JP2007168112A - Inkjet recording head - Google Patents
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Abstract
【課題】 ヘッドチップ間の均熱を妨げることなくインク供給路間の熱篭もりを解消し、発熱が増大する高デューティ印刷においても吐出するインク滴の量を一定に保って画像の濃度ムラが発生しないインクジェット記録ヘッドを提供する。
【解決手段】 冷却液が、あるヘッドチップへのインク供給路間を冷却して吸熱した熱をヒートパイプに放熱してから別のヘッドチップのインク供給路間を冷却するように構成する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate unevenness of heat between ink supply paths without disturbing soaking between head chips, and to maintain a constant amount of ink droplets to be ejected even in high duty printing in which heat generation increases, resulting in uneven density of an image. An inkjet recording head is provided.
SOLUTION: A cooling liquid cools between ink supply paths to a certain head chip and dissipates heat absorbed into a heat pipe, and then cools between ink supply paths of another head chip.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、プリンター、FAX、複写機などの画像形成装置に利用されるインクジェット記録装置に用いられる記録ヘッドの冷却機構に関し、より具体的にはフルラインタイプの記録ヘッドに搭載したヘッドチップによる発熱を吸熱・輸送するためにヘッドチップの支持部材に組み込まれた冷却液流路のレイアウトに関する。 The present invention relates to a cooling mechanism for a recording head used in an ink jet recording apparatus used in an image forming apparatus such as a printer, a FAX, and a copying machine, and more specifically, heat generated by a head chip mounted on a full line type recording head. The present invention relates to a layout of a coolant flow path incorporated in a head chip support member for absorbing and transporting heat.
インクジェット記録装置は、記録ヘッドからインクを吐出し記録媒体に付着させて印字等の画像記録を行うものであり、記録ヘッドのコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、しかも、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。中でも、記録媒体の幅方向に多数の吐出ノズルを配列したラインタイプの記録ヘッドを使用したフルライン型のインクジェット記録装置は、記録の一層の高速化が可能である。 The ink jet recording apparatus performs image recording such as printing by ejecting ink from a recording head and adhering it to a recording medium. The recording head can be easily made compact and can record high-definition images at high speed. In addition, the running cost is low, the non-impact method is low in noise, and it is easy to record a color image using multi-colored inks. In particular, a full line type ink jet recording apparatus using a line type recording head in which a large number of ejection nozzles are arranged in the width direction of the recording medium can further increase the recording speed.
ただし、記録の高速化に伴って、単位時間辺りに1つのノズルからインクが吐出する回数が増大し、その結果、インクの吐出に伴って記録ヘッド内に蓄積される熱の増大を招くことになる。ノズルからのインク吐出量は高温になるほど増大するため、記録ヘッドが急激に昇温すると、同じ画像でも印字濃度が上がって濃度ムラが生じ、印字品位に悪影響を及ぼすという問題があった。 However, as the recording speed increases, the number of times ink is ejected from one nozzle per unit time increases, resulting in an increase in the heat accumulated in the recording head as the ink is ejected. Become. Since the amount of ink discharged from the nozzles increases as the temperature rises, there is a problem that when the temperature of the recording head rises rapidly, the print density increases even in the same image, resulting in density unevenness and adversely affecting print quality.
また、フルライン型記録ヘッドにおいては長尺であるがゆえに中央部に熱が篭もりやすく、両端部の温度が中央部よりも低下して、均一濃度の画像でも両端部と中央部とで印字濃度が異なってしまうという問題があった。 In addition, because the full-line type recording head is long, heat is easily trapped in the center, the temperature at both ends is lower than that at the center, and even with a uniform density image, the print density at both ends and the center is low. There was a problem that would be different.
従って、フルライン型のインクジェット記録装置で記録の高速化を実現するためには、記録ヘッド中央部に集中する熱を記録ヘッド全体に分散させるとともに、速やかに記録ヘッド外部に排熱する、記録ヘッド均熱・冷却手段が必要不可欠である。 Therefore, in order to achieve high-speed recording with a full-line type ink jet recording apparatus, the heat concentrated in the central portion of the recording head is dispersed throughout the recording head and quickly discharged outside the recording head. Soaking and cooling means are indispensable.
従来、フルライン型記録ヘッドの均熱・冷却手段には、ヒートパイプの一端を記録ヘッドに沿って接合し、他端を放熱フィンまたはヒートシンクのような放熱部材に接合した形態のものがある(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。これら従来のフルライン型記録ヘッドの均熱・冷却手段では、吐出に伴う記録ヘッドの局部的な発熱をヒートパイプが吸熱し、速やかに他端に輸送して放熱部材に放熱するため、記録ヘッドの局部的な昇温を押えて記録ヘッド全体をなるべく均一な温度に保ちながら冷却することができる。
Conventionally, a soaking / cooling means for a full-line type recording head has a form in which one end of a heat pipe is joined along the recording head and the other end is joined to a heat radiating member such as a heat radiating fin or a heat sink ( For example, see
このようなヒートパイプを、複数のヘッドチップを千鳥状に配列してラインタイプの印刷を行うフルライン型記録ヘッドの均熱・冷却に適用した例を図8に示す。 FIG. 8 shows an example in which such a heat pipe is applied to soaking and cooling a full-line type recording head that performs line-type printing by arranging a plurality of head chips in a staggered manner.
同図において、複数のノズル列を備えた6枚のヘッドチップ2a〜2fがベースプレート1の下面に千鳥配列でマウントされており、印字に伴ってヘッドチップ2a〜2f内に発生する熱をベースプレート1を介して吸熱する3本のヒートパイプ3a〜3cがベースプレート内部に埋設されている。
In the figure, six
記録媒体は同図左側から右に向かって不図示の搬送手段によって、ベースプレート1下面に対して水平に、ヘッドチップ2a〜2fのノズル列に対して垂直方向に搬送され、記録媒体が記録ヘッド直下に来たら、まず奇数列のヘッドチップ2a,2b,2cの各ノズル列からインク滴が吐出して記録媒体上にドットを形成し、次にその隙間を補完するように偶数列のヘッドチップ2d,2e,2fの各ノズル列からインク滴が吐出して記録媒体上にドットを形成して画像が1ラスター毎に完成する。
The recording medium is conveyed from the left side to the right side of the drawing by a conveying means (not shown) horizontally to the bottom surface of the
図9はヘッドチップ2のインクの吐出方向に垂直な面の平面図の一部とノズル列に垂直な断面構造を詳細に表した図である。
FIG. 9 is a view showing in detail a part of a plan view of a surface perpendicular to the ink ejection direction of the
ヘッドチップ2には8列のノズル列5a〜5hが形成され、4つのインク供給口4a〜4dから各2列ずつノズル列にインクが供給される。ノズル列5a〜5hに供給されたインクはヒータ6a〜6hに印加されるパルス加熱信号によって相変化による気泡が発生し、インク滴が吐出口から押し出される。
Eight
ノズル列5aと5c、5bと5d、5eと5g、5fと5hは、それぞれ同じノズル配列で解像度は例えば600dpiであり、ノズル列5aと5b、5eと5fは1ピッチづつ、ノズル列5aと5eはハーフピッチずれてノズルが配置されているため、600dpiの4倍となる2400dpiの解像度での印字ができる。
ノズル列が8列あるのは、あるノズルが目詰まり等を起こしてインクが吐出できない状態になった場合に、同一ノズル配列で別のノズル列の同位置のノズルで代用できる(不吐補完)のと、隣接ドットを異なるノズル列に振り分け、ノズル列間分の時間差を付けて隣接ドットを記録媒体に打ち込むことで、隣接ドット同士の合体による画質劣化を防止するためである。 There are 8 nozzle rows because when one nozzle is clogged and ink cannot be ejected, it is possible to substitute nozzles at the same position in another nozzle row with the same nozzle arrangement (non-discharge complementation). This is because the adjacent dots are distributed to different nozzle rows, and the adjacent dots are driven into the recording medium with a time difference between the nozzle rows, thereby preventing image quality deterioration due to the coalescence of adjacent dots.
図10は記録ヘッドをインク供給側から見た図である。 FIG. 10 is a view of the recording head as viewed from the ink supply side.
不図示のインク保持タンクからインク供給路7a〜7lを経てヘッドチップ2a〜2fにインクが供給される。すなわち、インク供給路7aを通ったインクはヘッドチップ2aのインク供給口4c,4dを経て4列のノズル列5e〜5hに供給される。同様にインク供給路7bを通ったインクはヘッドチップ2aのインク供給口4a,4bを経て4列のノズル列5a〜5dに供給される。他のヘッドチップへのインク供給も同様にして行われる。
Ink is supplied from the ink holding tank (not shown) to the
ヒートパイプ3a〜3cはこれらのインク供給路7a〜7lと干渉しないように、ヒートパイプ3bはインク供給路7b,7d,7fと7g,7i,7kとの間に、ヒートパイプ3aはインク供給路7h,7j,7lの隣に、ヒートパイプ3cはインク供給路7a,7c,7eの隣に、それぞれ埋設され、ヘッドチップ2a〜2cの発熱はヒートパイプ3b,3cで、ヘッドチップ2d〜2fの発熱はヒートパイプ3a,3bで、ベースプレート1を介してそれぞれ吸熱して非発熱部に瞬時に輸送・放熱を行い、記録ヘッド全体を均熱化する。
しかしながら、ヘッドチップ1つに対して複数のインク供給路を持つベースプレートの場合、インク供給路間の梁部に熱が篭もりやすく、均熱の妨げになる恐れがある。例えばヘッドチップ2aにおいて、ヒータ6d,6eによって発生した熱はヘッドチップ2aのインク供給口4bと4cの間に拡散してインク供給路7aと7bの間の梁部に伝わるが、ベースプレート1(アルミナの場合32W/mK)よりも遥かに熱伝導率が低いインク(例えば0.68W/mK)で満たされたインク供給路7a,7bが断熱壁となってヒートパイプ3b,3cへの伝熱を妨げてしまうため、梁部の熱は熱抵抗の高い両サイドを迂回してヒートパイプ3b,3cへ伝わらざるを得ず、ノズル列5d,5eの過昇温を招いてしまうという問題があった。この事は他のヘッドチップに関しても同様である。
However, in the case of a base plate having a plurality of ink supply paths for one head chip, heat tends to be trapped in the beam portions between the ink supply paths, which may hinder soaking. For example, in the
そこで、インク供給路間の梁部に篭もる熱を逃がす手段が必要になるが、ヘッドチップ小型化のためにインク供給口4b,4cの間隔は極力狭くせざるを得ず、その最小限の間隔に合わせたベースプレート1の梁部には最小径のヒートパイプでも埋設するスペースは無く、代わりに液冷管をノズル列方向に冷却液が流れるようにベースプレート1の梁部に設けた場合には、隣接するヘッドチップを冷却して昇温した冷却液が次のヘッドチップ上に流入してくるため、液冷管の下流側になるほどヘッドチップの温度が高くなり、ヘッドチップ間の均熱を逆に悪化させる要因となってしまうという問題があった。
Therefore, a means for escaping the heat trapped in the beam portion between the ink supply paths is necessary. However, in order to reduce the size of the head chip, the interval between the
そこで本発明の目的は、ヘッドチップに発生する熱を速やかに拡散させつつ、ヘッドチップ間の温度格差も最小限に抑える構成を備えたベースプレートを有するインクジェット記録ヘッドを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head having a base plate having a configuration that minimizes a temperature difference between head chips while quickly diffusing heat generated in the head chips.
本発明は、上述の目的を達成するために想起されたものであり、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するための複数のノズルから成るノズル列が1列以上形成されたヘッドチップと、複数の前記ヘッドチップがマウントされ、各ヘッドチップ毎に、前記ノズル列にインクを供給するためのインク供給路が1つ以上形成されたベースプレートと、から成るインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記ベースプレートは、内部または側面に1系統以上の第1の熱輸送手段と、前記第1の熱輸送手段よりも熱輸送能力が低く、前記第1の熱輸送手段との熱交換部を少なくとも1箇所備えた第2の熱輸送手段とを具備し、前記第2の熱輸送手段は、前記ヘッドチップが吐出に伴って発生する熱を吸収するための、複数の前記ヘッドチップそれぞれに応じた複数の吸熱部を備え、
前記第2の熱輸送手段における熱輸送媒体が、前記吸熱部のうちの1つで熱を吸収した後に、前記熱交換部に移送されて前記第1の熱輸送手段に放熱し、しかる後に別の前記ヘッドチップの吸熱部に移送されるように前記第2の熱輸送手段を配置したことを特徴とする。
The present invention has been conceived in order to achieve the above-described object, and an ink jet recording head according to the present invention includes a head chip in which one or more nozzle rows each including a plurality of nozzles for ejecting ink are formed. An ink jet recording head comprising: a plurality of head chips mounted; and a base plate in which at least one ink supply path for supplying ink to the nozzle row is formed for each head chip.
The base plate has one or more systems of first heat transporting means on the inside or a side surface, and has a heat transporting capability lower than that of the first heat transporting means, and has at least one heat exchanging part with the first heat transporting means. A plurality of second heat transporting means corresponding to each of the plurality of head chips for absorbing heat generated by the head chip during ejection. With an endothermic part
After the heat transport medium in the second heat transport means absorbs heat in one of the heat absorption sections, the heat transport medium is transferred to the heat exchange section to dissipate heat to the first heat transport section, and thereafter The second heat transporting means is arranged so as to be transferred to the heat absorption part of the head chip.
また、前記第2の熱輸送手段における熱輸送媒体が、複数の前記吸熱部のうちの最初の吸熱部で熱を吸収する前に、前記第1の熱輸送手段から熱を吸収するための熱交換部を通るように前記第2の熱輸送手段を配置したことを特徴とする。 In addition, the heat transport medium in the second heat transport means absorbs heat from the first heat transport means before absorbing heat in the first heat absorption section of the plurality of heat absorption sections. The second heat transporting means is arranged so as to pass through the exchange part.
また、前記ノズル列が複数列形成されたヘッドチップと、前記ヘッドチップ毎に前記インク供給路が複数形成されたベースプレートと、から成るインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記吸熱部は、複数の前記インク供給路のうち隣合うインク供給路の間を前記第2の熱輸送手段における熱輸送媒体が前記ノズル列方向に通過する構造となっていることを特徴とする。
Further, in an ink jet recording head comprising a head chip in which a plurality of nozzle rows are formed and a base plate in which a plurality of ink supply paths are formed for each head chip,
The heat absorption part has a structure in which a heat transport medium in the second heat transport means passes in the nozzle row direction between adjacent ink supply paths among the plurality of ink supply paths. .
以上の構成が特徴の本発明によれば、冷却液であるところの第2の熱輸送手段における熱輸送媒体が、あるヘッドチップへのインク供給路間を冷却して吸熱した熱をヒートパイプであるところの第1の熱輸送手段に放熱してから別のヘッドチップのインク供給路間を冷却するようにしたので、ヘッドチップ間の均熱を妨げることなくインク供給路間の熱篭もりを解消することができ、発熱が増大する高デューティ印刷においても吐出するインク滴の量を一定に保って画像の濃度ムラが発生しないインクジェット記録ヘッドを提供することができる。 According to the present invention having the above-described configuration, the heat transport medium in the second heat transport means, which is a coolant, cools the heat between the ink supply paths to a certain head chip and absorbs heat by the heat pipe. Since heat is dissipated to the first heat transporting means and the ink supply path of another head chip is cooled, the heat buildup between the ink supply paths is eliminated without disturbing the soaking between the head chips. In addition, it is possible to provide an ink jet recording head in which the amount of ink droplets to be discharged is kept constant even in high duty printing in which heat generation increases, and image density unevenness does not occur.
また、冷却液であるところの第2の熱輸送手段が記録ヘッドに流入してから、まずヒートパイプが受け取った熱を吸収して、ある程度昇温した第2の熱輸送手段でもって各ヘッドチップを冷却するようにしたので、ヒートパイプの冷却手段を別途設ける必要が無く、また最初に冷却するヘッドチップを冷やし過ぎることもない、コンパクトで、しかも画像の濃度ムラが発生しないインクジェット記録ヘッドを提供することができる。 In addition, after the second heat transporting means, which is a cooling liquid, flows into the recording head, first the heat received by the heat pipe is absorbed, and each head chip is heated by the second heat transporting means whose temperature has been raised to some extent. This is an inkjet recording head that does not require a separate cooling means for the heat pipe and does not overcool the head chip that is cooled first, and that does not cause uneven image density. can do.
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。 Next, details of the present invention will be described in accordance with the description of the embodiments.
(第1実施例)
図1は本発明の第1実施例のインクジェット記録ヘッドの外観およびヘッドチップ配列を表す斜視図である。本実施例のインクジェット記録ヘッドは主に、ベースプレート1と、ヘッドチップ2a〜2fと、ヒートパイプ3a〜3cとにより構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance and head chip arrangement of an ink jet recording head according to a first embodiment of the present invention. The ink jet recording head of this embodiment is mainly composed of a
立体構造の液冷管を形成するため、ベースプレート1は第1層1aから第5層1eまでの5層構造となっていて、ヒートパイプ3a〜3cは第2層1bに形成された3本の溝スペースにそれぞれ組み込まれている。
In order to form a three-dimensional liquid-cooled tube, the
ベースプレート1の下面には、8列のノズル列を備えた6枚のヘッドチップ2a〜2fが千鳥配列で接着固定されており、印字に伴ってヘッドチップ2a〜2f内に発生する熱をベースプレート1を介して3本のヒートパイプ3a〜3cが高温部ほど多く吸熱して均熱化する。
On the lower surface of the
図2は本発明の第1実施例のインクジェット記録ヘッドのベースプレート1のインク供給路7と冷却液流出入口を表す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the ink supply path 7 and the coolant inlet / outlet of the
インク供給路7a〜7lはベースプレート1の全層を貫通しており、不図示のインク保持タンクからインク供給路7a〜7lを経てヘッドチップ2a〜2fにインクが供給される。すなわち、インク供給路7aを通ったインクは図9におけるヘッドチップ2aのインク供給口4c,4dを経て4列のノズル列5e〜5hに供給される。同様にインク供給路7bを通ったインクはヘッドチップ2aのインク供給口4a,4bを経て4列のノズル列5a〜5dに供給される。他のヘッドチップへのインク供給も同様にして行われる。
The
ヒートパイプ3a〜3cはこれらのインク供給路7a〜7lと干渉しないように、ヒートパイプ3bはインク供給路7b,7d,7fと7g,7i,7kとの間に、ヒートパイプ3aはインク供給路7h,7j,7lの隣に、ヒートパイプ3cはインク供給路7a,7c,7eの隣に、それぞれ埋設され、ヘッドチップ2a〜2cの発熱はヒートパイプ3b,3cで、ヘッドチップ2d〜2fの発熱はヒートパイプ3a,3bで、ベースプレート1を介してヒートパイプの下面および側面からそれぞれ吸熱して非発熱部に瞬時に輸送・放熱を行い、記録ヘッド全体を均熱化する。
In order to prevent the
上記インク供給路7a〜7lとヒートパイプ3a〜3cとの干渉を避けて、3本の液冷管8,9,10がベースプレート1内部に形成されており、特に高デューティでの印刷中に、それぞれ流入口8a,9a,10aから常温または常温以下に冷却した水等の冷却液を注入し、流出口8b,9b,10bから昇温した冷却液を排出する。
Three
図3はベースプレート1の各層1a〜1eを分離させた状態を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a state where the
液冷管8,9,10の吸熱部8d,9d,10dおよび8f,9f,10fは、ヒートパイプ3と同じくヘッドチップ2a〜2fに近いベースプレート1の第2層1bに形成され、ヒートパイプ3bとの熱交換部8c,9c,10cおよび8e,9e,10eは、ヘッドチップ2からの吸熱を行わないヒートパイプ3bの上面を介して熱交換するため、第4層1dのヒートパイプ3b直上に形成される。
The heat-absorbing
各層1a〜1eに設けられたインクや冷却液の流路となる開口部は、例えば焼成前のセラミック製シートにプレス等の型成型で形成され、その後各層を積層、焼成して硬質のセラミックプレートとして一体化することで、複雑な3次元構造の液冷管8,9,10を容易にベースプレート内部に形成することが可能である。
The openings that serve as the flow paths for the ink and the cooling liquid provided in each of the
次に、液冷管8,9,10を流れる冷却液がヘッドチップ2a〜2fを逐次冷却していく動作プロセスを、図4を用いて説明する。
Next, an operation process in which the coolant flowing through the
図4はベースプレート1内に形成されたインク供給路7a〜7lと液冷管8,9,10、ヒートパイプ3a〜3c、およびヘッドチップ2a〜2fの位置関係を表した斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the positional relationship between the
液冷管8の冷却液は温度T0(例えば25℃)で流入口8aから流入し、熱交換部8cでヒートパイプ3bから熱を吸収して温度T1(例えば27℃)まで昇温し(1次冷却)、ヘッドチップ2dの吸熱部8dに流れ込む。そしてインク供給路7g,7h間を通って温度T2(例えば29℃)まで昇温したあと(2次冷却)、熱交換部8eでヒートパイプ3bに放熱して温度T1付近まで下がったら、次はヘッドチップ2cの吸熱部8fに流れ込み、インク供給路7e,7f間を通って再び温度T2付近まで昇温した後に流出口8bから排出される。
The cooling liquid in the liquid cooling tube 8 flows from the
液冷管9も同様に、温度T0で流入口9aから流入した冷却液が、熱交換部9cでヒートパイプ3bから熱を吸収して温度T1まで昇温し、ヘッドチップ2bの吸熱部9dに流れ込んで更に温度T2まで昇温した後に、熱交換部9eでヒートパイプ3bに放熱する。そして温度T1付近まで下がったら、次にヘッドチップ2fの吸熱部9fに流れ込み、再び温度T2付近まで昇温した後に流出口9bから排出される。
Similarly, in the liquid cooling tube 9, the coolant flowing in from the
液冷管10の冷却液は、均熱性を少しでも向上させるために、同図に示すように液冷管8,9とは逆側から導入するのが望ましい。ただし、本実施例では熱交換は液冷管8,9の冷却液と同様にヒートパイプ3bと行う。すなわち、温度T0で流入口10aから流入した冷却液が、熱交換部10cでヒートパイプ3bから熱を吸収して温度T1まで昇温し、ヘッドチップ2eの吸熱部10dに流れ込んで更に温度T2まで昇温した後に、熱交換部10eでヒートパイプ3bに放熱する。そして温度T1付近まで下がったら、次にヘッドチップ2aの吸熱部10fに流れ込み、再び温度T2付近まで昇温した後に流出口10bから排出される。
The cooling liquid in the
以上、本実施例で示したような構成にすることで、あるヘッドチップの冷却後に冷却液が昇温しても次のヘッドチップ冷却時には冷却液温度が回復しているため、全チップをほぼ同じ温度幅に保ちながら熱が篭りやすいベースプレート1のインク供給路間を冷却することができる。
As described above, with the configuration shown in the present embodiment, even if the temperature of the coolant rises after cooling a certain head chip, the coolant temperature recovers when the next head chip is cooled. It is possible to cool the space between the ink supply paths of the
また、本実施例では冷却液の熱交換部を全て中央のヒートパイプ3b直上に設ける構成にしたので、両側のヒートパイプ3a,3cの熱輸送能力がヒートパイプ3bに比べて低い場合や、中央のヒートパイプ3bしかベースプレート1内に設けていない場合に好適である。
Further, in the present embodiment, since all the heat exchange portions of the coolant are provided directly above the
なお、本実施例では6枚のヘッドチップが千鳥配列でベースプレートに接着固定された場合を扱ったが、ヘッドチップは7枚以上でも構わない。また、2列の千鳥配列だけでなく、3列以上の千鳥配列になったヘッドチップであっても構わない。 In this embodiment, the case where six head chips are bonded and fixed to the base plate in a staggered arrangement has been dealt with, but seven or more head chips may be used. Further, not only two rows of staggered arrays but also three or more rows of staggered head chips may be used.
(第2実施例)
図5は本発明の第2実施例のベースプレート1内に形成されたインク供給路7a〜7lと液冷管11,12、ヒートパイプ3a〜3c、およびヘッドチップ2a〜2fの位置関係を表した斜視図である。
(Second embodiment)
FIG. 5 shows the positional relationship between the
本実施例では液冷管を2本とし、液冷管11とヒートパイプ3aの組合せで偶数列のヘッドチップ2d,2e,2fを、液冷管12とヒートパイプ3cの組合せで奇数列のヘッドチップ2a,2b,2cを、それぞれ均熱・冷却する構造とした。液冷管11,12の流路構造以外の構成は第1実施例に準じるため、説明は割愛する。
In this embodiment, there are two liquid cooling tubes, the
以下、液冷管11,12を流れる冷却液が、ヘッドチップ2d,2e,2fおよびヘッドチップ2a,2b,2cをそれぞれ逐次冷却していく動作プロセスを、図5を用いて説明する。
Hereinafter, an operation process in which the coolant flowing through the
液冷管11の冷却液は温度T0(例えば25℃)で流入口11aから流入し、熱交換部11cでヒートパイプ3aから熱を吸収して温度T3(例えば29℃)まで昇温し(1次冷却)、ヘッドチップ2eの吸熱部11dに流れ込む。そしてインク供給路7i,7j間を通って温度T4(例えば31℃)まで昇温したあと(2次冷却)、熱交換部11eでヒートパイプ3aに放熱して温度T3付近まで下がったら、次にUターンしてヘッドチップ2fの吸熱部11fに流れ込み、インク供給路7k,7l間を通って再び温度T4付近まで昇温した後に、今度は熱交換部11gでヒートパイプ3aに放熱して再び温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2dの吸熱部11hに流れ込み、インク供給路7g,7h間を通って三たび温度T4付近まで昇温した後に流出口11bから排出される。
The cooling liquid in the liquid cooling tube 11 flows from the
液冷管12の冷却液は、均熱性向上のために、同図に示すように液冷管11とは逆側から導入するのが望ましい。すなわち、温度T0で流入口12aから流入した冷却液が、熱交換部12cでヒートパイプ3cから熱を吸収して温度T3まで昇温し、ヘッドチップ2bの吸熱部12dに流れ込んで更に温度T4まで昇温した後に、熱交換部12eでヒートパイプ3cに放熱する。そして温度T3付近まで下がったら、次にUターンしてヘッドチップ2aの吸熱部12fに流れ込み、再び温度T4付近まで昇温した後に、今度は熱交換部12gでヒートパイプ3cに放熱して再び温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2cの吸熱部12hに流れ込み、三たび温度T4付近まで昇温した後に流出口12bから排出される。
The cooling liquid in the
以上、本実施例で示したような構成にすることで、両側の2本のヒートパイプと2本の液冷管のみで、全チップをほぼ同じ温度幅に保ちながら熱が篭りやすいベースプレート1のインク供給路間を冷却することができる。
As described above, with the configuration as shown in the present embodiment, only the two heat pipes on both sides and the two liquid-cooled tubes can be used to heat the
(第3実施例)
図6は本発明の第3実施例のベースプレート1内に形成されたインク供給路7a〜7lと液冷管13,14、ヒートパイプ3a〜3c、およびヘッドチップ2a〜2fの位置関係を表した斜視図である。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows the positional relationship between the
本実施例では2本の液冷管13、14とヒートパイプ3bの組合せで、それぞれ偶数列のヘッドチップ2d,2e,2fおよび奇数列のヘッドチップ2a,2b,2cを均熱・冷却する構造とした。また、液冷管13、14とインク供給路7a〜7lとの干渉を避けるため、ベースプレート1の第3,4,5層のインク供給路7a〜7lのそれぞれの両端を若干短縮して開口部を狭くしているが、ヘッドチップ2a〜2fには十分なインクの供給が可能である。液冷管11,12およびインク供給路7a〜7lの流路構造以外の構成は第1実施例に準じるため、説明は割愛する。
In this embodiment, a structure in which even-numbered
以下、液冷管13、14を流れる冷却液が、ヘッドチップ2d,2e,2fおよびヘッドチップ2a,2b,2cをそれぞれ逐次冷却していく動作プロセスを、図6を用いて説明する。
Hereinafter, an operation process in which the coolant flowing in the liquid cooling tubes 13 and 14 sequentially cools the
液冷管13の冷却液は温度T0(例えば25℃)で流入口13aから流入し、熱交換部13cでヒートパイプ3bから熱を吸収して温度T3(例えば29℃)まで昇温し(1次冷却)、ヘッドチップ2dの吸熱部13dに流れ込む。そしてインク供給路7g,7h間を通って温度T4(例えば31℃)まで昇温したあと(2次冷却)、熱交換部13eでヒートパイプ3bに放熱して温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2eの吸熱部13fに流れ込み、インク供給路7i,7j間を通って再び温度T4付近まで昇温した後に、今度は熱交換部13gでヒートパイプ3bに放熱して再び温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2fの吸熱部13hに流れ込み、インク供給路7k,7l間を通って三たび温度T4付近まで昇温した後に流出口13bから排出される。
The cooling liquid in the liquid cooling tube 13 flows from the
液冷管14の冷却液は、均熱性向上のために、同図に示すように液冷管13とは逆側から導入するのが望ましい。すなわち、温度T0で流入口14aから流入した冷却液が、熱交換部14cでヒートパイプ3bから熱を吸収して温度T3まで昇温し、ヘッドチップ2cの吸熱部14dに流れ込んで更に温度T4まで昇温した後に、熱交換部14eでヒートパイプ3bに放熱する。そして温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2bの吸熱部14fに流れ込み、再び温度T4付近まで昇温した後に、今度は熱交換部14gでヒートパイプ3bに放熱して再び温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2aの吸熱部14hに流れ込み、三たび温度T4付近まで昇温した後に流出口14bから排出される。
The cooling liquid in the liquid cooling tube 14 is desirably introduced from the opposite side to the liquid cooling tube 13 as shown in FIG. That is, the cooling fluid flowing from the
以上、本実施例で示したような構成にすることで、中央1本のヒートパイプと2本の液冷管のみで、全チップをほぼ同じ温度幅に保ちながら熱が篭りやすいベースプレート1のインク供給路間を冷却することができる。
As described above, with the configuration shown in the present embodiment, the ink of the
(第4実施例)
図7は本発明の第4実施例のベースプレート1内に形成されたインク供給路7a〜7lと液冷管15,16、ヒートパイプ3a〜3c、およびヘッドチップ2a〜2fの位置関係を表した斜視図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 shows the positional relationship between the
本実施例では2本の液冷管15、16とヒートパイプ3a,3cの組合せでヘッドチップ2a〜2fを均熱・冷却する構造とした。最も昇温する各ヘッドチップのノズル列の中央部を集中的に冷却するため、液冷管15、16の吸熱部は各ヘッドチップの上層をノズル列に対して垂直方向にノズル列中央を横切って冷却液が流れるよう配置されている。そのため、液冷管15、16の吸熱部は熱交換部と同じくベースプレート1の第4層1dに設けられ、インク供給路7a〜7lは液冷管15、16との干渉を避けるため、ベースプレート1の第3,4,5層の開口部を両端2箇所に分離して2経路から各ヘッドチップにインク供給可能。液冷管11,12およびインク供給路7a〜7lの流路構造以外の構成は第1実施例に準じるため、説明は割愛する。
In this embodiment, the
以下、液冷管15、16を流れる冷却液がヘッドチップ2a〜2fを逐次冷却していく動作プロセスを、図7を用いて説明する。
Hereinafter, an operation process in which the coolant flowing through the liquid cooling tubes 15 and 16 sequentially cools the
液冷管15の冷却液は温度T0(例えば25℃)で流入口15aから流入し、熱交換部15cでヒートパイプ3cから熱を吸収して温度T3(例えば29℃)まで昇温し(1次冷却)、ヘッドチップ2aの吸熱部15dに流れ込む。そして温度T4(例えば31℃)まで昇温したあと(2次冷却)、熱交換部15eでヒートパイプ3aに放熱して温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2dの吸熱部15fに流れ込み、再び温度T4付近まで昇温した後に、今度は熱交換部15gでヒートパイプ3cに放熱して再び温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2bの吸熱部15hに流れ込み、三たび温度T4付近まで昇温した後に流出口15bから排出される。
The cooling liquid in the liquid cooling tube 15 flows from the
液冷管16も同様に、温度T0で流入口16aから流入した冷却液が、熱交換部16cでヒートパイプ3aから熱を吸収して温度T3まで昇温し、ヘッドチップ2fの吸熱部16dに流れ込んで更に温度T4まで昇温した後に、熱交換部16eでヒートパイプ3cに放熱する。そして温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2cの吸熱部16fに流れ込み、再び温度T4付近まで昇温した後に、今度は熱交換部16gでヒートパイプ3aに放熱して再び温度T3付近まで下がったら、次にヘッドチップ2eの吸熱部16hに流れ込み、三たび温度T4付近まで昇温した後に流出口16bから排出される。
Similarly, in the liquid cooling pipe 16, the coolant flowing in from the
以上、本実施例で示したような構成にすることで、両側の2本のヒートパイプと2本の液冷管で、全チップをほぼ同じ温度幅に保ちながら熱が篭りやすいベースプレート1のインク供給路間およびノズル列中央部を冷却することができる。
As described above, with the configuration shown in the present embodiment, the ink of the
1 ベースプレート
2 ヘッドチップ
3 ヒートパイプ
4 インク供給口
5 ノズル
6 ヒータ
7 インク供給路
8〜16 冷却液流路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ベースプレートは、内部または側面に1系統以上の第1の熱輸送手段と、前記第1の熱輸送手段よりも熱輸送能力が低く、前記第1の熱輸送手段との熱交換部を少なくとも1箇所備えた第2の熱輸送手段とを具備し、前記第2の熱輸送手段は、前記ヘッドチップが吐出に伴って発生する熱を吸収するための、複数の前記ヘッドチップそれぞれに応じた複数の吸熱部を備え、
前記第2の熱輸送手段における熱輸送媒体が、前記吸熱部のうちの1つで熱を吸収した後に、前記熱交換部に移送されて前記第1の熱輸送手段に放熱し、しかる後に別の前記ヘッドチップの吸熱部に移送されるように前記第2の熱輸送手段を配置したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 A head chip in which one or more nozzle rows each composed of a plurality of nozzles for ejecting ink are formed, and a plurality of the head chips are mounted, and ink for supplying ink to the nozzle row for each head chip In an inkjet recording head comprising a base plate on which one or more supply paths are formed,
The base plate has one or more systems of first heat transporting means on the inside or a side surface, and has a heat transporting capability lower than that of the first heat transporting means, and has at least one heat exchanging part with the first heat transporting means. A plurality of second heat transporting means corresponding to each of the plurality of head chips for absorbing heat generated by the head chip during ejection. With an endothermic part
After the heat transport medium in the second heat transport means absorbs heat in one of the heat absorption sections, the heat transport medium is transferred to the heat exchange section to dissipate heat to the first heat transport section, and thereafter An ink jet recording head characterized in that the second heat transporting means is disposed so as to be transferred to the heat absorbing portion of the head chip.
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