以下、図面を用いて本発明の実施の形態の例を説明する。ただし、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。１例として、本実施形態では発熱素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されているが、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。なお、インク等の液体を吐出する本発明の液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置に適用可能である。さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。例えば、バイオチップ作製や電子回路印刷や半導体基板作製などの用途としても用いることができる。
Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following description does not limit the scope of the present invention. As an example, in the present embodiment, a thermal method in which bubbles are generated by a heat generating element to discharge a liquid is adopted, but the present invention is also applied to a liquid discharge head in which a piezo method and various other liquid discharge methods are adopted. Can be applied. The liquid discharge head of the present invention for discharging liquid such as ink and the liquid discharge device equipped with the liquid discharge head can be applied to devices such as printers, copiers, facsimiles having a communication system, and word processors having a printer unit. is there. Furthermore, it can be applied to an industrial recording device that is combined with various processing devices. For example, it can also be used for biochip manufacturing, electronic circuit printing, semiconductor substrate manufacturing, and the like.
本実施形態は、インク等の液体をタンクと液体吐出ヘッド間で循環させる形態のインクジェット記録装置（以下、単に「記録装置」とも呼ぶ）であるが、その他の形態であっても良い。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良い。
また本実施形態は被記録媒体の幅に対応した長さを有する、いわゆるライン型（ページワイド型）の液体吐出ヘッドであるが、被記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、いわゆるシリアル型の液体吐出ヘッドにも本発明を適用できる。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用、およびカラーインク用記録素子基板を各１つずつ搭載する構成があげられるが、これに限らない。例えばシリアル型の液体吐出ヘッドは、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、被記録媒体の幅よりも短い、短尺のラインヘッドを作成し、それを被記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであっても良い。
The present embodiment is an inkjet recording device (hereinafter, also simply referred to as “recording device”) in which a liquid such as ink is circulated between the tank and the liquid ejection head, but other forms may also be used. For example, two tanks may be provided on the upstream side and the downstream side of the liquid discharge head without circulating the ink, and the ink in the pressure chamber may be flowed by flowing the ink from one tank to the other tank. ..
Further, the present embodiment is a so-called line type (page wide type) liquid discharge head having a length corresponding to the width of the recording medium, but recording is performed while scanning the recording medium, so-called serial. The present invention can also be applied to a mold liquid discharge head. Examples of the serial type liquid ejection head include, but are not limited to, a configuration in which one recording element substrate for black ink and one recording element substrate for color ink are mounted. For example, in the serial type liquid discharge head, a short line head shorter than the width of the recording medium is created by arranging several recording element substrates so as to overlap the discharge ports in the discharge port row direction. It may be in the form of scanning the recording medium.
（第１の実施形態）
（インクジェット記録装置の説明）
本発明の、液体を吐出する装置、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１０００（以下、記録装置とも称す）の概略構成を図１に示す。記録装置１０００は被記録媒体２を搬送する搬送部１と、被記録媒体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、複数の被記録媒体２を連続もしくは間欠的に搬送しながら１パスで連続記録を行う記録装置である。被記録媒体２はカット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。液体吐出ヘッド３はＣＭＹＫインク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）によるフルカラー印刷が可能である。このため、それぞれが１色のインクを吐出する液体吐出ヘッドを４本並べて使用する場合と比較して、記録領域Ｆを小さくすることができる。したがって、記録装置１０００を小型化することができると共に、被記録媒体２が変形して液体吐出ヘッド３と干渉する不具合が起こる可能性を低減することができる。液体吐出ヘッド３が複数の種類のインクを吐出することができるため、それぞれが１色のインクを吐出する液体吐出ヘッドを４本並べて使用する場合には必要である液体吐出ヘッド間の相対位置を精度よく並べる必要がなくなる。液体吐出ヘッド３は、後述するようにインクを液体吐出ヘッドへ供給する供給路である液体供給手段と、メインタンクと、バッファタンクと（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へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。吐出ヘッド３内における液体経路及び電気信号経路については後述する。
(First Embodiment)
(Explanation of inkjet recording device)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a device for ejecting a liquid, particularly an inkjet recording apparatus 1000 (hereinafter, also referred to as a recording apparatus) for ejecting ink for recording according to the present invention. The recording device 1000 includes a transport unit 1 for transporting the recording medium 2 and a line-type (page-wide type) liquid discharge head 3 arranged substantially orthogonal to the transport direction of the recording medium, and a plurality of recording devices 1000 are recorded. This is a recording device that continuously or intermittently conveys the medium 2 and continuously records in one pass. The recording medium 2 is not limited to cut paper, and may be continuous roll paper. The liquid discharge head 3 can perform full-color printing with CMYK ink (cyan, magenta, yellow, black). Therefore, the recording area F can be made smaller as compared with the case where four liquid ejection heads, each of which ejects one color of ink, are used side by side. Therefore, the recording device 1000 can be miniaturized, and the possibility that the recording medium 2 is deformed and interferes with the liquid discharge head 3 can be reduced. Since the liquid ejection head 3 can eject a plurality of types of ink, the relative positions between the liquid ejection heads, which are necessary when four liquid ejection heads each ejecting one color of ink are used side by side, are determined. There is no need to arrange them accurately. As will be described later, the liquid discharge head 3 is fluidly connected to a liquid supply means, which is a supply path for supplying ink to the liquid discharge head, a main tank, and a buffer tank (see FIG. 2). Further, an electric control unit that transmits electric power and a discharge control signal to the liquid discharge head 3 is electrically connected to the liquid discharge head 3. The liquid path and the electric signal path in the discharge head 3 will be described later.
（第１の循環経路の説明）
図２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１の循環経路を示す模式図である。この図２は、液体吐出ヘッド３を、第１循環ポンプ（高圧側）１００１、第１循環ポンプ（低圧側）１００２、及びバッファタンク１００３等に流体的に接続した図である。なお図２では、説明を簡略化するために、循環する液体として、ＣＭＹＫインクの内の一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及び記録装置本体に設けられる。メインタンク１００６と接続される、サブタンクとしてのバッファタンク１００３はタンク内部と外部とを連通する大気連通口（不図示）を有し、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は、補充ポンプ１００５とも接続されている。補充ポンプ１００５は、液体吐出ヘッド３でインクが消費された際に、消費されたインク分をメインタンク１００６からバッファタンク１００３へ移送する。インクは、例えば、インクを吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッドの吐出口からインクを吐出（排出）する場合に液体吐出ヘッド３で消費される。
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からインクを引き出してバッファタンク１００３へ流す役割を有する。第１循環ポンプ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用いることが出来る。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及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２によって、それぞれ共通供給流路２１１、共通回収流路２１２内をある一定量のインクが流れる。この流量としては、液体吐出ヘッド３内の各記録素子基板１０間の温度差が、記録画質に影響しない程度以上に設定することが好ましい。もっとも、あまりに大きな流量を設定すると、液体吐出ユニット３００内の流路の圧損の影響により、各記録素子基板１０で負圧差が大きくなり過ぎて画像の濃度ムラが生じてしまう。このため、各記録素子基板１０間の温度差と負圧差を考慮しながら、流量を設定することが好ましい。
(Explanation of the first circulation route)
FIG. 2 is a schematic diagram showing a first circulation path, which is one form of the circulation path applied to the recording device of the present embodiment. FIG. 2 is a diagram in which the liquid discharge head 3 is fluidly connected to the first circulation pump (high pressure side) 1001, the first circulation pump (low pressure side) 1002, the buffer tank 1003, and the like. In FIG. 2, for simplification of the explanation, only the path through which one color of the CMYK ink flows flows as the circulating liquid, but in reality, the circulation path for four colors is the liquid ejection. It is provided on the head 3 and the recording device main body. The buffer tank 1003 as a sub tank connected to the main tank 1006 has an atmospheric communication port (not shown) that communicates the inside and the outside of the tank, and can discharge air bubbles in the ink to the outside. The buffer tank 1003 is also connected to the replenishment pump 1005. When the ink is consumed by the liquid discharge head 3, the replenishment pump 1005 transfers the consumed ink from the main tank 1006 to the buffer tank 1003. The ink is consumed by the liquid discharge head 3 when the ink is discharged (discharged) from the discharge port of the liquid discharge head, for example, recording by discharging the ink, recovery of suction, and the like.
The two first circulation pumps 1001 and 1002 have a role of drawing ink from the liquid connection portion 111 of the liquid discharge head 3 and flowing 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 tube pumps, gear pumps, diaphragm pumps, syringe pumps, etc. For example, a general constant flow valve or relief valve may be placed at the pump outlet to ensure a constant flow rate. You can. When the liquid discharge head 3 is driven, a certain amount of ink flows in the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 by the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002, respectively. It is preferable that the flow rate is set 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 an excessively large flow rate is set, the negative pressure difference becomes too large in each recording element substrate 10 due to the influence of the pressure loss of the flow path in the liquid discharge unit 300, and the density unevenness of the image occurs. Therefore, it is preferable to set the flow rate while considering 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との経路の間に設けられている。このため負圧制御ユニット２３０は、記録を行うデューティの差によって循環系の流量が変動した場合でも負圧制御ユニット２３０よりも下流側（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機能を有する。負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構としては、それ自身よりも下流の圧力を、所望の設定圧を中心として一定の範囲以下の変動で制御できるものであれば、どのような機構を用いても良い。一例としては所謂「減圧レギュレーター」と同様の機構を採用することができる。減圧レギュレーターを用いた場合には、図２に示したように、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２００を介して負圧制御ユニット２３０の上流側を加圧するようにすることが好ましい。このようにするとバッファタンク１００３の液体吐出ヘッド３に対する水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの自由度を広げることができる。第２循環ポンプ１００４としては液体吐出ヘッド３の駆動時に使用する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。
The negative pressure control unit 230 is provided between the path between the second circulation pump 1004 and the liquid discharge unit 300. Therefore, the negative pressure control unit 230 has a constant pressure at which the pressure on the downstream side (that is, the liquid discharge unit 300 side) of the negative pressure control unit 230 is preset even when the flow rate of the circulation system fluctuates due to the difference in the duty for recording. Has the ability to operate to maintain. As the two pressure adjusting mechanisms constituting the negative pressure control unit 230, any mechanism can be used as long as the pressure downstream of itself can be controlled with fluctuations within a certain range around a desired set pressure. May be used. As an example, a mechanism similar to a so-called "decompression regulator" can be adopted. When a pressure reducing regulator is used, as shown in FIG. 2, it is preferable that the second circulation pump 1004 pressurizes the upstream side of the negative pressure control unit 230 via the liquid supply unit 200. In this way, the influence of the head pressure on the liquid discharge head 3 of the buffer tank 1003 can be suppressed, so that the degree of freedom in the layout of the buffer tank 1003 in the recording device 1000 can be expanded. The second circulation pump 1004 may be any pump having a lift pressure equal to or higher than a certain pressure within the range of the ink circulation flow rate used when driving the liquid discharge head 3, and a turbo type pump, a positive displacement type pump, or the like can be used. Specifically, a diaphragm pump or the like can be applied. Further, instead of the second circulation pump 1004, for example, a head tank arranged with a certain head difference with respect to the negative pressure control unit 230 can also be applied.
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つの圧力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、及び各記録素子基板１０と連通する個別供給流路２１３および個別回収流路２１４が設けられている。記録素子基板１０ごとに設けられる個別供給流路２１３および個別回収流路２１４を総称して個別流路と称する。個別流路は、共通供給流路２１１から分岐して共通回収流路２１２に合流するように設けられてこれらと連通している。したがって、インクの一部が、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。共通供給流路２１１には圧力調整機構Ｈが、共通回収流路２１２には圧力調整機構Ｌが接続されているため、２つの共通流路間に差圧が生じているからである。
As shown in FIG. 2, the negative pressure control unit 230 includes two pressure adjusting mechanisms in which different control pressures are set. 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. Therefore, it is connected to the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 in the liquid discharge unit 300. The liquid discharge unit 300 is provided with a common supply flow path 211, a common recovery flow path 212, and an individual supply flow path 213 and an individual recovery flow path 214 communicating with each recording element substrate 10. The individual supply flow paths 213 and the individual recovery flow paths 214 provided for each recording element substrate 10 are collectively referred to as individual flow paths. The individual flow paths are provided so as to branch from the common supply flow path 211 and join the common recovery flow path 212, and communicate with them. Therefore, a flow (arrow in FIG. 2) is generated in which a part of the ink flows from the common supply flow path 211 through the internal flow path of the recording element substrate 10 to the common recovery flow path 212. This is because the pressure adjusting mechanism H is connected to the common supply flow path 211 and the pressure adjusting mechanism L is connected to the common recovery flow path 212, so that a differential pressure is generated between the two common flow paths.
このようにして、液体吐出ユニット３００では、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２内をそれぞれ通過するようにインクを流しつつ、一部のインクが各記録素子基板１０内を通過するような流れが発生する。このため、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１および共通回収流路２１２の流れで記録素子基板１０の外部へ排出することが出来る。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、記録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出来るので、その部位におけるインクの増粘を抑制できる。また増粘したインクやインク中の異物を共通回収流路２１２へと排出することができる。このため、本実施形態の液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。
In this way, in the liquid discharge unit 300, some ink passes through each recording element substrate 10 while flowing ink so as to pass through the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212, respectively. A 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 flow of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. Further, with such a configuration, when recording is performed by the liquid discharge head 3, ink can be caused to flow even in a discharge port or a pressure chamber where recording is not performed, so that the ink is thickened at that portion. Can be suppressed. Further, the thickened ink and foreign substances in the ink can be discharged to the common recovery flow path 212. Therefore, the liquid discharge head 3 of the present embodiment enables high-speed, high-quality recording.
（第２の循環経路の説明）
図３は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路のうち、上述した第１の循環経路とは異なる循環形態である第２の循環経路を示す模式図である。前述の第１の循環経路との主な相違点は、以下の通りである。まず、負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構が共に、負圧制御ユニット２３０よりも上流側の圧力を、所望の設定圧を中心として一定範囲内の変動で制御する機構（所謂「背圧レギュレーター」と同作用の機構部品）を有している。次に、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ものである。さらに、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２が液体吐出ヘッド上流側に配置され、負圧制御ユニット２３０が液体吐出ヘッド下流側に配置されている。
第２の実施形態において負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッド３により記録を行う際に記録デューティの変化によって流量の変動が生じても、自身の上流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力変動が一定範囲内となるように作動する。圧力変動は、例えば、予め設定された圧力を中心として一定範囲内にされる。図３に示すように、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２２０を介して負圧制御ユニット２３０の下流側を加圧することが好ましい。このようにすると液体吐出ヘッド３に対するバッファタンク１００３の水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの選択幅を広げることができる。第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば負圧制御ユニット２３０に対して所定の水頭差をもって配置された水頭タンクであっても適用可能である。
(Explanation of the second circulation route)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a second circulation path, which is a circulation form different from the above-mentioned first circulation path, among the circulation paths applied to the recording device of the present embodiment. The main differences from the above-mentioned first circulation path are as follows. First, the two pressure adjusting mechanisms constituting the negative pressure control unit 230 both control the pressure on the upstream side of the negative pressure control unit 230 with fluctuations within a certain range centered on a desired set pressure (so-called "" It has a mechanical component that has the same function as the "back pressure regulator". Next, the second circulation pump 1004 acts as a negative pressure source for reducing the pressure on the downstream side of the negative pressure control unit 230. Further, the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002 are arranged on the upstream side of the liquid discharge head, and the negative pressure control unit 230 is arranged on the downstream side of the liquid discharge head.
In the second embodiment, the negative pressure control unit 230 has its own upstream pressure (that is, the liquid discharge unit 300 side) even if the flow rate fluctuates due to a change in the recording duty when recording is performed by the liquid discharge head 3. Operate so that the fluctuation is within a certain range. The pressure fluctuation is set within a certain range around a preset pressure, for example. As shown in FIG. 3, it is preferable that 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, the influence of the head pressure of the buffer tank 1003 on the liquid discharge head 3 can be suppressed, so that the layout selection range of the buffer tank 1003 in the recording device 1000 can be widened. Instead of the second circulation pump 1004, for example, a head tank arranged with a predetermined head difference with respect to the negative pressure control unit 230 can be applied.
第１の実施形態と同様に、図３に示す負圧制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。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、および共通回収流路２１２に接続されている。２つの負圧調整機構により共通供給流路２１１の圧力を共通回収流路２１２の圧力より相対的に高くしている。この構成により、共通供給流路２１１から個別流路及び各記録素子基板１０の内部流路を介して共通回収流路２１２へと流れるインク流れが発生する（図３）の矢印）。このように、第２の循環経路では、液体吐出ユニット３００内に第１の循環経路と同様のインク流れ状態が得られるが、第１の循環経路の場合とは異なる２つの利点がある。
１つ目の利点は、第２の循環経路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ヘッド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の循環経路では、バッファタンク１００３から液体吐出ヘッド３へ供給する必要流量の最大値が、第１の循環経路の場合よりも少なくて済むことである。その理由は次の通りである。記録待機時に循環している場合の、共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２内の流量の合計をＡとする。Ａの値は、記録待機中に液体吐出ヘッド３の温度調整を行う場合に、液体吐出ユニット３００内の温度差を所望の範囲内にするために必要な、最小限の流量として定義される。また液体吐出ユニット３００の全ての吐出口からインクを吐出する場合（全吐時）の吐出流量をＦと定義する。そうすると、第１の循環経路の場合（図２）では、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２の設定流量がＡとなるので、全吐時に必要な液体吐出ヘッド３への液体供給量の最大値はＡ＋Ｆとなる。
Similar to the first embodiment, the negative pressure control unit 230 shown in FIG. 3 includes two pressure adjusting mechanisms in which different control pressures are set. Of the two negative pressure adjustment 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 and enter the liquid discharge unit 300, respectively. It is connected to the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. The pressure of the common supply flow path 211 is made relatively higher than the pressure of the common recovery flow path 212 by the two negative pressure adjusting mechanisms. With this configuration, an ink flow is generated from the common supply flow path 211 to the common recovery flow path 212 via the individual flow path and the internal flow path of each recording element substrate 10 (arrow in FIG. 3). As described above, in the second circulation path, the same ink flow state as in the first circulation path can be obtained in the liquid ejection unit 300, but there are two advantages different from those in the case of the first circulation path.
The first advantage is that the negative pressure control unit 230 is arranged on the downstream side of the liquid discharge head 3 in the second circulation path, so that there is a concern that dust and foreign matter generated from the negative pressure control unit 230 may flow into the head. Is less. The second advantage is that in the second circulation path, the maximum value of the required flow rate supplied from the buffer tank 1003 to the liquid discharge head 3 is smaller than in the case of the first circulation path. The reason is as follows. Let A be the total flow rate in the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 when circulating during the recording standby. The value of A is defined as the minimum flow rate required to keep the temperature difference in the liquid discharge unit 300 within a desired range when the temperature of the liquid discharge head 3 is adjusted during recording standby. Further, the discharge flow rate when ink is discharged from all the discharge ports of the liquid discharge unit 300 (at the time of total discharge) is defined as F. Then, in the case of the first circulation path (FIG. 2), the set flow rates of the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002 become A, so that the liquid discharge required at the time of total discharge The maximum value of the liquid supply amount to the head 3 is A + F.
その一方で第２の循環経路（図３）の場合、記録待機時に必要な液体吐出ヘッド３への液体供給量は流量Ａである。そして、全吐時に必要な液体吐出ヘッド３への供給量は流量Ｆとなる。そうすると、第２の循環経路の場合、第１循環ポンプ（高圧側）１００１及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２の設定流量の合計値、即ち必要供給流量の最大値はＡ又はＦの大きい方の値となる。このため、同一構成の液体吐出ユニット３００を使用する限り、第２の循環経路における必要供給量の最大値（Ａ又はＦ）は、第１の循環経路における必要供給流量の最大値（Ａ＋Ｆ）よりも必ず小さくなる。そのため第２の循環経路の場合、適用可能な循環ポンプの自由度が高まる。このため、例えば構成の簡便な低コストの循環ポンプを使用したり、本体側経路に設置される冷却器（不図示）の負荷を低減したりすることができ、記録装置本体のコストを低減できるという利点がある。この利点は、Ａ又は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。
また、第１の循環経路の方が、第２の循環経路に対して有利になる点もある。すなわち、第２の循環経路では、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となるため、記録デューティの低い画像であるほど、各吐出口に高い負圧が印加された状態となる。このため、特に共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の流路幅（インクの流れ方向と直交する方向の長さ）を小さくしてヘッド幅（液体吐出ヘッドの短手方向の長さ）を小さくした場合、ムラの見えやすい低デューティ画像で吐出口に高い負圧が印加される。このためにサテライト滴の影響が大きくなる恐れがある。一方、第１の循環経路の場合、高い負圧が吐出口に印加されるのは高デューティ画像形成時であるため、仮にサテライト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。２つの循環経路の選択は、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、及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 second circulation path (FIG. 3), the amount of liquid supplied to the liquid discharge head 3 required during recording standby is the flow rate A. Then, the amount of supply to the liquid discharge head 3 required at the time of total discharge is the flow rate F. Then, in the case of the second circulation path, the total value of the set flow rates of the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002, that is, the maximum value of the required supply flow rate is the larger of A or F. Is the value of. Therefore, as long as the liquid discharge unit 300 having the same configuration is used, the maximum value (A or F) of the required supply amount in the second circulation path is larger than the maximum value (A + F) of the required supply flow rate in the first circulation path. Will always be smaller. Therefore, in the case of the second circulation path, the degree of freedom of the applicable circulation pump is increased. Therefore, for example, it is possible to use a low-cost circulation pump having a simple configuration and reduce the load of a cooler (not shown) installed in the path on the main body side, so that the cost of the recording device main body can be reduced. There is an advantage. This advantage increases as the value of A or F becomes relatively large, and is more beneficial for line heads having a longer length in the longitudinal direction.
In addition, the first circulation path is more advantageous than the second circulation path. That is, in the second circulation path, the flow rate flowing through the liquid discharge unit 300 is maximized during the recording standby, so that the lower the recording duty of the image, the higher the negative pressure is applied to each discharge port. Therefore, in particular, the flow path width (length in the direction orthogonal to the ink flow direction) of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is reduced to reduce the head width (length in the lateral direction of the liquid discharge head). When is reduced, a high negative pressure is applied to the discharge port in a low-duty image in which unevenness is easily visible. For this reason, the influence of satellite droplets may increase. On the other hand, in the case of the first circulation path, since a high negative pressure is applied to the discharge port at the time of forming a high-duty image, it is difficult to visually recognize even if satellites are generated, and the influence on the image is small. There is. The selection of the two circulation paths can be made in light of the specifications of the liquid discharge head and the recording device main body (discharge flow rate F, minimum circulation flow rate A, and flow path resistance in the head).
（第３の循環経路の説明）
図４は、本実施形態の記録装置に適用される循環経路のさらなる１形態である第３の循環経路を示す模式図である。上記第１および第２の循環経路と同様な機能、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。
本循環経路では、液体吐出ヘッド３の長手方向の中央部の２個所と、液体吐出ヘッド３の長手方向の一端側の計３か所から液体吐出ヘッド３内にインクなどの液体が供給される。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用開口から外部へ回収される。ここに示した例では、共通液体流路２１１が液体吐出ヘッド３の長手方向に２つに分割されており、そのそれぞれに対して圧力調整機構Ｈから液体が供給されるようになっている。個別供給流路２１３及び個別回収流路２１４がそれぞれ共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２と連通している。個別供給流路２１３と個別回収流路２１４とを接続する経路中に記録素子基板１０及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を流れる液体の一部は、共通供給流路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へと流れたものである（図４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。
(Explanation of the third circulation route)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a third circulation path, which is a further embodiment of the circulation path applied to the recording device of the present embodiment. The functions and configurations similar to those of the first and second circulation paths will be omitted, and the differences will be mainly described.
In this circulation path, a liquid such as ink is supplied into the liquid discharge head 3 from two places in the central portion in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 and a total of three places on one end side in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3. .. The liquid is collected from the common supply flow path 211 through each pressure chamber 23 and then into the common recovery flow path 212, and is collected to the outside through the collection opening at the other end of the liquid discharge head 3. In the example shown here, the common liquid flow path 211 is divided into two in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, and the liquid is supplied from the pressure adjusting mechanism H to each of the two. The individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214 communicate with the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212, respectively. A recording element substrate 10 and a pressure chamber 23 arranged in the recording element substrate are provided in the path connecting the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214. Therefore, a part of the liquid flowing through the first circulation pump 1002 flows from the common supply flow path 211 through the pressure chamber 23 of the recording element substrate 10 to the common recovery flow path 212 (FIG. 4). Arrow). This is because a pressure difference is provided between the pressure adjusting mechanism H connected to the common supply flow path 211 and the pressure adjusting mechanism L connected to the common recovery flow path 212, and the first circulation pump 1002 is used for the common recovery flow. This is because it is connected only to the road 212.
このようにしてこの液体吐出ユニット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できる。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 discharge unit 300, the liquid flow that passes through the common recovery flow path 212 and the common recovery flow path that passes through the pressure chamber 23 in each recording element substrate 10 from the common supply flow path 211. A flow occurs at 212. Therefore, the 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 flow path 211 to the common recovery flow path 212 while suppressing the increase in pressure loss. Further, according to this circulation path, it is possible to reduce the number of pumps which are means for transporting liquids as compared with the first and second circulation paths.
（液体吐出ヘッド構成の説明）
第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド３の構成について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。液体吐出ヘッド３はそれぞれがＣ／Ｍ／Ｙ／Ｋの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０が直線状に１５個配列（インラインに配置）されたライン型の液体吐出ヘッドである。図５（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド３には各記録素子基板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。電気配線基板９０は、記録装置１０００から記録を行うための画像データと駆動に必要な電力を受け取り、記録素子基板１０へと供給する。電気配線基板９０は、ガラスエポキシ等の基板に多層の回路が形成されている。電気配線基板９０は、各フレキシブル配線基板４０の端子４２と電気的に接続するための接続端子９３を有する。それぞれの端子がワイヤーボンディングやＯＬＢ（アウターリードボンディング）等によって接続されて、接続部が封止材によって封止される。基板の内部において、各接続端子９３と信号出力端子９１または電力供給端子９２とは配線によって接続されている。信号出力端子９１または電力供給端子９２の端子数は、接続端子９３の総和よりも少なくなるように回路設計されており、液体吐出ヘッド３の着脱時の作業が容易となっている。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は記録装置１０００の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を記録素子基板１０に供給する。電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子９１及び電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置１０００に対して液体吐出ヘッド３を組み付ける時又は液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部数が少なくて済む。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ＣＭＹＫ４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。
(Explanation of liquid discharge head configuration)
The configuration of the liquid discharge head 3 according to the first embodiment will be described. 5 (a) and 5 (b) are perspective views of the liquid discharge head 3 according to the present embodiment. The liquid discharge head 3 is a line-type liquid discharge head in which 15 recording element substrates 10 capable of discharging inks of four colors of C / M / Y / K are linearly arranged (arranged in-line). As shown in FIG. 5A, the liquid discharge head 3 has each recording element substrate 10, a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92 electrically connected via the flexible wiring board 40 and the electrical wiring board 90. To be equipped. The electric wiring board 90 receives image data for recording from the recording device 1000 and electric power required for driving, and supplies the electric wiring board 90 to the recording element board 10. The electrical wiring board 90 has a multi-layer circuit formed on a board made of glass epoxy or the like. The electrical wiring board 90 has a connection terminal 93 for electrically connecting to the terminal 42 of each flexible wiring board 40. Each terminal is connected by wire bonding, OLB (outer lead bonding), or the like, and the connecting portion is sealed by a sealing material. Inside the board, each connection terminal 93 and the signal output terminal 91 or the power supply terminal 92 are connected by wiring. The circuit is designed so that the number of terminals of the signal output terminal 91 or the power supply terminal 92 is smaller than the total number of the connection terminals 93, which facilitates the work of attaching and detaching the liquid discharge head 3. The signal input terminal 91 and the power supply terminal 92 are electrically connected to the control unit of the recording device 1000, and supply the discharge drive signal and the power required for discharge to the recording element substrate 10, respectively. By consolidating the wiring by the electric circuit in the electric wiring board 90, the number of signal output terminals 91 and power supply terminals 92 can be reduced as compared with the number of recording element boards 10. As a result, the number of electrical connections that need to be removed when assembling the liquid discharge head 3 to the recording device 1000 or when replacing the liquid discharge head can be reduced. As shown in FIG. 5B, the liquid connection portions 111 provided at both ends of the liquid discharge head 3 are connected to the liquid supply system of the recording device 1000. As a result, CMYK four-color ink is supplied from the supply system of the recording device 1000 to the liquid discharge head 3, and the ink that has passed through the liquid discharge head 3 is collected to the supply system of the recording device 1000. In this way, the inks of each color can be circulated through the path of the recording device 1000 and the path of the liquid ejection head 3.
図６に液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットの分解斜視図を示す。液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０、及び電気配線基板９０が筺体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）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）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を通過したインクはそれぞれの色に対応して供給ユニット２２０上に配置された負圧制御ユニット２３０へ供給される。負圧制御ユニット２３０は各色別の圧力調整弁からなるユニットである。負圧制御ユニット２３０は、それぞれの内部に設けられる弁やバネ部材などの働きによって、インク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。このため負圧制御ユニット２３０は、圧力制御ユニットよりも下流側（液体吐出ユニット３００側）の負圧変化をある一定範囲内で安定化させることが可能である。各色の負圧制御ユニット２３０内には、図２で記述したように、各色２つの圧力調整弁が内蔵されている。これらの圧力調整弁は、それぞれ異なる制御圧力に設定され、高圧側が液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１、低圧側が共通回収流路２１２と、液体供給ユニット２２０を介して連通している。
FIG. 6 shows an exploded perspective view of each component or unit constituting the liquid discharge head 3. The liquid discharge unit 300, the liquid supply unit 220, and the electrical wiring board 90 are attached to the housing 80. The liquid supply unit 220 is provided with a liquid connection portion 111 (FIG. 3), and inside the liquid supply unit 220, each color communicating with each opening of the liquid connection portion 111 in order to remove foreign substances in the supplied ink. Another filter 221 (FIGS. 2 and 3) is provided. The two liquid supply units 220 are each provided with a filter 221 for two colors. The ink that has passed through the filter 221 is supplied to the negative pressure control unit 230 arranged on the supply unit 220 corresponding to each color. The negative pressure control unit 230 is a unit composed of pressure adjusting valves for each color. The negative pressure control unit 230 is inside the supply system of the recording device 1000 (the supply system on the upstream side of the liquid discharge head 3), which is generated by the action of valves, spring members, and the like provided inside each of the negative pressure control units 230 due to fluctuations in the ink flow rate. Significantly attenuates changes in pressure loss. Therefore, the negative pressure control unit 230 can stabilize the negative pressure change on the downstream side (liquid discharge unit 300 side) of the pressure control unit within a certain range. As described with reference to FIG. 2, two pressure adjusting valves for each color are built in the negative pressure control unit 230 for each color. These pressure adjusting valves are set to different control pressures, and the high pressure side communicates with the common supply flow path 211 in the liquid discharge unit 300, and the low pressure side communicates with the common recovery flow path 212 via the liquid supply unit 220.
筐体８０は、液体吐出ユニット支持部８１と電気配線基板支持部８２とから構成され、液体吐出ユニット３００及び電気配線基板９０を支持するとともに、液体吐出ヘッド３の剛性を確保している。電気配線基板支持部８２は電気配線基板９０を支持する為のものであって、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めによって固定されている。液体吐出ユニット支持部８１は液体吐出ユニット３００の反りや変形を矯正して、複数の記録素子基板１０の相対位置精度を確保する役割を有し、それにより記録物におけるスジやムラを抑制する。そのため液体吐出ユニット支持部８１は、十分な剛性を有することが好ましく、材質としてはＳＵＳ（ステンレス鋼）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や、無機フィラーを添加した樹脂材料が好適である。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から供給されるインクはジョイントゴム１００を介して液体吐出ユニット３００を構成する第３流路部材７０へと導かれる。
The housing 80 is composed of a liquid discharge unit support portion 81 and an electric wiring board support portion 82, supports the liquid discharge unit 300 and the electric wiring board 90, and secures the rigidity of the liquid discharge head 3. The electric wiring board support portion 82 is for supporting the electric wiring board 90, and is fixed to the liquid discharge unit support portion 81 by screwing. 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 position accuracy of the plurality of recording element substrates 10, thereby suppressing streaks and unevenness in the recorded material. Therefore, the liquid discharge unit support portion 81 preferably has sufficient rigidity, and as the material, a metal material such as SUS (stainless steel) or aluminum, a ceramic such as alumina, or a resin material to which an inorganic filler is added is preferable. is there. The liquid discharge unit support portion 81 is provided with openings 83 and 84 into which the joint rubber 100 is inserted. The ink 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 100.
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の被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、ＳＵＳやアルミ等の金属、或いは樹脂材料などで形成される。開口１３１からは吐出モジュール２００に含まれる記録素子基板１０及び封止材による封止部１１０（図１０）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, as shown in FIG. 6, the cover member 130 is a member having a frame-like surface provided with a long opening 131, and is made of a metal such as SUS or aluminum, or a resin material. The recording element substrate 10 included in the discharge module 200 and the sealing portion 110 (FIG. 10) made of the sealing material are exposed from the opening 131. The frame portion around the opening 131 has a function as a contact surface of a cap member that caps the liquid discharge head 3 during recording standby. Therefore, an adhesive, a sealing material, a filler, or the like is applied along the periphery of the opening 131 to fill the irregularities and gaps on the discharge port surface of the liquid discharge unit 300, so that a closed space is formed at the time of capping. 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、複数の記録素子基板１０を支持する支持部材（共通支持部材）である流路部材２１０は、第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０を積層した積層構成である。流路部材２１０は、液体供給ユニット２２０から供給されたインクを各吐出モジュール２００へと分配し、また吐出モジュール２００から環流するインクを液体供給ユニット２２０へと戻す。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いる。これにより、剛性の高い筐体８０に取り付けることで流路部材２１０の反りや変形が抑制されており、吐出モジュール２００の接合面の平面度を確保することができる。したがって、接合部でリーク等が起きにくくなり、信頼性の高い接合をすることができる。また接合面の平面度が高くなるため、複数の吐出モジュール２００の吐出口形成面を均一に揃えやすくなる。これにより、記録を行った際に吐出された液滴の着弾位置のバラつきが抑制され、高画質な記録を実現することが可能になる。
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, which is a support member (common support member) for supporting the plurality of recording element substrates 10, includes a first flow path member 50, a second flow path member 60, and a third flow path. It is a laminated structure in which members 70 are laminated. The flow path member 210 distributes the ink supplied from the liquid supply unit 220 to each discharge module 200, and returns the ink recirculated 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. As a result, warpage and deformation of the flow path member 210 are suppressed by attaching to the highly rigid housing 80, and the flatness of the joint surface of the discharge module 200 can be ensured. Therefore, leaks and the like are less likely to occur at the joint portion, and highly reliable joint can be performed. Further, since the flatness of the joint surface is increased, it becomes easy to uniformly align the discharge port forming surfaces of the plurality of discharge modules 200. As a result, variation in the landing position of the droplets ejected during recording is suppressed, and high-quality recording can be realized.
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を接合することにより、夫々の流路部材に形成される共通流路溝６２よって、流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路が形成される。これにより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（図８）。第３流路部材７０の連通口７２はジョイントゴム１００の各穴と連通しており、液体供給ユニット２２０と流体的に流通している。第２流路部材６０の共通流路溝６２の底面には連通口６１が複数形成されており、第１流路部材５０の個別流路溝５２の一端部と連通している。第１流路部材５０の個別流路溝５２の他端部には連通口５１が形成されており、連通口５１を介して、複数の吐出モジュール２００と流体的に連通している。この個別流路溝５２により流路部材の中央側へ流路を集約することが可能となる。
7 (a) to 7 (f) are views showing the front surface and the back surface of each flow path member of the first to third flow path members. FIG. 7 (a) shows the surface of the first flow path member 50 on the side on which the discharge module 200 is mounted, and FIG. 7 (f) shows the 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 the contact surfaces of the flow path members, FIGS. 7 (b) and 7 (c), face each other, and the second flow path is formed. The member and the third flow path member are joined so that the contact surfaces of the flow path members, FIG. 7 (d) and FIG. 7 (e), face each other. Eight common flows extending in the longitudinal direction of the flow path member by the common flow path groove 62 formed in each flow path member by joining the second flow path member 60 and the third flow path member 70. A road is formed. As a result, a set of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is formed in the flow path member 210 for each color (FIG. 8). The communication port 72 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. A plurality of communication ports 61 are formed on the bottom surface of the common flow path groove 62 of the second flow path member 60, and communicate with one end of the individual flow path groove 52 of the first flow path member 50. A communication port 51 is formed at the other end of the individual flow path groove 52 of the first flow path member 50, and fluidly communicates with the plurality of discharge modules 200 via the communication port 51. The individual flow path groove 52 makes it possible to consolidate the flow paths toward the center of the flow path member.
第１流路部材５０、第２流路部材６０及び第３流路部材７０は、インクに対して耐腐食性を有するとともに、支持部材３０と接合するために線膨張率の低い材質からなることが好ましい。材質は例えば、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）や変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＳＦ（ポリサルフォン）や変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等を母材としてシリカやガラスなどの無機フィラーを添加した複合材料である。流路部材５０、６０、７０は、これらの材料を用いて射出成形により形成することができる。流路部材５０、６０、７０は、樹脂製のモールド部材（樹脂部材）であってよい。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良いし、材質として樹脂複合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良い。流路部材５０、６０、７０の材質が同一である場合、線膨張係数の違いによって接合部に発生する応力がほとんどなく、接合信頼性を高めることができるため好ましい。また、同一材料でない場合には、線膨張係数が同程度の材料を用いることで接合信頼性を保つことができる。線膨張係数が同程度とは、例えば線膨張係数の値がプラスマイナス１０％程度の範囲である。本実施形態では、流路部材２１０は複数の部品を接合して形成することとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば流路部材２１０は、グリーンシートを積層して一体化したアルミナで形成されていてもよい。
The first flow path member 50, the second flow path member 60, and the third flow path member 70 are made of a material having corrosion resistance to ink and having a low coefficient of linear expansion for joining with the support member 30. Is preferable. The material is, for example, PPS (polyphenyl sulfide), modified PPE (polyphenylene ether), LCP (liquid crystal polymer), PSF (polysulfone), modified PPE (polyphenylene ether), or the like as a base material, and an inorganic filler such as silica or glass is added. It is a composite material. The flow path members 50, 60, and 70 can be formed by injection molding using these materials. The flow path members 50, 60, and 70 may be resin mold members (resin members). As a method for forming the flow path member 210, three flow path members may be laminated and bonded to each other, or when a resin composite material is selected as the material, a joining method by welding may be used. When the materials of the flow path members 50, 60, and 70 are the same, there is almost no stress generated at the joint due to the difference in the coefficient of linear expansion, and the joint reliability can be improved, which is preferable. Further, when the materials are not the same, the joining reliability can be maintained by using materials having the same coefficient of linear expansion. The coefficient of linear expansion is about the same, for example, the value of the coefficient of linear expansion is in the range of about plus or minus 10%. In the present embodiment, the flow path member 210 is formed by joining a plurality of parts, but the present invention is not limited to such an example. For example, the flow path member 210 may be formed of alumina in which green sheets are laminated and integrated.
次に図８を用いて流路部材２１０内の各流路の接続関係について説明する。図８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みた透視図である。以下の説明で、インクの色ごとに分けて共通供給流路２１１を示すときは符号２１１の代わりに符号２１１ａ〜２１１ｄを使用し、色ごとに分けて共通回収流路２１２を示すときは符号２１２の代わりに符号２１２ａ〜２１２ｄを使用する。同様に、記録液の色ごとに分けて個別供給流路２１３を示すときは符号２１３の代わりに符号２１３ａ〜２１３ｄを使用し、色ごとに分けて個別回収流路２１４を示すときは符号２１４の代わりに符号２１４ａ〜２１４ｄを使用する。
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）、及び共通回収流路２１２（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）が設けられている。各色の共通供給流路２１１には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別供給流路（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続されている。また、各色の共通回収流路２１２には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別回収流路（２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ）が連通口６１を介して接続されている。このような流路構成により各共通供給流路２１１から個別供給流路２１３を介して、流路部材の中央部に位置する記録素子基板１０にインクを集約することが出来る。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出来る。
Next, the connection relationship of each flow path in the flow path member 210 will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows that the flow path in the flow path member 210 formed by joining the first flow path member 50, the second flow path member 60, and the third flow path member 70 is discharged from the first flow path member 50. It is a perspective view which enlarged a part from the surface side on which the module 200 is mounted. In the following description, when the common supply flow path 211 is shown separately for each color of ink, the reference numerals 211a to 211d are used instead of the reference numeral 211, and when the common recovery flow path 212 is shown separately for each color, the reference numeral 212 is used. The symbols 212a to 212d are used instead of. Similarly, when the individual supply flow paths 213 are shown separately for each color of the recording liquid, the reference numerals 213a to 213d are used instead of the reference numerals 213, and when the individual recovery flow paths 214 are shown separately for each color, the reference numerals 214 are used. Codes 214a-214d are used instead.
The flow path member 210 includes a common supply flow path 211 (211a, 211b, 211c, 211d) extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 for each color, and a common recovery flow path 212 (212a, 212b, 212c, 212d). It is provided. A plurality of individual supply channels (213a, 213b, 213c, 213d) formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common supply channel 211 of each color via a communication port 61. Further, a plurality of individual recovery channels (214a, 214b, 214c, 214d) formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common recovery channel 212 of each color via a communication port 61. With such a flow path configuration, ink can be concentrated on the recording element substrate 10 located at the center of the flow path member from each common supply flow path 211 via the individual supply flow path 213. Ink can be recovered from the recording element substrate 10 to each common recovery flow path 212 via the individual recovery flow path 214.
図９は、図８のＥ−Ｅ線における断面を示した図である。この図に示すように、それぞれの個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）は連通口５１を介して、吐出モジュール２００と連通している。図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及び記録素子基板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（図１１）に供給するための流路が形成されている。また支持部材３０及び記録素子基板１０には、記録素子１５に供給したインク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。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の間に差圧（圧力差）を生じさせるようになっている。このため、図８及び図９に示したように各流路を接続した本実施形態の液体吐出ヘッド内では、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。記録素子基板１０内では、液体供給路１８〜吐出口１３の近傍〜液体回収路１９へとインクが流れる。
FIG. 9 is a diagram showing a cross section taken along the line EE of FIG. As shown in this figure, each individual collection flow path (214a, 214c) communicates with the discharge module 200 via a communication port 51. Although only the individual recovery channels (214a and 214c) are shown in FIG. 9, in another cross section, the individual supply channels 213 and the discharge module 200 communicate with each other as shown in FIG. The support member 30 and the recording element substrate 10 included in each ejection module 200 have a flow path for supplying ink from the first flow path member 50 to the recording element 15 (FIG. 11) provided on the recording element substrate 10. It is formed. Further, the support member 30 and the recording element substrate 10 are formed with a flow path for collecting (circulating) a part or all of the ink supplied to the recording element 15 to the first flow path member 50. Here, the common supply flow path 211 of each color is connected to the negative pressure control unit 230 (high pressure side) of the corresponding color via the liquid supply unit 220, and the common recovery flow path 212 is the negative pressure control unit 230 (the negative pressure control unit 230 (high pressure side). It is connected to the low pressure side) via the liquid supply unit 220. The negative pressure control unit 230 causes a differential pressure (pressure difference) to be generated between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. Therefore, in the liquid discharge head of the present embodiment in which each flow path is connected as shown in FIGS. 8 and 9, the common supply flow path 211 to the individual supply flow path 213 to the recording element substrate 10 to each color are individually collected. A flow is generated in order from the flow path 214 to the common recovery flow path 212. In the recording element substrate 10, ink flows from the liquid supply path 18 to the vicinity of the discharge port 13 to the liquid recovery path 19.
（吐出モジュールの説明）
図１０（ａ）に１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図１０（ｂ）にその分解図を示す。吐出モジュール２００の製造方法としては、まず記録素子基板１０及びフレキシブル配線基板４０を、予め液体連通口３１が設けられた支持部材３０（個別支持部材）上に接着する。その後、記録素子基板１０上の端子１６と、フレキシブル配線基板４０上の端子４１とをワイヤーボンディングによって電気接続し、その後にワイヤーボンディング部（電気接続部）を封止材で覆って封止部１１０を形成する。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。フレキシブル配線基板４０は、記録装置１０００から送られてくる駆動信号、駆動電力を記録素子基板１０に供給する配線部材であり、ポリイミド等の樹脂フィルム上に配線が形成されている。フレキシブル配線基板４０の両端には、記録素子基板１０と接続する端子４１と、電気配線基板９０と接続する端子４２が設けられている。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為、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。
複数の吐出モジュール２００を、流路部材上に配列して接合することで、液体吐出ヘッド３の印字幅を所望の幅に設定することが可能である。また、複数の吐出モジュール２００を配列して用いることで、吐出モジュール２００ごとに電機接続検査を行って、良品だけを選択して製品に用いることが可能になり、一体化して製作した場合と比較して、歩留まりを向上させることが可能になる。本実施形態では、１５個の吐出モジュール２００を用いて、直線状（インライン）に配列し、全体で１２インチの印字幅を有する吐出ヘッド３を形成している。
(Explanation of discharge module)
FIG. 10A shows a perspective view of one discharge module 200, and FIG. 10B shows an exploded view thereof. As a method of manufacturing the discharge module 200, first, the recording element substrate 10 and the flexible wiring substrate 40 are adhered to a support member 30 (individual support member) provided with a liquid communication port 31 in advance. After that, the terminal 16 on the recording element substrate 10 and the terminal 41 on the flexible wiring board 40 are electrically connected by wire bonding, and then the wire bonding portion (electrical connection portion) is covered with a sealing material to cover the sealing portion 110. To form. The terminal 42 on the side of the flexible wiring board 40 opposite to the recording element board 10 is electrically connected to the connection terminal 93 (see FIG. 6) of the electrical wiring board 90. The flexible wiring board 40 is a wiring member that supplies drive signals and drive power sent from the recording device 1000 to the recording element substrate 10, and wiring is formed on a resin film such as polyimide. At both ends of the flexible wiring board 40, terminals 41 for connecting to the recording element board 10 and terminals 42 for connecting to the electrical wiring board 90 are provided. Since the support member 30 is a support 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, the flatness is high and sufficiently high. Those that can be reliably bonded to the recording element substrate are preferable. As the material, for example, alumina or a resin material is preferable.
By arranging and joining a plurality of discharge modules 200 on the flow path member, it is possible to set the print width of the liquid discharge head 3 to a desired width. Further, by arranging and using a plurality of discharge modules 200, it is possible to perform an electric connection inspection for each discharge module 200 and select only non-defective products to be used in the product, which is compared with the case where they are manufactured integrally. Therefore, it becomes possible to improve the yield. In the present embodiment, 15 discharge modules 200 are used and arranged in a straight line (in-line) to form a discharge head 3 having a printing width of 12 inches as a whole.
（記録素子基板の構造の説明）
本実施形態における記録素子基板１０の構成について説明する。図１１（ａ）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。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。吐出口１３は、インクを精度良く被記録媒体に着弾させるために、吐出口形成部材１２に感光性樹脂材料などを用いて、フォトリソグラフィープロセスによって高精度に形成されることが望ましい。なお、以後、複数の吐出口１３が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と呼称する。記録素子基板１０に設けられる吐出口列の数は４に限定されるものではなく、必要に応じて増減することができる。記録素子基板１０に設けられる複数の吐出口列は、吐出口列方向と交差する方向に並列している。
図１１（ｂ）に示すように、各吐出口１３に対応した位置には、インクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する記録素子１５が配置されている。隔壁２２により、記録素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。記録素子１５は記録素子基板１０に設けられる電気配線（不図示）によって、図１１（ａ）の端子１６と電気的に接続されている。記録素子１５は、記録装置１０００の制御回路から、電気配線基板９０（図６）及びフレキシブル配線基板４０（図１０）を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱してインクを沸騰させる。この沸騰による発泡の力でインクを吐出口１３から吐出する。図１１（ｂ）に示すように、各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路１８が、他方の側には液体回収路１９が延在している。液体供給路１８及び液体回収路１９は記録素子基板１０に設けられた吐出口列方向に伸びた流路であり、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。
(Explanation of the structure of the recording element substrate)
The configuration of the recording element substrate 10 in this embodiment will be described. FIG. 11A shows a plan view of the surface of the recording element substrate 10 on the side where the discharge port 13 is formed, and FIG. 11B shows an enlarged view of the portion shown by A in FIG. 11A. 11 (c) shows a plan view of the back surface of FIG. 11 (a). As shown in FIG. 11A, the ejection port forming member 12 of the recording element substrate 10 is formed with four rows of ejection ports corresponding to each ink color. It is desirable that the ejection port 13 is formed with high accuracy by a photolithography process using a photosensitive resin material or the like on the ejection port forming member 12 in order to land the ink on the recording medium with high accuracy. Hereinafter, the direction in which the discharge port row in which the plurality of discharge ports 13 are arranged extends is referred to as the "discharge port row direction". The number of discharge port rows provided on the recording element substrate 10 is not limited to 4, and can be increased or decreased as necessary. A plurality of discharge port rows provided on the recording element substrate 10 are arranged in parallel in a direction intersecting the discharge port row direction.
As shown in FIG. 11B, a recording element 15 that generates heat energy used for ejecting ink is arranged at a position corresponding to each ejection port 13. The partition wall 22 partitions the pressure chamber 23 including the recording element 15 inside. The recording element 15 is electrically connected to the terminal 16 of FIG. 11A by an electric wiring (not shown) provided on the recording element substrate 10. The recording element 15 generates heat based on a pulse signal input from the control circuit of the recording device 1000 via the electric wiring board 90 (FIG. 6) and the flexible wiring board 40 (FIG. 10) to boil the ink. Ink is ejected from the ejection port 13 by the force of foaming due to this boiling. As shown in FIG. 11B, a liquid supply path 18 extends on one side and a liquid recovery path 19 extends on the other side along each discharge port row. The liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are flow paths extending in the discharge port row direction provided on the recording element substrate 10, and communicate with the discharge port 13 via the supply port 17a and the recovery port 17b, respectively.
図１１（ｃ）および図１２に示すように、記録素子基板１０の、吐出口１３が形成される面の裏面にはシート状の蓋部材２０が積層されており、蓋部材２０には、後述する液体供給路１８及び液体回収路１９に連通する開口２１が複数設けられている。開口２１は、液体供給路１８に液体を供給する供給開口と、液体回収路１９からの液体を回収する回収開口とを含み、これらを区別するときは、供給開口２１ａ及び回収開口２１ｂとする。本実施形態においては、液体供給路１８の１本に対して３個、液体回収路１９の１本に対して２個の開口２１が蓋部材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。図１２に示すように蓋部材２０は、記録素子基板１０の基板１１の面に形成される液体供給路１８及び液体回収路１９の壁の一部となる溝に対して、その面を覆うように設けられることで液体供給路１８及び液体回収路１９の蓋としての機能を有する。蓋部材２０は、インク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、フォトリソグラフィープロセスによって開口２１を設けることが好ましい。このように蓋部材は開口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、感光性の樹脂フィルム部材で構成されることが好ましい。
As shown in FIGS. 11C and 12, a sheet-shaped lid member 20 is laminated on the back surface of the surface of the recording element substrate 10 on which the discharge port 13 is formed, and the lid member 20 will be described later. A plurality of openings 21 communicating with the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 are provided. The opening 21 includes a supply opening for supplying the liquid to the liquid supply path 18 and a recovery opening for collecting the liquid from the liquid recovery path 19, and when distinguishing between them, the supply opening 21a and the recovery opening 21b are used. In the present embodiment, the lid member 20 is provided with three openings 21 for one liquid supply path 18 and two openings 21 for one liquid recovery path 19. As shown in FIG. 11B, each opening 21 of the lid member 20 communicates with the plurality of communication ports 51 shown in FIG. 7A. As shown in FIG. 12, the lid member 20 covers the surface of the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 formed on the surface of the substrate 11 of the recording element substrate 10 so as to cover the groove that is a part of the wall. It has a function as a lid of the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 by being provided in. The lid member 20 preferably has sufficient corrosion resistance against ink, and from the viewpoint of preventing color mixing, the opening shape and opening position of the opening 21 are required to have high accuracy. Therefore, it is preferable to use a photosensitive resin material or a silicon plate as the material of the lid member 20 and to provide the opening 21 by a photolithography process. As described above, the lid member changes the pitch of the flow path by the opening 21, and it is desirable that the lid member is thin in consideration of the pressure loss, and it is preferably composed of the photosensitive resin film member.
次に、記録素子基板１０内でのインクの流れについて説明する。図１２は図１１（ａ）におけるＢ−Ｂ面での記録素子基板１０および蓋部材２０の断面を示す斜視図である。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）、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１８および液体回収路１９を構成する溝が形成されている。基板１１と蓋部材２０によって形成される液体供給路１８及び液体回収路１９はそれぞれ、流路部材２１０内の個別供給流路２１３および個別回収流路２１４を介して共通供給流路２１１と共通回収流路２１２と連通している。液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧が生じている。１つの吐出口列に対して、３箇所の供給開口２１ａからインクが供給されており、液体供給路１８内の平面方向では、図１１（ａ）の矢印Ｃ１で示すような方向にインクが流れる。液体供給路１８と液体回収路１９との間の圧力差によって、液体吐出ヘッド３の複数の吐出口１３からインクを吐出し記録を行っている際に、吐出動作を行っていない吐出口１３の近傍においては、数ｍｍ／ｓｅｃから数十ｍｍ／ｓｅｃ程度の流れが発生する。液体供給路１８と液体回収路１９との間の圧力差は、例えば数十ｍｍＡｑから数百ｍｍＡｑ程度である。すなわち、基板１１内に設けられた液体供給路１８内のインクは、供給口１７ａ、圧力室２３、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる図１２の矢印Ｃで示した流れとなる。。そして、液体回収路１９に回収されたインクは、図１１（ａ）の矢印Ｃ２に示す向きに平面的に流れ、２箇所の回収開口２１ｂを通って流路部材２１０へと回収される。この流れによって、記録を休止している吐出口１３や圧力室２３において、吐出口１３からの蒸発によって生じる増粘インクや、泡・異物などを液体回収路１９へ回収することができる。また吐出口１３や圧力室２３のインクの増粘を抑制することが出来る。液体回収路１９へ回収されたインクは、蓋部材２０の開口２１及び支持部材３０の液体連通口３１（供給液体連通口と回収液体連通口を含む）（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の順に回収される。このインクは、最終的には記録装置１０００の供給経路へと回収される。
Next, the flow of ink in the recording element substrate 10 will be described. FIG. 12 is a perspective view showing a cross section of the recording element substrate 10 and the lid member 20 on the BB plane in FIG. 11A. The recording element substrate 10 is formed by laminating 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 (FIG. 11), and a groove forming a liquid supply path 18 and a liquid recovery path 19 extending along the discharge port row is formed on the back surface side thereof. Is formed. The liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 formed by the substrate 11 and the lid member 20 are shared with the common supply flow path 211 via the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214 in the flow path member 210, respectively. It communicates with the flow path 212. A differential pressure is generated between the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19. Ink is supplied to one discharge port row from three supply openings 21a, and the ink flows in the direction indicated by the arrow C1 in FIG. 11A in the plane direction in the liquid supply path 18. .. Due to the pressure difference between the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19, when ink is ejected from the plurality of ejection ports 13 of the liquid ejection head 3 and recording is performed, the ejection port 13 is not performing the ejection operation. In the vicinity, a flow of several mm / sec to several tens of mm / sec occurs. The pressure difference between the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19 is, for example, about several tens of mmAq to several hundreds of mmAq. That is, the ink in the liquid supply path 18 provided in the substrate 11 flows to the liquid recovery path 19 via the supply port 17a, the pressure chamber 23, and the recovery port 17b, and is the flow shown by the arrow C in FIG. .. .. Then, the ink collected in the liquid recovery path 19 flows in a plane in the direction shown by the arrow C2 in FIG. 11A, and is collected in the flow path member 210 through the two collection openings 21b. By this flow, in the discharge port 13 and the pressure chamber 23 where recording is suspended, thickening ink, bubbles, foreign substances, etc. generated by evaporation from the discharge port 13 can be collected in the liquid recovery path 19. Further, it is possible to suppress thickening of ink in the discharge port 13 and the pressure chamber 23. The ink recovered in the liquid recovery path 19 passes through the opening 21 of the lid member 20 and the liquid communication port 31 (including the supply liquid communication port and the recovery liquid communication port) of the support member 30 (FIG. 10b) in the flow path member 210. The communication port 51, the individual recovery flow path 214, and the common recovery flow path 212 are collected in this order. This ink is finally collected in the supply path of the recording device 1000.
つまり記録装置本体から液体吐出ヘッド３へ供給されるインクは下記の順に流動し、供給および回収される。インクは、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。そしてインクは、ジョイントゴム１００、第３流路部材７０に設けられた連通口７２、第２流路部材６０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５０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、インクは、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、蓋部材２０に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８および供給口１７ａを順に介して圧力室２３に供給される。圧力室２３に供給されたインクのうち、吐出口１３から吐出されなかったインクは、基板１１に設けられた回収口１７ｂおよび液体回収路１９、蓋部材２０に設けられた開口２１、支持部材３０に設けられた液体連通口３１を順に流れる。その後、インクは、第１流路部材５０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６０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に設けられた連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れる。さらに、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の外部へインクが流動する。図２に示す第１の循環経路の形態においては、液体接続部１１１から流入したインク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に供給さる。図３に示す第２の循環経路の形態においては、圧力室２３から回収されたインクは、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。
That is, the ink supplied from the recording device main body to the liquid discharge head 3 flows in the following order, and is supplied and recovered. The ink first flows into the inside of the liquid discharge head 3 from the liquid connection portion 111 of the liquid supply unit 220. The ink is provided in the joint rubber 100, the communication port 72 provided in the third flow path member 70, the common flow path groove 62 provided in the second flow path member 60, the communication port 61, and the first flow path member 50. The individual flow path grooves 52 and the communication ports 51 are supplied in this order. After that, the ink is supplied to the pressure chamber 23 through the liquid communication port 31 provided in the support member 30, the opening 21 provided in the lid member 20, the liquid supply path 18 provided in the substrate 11, and the supply port 17a in this order. Will be done. Of the ink supplied to the pressure chamber 23, the ink not discharged from the discharge port 13 is a recovery port 17b provided on the substrate 11, a liquid recovery path 19, an opening 21 provided in the lid member 20, and a support member 30. It flows in order through the liquid communication port 31 provided in. After that, the ink is applied to the communication port 51 and the individual flow path groove 52 provided in the first flow path member 50, the communication port 61 and the common flow path groove 62 provided in the second flow path member 60, and the third flow path member. The communication port 72 provided in the 70 and the joint rubber 100 flow in this order. Further, ink flows from the liquid connection portion 111 provided in the liquid supply unit 220 to the outside of the liquid discharge head 3. In the form of the first circulation path shown in FIG. 2, the ink flowing in from the liquid connection portion 111 is supplied to the joint rubber 100 after passing through the negative pressure control unit 230. In the form of the second circulation path shown in FIG. 3, the ink recovered from the pressure chamber 23 passes through the joint rubber 100 and then passes from the liquid connection portion 111 to the outside of the liquid discharge head via the negative pressure control unit 230. Flow to.
また図２および図３に示すように、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インクが個別供給流路２１３を経由して圧力室２３に供給されるわけではない。個別供給流路２１３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に流動するインクもある。このように、記録素子基板１０を経由することなく流動する経路を備えることで、本実施形態のような微細で流抵抗の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、インクの循環流の逆流を抑制することができる。このようにして、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、圧力室や吐出口近傍部のインクの増粘を抑制できるので吐出の方向の正常な方向からのずれや不吐を抑制でき、結果として高画質な記録を行うことができる。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, not all the ink that has flowed in from one end of the common supply flow path 211 of the liquid discharge unit 300 is supplied to the pressure chamber 23 via the individual supply flow path 213. There is also ink that flows from the other end of the common supply flow path 211 to the liquid supply unit 220 without flowing into the individual supply flow path 213. In this way, by providing the path for flowing without passing through the recording element substrate 10, even when the recording element substrate 10 having a fine flow path having a large flow resistance as in the present embodiment is provided, the ink is provided. It is possible to suppress the backflow of the circulating flow of. In this way, in the liquid discharge head of the present embodiment, the thickening of the ink in the pressure chamber and the vicinity of the discharge port can be suppressed, so that the deviation of the discharge direction from the normal direction and the non-discharge can be suppressed, and as a result, the ink is high. 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す平面図である。後述の図１１に示すように、本実施形態では略平行四辺形の記録素子基板を用いている。図１３に示すように各記録素子基板１０における吐出口１３が配列される各吐出口列（１４ａ〜１４ｄ）は、被記録媒体の搬送方向に対し一定角度傾くように配置されている。それによって記録素子基板１０同士の隣接部における吐出口列は、少なくとも１つの吐出口が被記録媒体の搬送方向にオーバーラップするようになっている。図１３では、Ｄ線上の２つの吐出口が互いにオーバーラップ関係にある。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ようにすることができる。複数の記録素子基板１０を千鳥配置ではなく、直線状（インライン）に配置した場合においても、図１３のような構成とすることができる。これにより液体吐出ヘッド１０の被記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ、記録素子基板１０同士のつなぎ部における黒スジや白抜け対策を行うことが出来る。なお、本実施形態では記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、本発明は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。支持部材３０の端部は、記録素子基板１０の端部よりも後退するような寸法関係となっている。このため、記録素子基板１０同士を近接して配置する際に、支持部材３０が妨げないようになっている。また、複数の吐出モジュール２００が、マウンタ装置を使用して数ミクロンから数十ミクロンの相対位置精度で配置される。これにより、複数の吐出モジュール２００を配列したときに、記録素子基板１０に形成された各吐出口列１４ａ〜１４ｄが精度良く並ぶことになる。したがって、複数の種類のインクを被記録媒体２上に精度良く着弾させることができ、高画質の記録を行うことができる。
(Explanation of positional relationship between recording element substrates)
FIG. 13 is a plan view showing a partially enlarged view of an adjacent portion of the recording element substrate in two adjacent discharge modules. As shown in FIG. 11 described later, a substantially parallelogram-shaped recording element substrate is used in this embodiment. As shown in FIG. 13, each discharge port row (14a to 14d) in which the discharge ports 13 of each recording element substrate 10 are arranged is arranged so as to be inclined at a constant angle with respect to the transport direction of the recording medium. As a result, at least one discharge port of the discharge port row in the adjacent portion between the recording element substrates 10 overlaps in the transport direction of the recording medium. In FIG. 13, the two discharge ports on the D line are in an overlapping relationship with each other. With such an arrangement, even if the position of the recording element substrate 10 deviates slightly from the predetermined position, the black streaks and white spots in the recorded image can be made inconspicuous by the drive control of the overlapping discharge ports. it can. Even when the plurality of recording element substrates 10 are arranged in a straight line (in-line) instead of in a staggered arrangement, the configuration as shown in FIG. 13 can be obtained. As a result, it is possible to prevent black streaks and white spots at the joints between the recording element substrates 10 while suppressing an increase in the length of the liquid discharge head 10 in the transport direction of the recording medium. In the present embodiment, the main plane of the recording element substrate is a parallelogram, but the present invention is not limited to this, and even when a rectangular, trapezoidal, or other shaped recording element substrate is used, the present invention is not limited to this. The configuration can be preferably applied. The end portion of the support member 30 has a dimensional relationship such that it retracts from the end portion of the recording element substrate 10. Therefore, the support member 30 does not interfere when the recording element substrates 10 are arranged close to each other. Further, a plurality of discharge modules 200 are arranged with a relative position accuracy of several microns to several tens of microns using a mounter device. As a result, when a plurality of discharge modules 200 are arranged, the discharge port rows 14a to 14d formed on the recording element substrate 10 are lined up with high accuracy. Therefore, a plurality of types of ink can be landed on the recording medium 2 with high accuracy, and high-quality recording can be performed.
液体供給ユニット２２０および負圧制御ユニット２３０は、液体吐出ヘッド３の長手方向で両端に２つに分かれて取り付けられ、負圧制御ユニット２３０は液体吐出ヘッド３の短手方向で２つ並べて配置されている。図１４に示すように、インクの循環の向きは、２色ずつ異なる向きとしてもよい。図１４において、Ｉ−Ｃ、Ｉ−Ｍ、Ｉ−Ｙ及びＩ−Ｂｋは、それぞれの色のインクの流れを示している。これにより、複数の共通供給流路２１１は、流れるインクの向きが互いに異なる共通供給流路２１１を含むことになる。本実施例では液体吐出ヘッド３の長手方向において、２箇所に分かれて配置された負圧制御ユニット２３０をそれぞれ通って、流路部材２１０に形成された共通供給流路２１１では、２色ずつ逆向きにインクが流れることになる。このような構成にする利点について以下に説明する。
第１の利点として、流路内の圧力損失を小さくすることができることが挙げられる。図１４に示すように、液体吐出ヘッド３の長手方向で両端部に液体供給ユニット２２０および負圧制御ユニット２３０を配置した場合、液体供給ユニット２２０の内部で往復する流路を最小限に抑えることができる。したがって、記録装置１０００本体に大型のポンプを搭載する必要がなく、また、流路内の圧力損失を小さくするために、流路の断面積を大きくして液体吐出ヘッド３のサイズを増大させるようなこともない。
第２の利点として、液体供給ユニット２２０と筐体８０の接合信頼性を向上させることができることが挙げられる。液体供給ユニット２２０は樹脂材料を用いて形成されるが、液体供給ユニット２２０にフィルタを溶着する構成をとる場合があり、フィラーは添加しないか、添加しても少量に留めておくことが好ましい。したがって液体供給ユニット２２０の線膨張係数は、ＳＵＳやアルミ等で形成された筐体８０よりも大きくなる。このため、これらの異種材料が接合された液体吐出ヘッド３が温度変化を受ける場合には、線膨張係数の差によってネジ固定部に応力が働く。上述したように、液体供給ユニット２２０と流路部材２１０とは筐体８０にネジで固定されており、ジョイントゴム１００を挟み込んで２部品間のシールが成されている。このため、液体供給ユニット２２０と筐体８０との間のねじ止め部が応力を受けて緩むと、液体供給ユニット２２０と流路部材２１０のシール信頼性を損なう可能性がある。図１４に示すように、液体供給ユニット２２０および負圧制御ユニット２３０を液体吐出ヘッド３の長手方向で２つに分けて配置して接合領域ｈを小さくすることで、温度変化を受けた際の応力を小さくすることができる。このため、温度変化を受けても、リークの発生が生じ難い信頼性の高い液体吐出ヘッドとすることができる。
The liquid supply unit 220 and the negative pressure control unit 230 are separately attached to both ends in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, and the negative pressure control unit 230 is arranged side by side in the lateral direction of the liquid discharge head 3. ing. As shown in FIG. 14, the direction of ink circulation may be different for each of the two colors. In FIG. 14, IC, IM, IY and IBk show the ink flow of each color. As a result, the plurality of common supply flow paths 211 include the common supply flow paths 211 in which the directions of the flowing inks are different from each other. In this embodiment, in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, the common supply flow path 211 formed in the flow path member 210 passes through the negative pressure control units 230 arranged at two locations, respectively, and the colors are reversed by two colors. Ink will flow in the direction. The advantages of such a configuration will be described below.
The first advantage is that the pressure loss in the flow path can be reduced. As shown in FIG. 14, when the liquid supply unit 220 and the negative pressure control unit 230 are arranged at both ends in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, the flow path reciprocating inside the liquid supply unit 220 should be minimized. Can be done. Therefore, it is not necessary to mount a large pump on the main body of the recording device 1000, and in order to reduce the pressure loss in the flow path, the cross-sectional area of the flow path is increased to increase the size of the liquid discharge head 3. There is nothing.
The second advantage is that the joint reliability between the liquid supply unit 220 and the housing 80 can be improved. Although the liquid supply unit 220 is formed by using a resin material, the liquid supply unit 220 may be formed by welding a filter to the liquid supply unit 220, and it is preferable that the filler is not added or the filler is kept in a small amount even if it is added. Therefore, the coefficient of linear expansion of the liquid supply unit 220 is larger than that of the housing 80 made of SUS, aluminum, or the like. Therefore, when the liquid discharge head 3 to which these dissimilar materials are bonded is subjected to a temperature change, stress acts on the screw fixing portion due to the difference in the coefficient of linear expansion. As described above, the liquid supply unit 220 and the flow path member 210 are fixed to the housing 80 with screws, and the joint rubber 100 is sandwiched between them to seal the two parts. Therefore, if the screwed portion between the liquid supply unit 220 and the housing 80 is stressed and loosened, the seal reliability between the liquid supply unit 220 and the flow path member 210 may be impaired. As shown in FIG. 14, when the liquid supply unit 220 and the negative pressure control unit 230 are arranged separately in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 to reduce the joint region h, the temperature is changed. The stress can be reduced. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable liquid discharge head in which leakage is unlikely to occur even if the temperature is changed.
（液体吐出ヘッド構成の変形例の説明）
次に、図１５〜図１８を用いて、上述した液体吐出ヘッド構成の変形例について説明する。上述した例と同様な構成、機能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。図１５は、図１に示すものと同様の記録装置であるが、本変形例に基づく液体吐出ヘッド３を備えた記録装置を示している。図１６、図１７は、本変形例の液体吐出ヘッドの斜視図と分解斜視図である。
本変形例の液体吐出ヘッド３では、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が、液体吐出ヘッド３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を集約して配置されている（図１７）。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。図１７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８３〜８６も、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。
(Explanation of a modified example of the liquid discharge head configuration)
Next, a modified example of the above-described liquid discharge head configuration will be described with reference to FIGS. 15 to 18. The description of the same configuration and function as the above-mentioned example will be omitted, and the differences will be mainly described. FIG. 15 is a recording device similar to that shown in FIG. 1, but shows a recording device provided with a liquid discharge head 3 based on this modification. 16 and 17 are a perspective view and an exploded perspective view of the liquid discharge head of this modified example.
In the liquid discharge head 3 of this modification, a plurality of liquid connection portions 111, which are connection portions of the liquid between the liquid discharge head 3 and the outside, are collectively arranged on one end side in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3. .. A plurality of negative pressure control units 230 are collectively arranged on the other end side of the liquid discharge head 3 (FIG. 17). 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. 17, the openings 83 to 86 provided in the liquid discharge unit support portion 81 are also provided at positions different from those of the liquid discharge head 3 described above.
図１８は、流路部材５０，６０，７０の積層状態を示している。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ている。各記録素子基板１０の裏面側に形成される開口２１（図２６）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１８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. 18 shows a laminated 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 flow path member 50, which is the uppermost layer of the plurality of flow path members 50, 60, 70. The flow path communicating with the opening 21 (FIG. 26) formed on the back surface side of each recording element substrate 10 has two individual supply flow paths 213 and one individual recovery flow path 214 for each color of the liquid. There is. Correspondingly, the openings 21 formed in the lid member 20 provided on the back surface of the recording element substrate 10 also have two supply openings 21 and one recovery opening 21 for each color of the liquid. As shown in FIG. 18, the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 extending along the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 are alternately arranged in parallel.
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録装置１０００及び液体吐出ヘッド３の構成を説明する。なお以降の説明においては、主として第１実施形態と異なる部分のみを説明し、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。
(Second embodiment)
The configuration of the inkjet recording device 1000 and the liquid ejection head 3 according to the second embodiment of the present invention will be described. In the following description, only the parts different from the first embodiment will be mainly described, and the description of the parts similar to the first embodiment will be omitted.
（インクジェット記録装置の説明）
本発明の第２の実施形態によるインクジェット記録装置を図１９に示す。第２実施形態の記録装置１０００はＣＭＹＫのインクごとに対応した単色用の液体吐出ヘッド３を４つ並列配置させることで被記録媒体へフルカラー記録を行う点が第１実施形態とは異なる。第１の実施形態において１色あたりに使用できる吐出口列数が１列だったのに対し、本実施形態２において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（図２６（ａ））。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、不吐になる吐出口があったとしても、その吐出口に対して被記録媒体の搬送方向に対応する位置にある、他列の吐出口から補間的に吐出を行うことで信頼性が向上し、商業印刷などに好適である。第１の実施形態と同様に、各液体吐出ヘッド３に対して、記録装置１０００の供給系、バッファタンク１００３及びメインタンク１００６（図２）が流体的に接続される。また、それぞれの液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。
(Explanation of inkjet recording device)
The inkjet recording apparatus according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. The recording device 1000 of the second embodiment is different from the first embodiment in that full-color recording is performed on the recording medium by arranging four liquid ejection heads 3 for single colors corresponding to each ink of CMYK in parallel. In the first embodiment, the number of discharge port rows that can be used per color is one row, whereas in the second embodiment, the number of discharge port rows that can be used per color is 20 rows (FIG. 26). (A)). Therefore, by appropriately allocating the recorded data to a plurality of discharge port rows and recording the data, very high-speed recording becomes possible. Further, even if there is a discharge port that does not discharge, reliability can be improved by interpolating the discharge from the discharge port of another row located at a position corresponding to the transport direction of the recording medium with respect to the discharge port. Improved and suitable for commercial printing and the like. Similar to the first embodiment, the supply system of the recording device 1000, the buffer tank 1003, and the main tank 1006 (FIG. 2) are fluidly connected to each liquid discharge head 3. Further, an electric control unit that transmits electric power and a discharge control signal to the liquid discharge head 3 is electrically connected to each liquid discharge head 3.
（循環経路の説明）
記録装置１０００及び液体吐出ヘッド３間の液体循環経路としては、第１の実施形態と同様、図２、図３又は図４に示した第１、第２および第３の循環経路を用いることができる。
(Explanation of circulation route)
As the liquid circulation path between the recording device 1000 and the liquid discharge head 3, the first, second and third circulation paths shown in FIGS. 2, 3 or 4 may be used as in the first embodiment. it can.
（液体吐出ヘッド構造の説明）
本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド３の構造について説明する。図２０（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る液体吐出ヘッド３の斜視図である。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に配列される１６個の記録素子基板１０を備え、１色のインク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３は、第１の実施形態同様、液体接続部１１１、信号入力端子９１及び電力供給端子９２を備える。しかしながら本実施形態の液体吐出ヘッド３は、第１の実施形態に比べて吐出口列が多いため、液体吐出ヘッド３の両側に信号出力端子９１及び電力供給端子９２が配置されている。これは記録素子基板１０に設けられる配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れの低減のためである。
図２１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。各ユニット及び部材の役割や液体吐出ヘッド内の液体流通の順は基本的に第１の実施形態と同様であるが、液体吐出ヘッドの剛性を担保する機能が異なる。第１の実施形態では主として液体吐出ユニット支持部８１によって液体吐出ヘッド剛性を担保していたが、第２の実施形態の液体吐出ヘッドでは、液体吐出ユニット３００に含まれる第２流路部材６０によって液体吐出ヘッドの剛性を担保している。本実施形態における液体吐出ユニット支持部８１は第２流路部材６０の両端部に接続されており、この液体吐出ユニット３００は記録装置１０００のキャリッジと機械的に結合されて、液体吐出ヘッド３の位置決めを行う。負圧制御ユニット２３０を備える液体供給ユニット２２０と、電気配線基板９０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２２０内にはそれぞれフィルタ（不図示）が内蔵されている。２つの負圧制御ユニット２３０は、それぞれ異なる、相対的に高低の負圧で圧力を制御するように設定されている。また、この図のように液体吐出ヘッド３の両端部にそれぞれ、高圧側と低圧側の負圧制御ユニット２３０を設置した場合、液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する共通供給流路２１１と共通回収流路２１２におけるインクの流れが互いに対向する。このようにすると、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２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。このため、共通流路に沿って複数設けられる各記録素子基板１０における温度差が付きにくく、温度差による記録ムラが生じにくくなるという利点がある。
(Explanation of liquid discharge head structure)
The structure of the liquid discharge head 3 according to the second embodiment of the present invention will be described. 20 (a) and 20 (b) are perspective views of the liquid discharge head 3 according to the present embodiment. The liquid discharge head 3 is an inkjet line-type recording head that includes 16 recording element substrates 10 that are linearly arranged in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 and can record with one color of ink. The liquid discharge head 3 includes a liquid connection portion 111, a signal input terminal 91, and a power supply terminal 92, as in the first embodiment. However, since the liquid discharge head 3 of the present embodiment has more discharge port rows than the first embodiment, the signal output terminals 91 and the power supply terminals 92 are arranged on both sides of the liquid discharge head 3. This is to reduce the voltage drop and signal transmission delay that occur in the wiring portion provided on the recording element substrate 10.
FIG. 21 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 according to its function. The roles of each unit and member and the order of liquid flow in the liquid discharge head are basically the same as those in the first embodiment, but the functions for ensuring the rigidity of the liquid discharge head are different. In the first embodiment, the rigidity of the liquid discharge head is mainly secured by the liquid discharge unit support portion 81, but in the liquid discharge head of the second embodiment, the second flow path member 60 included in the liquid discharge unit 300 is used. The rigidity of the liquid discharge head is ensured. The liquid discharge unit support portion 81 in the present embodiment is connected to both ends of the second flow path member 60, and the liquid discharge unit 300 is mechanically coupled to the carriage of the recording device 1000 to form a liquid discharge head 3. Perform positioning. The liquid supply unit 220 including the negative pressure control unit 230 and the electrical wiring board 90 are coupled to the liquid discharge unit support portion 81. A filter (not shown) is built in each of the two liquid supply units 220. The two negative pressure control units 230 are set to control the pressure with different, relatively high and low negative pressures. Further, when the negative pressure control units 230 on the high pressure side and the low pressure side are installed at both ends of the liquid discharge head 3 as shown in this figure, the common supply flow path 211 extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 The ink flows in the common recovery flow path 212 face each other. In this way, heat exchange is promoted between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212, and the temperature difference between the two common flow paths is reduced. Therefore, there is an advantage that the temperature difference between the plurality of recording element substrates 10 provided along the common flow path is less likely to occur, and the recording unevenness due to the temperature difference is less likely to occur.
次に液体吐出ユニット３００の流路部材２１０の詳細について説明する。図２１に示すように流路部材２１０は、第１流路部材５０、第２流路部材６０を積層したものであり、液体供給ユニット２２０から供給されたインク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から環流するインクを液体供給ユニット２２０へと戻すための流路部材として機能する。流路部材２１０の第２流路部材６０は、内部に共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が形成された流路部材であるとともに、液体吐出ヘッド３の剛性を主に担うという機能を有する。このため、第２流路部材６０の材質としては、インク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、アルミナなどを好ましく用いることができる。
図２２（ａ）は第１流路部材５０の、吐出モジュール２００がマウントされる側の面を示し、図２２（ｂ）はその裏面である、第２流路部材６０と当接される側の面を示した図である。第１の実施形態とは異なり、第２実施形態における第１流路部材５０は、各吐出モジュール２００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用し複数のモジュールを配列させることで、液体吐出ヘッドの長さに対応することができる。したがってこのように分割した構成は、例えばＪＩＳ（日本工業規格）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できる。図２２（ａ）に示すように、第１流路部材５０の連通口５１は吐出モジュール２００と流体的に連通し、図２２（ｂ）に示すように、第１流路部材５０の個別連通口５３は第２流路部材６０の連通口６１と流体的に連通する。図２２（ｃ）は第２流路部材６０の、第１流路部材５０と当接される側の面を示し、図２２（ｄ）は第２流路部材６０の厚み方向中央部の断面を示し、図２２（ｅ）は第２流路部材６０の、液体供給ユニット２２０と当接する側の面を示す図である。第２流路部材６０の流路や連通口の機能は、第１実施形態の１色分と同様である。本実施形態においては、第１の実施形態と異なり、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２のインクの長手方向は互いに反対方向である。
Next, the details of the flow path member 210 of the liquid discharge unit 300 will be described. As shown in FIG. 21, the flow path member 210 is a stack of the first flow path member 50 and the second flow path member 60, and distributes the ink supplied from the liquid supply unit 220 to each discharge module 200. .. Further, the flow path member 210 functions as a flow path member for returning the ink recirculated from the discharge module 200 to the liquid supply unit 220. The second flow path member 60 of the flow path member 210 is a flow path member in which the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 are formed therein, and also has a function of mainly carrying the rigidity of the liquid discharge head 3. Have. Therefore, as the material of the second flow path member 60, a material having sufficient corrosion resistance against ink and high mechanical strength is preferable. Specifically, SUS, Ti, alumina and the like can be preferably used.
FIG. 22 (a) shows the surface of the first flow path member 50 on the side on which the discharge module 200 is mounted, and FIG. 22 (b) shows the back surface of the first flow path member 50, which is in contact with the second flow path member 60. It is a figure which showed the surface of. Unlike the first embodiment, the first flow path member 50 in the second embodiment is formed by arranging a plurality of members corresponding to each discharge module 200 adjacent to each other. By adopting such a divided structure and arranging a plurality of modules, it is possible to correspond to the length of the liquid discharge head. Therefore, such a divided configuration can be particularly preferably applied to a relatively long scale liquid discharge head corresponding to, for example, JIS (Japanese Industrial Standards) B2 size and longer. As shown in FIG. 22 (a), the communication port 51 of the first flow path member 50 fluidly communicates with the discharge module 200, and as shown in FIG. 22 (b), the individual communication of the first flow path member 50. The port 53 fluidly communicates with the communication port 61 of the second flow path member 60. FIG. 22 (c) shows the surface of the second flow path member 60 on the side where it comes into contact with the first flow path member 50, and FIG. 22 (d) shows a cross section of the central portion of the second flow path member 60 in the thickness direction. 22 (e) is a view showing a surface of the second flow path member 60 on the side that comes into contact with the liquid supply unit 220. The functions of the flow path and the communication port of the second flow path member 60 are the same as those for one color of the first embodiment. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the longitudinal directions of the inks in the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 are opposite to each other.
図２３は、記録素子基板１０と流路部材２１０とのインクの接続関係を示した透視図である。図２３に示したように、流路部材２１０内には、液体吐出ヘッド３の長手方向に延在する一組の共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が設けられている。第２流路部材６０の連通口６１は、各々の第１流路部材５０の個別連通口５３と位置を合わせて接続されており、第２流路部材６０の連通口７２から共通供給流路２１１を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体供給経路が形成されている。同様に、第２流路部材６０の連通口７２から共通回収流路２１２を介して第１流路部材５０の連通口５１へと連通する液体供給経路も形成されている。
図２４は、図２３のＦ−Ｆ線における断面を示した図である。この図に示したように、共通供給流路は、連通口６１、個別連通口５３、連通口５１を介して、吐出モジュール２００へ接続されている。図２４では不図示であるが、別の断面においては、個別回収流路が同様の経路で吐出モジュール２００へ接続されていることは、図２３を参照すれば明らかである。第１の実施形態と同様に、各吐出モジュール２００及び記録素子基板１０には、各吐出口１３に連通する流路が形成されており、供給したインクの一部または全部が、吐出動作を休止している吐出口１３（圧力室２３）を通過して、環流できるようになっている。また第１の実施形態と同様に、共通供給流路２１１は負圧制御ユニット２３０（高圧側）と、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。このため、その差圧によって、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の吐出口１３（圧力室２３）を通過して共通回収流路２１２へと流れる流れが発生する。
FIG. 23 is a perspective view showing the connection relationship of the ink between the recording element substrate 10 and the flow path member 210. As shown in FIG. 23, a set of a common supply flow path 211 and a common recovery flow path 212 extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 are provided in the flow path member 210. The communication port 61 of the second flow path member 60 is connected in position with the individual communication port 53 of each first flow path member 50, and is a common supply flow path from the communication port 72 of the second flow path member 60. A liquid supply path is formed that communicates with the communication port 51 of the first flow path member 50 via 211. Similarly, a liquid supply path that communicates from the communication port 72 of the second flow path member 60 to the communication port 51 of the first flow path member 50 via the common recovery flow path 212 is also formed.
FIG. 24 is a view showing a cross section taken along the line FF of FIG. 23. As shown in this figure, the common supply flow path is connected to the discharge module 200 via the communication port 61, the individual communication port 53, and the communication port 51. Although not shown in FIG. 24, in another cross section, it is clear with reference to FIG. 23 that the individual recovery channels are connected to the discharge module 200 by a similar path. Similar to the first embodiment, each ejection module 200 and the recording element substrate 10 are formed with a flow path communicating with each ejection port 13, and a part or all of the supplied ink suspends the ejection operation. It is possible to recirculate through the discharge port 13 (pressure chamber 23). Further, as in the first embodiment, the common supply flow path 211 is via the negative pressure control unit 230 (high pressure side), and the common recovery flow path 212 is via the negative pressure control unit 230 (low pressure side) and the liquid supply unit 220. It is connected. Therefore, due to the differential pressure, a flow is generated from the common supply flow path 211, passing through the discharge port 13 (pressure chamber 23) of the recording element substrate 10, and flowing to the common recovery flow path 212.
（吐出モジュールの説明）
図２５（ａ）に、１つの吐出モジュール２００の斜視図を、図２５（ｂ）にその分解図を示す。第１実施形態との差異は、記録素子基板１０の複数の吐出口列方向に沿った両辺部（記録素子基板１０の各長辺部）に複数の端子１６がそれぞれ配置されている点である。さらに、端子１６に電気接続されるフレキシブル配線基板４０も、１つの記録素子基板１０に対して２枚配置される点である。これは記録素子基板１０に設けられる吐出口列数が２０列あり、第１の実施形態の８列よりも大幅に増加しているためである。即ち、端子１６から、吐出口列に対応して設けられる記録素子１５までの最大距離を短く抑制して、記録素子基板１０内の配線部で生じる電圧低下や信号伝送遅れを低減することを目的としている。また支持部材３０の液体連通口３１は記録素子基板１０に設けられ、全吐出口列を跨るように開口している。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
(Explanation of discharge module)
FIG. 25 (a) shows a perspective view of one discharge module 200, and FIG. 25 (b) shows an exploded view thereof. The difference from the first embodiment is that a plurality of terminals 16 are arranged on both side portions (each long side portion of the recording element substrate 10) along the plurality of discharge port row directions of the recording element substrate 10. .. Further, two flexible wiring boards 40 electrically connected to the terminals 16 are also arranged with respect to one recording element board 10. This is because the number of discharge port rows provided on the recording element substrate 10 is 20, which is significantly larger than that of the 8 rows of the first embodiment. That is, the purpose is to shorten the maximum distance from the terminal 16 to the recording element 15 provided corresponding to the discharge port row, and to reduce the voltage drop and signal transmission delay that occur in the wiring portion in the recording element substrate 10. It is supposed to be. Further, the liquid communication port 31 of the support member 30 is provided on the recording element substrate 10 and opens so as to straddle all the discharge port rows. Other points are the same as those in the first embodiment.
（記録素子基板の構造の説明）
図２６（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が配される側の面の模式図、図２６（ｃ）は図２６（ａ）の面の裏面を示す模式図である。図２６（ｂ）は図２６（ｃ）において、記録素子基板１０の裏面側に設けられている蓋部材２０を除去した場合の記録素子基板１０の面を示す模式図である。図２６（ｂ）に示すように、記録素子基板１０の裏面には吐出口列方向に沿って、液体供給路１８と液体回収路１９とが交互に設けられている。吐出口列数は第１の実施形態よりも大幅に増加しているものの、第１の実施形態との本質的な差異は、前述のように端子１６が記録素子基板の吐出口列方向に沿った両辺部に配置されていることである。各吐出口列毎に一組の液体供給路１８と液体回収路１９が設けられていること、蓋部材２０に、支持部材３０の液体連通口３１と連通する開口２１が設けられていることなど、基本的な構成は第１の実施形態と同様である。
(Explanation of the structure of the recording element substrate)
FIG. 26A is a schematic view of the surface of the recording element substrate 10 on the side where the discharge port 13 is arranged, and FIG. 26C is a schematic view showing the back surface of the surface of FIG. 26A. FIG. 26B is a schematic view showing the surface of the recording element substrate 10 when the lid member 20 provided on the back surface side of the recording element substrate 10 is removed in FIG. 26C. As shown in FIG. 26B, liquid supply paths 18 and liquid recovery paths 19 are alternately provided on the back surface of the recording element substrate 10 along the discharge port row direction. Although the number of discharge port rows is significantly increased as compared with the first embodiment, the essential difference from the first embodiment is that the terminals 16 are along the discharge port row direction of the recording element substrate as described above. It is located on both sides. A set of a liquid supply path 18 and a liquid recovery path 19 are provided for each discharge port row, and the lid member 20 is provided with an opening 21 that communicates with the liquid communication port 31 of the support member 30. , The basic configuration is the same as that of the first embodiment.
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態によるインクジェット記録装置１０００とこの記録装置に設けられる液体吐出ヘッド３の構成を説明する。第３の実施形態の液体吐出ヘッドは、ＪＩＳ 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のものである。第３の実施形態は第２の実施形態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実施形態と異なる部分を説明し、第２実施形態と同様の部分については説明を省略する。
(Third Embodiment)
The configuration of the inkjet recording device 1000 according to the third embodiment of the present invention and the liquid discharge head 3 provided in the recording device will be described. The liquid discharge head of the third embodiment is a page-wide type that records on a JIS B2 size recording medium with one scan. Since the third embodiment has many similarities to the second embodiment, in the following description, mainly the parts different from the second embodiment will be described, and the same parts as the second embodiment will be described. Is omitted.
（インクジェット記録装置の説明）
図２７は、本実施形態のインクジェット記録装置を示している。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において転写される。転写部１００８では、中間転写ドラム１００７に対して付勢された押圧ローラー１０２０が設けられており、被記録媒体２が中間転写ドラム１００７と押圧ローラー１０２０によって挟持されつつ搬送されることにより、転写が行われる。第２の実施形態での被記録媒体２の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、本実施形態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、被記録媒体である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及び第２の実施形態と同様、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及びメインタンク１００６が流体的に接続される。また、それぞれの液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力及び吐出制御信号を伝送する電気制御部が電気的に接続される。
(Explanation of inkjet recording device)
FIG. 27 shows the inkjet recording apparatus of this embodiment. The recording device 1000 does not directly record on the recording medium from the liquid discharge head 3, but once discharges the liquid to the intermediate transfer body (intermediate transfer drum 1007) to form an image, and then transfers the image to the recording medium 2. It is a configuration to be transferred. In the recording device 1000, four liquid ejection heads 3 for single colors corresponding to each of the four types of CMYK inks are arranged in an arc shape along the intermediate transfer drum 1007. As a result, full-color recording is performed on the intermediate transfer body, and the recorded image is appropriately dried on the intermediate transfer body and then transferred to the recording medium 2 conveyed by the paper transfer roller 1009 in the transfer unit 1008. Transferred. The transfer unit 1008 is provided with a pressing roller 1020 urged against the intermediate transfer drum 1007, and the recording medium 2 is conveyed while being sandwiched between the intermediate transfer drum 1007 and the pressing roller 1020, whereby transfer is performed. Will be done. While the transport system of the recording medium 2 in the second embodiment was horizontal transport mainly intended for cut paper, in the present embodiment, the continuous paper supplied from the main body roll (not shown) is also used. It is possible. In such a drum transport system, it is easy to transport the paper, which is the recording medium, while applying a constant tension, so that there is little transport jam even during high-speed recording. Therefore, the reliability of the apparatus is improved, and it is suitable for commercial printing and the like. Similar to the first and second embodiments, the supply system of the recording device 1000, the buffer tank 1003, and the main tank 1006 are fluidly connected to each liquid discharge head 3. Further, an electric control unit that transmits electric power and a discharge control signal to the liquid discharge head 3 is electrically connected to each liquid discharge head 3.
（第４の循環経路の説明）
第３の実施形態では、第２の実施形態と同様に、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〜図４に示した第１〜第３の循環経路も適用可能であるが、図２８に示す循環経路を用いることが好適である。図２８に示す第４の循環経路が図３に示す第２の循環経路と主に相違する点は、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第２循環ポンプ１００４の各々に対し、その循環ポンプの出口と入口を短絡するバイパス弁１０１０が付加されていることである。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ように構成されており、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。またバイパス弁１０１０は、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。
バイパス弁１０１０の第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おそれがある。しかし本実施形態のように、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にバイパス弁１０１０が開くことで各循環ポンプの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。
(Explanation of the fourth circulation route)
In the third embodiment, as in the second embodiment, the liquid circulation path between the tank of the recording device 1000 and the liquid discharge head 3 is the first to third phases shown in FIGS. A circulation route is also applicable, but it is preferable to use the circulation route shown in FIG. 28. The main difference between the fourth circulation path shown in FIG. 28 and the second circulation path shown in FIG. 3 is that the outlets of the circulation pumps for the first circulation pumps 1001, 1002 and the second circulation pump 1004 are respectively. A bypass valve 1010 is added to short-circuit the inlet and the inlet. The bypass valve 1010 is configured to open when the preset pressure is exceeded, and has a function of lowering the pressure on the upstream side of the bypass valve 1010 (first function). The bypass valve 1010 also has a function (second function) of opening and closing the valve at an arbitrary timing according to a signal from the control board of the recording device main body.
The first function of the bypass valve 1010 can prevent excessive or underpressure 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 the functions of the first circulation pumps 1001 and 1002 are disturbed, 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 each joint in the liquid discharge head 3 may break. However, when a bypass valve is added to the first circulation pumps 1001 and 1002 as in the present embodiment, the bypass valve 1010 opens when an excessive pressure is generated, so that the liquid path to the upstream side of each circulation pump. Is released, so that the above troubles can be suppressed.
また第２の機能により、循環を停止したときには、第１循環ポンプ１００１，１００２及び第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を開放することができる。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から第２循環ポンプ１００４までの間）での高い負圧状態（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１０１０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の下流部の圧力開放を行える。上流側からだけでも液体吐出ヘッド３の下流部の圧力開放を行えるが、液体吐出ヘッド３の上流側流路と液体吐出ヘッド３の内部の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１３に形成されている液体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開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, when the circulation is stopped by the second function, after the first circulation pumps 1001, 1002 and the second circulation pump 1004 are stopped, all the bypass valves 1010 are promptly opened based on the control signal from the main body side. be able to. As a result, a high negative pressure state (for example, several to several tens of kPa) in the downstream portion of the liquid discharge head 3 (between the negative pressure control unit 230 and the second circulation pump 1004) can be released in a short time. .. When a positive displacement pump such as a diaphragm pump is used as a circulation pump, a check valve is usually built in the pump. However, by opening the bypass valve 1010, the pressure in the downstream portion of the liquid discharge head 3 can be released from the buffer tank 1003 side on the downstream side as well. Although the pressure in the downstream portion of the liquid discharge head 3 can be released only from the upstream side, there is a pressure loss in the flow path on the upstream side of the liquid discharge head 3 and the flow path inside the liquid discharge head 3. Therefore, it takes time to release the pressure, and the pressure in the common flow path in the liquid discharge head 3 is transiently lowered too much, which may destroy the liquid meniscus formed in the discharge port 13. By opening the bypass valve 1010 on the downstream side of the liquid discharge head 3, the pressure release on the downstream side of the liquid discharge head is promoted, so that the risk of meniscus destruction at the discharge port is reduced.
（液体吐出ヘッド構造の説明）
第３の実施形態での液体吐出ヘッド３の構造について説明する。図２９（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本実施形態の液体吐出ヘッド３の斜視図およびその分解斜視図である。液体吐出ヘッド３は、そ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、第２の実施形態と同様に、信号入力端子９１及び電力供給端子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を備えている。
図２９（ｂ）では、液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットがその機能ごとに分割されて表示されている（ただしシールド板１３２は不図示）。各ユニット及び各部材の役割や、液体吐出ヘッド３内の液体流通の順は第２の実施形態と同様である。第２の実施形態との主な相違点は、電気配線基板９０が複数に分割されて配置されていること、負圧制御ユニット２３０の位置、及び第１流路部材５０の形状である。本構成例のように、例えばＪＩＳ 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。
(Explanation of liquid discharge head structure)
The structure of the liquid discharge head 3 in the third embodiment will be described. 29 (a) and 29 (b) are a perspective view and an exploded perspective view of the liquid discharge head 3 of the present embodiment, respectively. The liquid discharge head 3 is an inkjet page-wide type recording head including 36 recording element substrates 10 arranged linearly (in-line) in the longitudinal direction thereof and recording with a liquid of one color. Similar to the second embodiment, the liquid discharge head 3 includes a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92, and also includes a shield plate 132 that protects the longitudinal side surface of the head.
In FIG. 29B, each component or unit constituting the liquid discharge head 3 is divided and displayed according to its function (however, the shield plate 132 is not shown). The roles of each unit and each member and the order of liquid flow in the liquid discharge head 3 are the same as those in the second embodiment. The main differences from the second embodiment are that the electrical wiring board 90 is divided into a plurality of arrangements, the position of the negative pressure control unit 230, and the shape of the first flow path member 50. As in this configuration example, for example, in the case of the liquid discharge head 3 having a length corresponding to the JIS B2 size recording medium, since the power consumption of the liquid discharge head 3 is large, eight electric wiring boards 90 are provided. .. Four electric wiring boards 90 are attached to both side surfaces of the long electric wiring board support 82 attached to the liquid discharge unit support 81.
図３０（ａ）は、液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０及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３０（ｂ）は、液体の流れを示す概略図、図３０（ｃ）は図３０（ａ）のＧ−Ｇ線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。また、図３０（ｂ）では記録素子基板１０は下向きに描かれているが、図３０（ｃ）では記録素子基板１０は上向きに描かれている。
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、第２の実施形態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、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。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２７に示すような、水平面に対する傾斜角度が液体吐出ヘッド３ごとに異なるような記録装置へ好適に適応できる。水頭差を小さくできるため、複数の液体吐出ヘッド３を異なる傾斜角で用いても、それぞれの記録素子基板１０の吐出口に加わる負圧差を低減できる。またこの構成は、負圧制御ユニット２３０から記録素子基板１０との間の距離が小さくなることでその間の流れ抵抗も小さくなるので、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。
30 (a) 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, and FIG. 30 (b) is a schematic view showing the flow of the liquid, FIG. 30 (a). c) is a perspective view showing a cross section taken along the line GG of FIG. 30 (a). Some configurations have been simplified for ease of understanding. Further, in FIG. 30B, the recording element substrate 10 is drawn downward, but in FIG. 30C, the recording element substrate 10 is drawn upward.
A liquid connection portion 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. As a result, the distance between the negative pressure control unit 230 and the recording element substrate 10 in the height direction is shorter than that of the second embodiment. This configuration has the advantage that the number of flow path connection portions in the liquid supply unit 220 is reduced, the reliability against liquid leakage is improved, and the number of parts and the number of assembly steps can be reduced. Further, since the head difference between the negative pressure control unit 230 and the surface on which the discharge port is formed becomes relatively small, the recording device has a tilt angle with respect to the horizontal plane different for each liquid discharge head 3, as shown in FIG. 27. Can be suitably adapted. Since the head difference can be reduced, even if the plurality of liquid discharge heads 3 are used at different inclination angles, the negative pressure difference applied to the discharge ports of the respective recording element substrates 10 can be reduced. Further, in this configuration, since the distance between the negative pressure control unit 230 and the recording element substrate 10 is reduced, the flow resistance between them is also reduced, so that the pressure loss difference due to the change in the flow rate of the liquid is also reduced, and the negative pressure is more stable. It is also preferable in that it can be controlled.
図２８で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の流れを同じ方向で示しているが、図３０（ｂ）は、液体吐出ヘッド３の各構成部品内での実際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及び共通回収流路２１２が設けられている。共通供給流路２１１及び共通回収流路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及び共通回収流路２１２は互いに対向する方向に液体を流すことは、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。
In FIG. 28, the flows of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 are shown in the same direction for the sake of simplification of the description, but FIG. 30 (b) shows the liquid discharge head 3 in each component. It shows the actual flow of liquid. A set of a common supply flow path 211 and a common recovery flow path 212 extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 are provided in the long second flow path member 60. The common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 are configured so that liquid flows in directions facing each other, and a filter 221 is provided on the upstream side of each flow path to allow foreign matter to enter from the connection portion 111 or the like. To trap. It is preferable that the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 flow the liquid in the directions facing each other in this way because the temperature gradient in the longitudinal direction in the liquid discharge head 3 is reduced.
共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２の下流側には、それぞれ負圧制御ユニット２３０が接続されている。また、共通供給流路２１１の途中には複数の個別供給流路２１３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２１４への分岐部がある。個別供給流路２１３及び個別回収流路２１４は、いずれも、複数の第１流路部材５０の各々の内部に形成されており、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２６（ｃ）参照）と連通している。
図３０（ｂ）においてＨとＬで示した負圧制御ユニット２３０は、それぞれ、相対的に高（Ｈ）、低（Ｌ）の負圧で当該負圧制御ユニット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構成されている。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の間に差圧が発生する。この差圧によって、液体が、共通供給流路２１１から個別供給流路２１３、記録素子基板１０内の吐出口１３（圧力室２３）、個別回収流路２１４を順に通過して共通回収流路２１２へと流れる。
Negative pressure control units 230 are connected to the downstream sides of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212, respectively. Further, in the middle of the common supply flow path 211, there is a branch portion to a plurality of individual supply flow paths 213, and in the middle of the common recovery flow path 212, there is a branch portion to a plurality of individual recovery flow paths 214. Both the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214 are formed inside each of the plurality of first flow path members 50, and the opening 21 of the lid member 20 provided on the back surface of the recording element substrate 10 (See FIG. 26 (c)).
The negative pressure control unit 230 shown by H and L in FIG. 30B has relatively high (H) and low (L) negative pressures, respectively, and applies pressure on the upstream side of the negative pressure control unit 230. It consists of a back pressure type pressure adjustment mechanism set to control. 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), thereby being common with the common supply flow path 211. A differential pressure is generated between the flow paths 212. Due to this differential pressure, the liquid passes through the common supply flow path 211, the individual supply flow path 213, the discharge port 13 (pressure chamber 23) in the recording element substrate 10, and the individual recovery flow path 214 in this order, and the common recovery flow path 212. Flow to.
図３０（ｃ）は図３０（ａ）のＧ−Ｇ線部における断面を示す斜視図である。本実施形態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。本実施形態においては第２の実施形態で説明した支持部材３０（図２４）が設けられておらず、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に接合されている。第２流路部材６０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２１３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２１４、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。
ここでは、図２２に示した第２の実施形態とは異なり、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５０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上に取り付ける際に位置がずれた場合であっても、第１流路部材５０と第２流路部材６０との間で確実に流体連通が行わるようになり、ヘッド製造時の歩留まりが向上しコストダウンが図られる。
FIG. 30 (c) is a perspective view showing a cross section taken along line GG of FIG. 30 (a). In the present embodiment, each discharge module 200 is composed of a first flow path member 50, a recording element board 10, and a flexible wiring board 40. In the present embodiment, the support member 30 (FIG. 24) described in the second embodiment is not provided, and the recording element substrate 10 provided with the lid member 20 is directly joined to the first flow path member 50. There is. The common supply flow path 211 provided in the second flow path member 60 is an individual supply flow 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 path member 50. It is supplied to the road 213. After that, the liquid is recovered to the common recovery flow path 212 via the individual recovery flow path 214, the individual communication port 53, and the communication port 61 via the pressure chamber 23 in this order.
Here, unlike the second embodiment shown in FIG. 22, the individual communication port 53 on the lower surface of the first flow path member 50 (the surface on the side of the second flow path member 60) is the second flow path member 50. The opening is sufficiently large with respect to the communication port 61 formed on the upper surface of the above. With this configuration, even if the position of the discharge module 200 shifts when it is mounted on the second flow path member 60, fluid communication is ensured between the first flow path member 50 and the second flow path member 60. Will be performed, and the yield at the time of head manufacturing will be improved and the cost will be reduced.
以上説明したように、本発明の第１から第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド３は、複数の記録素子基板１０を有する。各記録素子基板１０は、吐出口１３と、吐出口に液体を供給する液体供給路１８と、個別供給流路２１３から供給された液体を回収する液体回収路１９と、吐出口１３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１５とを有する。この液体吐出ヘッド３は、各記録素子基板１０に設けられた複数の液体供給路１８の少なくとも１つと連通する個別供給流路２１３を介して、複数の記録素子基板１０に液体を供給する共通供給流路２１１を有する。液体吐出ヘッド３は、各記録素子基板１０に設けられた複数の液体回収路１９の少なくとも１つと連通しする個別回収流路２１４を介して、複数の記録素子基板１０から液体を回収する共通回収流路２１２をさらに有する。この構成により、複数の記録素子基板１０間で、流路間の差圧を同等に保つことが可能になる。
第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド３は、複数の種類（複数の色）のインクを吐出することができ、第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド３は、それぞれが１つの種類のインクを吐出する。１つの液体吐出ヘッド３が複数の種類のインクを吐出する場合、複数の吐出口１３は、それぞれが連通する共通供給流路２１１ごとに異なる種類のインクを吐出することになる。
As described above, the liquid discharge head 3 according to the first to third embodiments of the present invention has a plurality of recording element substrates 10. Each recording element substrate 10 has a discharge port 13, a liquid supply path 18 for supplying a liquid to the discharge port, a liquid recovery path 19 for collecting the liquid supplied from the individual supply flow path 213, and a liquid from the discharge port 13. It has a recording element 15 that generates energy for discharging. The liquid discharge head 3 is a common supply for supplying liquid to a plurality of recording element substrates 10 via an individual supply flow path 213 communicating with at least one of a plurality of liquid supply paths 18 provided on each recording element substrate 10. It has a flow path 211. The liquid discharge head 3 collects liquid from the plurality of recording element substrates 10 via an individual collection flow path 214 communicating with at least one of the plurality of liquid recovery paths 19 provided on each recording element substrate 10. It further has a flow path 212. With this configuration, it is possible to maintain the same differential pressure between the flow paths among the plurality of recording element substrates 10.
The liquid ejection head 3 according to the first embodiment can eject a plurality of types (a plurality of colors) of ink, and the liquid ejection head 3 according to the second embodiment each ejects one type of ink. Is discharged. When one liquid ejection head 3 ejects a plurality of types of ink, the plurality of ejection ports 13 eject different types of ink for each of the common supply flow paths 211 that communicate with each other.
以下に、本発明の特徴部について各実施例を用いて説明する。
Hereinafter, the feature portion of the present invention will be described with reference to each embodiment.
（液体吐出ヘッド３の第１の実施例）
続いて、液体吐出ヘッド３の内部の流路構成について詳細に説明する。なお、以下の第１〜第３の実施例では、上記の第１の実施形態で説明した、１つの液体吐出ヘッドが複数の種類のインクを吐出する構成について説明する。
図３１は、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見た透視図である。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）、及び共通回収流路２１２（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）が設けられている。各色の共通供給流路２１１には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別供給流路（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続されている。また、各色の共通回収流路２１２には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別回収流路（２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ）が連通口６１を介して接続されている。このような流路構成により各共通供給流路２１１から個別供給流路２１３を介して、流路部材の中央部に位置する記録素子基板１０にインクを集約することが出来る。記録素子基板１０の内部の流路構成は上述した通りである。
ここで、共通供給流路２１１や共通回収流路２１２が記録素子基板１０を横断する流路構成となっている。しかしながら上述した通り、記録素子基板１０の裏面は樹脂フィルムからなる蓋部材２０で蓋がされており、部分的に開口２１によって液体供給路１８や液体回収路１９と連通しているため、それぞれの色が混じることなく循環経路を形成することができる。この例では、４色一体の液体吐出ヘッドが実現されている。
(First Example of Liquid Discharge Head 3)
Subsequently, the flow path configuration inside the liquid discharge head 3 will be described in detail. In the following first to third embodiments, a configuration in which one liquid ejection head described in the first embodiment described above ejects a plurality of types of ink will be described.
FIG. 31 shows a part of the flow path in the flow path member 210 formed by joining the first to third flow path members from the surface side of the first flow path member 50 on which the discharge module 200 is mounted. It is a perspective view seen by enlarging. The flow path member 210 includes a common supply flow path 211 (211a, 211b, 211c, 211d) extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 for each color, and a common recovery flow path 212 (212a, 212b, 212c, 212d). It is provided. A plurality of individual supply channels (213a, 213b, 213c, 213d) formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common supply channel 211 of each color via a communication port 61. Further, a plurality of individual recovery channels (214a, 214b, 214c, 214d) formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common recovery channel 212 of each color via a communication port 61. With such a flow path configuration, ink can be concentrated on the recording element substrate 10 located at the center of the flow path member from each common supply flow path 211 via the individual supply flow path 213. The flow path configuration inside the recording element substrate 10 is as described above.
Here, the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 have a flow path configuration that crosses the recording element substrate 10. However, as described above, the back surface of the recording element substrate 10 is covered with a lid member 20 made of a resin film, and the opening 21 partially communicates with the liquid supply path 18 and the liquid recovery path 19, respectively. A circulation path can be formed without mixing colors. In this example, a liquid discharge head with four colors is realized.
図３２（ａ）は、図３１のＦ−Ｆ断面、図３２（ｂ）はＧ−Ｇ断面における液体吐出吐出ユニット３００を摸式的に示した図である。なお、ここでは流路構成の説明に不要なフレキシブル配線基板は省略している。
各色の共通供給流路２１１は、対応する色の負圧制御ユニット２３０（高圧側）と液体供給ユニット２２０とを介して接続されている。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と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、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。
FIG. 32 (a) is a diagram showing the FF cross section of FIG. 31, and FIG. 32 (b) is a diagram schematically showing the liquid discharge / discharge unit 300 in the GG cross section. Note that the flexible wiring board, which is unnecessary for the explanation of the flow path configuration, is omitted here.
The common supply flow path 211 of each color is connected to the negative pressure control unit 230 (high pressure side) of the corresponding color via the liquid supply unit 220. The common recovery flow path 212 is connected to the negative pressure control unit 230 (low voltage side) via the liquid supply unit 220. The negative pressure control unit 230 creates a differential pressure (pressure difference) between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. Therefore, in each color, a flow is generated in order from the common supply flow path 211 to the individual supply flow path 213 to the recording element substrate 10 to the individual recovery flow path 214 to the common recovery flow path 212.
ここで、各共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２において、流路内部の圧力損失によって、循環経路の上流と下流で圧力の絶対値が異なっている場合がある。この場合、共通供給流路２１１と共通回収流路２１２の圧力損失が実質的に同等であり、かつ、個別供給流路２１３や個別回収流路２１４の圧力損失が、上流と下流で実質的に同等となっていれば、上流と下流で差圧値は実質的に同じになる。つまり、上流側に位置する吐出モジュールと下流側に位置する吐出モジュールの内部では同様の循環流が発生することになる。
本実施例においては、複数の共通供給流路２１１や複数の共通回収流路２１２を形成する共通流路溝６２（図７）は第２流路部材６０の１部品内に集約されている。このため、各共通供給流路２１１および共通回収流路２１２の圧力損失のバラつきを低減することができる。すなわち、射出成形によって作られる第２流路部材６０において、圧力損失を決める流路の幅や高さに関して製造バラつきがあっても、１つの部品で形成している場合には、すべての共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が同様の傾向で寸法が変化する。例えば、寸法が規定値より大きくできた場合はすべての共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が大きくでき、寸法が規定値より小さくできた場合はすべての共通供給流路２１１及び共通回収流路２１２が小さくできることが多い。このため、各流路の圧力損失としてはほぼ同程度であり、共通流路において各色とも同等の差圧をつけることができる。特に本実施例のようにページワイド型の液体吐出ヘッドのように共通供給流路２１１および共通回収流路２１２が液体吐出ヘッドの長手方向の一端から他端に延在するような構成においては特に好適に適用できる。また図２、図３に示すように圧力損失が比較的大きくなるフィルタ（２２１、２２１）は共通供給流路２１１および共通回収流路２１２より上流側に設けられている。よって共通供給流路２１１および共通回収流路２１２と記録素子基板１０との間の流路にフィルタを設ける場合に比べて、記録素子基板１０ごとの圧力損失のばらつきを小さくできる。
Here, in each of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212, the absolute value of the pressure may be different between the upstream and the downstream of the circulation path due to the pressure loss inside the flow path. In this case, the pressure loss of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is substantially the same, and the pressure loss of the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214 is substantially the same in the upstream and downstream directions. If they are equivalent, the differential pressure value will be substantially the same upstream and downstream. That is, the same circulating flow is generated inside the discharge module located on the upstream side and the discharge module located on the downstream side.
In this embodiment, the common flow path grooves 62 (FIG. 7) forming the plurality of common supply flow paths 211 and the plurality of common recovery flow paths 212 are integrated in one component of the second flow path member 60. Therefore, it is possible to reduce the variation in pressure loss between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. That is, in the second flow path member 60 manufactured by injection molding, even if there are manufacturing variations in the width and height of the flow path that determines the pressure loss, if they are formed by one component, they are all commonly supplied. The dimensions of the flow path 211 and the common recovery flow path 212 change in the same manner. For example, if the size can be larger than the specified value, all the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 can be made larger, and if the size can be made smaller than the specified value, all the common supply flow path 211 and the common recovery flow flow can be made larger. Road 212 can often be made smaller. Therefore, the pressure loss in each flow path is about the same, and the same differential pressure can be applied to each color in the common flow path. In particular, in a configuration such as a page-wide type liquid discharge head as in this embodiment in which the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 extend from one end to the other end in the longitudinal direction of the liquid discharge head. It can be suitably applied. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, filters (221 and 221) having a relatively large pressure loss are provided on the upstream side of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212. Therefore, the variation in pressure loss for each recording element substrate 10 can be reduced as compared with the case where the filter is provided in the flow path between the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 and the recording element substrate 10.
また、個別供給流路２１３や個別回収流路２１４は第１流路部材５０に集約しており、同様に、各吐出モジュールに対し、ほぼ同等の圧力損失をもった個別流路が形成される。
共通供給流路２１１および共通回収流路２１２は、複数（例えば１５個）の吐出モジュールに対してインクを供給するため、圧力損失を低減する必要があり、また、流路の寸法誤差の影響を小さくして、循環の上流側と下流側で同等の差圧を維持する必要がある。そのため、本実施形態では、インクが流れる方向と直交する断面において、共通供給流路２１１の断面積は、個別供給流路２１３の断面積より大きく、４倍以上、例えば４〜１０倍程度である。インクが流れる方向と直交する断面において、共通回収流路２１２の断面積は、個別回収流路２１４の断面積より大きく、４倍以上、例えば４〜１０倍程度である。これにより、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２の圧力損失を十分に小さくなるようにしている。
特に、記録素子基板１０に垂直な方向（記録素子基板の厚み方向）において、共通供給流路２１１の高さＶ２は、個別供給流路２１３の高さＶ１よりも高く、共通回収流路２１２の高さＶ２は、個別回収流路２１４の高さＶ１よりも高い。例えば、共通供給流路２１１の高さＶ２は、個別供給流路２１３の高さＶ１の２倍以上（２〜８倍程度）であり、共通回収流路２１２の高さＶ２は、個別回収流路２１４の高さＶ１の２倍以上（２〜８倍程度）である。これによって、液体吐出ヘッド３の幅をさほど大きくすることなく、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２の断面積を十分に確保することが可能である。
したがって、本実施形態の液体吐出ヘッドにおいては、各記録素子基板１０間および各吐出モジュール２００間で差圧バラつきが小さく、安定した循環流を発生させることができる。さらに、使用するインクの粘度がほぼ同等であり、必要な循環流速もほぼ同等である場合には、図２で示した記録装置本体のポンプを複数色で共通化することも可能であり、本体サイズの小型化をすることもできる。
Further, the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214 are integrated in the first flow path member 50, and similarly, an individual flow path having substantially the same pressure loss is formed for each discharge module. ..
Since the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 supply ink to a plurality of (for example, 15) ejection modules, it is necessary to reduce the pressure loss, and the influence of the dimensional error of the flow paths is affected. It should be made smaller to maintain the same differential pressure on the upstream and downstream sides of the circulation. Therefore, in the present embodiment, the cross-sectional area of the common supply flow path 211 is larger than the cross-sectional area of the individual supply flow paths 213 and is four times or more, for example, about 4 to 10 times in the cross section orthogonal to the ink flow direction. .. In the cross section orthogonal to the direction in which the ink flows, the cross-sectional area of the common recovery flow path 212 is larger than the cross-sectional area of the individual recovery flow path 214 and is 4 times or more, for example, about 4 to 10 times. As a result, the pressure loss of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 is sufficiently reduced.
In particular, in the direction perpendicular to the recording element substrate 10 (thickness direction of the recording element substrate), the height V2 of the common supply flow path 211 is higher than the height V1 of the individual supply flow path 213, and the common recovery flow path 212 The height V2 is higher than the height V1 of the individual collection flow path 214. For example, the height V2 of the common supply flow path 211 is at least twice (about 2 to 8 times) the height V1 of the individual supply flow path 213, and the height V2 of the common recovery flow path 212 is the individual recovery flow. The height of the road 214 is more than twice (about 2 to 8 times) the height V1. Thereby, it is possible to sufficiently secure the cross-sectional area of the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 without increasing the width of the liquid discharge head 3 so much.
Therefore, in the liquid discharge head of the present embodiment, the differential pressure variation between the recording element substrates 10 and the discharge modules 200 is small, and a stable circulating flow can be generated. Further, when the viscosities of the inks used are almost the same and the required circulation flow velocity is also almost the same, the pump of the recording device main body shown in FIG. 2 can be shared by a plurality of colors, and the main body can be shared. It is also possible to reduce the size.
図３２に示したように、一部の色においては、個別供給流路２１３の長さＸを個別回収流路２１４の長さＸ’よりも短くなるようにしている。流路の圧力損失は断面積と長さで決まり、このように、Ｘ＜Ｘ’とすることで、個別回収流路２１４よりも個別供給流路２１３の圧力損失を小さくすることができる。例えば、同時に多数の吐出口１３からインクを吐出する場合、吐出口１３からインク吐出の直後に圧力室２３にインクを供給（リフィル）するために、液体回収路１９からインクが逆流する可能性がある。圧力室２３から液体回収路１９に回収されたインクは、記録素子１５の駆動により発生する熱が伝わり、液体供給路１８内部の温度と比較すると高い状態になっている。そのため、液体回収路１９から高い温度のインクが逆流すると、記録素子基板１０の表面（吐出口側）の温度が上昇してインクの粘度が下がることで吐出される液滴が大きくなり、画像にムラができる可能性がある。また、インクが逆流してくることで、吐出口近傍の循環流が乱れ、吐出性能が損なわれる可能性がある。したがって、本実施形態に示すように、個別供給流路２１３の圧力損失を個別回収流路２１４より小さくし、個別供給流路２１３からインクが供給されやすい構成とすることで、循環安定性が高まり、安定した記録を行うことができる。
As shown in FIG. 32, in some colors, the length X of the individual supply flow path 213 is made shorter than the length X'of the individual recovery flow path 214. The pressure loss of the flow path is determined by the cross-sectional area and the length, and by setting X <X'in this way, the pressure loss of the individual supply flow path 213 can be made smaller than that of the individual recovery flow path 214. For example, when ink is ejected from a large number of ejection ports 13 at the same time, ink may flow back from the liquid recovery path 19 in order to supply (refill) the ink to the pressure chamber 23 immediately after the ink is ejected from the ejection port 13. is there. The ink recovered from the pressure chamber 23 to the liquid recovery path 19 is in a high state as compared with the temperature inside the liquid supply path 18 due to the transfer of heat generated by driving the recording element 15. Therefore, when high-temperature ink flows back from the liquid recovery path 19, the temperature of the surface (discharge port side) of the recording element substrate 10 rises and the viscosity of the ink decreases, so that the droplets ejected become large and the image is displayed. There is a possibility of unevenness. In addition, the backflow of ink may disturb the circulating flow in the vicinity of the ejection port, resulting in impaired ejection performance. Therefore, as shown in the present embodiment, the pressure loss of the individual supply flow path 213 is made smaller than that of the individual recovery flow path 214, and the ink is easily supplied from the individual supply flow path 213 to improve the circulation stability. , Stable recording can be performed.
（液体吐出ヘッド３の第１の実施例の変形例）
図３３に第１の実施例の変形例を示す。図３２では、第２流路部材６０のみに共通流路溝６２を形成した場合を示したが、図３３に示すように第３流路部材７０にも共通流路となる溝を形成していても良い。上記で説明したものと同様に一部材内に複数の溝を形成することで、同様のばらつき傾向を備える溝が形成されることとなり、溝寸法の相対差は小さく、液体吐出ヘッドの幅を大きくすることなく、共通流路の断面積を大きく取ることができる。したがって、流路の圧力損失を小さくなり、より小型のポンプが適用可能になり、記録装置の小型化や省電力化をすることができる。
また、第１の実施例では、個別供給流路２１３と個別回収流路２１４の長さによって圧力損失の差をつける構成としたが、流路の高さや幅を変えることによって圧力損失の差をつけても良い。
(Modified example of the first embodiment of the liquid discharge head 3)
FIG. 33 shows a modified example of the first embodiment. FIG. 32 shows a case where the common flow path groove 62 is formed only in the second flow path member 60, but as shown in FIG. 33, a groove serving as a common flow path is also formed in the third flow path member 70. You may. By forming a plurality of grooves in one member in the same manner as described above, grooves having the same tendency of variation are formed, the relative difference in groove dimensions is small, and the width of the liquid discharge head is increased. It is possible to take a large cross-sectional area of the common flow path without doing so. Therefore, the pressure loss in the flow path can be reduced, a smaller pump can be applied, and the recording device can be miniaturized and power can be saved.
Further, in the first embodiment, the difference in pressure loss is made according to the length of the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214, but the difference in pressure loss is made by changing the height and width of the flow paths. You may attach it.
（液体吐出ヘッド３の第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施形態のおける流路構成を図３４および図３５を用いて説明する。図３４は、第１〜第３流路部材５０，６０，７０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見た透視図である。また、図３５（ａ）は、図３４のＪ−Ｊ断面、図３５（ｂ）は、図３４のＫ−Ｋ断面における液体吐出吐出ユニット３００を摸式的に示した図である。
本実施例では、第１の実施例で説明した、個別供給流路２１３と個別回収流路２１４の長さ関係（Ｘ＜Ｘ’）を４色すべてに対して適用した構成である。複数の共通供給流路２１１および複数の共通回収流路２１２が並設された第１の方向において、一対の共通供給流路２１１および共通回収流路２１２のうち、共通回収流路２１２は、共通供給流路２１１よりも外側に設けられている。この構成により、インクの種類によらず、すべての吐出口列において、より循環安定性が高くなり、高画質の記録を得ることができる。
また、上述した通り、本実施の液体吐出ヘッドは、記録素子基板１０に３つの供給開口２１ａと２つの回収開口２１ｂを設けている。これに伴い、１つの吐出モジュール２００に対し、個別供給流路２１３が３本、個別回収流路２１４が２本設けられている。流路部材２００の最外部（図中の最上部と最下部）に相対的に数の少ない個別回収流路２１４との接続部が配置されることで、接合部からインクがリークするリスクを低減することもできる。
(Second Example of Liquid Discharge Head 3)
Next, the flow path configuration in the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 34 and 35. FIG. 34 shows a surface of the first flow path member 50 on which the discharge module 200 is mounted on the flow path in the flow path member 210 formed by joining the first to third flow path members 50, 60, 70. It is a perspective view which is a part enlarged from the side. Further, FIG. 35 (a) is a diagram showing the JJ cross section of FIG. 34, and FIG. 35 (b) is a diagram showing the liquid discharge / discharge unit 300 in the KK cross section of FIG. 34 in an exemplary manner.
In this embodiment, the length relationship (X <X') between the individual supply flow path 213 and the individual recovery flow path 214 described in the first embodiment is applied to all four colors. Of the pair of common supply flow paths 211 and common recovery flow paths 212, the common recovery flow paths 212 are common in the first direction in which the plurality of common supply flow paths 211 and the plurality of common recovery flow paths 212 are arranged side by side. It is provided outside the supply flow path 211. With this configuration, circulation stability is further improved in all the ejection port rows regardless of the type of ink, and high-quality recording can be obtained.
Further, as described above, in the liquid discharge head of the present embodiment, the recording element substrate 10 is provided with three supply openings 21a and two recovery openings 21b. Along with this, three individual supply flow paths 213 and two individual recovery flow paths 214 are provided for one discharge module 200. The risk of ink leaking from the joint is reduced by arranging a relatively small number of connection parts with the individual recovery flow paths 214 on the outermost side of the flow path member 200 (the uppermost part and the lowermost part in the drawing). You can also do it.
（液体吐出ヘッド３の第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施形態のおける流路構成を図３６および図３７を用いて説明する。図３６は、第１〜第３流路部材５０，６０，７０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みた透視図である。また、図３７（ａ）は、図３６のＭ−Ｍ断面、図３７（ｂ）は図３６のＮ−Ｎ断面における液体吐出吐出ユニット３００を摸式的に示した図である。
本実施例においては、図３７に示すように４色の共通供給流路２１１が中央側に集約され、その両側に２色ずつ共通回収流路２１２が配置される構成である。すなわち、共通供給流路２１１および共通回収流路２１２が並設された第１の方向において、複数の共通回収流路２１２は、全て複数の共通供給流路２１１よりも外側に配置されている。これによって、個別供給流路２１３の長さＸと個別回収流路の長さＸ’の差をより大きくすることができ、すなわち、圧力損失の差をより大きくすることができる。したがって、同時に多数の吐出口１３からインクを吐出する場合においても、逆流する可能性が更に抑制され、より循環安定性を高めることができる。
また、本数の多い個別供給流路２１３が最短になるように配置されるため、図３６に示すように、流路の占有面積を最小限にすることができる。また、流路が配置されない領域を広くとることができるため、この部分に別の部品を収容するなど、有効活用することができ、液体吐出ヘッドを大きくすることなく、多機能化することができる。
さらに、図３７に示すように、記録動作時に発熱する記録素子基板１０の直上に、温度の低い共通流路が配置され、かつ、これらのインクが供給されやすい構成となる。このため、記録素子基板１０の温度が上昇しにくく、その結果、画像の濃度ムラの少ない記録を行うことができる。
(Third Example of Liquid Discharge Head 3)
Next, the flow path configuration in the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 36 and 37. FIG. 36 shows the surface of the first flow path member 50 on which the discharge module 200 is mounted on the flow path in the flow path member 210 formed by joining the first to third flow path members 50, 60, 70. It is a perspective view which is a part enlarged from the side. Further, FIG. 37 (a) is a diagram showing the MM cross section of FIG. 36, and FIG. 37 (b) is a diagram showing the liquid discharge / discharge unit 300 in the NN cross section of FIG. 36 in an exemplary manner.
In this embodiment, as shown in FIG. 37, the common supply flow paths 211 of four colors are integrated on the central side, and the common recovery flow paths 212 of two colors are arranged on both sides thereof. That is, in the first direction in which the common supply flow path 211 and the common recovery flow path 212 are arranged side by side, the plurality of common recovery flow paths 212 are all arranged outside the plurality of common supply flow paths 211. Thereby, the difference between the length X of the individual supply flow path 213 and the length X'of the individual recovery flow path can be made larger, that is, the difference in pressure loss can be made larger. Therefore, even when ink is ejected from a large number of ejection ports 13 at the same time, the possibility of backflow is further suppressed, and the circulation stability can be further improved.
Further, since the individual supply flow paths 213 having a large number are arranged so as to be the shortest, the occupied area of the flow paths can be minimized as shown in FIG. 36. Further, since the area where the flow path is not arranged can be widened, it can be effectively utilized such as accommodating another part in this part, and it is possible to make the liquid discharge head multifunctional without enlarging it. ..
Further, as shown in FIG. 37, a common flow path having a low temperature is arranged directly above the recording element substrate 10 that generates heat during the recording operation, and these inks are easily supplied. Therefore, the temperature of the recording element substrate 10 is unlikely to rise, and as a result, it is possible to perform recording with less uneven density of the image.
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、上記液体吐出ヘッド３の第１〜第３実施例として、１つの液体吐出ヘッドが複数の種類のインクを吐出する形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。第２の実施形態で説明した、各液体吐出ヘッドが１つの種類のインクを吐出し、複数の液体吐出ヘッドを並べて用いるものについても、本発明の技術的思想を適用することが可能である。
Although the invention of the present application has been described above with reference to the embodiment, the invention of the present application is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.
For example, as the first to third embodiments of the liquid ejection head 3, a mode in which one liquid ejection head ejects a plurality of types of ink has been described, but the present invention is not limited to such an example. The technical idea of the present invention can also be applied to the one described in the second embodiment in which each liquid ejection head ejects one type of ink and a plurality of liquid ejection heads are used side by side.
