JP5294615B2 - Inkjet recording device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクを吐出して記録動作を行うインクジェット記録装置に関する。 The present invention is related to an ink jet recording apparatus which performs a recording operation by discharging ink.
従来、インクジェット記録装置は、カラー画像のランニングコストが安く、装置の小型化も可能であることから、コンピュータ関係の出力機器等に幅広く利用され、商品化されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, ink jet recording apparatuses are widely used and commercialized for computer-related output devices and the like because the running cost of color images is low and the apparatus can be miniaturized.
近年では、より高速に高詳細の画像の記録を実現するため、より記録幅(吐出口列長)が長い記録ヘッドの実現も望まれている。具体的には、ヘッドの長さが4インチ〜13インチなどの長さのものも要求されてきている。 In recent years, in order to realize high-definition image recording at higher speed, it is also desired to realize a recording head having a longer recording width (discharge port array length). Specifically, a head having a length of 4 inches to 13 inches or the like has been required.
このようにヘッドが長尺化・高速化していくとヘッドへの投入エネルギーが増大し、記録中のヘッド温度上昇が大きくなる。これによりページ毎の吐出量変動、高温における吐出の不安定等、連続記録性の低下等、記録信頼性への対応が必要になる。 As the head becomes longer and faster in this way, the energy input to the head increases and the head temperature rises during recording. As a result, it is necessary to cope with recording reliability, such as a variation in ejection amount for each page, unstable ejection at high temperatures, and a decrease in continuous recording performance.
従来ヘッドの冷却はヘッドの外部からの空冷や、ヘッドに冷却管を装着するなどの方法が取られている。
しかしながら、従来の方式においては、ヘッドに冷却管を装着したり、インク液室を形成する部材に冷却部材を取付け冷却しているため、冷却部から記録素子基板近傍のインク供給口までの距離が長かった。そのため、冷却効率が落ちるため十分な冷却ができなかった。よって高速化、連続記録性の向上に対して昇温が問題となり、これを抑えることが課題となっている。 However, in the conventional method, the cooling pipe is attached to the head or the cooling member is attached to the member forming the ink liquid chamber for cooling, so the distance from the cooling unit to the ink supply port in the vicinity of the recording element substrate is small. It was long. For this reason, the cooling efficiency is lowered, so that sufficient cooling cannot be performed. Therefore, temperature rise becomes a problem for speeding up and improvement of continuous recording performance, and it is a problem to suppress this.
そこで本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑み、記録信頼性が高いヘッドを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a head with high recording reliability in view of the above-described problems of the prior art.
上記目的を達成するための本発明は、インクを吐出するための複数の吐出口からなる吐出口列を有する複数の記録素子基板と、前記吐出口列の方向に沿って配列された前記複数の記録素子基板を支持する支持板と、を備えるインクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置において、前記吐出口列の方向に沿って延在し、前記記録素子基板に供給されるインクを流すインク流路とは別の、前記インクジェット記録ヘッドを冷却するための流体を流す複数の流路と、前記吐出口列の方向に関する前記インクジェット記録ヘッドの両端部における記録デューティの差が相対的に小さい場合には、少なくともの一つの前記流路において前記両端部のうちの一端の側から他端の側へ流体を流し、前記少なくとも一つの流路とは別の少なくとも一つの前記流路において前記他端の側から前記一端の側へ流体を流し、前記両端部における記録デューティの差が相対的に大きい場合には、前記複数の流路において前記両端部のうちの記録デューティの高い一端の側から記録デューティの低い他端の側へ流体を流すように制御可能な制御手段と、を有することを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a plurality of recording element substrates each having an ejection port array comprising a plurality of ejection ports for ejecting ink, and the plurality of the plurality of recording element substrates arranged along the direction of the ejection port array. an ink jet recording apparatus odor having an ink jet recording head comprising a support plate for supporting the recording element substrate, the Te, and extend along the direction of the ejection opening array, the ink flow path for flowing the ink supplied to the recording element substrate In the case where the difference between the recording duty at the both ends of the inkjet recording head with respect to the direction of the discharge port array and the plurality of flow paths for flowing the fluid for cooling the inkjet recording head is relatively small , At least one of the flow paths, the fluid is allowed to flow from one end side to the other end side of the both ends, and at least one other than the at least one flow path. When a fluid flows from the other end side to the one end side in one of the flow paths, and the difference in recording duty at the both end portions is relatively large, And control means capable of controlling a fluid to flow from one end side having a high recording duty to the other end side having a low recording duty .
本発明によれば、記録素子基板からの熱を、より効率良く放熱できるインクジェット記録ヘッドを提供することができる。また、記録素子基板に供給されるインクを効率良く冷却することができる。これにより、記録の高速化・高密度化による記録ヘッド温度の上昇を抑えることが可能となり、連続記録における信頼性の大幅な向上が可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording head capable of more efficiently dissipating heat from a recording element substrate. Further, the ink supplied to the recording element substrate can be efficiently cooled. As a result, it is possible to suppress an increase in the recording head temperature due to high-speed and high-density recording, and it is possible to greatly improve the reliability in continuous recording.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1から図11は、本発明が実施される、インクを吐出するための複数の吐出口からなる吐出口列を有する記録素子基板の複数が支持板上に吐出口の列方向に沿って配列されている記録ヘッドやインクジェット記録装置を説明するための説明図である。特に、本発明のインクジェット記録へッドは、支持板に配された複数の記録素子基板の配列方向に沿って延在する、記録素子基板へのインク流路とは別に液体を流す流路が設けられている。 FIGS. 1 to 11 show a plurality of recording element substrates each having an ejection port array composed of a plurality of ejection ports for ejecting ink, arranged on a support plate along the row direction of the ejection ports. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a recording head and an ink jet recording apparatus that are used. In particular, the ink jet recording head of the present invention has a flow path for flowing liquid separately from the ink flow path to the recording element substrate, which extends along the arrangement direction of the plurality of recording element substrates arranged on the support plate. Is provided.
以下、これらの図面を参照して各部構成の説明しながら、全体を説明することにする。 Hereinafter, the entire configuration will be described with reference to these drawings while describing the configuration of each part.
図1に示す記録ヘッドH1000は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行う。 The recording head H1000 shown in FIG. 1 performs recording using an electrothermal transducer that generates thermal energy for generating film boiling for ink according to an electrical signal.
そして、記録ヘッドH1000は、図2の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1001とインク供給ユニットH1002のインク供給部材H1500から構成される。さらに、図3の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットH1001は、記録素子基板H1100、支持板H1200、電気配線基板H1300、プレートH1400、フィルター部材H1600で構成されている。 As shown in the exploded perspective view of FIG. 2, the recording head H1000 includes a recording element unit H1001 and an ink supply member H1500 of an ink supply unit H1002. Further, as shown in the exploded perspective view of FIG. 3, the recording element unit H1001 includes a recording element substrate H1100, a support plate H1200, an electric wiring substrate H1300, a plate H1400, and a filter member H1600.
図4(a)は、記録素子基板H1100の構成を説明する図であり、図4(b)は図4(a)に示すA−A断面図である。記録素子基板H1100は、例えば、厚さ0.5〜1mmのSi基板H1108で薄膜が形成されている。また、インク流路として矩形状の貫通口からなるインク供給口H1101が形成され、インク供給口H1101の両側に電気熱変換素子H1102がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列されている。そして、前記電気熱変換素子H1102、及び、Alなどの電気配線が成膜技術により形成されている。また、該電気配線に電力を供給するために電極H1103が設けられている。インク供給口H1101は、Si基板H1108の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行う。また、Si基板H1108上には、流路形成部材H1110が具備され、電気熱変換素子H1102に対応したインク流路H1104、吐出口H1105、発泡室H1107がフォトリソ技術により形成されている。また、吐出口H1105は電気熱変換素子H1102に対向するように設けられており、インク供給口H1101から供給されたインクを電気熱変換素子H1102により気泡を発生させてインクを吐出させるものである。 FIG. 4A is a diagram for explaining the configuration of the recording element substrate H1100, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. The recording element substrate H1100 has a thin film formed of, for example, a Si substrate H1108 having a thickness of 0.5 to 1 mm. In addition, an ink supply port H1101 composed of a rectangular through-hole is formed as an ink flow path, and electrothermal conversion elements H1102 are arranged in a staggered pattern on each side of the ink supply port H1101. The electrothermal transducer H1102 and electric wiring such as Al are formed by a film forming technique. An electrode H1103 is provided to supply power to the electrical wiring. The ink supply port H1101 performs anisotropic etching using the crystal orientation of the Si substrate H1108. Further, a flow path forming member H1110 is provided on the Si substrate H1108, and an ink flow path H1104, a discharge port H1105, and a foaming chamber H1107 corresponding to the electrothermal conversion element H1102 are formed by photolithography. The ejection port H1105 is provided so as to face the electrothermal conversion element H1102, and the ink supplied from the ink supply port H1101 generates air bubbles by the electrothermal conversion element H1102 to eject the ink.
支持板H1200は、例えば、厚さ0.5〜10mmのアルミナ(Al2O3)材料で形成されている。なお、支持板の素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板H1100の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板H1100材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。支持板H1200の素材は、例えば、シリコン(Si)、窒化アルミニウム(AlN)、ジルコニア、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SiC)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)のうちいずれであってもよい。支持板H1200には、記録素子基板H1100にインクを供給するためのインク供給口H1201(第1インク供給口)が形成されている。これは、記録素子基板H1100のインク供給口H1101(第2インク供給口)が支持板H1200のインク供給口H1201に対応している。また、記録素子基板H1100は支持板H1200に対して位置精度良く接着固定される。また、支持板H1200は、位置決め基準となるX方向基準H1204、Y方向基準H1205、Z方向基準H1206を有している。 The support plate H1200 is made of, for example, an alumina (Al 2 O 3 ) material having a thickness of 0.5 to 10 mm. The material of the support plate is not limited to alumina, and has a linear expansion coefficient equivalent to that of the material of the recording element substrate H1100, and is equivalent to or equivalent to the thermal conductivity of the material of the recording element substrate H1100. It may be made of a material having the above thermal conductivity. The material of the support plate H1200 is, for example, any of silicon (Si), aluminum nitride (AlN), zirconia, silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC), molybdenum (Mo), and tungsten (W). There may be. The support plate H1200 is formed with an ink supply port H1201 (first ink supply port) for supplying ink to the recording element substrate H1100. This is because the ink supply port H1101 (second ink supply port) of the recording element substrate H1100 corresponds to the ink supply port H1201 of the support plate H1200. Further, the recording element substrate H1100 is bonded and fixed to the support plate H1200 with high positional accuracy. Further, the support plate H1200 has an X-direction reference H1204, a Y-direction reference H1205, and a Z-direction reference H1206 that are positioning references.
記録素子基板H1100は、図1に示すように支持板上H1200に千鳥状に配置され、同一色による幅広の記録を可能としている。例えば、吐出口列の長さが少なくとも1インチの4つの記録素子基板H1100a、H1100b、H1100c、H1100dを千鳥状に配置し、4インチ幅の記録を可能にしている。 As shown in FIG. 1, the recording element substrates H1100 are arranged in a staggered manner on the support plate H1200, and enable wide recording with the same color. For example, four recording element substrates H1100a, H1100b, H1100c, and H1100d having a discharge port array length of at least 1 inch are arranged in a staggered manner to enable recording with a width of 4 inches.
また、各記録素子基板の吐出口群の端部は、千鳥状に隣接する記録素子基板の吐出口列の端部と、記録方向に対して、重複する領域(L)を設け、各記録素子基板による記録領域間に隙間が生じることを防止している。例えば、吐出口列H1106aと吐出口列H1106bに重複領域H1109a、H1109bを設けている。 Further, the end portion of the ejection port group of each recording element substrate is provided with a region (L) overlapping with the end portion of the ejection port array of the recording element substrate adjacent to the staggered pattern in the recording direction. A gap is prevented from being generated between the recording areas of the substrate. For example, overlapping regions H1109a and H1109b are provided in the discharge port array H1106a and the discharge port array H1106b.
電気配線基板H1300は、記録素子基板H1100に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板H1100を組み込むための開口部を有している。裏面にはプレートH1400が接着固定される。また、電気配線基板H1300は、記録素子基板H1100の電極H1103に対応する電極端子H1302と、この配線端部に位置し記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子H1301を有している。電気配線基板H1300と記録素子基板H1100は、電気的に接続されている。その接続方法は、例えば、記録素子基板H1100の電極H1103と電気配線基板H1300の電極端子H1302を金ワイヤーH1303(不図示)を用いたワイヤーボンディング技術によりにより電気的に接続される。電気配線基板H1300の素材としては、例えば、配線が二層構造のフレキシブル配線基板が使用され、表層はポリイミドフィルムで覆われている。 The electrical wiring substrate H1300 applies an electrical signal for ejecting ink to the recording element substrate H1100, and has an opening for incorporating the recording element substrate H1100. A plate H1400 is bonded and fixed to the back surface. The electric wiring board H1300 has an electrode terminal H1302 corresponding to the electrode H1103 of the recording element board H1100, and an external signal input terminal H1301 for receiving an electric signal from the recording apparatus main body located at the end of the wiring. Yes. The electrical wiring board H1300 and the recording element board H1100 are electrically connected. As the connection method, for example, the electrode H1103 of the recording element substrate H1100 and the electrode terminal H1302 of the electric wiring substrate H1300 are electrically connected by a wire bonding technique using a gold wire H1303 (not shown). As a material of the electrical wiring board H1300, for example, a flexible wiring board having a two-layer structure is used, and a surface layer is covered with a polyimide film.
プレートH1400は、例えば、厚さ0.5〜1mmのSUS板で形成されている。なお、プレートの素材は、SUSに限られることなく、耐インク性を有し、良好な平面性を有する材料で作られてもよい。そして、プレートH1400は、支持板H1200に接着固定された記録素子基板H1100および該記録素子基板を取り込む開口部を有し、支持板に接着固定される。 The plate H1400 is formed of, for example, a SUS plate having a thickness of 0.5 to 1 mm. The material of the plate is not limited to SUS, and may be made of a material having ink resistance and good flatness. The plate H1400 has a recording element substrate H1100 that is adhesively fixed to the support plate H1200 and an opening for taking in the recording element substrate, and is adhesively fixed to the support plate.
プレートの開口部H1402と記録素子基板H1100の側面によって形成される溝部には、第1の封止剤H1304が充填され、電気配線基板H1300の電気実装部を封止している。また、記録素子基板の電極H1103は、第2の封止剤H1305で封止し、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。 A groove formed by the opening H1402 of the plate and the side surface of the recording element substrate H1100 is filled with the first sealant H1304, and the electrical mounting portion of the electrical wiring substrate H1300 is sealed. Further, the electrode H1103 of the recording element substrate is sealed with a second sealant H1305 to protect the electrical connection portion from corrosion by ink and external impact.
また、支持板H1200の裏面側インク供給口H1201には、インク中に混入された異物を取り除くためのフィルター部材H1600が接着固定される。 A filter member H1600 for removing foreign matter mixed in the ink is bonded and fixed to the back surface side ink supply port H1201 of the support plate H1200.
インク供給部材H1500は、例えば、樹脂成形により形成され、共通液室H1501と、Z方向基準面H1502を具備している。そして、Z基準面H1502は、記録素子ユニットを位置決め固定するとともに、記録ヘッドH1000のZ基準となっている。 The ink supply member H1500 is formed by resin molding, for example, and includes a common liquid chamber H1501 and a Z-direction reference surface H1502. The Z reference plane H1502 positions and fixes the recording element unit and serves as the Z reference for the recording head H1000.
図2に示した通り、記録ヘッドH1000は、記録素子ユニットH1001をインク供給部材H1500に結合することにより完成する。 As shown in FIG. 2, the recording head H1000 is completed by coupling the recording element unit H1001 to the ink supply member H1500.
結合は以下のように行われる。 The coupling is performed as follows.
インク供給部材H1500の開口部と記録素子ユニットH1001を第3の封止剤H1503により封止し、共通液室H1501を密閉する。そして、インク供給部材のZ基準H1502に記録素子ユニットH1001のZ基準H1502を、例えば、ビスH1900等により位置決め固定する。第3の封止剤H1503は、耐インク性があり、かつ、常温で硬化し、かつ、異種材料間の線膨張差に耐えられる柔軟性のある封止剤が望ましい。 The opening of the ink supply member H1500 and the recording element unit H1001 are sealed with a third sealant H1503, and the common liquid chamber H1501 is sealed. Then, the Z reference H1502 of the recording element unit H1001 is positioned and fixed to the Z reference H1502 of the ink supply member by, for example, a screw H1900. The third sealant H1503 is desirably a sealant that has ink resistance, is cured at room temperature, and can withstand the linear expansion difference between different materials.
また、記録素子ユニットH1001の外部信号入力端子H1301部分は、例えば、インク供給部材H1501の裏面に、位置決め固定される。 Further, the external signal input terminal H1301 portion of the recording element unit H1001 is positioned and fixed on the back surface of the ink supply member H1501, for example.
本発明の実施例に係るインクジェット記録装置M4000は、図5に示すように、例えば、写真画質の記録に対応して6色分の記録ヘッドが具備されている。H1800Bkはブラックインク、H1800Cはシアンインク、H1800Mはマゼンタインク、H1800Yはイエローインク、H1800LCはライトシアンインク、H1800LMはライトマゼンタインクそれぞれのインクタンクである。記録ヘッドH1000Bkは、ブラックインク用の記録ヘッドであり、記録ヘッドH1000Cはシアンインク用、記録ヘッドH1000Mはマゼンタインク用、記録ヘッドH1000Yはイエローインク用である。さらに、記録ヘッドH1000LCはライトシアンインク用、記録ヘッドH1000LMはライトマゼンタインク用である。これらの記録ヘッドH1000を、記録装置本体M4000に載置されているキャリッジM4001の位置決め手段及び電気的接点M4002によって固定支持する。 As shown in FIG. 5, the ink jet recording apparatus M4000 according to the embodiment of the present invention includes, for example, recording heads for six colors corresponding to photographic image quality recording. H1800Bk is black ink, H1800C is cyan ink, H1800M is magenta ink, H1800Y is yellow ink, H1800LC is light cyan ink, and H1800LM is light magenta ink. The recording head H1000Bk is a recording head for black ink, the recording head H1000C is for cyan ink, the recording head H1000M is for magenta ink, and the recording head H1000Y is for yellow ink. Further, the recording head H1000LC is for light cyan ink, and the recording head H1000LM is for light magenta ink. These recording heads H1000 are fixedly supported by positioning means and electrical contacts M4002 of a carriage M4001 mounted on the recording apparatus main body M4000.
そして、これらの記録ヘッドを、不図示の駆動回路によって制御し、記録媒体K1000に対して記録を行うものである。なお、図5の記録装置では、記録ヘッドが記録媒体幅分の吐出口列を有するフルラインタイプであり、記録ヘッドは固定で、記録媒体が矢印の方向に走査することで記録を行う方式である。 These recording heads are controlled by a drive circuit (not shown) to perform recording on the recording medium K1000. In the recording apparatus of FIG. 5, the recording head is a full-line type having an ejection port array corresponding to the width of the recording medium, and the recording head is fixed and performs recording by scanning the recording medium in the direction of the arrow. is there.
また、これに対して、図6の記録装置では、記録ヘッドが主走査方向(キャリッジ移動方向)に往復移動しながら記録を行う、シリアル駆動方式の記録装置である。 On the other hand, the recording apparatus of FIG. 6 is a serial drive type recording apparatus in which the recording head performs recording while reciprocating in the main scanning direction (carriage movement direction).
図7は、本発明の実施例に係る記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing a partial cross section of the recording head according to the embodiment of the present invention.
支持板は2部材で構成され、少なくともどちらか一方の支持板に冷却液が通る溝を設け、2枚を張り合わせることにより冷却用の流路が形成される。冷却液の流入出口はインク供給部材の記録素子基板と反対側に取り出されている(不図示)。冷却流路H2001は3本独立に冷却液を流せるように形成されている。つまり、支持板に設けられた流路が複数独立に設けられている。冷却流路H2001の断面は、本実施例では幅2mm、深さ1.5mmとした。冷却液の流量は20ml/min〜100ml/minである。この流量は、記録条件、ヘッド仕様(電力、吐出量等)により条件にあった流量を設定する。支持板の記録素子基板と反対側には共通のインク液室が設けられ、支持板に設けられた各インク供給口を通り記録素子基板基板へインクが供給される。 The support plate is composed of two members, and at least one of the support plates is provided with a groove through which the cooling liquid passes, and a cooling flow path is formed by bonding the two plates together. The inlet / outlet of the cooling liquid is taken out on the opposite side of the ink supply member from the recording element substrate (not shown). Three cooling channels H2001 are formed so that the coolant can flow independently. That is, a plurality of flow paths provided on the support plate are provided independently. The cross section of the cooling flow path H2001 is 2 mm wide and 1.5 mm deep in this embodiment. The flow rate of the cooling liquid is 20 ml / min to 100 ml / min. This flow rate is set according to the recording conditions and head specifications (power, discharge amount, etc.). A common ink liquid chamber is provided on the side of the support plate opposite to the recording element substrate, and ink is supplied to the recording element substrate substrate through each ink supply port provided in the support plate.
このように冷却用流路を複数に分けた場合、冷却液の流れ方向や使用する本数などによりヘッドの温度を細かくコントロールすることができる。 In this way, when the cooling flow path is divided into a plurality, the head temperature can be finely controlled depending on the flow direction of the cooling liquid, the number of lines used, and the like.
たとえば、図8(a)に示すようにほぼ均一な記録データの場合、3つの流路において流体の流れ方向は一つは逆方向にする。上流側は冷えやすいために温度分布が生じるが、流れの方向を変えることにより分布を相殺する方向に作用し、分布を均一に保ちながら冷却することができる。また、流量、冷却液の入り口温度を調整することによっても同様の効果が期待できる。 For example, as shown in FIG. 8 (a), in the case of substantially uniform recording data, one of the fluid flow directions is reversed in the three flow paths. Since the upstream side is easy to cool, a temperature distribution is generated. However, by changing the flow direction, it acts in a direction to cancel the distribution, and cooling can be performed while keeping the distribution uniform. The same effect can be expected by adjusting the flow rate and the coolant inlet temperature.
また、図8(b)に示すように記録データがどちらかに片寄った場合、記録dutyの高い方を上流として冷却液の流れをすべて同一方向とし温度を制御することも可能である。 Further, when the offset to either the recording data as shown in FIG. 8 (b), it is also possible to control was all the same direction a flow of cooling fluid to higher recording duty as an upstream temperature.
支持基板の材質は耐インク性があり熱伝導の良い材質が好ましく、アルミナ、カーボングラファイトなどが使われる。 The material of the support substrate is preferably a material having ink resistance and good thermal conductivity, such as alumina or carbon graphite.
図9には本発明と水冷無しのヘッドによる温度上昇の比較を示す。本実施例の条件では水冷無しの場合ではA4サイズ約50枚の縁無しのベタ画像記録で高温に達し、さらにヘッド温度は上昇し続け、不吐が発生した。本発明の方式ではヘッド温度は同様の記録条件でA4サイズ約50枚程度で飽和し、以降記録を継続してもヘッド温度は上昇しない。昇温は冷却流路の形状、冷却水の流量、温度により変わり、使われるヘッドの仕様により最適な条件にする。 FIG. 9 shows a comparison of temperature rise between the present invention and a head without water cooling. Under the conditions of this example, in the case of no water cooling, a high image temperature was reached by solid image recording of about 50 A4 size borderless images, and the head temperature continued to rise and discharge failure occurred. In the method of the present invention, the head temperature is saturated at about 50 A4 size under the same recording conditions, and the head temperature does not increase even if recording is continued thereafter. The temperature rise depends on the shape of the cooling channel, the flow rate of the cooling water, and the temperature, and the optimum conditions are set according to the specifications of the head used.
図10(a)〜(d)に,本発明の他の実施例を示す。
図10(a)は、第1の実施例の3本の冷却流路H2001を1本の連通する冷却流路h2001としたものである。3本の冷却流路H2001を独立には制御するといったことはできないが、1本の冷却流路H2001にすることで、流路構造は簡易になる。
図10(b)は、さらに往復流路タイプの簡単なものにした実施例である。
図10(c)は、各記録素子基板へのインク供給口H1201の周囲を冷却液が通り流入するインクの冷却をより効率的にしたものである。
図10(d)は、図10(c)の実施例と基本的に同じ流路構成であり、図10(c)の実施例が2系統に冷却液を流せるようにしたものであるのに対して、1系統に簡易化したものである。
10 (a) to 10 (d) show another embodiment of the present invention.
FIG. 10A shows the three cooling channels H2001 of the first embodiment as a single cooling channel h2001. Although the three cooling channels H2001 cannot be controlled independently, the channel structure is simplified by using one cooling channel H2001.
FIG. 10B shows an embodiment in which the reciprocating flow path type is further simplified.
FIG. 10C shows a more efficient cooling of the ink flowing through the coolant around the ink supply port H1201 to each recording element substrate.
FIG. 10 (d) has basically the same flow path configuration as the embodiment of FIG. 10 (c), but the embodiment of FIG. 10 (c) allows the coolant to flow in two systems. On the other hand, it is simplified to one system.
図11は、本発明に係る実施例の冷却系を示した。
冷却水はポンプM4003により記録ヘッドの冷却液供給口H2002へと送られ、ヘッド内冷却流路H2001を通って再び恒温槽M4004へと戻る。制御装置M4005は、記録ヘッドの冷却流路H2001の内に冷却液体を流し、記録ヘッドの昇温を抑える制御を行なう。この制御装置M4005は、冷却水の流量・入口温度・出口温度・ヘッド温度(記録素子基板内臓センサー等)・環境温度等の検出データ、冷却液によるヘッドからの排熱量、記録条件等の諸条件から冷却条件を設定しヘッド温度を制御する。その他にも制御装置M4005は、冷却流H2001の複数のそれぞれにおいて、冷却液体の流れ方向・流体温度・流速の少なくとも一つを独立に制御するものである場合には、複数の記録素子基板間の記録dutyの相違に応じた細かな制御を行なうことが可能となる。
FIG. 11 shows a cooling system of an embodiment according to the present invention.
The cooling water is sent to the coolant supply port H2002 of the recording head by the pump M4003, and returns to the constant temperature bath M4004 through the in-head cooling flow path H2001. The control device M4005 controls the temperature of the recording head to be suppressed by flowing a cooling liquid into the cooling flow path H2001 of the recording head. This control device M4005 is provided with various conditions such as detection data such as cooling water flow rate, inlet temperature, outlet temperature, head temperature (recording element substrate built-in sensor, etc.), environmental temperature, the amount of heat exhausted from the head by the coolant, and recording conditions. The cooling conditions are set from the head to control the head temperature. In addition, when the control device M4005 controls at least one of the cooling liquid flow direction, the fluid temperature, and the flow velocity independently for each of the plurality of cooling flows H2001, Fine control according to the difference in recording duty can be performed.
H1000 記録ヘッド
H1001 記録素子ユニット
H1002 インク供給ユニット
H1100 記録素子基板
H1101 インク供給口
H1102 電気熱変換素子
H1104 インク流路
H1105 吐出口
H1200 支持板
H1201 インク供給口
H2001 冷却流路
H1000 recording head H1001 recording element unit H1002 ink supply unit H1100 recording element substrate H1101 ink supply port H1102 electrothermal transducer H1104 ink flow path H1105 discharge port H1200 support plate H1201 ink supply port H2001 cooling flow path
Claims (2)
前記吐出口列の方向に沿って延在し、前記記録素子基板に供給されるインクを流すインク流路とは別の、前記インクジェット記録ヘッドを冷却するための流体を流す複数の流路と、
前記吐出口列の方向に関する前記インクジェット記録ヘッドの両端部における記録デューティの差が相対的に小さい場合には、少なくともの一つの前記流路において前記両端部のうちの一端の側から他端の側へ流体を流し、前記少なくとも一つの流路とは別の少なくとも一つの前記流路において前記他端の側から前記一端の側へ流体を流し、前記両端部における記録デューティの差が相対的に大きい場合には、前記複数の流路において前記両端部のうちの記録デューティの高い一端の側から記録デューティの低い他端の側へ流体を流すように制御可能な制御手段と、
を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 A plurality of recording element substrates having a discharge port array comprising a plurality of discharge ports for discharging ink, and a support plate for supporting the plurality of recording element substrates which are arranged along the direction of the ejection opening array, the an ink jet recording apparatus odor having an ink jet recording head comprising Te,
A plurality of flow paths extend, where different from the ink flow path for flowing the ink supplied to the recording element substrate, flowing a fluid for cooling the ink jet recording head along the direction of the ejection opening array,
When a difference in recording duty at both ends of the inkjet recording head with respect to the direction of the ejection port array is relatively small, at least one of the flow paths from one end to the other end of the both ends The fluid flows to the one end side from the other end side in at least one of the flow paths different from the at least one flow path, and the difference in recording duty at the both end portions is relatively large. In the case, in the plurality of flow paths, control means capable of controlling the fluid to flow from one end side having a high recording duty to the other end side having a low recording duty among the both end portions;
An ink jet recording apparatus comprising:
前記吐出口列の方向に沿って延在し、前記記録素子基板に供給されるインクを流すインク流路とは別の、前記インクジェット記録ヘッドを冷却するための流体を流す複数の流路と、A plurality of flow paths that flow along a direction of the ejection port array and that flow a fluid for cooling the inkjet recording head, different from an ink flow path that flows the ink supplied to the recording element substrate;
前記吐出口列の方向に関する前記インクジェット記録ヘッドの両端部における温度の差が相対的に小さい場合には、少なくともの一つの前記流路において前記両端部のうちの一端の側から他端の側へ流体を流し、前記少なくとも一つの流路とは別の少なくとも一つの前記流路において前記他端の側から前記一端の側へ流体を流し、前記両端部における温度の差が相対的に大きい場合には、前記複数の流路において前記両端部のうちの温度の高い一端の側から温度の低い他端の側へ流体を流すように制御可能な制御手段と、When the difference in temperature at both ends of the inkjet recording head with respect to the direction of the ejection port array is relatively small, from one end side to the other end side of the both ends in at least one of the flow paths. When flowing a fluid, flowing the fluid from the other end side to the one end side in at least one flow path different from the at least one flow path, and when the temperature difference between the both ends is relatively large Is a control means capable of controlling the fluid to flow from one end having a high temperature to the other end having a low temperature among the both ends in the plurality of flow paths;
を有することを特徴とするインクジェット記録装置。An ink jet recording apparatus comprising:
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