KR102066324B1 - Liquid discharge apparatus and liquid discharge head - Google Patents

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KR102066324B1
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슈조 이와나가
신고 오쿠시마
미키오 사나다
신이치 하카마다
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

액체 토출 장치는 액체를 토출하도록 구성된 복수의 토출구, 액체를 토출하는데 사용되는 에너지를 발생시키도록 구성된 기록 소자를 내부에 구비하는 복수의 압력 챔버로서 각각 토출 채널을 통해 복수의 토출구와 연통하는 복수의 압력 챔버, 복수의 압력 챔버에 액체를 공급하도록 구성된 액체 공급 채널 및 복수의 압력 챔버로부터 액체를 회수하도록 구성된 액체 회수 채널을 포함하는 기록 소자 기판을 구비하는 액체 토출 헤드와, 액체 토출 헤드에 공급되는 액체를 저장하도록 구성되는 탱크를 구비한다. 복수의 압력 챔버는 액체 공급 채널 및 액체 회수 채널과 연통하고, 그래서, 액체가 복수의 압력 챔버를 통해 유동하며, 탱크 내에 저장된 액체의 비유전율(εr)은 εr ≤ 65의 관계를 충족한다.The liquid ejecting apparatus includes a plurality of ejection openings configured to eject the liquid, and a plurality of pressure chambers having a recording element configured therein configured to generate energy used to eject the liquid, each of which communicates with the plurality of ejection openings through the ejection channel. A liquid discharge head having a recording element substrate comprising a pressure chamber, a liquid supply channel configured to supply liquid to the plurality of pressure chambers, and a liquid recovery channel configured to recover liquid from the plurality of pressure chambers; A tank configured to store the liquid. The plurality of pressure chambers are in communication with the liquid supply channel and the liquid recovery channel, so that the liquid flows through the plurality of pressure chambers, and the relative dielectric constant ε r of the liquid stored in the tank satisfies the relationship of ε r ≤ 65. .

Description

액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드{LIQUID DISCHARGE APPARATUS AND LIQUID DISCHARGE HEAD}LIQUID DISCHARGE APPARATUS AND LIQUID DISCHARGE HEAD}

본 개시내용은 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드에 관한 것이다.The present disclosure relates to a liquid discharge device and a liquid discharge head.

토출구로부터 잉크 등 같은 액체를 토출하는 액체 토출 헤드에서, 토출구로부터 토출된 액체 내의 휘발성 성분이 증발하고, 액체가 토출구 부근에서 농후화하여 토출된 액적의 토출 속도의 변화를 초래하고 액적 착지 정확도가 영향을 받는 문제가 있다.In the liquid discharge head for discharging liquid such as ink from the discharge port, the volatile components in the liquid discharged from the discharge port evaporate, the liquid thickens near the discharge port, causing a change in the discharge speed of the discharged droplets, and the drop landing accuracy is affected. There is a problem receiving.

액체 농후화 현상을 상쇄시키는 조치로서 순환 경로를 따라 액체 토출 헤드에 공급된 잉크를 순환시키는 공지된 방법이 존재한다. 일본 특허 공개 제2002-355973호는 토출구가 형성되는 부재와 가열 저항 소자가 형성되는 기판 사이에 형성된 채널 내에서 액체를 순환시킴으로써 토출구로부터의 액체의 증발에 기인한 토출구의 막힘을 억제하는 액체 토출 헤드를 개시하고 있다.As a measure to counteract the liquid thickening phenomenon, there is a known method of circulating the ink supplied to the liquid discharge head along the circulation path. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-355973 discloses a liquid discharge head which suppresses clogging of a discharge port due to evaporation of liquid from the discharge port by circulating the liquid in a channel formed between the member where the discharge port is formed and the substrate on which the heating resistance element is formed. It is starting.

토출 동작 이후의 휴지 기간이 긴 경우, 토출구 부근의 액체의 증가된 점도가 두드러지게 되며, 액체 내의 고체 성분이 토출구 부근에서 고화될 수 있다. 따라서, 고체 성분은 휴지 이후 최초 액체 토출시에 액체가 토출구를 통과할 때 유체 저항을 증가시키고, 이는 결함 토출을 초래할 수 있다. 그러나, 일본 특허 공개 제2002-355973호에 개시된 액체 토출 헤드에는 이런 결함 토출에 관한 어떠한 고려도 이루어지지 않고 있다. 따라서, 휴지 이후 최초 액체 토출시 발생하는 결함 토출이 화상 품질의 열화를 유발할 수 있다.When the rest period after the ejection operation is long, the increased viscosity of the liquid near the ejection opening becomes prominent, and solid components in the liquid may solidify near the ejection opening. Therefore, the solid component increases the fluid resistance when the liquid passes through the discharge port at the first liquid discharge after rest, which can lead to defect discharge. However, no consideration regarding such defect discharge is given to the liquid discharge head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-355973. Therefore, defect discharge that occurs during the first liquid ejection after rest can cause deterioration of image quality.

고해상도 및 고품질 화상 형성이 가능한 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치를 제공하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.It has been found to be desirable to provide a liquid discharge head and a liquid discharge device capable of forming high resolution and high quality images.

액체 토출 장치는 액체를 토출하도록 구성된 복수의 토출구, 액체를 토출하는데 사용되는 에너지를 발생시키도록 구성된 기록 소자를 내부에 구비한 복수의 압력 챔버로서 각각 토출 채널을 통해 복수의 토출구와 연통하는 복수의 압력 챔버, 복수의 압력 챔버에 액체를 공급하도록 구성된 액체 공급 채널 및 복수의 압력 챔버로부터 액체를 회수하도록 구성된 액체 회수 채널을 포함하는 기록 소자 기판을 구비하는 액체 토출 헤드; 그리고, 액체 토출 헤드에 공급되는 액체를 회수하도록 구성된 탱크를 포함한다. 복수의 압력 챔버는 액체 공급 채널 및 액체 회수 채널(19)과 연통하고, 그래서, 액체가 복수의 압력 챔버를 통해 유동한다. 탱크 내에 저장된 액체의 비유전율(εr)은 εr ≤ 65의 관계를 충족한다.The liquid ejecting apparatus includes a plurality of ejection openings configured to eject the liquid, and a plurality of pressure chambers having a recording element configured therein for generating energy used to eject the liquid, each of which communicates with the plurality of ejection openings through the ejection channel. A liquid discharge head having a recording element substrate including a pressure chamber, a liquid supply channel configured to supply liquid to the plurality of pressure chambers, and a liquid recovery channel configured to recover liquid from the plurality of pressure chambers; And a tank configured to recover the liquid supplied to the liquid discharge head. The plurality of pressure chambers are in communication with the liquid supply channel and the liquid recovery channel 19, so that the liquid flows through the plurality of pressure chambers. The relative dielectric constant ε r of the liquid stored in the tank satisfies the relationship ε r ≦ 65.

액체 토출 헤드는 액체를 토출하도록 구성된 토출구; 액체를 토출하는데 사용되는 에너지를 생성하도록 구성되는 기록 소자; 기록 소자를 내부에 구비한 압력 챔버; 압력 챔버에 액체를 공급하도록 구성되는 액체 공급 채널; 그리고, 압력 챔버로부터 액체를 회수하도록 구성되는 액체 회수 채널을 포함한다. 비유전율(εr)이 εr ≤ 65의 관계를 충족하는 액체는 액체 공급 채널, 압력 챔버 및 액체 회수 채널을 통해 순환한다.The liquid discharge head includes a discharge port configured to discharge liquid; A recording element configured to generate energy used to discharge the liquid; A pressure chamber having a recording element therein; A liquid supply channel configured to supply a liquid to the pressure chamber; And a liquid recovery channel configured to recover the liquid from the pressure chamber. The liquid dielectric constant (ε r) is satisfied a relationship of ε r ≤ 65 is circulated through a liquid supply channel, a pressure chamber and the liquid collection channels.

전술한 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드에 따라서, 액체의 비유전율이 저하될 수 있고, 그에 의해, 특정 양의 시간 동안 토출 동작을 중지한 이후에도 토출구의 주연 부근의 고형분의 정체가 억제될 수 있다. 따라서, 많은 양의 고형분을 갖는 액체의 경우에도, 휴지 이후 최초 액체 토출시에 결함 토출이 억제될 수 있고, 그에 의해, 화상 품질의 열화가 억제된다.According to the liquid ejecting apparatus and the liquid ejecting head described above, the relative dielectric constant of the liquid can be lowered, whereby stagnation of solids near the periphery of the ejection opening can be suppressed even after the ejection operation is stopped for a certain amount of time. Therefore, even in the case of a liquid having a large amount of solid content, defect discharge can be suppressed at the time of initial liquid discharge after rest, whereby deterioration of image quality is suppressed.

첨부 도면을 참조로 예시적 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 본 발명의 다른 특징을 명백히 알 수 있을 것이다.Other features of the present invention will be apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

도 1은 제1 적용례에 따른 잉크젯 기록 장치를 예시하는 사시도이다.
도 2는 제1 적용례의 제1 순환 경로를 예시하는 개략도이다.
도 3은 제1 적용례의 제2 순환 경로를 예시하는 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 제1 적용례에 따른 액체 토출 헤드의 사시도이다.
도 5는 제1 적용례에 따른 액체 토출 헤드의 분해 사시도이다.
도 6a 내지 도 6f는 제1 적용례에 따른 제1 내지 제3 채널 부재를 예시하는 평면도이다.
도 7은 제1 적용례의 채널 부재의 일부의 확대 투시도이다.
도 8은 도 7의 선 VIII-VIII을 따라 취한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 제1 적용례에 따른 토출 모듈을 예시하는 도면으로서, 도 9a는 사시도이고, 도 9b는 분해도이다.
도 10a 및 도 10c는 제1 적용례에 따른 기록 소자 기판의 평면도이다.
도 11은 도 10a의 단면 XI-XI을 예시하는 사시도이다.
도 12는 제1 적용례에 따른 기록 소자 기판의 인접한 부분의 부분 확대 예시도를 도시하는 평면도이다.
도 13a 및 도 13b는 제2 적용례에 따른 액체 토출 헤드의 사시도이다.
도 14는 제2 적용례에 따른 액체 토출 헤드의 분해 사시도이다.
도 15a 내지 도 15e는 제2 적용례에 따른 채널 부재를 구성하는 제1 및 제2 채널 부재의 평면도이다.
도 16은 제2 적용례의 채널 부재의 일부의 확대 투시도이다.
도 17은 도 16의 선 XVII-XVII을 따라 취한 단면도이다.
도 18a 및 도 18b는 제2 적용례에 따른 토출 모듈을 예시하는 도면으로서, 도 18a는 사시도이고, 도 18b는 분해도이다.
도 19a 및 도 19c는 제2 적용례에 따른 기록 소자 기판의 평면도이다.
도 20은 제2 적용례에 따른 잉크젯 기록 장치를 예시하는 사시도이다.
도 21a 내지 도 21c는 제1 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 주 부분을 예시하는 도면으로서, 도 21a는 평면도이고, 도 21b는 단면도이며, 도 21c는 사시도이다.
도 22는 액체 토출 헤드의 토출구 부근의 확대 단면도이다.
도 23은 헤드 치수와 유동 모드 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 24는 유동 모드와 헤드 치수 사이의 관계의 확인된 결과를 예시하는 그래프이다.
도 25a 내지 도 25d는 토출구 내의 순환 유동을 예시하는 도면이다.
도 26a 내지 도 26c는 토출구 내의 잉크의 농도를 예시하는 도면이다.
도 27a 내지 도 27d는 토출구 내의 용매의 농도 분포와 안료의 농도 분포를 예시하는 도면이다.
도 28은 휴지 이후 토출된 액적의 수에 대한 토출 속도를 그린 그래프이다.
도 29a 내지 도 29c는 휴지 이후 토출된 액적의 수에 대한 토출 속도를 그린 그래프이다.
도 30은 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 단면도이다.
도 31a 및 도 31b는 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 평면도이다.
도 32는 제1 적용례에 따른 잉크젯 기록 장치의 사시도이다.
도 33은 제3 순환 경로를 예시하는 도면이다.
도 34a 및 도 34b는 제1 적용례에 따른 액체 토출 헤드를 예시하는 도면이다.
도 35는 제1 적용례에 따른 액체 토출 헤드의 분해 사시도이다.
도 36은 제1 적용례에 따른 액체 토출 헤드의 채널 부재의 개략도이다.
도 37은 제3 적용례에 따른 기록 장치를 예시하는 도면이다.
도 38은 제4 순환 경로를 예시하는 도면이다.
도 39a 및 도 39b는 제3 적용례에 따른 액체 토출 헤드를 예시하는 도면이다.
도 40a 내지 도 40c는 제3 적용례에 따른 액체 토출 헤드를 예시하는 도면이다.
1 is a perspective view illustrating an inkjet recording apparatus according to a first application example.
2 is a schematic diagram illustrating a first circulation path of the first application example.
3 is a schematic diagram illustrating a second circulation path of the first application example.
4A and 4B are perspective views of the liquid discharge head according to the first application example.
5 is an exploded perspective view of the liquid discharge head according to the first application example.
6A to 6F are plan views illustrating first to third channel members according to the first application example.
7 is an enlarged perspective view of a part of the channel member of the first application example.
8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 7.
9A and 9B are views illustrating a discharge module according to a first application example, in which Fig. 9A is a perspective view and Fig. 9B is an exploded view.
10A and 10C are plan views of the recording element substrate according to the first application example.
11 is a perspective view illustrating the cross-section XI-XI of FIG. 10A.
12 is a plan view illustrating a partially enlarged exemplary view of an adjacent portion of the recording element substrate according to the first application example.
13A and 13B are perspective views of the liquid discharge head according to the second application example.
14 is an exploded perspective view of the liquid discharge head according to the second application example.
15A to 15E are plan views of the first and second channel members constituting the channel member according to the second application example.
16 is an enlarged perspective view of a part of the channel member of the second application example.
FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII of FIG. 16.
18A and 18B are views illustrating a discharge module according to a second application example, in which Fig. 18A is a perspective view and Fig. 18B is an exploded view.
19A and 19C are plan views of the recording element substrate according to the second application example.
20 is a perspective view illustrating the inkjet recording apparatus according to the second application example.
21A to 21C are diagrams illustrating a main part of the liquid discharge head according to the first embodiment, in which FIG. 21A is a plan view, FIG. 21B is a sectional view, and FIG. 21C is a perspective view.
22 is an enlarged sectional view of the vicinity of the discharge port of the liquid discharge head.
23 is a graph illustrating the relationship between head dimensions and flow modes.
24 is a graph illustrating the identified results of the relationship between flow mode and head dimensions.
25A to 25D are diagrams illustrating the circulating flow in the discharge port.
26A to 26C are diagrams illustrating the concentration of ink in the ejection openings.
27A to 27D are diagrams illustrating the concentration distribution of the solvent and the concentration distribution of the pigment in the discharge port.
Fig. 28 is a graph showing the discharge rate versus the number of droplets discharged after rest.
29A to 29C are graphs showing the discharge speed with respect to the number of droplets discharged after rest.
30 is a cross-sectional view of the liquid discharge head according to the second embodiment.
31A and 31B are plan views of the liquid discharge head according to the third embodiment.
32 is a perspective view of the ink jet recording apparatus according to the first application example.
33 is a diagram illustrating a third circulation path.
34A and 34B are diagrams illustrating a liquid discharge head according to the first application example.
35 is an exploded perspective view of the liquid discharge head according to the first application example.
36 is a schematic view of the channel member of the liquid discharge head according to the first application example.
37 is a diagram illustrating a recording apparatus according to the third application example.
38 is a diagram illustrating a fourth circulation path.
39A and 39B are views illustrating a liquid discharge head according to the third application example.
40A to 40C are diagrams illustrating a liquid discharge head according to the third application example.

첨부 도면을 참조로 적용례 및 실시예를 설명한다. 제1 내지 제3 적용례를 먼저 설명하고, 그후, 실시예를 설명한다. 그러나, 이하의 설명은 본 발명의 범주를 제한하지 않음을 이해하여야 한다. 일 예로서, 발열 소자에 의해 기포가 생성되고 액체가 토출되는 열적 시스템이 본 적용예에서 시사되지만, 본 개시내용은 압전 시스템을 채용하는 액체 토출 헤드 또는 다양한 다른 유형의 액체 토출 시스템에도 마찬가지로 적용될 수 있다.Application Examples and Embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. First to third application examples will be described first, and then embodiments will be described. However, it should be understood that the following description does not limit the scope of the present invention. As an example, a thermal system in which bubbles are generated by a heating element and liquid is ejected is suggested in this application, but the present disclosure may likewise be applied to a liquid discharge head or various other types of liquid discharge systems employing piezoelectric systems. have.

비록, 적용례가 잉크 등 같은 액체가 탱크와 액체 토출 헤드 사이에서 순환하는 형태의 잉크젯 기록 장치(또는 단순히 "기록 장치")에 관련하지만, 다른 형태도 마찬가지로 사용될 수 있다. 예로서, 잉크 순환 대신, 액체 토출 헤드의 상류측에 하나와 하류측에 다른 하나의 두 개의 탱크가 제공되고, 압력 챔버 내의 잉크가 하나의 탱크로부터 다른 탱크로 잉크를 주행시킴으로써 유동하게 되는 형태가 사용될 수 있다. 또한, 적용례는 기록 매체의 폭에 대응하는 길이를 갖는 소위 라인 헤드에 관련하지만, 실시예는 또한 기록 매체 위에서 주사하면서 기록하는 소위 시리얼 액체 토출 헤드일 수도 있다. 시리얼 액체 토출 헤드의 예는 흑색 잉크 기록 및 컬러 잉크 기록 각각을 위해 하나의 기판을 갖는 것이지만, 이에 한정되지는 않는다. 기록 매체의 폭보다 짧은, 짧은 라인 헤드가 형성되고, 다수의 기록 소자 기판이 토출구 열 방향으로 토출구가 중첩하도록 배열되며, 이들이 기록 매체 위에서 주사되는 배열이 형성될 수 있다.Although the application relates to an inkjet recording apparatus (or simply " recording apparatus ") in which a liquid such as ink circulates between the tank and the liquid ejecting head, other forms can be used as well. For example, instead of ink circulation, two tanks, one on the upstream side and the other on the downstream side, are provided, and the ink in the pressure chamber flows by running the ink from one tank to the other tank. Can be used. Further, although the application example relates to a so-called line head having a length corresponding to the width of the recording medium, the embodiment may also be a so-called serial liquid discharge head for recording while scanning on the recording medium. An example of a serial liquid discharge head is, but is not limited to, having one substrate for each of black ink recording and color ink recording. Short line heads, which are shorter than the width of the recording medium, are formed, and a plurality of recording element substrates are arranged such that the ejection openings overlap in the ejection opening row direction, and an arrangement in which they are scanned on the recording medium can be formed.

제1 적용례Application Example 1

잉크젯 기록 장치의 설명Description of Inkjet Recording Device

도 1은 액체를 토출하는 기기, 특히, 잉크를 토출하여 기록을 수행하는 잉크젯 기록 장치(1000)(이하에서, 간단히 "기록 장치"라고도 지칭됨)의 개략적 구성을 예시한다. 기록 장치(1000)는 라인 기록 장치이며, 이는 기록 매체(2)를 반송하는 반송 유닛(1)과 기록 매체(2)의 반송 방향에 대체로 직교하여 배치된 라인형(페이지-와이드) 액체 토출 헤드(3)를 구비하고, 다수의 기록 매체(2)를 연속적으로 또는 간헐적으로 반송하면서 단일 패스 연속 기록을 수행한다. 기록 매체(2)는 절단 시트에 한정되지 않으며, 연속 롤 시트일 수 있다. 액체 토출 헤드(3)는 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙(약어 "CMYK") 잉크에 의해 풀 컬러 인쇄가 가능하다. 액체 토출 헤드(3)는 액체 토출 헤드(3)로 액체를 공급하는 공급 경로로서 역할하는 액체 공급 유닛, 메인 탱크 및 유체 연결에 의해 연결되는 버퍼 탱크(도 2 참조)를 갖는다. 액체 토출 헤드(3)는 또한 전기 제어 유닛에 전기적으로 연결되며, 이 전기 제어 유닛은 액체 토출 헤드(3)에 전력 및 토출 제어 신호를 전송한다. 액체 토출 헤드(3) 내의 액체 경로 및 전기 신호 경로를 후술한다.Fig. 1 illustrates a schematic configuration of an apparatus for ejecting liquid, in particular, an inkjet recording apparatus 1000 (hereinafter simply referred to as a "recording apparatus") for ejecting ink to perform recording. The recording apparatus 1000 is a line recording apparatus, which is a line-type (page-wide) liquid discharge head disposed generally orthogonal to the conveying direction of the conveying unit 1 and the recording medium 2 which conveys the recording medium 2. (3), single-pass continuous recording is performed while conveying a plurality of recording media 2 continuously or intermittently. The recording medium 2 is not limited to the cut sheet, but may be a continuous roll sheet. The liquid discharge head 3 is capable of full color printing by cyan, magenta, yellow and black (abbreviated "CMYK") inks. The liquid discharge head 3 has a liquid supply unit serving as a supply path for supplying liquid to the liquid discharge head 3, a main tank and a buffer tank (see FIG. 2) connected by fluid connection. The liquid discharge head 3 is also electrically connected to the electric control unit, which transmits power and discharge control signals to the liquid discharge head 3. The liquid path and the electric signal path in the liquid discharge head 3 will be described later.

제1 순환 경로의 설명.Description of the first circular path.

도 2는 본 적용례의 기록 장치에 적용되는 순환 경로의 제1 형태인 제1 순환 경로를 예시하는 개략도이다. 도 2는 유동 유닛으로서 유체 연결에 의해 연결되는 제1 순환 펌프(고압측)(1001), 제1 순환 펌프(저압측)(1002) 및 버퍼 탱크(1003) 등을 예시하는 도면이다. 비록, 도 2가 설명의 간결성을 위해 CMYK 잉크 유동 중 하나의 컬러 잉크가 유동하는 경로만을 예시하지만, 실제로, 기록 장치 메인 유닛과 액체 토출 헤드(3)에 제공되는 4색분의 순환 경로가 존재한다. 메인 탱크(1006)에 연결되는 서브 탱크로서 역할하는 버퍼 탱크(1003)는 대기 연통 개구(도시 생략)를 구비하며, 이에 의해, 탱크의 내측과 외측이 소통하고, 잉크 내의 기포가 외부로 배출될 수 있다. 버퍼 탱크(1003)는 또한 보충 펌프(1005)에 연결된다. 기록, 흡입 회수 등을 수행하기 위해 잉크 토출함으로써 액체 토출 헤드의 토출구로부터 잉크를 토출(배출)하는 것으로 인해 액체 토출 헤드(3)에서 잉크가 소비되면, 보충 펌프(1005)는 메인 탱크(1006)로부터 소비된 것과 동일한 양의 잉크를 버퍼 탱크(1003)로 보내도록 작용한다.2 is a schematic diagram illustrating a first circulation path which is a first form of the circulation path applied to the recording apparatus of this application example. 2 is a diagram illustrating a first circulation pump (high pressure side) 1001, a first circulation pump (low pressure side) 1002, a buffer tank 1003, and the like, which are connected by fluid connection as a flow unit. Although FIG. 2 illustrates only the path through which one color ink of the CMYK ink flows flows for the sake of brevity, in practice, there are four color circulation paths provided to the recording apparatus main unit and the liquid discharge head 3. . The buffer tank 1003 serving as a sub tank connected to the main tank 1006 has an atmospheric communication opening (not shown), whereby the inside and the outside of the tank communicate with each other, and bubbles in the ink can be discharged to the outside. Can be. Buffer tank 1003 is also connected to make-up pump 1005. When ink is consumed in the liquid ejecting head 3 by ejecting (ejecting) ink from the ejection opening of the liquid ejecting head by ejecting the ink to perform recording, suction recovery, and the like, the replenishment pump 1005 is connected to the main tank 1006. Serves to send the same amount of ink to the buffer tank 1003 as consumed from.

제1 순환 펌프(1001, 1002)는 액체 토출 헤드(3)의 액체 커넥터(111)로부터 액체를 추출하고 이 액체를 버퍼 탱크(1003)로 유동시키도록 작용한다. 액체 토출 헤드(3)를 통해 액체를 유동시키는 유동 유닛으로서 기능하는 제1 순환 펌프(1001, 1002)는 정량적 유체 전송 기능을 갖는 용적형 펌프인 것이 바람직하다. 특정 예는 튜브 펌프, 기어 펌프, 다이아프램 펌프, 주사기 펌프 등을 포함할 수 있다. 펌프의 출구에 공용 일정 유동 밸브 및 릴리프 밸브를 배치함으로써 일정 유동이 보증되는 배열이 사용될 수도 있다. 액체 토출 유닛(300)이 구동될 때, 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)는 일정한 양의 잉크가 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)을 통해 유동하게 한다. 유동의 양은 바람직하게는 액체 토출 헤드(3)의 기록 소자 기판(10) 사이의 온도차가 기록 화상 품질에 영향을 주지 않는 수준 또는 그 이상으로 설정된다. 다른 한편, 유량이 과도하게 높게 설정되는 경우, 액체 토출 유닛(300) 내의 채널의 압력 강하의 영향이 기록 소자 기판(10) 사이에 부압의 과도하게 큰 차이를 유발하여 화상의 밀도의 불균등을 초래한다. 따라서, 유량은 기록 소자 기판(10) 사이의 온도차 및 부압차를 고려하여 설정되는 것이 바람직하다.The first circulation pumps 1001 and 1002 serve to extract liquid from the liquid connector 111 of the liquid discharge head 3 and to flow the liquid into the buffer tank 1003. It is preferable that the first circulation pumps 1001 and 1002 functioning as flow units for flowing liquid through the liquid discharge head 3 are volumetric pumps having a quantitative fluid transfer function. Specific examples may include tube pumps, gear pumps, diaphragm pumps, syringe pumps, and the like. An arrangement may be used in which constant flow is guaranteed by placing a common constant flow valve and a relief valve at the outlet of the pump. When the liquid discharge unit 300 is driven, the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002 have a constant amount of ink in the common supply channel 211 and the common recovery channel. Flow through 212. The amount of flow is preferably set at a level or higher where the temperature difference between the recording element substrates 10 of the liquid discharge head 3 does not affect the recording image quality. On the other hand, when the flow rate is set excessively high, the influence of the pressure drop of the channel in the liquid discharge unit 300 causes an excessively large difference in the negative pressure between the recording element substrates 10, resulting in an unevenness of the image density. do. Therefore, the flow rate is preferably set in consideration of the temperature difference and the negative pressure difference between the recording element substrates 10.

부압 제어 유닛(230)은 액체 토출 유닛(300)과 제2 순환 펌프(1004)의 경로 사이에 제공된다. 부압 제어 유닛(230)은 순환 시스템의 유량이 기록시 듀티의 차이에 기인하여 동요하는 경우에도 미리 설정된 일정한 압력으로 부압 제어 유닛(230)으로부터 하류의(즉, 액체 토출 유닛(300)측에서의) 압력이 유지될 수 있도록 기능한다. 그 자체로부터 하류의 압력이 원하는 설정 압력에 중심맞춰진 일정한 범위 이하 이내에서 동요하도록 제어될 수 있다면, 임의의 기구가 부압 제어 유닛(230)을 구성하는 두 개의 압력 조절 기구로서 사용될 수 있다. 일 예로서, 소위 "감압 조정기"에 상당하는 기구가 사용될 수 있다. 감압 조정기를 사용하는 경우에, 부압 제어 유닛(230)의 상류측은 바람직하게는 도 2에 예시된 바와 같이 액체 공급 유닛(220)을 통해 제2 순환 펌프(1004)에 의해 가압된다. 이는 액체 토출 헤드(3)에 관한 버퍼 탱크(1003)의 액체 토출 헤드(3)에 대한 수두 압력의 영향이 억제될 수 있게 함으로써 기록 장치(1000)의 버퍼 탱크(1003)의 레이아웃의 더 넓은 자유도를 제공한다. 제2 순환 펌프(1004)는 액체 토출 헤드(3) 구동시 사용되는 잉크의 순환 유동 압력의 범위 이내에서 특정 양정 압력 이상을 갖는 것으로 충분하며, 터보 펌프, 용적형 펌프 등이 사용될 수 있다. 구체적으로, 다이아프램 펌프 등이 사용될 수 있다. 대안적으로, 예로서, 부압 제어 유닛(230)에 대한 특정 수두차로 배치된 수두 탱크가 제2 순환 펌프(1004) 대신 사용될 수 있다.The negative pressure control unit 230 is provided between the liquid discharge unit 300 and the path of the second circulation pump 1004. The negative pressure control unit 230 is a pressure downstream from the negative pressure control unit 230 (that is, on the liquid discharge unit 300 side) at a predetermined constant pressure even when the flow rate of the circulation system fluctuates due to the difference in duty at the time of recording. It functions to be maintained. Any mechanism may be used as the two pressure regulating mechanisms constituting the negative pressure control unit 230 if the pressure downstream from itself can be controlled to fluctuate within a certain range or less centered on the desired set pressure. As an example, a mechanism corresponding to a so-called "decompression regulator" can be used. In the case of using the pressure regulator, the upstream side of the negative pressure control unit 230 is preferably pressurized by the second circulation pump 1004 through the liquid supply unit 220 as illustrated in FIG. 2. This allows the influence of the head pressure on the liquid discharge head 3 of the buffer tank 1003 with respect to the liquid discharge head 3 to be suppressed so that a greater degree of freedom in the layout of the buffer tank 1003 of the recording apparatus 1000 is obtained. To provide. It is sufficient that the second circulation pump 1004 has a specific lift pressure or more within the range of the circulating flow pressure of the ink used when driving the liquid discharge head 3, and a turbo pump, a volumetric pump, or the like can be used. Specifically, a diaphragm pump or the like can be used. Alternatively, by way of example, a head tank arranged at a particular head head relative to the negative pressure control unit 230 may be used instead of the second circulation pump 1004.

도 2에 예시된 바와 같이, 부압 제어 유닛(230)은 두 개의 압력 조절 기구를 가지며, 이들은 서로간에 다른 제어 압력으로 설정되어 있다. 두 개의 부압 조절 기구 중에서, 상대적 고압 설정측(도 2에서 H로 표시됨) 및 상대적 저압 설정측(도 2에서 L로 표시됨)은 각각 액체 공급 유닛(220)을 거쳐 액체 토출 유닛(300) 내의 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)에 연결된다. 액체 토출 유닛(300)에는 공통 공급 채널(211), 공통 회수 채널(212) 및 기록 소자 기판(10) 사이에서 연통하는 개별 공급 채널(213) 및 개별 회수 채널(214)이 제공된다. 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)과 연통하는 개별 공급 채널(213)에 기인하여, 유동이 발생하고, 액체의 일부가 공통 공급 채널(211)로부터 기록 소자 기판(10) 내의 내부 채널을 통해, 그리고, 공통 회수 채널(212)로 유동한다(도 2에 화살표로 표시됨). 이유는 압력 조절 기구(H)가 공통 공급 채널(211)에 연결되어 있고, 압력 조절 기구(L)가 공통 회수 채널(212)에 연결되어 있어서 두 공통 채널 사이에 압력차가 발생한다는 것이다.As illustrated in FIG. 2, the negative pressure control unit 230 has two pressure regulating mechanisms, which are set to different control pressures from each other. Of the two negative pressure regulating mechanisms, the relative high pressure setting side (indicated by H in FIG. 2) and the relative low pressure setting side (indicated by L in FIG. 2) are respectively common through the liquid supply unit 220 and in the liquid discharge unit 300. It is connected to the supply channel 211 and the common recovery channel 212. The liquid discharge unit 300 is provided with an individual supply channel 213 and an individual recovery channel 214 communicating between the common supply channel 211, the common recovery channel 212, and the recording element substrate 10. Due to the individual supply channel 213 in communication with the common supply channel 211 and the common recovery channel 212, flow occurs and a portion of the liquid is internal from the common supply channel 211 in the recording element substrate 10. It flows through the channel and into the common recovery channel 212 (indicated by the arrow in FIG. 2). The reason is that the pressure regulating mechanism H is connected to the common supply channel 211 and the pressure regulating mechanism L is connected to the common recovery channel 212 so that a pressure difference occurs between the two common channels.

따라서, 유동이 액체 토출 유닛(300) 내에서 발생하고, 액체가 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212) 각각을 통해 유동하는 동안 액체의 일부가 기록 소자 기판(10)을 통과한다. 따라서, 기록 소자 기판(10)에서 발생된 열은 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)을 통한 유동에 의해 기록 소자 기판(10)으로부터 외부로 배출될 수 있다. 이러한 구성은 또한 액체 토출 헤드(3)에 의해 기록이 수행되는 동안 기록을 위해 사용되지 않는 압력 챔버 및 토출구에서 잉크 유동이 발생될 수 있게 하며, 그래서, 이런 부분에서의 잉크의 농후화가 억제될 수 있다. 또한, 농후화된 잉크 및 잉크 내의 이물질이 공통 회수 채널(212)로 토출될 수 있다. 본 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)는 높은 화상 품질로 고속으로 기록할 수 있다.Thus, flow occurs in the liquid discharge unit 300, and a portion of the liquid passes through the recording element substrate 10 while the liquid flows through each of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. Therefore, heat generated in the recording element substrate 10 can be discharged from the recording element substrate 10 to the outside by flow through the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. This configuration also allows ink flow to occur in the discharge chamber and the pressure chamber not used for recording while the recording is performed by the liquid ejecting head 3, so that the thickening of the ink in this portion can be suppressed. have. In addition, the thickened ink and foreign matter in the ink may be discharged to the common recovery channel 212. The liquid discharge head 3 according to the present application can record at high speed with high image quality.

제2 순환 경로의 설명.Description of the Second Cyclic Path.

도 3은 본 적용례에 따른 기록 장치에 적용되는 순환 경로에 대한, 상술한 제1 순환 경로와는 다른 순환 경로인 제2 순환 경로를 예시한다. 전술한 제1 순환 경로에 대한 주된 차이점은 부압 제어 유닛(230)을 구성하는 두 개의 압력 조절 기구 양자 모두가 부압 제어 유닛(230)으로부터의 상류측의 압력을 원하는 설정 압력을 중심으로 하는 일정한 범위 내에서 동요하도록 제어하기 위한 기구를 갖는다는 것이다. 이 기구는 소위 "배압 조정기"에 상당하는 동작을 갖는 기구 부품이다. 다른 차이점은 제2 순환 펌프(1004)가 부압 제어 유닛(230)으로부터 하류측을 감압하기 위한 부압원으로서 작용한다는 것이다. 다른 차이점은 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)은 액체 토출 헤드(3)의 상류측에 배치되고, 부압 제어 유닛(230)은 액체 토출 헤드(3)의 하류측에 배치된다는 것이다.3 illustrates a second circulation path which is a different circulation path from the above-described first circulation path for the circulation path applied to the recording apparatus according to the present application. The main difference with respect to the above-mentioned first circulation path is that both pressure regulating mechanisms constituting the negative pressure control unit 230 have a constant range centering on the set pressure desired upstream from the negative pressure control unit 230. It is to have a mechanism for controlling to shake within. This mechanism is a mechanism part having an operation corresponding to a so-called "back pressure regulator". Another difference is that the second circulation pump 1004 acts as a negative pressure source for depressurizing the downstream side from the negative pressure control unit 230. Another difference is that the first circulation pump (high pressure side) 1001 and the first circulation pump (low pressure side) 1002 are disposed upstream of the liquid discharge head 3, and the negative pressure control unit 230 is the liquid discharge head. It is arrange | positioned downstream of (3).

제2 순환 경로의 부압 제어 유닛(230)은 다음과 같이 작용한다. 즉, 부압 제어 유닛(230)은 액체 토출 헤드(3)에 의한 기록시 듀티의 차이로 인해 유량이 동요하는 경우에도 그 자체의 상류측(즉, 액체 토출 유닛(300)측)의 압력 동요를 앞서 설정된 압력에 중심을 두는 일정한 범위 이내로 유지하도록 동작한다. 부압 제어 유닛(230)의 하류측은 바람직하게는 도 3에 예시된 바와 같이 액체 공급 유닛(220)을 거쳐 제2 순환 펌프(1004)에 의해 가압된다. 이는 액체 토출 헤드(3)에 대한 버퍼 탱크(1003)의 수두의 영향이 억제될 수 있게 함으로써 기록 장치(1000) 내에서 버퍼 탱크(1003)의 레이아웃에 대한 더 넓은 선택 범위를 제공한다. 대안적으로, 예로서, 부압 제어 유닛(230)에 대한 특정 수두차로 배치된 수두 탱크가 제2 순환 펌프(1004) 대신 사용될 수 있다.The negative pressure control unit 230 of the second circulation path acts as follows. That is, the negative pressure control unit 230 controls the pressure fluctuation of its own upstream side (i.e., the liquid discharge unit 300 side) even when the flow rate fluctuates due to the difference in duty during recording by the liquid discharge head 3. It operates to keep within a certain range centered on the previously set pressure. The downstream side of the negative pressure control unit 230 is preferably pressurized by the second circulation pump 1004 via the liquid supply unit 220 as illustrated in FIG. 3. This allows the influence of the head of the buffer tank 1003 on the liquid discharge head 3 to be suppressed, thereby providing a wider selection range for the layout of the buffer tank 1003 in the recording apparatus 1000. Alternatively, by way of example, a head tank arranged at a particular head head relative to the negative pressure control unit 230 may be used instead of the second circulation pump 1004.

부압 제어 유닛(230)은 두 개의 압력 조절 기구를 가지며, 이들은 제1 적용례와 동일한 방식으로 도 3에 예시된 바와 같이 서로간에 서로 다른 제어 압력이 설정되어 있다. 두 개의 부압 조절 기구 중에서, 상대적 고압 설정측(도 3에서 H로 표시됨) 및 상대적 저압 설정측(도 3에서 L로 표시됨)은 각각 액체 공급 유닛(220)을 거쳐 액체 토출 유닛(300) 내의 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)에 연결된다. 공통 공급 채널(211)의 압력은 두 개의 부압 조절 기구에 의해 공통 회수 채널(212)의 압력보다 상대적으로 더 높아지게 된다. 따라서, 유동이 발생하고, 잉크는 공통 공급 채널(211)로부터 개별 채널(213, 214) 및 기록 소자 기판(10)의 내부 채널을 통해 공통 회수 채널(212)로 유동한다(도 3에 화살표로 표시됨). 따라서, 제2 순환 경로는 액체 토출 유닛(300) 내의 제1 순환 경로의 것과 동일한 잉크 유동 상태를 산출하지만, 제1 순환 경로의 경우와는 다른 두 가지 장점을 갖는다.The negative pressure control unit 230 has two pressure regulating mechanisms, which are set to different control pressures from each other as illustrated in FIG. 3 in the same manner as in the first application. Of the two negative pressure regulating mechanisms, the relative high pressure setting side (indicated by H in FIG. 3) and the relative low pressure setting side (indicated by L in FIG. 3) are respectively common in the liquid discharge unit 300 via the liquid supply unit 220. It is connected to the supply channel 211 and the common recovery channel 212. The pressure in the common feed channel 211 is made relatively higher than the pressure in the common return channel 212 by the two negative pressure regulating mechanisms. Thus, flow occurs and ink flows from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 through the individual channels 213 and 214 and the inner channel of the recording element substrate 10 (in the arrow in FIG. 3). Displayed). Thus, the second circulation path yields the same ink flow state as that of the first circulation path in the liquid discharge unit 300, but has two advantages different from that of the first circulation path.

한 가지 장점은 제2 순환 경로에서, 부압 제어 유닛(230)은 액체 토출 헤드(3)의 하류측에 배치되고, 그래서, 부압 제어 유닛(230)에서 발생된 먼지 및 이물질이 헤드로 유입할 위험이 거의 없다는 것이다. 두 번째 장점은 버퍼 탱크(1003)로부터 액체 토출 헤드(3)로 공급되는 필요한 유량의 최대값이 제1 순환 경로의 경우에 비해 제2 순환 경로에서 더 작을 수 있다는 것이다. 그 이유는 다음과 같다. 기록 대기 동안 순환시 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212) 내의 전체 유량이 A로 표시된다. A의 값은 액체 토출 헤드(3)의 온도 조절이 기록 대기 동안 수행되는 경우에 바람직한 범위 이내에서 액체 토출 유닛(300)의 온도차를 유지하기 위해 필요한 최소 유량으로서 규정된다. 또한, 액체 토출 유닛(300)의 모든 토출구로부터 잉크가 토출되는 경우(전체 토출)의 토출 유량은 F로 규정된다. 따라서, 제1 순환 경로(도 2)의 경우에, 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측)(1002)의 설정 유량은 A이고 그래서, 전체 토출에 필요한 액체 토출 헤드(3)로의 액체 공급량의 최대값은 A + F이다.One advantage is that in the second circulation path, the negative pressure control unit 230 is disposed downstream of the liquid discharge head 3, so that the dust and foreign substances generated in the negative pressure control unit 230 enter the head. There is almost no. The second advantage is that the maximum value of the required flow rate supplied from the buffer tank 1003 to the liquid discharge head 3 can be smaller in the second circulation path than in the case of the first circulation path. The reason for this is as follows. The total flow rate in the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 during circulation during the recording standby is denoted by A. The value of A is defined as the minimum flow rate required to keep the temperature difference of the liquid discharge unit 300 within the desired range when the temperature adjustment of the liquid discharge head 3 is performed during the recording standby. In addition, the discharge flow rate in the case where ink is discharged from all the discharge ports of the liquid discharge unit 300 (total discharge) is defined as F. Therefore, 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 are A, and therefore, the liquid required for the entire discharge. The maximum value of the liquid supply amount to the discharge head 3 is A + F.

한편, 제2 순환 경로의 경우(도 3), 기록 대기시에 필요한 액체 토출 헤드(3)로의 액체 공급량은 유량(A)이다. 이는 전체 토출을 위해 필요한 액체 토출 헤드(3)로의 공급량이 유량(F)라는 것을 의미한다. 따라서, 제2 순환 경로의 경우, 제1 순환 펌프(고압측)(1001) 및 제1 순환 펌프(저압측(1002)의 설정 유량의 전체 값, 즉, 필요한 공급량의 최대값은 A와 F 중 큰 값이다. 따라서, 동일한 구성의 액체 토출 유닛(300)이 사용된다면, 제2 순환 경로의 필요 공급량의 최대값(A 또는 F)은 제1 순환 경로의 필요 공급량의 최대값(A + F)보다 항상 작다. 결과적으로, 적용될 수 있는 순환 펌프에 관한 자유도가 제2 순환 경로의 경우에 더 높아지며, 그래서, 간단한 구조를 갖는 저가 순환 펌프가 사용될 수 있고, 예로서, 메인 유닛측 경로에 배치된 냉각기(도시 생략)에 대한 부하가 감소될 수 있다. 따라서, 기록 장치 주 유닛의 비용이 감소될 수 있다. 이러한 장점은 A 또는 F의 값이 비교적 큰, 라인 헤드에서 더욱 두드러지며, 라인 헤드의 길이가 길이 방향으로 더 길수록 더욱 유용하다.On the other hand, in the case of the second circulation path (FIG. 3), the liquid supply amount to the liquid discharge head 3 required for recording standby is the flow rate A. FIG. This means that the supply amount to the liquid discharge head 3 necessary for the entire discharge is the flow rate F. FIG. Therefore, 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 amount is A and F. Therefore, if the liquid discharge unit 300 having the same configuration is used, the maximum value A or F of the required supply amount of the second circulation path is the maximum value A + F of the required supply amount of the first circulation path. As a result, the degree of freedom in respect of the applicable circulation pump is higher in the case of the second circulation path, so that a low cost circulation pump having a simple structure can be used, for example, arranged in the main unit side path. The load on the cooler (not shown) can be reduced, thus the cost of the recording apparatus main unit can be reduced This advantage is more pronounced in the line head, where the value of A or F is relatively high, The longer the length is in the longitudinal direction Innovation is useful.

그러나, 제1 순환 경로가 제2 순환 경로보다 더욱 유리한 점이 있다. 즉, 제2 순환 경로에서, 기록 대기시 액체 토출 유닛(300)을 통해 유동하는 유량이 최대치이고, 그래서, 화상의 기록 듀티가 더 낮을수록 노즐에 더 큰 부압이 인가된다. 따라서, 헤드 폭(횡방향으로의 액체 토출 헤드의 길이)을 감소시키기 위해 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)의 채널 폭(액체 유동 방향에 직교하는 방향으로의 길이)이 감소되는 경우, 이는 세틀라이트 액적(satellite droplet)의 더 많은 영향을 초래할 수 있다. 그 이유는 불균등이 잘보이는 저듀티 화상에서 노즐에 높은 부압이 인가된다는 것이다. 다른 한편, 제1 순환 경로의 경우에 고듀티 화상 형성시 노즐에 높은 부압이 인가되며, 그래서, 발생된 임의의 세틀라이트가 덜 보이며, 이는 화상 품질에 대한 영향이 작다는 점에서 유리하다. 이들 두 순환 경로 중 어느 것이 더 바람직한지는 액체 토출 헤드 및 기록 장치 메인 유닛의 사양(토출 유량(F), 최소 순환 유량(A) 및 헤드 내의 채널 저항)의 견지에서 선택될 수 있다.However, there is an advantage that 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 during the recording standby is the maximum value, so that the lower the recording duty of the image, the greater the negative pressure is applied to the nozzle. Thus, the channel width (length in the direction orthogonal to the liquid flow direction) of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 is reduced to reduce the head width (the length of the liquid discharge head in the transverse direction). In this case, this may lead to more influence of satellite droplets. The reason is that a high negative pressure is applied to the nozzle in a low-duty image where the inequality is well seen. On the other hand, in the case of the first circulation path, high negative pressure is applied to the nozzle when forming the high duty image, so that any satellite generated is less visible, which is advantageous in that the influence on the image quality is small. Which of these two circulation paths is more preferable can be selected in view of the specifications of the liquid discharge head and the recording apparatus main unit (discharge flow rate F, minimum circulation flow rate A, and channel resistance in the head).

제3 순환 경로의 설명Description of the Third Circular Path

도 33은 기록 장치에 적용되는 순환 경로의 제1 형태인 제3 순환 경로를 예시하는 개략도이다. 상술한 제1 및 제2 순환 경로와 동일한 기능 및 구성에 대한 설명은 생략하고, 차이점에 관하여 주로 설명한다.33 is a schematic diagram illustrating a third circulation path which is the first form of the circulation path applied to the recording apparatus. Description of the same functions and configurations as those of the first and second circulation paths described above will be omitted, and differences will be mainly described.

액체는 액체 토출 헤드(3)의 중간의 2개 장소와 액체 토출 헤드(3)의 일 단부측의, 총 3개 장소에서 액체 토출 헤드(3)의 내부로 공급된다. 액체는 공통 공급 채널(211)로부터 압력 챔버(23)를 통해 통과하고, 그후, 공통 회수 채널(212)에 의해 회수되며, 그후에는, 액체 토출 헤드(3)의 다른 단부의 회수 개구로부터 외부적으로 회수된다. 개별 채널(213, 214)이 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)과 연통하고, 기록 소자 기판(10) 및 기록 소자 기판(10) 내에 배치된 압력 챔버(23)는 개별 공급 채널(213, 214)의 경로 상에 제공된다. 따라서, 유동이 발생하고, 제1 순환 펌프(1002)가 펌핑하는 잉크의 일부는 공통 공급 채널(211)로부터 기록 소자 기판(10) 내의 압력 챔버(23)를 통해 공통 회수 채널(212)로 유동한다(도 33에 화살표로 표시됨). 그 이유는 공통 공급 채널(211)에 연결된 압력 조절 기구(H)와 공통 회수 채널(212)에 연결된 압력 조절 기구(L) 사이에 압력차가 형성되고, 제1 순환 펌프(1002)가 단지 공통 회수 채널(212)에만 연결된다는 것이다.The liquid is supplied into the liquid discharge head 3 at two locations in the middle of the liquid discharge head 3 and at a total of three locations on one end side of the liquid discharge head 3. The liquid passes from the common supply channel 211 through the pressure chamber 23 and is then recovered by the common recovery channel 212, which is then external from the recovery opening at the other end of the liquid discharge head 3. Is recovered. The individual channels 213 and 214 communicate with the common supply channel 211 and the common recovery channel 212, and the pressure chamber 23 disposed in the recording element substrate 10 and the recording element substrate 10 is an individual supply channel. On the path of (213, 214). Thus, flow occurs and a portion of the ink pumped by the first circulation pump 1002 flows from the common supply channel 211 through the pressure chamber 23 in the recording element substrate 10 to the common recovery channel 212. (Indicated by arrows in FIG. 33). The reason for this is that a pressure difference is formed between the pressure regulating mechanism H connected to the common supply channel 211 and the pressure regulating mechanism L connected to the common recovery channel 212, and the first circulation pump 1002 merely uses a common recovery. Is connected only to channel 212.

따라서, 공통 회수 채널(212)을 통과하는 액체의 유동 및 기록 소자 기판(10)의 압력 챔버(23)를 통해 공통 공급 채널(211)로부터 공통 회수 채널(212)로 유동하는 유동이 액체 토출 유닛(300) 내에 형성된다. 따라서, 기록 소자 기판(10)에서 발생된 열은 압력 손실의 증가를 억제하면서 공통 공급 채널(211)로부터 공통 회수 채널(212)로의 유동에 의해 기록 소자 기판(10)으로부터 외부로 배출될 수 있다. 또한, 본 순환 경로에 따라서, 액체 반송 유닛으로서 기능하는 펌프의 수가 전술한 제1 및 제2 순환 경로에 비해 감소될 수 있다.Accordingly, the flow of liquid passing through the common recovery channel 212 and the flow flowing from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 through the pressure chamber 23 of the recording element substrate 10 are the liquid discharge units. It is formed in 300. Therefore, heat generated in the recording element substrate 10 can be discharged from the recording element substrate 10 to the outside by the flow from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 while suppressing an increase in pressure loss. . Further, according to the present circulation path, the number of pumps functioning as the liquid conveying unit can be reduced in comparison with the above-described first and second circulation paths.

액체 토출 헤드의 구성의 설명Description of the configuration of the liquid discharge head

제1 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)의 구성을 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 본 적용예에 따른 액체 토출 헤드(3)의 사시도이다. 액체 토출 헤드(3)는 라인형 액체 토출 헤드이며, 각 기록 소자 기판(10)이 C, M, Y 및 K의 4개 컬러의 잉크를 토출할 수 있는 15개 기록 소자 기판(10)이 직선으로 배열되어 있다(인라인 레이아웃). 도 4a에 도시된 바와 같이, 액체 토출 헤드(3)는 기록 소자 기판(10)과, 가요성 인쇄 회로 기판(40)과 전기 배선 기판(90)을 거쳐 전기적으로 접속되어 있는 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)를 포함한다. 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)는 기록 장치(1000)의 제어 유닛에 전기적으로 연결되어 있고, 각각 기록 소자 기판(10)에 토출을 위해 필요한 토출 구동 신호 및 전력을 공급한다. 전기 회로에 의해 배선을 전기 배선 기판(90)에 통합하는 것은 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)의 수가 기록 소자 기판(10)의 수에 비해 감소될 수 있게 한다. 이는 액체 토출 헤드(3)의 교환시 또는 기록 장치(1000)에 대한 액체 토출 헤드(3)의 조립시 제거되어야 하는 전기 접속 부분의 수가 감소될 수 있게 한다. 액체 토출 헤드(3)의 양 단부에 제공된 액체 연결 부분(111)은 도 4b에 도시된 바와 같이, 기록 장치(1000)의 액체 공급 시스템과 연결된다. 따라서, CMYK의 4개 컬러의 잉크가 액체 토출 헤드(3)로 공급되고, 액체 토출 헤드(3)를 통과한 잉크가 기록 장치(1000)의 공급 시스템으로 회수된다. 이러한 방식으로, 각 컬러의 잉크는 기록 장치(1000)의 경로 및 액체 토출 헤드(3)의 경로에 걸쳐 순환할 수 있다.The configuration of the liquid discharge head 3 according to the first application example will be described. 4A and 4B are perspective views of the liquid discharge head 3 according to the present application. The liquid discharge head 3 is a line type liquid discharge head, and the 15 recording element substrates 10 each of which the recording element substrates 10 can discharge ink of four colors of C, M, Y, and K are straight. (Inline layout). As shown in FIG. 4A, the liquid discharge head 3 is an input terminal 91 electrically connected via a recording element substrate 10, a flexible printed circuit board 40, and an electrical wiring board 90. And a power supply terminal 92. The input terminal 91 and the power supply terminal 92 are electrically connected to the control unit of the recording apparatus 1000, and supply the discharge drive signal and the electric power necessary for discharge to the recording element substrate 10, respectively. Integrating the wiring into the electrical wiring board 90 by the electrical circuit allows the number of input terminals 91 and power supply terminals 92 to be reduced compared to the number of recording element substrates 10. This allows the number of electrical connection portions to be removed at the time of exchange of the liquid discharge head 3 or assembly of the liquid discharge head 3 to the recording apparatus 1000 can be reduced. The liquid connecting portions 111 provided at both ends of the liquid discharge head 3 are connected with the liquid supply system of the recording apparatus 1000, as shown in FIG. 4B. Therefore, the ink of four colors of CMYK is supplied to the liquid discharge head 3, and the ink having passed through the liquid discharge head 3 is recovered to the supply system of the recording apparatus 1000. In this way, the ink of each color can circulate over the path of the recording apparatus 1000 and the path of the liquid discharge head 3.

도 5는 액체 토출 헤드(3)를 구성하는 부품 및 유닛의 분해 사시도를 예시한다. 액체 토출 유닛(300), 액체 공급 유닛(220) 및 전기 배선 기판(90)이 케이스(80)에 부착된다. 액체 연결 부분(111)(도 3)은 액체 공급 유닛(220)에 제공되고, 공급된 잉크 내의 이물질을 제거하기 위해 액체 연결 부분(111)의 각 개구와 연통하는 각 컬러를 위한 필터(221)(도 2 및 도 3)가 액체 공급 유닛(220) 내측에 제공된다. 두 개의 액체 공급 유닛(220)은 두 개의 컬러를 위한 필터(221)를 각각 구비한다. 필터(221)를 통과한 액체는 대응 액체 공급 유닛(220)에 제공된 각각의 부압 제어 유닛(230)으로 공급된다. 각 부압 제어 유닛(230)은 그 각각의 컬러를 위한 압력 조절 밸브로 이루어지는 유닛이고 내부에 제공된 밸브 및 스프링 부재 등의 동작에 의한 액체의 유량의 동요에 기인하여 발생하는 기록 장치(1000)의 공급 시스템(액체 토출 헤드(3)의 상류측의 공급 시스템) 내의 압력 강하의 변화를 현저히 감쇠시킨다. 따라서, 부압 제어 유닛(230)은 그들로부터 하류측(액체 토출 유닛(300)측)의 부압의 변화를 특정 범위 이내로 안정화할 수 있다. 각 컬러를 위한 각 부압 제어 유닛(230)은 도 2에서 설명된 바와 같이 내장된 두 개의 압력 조절 밸브를 가지고 있다. 이들 두 개의 압력 조절 밸브는 다른 제어 압력으로 각각 설정되어 있고, 고압측의 경우 액체 토출 유닛(300) 내의 공통 공급 채널(211)을 거쳐, 그리고, 저압측의 경우 공통 회수 채널(212)을 거쳐 액체 공급 유닛(220)과 연통한다.5 illustrates an exploded perspective view of the parts and units 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 case 80. A liquid connecting portion 111 (FIG. 3) is provided to the liquid supply unit 220, and a filter 221 for each color in communication with each opening of the liquid connecting portion 111 for removing foreign matter in the supplied ink. 2 and 3 are provided inside the liquid supply unit 220. The two liquid supply units 220 are each provided with filters 221 for two colors. The liquid passing through the filter 221 is supplied to each negative pressure control unit 230 provided in the corresponding liquid supply unit 220. Each negative pressure control unit 230 is a unit consisting of a pressure regulating valve for its respective color and is supplied to the recording apparatus 1000 generated due to fluctuations in the flow rate of the liquid by an operation such as a valve and a spring member provided therein. The change in pressure drop in the system (the supply system upstream of the liquid discharge head 3) is significantly attenuated. Therefore, the negative pressure control unit 230 can stabilize the change of the negative pressure on the downstream side (liquid discharge unit 300 side) from them within a specific range. Each negative pressure control unit 230 for each color has two pressure regulating valves built in as described in FIG. 2. These two pressure regulating valves are set to different control pressures, respectively, on the high pressure side via the common supply channel 211 in the liquid discharge unit 300 and on the low pressure side via the common recovery channel 212. Communicate with the liquid supply unit 220.

케이스(80)는 액체 토출 유닛 지지 부재(81) 및 전기 배선 기판 지지 부재(82)를 포함하도록 구성되고, 액체 토출 유닛(300) 및 전기 배선 기판(90)을 지지하며, 액체 토출 헤드(3)의 강성도를 확보하도록 구성된다. 전기 배선 기판 지지 부재(82)는 전기 배선 기판(90)을 지지하기 위한 것이며, 액체 토출 유닛 지지 부재(81)에 대한 나사결합에 의해 고정된다. 액체 토출 유닛 지지 부재(81)는 액체 토출 유닛(300)의 뒤틀림 및 변형을 교정하도록 기능하며, 따라서, 다수의 기록 소자 기판(10)의 상대적 위치 정확도를 보증함으로써 기록물의 불균등을 억제한다. 따라서, 액체 토출 유닛 지지 부재(81)는 충분한 강성도를 갖는 것이 바람직하다. 적절한 재료의 예는 스테인레스 스틸 및 알루미늄 같은 금속 재료와 알루미나 같은 세라믹을 포함한다. 액체 토출 유닛 지지 부재(81)는 개구(83, 84)를 가지며, 이들 내로 결합 고무 부재(100)가 삽입된다. 액체 공급 유닛(220)으로부터 공급되는 액체는 결합 고무 부재(100)를 통과하고, 액체 토출 유닛(300)을 구성하는 부품인 제3 채널 부재(70)로 안내된다.The case 80 is configured to include a liquid discharge unit support member 81 and an electrical wiring board support member 82, support the liquid discharge unit 300 and the electrical wiring board 90, and the liquid discharge head 3. It is configured to secure the stiffness of). The electrical wiring board support member 82 is for supporting the electrical wiring board 90 and is fixed by screwing to the liquid discharge unit support member 81. The liquid discharge unit support member 81 functions to correct the distortion and deformation of the liquid discharge unit 300, and thus suppresses the inequality of the recording by ensuring the relative positional accuracy of the plurality of recording element substrates 10. Therefore, it is preferable that the liquid discharge unit support member 81 has sufficient rigidity. Examples of suitable materials include metal materials such as stainless steel and aluminum and ceramics such as alumina. The liquid discharge unit support member 81 has openings 83 and 84, into which the bonded rubber member 100 is inserted. The liquid supplied from the liquid supply unit 220 passes through the coupling rubber member 100 and is guided to the third channel member 70, which is a component constituting the liquid discharge unit 300.

액체 토출 유닛(300)은 다수의 토출 모듈(200)과 채널 부재(210)로 구성되고, 커버 부재(130)가 기록 매체에 대면하는 액체 토출 유닛(300)의 면에 부착된다. 커버 부재(130)는 긴 개구(131)가 제공되는 프레임형 면을 갖는 부재이다. 토출 모듈(200)에 포함된 기록 소자 기판(10) 및 밀봉재로 구성된 밀봉 부분(110)(도 9)는 도 5에 예시된 바와 같이 개구(131)로부터 노출되어 있다. 개구(131)의 주연부의 프레임 부분은 기록 대기시 액체 토출 헤드(3)를 덮어 가리는 캡 부재를 위한 접촉 표면으로서 기능한다. 따라서, 접착제, 밀봉제, 충전 부재 등으로 개구(131)의 주연부를 코팅하여 액체 토출 유닛(300)의 토출구 면의 간극 및 요철부를 채우는 것에 의해 덮개부착시 폐쇄된 공간이 바람직하게 형성된다.The liquid discharge unit 300 is composed of a plurality of discharge modules 200 and a channel member 210, and the cover member 130 is attached to the surface of the liquid discharge unit 300 facing the recording medium. The cover member 130 is a member having a framed surface provided with an elongated opening 131. The sealing portion 110 (FIG. 9) composed of the recording element substrate 10 and the sealing material included in the discharge module 200 is exposed from the opening 131 as illustrated in FIG. The frame portion of the periphery of the opening 131 functions as a contact surface for the cap member that covers the liquid discharge head 3 during recording standby. Therefore, by closing the periphery of the opening 131 with an adhesive, a sealant, a filling member or the like to fill the gaps and uneven portions of the discharge port surface of the liquid discharge unit 300, a closed space is preferably formed when the lid is attached.

다음에, 액체 토출 유닛(300)에 포함되는 채널 부재(210)의 구성에 관하여 설명한다. 채널 부재(210)는 제1 채널 부재(50), 제2 채널 부재(60) 및 제3 채널 부재(70)를 적층하는 것에 의해 형성되는 물품이다. 채널 부재(210)는 액체 공급 유닛(220)으로부터 토출 모듈(200) 각각으로 공급되는 액체를 분배하고 토출 모듈(200)로부터 액체 공급 유닛(220)으로 재순환되는 액체를 복귀시키는 채널 부재이다. 채널 부재(210)는 나사에 의해 액체 토출 유닛 지지 부재(81)에 고정됨으로써 채널 부재(210)의 뒤틀림 및 변형을 억제한다.Next, the configuration of the channel member 210 included in the liquid discharge unit 300 will be described. The channel member 210 is an article formed by stacking the first channel member 50, the second channel member 60, and the third channel member 70. The channel member 210 is a channel member that distributes the liquid supplied from the liquid supply unit 220 to each of the discharge modules 200 and returns the liquid recycled from the discharge module 200 to the liquid supply unit 220. The channel member 210 is fixed to the liquid discharge unit support member 81 by screws to suppress distortion and deformation of the channel member 210.

도 6a 내지 도 6f는 제1 내지 제3 채널 부재를 구성하는 채널 부재의 전방 및 후방 측부를 예시하는 도면이다. 도 6a는 토출 모듈(200)이 장착되는 제1 채널 부재(50)의 측부를 예시하고, 도 6f는 액체 토출 유닛 지지 부재(81)와 접촉하게 되는 제3 채널 부재(70)의 면을 예시한다. 제1 채널 부재(50) 및 제2 채널 부재(60)는 각각 도 6b 및 도 6c에 예시되어 있는 서로 결합하는 채널 부재 접촉 면을 가지고, 도 6d 및 도 6e에 예시된 바와 같이 제2 채널 부재(60)와 제3 채널 부재(70)도 마찬가지이다. 결합하는 제2 채널 부재(60) 및 제3 채널 부재(70)는 그 위에 공통 채널 홈(62, 71)이 형성되어 있으며, 이들은 서로 대면할 때, 채널 부재의 길이 방향으로 연장하는 8개 공통 채널을 형성한다. 이는 채널 부재(210) 내에서 각 컬러에 대해 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)의 세트를 형성한다(도 7). 제3 채널 부재(70)의 연통 포트(72)는 유체 연결에 의해 액체 공급 유닛(220)과 연통하도록 결합 고무 부재(100) 내의 구멍과 연통한다. 다수의 연통 포트(61)가 제2 채널 부재(60)의 공통 채널 홈(62)의 저부 면 상에 형성되어 제1 채널 부재(50)의 개별 채널 홈(52)의 일 단부와 연통한다. 연통 포트(51)는 연통 포트(51)를 거친 유체 연결에 의해 다수의 토출 모듈(200)과 연통하도록 제1 채널 부재(50)의 개별 채널 홈(52)의 다른 단부에 형성된다. 이들 개별 채널 홈(52)은 채널 부재의 중간에 채널이 통합될 수 있게 한다.6A-6F are diagrams illustrating the front and rear sides of the channel members constituting the first to third channel members. FIG. 6A illustrates the side of the first channel member 50 on which the discharge module 200 is mounted, and FIG. 6F illustrates the surface of the third channel member 70 coming into contact with the liquid discharge unit support member 81. do. The first channel member 50 and the second channel member 60 have channel member contact surfaces that engage with each other illustrated in FIGS. 6B and 6C, respectively, and the second channel member as illustrated in FIGS. 6D and 6E. The same applies to the 60 and the third channel member 70. The joining second channel member 60 and the third channel member 70 have common channel grooves 62 and 71 formed thereon, which are eight common extending in the longitudinal direction of the channel member when facing each other. Form a channel. This forms a set of common feed channel 211 and common return channel 212 for each color in channel member 210 (FIG. 7). The communication port 72 of the third channel member 70 communicates with a hole in the engagement rubber member 100 to communicate with the liquid supply unit 220 by fluid connection. A plurality of communication ports 61 are formed on the bottom face of the common channel groove 62 of the second channel member 60 to communicate with one end of the individual channel groove 52 of the first channel member 50. The communication port 51 is formed at the other end of the individual channel groove 52 of the first channel member 50 to communicate with the plurality of discharge modules 200 by fluid connection via the communication port 51. These individual channel grooves 52 allow the channel to be integrated in the middle of the channel member.

제1 내지 제3 채널 부재는 바람직하게는 액체에 대해 내식성이고, 낮은 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 형성된다. 예시적인 적절한 재료는 알루미나, 액정 폴리머(LCP) 및 복합 재료(수지 재료)를 포함하며, 복합재는 무기 충전재, 예컨대, 미세 실리카 입자 또는 섬유 등이 폴리페닐 설파이드(PPS), 폴리설폰(PSF) 또는 변성 폴리페닐렌 에테르(PPE) 같은 기재에 추가되어 있다. 채널 부재(210)는 세 개의 채널 부재를 적층하고 접착제를 사용하여 접착함으로서 형성될 수 있거나, 재료로서 복합 수지 재료를 선택하는 경우에는, 세 개의 채널 부재가 융합에 의해 결합될 수 있다.The first to third channel members are preferably formed of a material that is corrosion resistant to liquid and has a low linear expansion coefficient. Exemplary suitable materials include alumina, liquid crystal polymers (LCPs), and composite materials (resin materials), wherein the composites include inorganic fillers such as fine silica particles or fibers such as polyphenyl sulfide (PPS), polysulfone (PSF) or In addition to substrates such as modified polyphenylene ethers (PPE). The channel member 210 may be formed by stacking three channel members and adhering with an adhesive, or when selecting a composite resin material as the material, the three channel members may be joined by fusion.

다음에, 채널 부재(210) 내의 채널의 연결 관계를 도 7을 참조로 설명한다. 도 7은 토출 모듈(200)이 장착되는 제1 채널 부재(50)의 측부로부터 본 바와 같은, 제1 내지 제3 채널 부재를 결합함으로써 형성된 채널 부재(210) 내의 채널의 부분 확대 투시도이다. 채널 부재(210)는 각 컬러에 대하여, 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 연장하는 공통 공급 채널(211)(211a, 211b, 211c, 211d) 및 공통 회수 채널(212)(212a, 212b, 212c, 212d)을 갖는다. 개별 채널 홈(52)으로 형성된 다수의 개별 공급 채널(213)(213a, 213b, 213c, 213d)이 연통 포트(61)를 거쳐 각 컬러의 공통 공급 채널(211)에 연결된다. 개별 채널 홈(52)으로 형성된 다수의 개별 회수 채널(214)(214a, 214b, 214c, 214d)이 연통 포트(61)를 거쳐 각 컬러의 공통 회수 채널(212)에 연결된다. 이러한 채널 구성은 공통 공급 채널(211)로부터 개별 공급 채널(213)을 거쳐 채널 부재의 중간에 배치된 기록 소자 기판(10)에서 잉크가 통합될 수 있게 한다. 또한, 잉크는 기록 소자 기판(10)으로부터 개별 회수 채널(214)을 거쳐 공통 회수 채널(212)로 회수될 수 있다.Next, the connection relationship of the channels in the channel member 210 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a partially enlarged perspective view of a channel in the channel member 210 formed by joining the first to third channel members, as seen from the side of the first channel member 50 on which the discharge module 200 is mounted. The channel member 210 includes, for each color, a common supply channel 211 (211a, 211b, 211c, 211d) and a common recovery channel 212 (212a, 212b) extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3. 212c, 212d). A plurality of individual supply channels 213 (213a, 213b, 213c, and 213d) formed by the individual channel grooves 52 are connected to the common supply channel 211 of each color via the communication port 61. A plurality of individual recovery channels 214 (214a, 214b, 214c, 214d) formed as individual channel grooves 52 are connected to the common recovery channel 212 of each color via a communication port 61. This channel configuration allows ink to be integrated in the recording element substrate 10 disposed in the middle of the channel member from the common supply channel 211 to the individual supply channel 213. In addition, ink may be recovered from the recording element substrate 10 to the common recovery channel 212 via the individual recovery channel 214.

도 8은 개별 회수 채널(214a 및 214c)이 연통 포트(51)를 거쳐 토출 모듈(200)과 연통하는 것을 예시하는 도 7의 선 VIII-VIII을 따라 취한 단면도이다. 비록, 도 8이 개별 회수 채널(214a, 214c)만을 예시하지만, 개별 공급 채널(213) 및 토출 모듈(200)이 다른 단면에서 도 7에 예시된 바와 같이 연통한다. 기록 소자 기판(10)에 제공된, 제1 채널 부재(50)로부터 기록 소자(15)로 잉크를 공급하기 위한 채널(도 10b)은 기록 소자 기판(10)과 토출 모듈(200)에 포함된 지지 부재(30)에 형성된다. 또한, 기록 소자(15)로 공급되는 액체 중 일부 또는 모두를 제1 채널 부재(50)로 회수(재순환)하기 위한 채널이 기록 소자 기판(10)과 지지 부재(30)에 형성된다. 각 컬러의 공통 공급 채널(211)은 액체 공급 유닛(220)을 거쳐 대응 컬러의 부압 제어 유닛(230)(고압측)에 연결되고, 공통 회수 채널(212)은 액체 공급 유닛(220)을 거쳐 부압 제어 유닛(230)(저압측)에 연결된다. 부압 제어 유닛(230)은 공통 공급 채널(211)과 공통 회수 채널(212) 사이에 압력차를 생성한다. 따라서, 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이 채널이 연결되어 있는 본 적용례 따른 액체 토출 헤드(3)에서 공통 공급 채널(211)→개별 공급 채널(213)→기록 소자 기판(10)→개별 회수 채널(214)→공통 회수 채널(212)의 순서로 각 컬러를 위한 유동이 발생한다.8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 7 illustrating the individual recovery channels 214a and 214c communicating with the discharge module 200 via the communication port 51. Although FIG. 8 illustrates only the individual recovery channels 214a and 214c, the individual supply channel 213 and the discharge module 200 communicate as illustrated in FIG. 7 in another cross section. The channel for supplying ink from the first channel member 50 to the recording element 15 (FIG. 10B) provided in the recording element substrate 10 is supported by the recording element substrate 10 and the discharge module 200. It is formed in the member 30. In addition, a channel for recovering (recycling) some or all of the liquid supplied to the recording element 15 to the first channel member 50 is formed in the recording element substrate 10 and the support member 30. The common supply channel 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 channel 212 is passed through the liquid supply unit 220. It is connected to the negative pressure control unit 230 (low pressure side). The negative pressure control unit 230 generates a pressure difference between the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. Therefore, in the liquid discharge head 3 according to the present application in which the channels are connected as illustrated in FIGS. 7 and 8, the common supply channel 211 → individual supply channel 213 → recording element substrate 10 → individual number of times. Flow for each color occurs in the order of channel 214 to common recovery channel 212.

토출 모듈의 설명Description of the discharge module

도 9a는 하나의 토출 모듈(200)의 사시도를 예시하고, 도 9b는 그 분해도를 도시한다. 토출 모듈(200)을 제조하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 기록 소자 기판(10) 및 가요성 인쇄 회로 기판(40)이 연통 포트(31)가 미리 형성되어 있는 지지 부재(30)에 부착된다. 후속하여, 기록 소자 기판(10) 상의 단자(16)가 와이어 본딩에 의해 가요성 인쇄 회로 기판(40) 상의 단자(41)에 전기적으로 연결되고, 그후, 와이어 본딩된 부분(전기 접속 부분)이 밀봉 부분(110)을 형성하도록 밀봉제에 의해 덮여지고 밀봉된다. 기록 소자 기판(10)으로부터 가요성 인쇄 회로 기판(40)의 다른 단부의 단자(42)는 전기 배선 기판(90)의 연결 단자(93)(도 5)에 전기적으로 연결된다. 지지 부재(30)는 기록 소자 기판(10)을 지지하는 지지 부재이고, 또한, 유체 연결에 의해 채널 부재(210)와 기록 소자 기판(10) 사이에서 연통하는 채널 부재이다. 따라서, 지지 부재(30)는 고도의 평탄도를 가져야 하며, 또한, 높은 신뢰도로 기록 소자 기판(10)에 결합될 수 있어야 한다. 적절한 재료의 예는 알루미나 및 수지 재료를 포함한다.9A illustrates a perspective view of one discharge module 200, and FIG. 9B shows an exploded view thereof. The method of manufacturing the discharge module 200 is as follows. First, the recording element substrate 10 and the flexible printed circuit board 40 are attached to the support member 30 on which the communication port 31 is formed in advance. Subsequently, the terminal 16 on the recording element substrate 10 is electrically connected to the terminal 41 on the flexible printed circuit board 40 by wire bonding, and then the wire bonded portion (electric connecting portion) is It is covered and sealed by a sealant to form the seal portion 110. The terminal 42 at the other end of the flexible printed circuit board 40 from the recording element substrate 10 is electrically connected to the connecting terminal 93 (FIG. 5) of the electrical wiring board 90. The supporting member 30 is a supporting member for supporting the recording element substrate 10, and is also a channel member communicating between the channel member 210 and the recording element substrate 10 by fluid connection. Thus, the support member 30 must have a high degree of flatness and can also be coupled to the recording element substrate 10 with high reliability. Examples of suitable materials include alumina and resin materials.

기록 소자 기판의 구조의 설명Description of the structure of the recording element substrate

본 적용례에 따른 기록 소자 기판(10)의 구성을 설명한다. 도 10a는 토출구(13)가 형성되어 있는 기록 소자 기판(10)의 측부의 평면도이고, 도 10b는 도 10a에 XB로 표시된 부분의 확대도이며, 도 10c는 도 10a의 것으로부터의 기록 소자 기판(10)의 후방 면의 평면도이다. 기록 소자 기판(10)은 토출구 형성 부재(12)를 가지고, 이 토출구 형성 부재에 잉크 컬러에 대응하는 네 개의 토출구 열이 도 10a에 도시된 바와 같이 형성된다. 이하에서, 다수의 토출구(13)가 배열되어 있는 토출구 열이 연장하는 방향을 "토출구 열" 방향이라 지칭할 것임을 언급해둔다.The configuration of the recording element substrate 10 according to this application example will be described. FIG. 10A is a plan view of a side portion of the recording element substrate 10 in which the discharge port 13 is formed, FIG. 10B is an enlarged view of the portion indicated by XB in FIG. 10A, and FIG. 10C is a recording element substrate from that in FIG. 10A. It is a top view of the rear surface of (10). The recording element substrate 10 has an ejection opening forming member 12, and four ejection opening forming columns corresponding to the ink color are formed in this ejection opening forming member as shown in Fig. 10A. Hereinafter, it will be mentioned that the direction in which the discharge port rows in which the plurality of discharge ports 13 are arranged extends will be referred to as the "discharge outlet row" direction.

액체를 토출하는데 사용되는 에너지를 발생시키는 가열 소자인 기록 소자(15)는 도 10b에 예시된 바와 같이 토출구(13)에 대응하는 위치에 배치된다. 기록 소자(15)를 수용하는 압력 챔버(23)는 격벽(22)에 의해 격리되어 있다. 기록 소자(15)는 기록 소자 기판(10)에 제공된 전기 배선(도시 생략)에 의해 도 10a의 단자(16)에 전기적으로 연결된다. 기록 소자(15)는 전기 배선 기판(90)(도 5) 및 가요성 인쇄 회로 기판(40)(도 9)을 거쳐 기록 장치(1000)의 제어 회로로부터 입력된 펄스 신호에 기초하여 액체가 비등하게 하도록 열을 발생시킨다. 이러한 비등으로 인한 발포의 힘은 액체를 토출구(13)로부터 토출한다. 액체 공급 채널(18)은 각 토출구 열의 일 측부를 따라 연장하고, 타측을 따라 액체 회수 채널(19)이 연장한다. 액체 공급 채널(18) 및 액체 회수 채널(19)은 기록 소자 기판(10)에 제공된 토출구 열의 방향으로 연장하는 채널이며, 각각 공급 포트(17a) 및 회수 포트(17b)를 거쳐 토출구(13)와 연통한다.The recording element 15, which is a heating element for generating energy used to discharge the liquid, is disposed at a position corresponding to the discharge port 13 as illustrated in FIG. 10B. The pressure chamber 23 containing the recording element 15 is isolated by the partition wall 22. The recording element 15 is electrically connected to the terminal 16 of FIG. 10A by electrical wiring (not shown) provided on the recording element substrate 10. The recording element 15 boils liquid based on a pulse signal input from the control circuit of the recording apparatus 1000 via the electrical wiring board 90 (FIG. 5) and the flexible printed circuit board 40 (FIG. 9). To generate heat. The force of foaming due to such boiling discharges the liquid from the discharge port 13. The liquid supply channel 18 extends along one side of each outlet port row, and the liquid recovery channel 19 extends along the other side. The liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 19 are channels extending in the direction of the row of discharge ports provided on the recording element substrate 10, and the discharge port 13 and the discharge port 13b are provided via the supply port 17a and the recovery port 17b, respectively. Communicate.

시트형 커버(20)가 토출구(13)가 형성되어 있는 기록 소자 기판(10)의 면으로부터 후방 면 상에 적층되고, 커버(20)는 도 10c 및 도 11에 예시된 바와 같이, 후술된 액체 공급 채널(18) 및 액체 회수 채널(19)과 연통하는 다수의 개구(21)를 갖는다. 본 적용예에서, 세 개의 개구(21)가 각 액체 공급 채널(18)을 위해 커버(20)에 제공되고, 두 개의 개구(21)가 각 액체 회수 채널(19)을 위해 제공된다. 커버(20)의 개구(21)는 도 10b에 예시된 바와 같이, 도 6a에 예시된 다수의 연통 포트(51)와 연통한다. 커버(20)는 도 11에 도시된 바와 같이 기록 소자 기판(10)의 기판(11)에 형성된 액체 공급 채널(18) 및 액체 회수 채널(19)의 측부의 일부를 구성하는 덮개로서 기능한다. 커버(20)는 바람직하게는 액체에 대해 충분히 내식성이고, 컬러 혼합 방지의 견지로부터 개구(21)의 개구 형상 및 그 위치에 관한 고도의 정밀도를 가져야 한다. 따라서, 포토리소그래피 공정에 의해 개구(21)가 형성되는, 감광 수지 재료 또는 실리콘 판이 커버(20)를 위한 재료로서 바람직하게 사용된다. 따라서, 커버(20)는 개구(21)에 의해 채널의 피치를 변화시키기 위한 것이다. 커버(20)는 바람직하게는 압력 강하를 고려하여 얇고, 바람직하게는 필름 재료로 형성된다.The sheet-like cover 20 is laminated on the rear surface from the surface of the recording element substrate 10 on which the discharge port 13 is formed, and the cover 20 is supplied with the liquid described below, as illustrated in FIGS. 10C and 11. It has a plurality of openings 21 in communication with the channel 18 and the liquid recovery channel 19. In this application, three openings 21 are provided in the cover 20 for each liquid supply channel 18, and two openings 21 are provided for each liquid recovery channel 19. The opening 21 of the cover 20 communicates with the plurality of communication ports 51 illustrated in FIG. 6A, as illustrated in FIG. 10B. The cover 20 functions as a cover forming part of the side of the liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 19 formed in the substrate 11 of the recording element substrate 10 as shown in FIG. The cover 20 is preferably sufficiently corrosion resistant to liquid and should have a high degree of precision regarding the shape of the opening and the position of the opening 21 from the standpoint of preventing color mixing. Therefore, a photosensitive resin material or a silicon plate, on which the opening 21 is formed by a photolithography process, is preferably used as the material for the cover 20. Thus, the cover 20 is for changing the pitch of the channel by the opening 21. The cover 20 is preferably thin in view of the pressure drop and is preferably formed of a film material.

다음에, 기록 소자 기판(10) 내의 액체의 유동을 설명한다. 도 11은 도 10a의 평면 XI-XI을 따라 취한 커버(20)와 기록 소자 기판(10)의 단면을 예시하는 사시도이다. 기록 소자 기판(10)은 감광 수지로 형성된 토출구 형성 부재(12)와 실리콘(Si)으로 형성된 기판(11)을 적층함으로써 형성되고, 커버(20)가 기판(11)의 후방 면에 결합된다. 기록 소자(15)는 기판(11)의 다른 면 측에 형성되고(도 10b), 토출구 열을 따라 연장하는 액체 공급 채널(18) 및 액체 회수 채널(19)을 구성하는 홈이 그 이면측에 형성된다. 기판(11)과 커버(20)에 의해 형성되는 액체 공급 채널(18) 및 액체 회수 채널(19)은 각각 채널 부재(210) 내의 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)에 연결되고, 액체 공급 채널(18)과 액체 회수 채널(19) 사이에는 차압이 존재한다. 액체가 액체 토출 헤드(3)의 다수의 토출구(13)로부터 토출되고 기록이 수행될 때, 토출 동작을 수행하지 않는 토출구(13)에서 차압에 기인하여 다음과 같이 액체가 유동한다. 즉, 기판(11) 내에 제공된 액체 공급 채널(18) 내의 잉크는 공급 포트(17a), 압력 챔버(23) 및 회수 포트(17b)를 거쳐 액체 회수 채널(19)로 유동한다(도 11의 화살표 C로 표시된 유동). 이러한 유동은 토출구(13)로부터의 증발에 기인하여 농후화된 잉크, 기포, 이물질 등이 기록이 수행되지 않는 토출구(13)와 압력 챔버(23)로부터 액체 회수 채널(19)로 회수될 수 있게 한다. 이는 압력 챔버(23) 및 토출구(13)에서의 잉크의 농후화가 억제될 수 있게 한다. 액체 회수 채널(19)로 회수된 액체는 채널 부재(210)의 연통 포트(51), 개별 회수 채널(214) 및 공통 회수 채널(212)의 순서로 커버(20)의 개구(21) 및 지지 부재(30)의 액체 연통 포트(31)를 거쳐 회수되고(도 9b 참조), 궁극적으로, 기록 장치(1000)의 공급 경로로 회수된다.Next, the flow of the liquid in the recording element substrate 10 will be described. FIG. 11 is a perspective view illustrating a cross section of the cover 20 and the recording element substrate 10 taken along plane XI-XI of FIG. 10A. The recording element substrate 10 is formed by stacking the discharge port forming member 12 formed of the photosensitive resin and the substrate 11 formed of silicon (Si), and the cover 20 is coupled to the rear face of the substrate 11. The recording element 15 is formed on the other side of the substrate 11 (FIG. 10B), and the grooves constituting the liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 19 extending along the discharge port row are located on the rear side thereof. Is formed. The liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 19 formed by the substrate 11 and the cover 20 are connected to the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 in the channel member 210, respectively. There is a differential pressure between the liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 19. When the liquid is discharged from the plurality of discharge ports 13 of the liquid discharge head 3 and recording is performed, the liquid flows as follows due to the differential pressure in the discharge port 13 which does not perform the discharge operation. That is, the ink in the liquid supply channel 18 provided in the substrate 11 flows to the liquid recovery channel 19 through the supply port 17a, the pressure chamber 23, and the recovery port 17b (arrow of FIG. 11). Flow indicated by C). This flow is such that thickened ink, bubbles, foreign matters, etc. due to evaporation from the discharge port 13 can be recovered from the discharge port 13 and the pressure chamber 23 to the liquid recovery channel 19 where recording is not performed. do. This allows the thickening of the ink in the pressure chamber 23 and the discharge port 13 to be suppressed. The liquid recovered into the liquid recovery channel 19 is supported by the opening 21 and support of the cover 20 in the order of the communication port 51 of the channel member 210, the individual recovery channel 214 and the common recovery channel 212. It is recovered via the liquid communication port 31 of the member 30 (see FIG. 9B), and ultimately, to the supply path of the recording apparatus 1000.

즉, 기록 장치 메인 유닛으로부터 액체 토출 헤드(3)로 공급된 액체는 후술된 순서의 유동에 의해 공급 및 회수된다. 먼저, 액체는 액체 공급 유닛(220)의 액체 연결 부분(111)으로부터 액체 토출 헤드(3) 내로 유동한다. 그후, 액체는 결합 고무 부재(100), 제3 채널 부재(70)에 제공된 연통 포트(72) 및 공통 채널 홈(71), 제2 채널 부재(60)에 제공된 공통 채널 홈(62) 및 연통 포트(61), 그리고, 제1 채널 부재(50)에 제공된 개별 채널 홈(52) 및 연통 포트(51)로 공급된다. 그후, 액체는 기판(11)에 제공되어 있는 액체 공급 채널(18) 및 공급 포트(17a)의 순서로 압력 챔버(23)에 공급된다. 압력 챔버(23)에 공급되었지만 토출구(13)로부터 토출되지 않은 액체는 기판(11)에 제공된 회수 포트(17b) 및 액체 회수 채널(19), 커버(20)에 제공된 개구(21) 및 지지 부재(30)에 제공된 액체 연통 포트(31)의 순서로 유동한다. 그후, 액체는 제1 채널 부재(50)에 제공된 연통 포트(51) 및 개별 채널 홈(52), 제2 채널 부재(60)에 제공된 연통 포트(61) 및 공통 채널 홈(62), 제3 채널 부재(70)에 제공된 공통 채널 홈(71) 및 연통 포트(72), 그리고, 결합 고무 부재(100)의 순서로 유동한다. 액체는 추가로 액체 공급 유닛에 제공된 액체 연결 부분(111)으로부터 액체 토출 헤드(3)의 외측으로 유동한다. 도 2에 예시된 제1 순환 경로에서, 액체 연결 부분(111)으로부터 유입된 액체는 부압 제어 유닛(230)을 통과하고, 그후 결합 고무 부재(100)에 공급된다. 도 3에 예시된 제2 순환 경로에서, 압력 챔버(23)로부터 회수된 액체는 결합 고무 부재(100)를 통과하고, 그후 부압 제어 유닛(230)을 거쳐 액체 연결 부분(111)으로부터 액체 토출 헤드(3)의 외부로 유출된다.That is, the liquid supplied from the recording apparatus main unit to the liquid discharge head 3 is supplied and recovered by the flow in the order described below. First, the liquid flows into the liquid discharge head 3 from the liquid connecting portion 111 of the liquid supply unit 220. Thereafter, the liquid communicates with the coupling rubber member 100, the communication port 72 provided in the third channel member 70, and the common channel groove 71, the common channel groove 62 provided in the second channel member 60, and the communication. It is supplied to the port 61 and the individual channel groove 52 and the communication port 51 provided in the first channel member 50. Thereafter, the liquid is supplied to the pressure chamber 23 in the order of the liquid supply channel 18 and the supply port 17a provided on the substrate 11. The liquid supplied to the pressure chamber 23 but not discharged from the discharge port 13 is provided with the recovery port 17b and the liquid recovery channel 19 provided in the substrate 11, the opening 21 provided in the cover 20 and the support member. It flows in the order of the liquid communication port 31 provided in the 30. Thereafter, the liquid is provided with the communication port 51 and the individual channel grooves 52 provided in the first channel member 50, the communication port 61 provided with the second channel member 60 and the common channel groove 62, the third, and the like. It flows in the order of the common channel groove 71 and the communication port 72 provided in the channel member 70 and the coupling rubber member 100. The liquid further flows out of the liquid discharge head 3 from the liquid connecting portion 111 provided in the liquid supply unit. In the first circulation path illustrated in FIG. 2, the liquid flowing from the liquid connecting portion 111 passes through the negative pressure control unit 230 and is then supplied to the coupling rubber member 100. In the second circulation path illustrated in FIG. 3, the liquid recovered from the pressure chamber 23 passes through the coupling rubber member 100, and then through the negative pressure control unit 230, the liquid discharge head from the liquid connecting portion 111. It flows out of (3).

또한, 액체 토출 유닛(300)의 공통 공급 채널(211)의 일 단부로부터 유입된 모든 액체가 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이 개별 공급 채널(213)을 거쳐 압력 챔버(23)에 공급되는 것은 아니다. 개별 공급 채널(213)에 전혀 진입하지 않고 공통 공급 채널(211)의 다른 단부로부터 액체 공급 유닛(220)을 통해 유동하는 액체가 존재한다. 따라서, 기록 소자 기판(10)을 통해 진행하지 않고 액체가 유동하는 채널을 제공하는 것은 기록 소자 기판(10)이 본 적용례의 경우와 같이 유동 저항이 큰 미세 채널을 구비하는 경우에도 액체의 순환 유동의 역류가 억제될 수 있게 한다. 따라서, 본 적용례에 따른 액체 토출 헤드는 토출구 부근의 그리고 압력 챔버 내의 액체의 농후화를 억제할 수 있어서 정상 방향으로부터의 토출 이탈 및 액체 비토출을 억제할 수 있고, 그래서, 결과적으로 높은 화상 품질의 기록이 수행될 수 있다.In addition, all liquids introduced from one end of the common supply channel 211 of the liquid discharge unit 300 are supplied to the pressure chamber 23 via the individual supply channel 213 as illustrated in FIGS. 2 and 3. It is not. There is liquid flowing through the liquid supply unit 220 from the other end of the common feed channel 211 without entering the individual feed channel 213 at all. Therefore, providing a channel through which the liquid flows without proceeding through the recording element substrate 10 can provide a circulating flow of liquid even when the recording element substrate 10 has a fine channel with a large flow resistance as in the case of the present application. Reverse flow of Therefore, the liquid discharge head according to the present application can suppress the thickening of the liquid in the vicinity of the discharge port and in the pressure chamber, thereby suppressing the ejection deviation and the liquid non-ejection from the normal direction, and consequently, the high image quality Recording can be performed.

기록 소자 기판 사이의 위치 관계의 설명Explanation of Positional Relationship Between Recording Element Substrates

도 12는 두 개의 인접한 토출 모듈의 기록 소자 기판(10)의 인접한 부분들의 부분 확대도를 보여주는 평면도이다. 본 적용례에 따른 기록 소자 기판(10)은 도 10a 내지 도 10c에 예시된 바와 같이 평행사변형으로 형성된다. 토출구(13)가 기록 소자 기판(10) 상에 배열되는 토출구 열(14a 내지 14d)은 도 12에 예시된 바와 같이 특정 각도만큼 기록 매체의 반송 방향에 대해 경사지게 배치된다. 기록 소자 기판(10)의 인접한 부분의 토출구 열의 적어도 하나의 토출구는 그에 의해 기록 매체의 반송 방향으로 중첩하게 된다. 도 12에서, 라인 D 상의 두 개의 토출구가 서로 중첩 관계로 존재한다. 이러한 레이아웃은 기록 소자 기판(10)의 위치가 다소 미리결정된 위치로부터 이탈되는 경우에도 중첩하는 토출구의 구동 제어에 의해 기록된 화상의 검은 줄무늬 및 공백 부분이 잘 보이지 않게 할 수 있다. 도 12에 예시된 구성은 다수의 기록 소자 기판(10)이 엇갈린 배치 대신 직선(인라인)으로 배설되는 경우에도 사용될 수 있다. 따라서, 기록 매체의 반송 방향으로 액체 토출 헤드(3)의 길이의 증가를 억제하면서 기록 소자 기판(10) 사이의 중첩 부분에서의 검은 줄무늬 및 공백 부분이 처리될 수 있다. 비록, 본 토출구 열에 따른 기록 소자 기판(10)의 주 면의 형상이 평행사변형이지만, 이는 제한적인 것은 아니다. 본 개시내용의 구성은 형상이 직사각형, 사다리꼴 또는 다른 형상인 경우에도 적절히 적용될 수 있다.12 is a plan view showing a partially enlarged view of adjacent portions of the recording element substrate 10 of two adjacent ejection modules. The recording element substrate 10 according to this application example is formed in a parallelogram as illustrated in Figs. 10A to 10C. The ejection opening rows 14a to 14d in which the ejection openings 13 are arranged on the recording element substrate 10 are arranged inclined with respect to the conveying direction of the recording medium by a specific angle as illustrated in FIG. At least one discharge port in the discharge port row of adjacent portions of the recording element substrate 10 thereby overlaps in the conveying direction of the recording medium. In Fig. 12, two ejection openings on the line D exist in an overlapping relationship with each other. Such a layout can make the black streaks and blank portions of the recorded image hard to be seen by the drive control of the overlapping discharge ports even when the position of the recording element substrate 10 is somewhat displaced from the predetermined position. The configuration illustrated in FIG. 12 can also be used when a plurality of recording element substrates 10 are disposed in a straight line (inline) instead of a staggered arrangement. Therefore, black streaks and blank portions at overlapping portions between the recording element substrates 10 can be processed while suppressing an increase in the length of the liquid discharge head 3 in the conveying direction of the recording medium. Although the shape of the main surface of the recording element substrate 10 according to this discharge port row is a parallelogram, this is not a limitation. The configuration of the present disclosure may be appropriately applied even when the shape is rectangular, trapezoidal or other shape.

액체 토출 헤드 구성의 변형의 설명Description of the variation of the liquid discharge head configuration

전술한 액체 토출 헤드 구성의 변형을 도 32과 도 34a 내지 도 36을 참조로 설명한다. 전술한 예와 동일한 구성 및 기능은 설명에서 생략될 것이며, 차이점을 주로 설명한다. 이러한 변형에서, 액체와 액체 토출 헤드(3) 외측 사이의 연결 부분인 다수의 액체 연결 부분(111)이 도 32, 도 34a 및 도 34b에 예시된 바와 같이 길이 방향으로 액체 토출 헤드(3)의 일 단부측에서 통합된 방식으로 배치된다. 다수의 부압 제어 유닛(230)이 액체 토출 헤드(3)의 다른 단부측에서 통합된 방식으로 배치된다(도 35). 액체 토출 헤드(3)에 포함된 액체 공급 유닛(220)은 액체 토출 헤드(3)의 길이에 대응하는 길고 가는 유닛으로서 구성되며, 공급되는 4개 컬러의 액체에 대응하는 채널 및 필터(221)를 갖는다. 액체 토출 유닛 지지 부재(81)에 제공되는 개구(83 내지 86)의 위치도 도 35에 예시된 바와 같이 전술된 액체 토출 헤드(3)로부터 다른 위치에 있다.The above-described modification of the liquid discharge head configuration will be described with reference to FIGS. 32 and 34A to 36. The same configuration and function as the above-described example will be omitted in the description, and the difference will mainly be described. In this variant, a plurality of liquid connecting portions 111, which are the connecting portions between the liquid and the liquid discharge head 3 outside, are formed in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 as illustrated in FIGS. 32, 34A and 34B. It is arranged in an integrated manner on one end side. A plurality of negative pressure control units 230 are arranged in an integrated manner on the other end side of the liquid discharge head 3 (FIG. 35). The liquid supply unit 220 included in the liquid discharge head 3 is configured as a long thin unit corresponding to the length of the liquid discharge head 3, and the channel and filter 221 corresponding to the liquid of four colors to be supplied. Has The positions of the openings 83 to 86 provided in the liquid discharge unit support member 81 are also at different positions from the above-described liquid discharge head 3 as illustrated in FIG.

도 36은 채널 부재(50, 60, 70)의 적층된 상태를 예시한다. 다수의 기록 소자 기판(10)은 다수의 채널 부재(50, 60, 70)의 최고위 층인 제1 채널 부재(50)의 상부 면 상에 직선으로 배열된다. 각 기록 소자 기판(10)의 후방측 상에 형성된 개구(21)(도 19c)와 연통하는 채널로서, 두 개의 개별 공급 채널(213) 및 하나의 개별 회수 채널(214)이 각 액체 컬러를 위해 존재한다. 이에 대응하여, 또한, 기록 소자 기판(10)의 후방 면에 제공된 커버(20) 상에 형성된 개구(21)에 관하여, 각 액체 컬러를 위한 두 개의 공급 개구(21) 및 하나의 회수 개구(21)가 존재한다. 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 연장하는 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)이 도 36에 예시된 바와 같이 교번적으로 배열된다.36 illustrates the stacked state of the channel members 50, 60, 70. The plurality of recording element substrates 10 are arranged in a straight line on the top surface of the first channel member 50 which is the highest layer of the plurality of channel members 50, 60, 70. As a channel in communication with the opening 21 (FIG. 19C) formed on the rear side of each recording element substrate 10, two separate supply channels 213 and one individual recovery channel 214 are provided for each liquid color. exist. Correspondingly, also with respect to the opening 21 formed on the cover 20 provided on the rear face of the recording element substrate 10, two supply openings 21 and one recovery opening 21 for each liquid color. ) Exists. The common supply channel 211 and the common recovery channel 212 extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 are alternately arranged as illustrated in FIG. 36.

제2 적용례Second application example

제2 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3) 및 잉크젯 기록 장치(1000)의 구성을 설명한다. 제1 적용례와 다른 부분이 주로 설명되고, 제1 적용례와 동일한 부분은 설명이 생략된다는 것을 언급해둔다.The configuration of the liquid discharge head 3 and the inkjet recording apparatus 1000 according to the second application example will be described. It is noted that parts different from the first application example are mainly described, and parts identical to the first application example are omitted from the description.

잉크젯 기록 장치의 설명Description of Inkjet Recording Device

도 20은 제2 적용례에 따른 잉크젯 기록 장치를 예시한다. 제2 적용례에 따른 기록 장치(1000)는 CMYK 잉크 중 하나에 각각 대응하는 네 개의 단색 액체 토출 헤드(3)를 배열함으로써 기록 매체 상에 풀 컬러 기록이 수행된다는 점에 관하여 제1 적용례와 다르다. 비록, 제1 적용례에서 컬러당 사용가능한 토출구 열의 수가 하나의 열이었지만, 제2 적용례에서 컬러당 사용가능한 토출구 열의 수는 20 열이다(도 19a). 이는 다수의 토출구 열에 기록 데이터를 할당함으로써 극도로 고속의 기록이 수행될 수 있게 한다. 잉크체 비토출을 나타내는 토출구가 존재하는 경우에도 상보적 방식으로 토출을 수행하는 다른 열의 기록 매체의 반송 방향으로 대응 위치의 토출구에 의해 신뢰도가 개선될 수 있고, 따라서, 이러한 배열은 산업적 인쇄에 적합하다. 기록 장치(1000)의 공급 시스템, 버퍼 탱크(1003) 및 메인 탱크(1006)(도 2)는 제1 적용례와 동일한 방식으로 유체 연결에 의해 액체 토출 헤드(3)에 연결된다. 각 액체 토출 헤드(3)는 또한 전기 제어 유닛에 전기적으로 연결되며, 이 전기 제어 유닛은 액체 토출 헤드(3)에 전력 및 토출 제어 신호를 전송한다.20 illustrates an inkjet recording apparatus according to the second application example. The recording apparatus 1000 according to the second application example differs from the first application example in that full color recording is performed on the recording medium by arranging four monochromatic liquid ejecting heads 3 respectively corresponding to one of the CMYK inks. Although the number of ejection outlet rows available per color in the first application was one column, the number of ejection outlet rows available per color in the second application is 20 (Fig. 19A). This allows extremely fast recording to be performed by assigning recording data to a plurality of discharge port rows. Reliability can be improved by the ejection openings of the corresponding positions in the conveying direction of the recording medium of other rows which perform ejection in a complementary manner even when there are ejection openings indicating the ink body ejection, and therefore, such an arrangement is suitable for industrial printing. Do. The supply system, the buffer tank 1003 and the main tank 1006 (FIG. 2) of the recording apparatus 1000 are connected to the liquid discharge head 3 by fluid connection in the same manner as in the first application example. Each liquid discharge head 3 is also electrically connected to an electrical control unit, which transmits power and discharge control signals to the liquid discharge head 3.

순환 경로의 설명.Description of the circular path.

도 2 및 도 3에 예시된 제1 및 제2 순환 경로가 제1 적용례와 동일한 방식으로 기록 장치(1000)와 액체 토출 헤드(3) 사이의 액체 순환 경로로서 사용될 수 있다.The first and second circulation paths illustrated in Figs. 2 and 3 can be used as the liquid circulation path between the recording apparatus 1000 and the liquid discharge head 3 in the same manner as the first application.

액체 토출 헤드의 구조의 설명Description of the structure of the liquid discharge head

제2 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)의 구조에 관하여 설명한다. 도 13a 및 도 13b는 본 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)의 사시도이다. 액체 토출 헤드(3)는 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 직선으로 배열된 16개 기록 소자 기판(10)을 구비하며, 하나의 컬러의 액체로 기록할 수 있는 잉크젯 라인 기록 헤드이다. 액체 토출 헤드(3)는 제1 적용례와 동일한 방식으로 액체 연결 부분(111), 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)를 갖는다. 본 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)는 토출구 열의 수가 더 많기 때문에 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)가 액체 토출 헤드(3)의 양 측부에 배치된다는 점에서 제1 적용례와 다르다. 이는 기록 소자 기판(10)에 제공되는 배선 부분에서 발생하는 전압 강하 및 신호 전송 지연을 감소시키기 위한 것이다.The structure of the liquid discharge head 3 according to the second application example will be described. 13A and 13B are perspective views of the liquid discharge head 3 according to the present application. The liquid discharge head 3 has 16 recording element substrates 10 arranged in a straight line in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, and is an ink jet line recording head capable of recording with liquid of one color. The liquid discharge head 3 has a liquid connecting portion 111, an input terminal 91 and a power supply terminal 92 in the same manner as in the first application example. The liquid discharge head 3 according to this application example is different from the first application example in that the input terminal 91 and the power supply terminal 92 are disposed on both sides of the liquid discharge head 3 because the number of discharge port rows is larger. This is to reduce the voltage drop and the signal transmission delay occurring in the wiring portion provided on the recording element substrate 10.

도 14는 기능에 따라 분해되어 있는 액체 토출 헤드(3)를 구성하는 각 부분 또는 유닛을 예시하는, 액체 토출 헤드(3)의 분해 사시도이다. 유닛 및 부재의 역할과, 액체 토출 헤드를 통한 액체 유동의 순서는 기본적으로 제1 적용례와 동일하지만, 액체 토출 헤드의 강성도가 보증되는 기능은 서로 다르다. 액체 토출 헤드의 강성도는 주로 제1 적용례에서 액체 토출 유닛 지지 부재(81)에 의해 보증되지만, 제2 적용례에서는 액체 토출 유닛(300)에 포함된 제2 채널 부재(60)에 의해 보증된다. 본 적용례에서 제2 채널 부재(60)의 양 단부에 연결된 액체 토출 유닛 지지 부재(81)가 존재한다. 이러한 액체 토출 유닛(300)은 기록 장치(1000)의 캐리지에 기계적으로 결합되어 있고, 그에 의해, 액체 토출 헤드(3)가 위치된다. 전기 배선 기판(90)과 부압 제어 유닛(230)을 갖는 액체 공급 유닛(220)은 액체 토출 유닛 지지 부재(81)에 결합된다. 필터(도시 생략)가 두 개의 액체 공급 유닛(220) 내에 내장된다. 두 개의 부압 제어 유닛(230)은 서로 상대적으로 다른 고 및 저 부압에 의해 압력을 제어하도록 설정된다. 고압측 및 저압측 부압 제어 유닛(230)이 도 14a 내지 도 15에 예시된 바와 같이 액체 토출 헤드(3)의 단부에 배치될 때, 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 연장하는 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212) 상의 액체 유동은 서로 반대방향이다. 이는 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212) 사이의 열 교환을 촉진하여 두 공통 채널 사이의 온도차가 감소될 수 있게 한다. 이는 공통 채널을 따라 배치된 다수의 기록 소자 기판(10) 사이에 온도차가 쉽게 발생하지 않으며, 따라서, 온도차에 기인한 기록의 불균등이 쉽게 발생하지 않는다는 점에서 유리하다.FIG. 14 is an exploded perspective view of the liquid discharge head 3 illustrating each part or unit constituting the liquid discharge head 3 disassembled according to a function. The roles of the unit and the member and the order of the liquid flow through the liquid discharge head are basically the same as in the first application, but the functions in which the rigidity of the liquid discharge head is guaranteed are different from each other. The stiffness of the liquid discharge head is mainly guaranteed by the liquid discharge unit support member 81 in the first application example, but is guaranteed by the second channel member 60 included in the liquid discharge unit 300 in the second application example. In this application there is a liquid discharge unit support member 81 connected to both ends of the second channel member 60. This liquid discharge unit 300 is mechanically coupled to the carriage of the recording apparatus 1000, whereby the liquid discharge head 3 is located. The liquid supply unit 220 having the electrical wiring board 90 and the negative pressure control unit 230 is coupled to the liquid discharge unit support member 81. A filter (not shown) is embedded in the two liquid supply units 220. The two negative pressure control unit 230 is set to control the pressure by the high and low negative pressures relatively different from each other. When the high pressure side and low pressure side negative pressure control unit 230 is disposed at the end of the liquid discharge head 3 as illustrated in FIGS. 14A to 15, a common supply channel extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3. Liquid flows on 211 and common recovery channel 212 are in opposite directions. This facilitates heat exchange between the common feed channel 211 and the common recovery channel 212 so that the temperature difference between the two common channels can be reduced. This is advantageous in that a temperature difference does not easily occur between a plurality of recording element substrates 10 arranged along a common channel, and therefore, unevenness of recording due to the temperature difference does not easily occur.

액체 토출 유닛(300)의 채널 부재(210)를 다음에 상세히 설명한다. 채널 부재(210)는 도 14에 예시된 바와 같이 적층되어 있는 제1 채널 부재(50) 및 제2 채널 부재(60)이며, 액체 공급 유닛(220)으로부터 공급되는 액체를 토출 모듈(200)로 분배한다. 채널 부재(210)는 또한 토출 모듈(200)로부터 액체 공급 유닛(220)으로 재순환하는 액체를 복귀시키기 위한 채널 부재로서 기능한다. 채널 부재(210)의 제2 채널 부재(60)는 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)이 형성되어 있는 채널 부재이며, 또한, 주로, 액체 토출 헤드(3)의 강성도를 담당한다. 따라서, 제2 채널 부재(60)의 재료는 액체에 대하여 충분히 내식성이며, 높은 기계적 강도를 갖는다. 적절히 사용되는 재료의 예는 스테인레스 스틸, 티타늄(Ti), 알루미나 등을 포함한다.The channel member 210 of the liquid discharge unit 300 will be described in detail next. The channel member 210 is a first channel member 50 and a second channel member 60 stacked as illustrated in FIG. 14, and the liquid supplied from the liquid supply unit 220 to the discharge module 200. To distribute. The channel member 210 also functions as a channel member for returning the liquid recycled from the discharge module 200 to the liquid supply unit 220. The second channel member 60 of the channel member 210 is a channel member in which the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are formed, and is mainly responsible for the rigidity of the liquid discharge head 3. . Thus, the material of the second channel member 60 is sufficiently corrosion resistant to liquid and has high mechanical strength. Examples of materials suitably used include stainless steel, titanium (Ti), alumina and the like.

도 15a는 토출 모듈(200)이 장착되는 측부의 제1 채널 부재(50)의 면을 예시하고, 도 15b는 제2 채널 부재(60)와 접촉하게 되는, 그로부터의 이면을 예시하는 도면이다. 제1 적용례의 경우와는 달리, 제2 적용례에 따른 제1 채널 부재(50)는 토출 모듈(200)에 대응하는 다수의 부재가 인접하게 배열되어 있는 배열이다. 이러한 분할된 구조의 사용은 액체 토출 헤드의 길이에 대응하는 길이가 실현될 수 있게 하고, 따라서, 예로서, B2 사이즈 및 더 큰 시트에 대응하는 비교적 긴 규모의 액체 토출 헤드에 특히 적절히 사용될 수 있다. 제1 채널 부재(50)의 연통 포트(51)는 도 15a에 예시된 바와 같이 유체 연결에 의해 토출 모듈(200)과 연통하고, 제1 채널 부재(50)의 개별 연통 포트(53)는 도 15b에 예시된 바와 같이 유체 연결에 의해 제2 채널 부재(60)의 연통 포트(61)와 연통한다. 도 15c는 제1 채널 부재(50)와 접촉하는 제2 채널 부재(60)의 면을 예시하고, 도 15d는 두께 방향으로 취한, 제2 채널 부재(60)의 중간 부분의 단면을 예시하며, 도 15e는 액체 공급 유닛(220)과 접촉하게 되는 제2 채널 부재(60)의 면을 예시하는 도면이다. 제2 채널 부재(60)의 채널 및 연통 포트의 기능은 제1 적용례에서 1개 컬러분의 것과 동일하다. 제2 채널 부재(60)의 공통 채널 홈(71) 중 하나는 도 16에 예시된 공통 공급 채널(211)이고, 나머지는 공통 회수 채널(212)이다. 양자 모두는 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향을 따라서 일 단부측으로부터 다른 단부측을 향해 공급되는 액체를 갖는다. 제1 적용례의 경우와는 달리, 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)을 위한 액체의 길이 방향은 서로 반대 방향이다.FIG. 15A illustrates the face of the first channel member 50 on the side on which the discharge module 200 is mounted, and FIG. 15B illustrates the back face from which it comes into contact with the second channel member 60. Unlike the case of the first application example, the first channel member 50 according to the second application example is an arrangement in which a plurality of members corresponding to the discharge module 200 are arranged adjacently. The use of such a divided structure allows a length corresponding to the length of the liquid discharge head to be realized, and thus can be used particularly suitably for a relatively long scale liquid discharge head corresponding to, for example, a B2 size and a larger sheet. . The communication port 51 of the first channel member 50 communicates with the discharge module 200 by fluid connection as illustrated in FIG. 15A, and the individual communication port 53 of the first channel member 50 is shown in FIG. Communication with the communication port 61 of the second channel member 60 is by fluid connection as illustrated in 15b. FIG. 15C illustrates a surface of the second channel member 60 in contact with the first channel member 50, FIG. 15D illustrates a cross section of an intermediate portion of the second channel member 60, taken in the thickness direction, 15E is a diagram illustrating the face of the second channel member 60 in contact with the liquid supply unit 220. The function of the channel and communication port of the second channel member 60 is the same as that of one color in the first application. One of the common channel grooves 71 of the second channel member 60 is the common supply channel 211 illustrated in FIG. 16, and the other is the common recovery channel 212. Both have a liquid supplied from one end side to the other end side along the longitudinal direction of the liquid discharge head 3. Unlike the case of the first application example, the longitudinal directions of the liquids for the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are opposite to each other.

도 16은 기록 소자 기판(10)과 채널 부재(210) 사이의 액체에 관한 연결 관계를 예시하는 투시도이다. 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 연장하는 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)은 도 16에 예시된 바와 같이 채널 부재(210) 내에 제공된다. 제2 채널 부재(60)의 연통 포트(61)는 각각 제1 채널 부재(50)의 개별 연통 포트(53)와 함께 위치되고, 그에 연결되며, 그에 의해, 제2 채널 부재(60)의 연통 포트(72)로부터 공통 공급 채널(211)을 거쳐 제1 채널 부재(50)의 연통 포트(51)로의 액체 공급 경로를 형성한다. 동일한 방식으로, 제2 채널 부재(60)의 연통 포트(72)로부터 공통 회수 채널(212)을 거쳐 제1 채널 부재(50)의 연통 포트(51)로의 액체 공급 경로도 형성된다.16 is a perspective view illustrating a connection relationship relating to liquid between the recording element substrate 10 and the channel member 210. The common supply channel 211 and the common recovery channel 212 extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3 are provided in the channel member 210 as illustrated in FIG. 16. The communication ports 61 of the second channel member 60 are each located with and connected to the respective communication ports 53 of the first channel member 50, thereby communicating the second channel member 60. A liquid supply path is formed from the port 72 to the communication port 51 of the first channel member 50 via the common supply channel 211. In the same way, a liquid supply path is also formed from the communication port 72 of the second channel member 60 via the common recovery channel 212 to the communication port 51 of the first channel member 50.

도 17은 도 16의 XVII-XVII를 따라 취한 단면을 예시하는 도면이다. 도 17은 공통 공급 채널(211)이 연통 포트(61), 개별 연통 포트(53) 및 연통 포트(51)를 통해 토출 모듈(200)에 연결되는 방식을 도시한다. 비록, 도 17의 예시에서는 생략되어 있지만, 도 16으로부터, 다른 단면은 유사한 경로를 통해 토출 모듈(200)에 연결되는 개별 회수 채널(214)을 보여주게 될 것임을 명백히 알 수 있다. 토출구(13)와 연통하도록 기록 소자 기판(10) 및 토출 모듈(200) 상에 채널이 형성되고, 공급된 액체 중 일부 또는 모두가 토출 동작을 수행하지 않는 토출구(13)(압력 챔버(23))를 통해 제1 적용례에서와 동일한 방식으로 재순환된다. 제1 적용례에서와 동일한 방식으로 액체 공급 유닛(220)을 거쳐, 공통 공급 채널(211)은 부압 재어 유닛(230)(고압측)에 연결되고, 공통 회수 채널(212)은 부압 제어 유닛(230)(저압측)에 연결된다. 따라서, 그 차압에 의해 유동이 발생하고, 이 유동은 공통 공급 채널(211)로부터 기록 소자 기판(10)의 토출구(13)(압력 챔버(23)를 통해 공통 회수 채널(212)로 유동한다.FIG. 17 is a diagram illustrating a cross section taken along XVII-XVII of FIG. 16. FIG. 17 shows how the common feed channel 211 is connected to the discharge module 200 via the communication port 61, the individual communication port 53 and the communication port 51. Although omitted from the illustration of FIG. 17, it can be clearly seen from FIG. 16 that the other cross section will show the individual recovery channel 214 connected to the discharge module 200 through a similar path. A channel is formed on the recording element substrate 10 and the discharge module 200 to communicate with the discharge port 13, and the discharge port 13 (pressure chamber 23) in which some or all of the supplied liquid does not perform the discharge operation. Is recycled in the same manner as in the first application. Through the liquid supply unit 220 in the same manner as in the first application example, the common supply channel 211 is connected to the negative pressure control unit 230 (high pressure side), and the common recovery channel 212 is the negative pressure control unit 230. ) (Low pressure side). Therefore, a flow occurs due to the differential pressure, and the flow flows from the common supply channel 211 to the common recovery channel 212 through the discharge port 13 (pressure chamber 23) of the recording element substrate 10.

토출 모듈의 설명Description of the discharge module

도 18a는 하나의 토출 모듈(200)의 사시도를 예시하고, 도 18b는 그 분해도이다. 제1 적용례에 대한 차이점은 다음의 점, 즉, 다수의 단자(16)가 기록 소자 기판(10)의 다수의 토출구 열의 방향을 따라 양 측부(기록 소자 기판(10)의 장측 부분) 상에 배열되어 배치되며, 두 개의 가요성 인쇄 회로 기판(40)이 하나의 기록 소자 기판(10)에 제공되고, 그에 전기적으로 연결된다는 것이다. 그 이유는 기록 소자 기판(10) 상에 제공되는 토출구 열의 수가 20개 열이고, 이는 제1 적용례에서의 8개 열에 비해 크게 증가된 것이기 때문이다. 그 목적은 토출구 열에 대응하여 제공되는 기록 소자(15)까지의 단자(16)로부터의 최대 거리를 짧게 유지함으로써 기록 소자 기판(10)에 제공되는 배선 부분에서 발생하는 전압 강하 및 신호 전송 지연을 감소시키는 것이다. 지지 부재(30)의 액체 연통 포트(31)가 기록 소자 기판(10)에 제공되며, 모든 토출구 열에 걸쳐지도록 개방된다. 다른 점은 제1 적용례에서와 동일하다.18A illustrates a perspective view of one discharge module 200, and FIG. 18B is an exploded view thereof. The difference with respect to the first application example is that the following points, that is, a plurality of terminals 16 are arranged on both sides (long side portions of the recording element substrate 10) in the direction of the plurality of discharge port rows of the recording element substrate 10. And two flexible printed circuit boards 40 are provided on one recording element substrate 10 and electrically connected thereto. The reason is that the number of rows of discharge ports provided on the recording element substrate 10 is 20 rows, which is a significant increase compared to the eight rows in the first application example. The purpose is to keep the maximum distance from the terminal 16 to the recording element 15 provided corresponding to the discharge port row short, thereby reducing the voltage drop and signal transmission delay occurring in the wiring portion provided to the recording element substrate 10. It is to let. The liquid communication port 31 of the support member 30 is provided in the recording element substrate 10 and is opened to cover all the discharge port rows. The difference is the same as in the first application example.

기록 소자 기판의 구조의 설명Description of the structure of the recording element substrate

도 19a는 토출구(13)가 배치되는 측부의 기록 소자 기판(10)의 면을 예시하는 개략도이고, 도 19c는 도 19a에 예시된 것의 이면을 예시하는 개략도이다. 도 19b는 기록 소자 기판(10)의 후방 면측에 제공된 커버(20)가 도 19c에서 제거되어 있는 경우의 기록 소자 기판(10)의 면을 예시하는 개략도이다. 액체 공급 채널(18) 및 액체 회수 채널(19)은 도 19b에 예시된 바와 같이 토출구 열 방향을 따라 기록 소자 기판(10)의 후방 면 상에 교번적으로 제공된다. 토출구 열의 수가 제1 적용례의 것보다 매우 많음에도 불구하고, 제1 적용례와의 현저한 차이점은 단자(16)가 전술한 바와 같이 토출구 열 방향을 따라 기록 소자 기판(10)의 양 측부 부분에 배치된다는 점이다. 기본적 구성은 제1 적용례의 것과 동일하며, 예컨대, 한 세트의 액체 공급 채널(18) 및 액체 회수 채널(19)이 각 토출구 열에 제공되고, 지지 부재(30)의 액체 연통 포트(31)와 연통하는 개구(21)가 커버(20)에 제공되는 등이다.FIG. 19A is a schematic diagram illustrating a surface of the recording element substrate 10 of the side where the discharge port 13 is disposed, and FIG. 19C is a schematic diagram illustrating the back surface of the one illustrated in FIG. 19A. FIG. 19B is a schematic diagram illustrating the surface of the recording element substrate 10 when the cover 20 provided on the rear surface side of the recording element substrate 10 is removed in FIG. 19C. The liquid supply channel 18 and the liquid recovery channel 19 are alternately provided on the rear face of the recording element substrate 10 along the discharge port row direction as illustrated in Fig. 19B. Although the number of ejection opening rows is much larger than that of the first application example, a remarkable difference from the first application example is that the terminals 16 are disposed on both side portions of the recording element substrate 10 along the ejection opening row direction as described above. Is the point. The basic configuration is the same as that of the first application, for example, a set of liquid supply channels 18 and liquid recovery channels 19 are provided in each discharge port row and communicate with the liquid communication port 31 of the support member 30. Opening 21 is provided in the cover 20, and so on.

제3 적용례Third application example

제3 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3) 및 잉크젯 기록 장치(1000)의 구성을 설명한다. 제3 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)는 단일 주사로 B2 사이즈 기록 매체 시트에 기록하는 페이지-와이드 헤드이다. 제3 적용례는 다수의 점에 관하여 제2 적용례와 유사하며, 그래서, 제2 적용례에 대한 차이점을 주로 후술하고, 제2 적용례와 동일한 부분은 설명에서 생략한다.The configurations of the liquid discharge head 3 and the ink jet recording apparatus 1000 according to the third application example will be described. The liquid discharge head 3 according to the third application example is a page-wide head for recording on a B2 size recording medium sheet in a single scan. The third application example is similar to the second application example with respect to a number of points, so the differences with respect to the second application example are mainly described later, and the same parts as the second application example are omitted from the description.

잉크젯 기록 장치의 설명Description of Inkjet Recording Device

도 37은 본 적용례에 따른 잉크젯 기록 장치의 개략도이다. 기록 장치(1000)는 액체 토출 헤드(3)로부터 기록 매체 상으로 직접적으로 기록하지 않고 중간 전사 부재(중간 전사 드럼(1007) 상으로 액체를 토출하여 화상을 형성하고, 그후, 화상을 기록 매체(2) 상으로 전사하는 구성으로 이루어진다. 기록 장치(1000)는 중간 전사 드럼(1007)을 따르는 원호부에 배치된 CMYK의 4개 잉크 유형에 대응하는 네 개의 단색 액체 토출 헤드(3)를 갖는다. 따라서, 중간 전사 부재 상에 풀 컬러 기록이 수행되고, 기록된 화상은 중간 전사 부재 상에서 적절한 상태로 건조되며, 그후, 전사 유닛(1008)에 의해 시트 반송 롤러(1009)에 의해 반송되는 기록 매체(2) 상으로 전사된다. 제2 적용례의 시트 반송 시스템이 주로 절단 시트를 반송하려는 의도로 수평 반송로를 갖는 반면, 본 적용례는 메인 롤(도시 생략)로부터 공급되는 연속 시트를 취급할 수 있다. 이 종류의 드럼 반송 시스템은 특정 장력이 인가된 상태로 시트를 쉽게 반송할 수 있으며, 그래서, 고속 기록 수행시 반송 잼현상(jamming)이 적다. 따라서, 장치의 신뢰성이 개선되고, 상업적 인쇄 등에 대한 적용에 적합하다. 기록 장치(1000)의 공급 시스템, 버퍼 탱크(1003) 및 메인 탱크(1006)는 제1 및 제2 적용례와 동일한 방식으로 유체 연결에 의해 액체 토출 헤드(3)에 연결된다. 각 액체 토출 헤드(3)는 또한 전기 제어 유닛에 전기적으로 연결되며, 이 전기 제어 유닛은 액체 토출 헤드(3)에 전력 및 토출 제어 신호를 전송한다.37 is a schematic diagram of an ink jet recording apparatus according to the present application. The recording apparatus 1000 discharges liquid onto the intermediate transfer member (intermediate transfer drum 1007) to form an image without directly recording onto the recording medium from the liquid discharge head 3, and then forms an image on the recording medium ( 2) The image recording apparatus 1000 has four monochromatic liquid ejecting heads 3 corresponding to four ink types of CMYK disposed on an arcuate portion along the intermediate transfer drum 1007. Thus, full color recording is performed on the intermediate transfer member, and the recorded image is dried in an appropriate state on the intermediate transfer member, and then the recording medium conveyed by the sheet conveying roller 1009 by the transfer unit 1008 ( 2) The sheet conveying system of the second application example has a horizontal conveying path mainly intended to convey the cut sheet, while the present application takes a continuous sheet fed from a main roll (not shown). This kind of drum conveying system can easily convey the sheet with a specific tension applied, so there is less conveying jamming when performing high speed recording, thus improving the reliability of the apparatus, It is suitable for application to commercial printing, etc. The supply system of the recording apparatus 1000, the buffer tank 1003 and the main tank 1006 are connected to the liquid discharge head 3 by fluid connection in the same manner as in the first and second applications. Each liquid discharge head 3 is also electrically connected to an electrical control unit, which transmits power and discharge control signals to the liquid discharge head 3.

제4 순환 경로의 설명Description of the fourth circular path

비록 기록 장치(1000)의 탱크와 액체 토출 헤드(3) 사이의 도 2 및 도 3에 예시된 제1 및 제2 순환 경로가 제2 적용례와 동일한 방식으로 액체 순환 경로로서 적용될 수 있지만, 도 38에 예시된 순환 경로가 적합하다. 도 3의 제2 순환 경로에 대한 주된 차이점은 제1 순환 펌프(1001, 1002) 및 제2 순환 펌프(1004) 각각의 채널과 연통하는 바이패스 밸브(1010)가 추가된다는 것이다. 바이패스 밸브(1010)는 압력이 미리설정된 압력을 초과할 대 밸브 개방으로 인해 바이패스 밸브(1010)의 상류측에서의 압력을 저하시키도록 기능한다(제1 기능). 또한, 바이패스 밸브(1010)는 기록 장치 메인 유닛에서 제어 기판으로부터의 신호에 의해 사전결정된 타이밍에 밸브를 개방 및 폐쇄하도록 기능한다(제2 기능).Although the first and second circulation paths illustrated in FIGS. 2 and 3 between the tank and the liquid discharge head 3 of the recording apparatus 1000 can be applied as the liquid circulation path in the same manner as in the second application, FIG. 38 The circulation paths illustrated in are suitable. The main difference to the second circulation path of FIG. 3 is the addition of a bypass valve 1010 in communication with the channels of each of the first circulation pump 1001, 1002 and the second circulation pump 1004. The bypass valve 1010 functions to lower the pressure on the upstream side of the bypass valve 1010 due to the valve opening when the pressure exceeds the predetermined pressure (first function). In addition, the bypass valve 1010 functions to open and close the valve at a predetermined timing by a signal from the control board in the recording apparatus main unit (second function).

제1 기능에 따라서, 과도하게 크거나 과도하게 작은 압력이 제1 순환 펌프(1001, 1002)의 하류측 및 제2 순환 펌프(1004)의 상류측에서 채널에 인가되는 것이 방지될 수 있다. 예로서, 제1 순환 펌프(1001, 1002)의 기능이 오기능하는 경우, 과도한 유량이나 압력이 액체 토출 헤드(3)에 적용될 수 있다. 이는 액체 토출 헤드(3)의 토출구(13)로부터 액체가 누설되게 하거나 액체 토출 헤드(3) 내의 결합 부분이 손상되게 할 수 있다. 그러나, 본 적용례에서와 같이 제1 순환 펌프(1001, 1002)에 바이패스 밸브가 추가되는 경우, 바이패스 밸브(1010)의 개방은 순환 펌프의 상류측으로 액체 경로를 개방시키며, 그래서, 과도한 압력이 발생하는 경우에도 전술된 것 같은 문제가 억제될 수 있다.According to the first function, an excessively large or excessively small pressure can be prevented from being applied to the channel downstream of the first circulation pumps 1001 and 1002 and upstream of the second circulation pump 1004. For example, when the function of the first circulation pumps 1001 and 1002 is malfunctioning, excessive flow rate or pressure may be applied to the liquid discharge head 3. This can cause liquid to leak from the discharge port 13 of the liquid discharge head 3 or damage the engaging portion in the liquid discharge head 3. However, when a bypass valve is added to the first circulation pumps 1001 and 1002 as in this application, opening of the bypass valve 1010 opens the liquid path upstream of the circulation pump, so that excessive pressure Even if it occurs, the problem as described above can be suppressed.

또한, 제2 기능으로 인해, 순환 동작의 정지시, 모든 바이패스 밸브(1010)는 제1 순환 펌프(1001, 1002) 및 제2 순환 펌프(1004)가 정지한 이후 메인 유닛측으로부터의 제어 신호에 기초하여 신속히 개방된다. 이는 액체 토출 헤드(3)의 하류 부분(부압 제어 유닛(230)과 제2 순환 펌프(1004) 사이)의 높은 부압(예를 들어, 수 kPa 내지 수십 kPa)이 짧은 시간에 해제될 수 있게 한다. 순환 펌프로서 다이아프램 펌프 같은 용적형 펌프를 사용하는 경우에, 일반적으로 펌프에 체크 밸브가 내장된다. 그러나, 바이패스 밸브(1010)의 개방은 마찬가지로 하류 버퍼 탱크(1003)로부터 액체 토출 헤드(3)의 하류측에서의 압력 해제가 수행될 수 있게 한다. 비록, 액체 토출 헤드(3)의 하류측의 압력 해제가 마찬가지로 상류측으로부터만 수행될 수 있지만, 액체 토출 헤드(3) 내의 채널과 액체 토출 헤드(3)의 상류측의 채널에서 압력 강하가 존재한다. 따라서, 압력 배출에 시간이 소요되고, 액체 토출 헤드(3) 내의 공통 채널 내의 압력이 일시적으로 너무 많이 강하하고, 토출구에서의 메니스커스가 파괴될 수 있는 우려가 존재한다. 액체 토출 헤드(3)의 상류측에서의 바이패스 밸브(1010)의 개방은 액체 토출 헤드(3)의 하류측에서의 압력 배출을 촉진하고, 그래서, 토출구에서의 메니스커스의 파괴 위험이 감소된다.Also, due to the second function, when the circulation operation is stopped, all the bypass valves 1010 are controlled signals from the main unit side after the first circulation pumps 1001 and 1002 and the second circulation pump 1004 stop. Open quickly on the basis of This allows the high negative pressure (eg several kPa to several tens kPa) of the downstream portion of the liquid discharge head 3 (between the negative pressure control unit 230 and the second circulation pump 1004) to be released in a short time. . In the case of using a volumetric pump such as a diaphragm pump as a circulation pump, a check valve is generally built into the pump. However, opening of the bypass valve 1010 likewise allows pressure relief on the downstream side of the liquid discharge head 3 from the downstream buffer tank 1003 to be performed. Although the pressure release on the downstream side of the liquid discharge head 3 can likewise be performed only from the upstream side, there is a pressure drop in the channel in the liquid discharge head 3 and the channel upstream of the liquid discharge head 3. do. Accordingly, there is a fear that the pressure is time-consuming, the pressure in the common channel in the liquid discharge head 3 temporarily drops too much, and the meniscus at the discharge port may be destroyed. Opening of the bypass valve 1010 on the upstream side of the liquid discharge head 3 promotes pressure discharge on the downstream side of the liquid discharge head 3, so that the risk of breaking meniscus at the discharge port is reduced.

액체 토출 헤드의 구조의 설명Description of the structure of the liquid discharge head

제3 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)의 구조를 설명한다. 도 39a는 본 적용례에 따른 액체 토출 헤드(3)의 사시도이고, 도 39b는 그 분해 사시도이다. 액체 토출 헤드(3)는 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 직선(인라인)으로 배열된 36개 기록 소자 기판(10)을 구비하며, 단일 컬러 액체를 사용하여 기록하는 라인형(페이지-와이드) 잉크젯 기록 헤드이다. 액체 토출 헤드(3)는 제2 적용례와 동일한 방식으로 신호 입력 단자(91) 및 전력 공급 단자(92)를 구비하고, 또한, 헤드의 길이방향 측부 면을 보호하기 위해 차폐 판(132)을 구비한다.The structure of the liquid discharge head 3 according to the third application example will be described. 39A is a perspective view of the liquid discharge head 3 according to the present application, and FIG. 39B is an exploded perspective view thereof. The liquid discharge head 3 has 36 recording element substrates 10 arranged in a straight line (inline) in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3, and is a line type (page-wide) for recording using a single color liquid. A) inkjet recording head. The liquid discharge head 3 has a signal input terminal 91 and a power supply terminal 92 in the same manner as in the second application example, and also has a shielding plate 132 to protect the longitudinal side surface of the head. do.

도 39b는 기능에 따라 분해된 액체 토출 헤드(3)를 구성하는 각 부분 또는 유닛을 예시하는 액체 토출 헤드(3)의 분해 사시도이다(차폐 판(132)은 도시 생략). 유닛 및 부재의 역할과 액체 토출 헤드(3)를 통한 액체 유동의 순서는 기본적으로 제2 적용례와 동일하다. 제3 적용례는 주로 제1 채널 부재(50)의 형상과 부압 제어 유닛(230)의 위치 및 복수로 분할 및 배치되어 있는 전기 배선 기판(90)의 점에 관하여 제2 적용례와 다르다. 예로서, B2 사이즈 기록 매체에 대응하는 길이를 갖는 액체 토출 헤드(3)의 경우에, 액체 토출 헤드(3)가 사용하는 전력의 양이 크기 때문에 본 적용례의 경우에서와 같이, 8개 전기 배선 기판(90)이 제공된다. 각 4개의 전기 배선 기판(90)이 액체 토출 유닛 지지 부재(81)에 부착된 가는 전기 배선 기판 지지 부재(82)의 양 측부에 부착된다.39B is an exploded perspective view of the liquid discharge head 3 exemplifying each part or unit constituting the liquid discharge head 3 disassembled according to the function (the shield plate 132 is not shown). The roles of the units and members and the order of the liquid flow through the liquid discharge head 3 are basically the same as in the second application example. The third application example is different from the second application example mainly in terms of the shape of the first channel member 50, the position of the negative pressure control unit 230, and the point of the electrical wiring board 90 divided and arranged into a plurality. For example, in the case of the liquid ejecting head 3 having a length corresponding to the B2 size recording medium, since the amount of electric power used by the liquid ejecting head 3 is large, as in the case of this application example, 8 electrical wirings Substrate 90 is provided. Each of the four electrical wiring boards 90 is attached to both sides of the thin electrical wiring board support member 82 attached to the liquid discharge unit support member 81.

도 40a는 액체 토출 유닛(300), 액체 공급 유닛(220) 및 부압 제어 유닛(230)을 갖는 액체 토출 헤드(3)의 측면도이고, 도 40b는 액체 유동을 예시하는 개략도이며, 도 40c는 도 40a의 선 XLC-XLC을 따라 취한 단면을 예시하는 사시도이다. 구성의 부분은 이해를 용이하게 하기 위해 단순화되어 있다.40A is a side view of the liquid discharge head 3 having the liquid discharge unit 300, the liquid supply unit 220, and the negative pressure control unit 230, FIG. 40B is a schematic diagram illustrating liquid flow, and FIG. 40C is a view. It is a perspective view which illustrates the cross section taken along the line XLC-XLC of 40a. Part of the configuration is simplified to facilitate understanding.

액체 연결 부분(111) 및 필터(221)가 액체 공급 유닛(220) 내에 제공되고, 부압 제어 유닛(230)이 액체 공급 유닛(220) 아래에 일체로 형성된다. 이는 기록 소자 기판(10)과 부압 제어 유닛(230) 사이의 높이 방향으로의 거리가 제2 적용례에 비해 감소될 수 있게 한다. 이러한 구성은 액체 공급 유닛(220) 내의 채널 연결 부분의 수를 감소시키고, 기록 액체의 누설에 관한 증가된 신뢰성 뿐만 아니라 부품 수 및 조립 공정이 감소될 수 있다는 점에서도 유리하다.The liquid connecting portion 111 and the filter 221 are provided in the liquid supply unit 220, and the negative pressure control unit 230 is integrally formed under the liquid supply unit 220. This allows the distance in the height direction between the recording element substrate 10 and the negative pressure control unit 230 to be reduced as compared with the second application example. This configuration is advantageous in that the number of channel connecting portions in the liquid supply unit 220 is reduced, and the number of parts and the assembly process as well as the increased reliability regarding leakage of the recording liquid can be reduced.

또한, 부압 제어 유닛(230)과 토출구가 형성되는 면 사이의 수두차가 비교적 더 작으며, 따라서, 도 37에 예시된 바와 같은 각 액체 토출 헤드(3)에 대하여 액체 토출 헤드(3)의 경사 각도가 다른 기록 장치에 적절히 적용될 수 있다. 그 이유는 다수의 액체 토출 헤드(3) 각각이 서로 다른 경사 각도로 사용되는 경우에도 감소된 수두차가 각 기록 소자 기판(10)의 토출구에 적용되는 부압차가 감소될 수 있게 하기 때문이다. 부압 제어 유닛(230)으로부터 기록 소자 기판(10)까지의 거리를 감소시키는 것은 또한 유동 저항이 감소되기 때문에 액체의 유동 내의 동요에 기인한 압력 강하 차이를 감소시키며, 더욱 안정적인 부압 제어가 수행될 수 있다는 점에서 바람직하다.Further, the head head difference between the negative pressure control unit 230 and the surface on which the discharge port is formed is relatively smaller, and therefore, the inclination angle of the liquid discharge head 3 with respect to each liquid discharge head 3 as illustrated in FIG. 37. Can be suitably applied to other recording apparatuses. This is because the reduced head difference allows the negative pressure difference applied to the discharge port of each recording element substrate 10 to be reduced even when each of the plurality of liquid discharge heads 3 is used at different inclination angles. Reducing the distance from the negative pressure control unit 230 to the recording element substrate 10 also reduces the pressure drop difference due to fluctuations in the flow of the liquid because the flow resistance is reduced, and more stable negative pressure control can be performed. It is preferable in that it exists.

도 40b는 액체 토출 헤드(3) 내의 기록 액체의 유동을 예시하는 개략도이다. 회로는 도 38에 예시된 순환 경로와 동일하지만, 도 40b는 실제 액체 토출 헤드(3) 내의 각 구성요소에서의 액체 유동을 예시한다. 공통 공급 채널(211)과 공통 회수 채널(212)이 세트가 가는 제2 채널 부재(60) 내에 제공되어 액체 토출 헤드(3)의 길이 방향으로 연장한다. 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)은 액체가 서로 반대방향으로 유동하도록 구성되며, 필터(221)가 이들 채널의 상류측에 배치되어 연결 부분(111) 등으로부터 도입되는 이물질을 포획한다. 액체가 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)에서 서로 반대 방향으로 유동하는 이러한 배열은 액체 토출 헤드(3) 내의 길이 방향으로의 온도 구배가 감소되는 점에서 바람직하다. 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212)의 유동 방향은 설명을 단순화하기 위해 도 38에서는 동일한 방향인 것으로 도시되어 있다.40B is a schematic diagram illustrating the flow of the recording liquid in the liquid discharge head 3. The circuit is the same as the circulation path illustrated in FIG. 38, but FIG. 40B illustrates the liquid flow in each component in the actual liquid discharge head 3. The common supply channel 211 and the common recovery channel 212 are provided in the second channel member 60 which is thin, extending in the longitudinal direction of the liquid discharge head 3. The common feed channel 211 and the common recovery channel 212 are configured to allow liquids to flow in opposite directions, and a filter 221 is disposed upstream of these channels to trap foreign matter introduced from the connecting portion 111 or the like. do. This arrangement in which the liquid flows in opposite directions in the common supply channel 211 and the common recovery channel 212 is preferred in that the temperature gradient in the longitudinal direction in the liquid discharge head 3 is reduced. The flow directions of the common feed channel 211 and the common recovery channel 212 are shown to be the same direction in FIG. 38 to simplify the description.

부압 제어 유닛(230)은 공통 공급 채널(211) 및 공통 회수 채널(212) 각각의 하류측에 배치된다. 공통 공급 채널(211)은 경로를 따라 다수의 개별 공급 채널(213)로의 분기 부분을 갖고, 공통 회수 채널(212)은 경로를 따라 다수의 개별 회수 채널(214)로의 분기 부분을 갖는다. 개별 공급 채널(213) 및 개별 회수 채널(214)은 다수의 제1 채널 부재(50) 내에 형성된다. 개별 채널 각각은 기록 소자 기판(10)의 이면에 제공되는 커버(20)의 개구(21)와 연통한다(도 19c 참조)The negative pressure control unit 230 is disposed downstream of each of the common supply channel 211 and the common recovery channel 212. Common feed channel 211 has a branch portion to a plurality of individual feed channels 213 along the path, and common return channel 212 has a branch portion to a plurality of individual recovery channels 214 along the path. Individual feed channels 213 and individual return channels 214 are formed in the plurality of first channel members 50. Each of the individual channels communicates with the opening 21 of the cover 20 provided on the back side of the recording element substrate 10 (see FIG. 19C).

도 40b에서 H 및 L로 표시되는 부압 제어 유닛(230)은 고압측(H) 및 저압측(L) 유닛이다. 각각의 부압 제어 유닛(230)은 상대적 고(H) 및 저(L) 부압으로 부압 제어 유닛(230)의 상류 압력을 제어하도록 설정된 역압형 압력 조절 기구이다. 공통 공급 채널(211)은 부압 제어 유닛(230)(고압측)에 연결되고, 공통 회수 채널(212)은 부압 제어 유닛(230)(저압측)에 연결된다. 이는 공통 공급 채널(211)과 공통 회수 채널(212) 사이에 차압을 생성한다. 이러한 차압은 액체가 공통 공급 채널(211)로부터 개별 공급 채널(213), 기록 소자 기판(10) 내의 토출구(13)(압력 챔버(23) 및 개별 회수 채널(214)을 해당 순서로 통과하여 공통 회수 채널(212)로 유동하게 한다.The negative pressure control unit 230 denoted by H and L in FIG. 40B is a high pressure side H and a low pressure side L unit. Each negative pressure control unit 230 is a back pressure type pressure regulating mechanism set to control the upstream pressure of the negative pressure control unit 230 with relative high (H) and low (L) negative pressures. The common supply channel 211 is connected to the negative pressure control unit 230 (high pressure side), and the common recovery channel 212 is connected to the negative pressure control unit 230 (low pressure side). This creates a differential pressure between the common feed channel 211 and the common recovery channel 212. This differential pressure is common when the liquid passes from the common supply channel 211 to the individual supply channel 213, the discharge port 13 (pressure chamber 23 and the individual recovery channel 214) in the recording element substrate 10 in that order. Flow to return channel 212.

도 40c는 도 40a의 선 XLC-XLC을 따라 취한 단면을 예시하는 사시도이다. 본 적용례의 각 토출 모듈(200)은 제1 채널 부재(50), 기록 소자 기판(10) 및 가요성 인쇄 회로 기판(40)을 포함하도록 구성된다. 본 적용례는 제2 적용례에서 설명된 지지 부재(30)(도 18)를 갖지 않으며, 기록 소자 기판(10)은 제1 채널 부재(50)에 직접적으로 결합되는 커버(20)를 갖는다. 제2 채널 부재(60)에 제공된 공통 공급 채널(211)은 그 상부 면 상에 제공된 연통 포트(61)로부터 제1 채널 부재(50)의 하부 면에 형성된 개별 연통 포트(53)를 거쳐 개별 공급 채널(213)로 액체를 공급한다. 그후, 액체는 압력 챔버(23)를 통과하고, 개별 회수 채널(214), 개별 연통 포트(53) 및 연통 포트(61)를 해당 순서로 거쳐서 공통 회수 채널(212)로 회수된다.40C is a perspective view illustrating a cross section taken along line XLC-XLC in FIG. 40A. Each discharge module 200 of this application example is configured to include a first channel member 50, a recording element substrate 10, and a flexible printed circuit board 40. This application example does not have the supporting member 30 (FIG. 18) described in the second application example, and the recording element substrate 10 has a cover 20 which is directly coupled to the first channel member 50. As shown in FIG. The common supply channel 211 provided on the second channel member 60 is individually supplied from the communication port 61 provided on the upper surface thereof through the individual communication port 53 formed on the lower surface of the first channel member 50. The liquid is supplied to the channel 213. The liquid then passes through the pressure chamber 23 and is recovered to the common recovery channel 212 via the respective recovery channel 214, the individual communication port 53, and the communication port 61 in that order.

도 15a 및 도 15b에 예시된 제2 적용례에서 예시된 배열과는 달리, 제1 채널 부재(50)의 하부 면(제2 채널 부재(60)를 향한 면) 상의 개별 연통 포트(53)는 제2 채널 부재(60)의 상부 면에 형성된 연통 포트(61)에 관하여 충분한 크기의 개구이다. 이러한 구성에 따라서, 제2 채널 부재(60)에 토출 모듈(200)을 장착할 때 위치 편차가 존재하는 경우에도, 제1 채널 부재(50)과 제2 채널 부재(60) 사이에 확실한 방식으로 유체 연통이 실현되고, 그래서, 헤드 제조시 수율이 개선되어 비용이 감소된다. Unlike the arrangement illustrated in the second application example illustrated in FIGS. 15A and 15B, the individual communication ports 53 on the lower side of the first channel member 50 (the side facing the second channel member 60) may be removed. It is an opening of sufficient size with respect to the communication port 61 formed in the upper surface of the two-channel member 60. According to this configuration, even when there is a positional deviation when mounting the discharge module 200 to the second channel member 60, in a reliable manner between the first channel member 50 and the second channel member 60. Fluid communication is realized, so that the yield in manufacturing the head is improved and the cost is reduced.

제1 실시예First embodiment

특정 실시예를 후술한다. 도 1 내지 도 12에 예시된 제1 적용례에 따른 액체 토출 헤드를 사용하는 경우에 관하여 설명이 이루어지지만, 다른 적용례에 따른 액체 토출 헤드도 동일한 방식으로 사용될 수 있다.Specific embodiments are described below. Although the case where the liquid discharge head according to the first application example illustrated in FIGS. 1 to 12 is used is described, the liquid discharge head according to another application example may also be used in the same manner.

토출구 내의 액체의 유동의 설명Explanation of flow of liquid in discharge port

도 21a 내지 도 21c는 기록 소자 기판의 토출구 부근을 상세히 설명하기 위한 개략도이다. 도 21a는 액체가 토출되는 토출 방향으로부터의 평면도이고, 도 21b는 도 21a의 선 XXIB-XXIB을 따라 취한 단면도이고, 도 21c는 도 21a의 선 XXIC-XXIC을 따라 취한 단면을 예시하는 사시도이다.21A to 21C are schematic views for explaining in detail the vicinity of the discharge port of the recording element substrate. FIG. 21A is a plan view from the discharge direction in which the liquid is discharged, FIG. 21B is a sectional view taken along the line XXIB-XXIB in FIG. 21A, and FIG. 21C is a perspective view illustrating the cross section taken along the line XXIC-XXIC in FIG. 21A.

기판(11)에 제공되는 액체 공급 채널(18) 내의 액체가 공급 포트(17a), 압력 챔버(23) 및 회수 포트(17b)를 거쳐 액체 회수 채널(19)로 유동하는 순환 유동(C)이 전술한 바와 같이 토출 동작을 수행하지 않는 토출구(13)에 관하여 기록 소자 기판(10) 내에 형성된다. 압력 챔버(23) 내의 순환 유동(C)의 속도는 예로서 0.1 내지 100 mm/s 정도이고, 액체가 유동하는 상태에서의 토출 동작의 수행이 액적 착지 정확도 등에 거의 영향을 주지 않는 속도이다. 액체 메니스커스, 즉, 액체와 대기 사이의 계면인 토출구 계면(24)이 도출구(13)에 형성된다. 토출구(13)는 토출구 형성 부재(12)에 형성된 관통 경로(25)의 개구이고, 도 21b에 예시된 바와 같이 액체가 토출되는 측부 상의 토출구 형성 부재(12)의 면에서 개방되어 있는 개구이다. 이하의 설명에서, 관통 경로(25)는 "토출구부"라 지칭될 것이며, 액체가 토출구(13)로부터 토출되는 방향(도 21b에서 수직 방향)은 "토출 방향"이라 지칭될 것이고, 액체가 압력 챔버(23) 내에서 유동하는 방향(도 21b에서 수평 방향)은 간단히 "유동 방향"이라 지칭될 것이다.A circulating flow C through which liquid in the liquid supply channel 18 provided to the substrate 11 flows into the liquid recovery channel 19 through the supply port 17a, the pressure chamber 23 and the recovery port 17b is As described above, the discharge port 13 which does not perform the discharge operation is formed in the recording element substrate 10. The speed of the circulating flow C in the pressure chamber 23 is, for example, about 0.1 to 100 mm / s, and is a speed at which the performing of the ejection operation in the state in which the liquid flows hardly affects the drop landing accuracy or the like. A liquid meniscus, i.e., an outlet opening 24, which is an interface between the liquid and the atmosphere, is formed in the outlet opening 13. The discharge port 13 is an opening of the through-path 25 formed in the discharge port forming member 12, and is an opening that is open at the surface of the discharge port forming member 12 on the side from which the liquid is discharged, as illustrated in Fig. 21B. In the following description, the through path 25 will be referred to as the "discharge port part", the direction in which the liquid is discharged from the discharge port 13 (vertical direction in FIG. 21B) will be referred to as the "discharge direction", and the liquid is pressured. The direction of flow in the chamber 23 (horizontal direction in FIG. 21B) will be referred to simply as “flow direction”.

이제, 압력 챔버(23)와 토출구부(25)의 치수가 아래와 같이 규정된다. 토출구부(25)와 연통하는 부분으로부터의 그 상류측의 압력 챔버(23)의 높이는 H로 규정되고, 토출 방향으로의 토출구부(25)의 길이는 P로 규정되며, 유동 방향으로의 폭은 W로 규정된다. 이들 치수의 예는 H에 대하여 3 내지 30 ㎛, P에 대하여 3 내지 30 ㎛, 그리고, W에 대하여 6 내지 30 ㎛이다. 또한, 토출된 액체가 잉크인 경우의 일 예가 후술되며, 이 잉크는 30%의 비휘발성 용매 농도, 3%의 컬러 물질 농도 및 0.002 내지 0.003 Pa·s의 점도를 갖는다.Now, the dimensions of the pressure chamber 23 and the discharge port portion 25 are defined as follows. The height of the pressure chamber 23 on the upstream side from the portion communicating with the discharge port 25 is defined as H, the length of the discharge port 25 in the discharge direction is defined as P, and the width in the flow direction is It is defined as W. Examples of these dimensions are 3 to 30 μm for H, 3 to 30 μm for P, and 6 to 30 μm for W. In addition, an example in which the discharged liquid is an ink will be described later, which has a nonvolatile solvent concentration of 30%, a color material concentration of 3%, and a viscosity of 0.002 to 0.003 Pa · s.

도 22는 토출구(13) 부근의 확대 단면도이며, 순환 유동(C)이 정상 상태일 때 토출구(13), 토출구부(25) 및 압력 챔버(23)에서의 순환 유동(C)의 상태를 나타낸다. 구체적으로, 화살표는 전술된 H가 14 ㎛, P가 5 ㎛ 그리고 W가 12.4 ㎛인 기록 소자 기판(10)에서 1.26 × 10-4 ml/min의 유량으로 공급 포트(17a)로부터 압력 챔버(23) 내로 유동되는 잉크의 유동을 나타낸다. 도 22에서 화살표의 길이는 속도를 나타내는 것이 아님을 유의하여야 한다.22 is an enlarged sectional view of the vicinity of the discharge port 13, and shows the state of the circulating flow C in the discharge port 13, the discharge port 25, and the pressure chamber 23 when the circulation flow C is in a normal state. . Specifically, the arrow indicates the pressure chamber 23 from the supply port 17a at a flow rate of 1.26 × 10 −4 ml / min in the recording element substrate 10 having H of 14 μm, P of 5 μm, and W of 12.4 μm. Represents the flow of ink flowing into). It should be noted that the length of the arrow in FIG. 22 does not represent the velocity.

비록, 토출구(13)로부터의 잉크의 증발이 컬러 물질 농도의 변화를 유발하지만, 전술한 치수의 기록 소자 기판(10)은 이런 잉크가 토출구(13) 및 토출구부(25)에서 정체되는 것을 억제하도록 배열된다. 즉, 압력 챔버(23) 내의 순환 유동(C)의 부분은 토출구부(25) 내측에서 유동하고, 토출구(13)에 형성된 메니스커스의 위치에 도달하며(메니스커스 계면 부근), 그후, 토출구부(25)로부터 압력 챔버(23)로 복귀한다. 따라서, 증발에 의해 이미 영향을 받은 토출구부(25)에서의 잉크 뿐만아니라 증발 또는 영향이 특히 큰 토출구 계면(24) 부근의 잉크도 토출구부(25) 내측에서 대기하지 않고 압력 챔버(23)로 유동하게 된다. 여기서, 순환 유동(C)의 특징은 적어도 토출구 계면(24)의 중간 부분(토출구의 중심 부분) 부근의 유동 방향(도 21b에서 좌측으로부터 우측으로의 방향)에 관하여 속도 성분(이하에서 "양의 속도 성분"이라 지칭됨)을 갖는다는 것이다. 순환 유동(C)이 도 22에 예시된 바와 같이 적어도 토출구 계면(24)의 중간 부분 부근에서 양의 속도 성분을 갖는 유동 모드는 "유동 모드 A"라 지칭된다. 순환 유동(C)이 후술될 토출구 계면(24)의 중간 부분 부근의 양의 속도 성분에 반대되는 음의 속도 성분(도 21b의 우측으로부터 좌측으로)을 갖는 유동 모드는 "유동 모드 B"라 지칭된다.Although evaporation of the ink from the discharge port 13 causes a change in the color material concentration, the recording element substrate 10 of the above-described dimensions suppresses stagnation of such ink in the discharge port 13 and the discharge port portion 25. Is arranged to. That is, the portion of the circulating flow C in the pressure chamber 23 flows inside the discharge port 25, reaches the position of the meniscus formed in the discharge port 13 (near the meniscus interface), and then, The discharge port 25 returns to the pressure chamber 23. Therefore, not only the ink in the discharge port portion 25 already affected by the evaporation but also the ink near the discharge port interface 24 having a particularly high evaporation or influence does not wait inside the discharge port portion 25 to the pressure chamber 23. Will flow. Here, the characteristic of the circulating flow C is that at least the velocity component (hereinafter referred to as " positive " Velocity component ". The flow mode in which the circulating flow C has a positive velocity component at least near the middle portion of the outlet interface 24 as illustrated in FIG. 22 is referred to as “flow mode A”. The flow mode in which the circulating flow C has a negative velocity component (from right to left in FIG. 21B) as opposed to the positive velocity component near the middle portion of the outlet interface 24 to be described later is referred to as "flow mode B". do.

본 발명자는 액체 토출 헤드의 순환 유동(C)이 유동 모드 A(또는 유동 모드 B)인지 여부가 전술된 토출구부(25)와 압력 챔버(23)의 치수(H, P, W)에 의해 결정된다는 것을 발견하였다. 즉, 순환 유동(C)이 유동 모드 A인 액체 토출 헤드에서, 그 상류측의 압력 챔버(23)의 높이(H), 토출 방향으로 토출구부(25)의 길이(P) 및 유동 방향으로의 길이(W)는 이하의 관계를 충족한다(도 21b 참조).The inventor determines whether the circulating flow C of the liquid discharge head is the flow mode A (or the flow mode B) by the above-described dimensions (H, P, W) of the discharge port portion 25 and the pressure chamber 23. I found out. That is, in the liquid discharge head in which the circulating flow C is the flow mode A, the height H of the upstream pressure chamber 23, the length P of the discharge port 25 in the discharge direction, and the flow direction The length W satisfies the following relationship (see FIG. 21B).

H-0.34 × P-0.66 × W > 1.7 (1)H -0.34 × P -0.66 × W> 1.7 (1)

따라서, 도 22에 예시된 바와 같은 유동 모드 A는 수학식 (1)의 관계를 충족하는 액체 토출 헤드에서 실현되고, 유동 모드 B는 수학식 (1)의 관계를 충족하지 않는 액체 토출 헤드에서 실현된다. 수학식 (1)의 좌변은 "결정값 J"라 지칭될 것이다.Therefore, the flow mode A as illustrated in FIG. 22 is realized in the liquid discharge head that satisfies the relationship of equation (1), and the flow mode B is realized in the liquid discharge head that does not satisfy the relationship of equation (1). do. The left side of equation (1) will be referred to as "determined value J".

도 23은 유동 모드와 액체 토출 헤드의 치수 사이의 관계를 설명하는 그래프이다. 수평 축은 P 대 H의 비율(P/H)을 나타내고, 수직 축은 W 대 P의 비율(W/P)을 나타낸다. 도 23의 두꺼운 선(T)은 다음의 관계를 충족하는 임계치 라인이다.23 is a graph for explaining the relationship between the flow mode and the dimensions of the liquid discharge head. The horizontal axis represents the ratio of P to H (P / H), and the vertical axis represents the ratio of W to P (W / P). The thick line T in FIG. 23 is a threshold line that satisfies the following relationship.

Figure 112017001834446-pat00001
(2)
Figure 112017001834446-pat00001
(2)

유동 모드 A는 도 23에서 H, P 및 W의 관계가 임계치 라인(T)을 초과하는 부분(음영 영역)의 액체 토출 헤드에서 실현되고, 유동 모드 B는 임계치 라인(T) 아래에서 실현된다. 즉, 유동 모드 A는 이하의 관계를 충족하는 액체 토출 헤드에서 실현된다.Flow mode A is realized in the liquid discharge head of the portion (shading area) in which the relationship of H, P and W exceeds the threshold line T in FIG. 23, and the flow mode B is realized below the threshold line T. In FIG. That is, the flow mode A is realized in the liquid discharge head that satisfies the following relationship.

Figure 112017001834446-pat00002
(3)
Figure 112017001834446-pat00002
(3)

수학식 (3)을 재배열하면 수학식 (1)이 산출되고, 그래서, 유동 모드 A는 H, P 및 W의 관계가 수학식 (1)을 충족하는 액체 토출 헤드에서 실현된다. 다른 한편, 유동 모드 B는 H, P 및 W의 관계가 이하의 관계를 충족하는 액체 토출 헤드에서 실현된다.Rearranging the equation (3) yields the equation (1), so that the flow mode A is realized in the liquid discharge head in which the relationship of H, P, and W satisfies the equation (1). On the other hand, the flow mode B is realized in the liquid discharge head in which the relationship of H, P and W satisfies the following relationship.

H-0.34 × P-0.66 × W ≤ 1.7 (4)H -0.34 × P -0.66 × W ≤ 1.7 (4)

이제, 유동 모드 B를 갖는 액체 토출 헤드는 토출구 형성 부재(12)의 균열이 억제될 수 있다는 점에 관하여 유리하며, 그 이유는 토출구부(25)의 길이 방향으로의 길이(P), 즉, 토출구 형성 부재(12)의 두께가 더 크게 형성될 수 있기 때문이다. 압력 챔버(23)의 높이(H)도 높아질 수 있으며, 이는 또한 순환 유동(C)을 생성하기 위해 필요한 압력차가 더 작아질 수 있기 때문에 유리하다.Now, the liquid ejection head having the flow mode B is advantageous in that the crack of the ejection opening forming member 12 can be suppressed, because the length P of the ejection opening 25 in the longitudinal direction, that is, This is because the thickness of the discharge port forming member 12 can be formed larger. The height H of the pressure chamber 23 can also be high, which is also advantageous because the pressure difference required to produce the circulating flow C can be smaller.

전술한 관계 수학식과 토출구부(25) 내의 유동이 도 24 내지 도 25d를 참조로 상세히 설명된다. 도 24는 다양한 형상의 액체 토출 헤드의 토출구부 내의 유동을 확인한 결과를 예시하는 그래프이다. 도 24의 도트는 유동 모드 A를 갖는 것으로 결정된 액체 토출 헤드를 나타내고, 가위표는 유동 모드 B를 갖는 것으로 결정된 토출 헤드를 나타낸다. 도 25a 내지 도 25d는 도 24의 각 지점(A 내지 D)에 의해 표시도니 액체 토출 헤드의 순환 유동의 예를 예시하는 도면이다.The above-described relationship equation and the flow in the discharge port portion 25 are described in detail with reference to Figs. 24 to 25D. 24 is a graph illustrating the results of checking the flow in the discharge port portion of the liquid discharge head of various shapes. The dots in FIG. 24 represent liquid discharge heads determined to have flow mode A, and the scissors table represent discharge heads determined to have flow mode B. FIG. 25A to 25D are diagrams illustrating an example of the circulating flow of the liquid discharge head indicated by the respective points A to D of FIG. 24.

도 24의 지점 A로 표시된 액체 토출 헤드는 3 ㎛의 H, 9 ㎛의 P 및 12 ㎛의 W를 갖는다. 수학식 (1)의 좌변인 결정값 J는 1.93이고, 이는 1.7보다 크다. 이 경우, 토출구부(25) 내의 실제 유동은 도 25a에 예시된 바와 같고, 이는 토출구 계면(24)의 중간 부분 부근에서 양의 속도 성분을 갖는 유동 모드 A이다. 도 24의 지점 B로 표시된 액체 토출 헤드는 8 ㎛의 H, 9 ㎛의 P 및 12 ㎛의 W를 갖는다. 결정값 J는 1.39이고, 이는 1.7보다 작다. 이 경우, 토출구부(25) 내의 실제 유동은 도 25b에 예시된 바와 같고, 이는 토출구 계면(24)의 중간 부분 부근에서 음의 속도 성분을 갖는 유동 모드 B이다. 도 24의 지점 C에 대응하는 액체 토출 헤드는 6 ㎛의 H, 6 ㎛의 P 및 12 ㎛의 W를 갖는다. 결정값 J는 2.0이고, 이는 1.7보다 크다. 이 경우, 토출구부(25) 내의 실제 유동은 도 25c에 예시된 바와 같고, 이는 토출구 계면(24)의 중간 부분 부근에서 양의 속도 성분을 갖는 유동 모드 A이다. 도 24의 지점 D로 표시된 액체 토출 헤드는 6 ㎛의 H, 6 ㎛의 P 및 6 ㎛의 W를 갖는다. 결정값 J는 1.0이고, 이는 1.7보다 작다. 이 경우, 토출구부(25) 내의 실제 유동은 도 25d에 예시된 바와 같고, 이는 토출구 계면(24)의 중간 부분 부근에서 음의 속도 성분을 갖는 유동 모드 B이다.The liquid discharge head indicated by point A in FIG. 24 has H of 3 m, P of 9 m and W of 12 m. The determined value J on the left side of Equation (1) is 1.93, which is larger than 1.7. In this case, the actual flow in the outlet port 25 is as illustrated in FIG. 25A, which is a flow mode A with a positive velocity component near the middle portion of the outlet interface 24. The liquid discharge head indicated by point B in FIG. 24 has H of 8 μm, P of 9 μm and W of 12 μm. Determination J is 1.39, which is less than 1.7. In this case, the actual flow in the outlet port 25 is as illustrated in FIG. 25B, which is the flow mode B with a negative velocity component near the middle portion of the outlet interface 24. The liquid discharge head corresponding to point C in FIG. 24 has 6 μm H, 6 μm P, and 12 μm W. FIG. Determination J is 2.0, which is greater than 1.7. In this case, the actual flow in the outlet port 25 is as illustrated in FIG. 25C, which is the flow mode A with a positive velocity component near the middle portion of the outlet interface 24. The liquid discharge head indicated by point D in FIG. 24 has 6 μm H, 6 μm P and 6 μm W. FIG. Determination J is 1.0, which is less than 1.7. In this case, the actual flow in the outlet port 25 is as illustrated in FIG. 25D, which is the flow mode B with a negative velocity component near the middle portion of the outlet interface 24.

따라서, 유동 모드 A를 나타내는 액체 토출 헤드 및 유동 모드 B를 나타내는 액체 토출 헤드는 경계로서 도 23의 임계치 라인(T)에 의해 구별될 수 있다. 즉, 수학식 (1)의 결정값(J)이 1.7보다 큰 액체 토출 헤드는 유동 모드 A를 실현하고, 순환 유동(C)은 적어도 토출구 계면(24)의 중간 부분 부근에서 양의 성분을 갖는다.Thus, the liquid discharge head representing the flow mode A and the liquid discharge head representing the flow mode B can be distinguished by the threshold line T in FIG. 23 as a boundary. That is, the liquid ejection head in which the determined value J in Equation (1) is larger than 1.7 realizes the flow mode A, and the circulating flow C has a positive component at least near the middle portion of the ejection opening interface 24. .

H, P 및 W의 조건은 토출구부(25) 내의 순환 유동(C)이 유동 모드 A인지 유동 모드 B인지 여부에 대한 주도적 영향이라는 것을 유의하여야 한다. 예로서, 순환 유동(C)의 유속, 잉크의 점도, 토출구(13)의 폭(유동 방향에 직교하는 방향으로의 길이) 같은 다른 조건의 영향은 H, P 및 W의 조건에 비해 미미하다. 따라서, 순환 유동(C)의 유속과 잉크의 점도는 액체 토출 헤드(잉크젯 기록 장치)의 요구 사양 및 사용 환경 조건에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예로서, 0.1 내지 100 mm/s의 압력 챔버(23) 내의 순환 유동(C)의 유속 및 0.01 Pa·s의 점도를 갖는 잉크가 사용될 수 있다. 사용 환경 등의 변화에 기인하여 유동 모드 A를 갖는 액체 토출 헤드에서 토출구로부터의 잉크 증발량이 증가하는 경우, 순환 유동(C)을 적절히 증가시키면 유동 모드 A가 유지될 수 있다. 그러나, 다른 한편, 유동 모드 B를 실현하도록 치수가 설정되어 있는 액체 토출 헤드에서는 순환 유동(C)의 유량을 증가시켜 유동 모드 A를 실현할 수 없다. 유동 모드 A가 실현되는 액체 토출 헤드 중에서, H가 20 ㎛ 이하이고, P가 20 ㎛ 이하이고, W가 30 ㎛ 이하인 액체 토출 헤드가 특히 바람직하며, 그에 의해, 더 높은 해상도의 이미지 형성이 가능해진다.It should be noted that the conditions H, P and W are the main influences on whether the circulating flow C in the discharge port portion 25 is the flow mode A or the flow mode B. As an example, the influence of other conditions such as the flow velocity of the circulating flow C, the viscosity of the ink, and the width (length in the direction orthogonal to the flow direction) of the discharge port 13 is insignificant compared to the conditions of H, P, and W. Therefore, the flow rate of the circulating flow C and the viscosity of the ink can be appropriately set according to the requirements of the liquid discharge head (ink jet recording apparatus) and the use environment conditions. As an example, an ink having a flow rate of circulating flow C in the pressure chamber 23 of 0.1 to 100 mm / s and a viscosity of 0.01 Pa.s may be used. When the amount of evaporation of ink from the discharge port in the liquid discharge head having the flow mode A due to the change in the use environment or the like increases, the flow mode A can be maintained by appropriately increasing the circulating flow C. On the other hand, however, in the liquid discharge head whose dimensions are set to realize the flow mode B, the flow mode A cannot be realized by increasing the flow rate of the circulating flow C. Of the liquid discharge heads in which the flow mode A is realized, a liquid discharge head having H of 20 µm or less, P of 20 µm or less, and W of 30 µm or less is particularly preferable, whereby higher resolution image formation becomes possible. .

제2 실시예Second embodiment

도 30은 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 통해 유동하는 잉크의 유동을 예시하는 도면이다. 본 실시예에 따른 액체 토출 헤드는 도 30에 예시된 바와 같이 토출구부(13b)와 채널(26) 사이의 연통 부분에서 단차형 부분을 갖는다. 토출구(13)로부터 단차형 부분이 형성되는 부분까지의 부분은 토출구부(13b)이고, 토출구부(13b)는 본 실시예에서, 그 자체보다 큰 직경을 갖는 부분(채널의 일부)을 거쳐 채널(26)에 연결된다. 따라서, 본 실시예의 P, W 및 H는 도 30에 예시된 바와 같이 규정된다. 유동 모드 A는 수학식 (3)을 충족하도록 P, W 및 H를 설정함으로써 마찬가지로 이 형상을 갖는 액체 토출 헤드에서 실현될 수 있다. 따라서, 채널로부터 토출구를 향한 다중-단차 구성은 기록 소자(15)로부터 토출구(13)를 향한 방향으로의 유동 저항이 비교적 작아지게 할 수 있다.30 is a diagram illustrating the flow of ink flowing through the liquid ejecting head according to the second embodiment. The liquid discharge head according to the present embodiment has a stepped portion at the communication portion between the discharge port portion 13b and the channel 26 as illustrated in FIG. 30. The part from the discharge port 13 to the part where the stepped part is formed is the discharge port part 13b, and the discharge port part 13b is, in this embodiment, via the channel (part of the channel) having a diameter larger than itself in the channel. Connected to 26. Therefore, P, W and H of this embodiment are defined as illustrated in FIG. Flow mode A can likewise be realized in a liquid discharge head having this shape by setting P, W and H so as to satisfy equation (3). Therefore, the multi-step configuration from the channel toward the discharge port can make the flow resistance from the recording element 15 toward the discharge port 13 relatively small.

제3 실시예Third embodiment

도 31a 및 도 31b는 특히, 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 토출구의 형상의 두 가지 예를 예시하는 도면이다. 도 31a 및 도 31b는 액체 토출 방향으로부터 토출구(13)를 관찰한 평면도(개략도)이다. 본 실시예에 따른 토출구(13)는 대향 위치들로부터 토출구의 중심을 향해 연장하는 돌출부(13d)가 형성되도록 성형된다. 돌출부(13d)는 토출구(13)의 외부 표면으로부터 토출구부(13b)의 내부 부분으로 연속적으로 연장한다. 유동 모드 A는 전술한 수학식 (2)를 충족하도록 H, P 및 W를 설정함으로써 마찬가지로 이들 돌출부를 갖는 배열에서 실현될 수 있다.31A and 31B are diagrams particularly illustrating two examples of the shape of the discharge port of the liquid discharge head according to the third embodiment. 31A and 31B are plan views (schematic diagrams) of observing the discharge port 13 from the liquid discharge direction. The ejection opening 13 according to the present embodiment is shaped so that a projection 13d extending from the opposing positions toward the center of the ejection opening is formed. The protrusion 13d extends continuously from the outer surface of the discharge port 13 to the inner portion of the discharge port 13b. Flow mode A can likewise be realized in an arrangement with these protrusions by setting H, P and W to satisfy the above equation (2).

도 31a에 예시된 예의 토출구는 채널(26) 내의 액체의 유동과 교차하는 방향으로 돌출하는 돌출부(13d)를 갖는다. 도 31b에 예시된 예의 토출구는 잉크의 유동을 따른 방향으로 돌출하는 돌출부(13d)를 갖는다. 토출구(13) 내에 이런 돌출부를 형성하는 것은 돌출부(13d) 사이에 형성된 메니스커스가 토출구의 다른 부분의 메니스커스보다 더 쉽게 유지될 수 있게 하며, 그래서, 토출구로부터 연장하는 잉크 액적의 액적 미부가 더 이른 시기에 절단될 수 있다. 따라서, 주 액적과 함게 생성되는 미소 액적인 미스트의 발생이 억제될 수 있다.The discharge port in the example illustrated in FIG. 31A has a projection 13d projecting in the direction intersecting with the flow of liquid in the channel 26. The ejection opening in the example illustrated in Fig. 31B has a projection 13d that protrudes in the direction along the flow of ink. Forming such a projection in the ejection opening 13 allows the meniscus formed between the projections 13d to be more easily maintained than the meniscus of the other portion of the ejection opening, so that the droplet tail of the ink droplets extending from the ejection opening Can be cut at an earlier time. Therefore, generation of microdroplet mist generated with the main droplets can be suppressed.

제1 내지 제3 실시예에 공통적인 특징의 설명Description of features common to the first to third embodiments

저하된 잉크의 비유전율의 영향의 설명Explanation of influence of relative dielectric constant of degraded ink

전술한 바와 같이, 토출구부(25) 내의 잉크, 특히, 토출구 계면(24) 부근의 잉크는 유동 모드 A에서 액체 토출 헤드(3) 내의 토출구 계면(24) 부근에 도달하는 양의 속도 성분을 갖는 순환 유동(C)에 의해 압력 챔버(23)로 이동될 수 있다. 따라서, 토출구부(25) 내의 잉크의 정체가 억제될 수 있고, 토출구(13)로부터의 증발에 관련하여 토출구부(25) 내의 잉크의 컬러 물질 농도의 증가가 감소될 수 있다. 그러나, 압력 챔버(23) 내에 순환 유동(C)이 존재하는 경우에도, 점도의 영향으로 인해 토출구(13)의 주연 부근에서 순환 유동(C)이 쉽게 발생할 수 없으며, 그래서, 잉크의 정체를 억제하기가 어렵다.As described above, the ink in the discharge port portion 25, in particular, the ink near the discharge port interface 24 has a positive velocity component reaching the vicinity of the discharge port interface 24 in the liquid discharge head 3 in the flow mode A. It can be moved to the pressure chamber 23 by the circulating flow (C). Therefore, stagnation of the ink in the discharge port portion 25 can be suppressed, and an increase in the color material concentration of the ink in the discharge port portion 25 with respect to evaporation from the discharge port 13 can be reduced. However, even when circulating flow C is present in the pressure chamber 23, circulating flow C cannot easily occur near the periphery of the discharge port 13 due to the influence of the viscosity, so that stagnation of ink is suppressed. Difficult to do

도 26a 내지 도 26c는 도 26a에서 유동 모드 B를 갖는 액체 토출 헤드(J = 1.3, H = 14 ㎛, P = 11 ㎛, W = 16 ㎛), 도 26b에서 유동 모드 A를 갖는 액체 토출 헤드(J = 2.3, H = 14 ㎛, P = 6 ㎛, W = 18 ㎛), 그리고, 도 26c에서 유동 모드 A를 갖는 액체 토출 헤드(J = 3.5, H = 5 ㎛, P = 5 ㎛, W = 18 ㎛)를 위한 토출구부(25) 내의 잉크 농도를 예시하는 도면이다. 도 26a 내지 도 26c는 순환 유동(C)이 토출구 계면(24)에 도달하기 쉬운 순서이다. 도 26b 및 도 26c로부터 액체 토출 헤드가 유동 모드 A를 갖는 경우에도 농축된 잉크의 정체가 토출구(13)의 주연 부근("농축 영역"으로서 점선으로 둘러싸여진 영역)에서 발생한다는 것을 볼 수 있다. 따라서, 잉크가 많은 양의 고체(예를 들어, 8 중량% 이상)를 갖는 경우에, 토출구(13)의 주연 부근에서 농축된 잉크의 영향을 더 쉽게 받고, 결함 토출이 더 쉽게 발생한다. 잉크 내에 포함된 고체는 안료, 수지, 중합체 등의 유제를 포함한다.26A-26C show a liquid discharge head (J = 1.3, H = 14 μm, P = 11 μm, W = 16 μm) with flow mode B in FIG. 26A, and a liquid discharge head with flow mode A in FIG. 26B (FIGS. J = 2.3, H = 14 μm, P = 6 μm, W = 18 μm), and the liquid discharge head having flow mode A in FIG. 26C (J = 3.5, H = 5 μm, P = 5 μm, W = It is a figure which illustrates the ink density in the discharge port part 25 for 18 micrometers). 26A to 26C are orders in which the circulating flow C is likely to reach the discharge port interface 24. It can be seen from FIGS. 26B and 26C that even when the liquid discharge head has the flow mode A, stagnation of the concentrated ink occurs in the vicinity of the periphery of the discharge port 13 (the area surrounded by the dotted line as the "concentrated area"). Thus, when the ink has a large amount of solids (for example, 8 wt% or more), it is easier to be affected by the concentrated ink near the periphery of the discharge port 13, and defect discharge occurs more easily. Solids included in the ink include emulsions of pigments, resins, polymers and the like.

본 발명자는 많은 양의 고체를 갖는 잉크를 사용하는 경우 발생하는 결함 토출을 상쇄하기 위해, 잉크의 비유전율을 감소시키는 것이 잉크의 안료의 후퇴(receding) 현상을 유발하여 토출구의 주연 부근의 잉크의 농축을 억제할 수 있다는 것을 발견하였다. 안료의 후퇴 현상은 잉크의 습기가 토출구로부터 증발된 경우, 토출구 부근의 친수성을 갖는 안료가 더 많은 물이 포함되어 있는 압력 챔버(23)측(기록 소자측)으로 후퇴(이동)하고, 따라서, 토출구 계면 부근의 안료 농도가 감소하는 현상이다. 이점을 도 27a 내지 도 29c를 참조로 설명한다.In order to offset the defect ejection that occurs when using ink having a large amount of solids, the present inventors have found that reducing the relative dielectric constant of the ink causes a phenomenon of receding of the pigment of the ink to It has been found that concentration can be inhibited. The retreat phenomenon of the pigment retreats (moves) to the pressure chamber 23 side (recording element side) in which, when the moisture of the ink is evaporated from the discharge port, the water having more hydrophilic pigment in the vicinity of the discharge port is contained. This is a phenomenon in which the pigment concentration near the discharge port interface decreases. This will be explained with reference to Figs. 27A to 29C.

도 27a 및 도 27b는 고체의 양이 8 중량% 이상인 잉크와 유동 모드 A(J = 2.3)를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하여, 순환 유동(C)이 발생하는 상태에서 토출구부(25) 내의 안료 농도 분포의 수치값 계산(시뮬레이션)의 결과를 예시하는 도면이다. 도 27a는 안료의 후퇴 현상이 실질적으로 발생하지 않는 경우를 예시하고, 도 27b는 안료의 후퇴 현상이 발생하는 상태를 예시한다. 동일한 방식으로, 도 27c 및 도 27d는 고체의 양이 8 중량% 이상인 잉크와 유동 모드 A(J = 2.3)를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하여, 순환 유동(C)이 발생하는 상태에서 토출구부(25) 내의 용매 농도 분포의 수치값 계산의 결과를 예시하는 도면이다. 도 27c는 안료의 후퇴 현상이 실질적으로 발생하지 않는 경우를 예시하고, 도 27d는 안료의 후퇴 현상이 발생하는 상태를 예시한다.27A and 27B show the pigment in the discharge port portion 25 in the state where the circulating flow C is generated, using the liquid discharge head having the flow mode A (J = 2.3) and the ink in which the amount of solids is 8% by weight or more. It is a figure which illustrates the result of numerical value calculation (simulation) of concentration distribution. FIG. 27A illustrates a case in which the retraction phenomenon of the pigment does not substantially occur, and FIG. 27B illustrates a state in which the retraction phenomenon of the pigment occurs. In the same way, Figs. 27C and 27D show the ejection openings in the state in which the circulating flow C is generated, using the liquid ejecting head having the flow mode A (J = 2.3) and the ink in which the amount of solids is 8% by weight or more. It is a figure which illustrates the result of numerical value calculation of the solvent concentration distribution in 25). FIG. 27C illustrates a case in which the pigment retreat phenomenon does not substantially occur, and FIG. 27D illustrates a state in which the pigment recession phenomenon occurs.

실질적으로 안료의 어떠한 후퇴 현상도 발생하지 않는 경우, 토출구(13)로부터의 잉크의 증발에 기인한 잉크의 농축은 도 27a에 예시된 바와 같이 순환 유동(C)이 발생되는 경우에도 토출구(13)의 주연 부근에서 충분히 억제될 수 없고, 안료의 농축이 발생한다. 결과적으로, 서로간의 안료 입자의 응집 특성이 증가하고, 잉크가 쉽게 농후화되며, 극단적 경우, 잉크가 고화되어 특정량의 시간 동안 토출 작업의 휴지 이후 최초 토출시 결함 토출(예를 들어, 토출 속도의 변화)이 더욱 쉽게 발생한다. 다른 한편, 안료의 후퇴 현상이 발생되는 경우, 안료가 도 27b에 예시된 바와 같이 압력 챔버(23)측으로 후퇴되기 때문에 토출구(13) 부근에 도달하는 순환 유동(C)에 기인하여 토출구(13)의 주연 부근에서 쉽게 정체되지 않는다. 결과적으로, 잉크는 쉽게 농후화되지 않고, 고화가 억제되며, 그래서, 휴지 이후 최초 토출시 결함 토출이 쉽게 발생하지 않는다.In the case where substantially no retreat of the pigment occurs, the concentration of the ink due to the evaporation of the ink from the ejection opening 13 is maintained even when the circulating flow C is generated as illustrated in Fig. 27A. It cannot be sufficiently suppressed in the vicinity of the periphery of, and concentration of the pigment occurs. As a result, the agglomeration properties of the pigment particles with each other increase, the ink is easily thickened, and in extreme cases, the ink is solidified so as to discharge defects at the first discharge after a pause of a discharge operation for a certain amount of time (e.g., a discharge speed Changes more easily). On the other hand, when the retraction phenomenon of the pigment occurs, the discharge port 13 due to the circulating flow C reaching near the discharge port 13 because the pigment is retracted toward the pressure chamber 23 side as illustrated in FIG. 27B. It is not easily congested near the periphery of the As a result, the ink is not easily thickened, and solidification is suppressed, so that defect ejection does not easily occur upon initial ejection after a pause.

도 27c 및 도 27d에 예시된 바와 같이, 토출구(13)의 주연 부분의 용매의 농축은 안료의 후퇴 현상이 발생하는지 여부에 무관하게 동일한 방식으로 발생한다. 그러나, 잉크의 농후화에 대해 안료 같은 고체의 영향이 일반적으로 더 크고, 그래서, 잉크 농후화가 토출에 영향을 주는 것을 억제하는 견지에서 토출구(13) 부근의 잉크 고체의 정체의 억제는 특히 중요하다.As illustrated in Figs. 27C and 27D, the concentration of the solvent in the peripheral portion of the discharge port 13 occurs in the same manner regardless of whether the retreat phenomenon of the pigment occurs. However, the influence of the pigment-like solids on the thickening of the ink is generally greater, and therefore, the suppression of stagnation of the ink solid near the ejection opening 13 is particularly important in view of suppressing the ink thickening affecting the ejection. .

도 28은 순환 유동(C)이 형성되고, 토출 동작이 10초 동안 정지되고, 그후, 토출 속도가 토출 계수치에 대해 그려지는 상태에서, 유동 모드 A(J = 2.3)를 갖는 액체 토출 헤드에 서로 다른 비유전율(용매 조성)을 갖는 두 가지 유형의 잉크가 사용되는 경우의 그래프이다. 구체적으로, 수직 축은 휴지 이후 20번째 토출후의 토출 속도의 평균값을 1로 취한 비율이다. 그려진 결과는 잉크 내의 고체(안료, 수지, 중합체 등의 유제를 포함)가 15 중량%이고, 순환 유동(C)의 유속이 10 mm/s(순환 속도)이며, 헤드 온도가 55°C인 경우에 얻어진 것이다. 아래의 두 유형의 용매 조성이 잉크를 위해 사용되었다. 비유전율(εr)의 정의에 대한 상세내용이 후술될 것이다.Fig. 28 shows each other in the liquid ejecting head having the flow mode A (J = 2.3), with the circulating flow C being formed, the ejection operation being stopped for 10 seconds, and then the ejection speed is plotted against the ejection count value. It is a graph when two types of inks having different relative permittivity (solvent composition) are used. Specifically, the vertical axis is a ratio in which the average value of the ejection speeds after the 20th ejection after rest is taken as 1. Results shown are 15% by weight of solids in the ink (including emulsions of pigments, resins, polymers, etc.), flow rate of circulating flow (C) of 10 mm / s (circulation speed), and head temperature of 55 ° C. It is obtained in. The following two types of solvent compositions were used for the inks. Details of the definition of the dielectric constant epsilon r will be described later.

조성 A: 20 중량%의 글리세린(Gly), 큰 비유전율(εr = 45)Composition A: 20 wt% glycerin (Gly), large dielectric constant (ε r = 45)

조성 B: 20 중량%의 트리메틸올프로판(TMP), 작은 비유전율(εr = 30)Composition B: 20 wt% trimethylolpropane (TMP), small relative dielectric constant (ε r = 30)

도 28로부터 비교적 낮은 비유전율을 갖는 조성 B(도 28에서 검은 도트)는 비교적 높은 비유전율을 갖는 조성 A(도 28의 원)에 비해 휴지 이후 최초 토출(그리고, 그후 수회 토출)로부터의 토출 속도의 변화가 비교적 더 작다는 것을 볼 수 있다. 그 이유는 비유전율의 저하가 전술한 안료의 후퇴 현상이 더욱 두드러지게 한다는 것이다. 따라서, 휴지 이후, 최초 토출(그리고, 그후 수회 토출)로부터의 토출 속도의 변화를 감소시키기 위해서는 더 낮은 비유전율이 바람직하다.Composition B (black dots in FIG. 28) having a relatively low relative dielectric constant from FIG. 28 shows a discharge rate from the first discharge after rest (and then several discharges) compared to composition A (circle in FIG. 28) having a relatively high relative dielectric constant. It can be seen that the change in is relatively smaller. The reason is that the lowering of the dielectric constant makes the aforementioned phenomenon of retraction of the pigment more pronounced. Thus, after rest, a lower relative dielectric constant is desirable in order to reduce the change in the discharge rate from the initial discharge (and then several discharges thereafter).

도 29a 내지 도 29c는 서로 다른 비유전율(용매 조성)을 각각 갖는 세 개의 유형의 잉크의 토출 속도가 그려져 있는 그래프이다. 구체적으로, 이들은 순환 유동(C)이 형성되고, 토출 작업이 10초 동안 정지되고, 그후, 토출 속도(휴지 이후 20번째 토출 후의 토출 속도의 평균값이 1로서 취해지는 비율)이 토출 계수치에 대하여 그려지는 상태에서, 유동 모드 A(J = 3.5)를 갖는 액체 토출 헤드에 이들 잉크가 사용되는 경우의 그래프이다. 그려진 결과는 잉크 내의 고체(안료, 중합체 등)가 12 중량%이고, 순환 유동(C)의 유속이 10 mm/s 및 30 mm/s(순환 속도)이며, 헤드 온도가 55°C인 경우에 얻어진 것이다. 잉크의 용매 조성은 표에 나타난 바와 같다. 도 29a는 조성 1의 토출 속도를 도시하고, 도 29b는 조성 2의 토출 속도를 도시하며, 도 29c는 조성 C의 토출 속도를 도시한다.29A to 29C are graphs showing the ejection rates of three types of inks each having different relative dielectric constants (solvent compositions). Specifically, they are formed with a circulating flow C, the ejection operation is stopped for 10 seconds, and then the ejection rate (the rate at which the average value of the ejection rate after the 20th ejection is taken as 1) is drawn with respect to the ejection count value. Is a graph when these inks are used in the liquid ejecting head having the flow mode A (J = 3.5). The results shown are 12% by weight of solids (pigments, polymers, etc.) in the ink, circulating flow (C) with flow rates of 10 mm / s and 30 mm / s (circulation speed) and head temperature of 55 ° C. Obtained. The solvent composition of the ink is as shown in the table. 29A shows the discharge rate of composition 1, FIG. 29B shows the discharge rate of composition 2, and FIG. 29C shows the discharge rate of composition C. FIG.

표준Standard 용매(중량%)Solvent (% by weight) 비유전율Relative dielectric constant 글리세린glycerin 2-피롤리디논2-pyrrolidinone 트리메틸올
프로판
Trimethylol
Propane
총계sum
조성 1Composition 1 1515 55 00 2020 45.445.4 조성 2Composition 2 1010 55 55 2020 40.740.7 조성 3Composition 3 00 55 1010 1515 33.833.8

도 29a 내지 도 29c는 유동 모드 A(J = 3.5)를 갖는 도 26c의 액체 토출 헤드를 사용하여 얻어졌고, 순환 유동(C)이 유동 모드 A(J = 2.3)를 갖는 도 26b의 액체 토출 헤드에 비해 더 쉽게 토출구 계면(24)에 도달한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 잉크가 높은 고체 농도(12 중량%)를 갖는 경우에, 도 29a에 예시된 바와 같이 순환 유속이 높은 경우(30 mm/s)에도 비교적 높은 비유전율을 갖는 조성 1에서 휴지 이후 최초 토출시의 토출 속도의 변화가 크다. 조성 1보다 낮은 비유전율을 갖는 조성 2는 도 29b에 예시된 바와 같이 순환 유속이 높은(30 mm/s) 경우에 토출 속도의 변화가 전체적으로 작기 때문에 바람직하다. 다른 한편, 매우 더 낮은 비유전율을 갖는 조성 3은 도 29c에 예시된 바와 같이 순환 유속이 낮은 경우(10 mm/s)에도 휴지 이후 최초 토출로부터의 토출 속도의 변화가 작기 때문에 매우 더 바람직하다. 따라서, 비유전율(εr)에 대하여 εr ≤ 40.7이 바람직하고, εr ≤ 33.8이 더욱 바람직하다. 또한, 도 28로부터 εr ≤ 30.0이 더 더욱 바람직하다는 것을 알 수 있다. 잉크 고체의 농도가 높은 경우, 점도는 증가하는 경향이 있고, 그래서, 순환 유동(C)의 유속을 증가시키기 위해 잉크 유동을 유발하기 위해 필요한 차압이 증가될 필요가 있다. 그러나, 이러한 차압의 증가는 토출구(13)에 인가되는 부압을 증가시키고, 이는 토출 특성에 부정적 영향을 갖는다. 순환 유동(C)의 유속은 이러한 견지에서 더 낮은 것이 바람직하지만, 다른 한편, 순환 유동(C)의 유속이 느릴수록 토출구부(25) 내에 잉크의 고체가 정체하기 더 쉬워지며, 결함 토출이 더 쉽게 발생한다. 그러나, 휴지 이후 최초 토출의 토출 속도의 변화는 유동 모드 A에서 결정값(J)을 증가시킴으로써, 그리고, 또한, 안료의 후퇴 현상을 유발하도록 잉크의 비유전율을 저하시킴으로써, 더 낮은 순환 속도의 경우에도 더 낮은 수준으로 억제될 수 있다.29A-29C were obtained using the liquid discharge head of FIG. 26C with flow mode A (J = 3.5), and the liquid discharge head of FIG. 26B with circulating flow C having flow mode A (J = 2.3). It can be seen that it reaches the outlet interface 24 more easily than. However, in the case where the ink has a high solid concentration (12 wt%), as shown in FIG. 29A, even when the circulation flow rate is high (30 mm / s), at the time of initial discharge after rest in composition 1 having a relatively high relative dielectric constant, The change in the ejection speed is large. Composition 2, having a relative dielectric constant lower than composition 1, is preferred because the change in discharge rate is small as a whole when the circulation flow rate is high (30 mm / s) as illustrated in Fig. 29B. On the other hand, Composition 3, which has a much lower relative dielectric constant, is even more desirable because the change in discharge rate from initial discharge after rest is small even when the circulation flow rate is low (10 mm / s) as illustrated in Fig. 29C. Therefore, with respect to the dielectric constant epsilon r , epsilon r <= 40.7 is preferable and epsilon r <33.8 is more preferable. 28 shows that ε r ≤ 30.0 is more preferable. When the concentration of the ink solid is high, the viscosity tends to increase, and therefore, the differential pressure necessary to cause the ink flow needs to be increased in order to increase the flow velocity of the circulating flow C. However, this increase in the differential pressure increases the negative pressure applied to the discharge port 13, which has a negative effect on the discharge characteristics. The flow rate of the circulating flow C is preferably lower in this respect, but on the other hand, the slower the flow rate of the circulating flow C, the easier it is for the solids of the ink to stagnate in the discharge port portion 25, and the more the defect discharge is. Occurs easily. However, the change in the ejection speed of the initial ejection after rest is increased in the crystal mode J in the flow mode A, and also by lowering the relative dielectric constant of the ink so as to cause the retreat phenomenon of the pigment, in the case of lower circulation rate Even lower levels can be suppressed.

저하된 잉크의 비유전율의 영향의 설명Explanation of influence of relative dielectric constant of degraded ink

잉크의 비유전율(εr)은 이하의 수학식에 의해 규정되며, 소수 부분을 사사오입한 정수값으로서 본 명세서에서 사용된다.The relative dielectric constant epsilon r of the ink is defined by the following equation, and is used herein as an integer value rounded off a fractional part.

Figure 112017001834446-pat00003
(5)
Figure 112017001834446-pat00003
(5)

전술한 수학식 (5)에서, n은 수용성 유기 용매의 유형을 나타내고, εn은 n으로 표현된 수용성 유기 용매의 비유전율을 나타내고, rn은 총 잉크 질량에 대하여 n으로 표현된 수용성 유기 용매의 함량을 나타내고, 물을 배제한 물리적 특성값이다. 이 경우 순환 유동(C)에 의해 농축되는 영역은 증발에 기인하여 적은 물을 갖는 것으로 고려할 수 있고, 그래서, 물이 배제된 수용성 유기 용매가 농축 영역의 액체의 물리적 특성값으로서 사용된다.In the above formula (5), n represents the type of water-soluble organic solvent, ε n represents the relative dielectric constant of the water-soluble organic solvent represented by n, and r n is a water-soluble organic solvent represented by n with respect to the total ink mass. It is the physical characteristic value excluding water. In this case, the region concentrated by the circulating flow C can be considered to have a small amount of water due to evaporation, so that a water-soluble organic solvent excluding water is used as the physical property value of the liquid in the concentrated region.

전술한 수학식 (5)로 규정된 비유전율(εn)은 잉크 내의 수용성 유기 용매로 구성되는 수성 매체" 전체의 비유전율을 나타내고, 구체적으로, 다음과 같이 계산된 값이다. 이 값은 각 성분에 대하여 이 성분의 잉크 내의 함량(질량% 단위로 잉크의 총 질량에 대한 함량)으로 수용성 유기 용매에 고유한 비유전율(무차원 수)을 승산하여 얻어진 값들을 합산하고, 그 전체를 수용성 유기 용매의 전체 함량으로 나눔으로써 얻어진다. 비유전율은 일반적 유전율 측정기에 의해 측정될 수 있다. 잉크내의 물의 함량은 칼 피셔 적정 등에 의해 발견될 수 있고, 수용성 유기 용매의 함량은 가스 크로마토그래피(GC/MS) 또는 고성능 액체 크로마토그래피(LC/MS) 등에 의해 발견될 수 있다.The relative dielectric constant ε n defined by the above equation (5) represents the relative dielectric constant of the entire "aqueous medium" composed of a water-soluble organic solvent in the ink, and is specifically a value calculated as follows. The values obtained by multiplying the relative dielectric constant (dimensionless number) inherent to the water-soluble organic solvent by the content in the ink of this component (content of the total mass of the ink in mass%) with respect to the component are added together, and the whole is water-soluble organic. The relative dielectric constant can be measured by a general permittivity meter, the water content in the ink can be found by Karl Fischer titration, etc., and the content of water-soluble organic solvent is determined by gas chromatography (GC / MS) or high performance liquid chromatography (LC / MS) or the like.

본 개시내용에서 사용되는 잉크는 필요에 따라 다양한 유형의 첨가물을 포함할 수 있다. 이런 첨가물의 예는 계면활성제, pH 조절제, 소포제, 방청제, 보존제, 항산화제, 환원 억제제, 증발 촉진제, 킬레이트화제 등을 포함한다. 잉크 내의 이런 첨가물의 함량은 매우 작고, 따라서, 비유전율 계산시 반드시 고려할 필요가 없다.Inks used in the present disclosure may include various types of additives as needed. Examples of such additives include surfactants, pH adjusters, antifoams, rust inhibitors, preservatives, antioxidants, reduction inhibitors, evaporation promoters, chelating agents and the like. The content of these additives in the ink is very small and, therefore, does not necessarily have to be taken into account in the calculation of the dielectric constant.

압력 챔버 내의 순환 유동의 존재/부재와 잉크의 비유전율 저하 사이의 관계에 대한 설명Explanation of the relationship between the presence / absence of circulating flow in the pressure chamber and the lowering of the dielectric constant of the ink

압력 챔버(23) 내에 어떠한 순환 유동(C)도 형성되지 않는 구성에서도, 비유전율을 감소시키기 위해 잉크 용매 조성으로서 빈매체(poor medium)가 사용될 수 있다. 그러나, 안료 등 같은 고체가 더 많은 잉크의 경우에, 잉크의 비유전율은, 어떠한 순환 유동(C)도 압력 챔버(23) 내에 생성되지 않는 구성에서 다음의 두 가지 손해 때문에 더 낮아지기가 어렵다.Even in a configuration in which no circulating flow C is formed in the pressure chamber 23, a porous medium may be used as the ink solvent composition to reduce the dielectric constant. However, in the case of inks with more solids such as pigments, the relative dielectric constant of the ink is less likely to be lowered due to the following two damages in the configuration in which no circulating flow C is produced in the pressure chamber 23.

어떠한 순환 유동(C)도 생성되지 않는 구성에서, 소정 시간 동안 토출 동작이 정지될 때 안료가 농축되며, 그래서, 휴지 이후 최초 착지 도트에 관하여 광학 밀도(OD)가 높아지는 경향이 있다. 그러나, 잉크의 비유전율이 낮아지는 경우, 안료의 후퇴 현상이 발생하고, 그래서, 휴지 이후 최초 착지 도트의 OD가 대신 낮아지게 된다. 이것이 첫 번째 손해이다.In a configuration in which no circulating flow C is produced, the pigment is concentrated when the ejection operation is stopped for a predetermined time, so that the optical density OD tends to be high with respect to the first landing dot after rest. However, when the relative dielectric constant of the ink is lowered, the phenomenon of retreat of the pigment occurs, so that the OD of the first landing dot after rest becomes lower instead. This is the first loss.

또한, 순환 유동(C)이 생성되지 않은 구성에서, 토출구(13)로부터 잉크 증발로 인한 고화를 해결하기 위한 한가지 조치로서 양호한 습기-보유 특정을 갖는 글리세린 같은 높은 비유전율을 갖는 양매체(good medium)를 사용함으로써 안료 농축에 기인한 고화를 억제하도록 하는 방법이 있다. 또한, 안료의 후퇴 현상을 유발하기 위해 낮은 비유전율을 갖는 빈매체를 사용하여 안료 농축이 발생하기 어렵게 하고, 그에 의해 고화를 억제하는 방법이 있다. 그러나, 안료의 후퇴 현상의 발생을 과도하게 촉진하면, 즉, 비유전율 저하를 과도하게 촉진하면, 압력 챔버(23) 내에서의 후퇴된 안료의 고화를 초래한다. 이것이 비유전율을 현저히 감소시키기 어렵게 한다. 이것이 두 번째 손해이다.In addition, in a configuration in which no circulating flow C is generated, a good medium having a high relative dielectric constant such as glycerin having a good moisture-holding characteristic as one measure to solve the solidification due to ink evaporation from the discharge port 13 ), There is a method to suppress the solidification due to pigment concentration. In addition, there is a method in which pigment concentration is less likely to occur using an empty medium having a low relative dielectric constant in order to cause the pigment retreat, thereby suppressing solidification. However, excessively accelerating the occurrence of the pigment retreat phenomenon, i.e., excessively promoting the lowering of the dielectric constant, leads to solidification of the pigment that has been retracted in the pressure chamber 23. This makes it difficult to significantly reduce the dielectric constant. This is the second loss.

이들 두 가지 손해는 압력 챔버(23) 내에 순환 유동(C)을 생성함으로써 회피될 수 있고, 유동 모드 A에서 결정값(J)을 더 커지게 하는 것이 이에 추가될 수 있다. 즉, 순환 유동(C)이 생성되는 상태에서, 특히, 잉크가 유동 모드 A로서 토출구부(25)를 통해 유동하는 상태에서, 안료의 후퇴 현상이 발생하는지 여부에 무관하게 정지 이후 최초 착지 도트의 OD는 쉽게 변하지 않는다. 따라서, 더 낮은 비유전율을 갖는 잉크가 사용될 수 있고, 토출구(13)의 주연 부근의 잉크의 정체가 억제될 수 있다. 토출구부(25)와 압력 챔버(23) 내의 고화도 안료의 후퇴 현상이 발생하는지 여부에 무관하게 쉽게 발생하지 않고, 더 낮은 비유전율을 갖는 잉크가 사용될 수 있다. 따라서, 잉크의 비유전율의 저하는 압력 챔버(23) 내에 순환 유동(C)이 발생되는 구성에서 특히 유효하다. 본 개시내용은 특히 유동 모드 A에 적용될 수 있지만, 또한, 순환 유동(C)이 발생되는 경우 유동 모드 B에도 적용될 수 있다.These two damages can be avoided by creating a circulating flow C in the pressure chamber 23, and to make the decision value J larger in the flow mode A can be added thereto. That is, in the state where the circulating flow C is generated, in particular, in the state in which ink flows through the discharge port 25 as the flow mode A, regardless of whether or not the retreat phenomenon of the pigment occurs, OD does not change easily. Therefore, ink having a lower relative dielectric constant can be used, and stagnation of the ink near the periphery of the ejection opening 13 can be suppressed. Irrespective of whether or not the receding phenomenon of the high-definition pigment in the discharge port portion 25 and the pressure chamber 23 occurs, an ink having a lower relative dielectric constant can be used. Therefore, the reduction in the dielectric constant of the ink is particularly effective in the configuration in which the circulating flow C is generated in the pressure chamber 23. The present disclosure may apply in particular to flow mode A, but may also apply to flow mode B when circulating flow C occurs.

따라서, 본 개시내용에 따라, 고해상도 및 고품질 화상 형성이 가능한 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드가 제공될 수 있다.Thus, according to the present disclosure, a liquid ejecting apparatus and a liquid ejecting head capable of forming high resolution and high quality images can be provided.

예시적 실시예를 참조로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적 실시예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 이하의 청구범위의 범주는 모든 이런 변형과 균등 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 해석에 준한다.While the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The scope of the following claims is to be accorded the broadest interpretation so as to encompass all such modifications and equivalent structures and functions.

Claims (17)

액체 토출 장치이며,
기록 소자 기판을 갖는 액체 토출 헤드로서,
상기 기록 소자 기판은,
액체를 토출하도록 구성된 토출구와,
액체를 토출하는데 사용되는 에너지를 생성하도록 구성되는 기록 소자를 내부에 구비한 압력 챔버와,
상기 압력 챔버에 액체를 공급하도록 구성된 액체 공급 채널, 및
상기 압력 챔버로부터 액체를 회수하도록 구성된 액체 회수 채널
을 포함하는, 액체 토출 헤드와,
액체가 상기 액체 공급 채널, 상기 압력 챔버 및 상기 액체 회수 채널을 이 순서로 유동하게 하도록 구성된 유동 유닛을 포함하고,
상기 유동 유닛에 의해 상기 압력 챔버를 통해 유동하게 되는 액체의 비유전율(εr)은 εr ≤ 40.7의 관계를 충족하는, 액체 토출 장치.
Liquid discharge device,
A liquid discharge head having a recording element substrate,
The recording element substrate,
A discharge port configured to discharge the liquid,
A pressure chamber provided therein with a recording element configured to generate energy used to discharge the liquid;
A liquid supply channel configured to supply liquid to the pressure chamber, and
Liquid recovery channel configured to recover liquid from the pressure chamber
And comprising a liquid discharge head,
A flow unit configured to cause liquid to flow in the liquid supply channel, the pressure chamber and the liquid recovery channel in this order,
And a relative dielectric constant (ε r ) of the liquid flowing through the pressure chamber by the flow unit satisfies a relationship of ε r ≤ 40.7.
제1항에 있어서,
상기 압력 챔버를 통해 유동하게 되는 액체의 비유전율(εr)은 εr ≤ 33.8의 관계를 충족하는, 액체 토출 장치.
The method of claim 1,
And a relative dielectric constant (ε r ) of the liquid flowing through the pressure chamber satisfies a relationship of ε r ≤ 33.8.
제2항에 있어서,
상기 압력 챔버를 통해 유동하게 되는 액체의 비유전율(εr)은 εr ≤ 30.0의 관계를 충족하는, 액체 토출 장치.
The method of claim 2,
And a relative dielectric constant (ε r ) of the liquid flowing through the pressure chamber satisfies a relationship of ε r ≤ 30.0.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압력 챔버와 상기 토출구 사이에 연통하여 토출구부가 형성되고,
상기 토출구부와의 연통 부분에 대한 액체의 유동 방향으로의 상류측의 상기 압력 챔버의 높이(H), 액체의 토출 방향으로의 상기 토출구부의 길이(P), 및 상기 토출구부에서 액체의 유동 방향으로의 길이(W)는 H-0.34 × P-0.66 × W > 1.7의 관계를 충족하는, 액체 토출 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
A discharge port portion is formed in communication between the pressure chamber and the discharge port,
The height H of the pressure chamber on the upstream side in the flow direction of the liquid with respect to the communication portion with the discharge port, the length P of the discharge port in the discharge direction of the liquid, and the flow direction of the liquid in the discharge port. Length W to satisfy the relationship of H -0.34 x P -0.66 x W> 1.7.
제4항에 있어서,
상기 높이(H)는 20 ㎛ 이하이고, 상기 길이(P)는 20 ㎛ 이하이고, 상기 길이(W)는 30 ㎛ 이하인, 액체 토출 장치.
The method of claim 4, wherein
The height (H) is 20 m or less, the length (P) is 20 m or less, and the length (W) is 30 m or less.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압력 챔버를 통해 유동하는 액체의 유속은 0.1 내지 100 mm/s인, 액체 토출 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
And a flow rate of the liquid flowing through the pressure chamber is 0.1 to 100 mm / s.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
액체의 고체 성분은 8 중량% 이상인, 액체 토출 장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
And the solid component of the liquid is at least 8% by weight.
액체 토출 헤드이며,
액체를 토출하도록 구성된 토출구와,
액체를 토출하는데 사용되는 에너지를 생성하도록 구성된 기록 소자와,
상기 기록 소자를 내부에 구비한 압력 챔버와,
상기 압력 챔버에 액체를 공급하도록 구성된 액체 공급 채널; 및
상기 압력 챔버로부터 액체를 회수하도록 구성된 액체 회수 채널을 포함하고,
비유전율(εr)이 εr ≤ 40.7의 관계를 충족하는 액체가 상기 액체 공급 채널, 상기 압력 챔버 및 상기 액체 회수 채널을 이 순서로 통과해 순환하는, 액체 토출 헤드.
Liquid discharge head,
A discharge port configured to discharge the liquid,
A recording element configured to generate energy used to discharge the liquid,
A pressure chamber having the recording element therein;
A liquid supply channel configured to supply a liquid to the pressure chamber; And
A liquid recovery channel configured to recover liquid from the pressure chamber,
A liquid discharge head in which a liquid having a relative dielectric constant (ε r ) satisfying a relationship of ε r ≤ 40.7 circulates through the liquid supply channel, the pressure chamber, and the liquid recovery channel in this order.
제8항에 있어서,
액체의 비유전율(εr)은 εr ≤ 33.8의 관계를 충족하는, 액체 토출 헤드.
The method of claim 8,
And the relative dielectric constant ε r of the liquid satisfies the relationship ε r ≤ 33.8.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 압력 챔버와 상기 토출구 사이에 연통하여 토출구부가 형성되고,
상기 토출구부와의 연통 부분에 대한 액체의 유동 방향으로의 상류측의 상기 압력 챔버의 높이(H), 액체의 토출 방향으로의 상기 토출구부의 길이(P), 및 상기 토출구부에서 액체의 유동 방향으로의 길이(W)는 H-0.34 × P-0.66 × W > 1.7의 관계를 충족하는, 액체 토출 헤드.
The method according to claim 8 or 9,
A discharge port portion is formed in communication between the pressure chamber and the discharge port,
The height H of the pressure chamber upstream in the flow direction of the liquid with respect to the communication portion with the discharge port, the length P of the discharge port in the discharge direction of the liquid, and the flow direction of the liquid in the discharge port. Length W to satisfy the relationship of H -0.34 x P -0.66 x W> 1.7.
제10항에 있어서,
상기 높이(H)는 20 ㎛ 이하이고, 상기 길이(P)는 20 ㎛ 이하이고, 상기 길이(W)는 30 ㎛ 이하인, 액체 토출 헤드.
The method of claim 10,
The height H is 20 m or less, the length P is 20 m or less, and the length W is 30 m or less.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 압력 챔버를 통해 유동하는 액체의 유속은 0.1 내지 100 mm/s인, 액체 토출 헤드.
The method according to claim 8 or 9,
And a flow rate of the liquid flowing through the pressure chamber is 0.1 to 100 mm / s.
제8항 또는 제9항에 있어서,
액체의 고체 성분은 8 중량% 이상인, 액체 토출 헤드.
The method according to claim 8 or 9,
Wherein the solid component of the liquid is at least 8% by weight.
제8항 또는 제9항에 있어서,
기록 소자를 갖는 복수의 기록 소자 기판; 및
상기 복수의 기록 소자 기판을 지지하고, 또한, 상기 복수의 기록 소자 기판에 액체를 공급하는 채널 부재를 더 포함하고,
상기 액체 토출 헤드는 페이지-와이드 액체 토출 헤드인, 액체 토출 헤드.
The method according to claim 8 or 9,
A plurality of recording element substrates having recording elements; And
A channel member for supporting the plurality of recording element substrates and for supplying liquid to the plurality of recording element substrates,
And the liquid discharge head is a page-wide liquid discharge head.
제14항에 있어서,
상기 채널 부재는,
상기 복수의 기록 소자 기판이 배열되는 배열 방향으로 연장하면서 상기 복수의 기록 소자 기판에 액체를 공급하도록 구성된 공통 공급 채널, 및
상기 배열 방향으로 연장하면서 상기 복수의 기록 소자 기판으로부터 액체를 회수하도록 구성된 공통 회수 채널을 포함하는, 액체 토출 헤드.
The method of claim 14,
The channel member,
A common supply channel configured to supply liquid to the plurality of recording element substrates while extending in an array direction in which the plurality of recording element substrates are arranged;
And a common recovery channel configured to recover liquid from the plurality of recording element substrates while extending in the array direction.
제14항에 있어서,
상기 복수의 기록 소자 기판이 직선으로 배열되는, 액체 토출 헤드.
The method of claim 14,
And a plurality of recording element substrates arranged in a straight line.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 압력 챔버 내의 액체는 상기 압력 챔버의 내측과 상기 압력 챔버의 외측 사이에서 순환되는, 액체 토출 헤드.
The method according to claim 8 or 9,
Liquid in the pressure chamber is circulated between the inside of the pressure chamber and the outside of the pressure chamber.
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