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JP2009149055A - Ink jet recording head and ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recording apparatus Download PDF

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JP2009149055A
JP2009149055A JP2008281870A JP2008281870A JP2009149055A JP 2009149055 A JP2009149055 A JP 2009149055A JP 2008281870 A JP2008281870 A JP 2008281870A JP 2008281870 A JP2008281870 A JP 2008281870A JP 2009149055 A JP2009149055 A JP 2009149055A
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JP
Japan
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recording
recording head
recording element
support plate
flow path
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008281870A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Yomo
誠 四方
Masaji Kanemura
正司 兼村
Noriyuki Kayano
紀幸 茅野
Hiroyasu Nomura
宏康 野村
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to US12/324,438 priority patent/US8033642B2/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】 インクジェット記録ヘッドの長手方向(電気熱変換素子の配列方向)における端部と中央部との温度差を低減する。
【解決手段】 本発明のインクジェット記録へッドは、記録素子基板H1100を冷却するための液体の流路H1213が記録素子基板を支持する支持板H1200の内部に記録素子基板の記録素子列に沿って設けられ、支持板の端部側の流路と記録素子との最短距離が、支持板の中央部における流路と記録素子との最短距離より大きい。
【選択図】 図7
PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a temperature difference between an end part and a central part in a longitudinal direction of an ink jet recording head (an arrangement direction of electrothermal conversion elements).
In the ink jet recording head of the present invention, a liquid flow path H1213 for cooling the recording element substrate H1100 is provided along a recording element array of the recording element substrate inside a support plate H1200 that supports the recording element substrate. The shortest distance between the flow path on the end side of the support plate and the recording element is larger than the shortest distance between the flow path and the recording element in the center of the support plate.
[Selection] Figure 7

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、及び記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。   The present invention relates to an inkjet recording apparatus that performs a recording operation by discharging ink, and an inkjet recording head used in the recording apparatus.

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、記録ヘッドの長さが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 recording head having a length of 4 inches to 13 inches has been required.

このように記録ヘッドが長尺化・高速化していくとインクジェット記録ヘッドへの投入エネルギーが増大し、記録中の記録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 recording head becomes longer and faster in this way, the input energy to the ink jet recording head increases and the temperature rise of the recording head during recording increases. 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.

従来のインクジェット記録ヘッドの冷却は、記録ヘッド外部からの空冷や記録ヘッドに冷却管を装着する等の方法が取られている(特許文献1、2)。
特開平08−150711号公報 特開平08−276574号公報
Conventional ink jet recording heads are cooled by air cooling from the outside of the recording head or mounting a cooling pipe on the recording head (Patent Documents 1 and 2).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-150711 Japanese Patent Laid-Open No. 08-276574

しかしながら、従来のインクジェット記録へッドは、図18に示すような課題を有していた。図18は、記録ヘッドの吐出口列に沿って冷却液を流通させる冷却液流路を設けた場合の記録実行直後の温度分布を示し、横軸は記録ヘッドの記録素子(電気熱変換体としてのヒータ等)列方向の位置を表し、縦軸は記録素子近傍の温度を表す。このように、インクジェット記録ヘッドの端部近辺では、端部に近づけば近づくほど中央部に比べて温度が低くなることが実験によって判明している。   However, the conventional inkjet recording head has a problem as shown in FIG. FIG. 18 shows a temperature distribution immediately after the execution of recording in the case where a cooling liquid flow path for circulating the cooling liquid is provided along the discharge port array of the recording head, and the horizontal axis indicates the recording element (electrothermal conversion body of the recording head). This represents the position in the column direction, and the vertical axis represents the temperature in the vicinity of the printing element. As described above, it has been experimentally found that the temperature near the end portion of the ink jet recording head is lower than that at the center portion as the end portion is approached.

一方、インクジェット記録ヘッドの記録素子近傍の温度が上がると、吐出されるインク滴の量が多くなることも分かっている。例えば、1℃温度が上昇すると、インク滴の量が0.5〜1.0%増加する。   On the other hand, it has been found that as the temperature in the vicinity of the recording element of the ink jet recording head increases, the amount of ejected ink drops increases. For example, when the temperature of 1 ° C. rises, the amount of ink drops increases by 0.5 to 1.0%.

したがって、記録ヘッド端部の温度が中央部に比べて低くなると、記録ヘッド端部の吐出口から吐出されたインク滴の量が記録ヘッド中央部の吐出口から吐出されたインク滴の量より少なくなる。その結果、記録媒体上に同じ濃度の画像を形成しようとした場合に、端部画像の濃度が中央部画像の濃度よりも薄くなってしまう。   Accordingly, when the temperature at the end of the recording head is lower than that at the center, the amount of ink droplets ejected from the ejection port at the end of the recording head is less than the amount of ink droplets ejected from the ejection port at the center of the recording head. Become. As a result, when an image having the same density is to be formed on the recording medium, the density of the edge image becomes lighter than the density of the central image.

特許文献2には「プリントヘッドの温度に分布を生じ得る方向に液体が流れるように流路部を設け、該流路部を流れる液体に生じ得る前記温度分布に応じて、前記流路部の当該流れの方向に対する断面積を異ならせて流速の分布を生じさせる」ことが記載されている。特許文献2に記載の記録ヘッドでは、このような構成とすることにより上記の温度分布を解消するものである。例えば、流路部の最上流側の断面積は大きく、下流側にいくにしたがって断面積が小さくなり、中央部以降は最小でかつ一定の断面積とする。このような構成により上記温度分布を解消できるとしている。   Patent Document 2 states that “a flow path portion is provided so that a liquid flows in a direction in which a distribution in the temperature of the print head can be generated, and the flow path portion The flow velocity distribution is generated by changing the cross-sectional area with respect to the flow direction ". In the recording head described in Patent Document 2, the above temperature distribution is eliminated by adopting such a configuration. For example, the cross-sectional area on the most upstream side of the flow path part is large, the cross-sectional area becomes smaller toward the downstream side, and the cross-sectional area after the central part is the smallest and constant cross-sectional area. With such a configuration, the temperature distribution can be eliminated.

しかしながら、この方法で実際に温度分布を解消するためには最上流部の断面積はかなり大きくする必要があり、記録ヘッドの大型化を招くものであった。   However, in order to actually eliminate the temperature distribution by this method, the cross-sectional area of the most upstream part needs to be considerably increased, resulting in an increase in the size of the recording head.

そこで、本発明は、上述のような従来技術の有する問題点に鑑み、長手方向における記録ヘッドの端部の記録素子近傍温度と記録ヘッドの中央部の記録素子近傍温度との差を小さくすることができるインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。   In view of the above-described problems of the prior art, the present invention reduces the difference between the temperature near the recording element at the end of the recording head and the temperature near the recording element at the center of the recording head in the longitudinal direction. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head capable of achieving the above.

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熱エネルギーを発生する複数記録素子で構成される記録素子列を備える記録素子基板と、該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であって、前記支持板は、前記記録素子の配列方向に沿って、前記記録素子基板を冷却するための液体の流路を備えており、前記配列方向における前記支持板の端部側に配される前記記録素子と前記流路との最短距離の方が、前記配列方向における前記支持板の中央部に配される前記記録素子と前記流路との最短距離よりも大きいことを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention provides a recording element substrate comprising a recording element array composed of a plurality of recording elements that generate thermal energy for ejecting ink, a support plate for supporting the recording element substrate, The support plate includes a liquid flow path for cooling the recording element substrate along the arrangement direction of the recording elements, and the support plate in the arrangement direction The shortest distance between the recording element disposed on the end side and the flow path is larger than the shortest distance between the recording element disposed on the center part of the support plate in the arrangement direction and the flow path. It is characterized by that.

本発明によれば、長手方向における記録ヘッド端部の記録素子近傍温度と記録ヘッド中央部の記録素子近傍温度の差が小さくなることにより、記録ヘッドの端部と中央部との温度差が吐出に与える影響を低減可能な記録ヘッドを提供することができる。   According to the present invention, since the difference between the temperature near the recording element at the end of the recording head and the temperature near the recording element at the center of the recording head in the longitudinal direction is reduced, the temperature difference between the end of the recording head and the center is discharged. It is possible to provide a recording head capable of reducing the influence on the recording head.

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.

(第1の実施形態)
図1から図9は、本発明が実施もしくは適用される好適なインクジェット記録ヘッド及び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。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。
(First embodiment)
FIG. 1 to FIG. 9 are explanatory diagrams for explaining a suitable ink jet recording head and ink jet recording apparatus to which the present invention is implemented or applied. Hereinafter, the entire configuration will be described with reference to these drawings while explaining the configuration of each part.

図1に示すインクジェット記録ヘッドH1000は、記録素子として電気信号に応じて熱エネルギーを生成する電気熱変換体(電気熱変換素子H1102)を用いて記録を行う方式の記録ヘッドである。そして、インクジェット記録ヘッド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とから構成される。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、電気配線部材H1300、プレートH1400及びフィルター部材H1600で構成されている。   An ink jet recording head H1000 shown in FIG. 1 is a recording head that performs recording using an electrothermal transducer (electrothermal transducer H1102) that generates thermal energy in accordance with an electrical signal as a recording element. As shown in the exploded perspective view of FIG. 2, the ink jet recording head H1000 includes a recording element unit H1001 and an ink supply member H1500 of the 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 member 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)におけるIV B−IV B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の両側に記録素子としての電気熱変換素子H1102がそれぞれ1列ずつ千鳥状に配列されている。つまり、開口形状が矩形のインク供給口H1101の長手方向に沿って、両側に記録素子である電気熱変換素子H1102の列が形成されている。また、図3に示すように、記録ヘッドの長手方向に沿って、記録素子列としての電気熱変換素子の列が連続するように、複数の記録素子基板が支持板に配置されている。この電気熱変換素子H1102、及びAl等の電気配線は、成膜技術により形成されている。また、その電気配線に電力を供給するための電極H1103が設けられている。   FIG. 4A is a diagram illustrating the configuration of the recording element substrate H1100, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB in FIG. The recording element substrate H1100 is 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 rectangular through-holes is formed as an ink flow path, and electrothermal conversion elements H1102 as recording elements are arranged in a staggered manner in each row on both sides of the ink supply port H1101. That is, rows of electrothermal conversion elements H1102 as recording elements are formed on both sides along the longitudinal direction of the ink supply port H1101 having a rectangular opening shape. Further, as shown in FIG. 3, a plurality of recording element substrates are arranged on the support plate so that the rows of electrothermal conversion elements as recording element rows are continuous along the longitudinal direction of the recording head. The electrothermal transducer H1102 and electric wiring such as Al are formed by a film forming technique. In addition, an electrode H1103 for supplying electric power to the electrical wiring is provided.

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ことで、約54.7度の角度を有する開口が形成される。この方法を用いて、所望の深さにエッチングする。   The ink supply port H1101 forms an opening having an angle of about 54.7 degrees by performing anisotropic etching using the crystal orientation of the Si substrate H1108. Using this method, etching is performed to a desired depth.

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及び発泡室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。   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(Al)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(Si)、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。 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.

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H1101が形成されており、記録素子基板H1100のインク供給口H1101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。   An ink supply port H1101 for supplying ink to the recording element substrate H1100 is formed in the support plate H1200, and the ink supply port H1101 of the recording element substrate H1100 corresponds to the ink supply port H1201 of the support plate H1200. . 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H1200上に千鳥状に配置され、同色インクの吐出により、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インチ以上の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 wide recording with the same color is enabled by discharging the same color ink. For example, four recording element substrates H1100a, H1100b, H1100c, and H1100d having a discharge port array length of at least 1 inch or more are arranged in a staggered manner to enable recording with a width of 4 inches.

また、図1に示すように千鳥状に配置された各記録素子基板は、記録ヘッド全体として吐出口列が途切れないように、吐出口の配列方向に沿って吐出口列の端部の吐出口が重複している。例えば、吐出口列H1106aと吐出口列H1106bは、重複領域L有する。   In addition, as shown in FIG. 1, the recording element substrates arranged in a staggered manner have the ejection openings at the end of the ejection opening array along the arrangement direction of the ejection openings so that the ejection opening array is not interrupted as a whole recording head. Are duplicates. For example, the ejection port array H1106a and the ejection port array H1106b have an overlapping region L.

電気配線部材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おり、裏面にはプレートH1400が接着固定される。また、電気配線部材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。電気配線部材H1300と記録素子基板H1100と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と電気配線部材H1300の電極端子H1302を金ワイヤー(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。電気配線部材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 member H1300 applies an electrical signal for ejecting ink to the recording element substrate H1100, has an opening for incorporating the recording element substrate H1100, and has a plate H1400 on the back surface. Bonded and fixed. Further, the electric wiring member H1300 has an electrode terminal H1302 corresponding to the electrode H1103 of the recording element substrate H1100 and an external signal input terminal H1301 which is located at the end of the wiring and receives an electric signal from the recording apparatus main body. ing. The electrical wiring member H1300 and the recording element substrate 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 member H1300 are electrically connected by a wire bonding technique using a gold wire (not shown). As a material of the electrical wiring member 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を取り込む開口部を有し、支持板H1200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 an opening for taking in the recording element substrate H1100 bonded and fixed to the support plate H1200, and is fixed to the support plate H1200.

プレートの開口部H1402と記録素子基板H1100の側面と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、電気配線部材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でよって封止され、電気接続部分はインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。   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 sealing agent H1304, and the electric mounting portion of the electric wiring member H1300 is sealed. In addition, the electrode H1103 of the recording element substrate is sealed with a second sealant H1305, and the electrical connection portion is protected from ink corrosion 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、インクジェット記録ヘッド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 ink jet 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。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H1500の裏面に位置決め固定される。   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. 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 H1500, for example.

本発明の各実施形態に係るインクジェット記録へッドを搭載す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。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。また、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。これらのインクジェット記録ヘッドH1000を、記録装置本体M4000に載置されているヘッド搭載部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, an inkjet recording apparatus M4000 equipped with an inkjet recording head according to each embodiment of the present invention includes, for example, six color recording heads corresponding to photographic image quality recording. . The recording head H1000Bk is a recording head for black ink, the recording head H1000C is for cyan ink, the recording head H1000M for magenta ink, and the recording head H1000Y is for yellow ink. The recording head H1000LC is for light cyan ink, and the recording head H1000LM is for light magenta ink. These inkjet recording heads H1000 are fixedly supported by positioning means and electrical contacts M4002 of the head mounting portion 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、インクジェット記録ヘッドが記録媒体の幅分の吐出口列長を有するフルラインタイプであり、インクジェット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 a recording medium. In the recording apparatus of FIG. 5, the ink jet recording head is a full line type having a discharge port array length corresponding to the width of the recording medium, the ink jet recording head is fixed, and the recording medium scans in the direction of the arrow. It is a method to perform.

これに対して、図6の記録装置では、インクジェット記録ヘッドがヘッド搭載部M4001であるキャリッジに搭載され、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, in the recording apparatus of FIG. 6, the inkjet recording head is mounted on a carriage that is the head mounting portion M4001, and is a serial drive type recording apparatus that performs recording while reciprocating in the main scanning direction (carriage movement direction). is there.

図17は、インクジェット記録装置のインクおよび冷却液の供給システムを示す摸式図である。   FIG. 17 is a schematic diagram showing an ink and cooling liquid supply system of the ink jet recording apparatus.

インクジェット記録装置の供給システムは、図17に示すように、インク15を収容したインクタンク8を備えており、インクタンク8内には、2本のチューブ216,217が配設されている。このうち一方のチューブ217は、記録ヘッド14の一端部に接続されて、記録ヘッド14の共通液室内に通じている。また、他方のチューブ216は、ポンプ9を介して記録ヘッド14の他端部に接続されて記録ヘッド14の共通液室へ通じている。   As shown in FIG. 17, the supply system of the ink jet recording apparatus includes an ink tank 8 that stores ink 15, and two tubes 216 and 217 are disposed in the ink tank 8. One of the tubes 217 is connected to one end of the recording head 14 and communicates with the common liquid chamber of the recording head 14. The other tube 216 is connected to the other end of the recording head 14 via the pump 9 and communicates with the common liquid chamber of the recording head 14.

インクジェット記録ヘッド14は複数個のインク吐出口列を有している。もし、インク流路内に気泡が存在しても、ポンプ11を駆動させてインクを循環させることによって、気泡はインクタンク8から排出することができる。記録時などインクジェット記録ヘッド14からのインク吐出時には、インクタンク8からチューブ217、あるいはチューブ216を介して記録ヘッド14に毛管力によってインクが供給される。   The ink jet recording head 14 has a plurality of ink discharge port arrays. Even if bubbles exist in the ink flow path, the bubbles can be discharged from the ink tank 8 by driving the pump 11 to circulate the ink. When ink is ejected from the inkjet recording head 14 such as during recording, ink is supplied from the ink tank 8 to the recording head 14 via the tube 217 or tube 216 by capillary force.

10は冷却液のタンクであり、冷却液タンク10内には、2本のチューブ218、219が配設されている。このうち一方のチューブ218は、インクジェット記録ヘッド14の一端部に接続されて、インクジェット記録ヘッド14の支持板H1200内の冷却液流路に通じている。また、他方のチューブ219は、ポンプ11を介してインクジェット記録ヘッド14の他端部に接続され、インクジェット記録ヘッド14の支持板H1200内冷却液流路へ通じている。インクジェット記録ヘッド14が昇温したときは、ポンプ11が駆動され、冷却液タンク10内の冷却液がチューブ218、支持板H1200内、チューブ219の順で循環し、インクジェット記録ヘッド14は冷却される。   Reference numeral 10 denotes a coolant tank, and two tubes 218 and 219 are disposed in the coolant tank 10. One of the tubes 218 is connected to one end of the inkjet recording head 14 and communicates with a coolant flow path in the support plate H1200 of the inkjet recording head 14. The other tube 219 is connected to the other end of the inkjet recording head 14 via the pump 11 and communicates with the coolant flow path in the support plate H1200 of the inkjet recording head 14. When the temperature of the ink jet recording head 14 rises, the pump 11 is driven, and the coolant in the coolant tank 10 circulates in the order of the tube 218, the support plate H1200, and the tube 219, and the ink jet recording head 14 is cooled. .

さらに、この冷却液供給システムは、不図示の制御装置を備えており、インクジェット記録ヘッドの冷却流路の内に冷却液体を流し、インクジェット記録ヘッドの昇温を抑える制御を行なう。この制御装置は、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は、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ことができ、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うことが可能となる。   Further, the cooling liquid supply system includes a control device (not shown), and controls the temperature increase of the ink jet recording head by flowing the cooling liquid into the cooling flow path of the ink jet recording head. This control device is based on detection data such as cooling water flow rate, inlet temperature, outlet temperature, head temperature (recording element substrate built-in sensor, etc.), environmental temperature, etc. Set the cooling conditions and control the head temperature. In addition, the control device can independently control at least one of the flow direction of the cooling liquid, the fluid temperature, and the flow velocity, and performs fine control according to the difference in recording duty between the plurality of recording element substrates. Is possible.

図7は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。図7(b)は、図7(a)におけるVIIB−VIIB断面図である。支持板H1200は、2部材H1211、H1212で構成されている。支持板H1212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(冷却液流路)H1213、H1214が形成される。つまり、記録素子基板H1100を冷却するための液体の流路が支持板H1200の内部に記録素子基板H1100の記録素子H1102の列に沿って設けられている。冷却液の流入出口は、インク供給部材H1500の記録素子基板H1100と反対側に取り出されている(不図示)。流路H1213、H1214は、2本独立に冷却液を流せるように形成されている。冷却液流路H1213、H1214の断面は、本実施形態では幅2mm、深さ1.5mmで一定とした。冷却液の流量は20ml/min〜300ml/min程度とした。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H1200の記録素子基板H1100と反対側には共通のインク液室H1501が設けられ、支持板H1200に設けられた各インク供給口を通り、記録素子基板H1100へインクが供給される。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a partial cross section of the ink jet recording head according to the embodiment of the present invention. FIG.7 (b) is the VIIB-VIIB sectional drawing in Fig.7 (a). The support plate H1200 is composed of two members H1211, H1212. A groove through which the cooling liquid passes is provided in the support plate H1212, and two flow paths (cooling liquid flow paths) H1213 and H1214 are formed by bonding the two sheets together. That is, a liquid flow path for cooling the recording element substrate H1100 is provided in the support plate H1200 along the row of recording elements H1102 of the recording element substrate H1100. The inlet / outlet of the coolant is taken out on the opposite side of the ink supply member H1500 from the recording element substrate H1100 (not shown). The flow paths H1213 and H1214 are formed so that two coolants can flow independently. The cross sections of the coolant flow paths H1213 and H1214 are constant at a width of 2 mm and a depth of 1.5 mm in this embodiment. The flow rate of the cooling liquid was about 20 ml / min to 300 ml / min. The flow rate that meets the conditions is set according to the recording conditions and head specifications (power, discharge amount, etc.). A common ink chamber H1501 is provided on the side of the support plate H1200 opposite to the recording element substrate H1100, and ink is supplied to the recording element substrate H1100 through each ink supply port provided in the support plate H1200.

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、インクジェット記録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 temperature of the ink jet recording head can be finely controlled according to the flow direction of the cooling liquid and the number of lines used.

図8は、インクジェット記録ヘッドの記録実行直後の温度分布を示す。横軸は記録ヘッドの記録素子(電気熱変換体としてのヒータ等)列方向の位置を表し、縦軸は吐出口近傍の温度を表す。グラフの中の実線部分は、図7(b)の冷却液流路を斜線部に示すように短くした場合の温度分布である。また、図8の破線部分は、図7(b)の記録ヘッドにおいて、冷却液流路を最大記録領域幅(すなわち記録素子列長若しくは吐出口列長)にほぼ等しい図中破線部分まで延ばした場合の温度分布を示す。ここで、両端部以外は実線に一致するので省略する。   FIG. 8 shows a temperature distribution immediately after execution of recording by the ink jet recording head. The horizontal axis represents the position of the recording head in the direction of the recording elements (such as a heater as an electrothermal transducer), and the vertical axis represents the temperature near the discharge port. The solid line portion in the graph is the temperature distribution when the coolant flow path in FIG. 7B is shortened as shown by the hatched portion. Further, the broken line portion in FIG. 8 extends the coolant flow path to the broken line portion in the drawing that is substantially equal to the maximum recording area width (that is, the printing element row length or the ejection port row length) in the print head of FIG. 7B. Shows the temperature distribution. Here, since the portions other than both ends coincide with the solid line, description thereof is omitted.

本実施形態では、Y方向に沿った支持板の端部側でのXY平面における電気熱変換素子と冷却液流路との最短距離L1XYが、Y方向に沿った支持基板の中央部でのXY平面における最短距離L2XYよりも大きい構成としている。なお、本実施形態では支持板の主面に平行な面(XY平面)に沿って、電熱変換体と冷却液流路との距離を異ならせている。そして、Z方向についての支持基板の端部側および中央部の電気熱変換素子と冷却液流路と最短距離(L1Z、L2Z、不図示)はほぼ同じ値で一定である。よって、L1XYとL2XYとの関係で、L1XY>L2XYならば、電気熱変換素子と冷却液流路とのXYZ空間における支持板の端部側での最短距離L1と、支持基板の中央部での最短距離L2について、L1>L2という関係を満たす。   In the present embodiment, the shortest distance L1XY between the electrothermal conversion element and the coolant channel in the XY plane on the end side of the support plate along the Y direction is XY at the center of the support substrate along the Y direction. The configuration is larger than the shortest distance L2XY in the plane. In the present embodiment, the distance between the electrothermal converter and the coolant flow path is varied along a plane (XY plane) parallel to the main surface of the support plate. Then, the shortest distances (L1Z, L2Z, not shown) between the electrothermal conversion elements and the coolant flow paths on the end side and center of the support substrate in the Z direction are substantially the same value and constant. Therefore, in the relationship between L1XY and L2XY, if L1XY> L2XY, the shortest distance L1 on the end side of the support plate in the XYZ space between the electrothermal conversion element and the coolant flow path and the center portion of the support substrate For the shortest distance L2, the relationship L1> L2 is satisfied.

上述のような構成とすることで記録ヘッドの両端部が過剰に冷却されることが低減され、記録ヘッドの両端部の温度と記録ヘッドの中央部の温度との差が小さくなり、記録ヘッドの全長に渡ってほぼ均等な温度にすることができる。   With the configuration as described above, excessive cooling at both ends of the recording head is reduced, and the difference between the temperature at both ends of the recording head and the temperature at the center of the recording head is reduced. The temperature can be almost uniform over the entire length.

なお、記録素子基板における電気熱変換素子の位置は、図7(b)のX方向について、記録素子基板の中央部とみなすものとする。これは、電気熱変換素子による発熱が、記録素子基板のX方向における中央部で発生するものとみなせるためである。したがって、L1XYは、Y方向における支持板の端部側に近い記録素子基板の端部のX方向における中央部と、支持板の端部側に近い冷却液流路との距離を示す。また、L2XYは、Y方向における支持板の中央部において、冷却液流路に近接している記録素子基板のX方向における中央部と、該冷却液流路との距離を示す。   Note that the position of the electrothermal transducer on the recording element substrate is regarded as the central portion of the recording element substrate in the X direction in FIG. 7B. This is because it can be considered that heat generated by the electrothermal conversion element is generated in the central portion in the X direction of the recording element substrate. Therefore, L1XY indicates the distance between the central portion in the X direction of the end portion of the recording element substrate close to the end portion side of the support plate in the Y direction and the coolant flow path close to the end portion side of the support plate. L2XY indicates the distance between the central portion in the X direction of the recording element substrate close to the cooling fluid flow path and the cooling liquid flow path in the central portion of the support plate in the Y direction.

支持板の端部側の電気熱変換素子と冷却液流路との最短距離L1XYは、記録素子基板H1100の最大発熱量、冷却液流路と電気熱変換素子列との距離、支持板H1200の熱伝導率、冷却液流量などのパラメータを変えることによって異なった距離となる。ここまでは、複数の記録素子基板H1100を千鳥状に並べたインクジェット記録ヘッドを例に説明したが、図9に示すように、長い一体の記録素子基板H1210を用いたインクジェット記録ヘッドにも適用できる。図9は、長い一体の記録素子基板H1210を用いたインクジェット記録ヘッドの、図7(b)に対応する部分的断面を模式的に示した図である。   The shortest distance L1XY between the electrothermal conversion element on the end side of the support plate and the coolant flow path is the maximum heat generation amount of the recording element substrate H1100, the distance between the coolant flow path and the electrothermal conversion element array, and the support plate H1200. Different distances can be achieved by changing parameters such as thermal conductivity and coolant flow rate. Up to this point, an example of an inkjet recording head in which a plurality of recording element substrates H1100 are arranged in a staggered manner has been described. However, as shown in FIG. 9, the present invention can also be applied to an inkjet recording head using a long integrated recording element substrate H1210. . FIG. 9 is a diagram schematically showing a partial cross section corresponding to FIG. 7B of an ink jet recording head using a long integrated recording element substrate H1210.

また、本実施形態では2本の冷却液流路H1213、H1214を例にとって説明したが、冷却液流路の本数はこれに限らない。また記録ヘッド全長に渡って連続する冷却液流路を例にとって説明したが、例えば長さ方向に複数に分割されていてもよい。   In the present embodiment, the two cooling fluid channels H1213 and H1214 have been described as examples. However, the number of the cooling fluid channels is not limited thereto. Further, although the explanation has been given by taking the example of the cooling fluid flow path continuous over the entire length of the recording head, it may be divided into a plurality of parts in the length direction, for example.

また、図7や図9に示すように、記録素子基板の配列方向に垂直な方向について、少なくとも2本の冷却液流路の間にインク供給口が配置されている構成では、冷却液流路H1213、H1214の冷却液を流す方向は、逆方向にすることが好ましい。冷却液流路内の冷却液の温度は上流側より下流側が高くなるため、Y方向に沿って、冷却液流路内の冷却液に温度勾配が発生する。よって、上記のように流す方向を決めると、Y方向について支持板の両側で、逆の温度勾配となることにより、全体として冷却効果を均一にすることができる点で望ましい。   Further, as shown in FIGS. 7 and 9, in the configuration in which the ink supply port is disposed between at least two cooling liquid channels in the direction perpendicular to the arrangement direction of the recording element substrates, the cooling liquid channel The direction in which the coolants H1213 and H1214 flow is preferably reversed. Since the temperature of the coolant in the coolant channel is higher on the downstream side than on the upstream side, a temperature gradient is generated in the coolant in the coolant channel along the Y direction. Therefore, determining the flow direction as described above is desirable in that the cooling effect can be made uniform as a whole by having opposite temperature gradients on both sides of the support plate in the Y direction.

(第2の実施形態)
図10は、本発明の他の実施形態を説明するためにインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。図10(b)は、図10(a)におけるXB−XB断面図である。図10(c)は、図10(b)におけるXC−XC断面図(記録ヘッドを冷却液流路に沿って切った断面図)である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a diagram schematically showing a partial cross section of an ink jet recording head for explaining another embodiment of the present invention. FIG.10 (b) is XB-XB sectional drawing in Fig.10 (a). FIG. 10C is a cross-sectional view taken along the line XC-XC in FIG. 10B (a cross-sectional view in which the recording head is cut along the coolant flow path).

支持板H2200は2部材H2211、H2212で構成され、支持板H2212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液流路H2213、H2214が形成される。冷却液の流入出口はインク供給部材H2500の記録素子基板H2100と反対側に取り出されている(不図示)。冷却液流路は2本独立に冷却液を流せるように形成されている。流路の断面は本実施形態では幅2mm、深さ1.5mmで一定とした。冷却液の流量は20ml/min〜300ml/min程度とした。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ことができる。支持板H2200の記録素子基板H2100と反対側には共通のインク液室H2501が設けられ、支持板H2200に設けられた各インク供給口を通り記録素子基板H2100へインクが供給される。   The support plate H2200 is composed of two members H2211, H2212, and a coolant passage H2213, H2214 is formed by providing a groove through which the coolant flows in the support plate H2212, and bonding the two together. The inlet / outlet of the cooling liquid is taken out on the opposite side of the ink supply member H2500 from the recording element substrate H2100 (not shown). The two coolant flow paths are formed so that the coolant can flow independently. In this embodiment, the cross section of the flow path is constant at a width of 2 mm and a depth of 1.5 mm. The flow rate of the cooling liquid was about 20 ml / min to 300 ml / min. A flow rate suitable for the conditions can be set according to recording conditions and head specifications (power, discharge amount, etc.). A common ink chamber H2501 is provided on the opposite side of the support plate H2200 from the recording element substrate H2100, and ink is supplied to the recording element substrate H2100 through each ink supply port provided in the support plate H2200.

冷却液流路H2213、H2214と記録素子基板H2100とのZ方向の距離(冷却液流路と電位熱変換素子とのZ方向の距離、L1Z、L2Z)は1mmで一定とした。この距離は、小さいほど冷却効果は大きくなる。ここで、Z方向とは、記録素子基板または支持板の厚さ方向を表している。   The distance in the Z direction between the coolant flow paths H2213 and H2214 and the recording element substrate H2100 (distance in the Z direction between the coolant flow path and the potential heat conversion element, L1Z, L2Z) was constant at 1 mm. The smaller this distance, the greater the cooling effect. Here, the Z direction represents the thickness direction of the recording element substrate or the support plate.

冷却液流路H2213、H2214のY方向の長さは第1の実施形態の記録へッドより長く、最大記録領域幅にほぼ等しい。冷却液流路H2213、H2214は、それぞれY軸に平行な平行部H2216、H2218と、Y軸と一定角度で傾いた傾斜部H2215、H2217からなる。傾斜部H2215、H2217と支持板H2200のインク供給口H2201とのX方向の距離は、端部において最も大きく中央部に向かって徐々に小さくなる。すなわち、図10(b)に示すように、Y方向に沿った支持板の端部側での、XY平面における電気熱変換素子と冷却液流路との最短距離L1XYが、支持基板の中央部での最短距離L2XYよりも大きい構成としている。第1の実施形態と同様に、L1ZおよびL2Zについては、ほぼ同じ値で一定である。よって、L1XYとL2XYとの関係で、L1XY>L2XYならば、電気熱変換素子と冷却液流路とのXYZ空間における支持板の端部側での最短距離L1と、支持基板の中央部での最短距離L2について、L1>L2という関係を満たす。   The lengths of the coolant flow paths H2213 and H2214 in the Y direction are longer than the recording head of the first embodiment and are substantially equal to the maximum recording area width. The coolant flow paths H2213 and H2214 include parallel portions H2216 and H2218 that are parallel to the Y axis, and inclined portions H2215 and H2217 that are inclined at a constant angle with respect to the Y axis. The distance in the X direction between the inclined portions H2215 and H2217 and the ink supply port H2201 of the support plate H2200 is the largest at the end and gradually decreases toward the center. That is, as shown in FIG. 10B, the shortest distance L1XY between the electrothermal conversion element and the coolant flow path in the XY plane on the end side of the support plate along the Y direction is the center portion of the support substrate. It is configured to be larger than the shortest distance L2XY. Similar to the first embodiment, L1Z and L2Z are substantially the same value and constant. Therefore, in the relationship between L1XY and L2XY, if L1XY> L2XY, the shortest distance L1 on the end side of the support plate in the XYZ space between the electrothermal conversion element and the coolant flow path and the center portion of the support substrate For the shortest distance L2, the relationship L1> L2 is satisfied.

冷却液流路H2213内の冷却液は、主に記録素子基板H2100a、H2100cを冷却するのに効果を発揮する。一方、冷却液流路H2214内の冷却液は、主に記録素子基板H2100b、H2100dを冷却するのに効果的である。   The cooling liquid in the cooling liquid flow path H2213 is mainly effective in cooling the recording element substrates H2100a and H2100c. On the other hand, the cooling liquid in the cooling liquid flow path H2214 is mainly effective for cooling the recording element substrates H2100b and H2100d.

このような構成にしたことで、記録素子基板H2100の電気熱変換素子と冷却液流路H2213、H2214の距離は、支持板のY方向に沿った端部側において最も大きく中央部に向かって徐々に小さくなり、中央部では一定に保たれる。   With this configuration, the distance between the electrothermal conversion element of the recording element substrate H2100 and the coolant flow paths H2213 and H2214 is the largest on the end side along the Y direction of the support plate and gradually toward the center. And keeps constant in the center.

冷却液流路H2213、H2214の傾斜部H2215、H2217と反対側の端部は、記録素子基板H2100との距離が大きいので、あまり記録素子基板H2100への冷却には寄与しないため、本実施形態ではY軸に平行とした。   In the present embodiment, the ends of the coolant flow paths H2213 and H2214 opposite to the inclined portions H2215 and H2217 do not contribute much to the cooling of the recording element substrate H2100 because the distance from the recording element substrate H2100 is large. Parallel to the Y axis.

図11は、本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの記録実行直後の温度分布を示す。横軸はヘッド記録素子列(電気熱変換素子列)方向の位置を表し、縦軸は吐出口近傍の温度を表す。冷却液流路の端部を記録素子基板の電気熱変換素子列と離すことで記録ヘッドの両端部の冷却効果が低下し温度が、記録ヘッドの中央部に比べて高くなるため、記録ヘッドの全長に渡ってほぼ均等な温度にすることができる。第1の実施形態に比べ、端部での冷却効果を徐々に低下させることができるので、より細かい温度分布のコントロールが可能である。   FIG. 11 shows a temperature distribution immediately after execution of recording by the ink jet recording head in the present embodiment. The horizontal axis represents the position in the head recording element array (electrothermal conversion element array) direction, and the vertical axis represents the temperature in the vicinity of the ejection port. By separating the end of the coolant flow path from the electrothermal transducer array of the recording element substrate, the cooling effect at both ends of the recording head is reduced and the temperature is higher than that at the center of the recording head. The temperature can be almost uniform over the entire length. Compared to the first embodiment, the cooling effect at the end can be gradually reduced, so that a finer temperature distribution can be controlled.

傾斜部の角度、長さは、記録素子基板の最大発熱量、冷却液流路と電気熱変換素子列との距離、支持板の熱伝導率、冷却液流量などのパラメータを変えることによって異なった角度及び長さとなる。   The angle and length of the inclined portion differed by changing parameters such as the maximum heat generation amount of the recording element substrate, the distance between the coolant flow path and the electrothermal transducer array, the thermal conductivity of the support plate, and the coolant flow rate. Angle and length.

ここまでは、複数の記録素子基板H2100を千鳥状に並べたインクジェット記録ヘッドを例に説明したが、図12に示すように、長い一体の記録素子基板H2110を用いたインクジェット記録ヘッドにも適用できる。この場合は、Y方向について2本の冷却液流路H3213、H3214を電気熱変換素子列に沿って、配置している。よって、記録素子基板の両側から冷却液流路により冷却することができ、記録素子基板の片側から冷却する構成に比べて、冷却効果を高めることができる。また、2本の冷却液流路ともY方向における両端に、図12に示すように傾斜部を設けることで、ほぼ均等な温度分布を得ることができる。   Up to this point, an example of an inkjet recording head in which a plurality of recording element substrates H2100 are arranged in a staggered manner has been described. However, as shown in FIG. 12, the present invention can also be applied to an inkjet recording head using a long integrated recording element substrate H2110. . In this case, two coolant flow paths H3213 and H3214 are arranged along the electrothermal conversion element array in the Y direction. Therefore, cooling can be performed from both sides of the recording element substrate by the coolant flow path, and the cooling effect can be enhanced as compared with the configuration in which cooling is performed from one side of the recording element substrate. Further, by providing inclined portions as shown in FIG. 12 at both ends in the Y direction in both of the two coolant flow paths, a substantially uniform temperature distribution can be obtained.

また、本実施形態では2本の冷却液流路H3213、H3214を例にとって説明したが、冷却液流路の本数はこれに限らない。また記録ヘッド全長に渡って連続する冷却液流路を例にとって説明したが、例えば長さ方向に複数に分割されていてもよい。   In the present embodiment, the two cooling fluid channels H3213 and H3214 have been described as an example, but the number of the cooling fluid channels is not limited thereto. Further, although the explanation has been given by taking the example of the cooling fluid flow path continuous over the entire length of the recording head, it may be divided into a plurality of parts in the length direction, for example.

(第3の実施形態)
第2の実施形態では、冷却液流路の端部が記録素子基板の電気熱変換素子列からX方向へ離れるように配置した。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the end of the coolant flow path is arranged so as to be separated from the electrothermal transducer array of the recording element substrate in the X direction.

本実施形態では、図13に示すように、2本の冷却液流路H4213、H4214の端部をZ方向へ離れる(記録素子基板から離れる方向)ように配置した以外は、第2の実施形態と同様である。図13(b)は、図13(a)におけるXIIIB−XIIIB断面図である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the second embodiment is configured except that the end portions of the two coolant flow paths H4213 and H4214 are arranged away from each other in the Z direction (direction away from the recording element substrate). It is the same. FIG.13 (b) is XIIIB-XIIIB sectional drawing in Fig.13 (a).

図13(b)に示すように、本実施形態においては、Y方向に沿った支持板の端部側での、Z方向における電気熱変換素子と冷却液流路との最短距離L1Zが、Y方向に沿った支持基板の中央部での、Z方向における最短距離L2Zよりも大きい構成としている。   As shown in FIG. 13B, in the present embodiment, the shortest distance L1Z between the electrothermal conversion element and the coolant flow path in the Z direction on the end side of the support plate along the Y direction is Y It is set as the structure larger than the shortest distance L2Z in the Z direction in the center part of the support substrate along a direction.

本実施形態の構成のように、Z方向へ離れるように冷却液流路を配置した場合であっても、第2の実施形態と同様の効果が得られる。もちろん、X方向成分、Z方向成分の両方とも増加する方向に離してもよいのはいうまでもない。   Even when the coolant flow path is arranged so as to be separated in the Z direction as in the configuration of the present embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained. Of course, it goes without saying that both the X direction component and the Z direction component may be separated in the increasing direction.

(第4の実施形態)
第2、第3の実施形態では、冷却液流路の断面積を一定に保ちながら冷却液流路の端部を記録素子基板の電気熱変換素子列と離す構成とした。
(Fourth embodiment)
In the second and third embodiments, the end of the cooling fluid channel is separated from the electrothermal conversion element array on the recording element substrate while keeping the cross-sectional area of the cooling fluid channel constant.

本実施形態では、図14に示すように、2本の冷却液流路H5213、H5214を直線状に配置しながら端部では徐々に断面積を小さくする構成としている。このような構成とすることで冷却液流路と記録素子基板の電気熱変換素子列との距離について、L2XYよりもL1XYの方が大きい構成とすることができる。この場合は、冷却液流路と電気熱変換素子列との距離が離れることによる冷却効果の低下に、冷却液流路の単位長さあたりの表面積が小さくなることによる冷却効果の低下が加わる。そのため、電気熱変換素子の配列方向全般に渡って、記録ヘッドはほぼ均等な温度分布を得ることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the two coolant flow paths H5213 and H5214 are linearly arranged, and the sectional area is gradually reduced at the end. With such a configuration, the distance between the coolant flow path and the electrothermal conversion element array on the recording element substrate can be configured such that L1XY is larger than L2XY. In this case, the cooling effect is reduced due to a decrease in the surface area per unit length of the cooling liquid flow path, in addition to the reduction in the cooling effect due to the distance between the cooling liquid flow path and the electrothermal conversion element array being separated. Therefore, the recording head can obtain a substantially uniform temperature distribution over the entire arrangement direction of the electrothermal conversion elements.

(第5の実施形態)
図15(a)、(b)は、本発明の第5の実施形態を説明するために記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。図15(b)は、図15(a)におけるX V B−X V B断面図である。
(Fifth embodiment)
FIGS. 15A and 15B are views schematically showing a partial cross section of the recording head in order to explain the fifth embodiment of the present invention. FIG. 15B is a cross-sectional view taken along XVB-XVB in FIG.

この実施形態では、第2の実施形態に対してX方向について支持板の中央部にも冷却用の流路H5230を付加し、より冷却能力を高めている。冷却液流路H5230は、Y軸に平行な平行部H5231と、Y軸と一定角度で傾いた傾斜部H5232、H5233とからなり、4つの記録素子基板H5100a〜H5100dの中央側を冷却する。   In this embodiment, a cooling channel H5230 is also added to the central portion of the support plate in the X direction with respect to the second embodiment to further increase the cooling capacity. The coolant flow path H5230 includes a parallel portion H5231 parallel to the Y axis and inclined portions H5232 and H5233 inclined at a constant angle with respect to the Y axis, and cools the central side of the four recording element substrates H5100a to H5100d.

支持板H5200のうち、冷却対象である記録素子基板が配置されていない領域については、冷却液路を設けなくても良い。すなわち、4つの記録素子基板H5100a〜H5100dが設けられている部分のみに対応して、冷却液路を設けても良い。そのため、冷却液流路H5213、H5214のY軸に平行な平行部H5216、H5218は、図15(b)に示すように記録素子基板H5100b、H5100cの端部まで短縮されていてもよい。また、平行部H5216、H5218の短縮した側の端部は、図15(b)の破線で示すように傾斜を持たせてもよい。   In the support plate H5200, a cooling liquid path may not be provided in a region where the recording element substrate to be cooled is not disposed. That is, a cooling liquid path may be provided corresponding to only a portion where the four recording element substrates H5100a to H5100d are provided. Therefore, the parallel portions H5216 and H5218 parallel to the Y axis of the coolant flow paths H5213 and H5214 may be shortened to the end portions of the recording element substrates H5100b and H5100c as shown in FIG. Further, the shortened end portions of the parallel portions H5216 and H5218 may be inclined as shown by a broken line in FIG.

このような構成では、中央の冷却液流路H5230の冷却液を流す方向と、外側の冷却液流路H5213、H5214の冷却液を流す方向は、逆方向にすることが好ましい。すなわち、X方向について隣接して配置される冷却液流路において冷却液を流す方向を逆方向にすることが好ましい。第1の実施形態で説明した場合と同様に、冷却液流路内の冷却液の温度は上流側より下流側が高くなるため、Y方向に沿って、冷却液流路内の冷却液に温度勾配が発生する。よって、上記のように流す方向を決めると、Y方向について逆の温度勾配となることにより、記録ヘッド全体として温度勾配が発生しにくくなるという効果を奏する。   In such a configuration, it is preferable that the direction in which the cooling liquid in the central cooling liquid flow path H5230 flows and the direction in which the cooling liquid in the outer cooling liquid flow paths H5213 and H5214 flow are opposite to each other. That is, it is preferable to reverse the direction in which the coolant flows in the coolant flow path disposed adjacent to the X direction. As in the case described in the first embodiment, the temperature of the coolant in the coolant channel is higher on the downstream side than on the upstream side, so that the temperature gradient in the coolant in the coolant channel is along the Y direction. Will occur. Therefore, when the flow direction is determined as described above, the temperature gradient is reversed in the Y direction, and thus there is an effect that the temperature gradient is hardly generated in the entire recording head.

(第6の実施形態)
図16(a)、(b)は、本発明の第6の実施形態を説明するために記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。図16(b)は、図16(a)みおけるX VI B−X VI B断面図である。本実施形態では、支持板のX方向についての中央部に冷却液流路H6230を配置している。冷却液流路H6230は、Y軸に平行な平行部H6231と、Y軸と一定角度で傾いた傾斜部H6232、H6233とからなる。
(Sixth embodiment)
FIGS. 16A and 16B are views schematically showing a partial cross section of a recording head for explaining a sixth embodiment of the present invention. FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the line X VI B-X VI B in FIG. In the present embodiment, the coolant flow path H6230 is arranged at the center of the support plate in the X direction. The coolant flow path H6230 includes a parallel portion H6231 parallel to the Y axis, and inclined portions H6232 and H6233 that are inclined at a constant angle with respect to the Y axis.

支持板の主面に平行なXY平面における記録素子基板H6100aとH6100dの電気熱変換素子列と冷却液流路H6232、H6233の、Y方向に垂直なX方向における距離は、Y方向における支持板の端部にいくほど、大きくなる。よって、Y方向に沿った支持板の両端部での冷却効果が軽減され、記録ヘッドの全長に渡ってほぼ均等な温度にすることができる。   The distance in the X direction perpendicular to the Y direction between the electrothermal transducer element arrays of the recording element substrates H6100a and H6100d and the coolant flow paths H6232 and H6233 in the XY plane parallel to the main surface of the support plate is the distance of the support plate in the Y direction. The closer to the edge, the bigger it becomes. Therefore, the cooling effect at both ends of the support plate along the Y direction is reduced, and the temperature can be made substantially uniform over the entire length of the recording head.

本実施形態においては、第1の実施形態から第5の実施形態で説明した構成例に比較し、記録ヘッド全体としての冷却効果はやや低下するが、X方向について、支持板の寸法を小さくすることができる。したがって、X方向について、記録ヘッドの幅を小さくすることができ、記録ヘッドの小型化が可能となる。   In the present embodiment, the cooling effect of the recording head as a whole is slightly reduced as compared with the configuration examples described in the first to fifth embodiments, but the size of the support plate is reduced in the X direction. be able to. Therefore, the width of the recording head can be reduced in the X direction, and the recording head can be downsized.

本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観斜視図である。1 is an external perspective view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention. 記録素子ユニットの分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of a recording element unit. 第1の実施形態に係る記録素子基板を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a recording element substrate according to the first embodiment. インクジェット記録装置(フルライン方式)を説明する図である。It is a figure explaining an inkjet recording device (full line system). インクジェット記録装置(シリアル駆動方式)を説明する図である。It is a figure explaining an inkjet recording device (serial drive system). 第1の実施形態のインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a partial cross section of the ink jet recording head of the first embodiment. インクジェット記録ヘッドの記録実行直後の温度分布を説明する図である。It is a figure explaining the temperature distribution immediately after recording execution of an inkjet recording head. 長い一体の記録素子基板を用いたインクジェット記録ヘッドの、図7(b)に対応する部分的断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the partial cross section corresponding to FIG.7 (b) of the inkjet recording head using a long integrated recording element board | substrate. 第2の実施形態のインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the partial cross section of the inkjet recording head of 2nd Embodiment. 第2の実施形態のインクジェット記録ヘッドの記録実行直後の温度分布を説明する図である。It is a figure explaining the temperature distribution immediately after recording execution of the inkjet recording head of 2nd Embodiment. 長い一体の記録素子基板を用いたインクジェット記録ヘッドの、図10(b)に対応する部分的断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the partial cross section corresponding to FIG.10 (b) of the inkjet recording head using a long integrated recording element board | substrate. 第3の実施形態のインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the partial cross section of the inkjet recording head of 3rd Embodiment. 第4の実施形態のインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the partial cross section of the inkjet recording head of 4th Embodiment. 第5の実施形態のインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the partial cross section of the inkjet recording head of 5th Embodiment. 第6の実施形態のインクジェット記録ヘッドの部分的断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the partial cross section of the inkjet recording head of 6th Embodiment. インクジェット記録装置のインクおよび冷却液の供給システムを示す摸式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an ink and cooling liquid supply system of an ink jet recording apparatus. 従来のインクジェット記録ヘッドの記録実行直後の温度分布を説明する図である。It is a figure explaining the temperature distribution immediately after recording execution of the conventional inkjet recording head.

符号の説明Explanation of symbols

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
H1102 電気熱変換素子
H1200 支持板
H1213、H1214 冷却流路
H2216、H2218 冷却流路
H3213、H3214 冷却流路
H4213、H4214 冷却流路
H5213、H5214 冷却流路
H1000 recording head H1001 recording element unit H1002 ink supply unit H1100 recording element substrate H1102 electrothermal conversion element H1200 support plate H1213, H1214 cooling channel H2216, H2218 cooling channel H3213, H3214 cooling channel H4213, H4214 cooling channel H5213, H5214 Cooling channel

Claims (9)

インクを吐出するための熱エネルギーを発生する複数の記録素子で構成される記録素子列を備える記録素子基板と、該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であって、
前記支持板は、前記記録素子の配列方向に沿って、前記記録素子基板を冷却するための液体の流路を備えており、
前記配列方向における前記支持板の端部側に配される前記記録素子と前記流路との最短距離の方が、前記配列方向における前記支持板の中央部に配される前記記録素子と前記流路との最短距離よりも大きいことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
An inkjet recording head comprising: a recording element substrate comprising a recording element array comprising a plurality of recording elements that generate thermal energy for ejecting ink; and a support plate for supporting the recording element substrate,
The support plate includes a liquid flow path for cooling the recording element substrate along the arrangement direction of the recording elements.
The shortest distance between the recording element arranged on the end side of the support plate in the arrangement direction and the flow path is the recording element arranged in the center part of the support plate in the arrangement direction and the flow. An ink jet recording head characterized by being larger than the shortest distance from a road.
前記インクジェット記録ヘッドは、複数の前記記録素子基板を有しており、
前記記録素子列が前記配列方向に沿って連続するように、前記複数の記録素子基板が配列している請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
The inkjet recording head has a plurality of the recording element substrates,
The inkjet recording head according to claim 1, wherein the plurality of recording element substrates are arranged so that the recording element rows are continuous along the arrangement direction.
前記複数の前記記録素子基板は、千鳥状に配列されていることを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録ヘッド。   The inkjet recording head according to claim 2, wherein the plurality of recording element substrates are arranged in a staggered manner. 前記配列方向における前記支持板の端部から中央部に向かって、前記記録素子と前記流路との最短距離が小さくなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a shortest distance between the recording element and the flow path decreases from an end portion of the support plate in the arrangement direction toward a central portion. 5. . 前記流路は、前記支持板の主面に平行な面に沿って、前記記録素子との距離が異なるように配置されている請求項1乃至4のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the flow path is disposed so that a distance from the recording element is different along a plane parallel to a main surface of the support plate. 前記流路は、前記支持板の厚さ方向に沿って、前記記録素子との距離が異なるように配置されている請求項1乃至4のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。   5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the flow path is disposed along the thickness direction of the support plate so as to have a different distance from the recording element. 前記支持板は、前記記録素子基板にインクを供給するための供給口と、少なくとも2つの前記流路とを備え、
前記支持板の主面に平行で前記配列方向に垂直な方向について、前記少なくとも2つの流路の間に前記供給口が配置されている請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
The support plate includes a supply port for supplying ink to the recording element substrate, and at least two of the flow paths.
The inkjet recording head according to claim 1, wherein the supply port is disposed between the at least two flow paths in a direction parallel to the main surface of the support plate and perpendicular to the arrangement direction.
前記支持板は、前記記録素子基板にインクを供給するための少なくとも2つ供給口を備え、
前記支持板の主面に平行で前記配列方向に垂直な方向について、前記少なくとも2つの供給口の間に前記流路が配置されている請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
The support plate includes at least two supply ports for supplying ink to the recording element substrate,
The ink jet recording head according to claim 1, wherein the flow path is arranged between the at least two supply ports in a direction parallel to the main surface of the support plate and perpendicular to the arrangement direction.
請求項1乃至8のいずれかに記載のインクジェット記録へッドと、前記流路に前記液体を流す手段を備えるインクジェット記録装置。   9. An ink jet recording apparatus comprising: the ink jet recording head according to claim 1; and means for flowing the liquid through the flow path.
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