression (5) is transformed by paying attention to the number N of pressure chambers between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b, Expression (1) is obtained.
本発明の実施形態では、インク循環流の流量をある割合以上に増減させると、吐出口の下部を流れるインク循環流によるインクの回収効果が変わり、吐出速度や吐出液滴体積が変化してしまったり、色材濃度の差異が大きくなってしまったりすることが分かっている。特に、本実施形態の非限定的な1例では、インク循環流のある流量に対して流量を1割程度増減させた場合に、吐出速度や吐出液滴体積が変化し、色材濃度の差異が大きくなった。また、この例では、最大流量と最小流量との流量差と平均流量との比Δq/qを、所定の流量比X0.2以下に設定した場合に、吐出特性や色材濃度に大きな影響が生じなくなった。 In the embodiment of the present invention, when the flow rate of the ink circulation flow is increased or decreased to a certain ratio or more, the ink collection effect by the ink circulation flow flowing under the ejection port is changed, and the ejection speed and the ejection droplet volume are changed. It is known that the difference in color material density becomes large. In particular, in one non-limiting example of the present embodiment, when the flow rate is increased or decreased by about 10% with respect to a certain flow rate of the ink circulation flow, the discharge speed and the discharge droplet volume change, and the color material density difference. Became bigger. Further, in this example, when the ratio Δq / q between the flow rate difference between the maximum flow rate and the minimum flow rate and the average flow rate is set to a predetermined flow rate ratio X0.2 or less, the discharge characteristics and the color material density are greatly affected. No longer occurs.
次に、図37を参照して、インク循環流の流量のばらつきの影響の1例を説明する。 Next, an example of the influence of variations in the flow rate of the ink circulation flow will be described with reference to FIG.
図37は、各吐出口の下部を流れるインク循環流の流量(循環流量)と、各循環流量でインクを循環させつつインクの吐出を一定時間休止した後で1発目に吐出するインクの吐出速度との関係の非限定的な1例を示すグラフである。本例では、循環流量7000pl/s付近を境目として、循環流量が7000pl/s程度以上であるときは、定常時の吐出速度の9割以上の吐出速度で1発目からインクを吐出することができた。これに対して、循環流量が7000pl/s程度未満であるときは、1発目のインクの吐出速度が定常時の吐出速度の9割未満程度となった。インクの吐出速度が低減すると、吐出されたインクが記録媒体に到着する際(着弾時)の位置にズレが生じ、その結果、画質の低下が生じることとなる。 FIG. 37 shows the flow rate (circulation flow rate) of the ink circulation flow that flows under each ejection port, and the ejection of the ink that is ejected for the first time after the ink ejection is paused for a fixed time while circulating the ink at each circulation flow rate. It is a graph which shows one non-limiting example of the relationship with speed. In this example, when the circulation flow rate is around 7000 pl / s with the circulation flow rate around 7000 pl / s as the boundary, the ink can be discharged from the first at a discharge rate of 90% or more of the normal discharge rate. did it. On the other hand, when the circulation flow rate was less than about 7000 pl / s, the first ink discharge speed was less than 90% of the steady-state discharge speed. When the ink ejection speed is reduced, the position where the ejected ink arrives at the recording medium (at the time of landing) is displaced, and as a result, the image quality is degraded.
したがって、着弾時の位置ズレによる画質低下を防止するためには、一定時間休止後のインクの吐出速度の減少を抑制するように、循環流量をある程度大きくすることが有効である。 Therefore, in order to prevent a decrease in image quality due to a positional deviation at the time of landing, it is effective to increase the circulation flow rate to some extent so as to suppress a decrease in the ink ejection speed after a certain period of pause.
ここで、図36に、本発明の液体吐出ヘッドに適用可能なインク供給系の1例を示す。図36において、液体吐出ヘッド3003は、上流側の第1液体タンク3044および下流側の第2液体タンク3045とそれぞれ流体連通している。第1液体タンク3044は、第3共通供給流路3335へインクを供給する。供給されたインクは、各連通口を経由しながら第2共通供給流路3331および第1共通供給流路3313を通って圧力室3023(流路3310)に供給される。また、圧力室3023(流路3310)から、各連通口を経由しながら第1共通回収流路3314、および第2共通回収流路3332を通って、第3共通回収流路3336から第2液体タンク3045へと回収される。このような構造において、インク循環流を生じさせる手段としては、第1液体タンク3044と第2液体タンク3045の水頭差を用いる方法がある。また、第1液体タンク3044と第2液体タンク3045の圧力を制御し、第1液体タンク3044と第2液体タンク3045の圧力差を用いる方法もある。また、ポンプ等で流れを生じさせる方法もある。 Here, FIG. 36 shows an example of an ink supply system applicable to the liquid ejection head of the present invention. In FIG. 36, the liquid discharge head 3003 is in fluid communication with the first liquid tank 3044 on the upstream side and the second liquid tank 3045 on the downstream side. The first liquid tank 3044 supplies ink to the third common supply channel 3335. The supplied ink is supplied to the pressure chamber 3023 (flow path 3310) through the second common supply flow path 3331 and the first common supply flow path 3313 through each communication port. In addition, the second liquid from the third common recovery flow path 3336 passes through the first common recovery flow path 3314 and the second common recovery flow path 3332 from the pressure chamber 3023 (flow path 3310) via each communication port. It is collected into the tank 3045. In such a structure, there is a method of using a water head difference between the first liquid tank 3044 and the second liquid tank 3045 as means for generating the ink circulation flow. There is also a method of controlling the pressure of the first liquid tank 3044 and the second liquid tank 3045 and using the pressure difference between the first liquid tank 3044 and the second liquid tank 3045. There is also a method of generating a flow with a pump or the like.
しかしながら、循環流量を大きくするために第1液体タンク3044と第2液体タンク3045の圧力差を大きくしたりポンプ等で大きな流量を流したりする場合、吐出口の下部の圧力制御が困難になる傾向がある。よって、循環流量は、着弾時のインクの位置ズレによる画質低下および圧力制御の困難性の両方を考慮して、吐出速度が低下しすぎない程度になるべく小さくするとよい。 However, when the pressure difference between the first liquid tank 3044 and the second liquid tank 3045 is increased to increase the circulation flow rate, or when a large flow rate is caused to flow by a pump or the like, it is difficult to control the pressure below the discharge port. There is. Therefore, the circulation flow rate is preferably made as small as possible so that the discharge speed does not decrease excessively in consideration of both the deterioration in image quality due to the positional deviation of the ink upon landing and the difficulty of pressure control.
上述のように、本実施形態では、式(1)を満たすように、第1連通口3315aと第1連通口3315bとを少なくとも一方が複数となるように、第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314とにそれぞれ配置する。これによって、流体抵抗の比率r/Rを固定したまま、最大流量と最小流量との流量差と平均流量との比(流量比)Xの値を小さくすることができる。すなわち、第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314の流路の幅を広げることをせずに、各圧力室3023を流れるインク循環流の流量の圧力室間でのばらつきを抑制することができる。よって、吐出口3013からの水分蒸発による液滴の吐出速度低下や色材濃度の変調を抑制することができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 As described above, in the present embodiment, the first common supply flow path 3313 and the first communication port 3313 and the first communication port 3315b are formed so as to satisfy at least one of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b so as to satisfy the expression (1). One common collection flow path 3314 is disposed. As a result, the ratio (flow rate ratio) X between the flow rate difference between the maximum flow rate and the minimum flow rate and the average flow rate (flow rate ratio) X can be reduced while the ratio r / R of the fluid resistance is fixed. That is, without increasing the width of the first common supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314, the variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing through each pressure chamber 3023 is suppressed between the pressure chambers. can do. Accordingly, it is possible to suppress a drop in the discharge speed of the droplets due to the evaporation of moisture from the discharge port 3013 and the modulation of the color material density, so that it is possible to form a higher-definition and high-quality image.
同様に、本実施形態では、各圧力室3023の圧力の圧力室間でのばらつきを抑制することができる。第1共通供給流路3313や第1共通回収流路3314で生じる圧力損失は、吐出口列の列方向における各圧力室の圧力の圧力室間でのばらつきとなる。つまり、圧力のばらつきをΔPとすると、下式が成り立つ。 Similarly, in the present embodiment, it is possible to suppress the variation of the pressure of each pressure chamber 3023 between the pressure chambers. The pressure loss that occurs in the first common supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314 is a variation in pressure between the pressure chambers in the row direction of the discharge port array. That is, when the pressure variation is ΔP, the following equation is established.
ここで、吐出特性に影響が出ない範囲で許容できる最大の圧力ばらつきをΔPmとすると、第1連通口3315aと第1連通口3315bとは、両者間の吐出口数Nが以下の式を満たすように配置されている。 Here, assuming that the maximum pressure variation that can be allowed within a range that does not affect the discharge characteristics is ΔPm, the first communication port 3315a and the first communication port 3315b are such that the number N of discharge ports between the two satisfies the following formula. Is arranged.
このように、本実施形態では、式(7)を満たすように、複数の第1連通口3315aと複数の第1連通口3315bを、第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314にそれぞれ配置する。それにより、第1共通供給流路3313や第1共通回収流路3314の流路の幅を広げることをせずに、各圧力室の圧力の圧力室間でのばらつきを抑制することができる。よって、インクの吐出速度や吐出されるインクの液滴の体積のばらつきを抑制することができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 As described above, in the present embodiment, the plurality of first communication ports 3315a and the plurality of first communication ports 3315b are replaced with the first common supply flow channel 3313 and the first common recovery flow channel 3314 so as to satisfy Expression (7). Respectively. Thereby, the dispersion | variation between the pressure chambers of each pressure chamber can be suppressed, without expanding the width | variety of the flow path of the 1st common supply flow path 3313 and the 1st common collection | recovery flow path 3314. Therefore, variation in ink ejection speed and volume of ejected ink droplets can be suppressed, so that higher-definition and high-quality image formation can be achieved.
さらに、本実施形態は、高密度に配置された吐出口3013に対応する各圧力室に流れるインク循環流の流量の圧力室間でのばらつきや各圧力室の圧力の圧力室間でのばらつきを抑制するように、以下のようになっているとよい。つまり、図22に示すように、第2共通供給流路3331は、吐出口列3024の列方向(第1の方向)と交差する方向(第3の方向)に伸びていて、第3の方向に配列される複数の第1連通口3315aと連通している。同様に、第2共通回収流路3332は、吐出口列3024の列方向(第1の方向)と交差する第3の方向に伸びていて、第3の方向に配列される複数の第1連通口3315bと連通している。さらに、複数の第2共通供給流路3331は、第2連通口3333aを介して、第3共通供給流路3336として1つの流路にまとめられている。同様に、複数の第2共通第3共通回収流路3332は、第2連通口3333bを介して、第3共通回収流路3336として1つの流路にまとめられている。 Furthermore, in the present embodiment, the variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing through the pressure chambers corresponding to the discharge ports 3013 arranged at a high density between the pressure chambers and the variation in the pressure of each pressure chamber between the pressure chambers. In order to suppress, it is good to be as follows. That is, as shown in FIG. 22, the second common supply flow path 3331 extends in the direction (third direction) intersecting the row direction (first direction) of the discharge port row 3024 and is in the third direction. Are communicated with a plurality of first communication ports 3315a. Similarly, the second common recovery flow path 3332 extends in a third direction intersecting the row direction (first direction) of the discharge port row 3024, and has a plurality of first communication lines arranged in the third direction. It communicates with the mouth 3315b. Further, the plurality of second common supply channels 3331 are combined into one channel as the third common supply channel 3336 via the second communication port 3333a. Similarly, the plurality of second common third common recovery flow paths 3332 are combined into one flow path as the third common recovery flow path 3336 via the second communication port 3333b.
このように、本実施形態では、吐出口形成部材3012に対して、第1流路層3011、第2流路層3050、第3流路層3060、第4流路層3070、第5流路層3080、および第6流路層3090の6層構造で、流路を連結している。これにより、高密度に配置された複数の吐出口列3024に対して狭いピッチで配置された複数の第1共通供給流路3313を、式(1)を満たすように第1連通口3315aを配置しながら、1つに取りまとめることができる。同様に、高密度に配置された複数の吐出口列3024に対して狭いピッチで配置された複数の第1共通回収流路3314を、式(1)を満たすように第1連通口3315bを配置しながら1つに取りまとめることができる。つまり、第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314の流路幅を広げることなく、高密度な吐出口列を形成できる。また高密度に配置された複数の吐出口列3024の吐出口3013に対応する各圧力室23(流路3310)に流れるインク循環流の流量の圧力室間でのばらつきや各圧力室の圧力の圧力室間でのばらつきを抑制することができる。また、高密度に配置された吐出口3013に対して、各圧力室3023(流路3310)のインク循環流の流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきを抑制しながら、液体タンクからのインクの供給および液体タンクへのインクの回収を簡便に行うことができる。これにより、液体吐出ヘッドのコンパクト化だけでなく、この液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置のシステム全体がコンパクトになるという利点がある。 Thus, in the present embodiment, the first flow path layer 3011, the second flow path layer 3050, the third flow path layer 3060, the fourth flow path layer 3070, and the fifth flow path with respect to the discharge port forming member 3012. A flow path is connected in a six-layer structure of a layer 3080 and a sixth flow path layer 3090. Accordingly, the first communication ports 3315a are arranged so that the plurality of first common supply channels 3313 arranged at a narrow pitch with respect to the plurality of discharge port arrays 3024 arranged at high density satisfy the formula (1). However, it can be combined into one. Similarly, a plurality of first common recovery channels 3314 arranged at a narrow pitch with respect to a plurality of discharge port arrays 3024 arranged at high density are arranged with first communication ports 3315b so as to satisfy the formula (1). However, it can be combined into one. That is, a high-density discharge port array can be formed without increasing the channel widths of the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314. In addition, the variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber 23 (flow path 3310) corresponding to the ejection ports 3013 of the plurality of ejection port arrays 3024 arranged at high density, and the pressure in each pressure chamber. Variations between the pressure chambers can be suppressed. Further, with respect to the discharge ports 3013 arranged at a high density, the ink from the liquid tank is suppressed while suppressing the variation in the flow rate of the ink circulation flow in each pressure chamber 3023 (channel 3310) and the variation in the pressure in each pressure chamber. And the recovery of the ink to the liquid tank can be performed easily. Accordingly, there is an advantage that not only the liquid discharge head is made compact, but also the entire system of the liquid discharge apparatus including the liquid discharge head is made compact.
本実施形態は、各吐出口列3024に配置された圧力室3023の数が多く(例えば100個以上)、複数の吐出口列3024の配列密度(吐出口列と交差する方向の吐出口列の配置密度)が高密度である(例えば50dpi以上)場合に有効である。このような場合、圧力室と流路との流路抵抗の比率(r/R)が小さかったとしても(例えば1/1000程度)、インク循環流の流量のばらつきが大きくなってしまう傾向がある。つまり、それ以上に吐出口列を構成する吐出口の数を増加させたり吐出口列同士の間隔を狭くしたりする場合には、各圧力室のインク循環流の流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきを抑制するために、本発明の構成が有効となる。よって、特には、記録媒体の幅に対応した長さを有する液体吐出ヘッドであるラインヘッド、また、吐出口の配列密度が600dpi以上の液体吐出ヘッドに有効である。 In the present embodiment, the number of pressure chambers 3023 arranged in each discharge port row 3024 is large (for example, 100 or more), and the arrangement density of the plurality of discharge port rows 3024 (the discharge port row in the direction intersecting the discharge port row) This is effective when the arrangement density is high (for example, 50 dpi or more). In such a case, even if the ratio (r / R) of the flow path resistance between the pressure chamber and the flow path is small (for example, about 1/1000), the variation in the flow rate of the ink circulation flow tends to increase. . In other words, when the number of discharge ports constituting the discharge port array is further increased or the interval between the discharge port arrays is narrowed, the variation in the flow rate of the ink circulation flow in each pressure chamber, In order to suppress the pressure variation, the configuration of the present invention is effective. Therefore, the present invention is particularly effective for a line head that is a liquid ejection head having a length corresponding to the width of the recording medium, and a liquid ejection head having an ejection port arrangement density of 600 dpi or more.
次に、本実施形態において、多数の吐出口3013からインクを吐出する場合を説明する。本実施形態は、多数の吐出口3013からインクを吐出する場合において、休止している圧力室3023に流れるインク循環流の流量のばらつきを抑制するように、以下のようになっているとよい。吐出により各吐出口3013から吐出されるインクの流量をIとする。このとき、第1連通口3315aと第1連通口3315bとは、両者間の吐出口3013の数Nが以下の式を満たすように配置されている。 Next, in the present embodiment, a case where ink is ejected from a large number of ejection ports 3013 will be described. In the present embodiment, when ink is ejected from a large number of ejection ports 3013, it is preferable that the following be performed so as to suppress variations in the flow rate of the ink circulation flow that flows into the pressure chamber 3023 that is at rest. Let I be the flow rate of ink ejected from each ejection port 3013 by ejection. At this time, the 1st communicating port 3315a and the 1st communicating port 3315b are arrange | positioned so that the number N of the discharge ports 3013 between both may satisfy | fill the following formula | equation.
本実施形態では、このような条件で第1連通口3315aと第1連通口3315bを配置する。これにより、多数の吐出口3013からインクを吐出する場合において、休止している各圧力室3023に流れるインク循環流の圧力室間の流量のばらつきを、吐出特性に影響を与えない流量差に抑制することが可能となる。 In the present embodiment, the first communication port 3315a and the first communication port 3315b are arranged under such conditions. As a result, when ink is ejected from a large number of ejection ports 3013, variation in the flow rate between the pressure chambers of the circulating ink flow that flows through each pressure chamber 3023 is suppressed to a flow rate difference that does not affect the ejection characteristics. It becomes possible to do.
図26を用いて、多数の吐出口3013からインクを吐出する場合において、休止している圧力室3023に流れるインク循環流の流量のばらつきを抑制する条件式(8)について、詳細に説明する。 With reference to FIG. 26, the conditional expression (8) for suppressing variation in the flow rate of the ink circulation flow that flows into the pressure chamber 3023 that is at rest when ink is ejected from a large number of ejection ports 3013 will be described in detail.
吐出口3013からの水分蒸発による影響を抑制するのに十分な流量でインク循環流を流す場合において、多数の吐出口3013からインクを吐出する際の吐出量の方が、インク循環流の流量より多くなる場合がある。このような場合には、図26(a)に示すように、第1共通回収流路3314のインクが逆流することとなる。つまり、図26(a)では、第1共通供給流路3313においては、インクは、矢印で示されるように、第1連通口3315aから第1連通口3315bに向かう方向に流れている。また、多数の圧力室3023において、インクは、それぞれ流量Iで吐出口から吐出されている。それに伴い、第1共通回収流路3314においては、インクは、第1連通口3315bから第1連通口3315aに向かう方向に流れている。 In the case where the ink circulation flow is caused to flow at a flow rate sufficient to suppress the influence of water evaporation from the discharge ports 3013, the discharge amount when ink is discharged from a large number of discharge ports 3013 is more than the flow rate of the ink circulation flow. May increase. In such a case, as shown in FIG. 26A, the ink in the first common recovery flow path 3314 flows backward. That is, in FIG. 26A, in the first common supply flow path 3313, the ink flows in the direction from the first communication port 3315a toward the first communication port 3315b as indicated by an arrow. In addition, in each of the large number of pressure chambers 3023, the ink is discharged from the discharge ports at a flow rate I. Accordingly, in the first common recovery flow path 3314, the ink flows in the direction from the first communication port 3315b toward the first communication port 3315a.
このときの第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314の圧力分布の関係をグラフにしたのが、図26(b)である。グラフの横軸は、隣接する第1連通口3315aから第1連通口3315bに向かう相対的な位置Lを示し、縦軸は圧力Pを示す。図26(a)に示すような状態で圧力室3023からのインクの吐出を休止したときに、各圧力室に対して第1共通供給流路3313側と第1共通回収流路3314側とから供給されるインク量の比をt:1−tとする。このとき、第1共通供給流路3313で生じる圧力損失をΔPin1とし、第1共通回収流路3314で生じる圧力損失をΔPout1とすると、以下の2つの式が成り立つ。 FIG. 26B is a graph showing the relationship between the pressure distributions of the first common supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314 at this time. The horizontal axis of the graph indicates a relative position L from the adjacent first communication port 3315a toward the first communication port 3315b, and the vertical axis indicates the pressure P. When the ejection of ink from the pressure chamber 3023 is stopped in the state shown in FIG. 26A, the first common supply flow path 3313 side and the first common recovery flow path 3314 side with respect to each pressure chamber. Let the ratio of the amount of ink supplied be t: 1-t. At this time, if the pressure loss generated in the first common supply flow path 3313 is ΔPin1, and the pressure loss generated in the first common recovery flow path 3314 is ΔPout1, the following two expressions hold.
また、各圧力室に対して第1共通供給流路3313側で生じる圧力をPinとし、第1共通回収流路3314側で生じる圧力をPoutとし、各圧力室の圧力のばらつきの最大値をΔPmaxとし、最小値をΔPminとする。このとき、ΔPmax=Pin−Pout+ΔPout1、およびΔPmin=Pin−Pout−ΔPin1であるから、インク循環流の流量のばらつきΔq’は、以下の式で示される。 In addition, the pressure generated on the first common supply flow path 3313 side for each pressure chamber is Pin, the pressure generated on the first common recovery flow path 3314 side is Pout, and the maximum value of the pressure variation in each pressure chamber is ΔPmax. And the minimum value is ΔPmin. At this time, since ΔPmax = Pin−Pout + ΔPout1 and ΔPmin = Pin−Pout−ΔPin1, the flow rate variation Δq ′ of the ink circulation flow is expressed by the following equation.
インク循環流の流量のばらつきΔq’を所定の流量比X以下に設定するためには、以下の式で示される条件が必要となる。 In order to set the flow rate variation Δq ′ of the ink circulation flow to be equal to or less than the predetermined flow rate ratio X, a condition represented by the following equation is required.
式(12)を、第1連通口3315aと第1連通口3315bとの間の圧力室の数Nに着目して変形すると、式(8)になる。 When Expression (12) is transformed by paying attention to the number N of pressure chambers between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b, Expression (8) is obtained.
ここで、本実施形態では、本発明の非限定的な実例として、液体吐出ヘッドの第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314の流路幅を200μm、流路高さを500μmとした。また、吐出口列3024における吐出口3013を600dpiの密度で並ぶように配置し、吐出口3013下の流路3310の形状については、流路幅を30μm、流路高さを14μm、流路長さを100μmとした。この液体吐出ヘッドにおいて、吐出口の下部におけるインク循環流の流速を0.01m/sとし、吐出量5plおよび駆動周波数10kHzでインクを吐出する場合を検討した。この場合、第1連通口3315aと第1連通口3315bとの間の吐出口の数Nを約65個以下にすることで、流量のばらつきの影響を抑制することができた。 Here, in this embodiment, as a non-limiting example of the present invention, the channel width of the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 of the liquid ejection head is 200 μm, and the channel height is 500 μm. It was. Further, the discharge ports 3013 in the discharge port array 3024 are arranged so as to be arranged at a density of 600 dpi, and the shape of the flow channel 3310 below the discharge ports 3013 is 30 μm, the flow channel height is 14 μm, and the flow channel length is The thickness was set to 100 μm. In this liquid ejection head, the case where the flow rate of the ink circulation flow at the lower part of the ejection port was set to 0.01 m / s, and ink was ejected at an ejection amount of 5 pl and a driving frequency of 10 kHz was examined. In this case, by setting the number N of discharge ports between the first communication port 3315a and the first communication port 3315b to be about 65 or less, it was possible to suppress the influence of the flow rate variation.
このように、本実施形態では、式(8)を満たすように第1連通口3315aと第1連通口3315bを少なくとも一方が複数として、第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314にそれぞれ配置する。これにより、流路抵抗の比率r/Rを固定したまま流量比Xの値を小さくすることができる。すなわち、第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314の流路幅を広げることをせずに、多数の吐出口からインクを吐出する場合において、休止している圧力室3023(流路3310)を流れるインク循環流の流量のばらつきを抑制できる。よって、吐出口3013からの水分蒸発によるインクの液滴の吐出速度の低下や色材濃度の変調を抑制することができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 As described above, in this embodiment, at least one of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b is plural so as to satisfy the expression (8), and the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 are provided. Respectively. Thereby, the value of the flow rate ratio X can be reduced while the ratio r / R of the channel resistance is fixed. That is, when ink is ejected from a large number of ejection ports without increasing the channel widths of the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314, the pressure chamber 3023 (flow Variation in the flow rate of the ink circulation flow that flows through the path 3310) can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress a drop in ink droplet discharge speed and color material density modulation due to water evaporation from the discharge port 3013, and thus high-definition and high-quality image formation is possible.
さらに本実施形態は、各圧力室に流れるインク循環流の流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきを抑制するように、以下の構成をとることが好ましい。つまり、吐出口列3024の列方向における両端部側に配置された第1連通口3315aまたは第1連通口3315bは、両端部側以外に配置された第1連通口3315aまたは第1連通口3315bよりも小さな形状(開口面積)を有する。 Furthermore, this embodiment preferably has the following configuration so as to suppress variations in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber and variations in pressure in each pressure chamber. That is, the first communication port 3315a or the first communication port 3315b arranged on both end sides in the row direction of the discharge port row 3024 is more than the first communication port 3315a or the first communication port 3315b arranged on the side other than the both end sides. Has a small shape (opening area).
両端部側に配置された第1連通口3315aまたは第1連通口3315bからみると、吐出口列の列方向において片側のみに吐出口3013が配置されている。そのため、その第1連通口3315aまたは第1連通口3315bを通る全インク量Qは、吐出口列の列方向において両端部側とは異なる箇所に配置された第1連通口3315aまたは第1連通口3315bを通る全インク量よりも少なくなる。よって両端部側の第1連通口3315aまたは第1連通口3315bを中央部側に比べて小さな形状にし流路抵抗を大きくすることで、端部側とは異なる箇所に配置された第1連通口3315aまたは第1連通口3315bで生じる圧力損失に近づけることができる。よって、両端部側の第1連通口3315aまたは第1連通口3315bと連通する圧力室を通るインク循環流の流れと、それとは異なる第1連通口3315aまたは第1連通口3315bと連通する圧力室を通るインク循環流の流れの差を小さくすることができる。それにより各圧力室に流れるインク循環流の流量ばらつきをさらに抑制することが可能となる。 When viewed from the first communication port 3315a or the first communication port 3315b disposed on both ends, the discharge port 3013 is disposed only on one side in the column direction of the discharge port array. Therefore, the total ink amount Q passing through the first communication port 3315a or the first communication port 3315b is equal to the first communication port 3315a or the first communication port arranged at a location different from the both end sides in the column direction of the ejection port array. This is less than the total amount of ink passing through 3315b. Accordingly, the first communication port 3315a or the first communication port 3315b on both ends is made smaller in shape than the center, and the flow resistance is increased, so that the first communication is arranged at a location different from the end. The pressure loss generated at 3315a or the first communication port 3315b can be approached. Therefore, the flow of the ink circulation flow passing through the pressure chamber communicating with the first communication port 3315a or the first communication port 3315b on both ends, and the pressure chamber communicating with the first communication port 3315a or the first communication port 3315b different from the flow. The difference in the flow of the ink circulation flow through the ink can be reduced. Thereby, it is possible to further suppress variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber.
図27および図28を用いて、本実施形態のさらなる態様を説明する。本実施形態は、各圧力室3023に流れるインク循環流の流量ばらつきを抑制するように、以下のようになっている。 The further aspect of this embodiment is demonstrated using FIG. 27 and FIG. The present embodiment is configured as follows so as to suppress variations in the flow rate of the ink circulation flow that flows in each pressure chamber 3023.
図27は、本実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板の上面図である。図27に示すように、本実施形態の記録素子基板3010では、吐出口列3024の端部と記録素子基板3010の端部との間の領域が大きい。例えばこの領域には、電気信号を記録素子基板3010と送受信するためのパットや駆動のための回路が配置されている。 FIG. 27 is a top view of the recording element substrate of the liquid ejection head according to the present embodiment. As shown in FIG. 27, in the recording element substrate 3010 of this embodiment, the area between the end of the ejection port array 3024 and the end of the recording element substrate 3010 is large. For example, in this region, a pad for transmitting / receiving an electric signal to / from the recording element substrate 3010 and a circuit for driving are arranged.
図28は、本実施形態の液体吐出ヘッドの1つの吐出口列3024の一部を切り取った概略的な上面透過図である。図28中、矢印は、インク循環流の流れの向きを示す。図27に示すような記録素子基板3010の場合は、図28(a)および(b)に示すように、第1連通口3315bが、吐出口列3024の端部の吐出口3013に重なるように配置されている。これに対し、図28(c)は、第1連通口3315bが吐出口3013の端部に重ならない配置の例を示す。図28(a)および(b)の構成によれば、図28(c)の構成と比べて、吐出口列3024の端部の第1連通口3315aから圧力室3023を通って第1連通口3315bまでインクが流れる長さを短くすることができる。つまり図28(a)や図28(b)のように配置することにより、吐出口列3024の端部近傍における第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314で生じる最大圧力損失を小さくすることができる。そのため、各圧力室3023に流れるインク循環流の流量ばらつきを抑制することができる。なお、第1連通口3315bではなく、第1連通口3315aが吐出口列24の端部の吐出口に重なるように配置されている構成も同様に適用可能である。 FIG. 28 is a schematic top transparent view in which a part of one ejection port array 3024 of the liquid ejection head of this embodiment is cut off. In FIG. 28, the arrows indicate the direction of the ink circulation flow. In the case of the recording element substrate 3010 as shown in FIG. 27, as shown in FIGS. 28A and 28B, the first communication port 3315b overlaps with the discharge port 3013 at the end of the discharge port array 3024. Has been placed. On the other hand, FIG. 28C shows an example of an arrangement in which the first communication port 3315 b does not overlap the end of the discharge port 3013. 28A and 28B, compared with the configuration of FIG. 28C, the first communication port passes through the pressure chamber 3023 from the first communication port 3315a at the end of the discharge port array 3024. The length of ink flow up to 3315b can be shortened. That is, by arranging as shown in FIG. 28A and FIG. 28B, the maximum pressure loss generated in the first common supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314 near the end of the discharge port array 3024 is reduced. Can be small. Therefore, the flow rate variation of the ink circulation flow flowing through each pressure chamber 3023 can be suppressed. A configuration in which the first communication port 3315a is arranged to overlap the discharge port at the end of the discharge port array 24 instead of the first communication port 3315b is also applicable.
図22を用いて、本実施形態のさらなる態様を説明する。本実施形態は、チップ(記録素子基板3010)内の温度分布を抑制するために以下のようになっている。つまり、図22(d)および(j)に示すように、吐出口列3024の列方向における両端部側の第1連通口3315は、共に第1連通口3315bになっている。 The further aspect of this embodiment is demonstrated using FIG. This embodiment is as follows in order to suppress the temperature distribution in the chip (recording element substrate 3010). That is, as shown in FIGS. 22D and 22J, the first communication ports 3315 on both ends in the row direction of the discharge port row 3024 are both first communication ports 3315b.
本実施形態の構成のように各圧力室のインクを強制対流させた場合、通常は、記録素子3015等から発せられた熱を液体(インク)が回収することにより、圧力室から流出する回収側のインクの温度が高くなってしまう。また、吐出口3013からの水分蒸発による影響を抑制するのに十分な流量でインク循環流を流していても、多数の吐出口3013からインクを吐出する際の吐出量の方が多くなる場合がある。その際には、第3共通回収流路3336を通って第1連通口3315bからもインクが供給されることとなる。つまり、多数の吐出口3013からインクを吐出する際に、第1連通口3315bから高温のインクが供給されることがある。このことにより、第1連通口3315a近辺よりも第1連通口3315b近辺の温度が高くなり、第1連通口3315a近辺の吐出口3013と第1連通口3315b近辺の吐出口3013との間に吐出速度の差が生じる。よって、吐出口列3024の両端部側の第1連通口3315のうち一端側が第1連通口3315a、他端側が第1連通口3315bといったように異なる種類が配置されている場合には、吐出口列3024全体で見るときに列方向に熱分布の傾きが生じる。そのため、チップ全体としての熱分布幅が大きくなってしまい、その結果、チップ全体として吐出特性にばらつきが生じてしまう。つまり、吐出口列3024の列方向の両端部側を同じ種類の流路である第1連通口3315bとすることにより、このような熱分布の傾きを抑制することができるため、吐出特性のばらつきを抑えることができる。 When the ink in each pressure chamber is forcibly convected as in the configuration of the present embodiment, the recovery side that normally flows out of the pressure chamber is recovered by the liquid (ink) recovering the heat generated from the recording element 3015 or the like. The temperature of the ink becomes high. Further, even when the ink circulation flow is made at a flow rate sufficient to suppress the influence of moisture evaporation from the ejection ports 3013, the ejection amount when ejecting ink from the large number of ejection ports 3013 may be larger. is there. At that time, ink is also supplied from the first communication port 3315b through the third common recovery flow path 3336. That is, when ink is ejected from many ejection ports 3013, high-temperature ink may be supplied from the first communication port 3315b. As a result, the temperature in the vicinity of the first communication port 3315b is higher than that in the vicinity of the first communication port 3315a, and the discharge is performed between the discharge port 3013 in the vicinity of the first communication port 3315a and the discharge port 3013 in the vicinity of the first communication port 3315b. A speed difference occurs. Therefore, when different types are arranged such that one end side of the first communication ports 3315 on both end sides of the discharge port array 3024 is the first communication port 3315a and the other end side is the first communication port 3315b. When the entire row 3024 is viewed, a gradient of heat distribution occurs in the row direction. For this reason, the heat distribution width of the entire chip is increased, and as a result, the ejection characteristics vary as a whole chip. In other words, since the first communication port 3315b, which is the same type of flow path, is used at both ends in the column direction of the discharge port array 3024, the inclination of the heat distribution can be suppressed, and thus the discharge characteristics vary. Can be suppressed.
図22(d)および(j)においては、両端部側を共に第1連通口3315bとしたが、両端部側を共に第1連通口3315aとしても、同様に、熱分布の傾きを抑制する効果がある。しかしながら、図22(d)および(j)に示すように、吐出口列3024の列方向における両端部が共に第1連通口3315bになっていると好ましい。本実施形態の記録素子基板3010は、吐出口列3024の両端部と記録素子基板3010の端部との間の吐出口3013が配置されていない領域が大きく、インク吐出時に発生する熱はこの領域から放熱される。そのため、多数の吐出口3013からインクを吐出した際に、吐出口列3024の列方向の両端部では、他の箇所よりも温度が低くなる傾向がある。これに対して、両端部を共に第1連通口3315bとすることにより、温度の高いインクを両端部に供給することができ、両端部の温度をより高くすることができ、他の箇所との温度差を小さくすることができる。つまり、チップ全体としての熱分布幅を小さくできるため、吐出特性のばらつきを抑えることが可能となる。 In FIGS. 22D and 22J, both end portions are both the first communication port 3315b, but both end portions are also used as the first communication port 3315a. There is. However, as shown in FIGS. 22D and 22J, it is preferable that both end portions in the row direction of the discharge port row 3024 are the first communication port 3315b. The recording element substrate 3010 of this embodiment has a large area where the ejection ports 3013 between the both ends of the ejection port array 3024 and the end of the recording element substrate 3010 are not arranged, and the heat generated during ink ejection is in this area. Heat is dissipated. For this reason, when ink is ejected from a large number of ejection ports 3013, the temperature tends to be lower at both ends in the column direction of the ejection port array 3024 than at other locations. On the other hand, by setting both ends to the first communication port 3315b, it is possible to supply ink having a high temperature to both ends, and the temperature at both ends can be further increased. The temperature difference can be reduced. That is, since the heat distribution width of the entire chip can be reduced, it is possible to suppress variations in ejection characteristics.
なお、本実施形態では、第1連通口3315aと第1連通口3315を共に複数備える形態で説明したが、本発明は第1連通口3315aと第1連通口3315の少なくとも一方について複数備える形態であれば良い。つまり第1連通口3315aと第1連通口3315bの少なくとも一方を複数備えて、吐出特性のばらつきを抑える構成も本発明に含むものである。例えば、第1連通口3315aを2つ、第1連通口3315bを1つ備える構成も本発明に含まれる。また別の一例として、第1連通口3315aを1つ、第1連通口3315bを2つ備える構成も本発明に含まれる。 In the present embodiment, the first communication port 3315a and the first communication port 3315 are provided with a plurality of both, but the present invention is provided with a plurality of at least one of the first communication port 3315a and the first communication port 3315. I need it. That is, the present invention includes a configuration in which a plurality of at least one of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b is provided to suppress variation in ejection characteristics. For example, a configuration including two first communication ports 3315a and one first communication port 3315b is also included in the present invention. As another example, the present invention includes a configuration including one first communication port 3315a and two first communication ports 3315b.
また、本発明の各実施形態における各流路層と部材構成の関係は本発明を制限するものではない。吐出口形成部材および第1流路層から第6流路層の各層構成において、夫々、別の部材を積層して液体吐出ヘッドを構成しても良く、また、複数の層を一体的に成形した部材として液体吐出ヘッドを構成しても良い。一例として次のような2つの構成例を挙げることができる。1つの構成例は、第1流路層3011と第2流路層3050は、前述した適用例における記録素子基板10として一体的に形成されている。具体的には記録素子3015が設けられたSi基板に、供給口3017a、回収口2017b、第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314が形成されている。第3流路層3060は蓋部材20または2020に形成し、第4流路層3070の一部を図10の支持部材30に形成する。第4流路層3070の他の一部は、図7における第1流路部材50に形成し、第5流路層3080と第6流路層3090の一部は、第2流路部材60に形成する。第6流路層3090の他の一部は、第3流路部材70に形成する。第2の構成例においては、第1流路層3011と第2流路層3050は、前述した適用例における記録素子基板10に形成されている。第3流路層3060は蓋部材20または2020に形成し、第4流路層3070の一部を支持部材2030に形成する。第4流路層3070の他の一部と第5流路層3080は、第1流路部材2050に形成し、第6流路層3090は第2流路部材2060に形成する。また、第1流路層3011は記録素子基板10に形成され、第2流路層3050は第2基板に形成されていてもよい。 Further, the relationship between each flow path layer and the member configuration in each embodiment of the present invention does not limit the present invention. In each layer configuration of the discharge port forming member and the first flow path layer to the sixth flow path layer, the liquid discharge head may be configured by laminating different members, or a plurality of layers are integrally formed. A liquid discharge head may be configured as the member. As an example, the following two configuration examples can be given. In one configuration example, the first flow path layer 3011 and the second flow path layer 3050 are integrally formed as the recording element substrate 10 in the application example described above. Specifically, a supply port 3017a, a recovery port 2017b, a first common supply channel 3313, and a first common recovery channel 3314 are formed on a Si substrate provided with a recording element 3015. The third flow path layer 3060 is formed on the lid member 20 or 2020, and a part of the fourth flow path layer 3070 is formed on the support member 30 in FIG. The other part of the fourth flow path layer 3070 is formed in the first flow path member 50 in FIG. 7, and the fifth flow path layer 3080 and the sixth flow path layer 3090 are part of the second flow path member 60. To form. Another part of the sixth flow path layer 3090 is formed in the third flow path member 70. In the second configuration example, the first flow path layer 3011 and the second flow path layer 3050 are formed on the recording element substrate 10 in the application example described above. The third flow path layer 3060 is formed on the lid member 20 or 2020, and a part of the fourth flow path layer 3070 is formed on the support member 2030. The other part of the fourth flow path layer 3070 and the fifth flow path layer 3080 are formed in the first flow path member 2050, and the sixth flow path layer 3090 is formed in the second flow path member 2060. The first flow path layer 3011 may be formed on the recording element substrate 10 and the second flow path layer 3050 may be formed on the second substrate.
(液体吐出ヘッドの作製工程)
図38に、本実施形態の液体吐出ヘッドの作製工程の1例を示す。図38に示すように、本例では、まず、ステップS91において、記録素子3015や必要な回路等が既に形成された記録素子基板3010上に、吐出口形成部材3012を配設して、吐出口を形成する(吐出口形成工程)。次いで、ステップS92において、記録素子基板3010の吐出口形成面とは反対側の面である裏面に、供給口3017aと回収口3017bとを形成する(裏面供給/回収流路形成工程)。次いで、ステップS93において、記録素子基板10の裏面に、供給口3017aと回収口3017bとを覆うように、蓋部材20を形成する(蓋部材形成工程)。次いで、ステップS94において、ステップS93により得られた積層構成を有する記録素子基板10を、ウエハ形態からチップ形態へと外形の加工をする(切断工程)。さらに、ステップS95において、ステップS94により得られたチップ形態の記録素子基板10を、支持部材30に接合する(接合工程)。
(Liquid discharge head manufacturing process)
FIG. 38 shows an example of a manufacturing process of the liquid discharge head of this embodiment. As shown in FIG. 38, in this example, first, in step S91, an ejection port forming member 3012 is provided on a recording element substrate 3010 on which the recording element 3015 and necessary circuits have already been formed. Is formed (discharge port forming step). Next, in step S92, a supply port 3017a and a recovery port 3017b are formed on the back surface that is the surface opposite to the discharge port forming surface of the recording element substrate 3010 (back surface supply / recovery flow path forming step). Next, in step S93, the lid member 20 is formed on the back surface of the recording element substrate 10 so as to cover the supply port 3017a and the recovery port 3017b (lid member forming step). Next, in step S94, the outer shape of the recording element substrate 10 having the laminated structure obtained in step S93 is processed from the wafer form to the chip form (cutting process). In step S95, the chip-shaped recording element substrate 10 obtained in step S94 is joined to the support member 30 (joining step).
このように、本例では、接合工程(S95)の前に、蓋部材形成工程(S93)によって、記録素子基板3010(記録素子基板10)の裏面に第3流路層3060(蓋部材20)を形成する。これにより、第1連通口3315aおよび第1連通口3315bを、基板をウエハ形態で加工するウエハ工程にて、形成することができる。ウエハ工程で蓋部材20を形成することにより、部材を機械加工や成形加工で作製する場合よりも部材の形状精度が良くなる。そのため、より微細な穴をより高密度に形成することが可能となる。また、蓋部材20をより薄くすることが可能となる。よって、吐出口を高密度に配置することができる。また、第1連通口3315aや第1連通口3315bの流路抵抗を低減させると共に、そのばらつきを低減することができる。よって、インク循環流を発生させる差圧を安定化することが可能となり、循環流量のばらつきを低減することが可能となる。 Thus, in this example, the third flow path layer 3060 (lid member 20) is formed on the back surface of the recording element substrate 3010 (recording element substrate 10) by the lid member forming step (S93) before the joining step (S95). Form. Thereby, the 1st communication port 3315a and the 1st communication port 3315b can be formed in the wafer process which processes a board | substrate with a wafer form. By forming the lid member 20 in the wafer process, the shape accuracy of the member becomes better than when the member is manufactured by machining or molding. Therefore, it becomes possible to form finer holes with higher density. Further, the lid member 20 can be made thinner. Therefore, the discharge ports can be arranged with high density. In addition, the flow resistance of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b can be reduced, and variation thereof can be reduced. Therefore, it is possible to stabilize the differential pressure that generates the ink circulation flow, and to reduce the variation in the circulation flow rate.
ここで、作製工程の観点から、蓋部材20はシリコン基板から成るとよい。つまり、ウエハ形態の記録素子基板10にウエハ形態のシリコン基板からなる蓋部材20を接合することができるため、ウエハを切断して得られるチップ毎に蓋部材20を接合するよりも工程の削減が可能となる。 Here, from the viewpoint of the manufacturing process, the lid member 20 may be made of a silicon substrate. That is, since the lid member 20 made of a silicon substrate in the wafer form can be bonded to the recording element substrate 10 in the wafer form, the number of processes can be reduced compared to bonding the lid member 20 for each chip obtained by cutting the wafer. It becomes possible.
あるいはまた、蓋部材20は樹脂フィルムから成るとよい。シリコン基板から成る場合と同様に、ウエハ形態の記録素子基板10にフィルム状の形態の樹脂をラミネートすることで蓋部材20を接合することができるため、チップ毎に蓋部材を接合するよりも工程の削減が可能となる。 Alternatively, the lid member 20 may be made of a resin film. As in the case of the silicon substrate, the lid member 20 can be joined by laminating the resin in the form of a film on the recording element substrate 10 in the wafer form. Can be reduced.
ここで、本実施形で示した工程順や、工程の内容は本発明の1例であり、本発明を制限するものではない。つまり、吐出口の形成工程と、裏面供給/回収流路の形成工程と、蓋部材の形成工程と、切断工程と、の順序は本発明を制限するものではなく、接合工程(S95)の前に蓋部材形成工程(S93)があればよい。 Here, the order of the steps shown in the present embodiment and the contents of the steps are examples of the present invention and do not limit the present invention. In other words, the order of the discharge port forming step, the back surface supply / recovery channel forming step, the lid member forming step, and the cutting step does not limit the present invention, and the order before the joining step (S95). May have a lid member forming step (S93).
(第2の実施形態)
図29から図32を参照して、本発明の第2の実施形態における液体吐出ヘッドを説明する。前述した実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
A liquid discharge head according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図29は、本発明の実施形態における液体吐出ヘッドの要部の分解図である。図29(a)から(g)は、分解された構成要素の斜視図であり、図29(h)から(m)は分解された構成要素の平面図である。 FIG. 29 is an exploded view of the main part of the liquid ejection head in the embodiment of the present invention. 29 (a) to 29 (g) are perspective views of the disassembled components, and FIGS. 29 (h) to 29 (m) are plan views of the disassembled components.
図30は、本実施形態の液体吐出ヘッドの記録素子基板の形状を説明する上面図である。図31は、吐出口列の端部を説明するための液体吐出ヘッドの模式的透過図である。図32は、本実施形態の循環流量のばらつきを説明するための図である。図32(a)および(b)は、記録素子基板の上面透過図を示し、図32(c)および(d)は、第1共通供給流路と第1共通回収流路内における圧力分布のイメージ図である。 FIG. 30 is a top view illustrating the shape of the recording element substrate of the liquid ejection head according to the present embodiment. FIG. 31 is a schematic transparent view of the liquid discharge head for explaining the end portion of the discharge port array. FIG. 32 is a diagram for explaining the variation in the circulation flow rate of the present embodiment. 32 (a) and 32 (b) are top surface transparent views of the recording element substrate, and FIGS. 32 (c) and 32 (d) show the pressure distribution in the first common supply channel and the first common recovery channel. It is an image figure.
図30に示すように、本実施形態における記録素子基板4010は平行四辺形となっており、図27に示す第1の実施形態の記録素子基板3010の構成と比べて、吐出口列3024の端部と記録素子基板4010端部との間の領域が小さい。このような場合には、外部との電気信号の送受信を行うための記録素子基板4010に形成されるパットや駆動のための回路は、記録素子基板4010の長辺側に配置されている。本実施形態では、このような記録素子基板4010を用いる。これにより、複数の記録素子基板4010が千鳥状ではなく実質的に1列状に配置されたラインヘッドにおいても、記録素子基板4010同士の隣接部で、隣接する記録素子基板4010の吐出口列同士を容易に走査方向に対して重ね合わせることができる。ここで、走査方向とは、液体吐出ヘッドにより媒体に記録を行う際の、液体吐出ヘッドの媒体に対する相対的な移動方向をいう。また、実質的に1列状とは、液体吐出ヘッドの長尺方向(記録素子基板の配列方向)と走査方向との双方において、隣接する記録素子基板4010がいずれも部分的に重なり合って配置されているということである。 As shown in FIG. 30, the recording element substrate 4010 in the present embodiment has a parallelogram shape, and compared with the configuration of the recording element substrate 3010 of the first embodiment shown in FIG. Area between the recording element and the end of the recording element substrate 4010 is small. In such a case, a pad formed on the recording element substrate 4010 for transmitting / receiving an electric signal to / from the outside and a circuit for driving are arranged on the long side of the recording element substrate 4010. In this embodiment, such a recording element substrate 4010 is used. As a result, even in a line head in which a plurality of recording element substrates 4010 are arranged in a substantially single row instead of a staggered pattern, the ejection port arrays of adjacent recording element substrates 4010 are adjacent to each other in the adjacent portions of the recording element substrates 4010. Can be easily superimposed on the scanning direction. Here, the scanning direction refers to a moving direction of the liquid discharge head relative to the medium when recording is performed on the medium by the liquid discharge head. The substantially one-line shape means that adjacent recording element substrates 4010 are partially overlapped in both the longitudinal direction of the liquid discharge head (arrangement direction of the recording element substrates) and the scanning direction. It is that.
図30に示すように、第2の実施形態では、記録素子基板4010の端部近傍まで吐出口3013が配される。図28(a)および(b)で説明したように、第1の実施形態では、記録素子基板3010の吐出口列の端部と重なる位置に、第1連通口3315aや第1連通口3315bを配置していた。しかしながら、第2の実施形態の形態においては、第1の実施形態とは異なり、記録素子基板4010の吐出口列の端部と重なる位置に第1連通口3315aや第1連通口3315bを配置することは、部材形成上困難である。よって、図31に示すように、吐出口列3024の端部よりも吐出口列の列方向における中央側に離れた位置に第1連通口3315aおよび第1連通口3315bが配置されている。 As shown in FIG. 30, in the second embodiment, the ejection port 3013 is arranged near the end of the recording element substrate 4010. As described with reference to FIGS. 28A and 28B, in the first embodiment, the first communication port 3315a and the first communication port 3315b are provided at positions that overlap the end of the ejection port array of the recording element substrate 3010. It was arranged. However, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the first communication port 3315a and the first communication port 3315b are arranged at a position overlapping the end of the ejection port array of the recording element substrate 4010. This is difficult in forming the member. Therefore, as shown in FIG. 31, the first communication port 3315a and the first communication port 3315b are arranged at a position farther from the end of the discharge port array 3024 to the center side in the column direction of the discharge port array.
本実施形態は、各圧力室間(流路間)に流れるインク循環流の流量のばらつき、各圧力室(流路)の圧力のばらつき、記録素子基板4010内の温度分布を抑制するために、以下のようになっている。つまり、図29に示すように、吐出口列3024の列方向の両端部側に第1連通口3315aを配置している。 In the present embodiment, in order to suppress the variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing between the pressure chambers (between the flow paths), the pressure variation in the pressure chambers (flow paths), and the temperature distribution in the recording element substrate 4010, It is as follows. That is, as shown in FIG. 29, the first communication port 3315a is arranged on both end sides in the row direction of the discharge port row 3024.
図32は、多数の吐出口から液体を吐出した際の様子の1例を示した図である。図32(a)および(b)において、矢印はインクの流れの向きを示し、ΔPin2、ΔPout2、ΔPin3、ΔPout3はそれぞれの流路で生じる圧力損失を示している。図32(c)は、図32(a)の状態に対応する圧力分布を示し、図32(d)は、図32(b)の状態に対応する圧力分布を示す。図32(c)および(d)において、実線は第1共通供給流路3313内の圧力を示し、2点鎖線は第1共通回収流路3314内の圧力を示す。 FIG. 32 is a diagram showing an example of a state when liquid is discharged from a large number of discharge ports. 32A and 32B, arrows indicate the direction of ink flow, and ΔPin2, ΔPout2, ΔPin3, and ΔPout3 indicate pressure losses that occur in the respective flow paths. Fig. 32 (c) shows the pressure distribution corresponding to the state of Fig. 32 (a), and Fig. 32 (d) shows the pressure distribution corresponding to the state of Fig. 32 (b). 32C and 32D, the solid line indicates the pressure in the first common supply flow path 3313, and the two-dot chain line indicates the pressure in the first common recovery flow path 3314.
図32(a)に示すように、吐出口列の列方向の端部の第1連通口3315が第1連通口3315aとなっているときの、吐出口列3024の端部での第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314との差圧をΔP2とする。同様に、図32(b)に示すように、吐出口列の列方向の端部の第1連通口3315が連通口3315bとなっているときの、吐出口列3024の端部での第1共通供給流路3313と第1共通回収流路3314との差圧をΔP3とする。このとき、それぞれ下記式のようになっている。
ΔP2=(Pin−ΔPin2)−(Pout−ΔPout2)=(Pin−Pout)+(ΔPout2−ΔPin2) ・・・式(13)
ΔP3=(Pin−ΔPin3)−(Pout−ΔPout3)=(Pin−Pout)−(ΔPin3−ΔPout3) ・・・式(14)
As shown in FIG. 32 (a), the first common at the end of the discharge port array 3024 when the first communication port 3315 at the end in the column direction of the discharge port array is the first communication port 3315a. A differential pressure between the supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314 is denoted by ΔP2. Similarly, as shown in FIG. 32B, when the first communication port 3315 at the end in the row direction of the discharge port row is the communication port 3315b, the first at the end of the discharge port row 3024 is displayed. A differential pressure between the common supply flow path 3313 and the first common recovery flow path 3314 is denoted by ΔP3. At this time, the following equations are obtained.
ΔP2 = (Pin−ΔPin2) − (Pout−ΔPout2) = (Pin−Pout) + (ΔPout2−ΔPin2) (13)
ΔP3 = (Pin−ΔPin3) − (Pout−ΔPout3) = (Pin−Pout) − (ΔPin3−ΔPout3) (14)
ここで、吐出口列の端部と第1連通口3315(第1連通口3315aおよび第1連通口3315b)との位置的な関係から、圧力損失は、ΔPout2>ΔPin2、およびΔPin3>ΔPout3となる。これにより、差圧ΔP2は初期の吐出していない際の初期差圧(Pin−Pout)よりも大きくなり、差圧ΔP3は初期差圧よりも小さくなる。差圧が小さくなるとインク循環流が小さくなり、吐出口からの水分蒸発による液滴の吐出速度の低下や色材濃度の変調を抑制する効果が小さくなるため、差圧が大きくなる場合よりも影響が大きい。よって、吐出口列3024の列方向の両端部に第1連通口3315aを配することで、流量ばらつきの影響を低減することができる。 Here, from the positional relationship between the end of the discharge port array and the first communication port 3315 (the first communication port 3315a and the first communication port 3315b), the pressure loss becomes ΔPout2> ΔPin2 and ΔPin3> ΔPout3. . Thereby, the differential pressure ΔP2 becomes larger than the initial differential pressure (Pin−Pout) when the initial ejection is not performed, and the differential pressure ΔP3 becomes smaller than the initial differential pressure. When the differential pressure becomes smaller, the ink circulation flow becomes smaller, and the effect of suppressing the drop in the discharge speed of the droplets due to the evaporation of water from the ejection port and the modulation of the color material density becomes smaller. Is big. Therefore, by arranging the first communication port 3315a at both ends of the discharge port array 3024 in the column direction, it is possible to reduce the influence of flow rate variation.
また、第1連通口3315aは、インク循環流を生じさせるために第1連通口3315bよりも圧力が高くなるようにされており、それにより、インクの吐出時にインクを供給し易くなっている。インクを供給し易い第1連通口3315aを、吐出口列3024端部の近くに配置する。それにより、多数の吐出口からインクを吐出した際に第1共通供給流路3313や第1共通回収流路3314で生じる圧力損失を、インク連通口3315bを吐出口列24の端部の近くに配置した際と比較して小さくできる。 Further, the first communication port 3315a has a pressure higher than that of the first communication port 3315b in order to generate an ink circulation flow, thereby making it easier to supply ink when ink is ejected. The first communication port 3315a that can easily supply ink is disposed near the end of the ejection port array 3024. As a result, when ink is ejected from a large number of ejection ports, the pressure loss that occurs in the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 can be reduced by bringing the ink communication port 3315b closer to the end of the ejection port array 24. It can be made smaller than when it is placed.
また、図30に示すように、本実施形態では、第1の実施形態とは異なり、記録素子基板4010において、吐出口列3024の列方向の両端部と記録素子基板4010の端部との間の、吐出口が無い(記録素子が無い)領域が小さい。 Further, as shown in FIG. 30, in the present embodiment, unlike the first embodiment, in the recording element substrate 4010, between the both ends in the column direction of the ejection port array 3024 and the end of the recording element substrate 4010. The area where there is no ejection port (no printing element) is small.
このような構造の場合、吐出時に発生する熱のこの領域からの放熱が制限される。逆に、第1連通口3315aや第1連通口3315bから吐出口列3024の列方向端部までの第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314の長さが長くなる。長い流路を流れるインクは記録素子基板4010から熱を受け取り易く、多数の吐出口3013からインクを吐出した際に、吐出口列3024の列方向の両端部では他の箇所よりも温度が高くなる傾向がある。また、流路の長さに起因して、吐出時に各流路に生じる圧力損失も大きくなり、吐出口列3024端部での圧力のばらつきが大きくなる傾向がある。 In the case of such a structure, heat dissipation from this region of heat generated during ejection is limited. Conversely, the lengths of the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 from the first communication port 3315a and the first communication port 3315b to the end in the column direction of the discharge port array 3024 become longer. The ink flowing through the long flow path easily receives heat from the recording element substrate 4010, and when ink is ejected from a large number of ejection ports 3013, the temperature is higher at both ends in the column direction of the ejection port array 3024 than at other locations. Tend. In addition, due to the length of the flow path, the pressure loss that occurs in each flow path during discharge also increases, and the pressure variation at the end of the discharge port array 3024 tends to increase.
これに対して、本実施形態では、吐出口列3024の両端部側に共に第1連通口3315aを配置する。これにより、吐出口列3024の列方向の端部近傍の吐出口3013には、より近くに配置されている第1連通口3315である第1連通口3315aから、第1連通口3315bからよりも多くのインクが供給されることとなる。よって、多数の吐出口3013からインクを吐出する際に、第1連通口3315bからの高温のインクが供給される量が少なくなるため吐出口列3024の端部の昇温を低減することができる。 On the other hand, in this embodiment, the 1st communicating port 3315a is arrange | positioned together in the both end part side of the discharge port row | line | column 3024. FIG. As a result, the discharge port 3013 near the end in the column direction of the discharge port array 3024 is closer to the first communication port 3315a, which is the first communication port 3315 disposed closer than the first communication port 3315b. A lot of ink will be supplied. Accordingly, when ink is ejected from a large number of ejection ports 3013, the amount of high-temperature ink supplied from the first communication port 3315b is reduced, so that the temperature rise at the end of the ejection port array 3024 can be reduced. .
このように、本実施形態においては、吐出口列3024の列方向の両端部側を共に第1連通口3315aとすることで、流量のばらつきの影響や圧力のばらつきやチップ内温度分布を小さくすることができる。よって、吐出口からの水分蒸発による液滴の吐出速度低下や色材濃度の変調を抑制したり、吐出特性のばらつきを抑制したりすることができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 As described above, in this embodiment, the both ends in the row direction of the discharge port row 3024 are both the first communication ports 3315a, thereby reducing the influence of flow rate variation, pressure variation, and in-chip temperature distribution. be able to. Therefore, it is possible to suppress the drop in the discharge speed of the droplets due to the evaporation of moisture from the discharge port, the modulation of the color material density, and the variation in the discharge characteristics, so that higher-definition and high-quality image formation can be achieved. It becomes possible.
次に、図39を用いて、本実施形態における記録素子基板4010全体の温度分布について説明する。図39は、吐出口列3024の列方向における全吐出口から吐出した際の温度分布を示したグラフである。記録素子基板4010は、摂氏50度で温調制御されている状態である。 Next, the temperature distribution of the entire recording element substrate 4010 in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 39 is a graph showing the temperature distribution when discharging from all the discharge ports in the column direction of the discharge port array 3024. The recording element substrate 4010 is in a state where temperature control is performed at 50 degrees Celsius.
インク循環流の流量よりも吐出によって吐出口から吐出されるインクの流量の方が大きい場合について説明する。第1連通口3315aおよび第1連通口3315bにおけるインク循環流の流れの向きは、吐出口3013に向けた流れとなっている。また、第1連通口3315aおよび第1連通口3315bにおけるインクの流量は、第1連通口3315aの方が多い傾向となっている。 A case where the flow rate of ink ejected from the ejection port by ejection is greater than the flow rate of the ink circulation flow will be described. The direction of the ink circulation flow in the first communication port 3315a and the first communication port 3315b is a flow toward the ejection port 3013. Further, the ink flow rate at the first communication port 3315a and the first communication port 3315b tends to be higher at the first communication port 3315a.
図39(a)および(b)は、1つの吐出口列3024における、第1連通口3315aおよび第1連通口3315bの位置と温度との関係について示したグラフである。 FIGS. 39A and 39B are graphs showing the relationship between the position and temperature of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b in one ejection port array 3024. FIG.
図39(a)は、比較例として、1つの吐出口列3024に対して第1連通口3315aおよび第1連通口3315bがそれぞれ1つ配置されている場合の温度分布を示す。第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314を流れるインクは、記録素子基板4010から熱を受け取るため、連通口から離れた流路の中央部の温度が高くなっている。また、第1連通口3315aおよび第1連通口3315bの温度を比較すると、第1連通口3315aの方が、インク循環流の流量が大きいため、温度が低くなっている。 FIG. 39A shows a temperature distribution in the case where one first communication port 3315a and one first communication port 3315b are arranged for one discharge port array 3024 as a comparative example. Since the ink flowing through the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 receives heat from the recording element substrate 4010, the temperature of the central portion of the channel away from the communication port is high. Further, when comparing the temperatures of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b, the first communication port 3315a has a lower temperature because the flow rate of the ink circulation flow is larger.
なお、第1連通口3315bにおいて吐出口3013に向かってインクが逆流することがない条件の場合でも、第1連通口3315bには、流路を流れて記録素子基板から熱を受け取ったインクが流れるため、第1連通口3315aの方の温度が低くなる傾向がある。 Even when the ink does not flow back toward the ejection port 3013 at the first communication port 3315b, the ink that has received heat from the recording element substrate flows through the first communication port 3315b. Therefore, the temperature of the first communication port 3315a tends to be low.
図39(b)は、本実施形態における、1つの吐出口列に対して第1連通口3315aと第1連通口3315bとがそれぞれ複数個、交互に配置されている場合の温度分布を示す。 FIG. 39B shows a temperature distribution when a plurality of first communication ports 3315a and a plurality of first communication ports 3315b are alternately arranged with respect to one ejection port array in the present embodiment.
本実施形態では、第1連通口3315aおよび第1連通口3315bがそれぞれ複数個配置されている。そのため、図39(a)の比較例と比べて、隣接する第1連通口3315aと第1連通口3315bとの間の距離が短い。よって、インクが第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314を流れる長さが短くなり、流路を流れている間に記録素子基板から熱を受け取ることによるインクの昇温が小さくなっている。本例では、特に、第1連通口3315bの温度は、第1連通口3315aの温度と同じような温度となっている。 In the present embodiment, a plurality of first communication ports 3315a and a plurality of first communication ports 3315b are arranged. Therefore, compared with the comparative example of FIG. 39A, the distance between the adjacent first communication port 3315a and the first communication port 3315b is short. Therefore, the length of the ink flowing through the first common supply channel 3313 and the first common recovery channel 3314 is shortened, and the temperature rise of the ink due to receiving heat from the recording element substrate while flowing through the channel is small. It has become. In this example, in particular, the temperature of the first communication port 3315b is similar to the temperature of the first communication port 3315a.
本実施形態では、さらに、第1連通口3315aと第1連通口3315bとが吐出口列の列方向関して交互に並んでいるため、インクが第1共通供給流路3313および第1共通回収流路3314を流れる最大長さが短くなっている。このことからも、流路を流れている間に記録素子基板から熱を受け取ることによるインクの昇温が小さくなっている。 In the present embodiment, since the first communication port 3315a and the first communication port 3315b are alternately arranged in the row direction of the discharge port array, the ink is supplied to the first common supply channel 3313 and the first common recovery flow. The maximum length flowing through the path 3314 is shortened. This also reduces the temperature rise of the ink due to receiving heat from the recording element substrate while flowing through the flow path.
このように、本実施形態においては、1つの吐出口列に対して第1連通口3315aと第1連通口3315bとがそれぞれ複数個交互に配置されていることにより、図39(a)に示す比較例と比べて、記録素子基板4010内での温度差を小さくすることができる。よって、吐出特性のばらつきを抑制することができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 As described above, in the present embodiment, a plurality of first communication ports 3315a and a plurality of first communication ports 3315b are alternately arranged with respect to one ejection port array, as shown in FIG. Compared with the comparative example, the temperature difference in the recording element substrate 4010 can be reduced. Therefore, since variation in ejection characteristics can be suppressed, higher-definition and high-quality image formation can be performed.
図39(c)は、複数の吐出口列3024に対する第1連通口3315aと第1連通口3315bとが記録素子基板4010の平行四辺形の輪郭に合わせてずれて配置されている場合の、それぞれの吐出口列3024での連通口の温度の分布を示す。図中、吐出口形成部材および吐出口は記載が省略されている。 FIG. 39C shows the case where the first communication port 3315a and the first communication port 3315b with respect to the plurality of ejection port arrays 3024 are shifted in accordance with the parallelogram outline of the recording element substrate 4010. The temperature distribution of the communication port in the discharge port array 3024 is shown. In the drawing, the description of the discharge port forming member and the discharge port is omitted.
吐出口列の位置による各吐出口列自体の温度の絶対値の違いはあるが、複数の吐出口列間での吐出口列の列方向における第1連通口3315aおよび第1連通口3315bの位置ズレに合わせて、温度が高い位置と低い位置とがずれていることが分かる。 Although there is a difference in the absolute value of the temperature of each ejection port array itself depending on the position of the ejection port array, the positions of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b in the column direction of the ejection port array among the plurality of ejection port arrays. It can be seen that the position where the temperature is high and the position where the temperature is low are shifted according to the deviation.
図39(d)は、図39(c)の温度分布を複数の吐出口列3024の列が並ぶ方向に関して平均したグラフである。各吐出口列における温度が高い位置と低い位置がずれているため、平均化すると記録素子基板4010内の温度差は、図39(c)の全ての吐出口列を個別に考えた際の温度差よりも小さくなっている。よって、記録媒体の走査方向(液体吐出ヘッドと記録媒体との相対的な走査方向)が吐出口列3024の列方向の向きと交差する方向(特に、垂直方向)だとすると、温度差による吐出特性のばらつきの影響を平均化することができる。 FIG. 39D is a graph in which the temperature distribution in FIG. 39C is averaged with respect to the direction in which the plurality of ejection port arrays 3024 are arranged. Since the position where the temperature is high and the position where the temperature is low in each ejection port array is shifted, the temperature difference in the recording element substrate 4010 when averaged is the temperature when all the ejection port arrays in FIG. 39C are considered individually. It is smaller than the difference. Accordingly, if the scanning direction of the recording medium (the relative scanning direction of the liquid ejection head and the recording medium) is a direction (particularly the vertical direction) that intersects the direction of the ejection port array 3024, the ejection characteristics due to the temperature difference. The effect of variation can be averaged.
このように、本実施形態では、複数の吐出口列に対する第1連通口3315aおよび第1連通口3315bの吐出口列の列方向における位置が、吐出口列間でずれて配置されている。これにより、第1連通口3315aと第1連通口3315bの配置位置に起因する温度差を平均化することができる。よって、吐出特性のばらつきを抑制することができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 As described above, in the present embodiment, the positions of the first communication port 3315a and the first communication port 3315b in the row direction of the first communication port 3315a with respect to the plurality of discharge port rows are shifted from each other between the discharge port rows. Thereby, the temperature difference resulting from the arrangement position of the 1st communicating port 3315a and the 1st communicating port 3315b can be averaged. Therefore, since variation in ejection characteristics can be suppressed, higher-definition and high-quality image formation can be performed.
(第3の実施形態)
図33は、本発明の第3の実施形態における液体吐出ヘッドを説明する図であり、前述した実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。図33は、本発明の実施形態における液体吐出ヘッドの要部の分解図である。図33(a)から(f)は斜視図であり、図33(g)から(l)は平面図である。
(Third embodiment)
FIG. 33 is a diagram for explaining a liquid ejection head according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 33 is an exploded view of the main part of the liquid ejection head in the embodiment of the present invention. 33 (a) to 33 (f) are perspective views, and FIGS. 33 (g) to 33 (l) are plan views.
本実施形態では、図33に示すように、1つの第1共通供給流路5313が2つの吐出口列3024に配置された圧力室3023に連通している。同様に1つの第1共通回収流路5314が2つの吐出口列3024に配置された圧力室3023に連通している。つまり、図33(g)および(h)に示すように、隣接する2つの吐出口列3024の間には、1つの第1共通供給流路5313または1つの第1共通回収流路5314が位置付けられている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 33, one first common supply channel 5313 communicates with a pressure chamber 3023 disposed in two discharge port arrays 3024. Similarly, one first common recovery flow path 5314 communicates with the pressure chamber 3023 arranged in the two discharge port arrays 3024. That is, as shown in FIGS. 33 (g) and 33 (h), one first common supply flow path 5313 or one first common recovery flow path 5314 is positioned between two adjacent discharge port arrays 3024. It has been.
本実施形態は第1の実施形態の効果に加えて以下の点で好ましい。つまり、隣接する2つの吐出口列の第1共通供給流路5313および第1共通回収流路5314を共有化することにより、流路間の隔壁の数を減らすことができる。また、流路抵抗は流路幅の2乗に比例するので、同じ吐出口数Nの場合に、第1の実施形態における第1共通供給流路3313または第1共通回収流路3314の2本分の流路幅より小さい流路幅で2つの吐出口列に対して式(1)を成り立たせることができる。また、同じ吐出口列間隔の場合に、1つの吐出口列に対する式(1)の第1共通供給流路5313または第1共通回収流路5314の流路抵抗Rを小さくすることができ、吐出口数Nを大きくすることができる。 This embodiment is preferable in the following points in addition to the effects of the first embodiment. That is, by sharing the first common supply flow path 5313 and the first common recovery flow path 5314 of two adjacent discharge port arrays, the number of partition walls between the flow paths can be reduced. In addition, since the flow path resistance is proportional to the square of the flow path width, when the number of discharge ports is the same N, the first common supply flow path 3313 or the first common recovery flow path 3314 in the first embodiment is equivalent to two. Equation (1) can be established for the two discharge port arrays with a channel width smaller than the channel width. Further, in the case of the same discharge port row interval, the flow channel resistance R of the first common supply flow channel 5313 or the first common recovery flow channel 5314 of the formula (1) for one discharge port row can be reduced, and the discharge The number N can be increased.
これらのことにより、各圧力室に流れるインク循環流の流量のばらつきや各圧力室の圧力のばらつきをさらに抑制しながら、上述した実施形に比べて吐出口列3024をさらに高密度に配置することができる。そのため、記録素子基板の大きさ(チップサイズ)を低減することが可能となる。また、吐出口列3024の密度を同じとした場合には、各圧力室に流れるインク循環流の流量の圧力室間でのばらつきや各圧力室の圧力の圧力室間でのばらつきをさらに抑制しながら、第1連通口3315aや第1連通口3315bの数を低減することができる。したがって、液体吐出ヘッドの流路構造をより簡便にすることが可能となる。 Accordingly, the discharge port arrays 3024 can be arranged at a higher density than in the above-described embodiment while further suppressing variations in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber and variations in pressure in each pressure chamber. Can do. Therefore, the size (chip size) of the recording element substrate can be reduced. Further, when the density of the ejection port array 3024 is the same, the variation in the flow rate of the ink circulation flow flowing in each pressure chamber between the pressure chambers and the variation in the pressure in each pressure chamber between the pressure chambers are further suppressed. However, the number of first communication ports 3315a and first communication ports 3315b can be reduced. Therefore, the flow path structure of the liquid discharge head can be further simplified.
(第4の実施形態)
図34は、本発明の第4の実施形態における液体吐出ヘッドを説明する図であり、前述した実施形態と同様の部分については、同一符号を付して説明を省略する。図34は、本発明の実施形態における液体吐出ヘッドの要部の分解図である。図34(a)から(g)は斜視図であり、図34(h)から(m)は平面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 34 is a diagram for explaining a liquid discharge head according to the fourth embodiment of the present invention. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 34 is an exploded view of the main part of the liquid ejection head in the embodiment of the present invention. 34 (a) to (g) are perspective views, and FIGS. 34 (h) to (m) are plan views.
図34に示すように、本実施形態では、1つの液体吐出ヘッド内に異なる色または異なる種類のインクを吐出するためのインク1用の吐出口6051とインク2用の吐出口6061が配置されている。第1流路部材3050には、インク1用の第1共通供給流路6052、インク2用の第1共通供給流路6062、インク1用の第1共通回収流路6053、インク2用の第1共通回収流路6063が形成されている。また、第2流路部材3060には、インク1用の第1連通口6054a、インク2用の第1連通口6064a、インク1用の第1連通口6054b、インク2用の第1連通口6064bが形成されている。さらに、第3流路部材3070には、インク1用の第2共通供給流路6056、インク2用の第2共通供給流路6066、インク1用の第2共通回収流路6057、インク2用の第2共通回収流路6067が形成されている。また、第4の流路部材3080には、インク1用の第2連通口6058a、インク2用の第2連通口6068a、インク1用の第2連通口6058b、インク2用の第2連通口6068bが形成されている。そして、第5の流路部材3090には、インク1用の第3共通供給流路6070、インク2用の第3共通供給流路6080、インク2用の第3共通回収流路6071、インク2用の第3共通回収流路6081が形成されている。それぞれのインク1,2に関して、第3の実施形態と同様に、第3共通供給流路6070,6080から供給されたインクが圧力室3024(流路3310)を通って第3共通回収流路6071,6081から流出されるように連通している。 As shown in FIG. 34, in this embodiment, an ejection port 6051 for ink 1 and an ejection port 6061 for ink 2 for ejecting different colors or different types of ink are arranged in one liquid ejection head. Yes. The first flow path member 3050 includes a first common supply flow path 6052 for ink 1, a first common supply flow path 6062 for ink 2, a first common recovery flow path 6053 for ink 1, and a first common supply flow path 6053 for ink 2. One common recovery channel 6063 is formed. Further, the second flow path member 3060 has a first communication port 6054a for ink 1, a first communication port 6064a for ink 2, a first communication port 6054b for ink 1, and a first communication port 6064b for ink 2. Is formed. Further, the third flow path member 3070 includes a second common supply flow path 6056 for ink 1, a second common supply flow path 6066 for ink 2, a second common recovery flow path 6057 for ink 1, and an ink 2 use. The second common recovery flow path 6067 is formed. Further, the fourth flow path member 3080 has a second communication port 6058a for ink 1, a second communication port 6068a for ink 2, a second communication port 6058b for ink 1, and a second communication port for ink 2. 6068b is formed. The fifth channel member 3090 includes a third common supply channel 6070 for ink 1, a third common supply channel 6080 for ink 2, a third common recovery channel 6071 for ink 2, and an ink 2 A third common recovery flow path 6081 is formed. For each of the inks 1 and 2, as in the third embodiment, the ink supplied from the third common supply channels 6070 and 6080 passes through the pressure chamber 3024 (channel 3310) and the third common recovery channel 6071. , 6081 so as to flow out.
なお、第3の実施形態のように、1つの第1共通供給流路が2つの吐出口列に配置された圧力室に連通している形態も取り得る。同様に1つの第1共通回収流路が2つの吐出口列に配置された圧力室に連通している形態も取り得る。 Note that, as in the third embodiment, a mode in which one first common supply channel communicates with pressure chambers arranged in two discharge port arrays may be taken. Similarly, a mode in which one first common recovery channel communicates with pressure chambers arranged in two discharge port arrays can be taken.
また、インク1用の第3共通供給流路6070および第3共通回収流路6071と、インク2用の第3共通供給流路6080および第3共通回収流路6081とを、第6流路層3090が記録素子基板3010よりも大きくなるような大きさに設けてもよい。つまり、第6流路層3090は、例えば、吐出口列3024列方向と交差する方向(例えば垂直の方向)に幅広くなる形態も取り得る。 Further, the third common supply channel 6070 and the third common recovery channel 6071 for the ink 1 and the third common supply channel 6080 and the third common recovery channel 6081 for the ink 2 are connected to the sixth channel layer. The size 3090 may be larger than the recording element substrate 3010. That is, the sixth flow path layer 3090 can take a form that becomes wider in a direction (for example, a vertical direction) intersecting with the discharge port array 3024 array direction, for example.
また本実施形態のように、1つの液体吐出ヘッドで異なる色の液体を吐出するような場合、以下の構成とすることで混色を抑制しつつ、液体吐出ヘッドの小型化が可能となる。詳細には図34(c)、(i)において同色の液体を供給する第1共通供給流路6052と第1共通回収流路6053との間の間隔(両流路を仕切る壁の厚み)を異なる色の液体を供給する流路間の間隔(両流路を仕切る壁の厚み)よりも小さくすることが好適である。より詳細には、同色間の流路間の間隔を、インク1用の液体を供給する第1共通供給流路6052と、それに隣接する、インク2用の液体を回収する第1共通回収流路6053との間隔より小さくする。 Further, as in the present embodiment, when liquids of different colors are ejected by one liquid ejection head, the liquid ejection head can be reduced in size while suppressing color mixing with the following configuration. Specifically, the interval between the first common supply flow path 6052 and the first common recovery flow path 6053 for supplying the same color liquid in FIGS. It is preferable to make it smaller than the interval between the flow paths supplying liquids of different colors (thickness of the wall partitioning both flow paths). More specifically, the first common supply flow path 6052 for supplying the liquid for the ink 1 and the first common recovery flow path for recovering the liquid for the ink 2 adjacent to the first common supply flow path 6052 for supplying the liquid for the ink 1 It is set to be smaller than the interval with 6053.
このように、多色インク用または多種類インク用の液体吐出ヘッドにおいても、第1共通供給流路および第1共通回収流路の幅を広げることをせずに、各圧力室間を流れるインク循環量のばらつきや各圧力室の圧力ばらつきを抑制することができる。よって、吐出口からの水分蒸発による液滴の吐出速度低下や色材濃度の変調を抑制することができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 As described above, even in the liquid discharge head for multi-color ink or multi-type ink, the ink flowing between the pressure chambers without increasing the width of the first common supply channel and the first common recovery channel. Variations in circulation amount and pressure variations in each pressure chamber can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the drop in the discharge speed of the droplets and the modulation of the color material density due to the evaporation of moisture from the discharge port, so that higher-definition and high-quality image formation is possible.
(第5の実施形態)
図35は、本発明を適用可能な各種の液体吐出ヘッドの例を示した外観斜視図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 35 is an external perspective view showing examples of various liquid discharge heads to which the present invention can be applied.
図35(a)は、本発明を適用可能な1枚の記録素子基板の形態の液体吐出ヘッドの例を示す。この液体吐出ヘッドは、記録媒体に対して往復移動を繰り返しながら記録を行う。第6流路層7090上に第5流路層7080が配置され、その上に第4流路層7070が配置されている。さらに第3流路層7060および第2流路層7050を含む記録素子基板7010が、支持部材7030上に配置されている。 FIG. 35A shows an example of a liquid discharge head in the form of a single recording element substrate to which the present invention can be applied. The liquid discharge head performs recording while repeating reciprocating movement with respect to the recording medium. A fifth flow path layer 7080 is disposed on the sixth flow path layer 7090, and a fourth flow path layer 7070 is disposed thereon. Further, a recording element substrate 7010 including a third flow path layer 7060 and a second flow path layer 7050 is disposed on the support member 7030.
図35(b)および(c)は、複数の記録素子基板7010が千鳥状に配置されたラインヘッドの形態の液体吐出ヘッドの例を示す。図35(b)では、各記録素子基板7010は、共通の支持部材7032に配置されている。また、図35(c)では、各記録素子基板7010は、それぞれ個別の支持部材7034に配置されている。 FIGS. 35B and 35C show examples of liquid discharge heads in the form of line heads in which a plurality of recording element substrates 7010 are arranged in a staggered manner. In FIG. 35B, the recording element substrates 7010 are disposed on a common support member 7032. In FIG. 35C, each recording element substrate 7010 is disposed on an individual support member 7034.
図35(d)および(e)は、複数の記録素子基板7010が一列状に配置されたラインヘッドの形態の液体吐出ヘッドの例を示す。図35(d)では、各記録素子基板7010は、共通の支持部材7032に配置されている。また、図35(e)では、各記録素子基板7010は、それぞれ個別の支持部材7034に配置されている。この場合の記録素子基板7010は、第4の実施形態における記録素子基板4010のような形状であるとよい。 FIGS. 35D and 35E show examples of a liquid discharge head in the form of a line head in which a plurality of recording element substrates 7010 are arranged in a line. In FIG. 35D, each recording element substrate 7010 is disposed on a common support member 7032. In FIG. 35E, each recording element substrate 7010 is disposed on an individual support member 7034. In this case, the recording element substrate 7010 may be shaped like the recording element substrate 4010 in the fourth embodiment.
このような本実施形態の各種の液体吐出ヘッドは、前述したインク循環流を生じさせることができる。それにより、各圧力室間を流れるインク循環量のばらつきや各圧力室の圧力ばらつきを抑制することができる。よって、吐出口からの水分蒸発による液滴の吐出速度低下や色材濃度の変調を抑制することができるため、より高精細で高品位な画像形成が可能となる。 Such various liquid ejection heads of this embodiment can generate the above-described ink circulation flow. Thereby, it is possible to suppress variations in the amount of circulating ink flowing between the pressure chambers and pressure variations in the pressure chambers. Therefore, it is possible to suppress the drop in the discharge speed of the droplets and the modulation of the color material density due to the evaporation of moisture from the discharge port, so that higher-definition and high-quality image formation is possible.
3003 液体吐出ヘッド
3010 記録素子基板
3011 第1流路層
3012 吐出口形成部材
3013 吐出口
3015 記録素子
3310 流路
3315a 第1連通口(供給側)
3315b 第1連通口(回収側)
3017a 供給口
3017b 回収口
3023 圧力室
3050 第2流路層
3060 第3流路層
3070 第4流路層
3080 第5流路層
3090 第6流路層
3003 Liquid discharge head 3010 Recording element substrate 3011 First flow path layer 3012 Discharge port forming member 3013 Discharge port 3015 Recording element 3310 Flow path 3315a First communication port (supply side)
3315b 1st communication port (collection side)
3017a Supply port 3017b Recovery port 3023 Pressure chamber 3050 Second channel layer 3060 Third channel layer 3070 Fourth channel layer 3080 Fifth channel layer 3090 Sixth channel layer
Claims (22)
前記第1および第2の記録素子基板が第1の方向に配列される支持部材と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記第1および第2の記録素子基板の夫々の前記支持部材側の面には、液体を前記支持部材から前記第1および第2の記録素子基板に供給するための供給口と、前記液体を前記第1および第2の記録素子基板から前記支持部材に回収するための回収口と、が設けられており、
前記第1および第2の記録素子基板の夫々に設けられる前記供給口および前記回収口において、前記第1の方向における両端部側には前記供給口が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 First and second recording element substrates each including an ejection port for ejecting liquid and a recording element for generating energy for ejecting liquid from the ejection port;
A liquid ejection head comprising: a support member in which the first and second recording element substrates are arranged in a first direction;
A supply port for supplying liquid from the support member to the first and second recording element substrates on each of the surfaces of the first and second recording element substrates on the support member side, and the liquid A recovery port for recovering from the first and second recording element substrates to the support member, and
In the liquid supply port and the recovery port provided in each of the first and second recording element substrates, the supply port is provided at both end sides in the first direction. head.
前記第1および第2の記録素子基板が第1の方向に配列される支持部材と、
を備える液体吐出ヘッドであって、
前記第1および第2の記録素子基板の夫々の前記支持部材側の面には、液体を前記支持部材から前記第1および第2の記録素子基板に供給するための供給口と、前記液体を前記第1および第2の記録素子基板から前記支持部材に回収するための回収口と、が設けられており、
前記第1および第2の記録素子基板の夫々に設けられる前記供給口および前記回収口において、前記第1の方向における両端部側には前記回収口が設けられており、
前記第1および第2の記録素子基板の夫々における前記供給口と前記回収口との数の総和は奇数個である、ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 First and second recording element substrates each including an ejection port for ejecting liquid and a recording element for generating energy for ejecting liquid from the ejection port;
A support member in which the first and second recording element substrates are arranged in a first direction;
A liquid ejection head comprising:
A supply port for supplying liquid from the support member to the first and second recording element substrates on each of the surfaces of the first and second recording element substrates on the support member side, and the liquid A recovery port for recovering from the first and second recording element substrates to the support member, and
In the supply port and the recovery port provided in each of the first and second recording element substrates, the recovery port is provided on both end sides in the first direction ,
The liquid ejection head according to claim 1, wherein the total number of the supply ports and the recovery ports in each of the first and second recording element substrates is an odd number .
前記第1および第2の記録素子基板が第1の方向に配列される支持部材と、 A support member in which the first and second recording element substrates are arranged in a first direction;
を備える液体吐出ヘッドであって、A liquid ejection head comprising:
前記第1および第2の記録素子基板の夫々の前記支持部材側の面には、液体を前記支持部材から前記第1および第2の記録素子基板に供給するための供給口と、前記液体を前記第1および第2の記録素子基板から前記支持部材に回収するための回収口と、が設けられており、 A supply port for supplying liquid from the support member to the first and second recording element substrates on each of the surfaces of the first and second recording element substrates on the support member side, and the liquid A recovery port for recovering from the first and second recording element substrates to the support member, and
前記第1および第2の記録素子基板の夫々に設けられる前記供給口および前記回収口において、前記第1の方向における両端部側には前記回収口が設けられており、 In the supply port and the recovery port provided in each of the first and second recording element substrates, the recovery port is provided on both end sides in the first direction,
前記第1および第2の記録素子基板の夫々の前記支持部材側の面には、前記液体とは異なる種類の液体を前記支持部材から前記第1および第2の記録素子基板に供給するための第2の供給口と、前記異なる種類の液体を前記第1および第2の記録素子基板から前記支持部材に回収するための第2の回収口と、が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 A liquid different from the liquid is supplied from the support member to the first and second recording element substrates on the surfaces of the first and second recording element substrates on the support member side. A liquid comprising: a second supply port; and a second recovery port for recovering the different types of liquid from the first and second recording element substrates to the support member. Discharge head.
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