JP2000006405A - Liquid discharge head and liquid discharge apparatus - Google Patents

Liquid discharge head and liquid discharge apparatus

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JP2000006405A
JP2000006405A JP17477298A JP17477298A JP2000006405A JP 2000006405 A JP2000006405 A JP 2000006405A JP 17477298 A JP17477298 A JP 17477298A JP 17477298 A JP17477298 A JP 17477298A JP 2000006405 A JP2000006405 A JP 2000006405A
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Japan
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liquid
flow path
discharge
liquid flow
movable separation
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JP17477298A
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Japanese (ja)
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Kiyomitsu Kudo
清光 工藤
Toshio Kashino
俊雄 樫野
Fumi Yoshihira
文 吉平
Satoshi Shimazu
聡 島津
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14064Heater chamber separated from ink chamber by a membrane

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and sufficiently transmit a pressure because of the generation of air bubbles to an entire bottom part of a pit by setting a distance between corner parts of the pit, a width of the bottom part of the pit and a width of a heat generation body in a section in an arrangement direction of discharge openings to be a range satisfying a specific ratio. SOLUTION: A discharge force is improved if a pit is designed to satisfy W1>=WH>=W2 when W1 is a distance between corner parts in a sectional direction of a flow passage, W2 is a width of a bottom part, W3 is a width between bend parts and WH is a width of a heat generation body. If W1>=W3>=WH, preferably, W1>=W3>=WH>=W2 is satisfied, a pressure because of the generation of air bubbles can be more efficiently transmitted to a movable separation film. With a motion of the movable separation film 5 being noted in this embodiment, a pit 8 is formed to the movable separation film 5 itself, which is moved towards a first flow passage by the growth of air bubbles generated at a front face of the heat generation body 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギー等に
よる気泡の発生によって、所望の液体を吐出する液体吐
出ヘッドに関し、特に、気泡の発生を利用して変位する
可動分離膜を用いる液体吐出ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid discharge head for discharging a desired liquid by generating bubbles due to thermal energy or the like, and more particularly, to a liquid discharge head using a movable separation film displaced by utilizing the generation of bubbles. About.

【0002】なお、本発明における「記録」とは、文字
や図形等のように意味を持つ画像を被記録媒体に対して
付与することだけでなく、パターン等のように意味を持
たない画像を付与することをも意味するものである。
In the present invention, "recording" means not only giving a meaningful image such as a character or a figure to a recording medium, but also printing a meaningless image such as a pattern. It also means giving.

【0003】[0003]

【従来の技術】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化(気泡の発生)を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわ
ゆるバブルジェット記録方法が従来から知られている。
このバブルジェット記録方法を用いる記録装置には、特
公昭61−59911号公報や特公昭61−59914
号公報に開示されているように、インクを吐出するため
の吐出口と、この吐出口に連通するインク流路と、イン
ク流路内に配されたインクを吐出するためのエネルギー
発生手段としての発熱体(電気熱変換体)とが一般的に
設けられている。
2. Description of the Related Art By giving energy such as heat to ink, a state change accompanied by a steep volume change (formation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from an ejection port by an action force based on this state change. An ink jet recording method in which an image is formed by attaching this to a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, has been conventionally known.
A recording apparatus using this bubble jet recording method includes JP-B-61-59911 and JP-B-61-59914.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, an ejection port for ejecting ink, an ink flow path communicating with the ejection port, and an energy generating means for ejecting ink arranged in the ink flow path. A heating element (electric heat conversion element) is generally provided.

【0004】上記のような記録方法によれば、品位の高
い画像を高速、低騒音で記録することができるととも
に、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するた
めの吐出口を高密度に配置することができるため、小型
の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容
易に得ることができる等の多くの優れた点を有してい
る。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プ
リンター、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機
器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用シス
テムにまで利用されるようになってきている。
According to the above-described recording method, a high-quality image can be recorded at high speed and with low noise, and in a head performing this recording method, ejection ports for ejecting ink are arranged at a high density. Therefore, it has many excellent points such that a high-resolution recorded image and a color image can be easily obtained with a small device. For this reason, this bubble jet recording method has recently been used in many office devices such as printers, copiers, and facsimile machines, and has been used in industrial systems such as textile printing devices.

【0005】他方、従来のバブルジェット記録方法にお
いては、発熱体がインクに接した状態で加熱を繰り返す
ため、発熱体の表面にインクの焦げによる堆積物が発生
する場合があった。また、吐出すべき液体が熱によって
劣化しやすい液体の場合や十分に発泡が得られにくい液
体の場合においては、前述の発熱体による直接加熱気泡
形成では、良好な吐出が行われない場合もある。
On the other hand, in the conventional bubble jet recording method, heating is repeated while the heating element is in contact with the ink, so that deposits may be generated on the surface of the heating element due to scorching of the ink. In addition, in the case where the liquid to be discharged is a liquid which is easily deteriorated by heat or a liquid in which foaming is not sufficiently obtained, good discharge may not be performed by the above-described direct heating bubble formation by the heating element. .

【0006】これに対して、本願出願人は、特開昭55
−81172号公報に、発泡液と吐出液とを分離する可
撓性膜を介して、発泡液を熱エネルギーによって発泡さ
せて吐出液を吐出する方法を提案している。この方法に
おける可撓性膜と発泡液との構成は可撓性膜がノズルの
一部に設けられているものであるが、それに対して、ヘ
ッド全体を上下に分離する大きな膜を用いる構成が特開
昭59−26270号公報に開示されている。この大き
な膜は、液路を形成する2つの板材によって挟持される
ことによって2つの液路内の液体が互いに混合されない
ことを目的として設けられたものである。
[0006] On the other hand, the present applicant has disclosed in
Japanese Patent Application Laid-Open No. 81172/1999 proposes a method in which a foaming liquid is foamed by thermal energy through a flexible membrane that separates the foaming liquid and the discharge liquid, and the discharge liquid is discharged. In this method, the structure of the flexible film and the foaming liquid is such that the flexible film is provided on a part of the nozzle, whereas a structure using a large film that vertically separates the entire head is used. It is disclosed in JP-A-59-26270. This large film is provided for the purpose of preventing the liquids in the two liquid paths from being mixed with each other by being sandwiched between two plate members forming the liquid paths.

【0007】他方、発泡液自体に特徴を持たせ、発泡特
性を考慮したものとして、吐出液よりも低沸点の液体を
用いる特開平5−229122号公報に開示されている
ものや、導電性を有する液体を発泡液として用いる特開
平4−329148号公報に開示されているものがあ
る。
On the other hand, the foaming liquid itself is characterized by taking into account the foaming characteristics, as disclosed in JP-A-5-229122, which uses a liquid having a boiling point lower than that of the discharge liquid. Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-329148 uses a liquid having the same as a foaming liquid.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明者達は、可動分
離膜の変位領域に関して従来にはない新たな課題を見出
した。つまり、本発明の液体吐出ヘッドにおける分離膜
は、第1の液流路壁と第2の液流路壁に挟持されてお
り、各ノズル当りの可動面積は液流路壁によって規制さ
れる。すなわち、第1と第2の液流路壁は、膜の変位を
規制し、ヘッド特性に大きな影響を与えていることを確
認したのである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have found a new problem which has not heretofore been involved in the displacement region of the movable separation film. That is, the separation membrane in the liquid ejection head of the present invention is sandwiched between the first liquid flow path wall and the second liquid flow path wall, and the movable area per nozzle is regulated by the liquid flow path wall. That is, it has been confirmed that the first and second liquid flow path walls regulate the displacement of the film and greatly affect the head characteristics.

【0009】これは結果的に吐出効率に影響を与え、膜
自体の復帰メカニズムにも影響を与える。そこで本発明
者達は、液流路壁でなく、膜自体が変位を規制し、膜の
変位をスムーズにすることで、常に信頼性の高い吐出性
能を持ち続けることが重要であるという結論に至った。
[0009] This eventually affects the ejection efficiency and also affects the return mechanism of the film itself. Therefore, the present inventors concluded that it is important to always maintain a reliable discharge performance by regulating the displacement of the film itself, not the liquid flow path wall, and smoothing the displacement of the film. Reached.

【0010】そこで、本発明者達は、分離膜の分離機能
による効果を生かしながら、供給液体の種類に関わらず
吐出安定性及び耐久性に優れた液体吐出ヘッドを提供す
べく鋭意研究を行った。その結果、本発明者達は実質的
に伸びない分離膜に着眼し、その分離膜に凹部を設け、
凹部の変位量がすなわち吐出液の吐出量に相当すること
を見い出した。つまり、吐出量が分離膜の凹部の変位量
に応じるため、凹部の変位量を規定することで供給液体
の種類に関係なく安定した吐出が得られることが判明し
た。また、分離膜の凹部の変位量を、その凹部が最大変
位時に伸縮することのないように規定すれば、分離膜の
耐久性が向上することが判明した。さらには、凹部に変
位の為のエネルギーが付与されないときには自己復元力
を発揮させれば、吐出液のリフィルも向上することが判
明した。
Accordingly, the present inventors have conducted intensive studies to provide a liquid discharge head having excellent discharge stability and durability regardless of the type of liquid supplied, while taking advantage of the effect of the separation function of the separation membrane. . As a result, the present inventors focused on a separation membrane that does not substantially extend, provided a concave portion in the separation membrane,
It has been found that the displacement amount of the concave portion corresponds to the discharge amount of the discharge liquid. In other words, it has been found that, since the amount of ejection depends on the amount of displacement of the concave portion of the separation membrane, by setting the amount of displacement of the concave portion, stable ejection can be obtained irrespective of the type of supply liquid. Further, it has been found that the durability of the separation membrane is improved if the amount of displacement of the recess of the separation membrane is specified so that the depression does not expand and contract at the time of maximum displacement. Further, it has been found that if the self-restoring force is exerted when the energy for displacement is not applied to the recess, the refill of the discharged liquid is also improved.

【0011】また、別の観点からすれば、多種多様の液
体が吐出液として使用される場合、液流路に連通した吐
出口から、熱などのエネルギーで吐出される吐出量は、
液体の種類によってばらつく。このばらつきは、高粘度
液体になるほど大きくなる傾向にある。しかし、一つの
液体吐出ヘッドにおいて供給液体の種類に応じて吐出エ
ネルギーを可変することで吐出量を安定させる方法は複
雑になるため、実用化が難しい。したがって、供給液体
の種類に関係なく安定した吐出が得られる簡単な構造の
ヘッドを提供することも重要である。
From another viewpoint, when a wide variety of liquids are used as a discharge liquid, the discharge amount discharged from the discharge port communicating with the liquid flow path with energy such as heat is as follows.
It varies depending on the type of liquid. This variation tends to increase as the viscosity of the liquid increases. However, a method for stabilizing the discharge amount by changing the discharge energy according to the type of the supply liquid in one liquid discharge head becomes complicated, so that practical use is difficult. Therefore, it is also important to provide a head having a simple structure capable of obtaining stable ejection regardless of the type of supply liquid.

【0012】本発明は、このような鋭意研究の結果生ま
れたもので、液滴吐出のために吐出効率を向上させるこ
とができ、更に吐出安定性及び吐出耐久性にも優れ、吐
出液滴の体積、あるいは、吐出速度を安定及び高める画
期的な液体吐出ヘッドを提供するものである。
The present invention has been made as a result of such intensive studies, and it is possible to improve the discharge efficiency for discharging droplets, to further improve the discharge stability and discharge durability, and to improve the discharge droplets. It is an object of the present invention to provide an epoch-making liquid ejection head that stabilizes and increases the volume or the ejection speed.

【0013】本発明は、吐出口に連通する吐出液用の第
1液流路と、発泡液を供給あるいは移動可能に備えると
ともに気泡発生領域を含む第2の液流路と、第1及び第
2の液流路を分離する可動分離膜とを備えた液体吐出ヘ
ッドを用いて第1の液流路における吐出液の流れ方向に
関して吐出口よりも上流側に可動分離膜の変位領域を有
する液体吐出ヘッドにおいて、吐出効率、吐出安定性及
び耐久性を向上できるものである。
According to the present invention, a first liquid flow path for a discharge liquid communicating with a discharge port, a second liquid flow path provided to supply or move a foaming liquid and including a bubble generation region, A liquid having a displacement region of the movable separation film upstream of the discharge port with respect to the flow direction of the discharge liquid in the first liquid flow channel using a liquid discharge head having a movable separation film for separating the second liquid flow channel; In a discharge head, discharge efficiency, discharge stability, and durability can be improved.

【0014】本発明の第1の目的は、可動性膜により吐
出液と発泡液とを分離する構成において、発泡の圧力に
よって生じた力で可動性膜を変位させて吐出液に圧力を
伝達する際に、可動分離膜の変位を安定させることによ
り、吐出効率、吐出安定性及びリフィル効率に優れた液
体吐出ヘッドを提供することにある。
A first object of the present invention is to transmit a pressure to a discharge liquid by displacing a movable film by a force generated by a foaming pressure in a structure in which a discharge liquid and a foaming liquid are separated by a movable film. In this case, it is an object of the present invention to provide a liquid ejection head having excellent ejection efficiency, ejection stability, and refill efficiency by stabilizing the displacement of the movable separation film.

【0015】また本発明の第2の目的は、上述した構成
によって、耐久性を向上することができる液体吐出ヘッ
ドを提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a liquid discharge head which can improve durability by the above-described structure.

【0016】また本発明の第3の目的は、上述した構成
によって、発熱体上に堆積する堆積物の量を低減すると
ともに、吐出液に対して熱的影響を与えず、効率よく液
体を吐出することができる液体吐出ヘッドを提供するこ
とにある。
A third object of the present invention is to reduce the amount of deposits deposited on the heating element and efficiently discharge the liquid without thermally affecting the discharge liquid by the above-described structure. It is an object of the present invention to provide a liquid ejection head that can perform the above-described operations.

【0017】また本発明の第4の目的は、吐出液の粘度
や材質組成にかかわらず、選択自由度が広い液体吐出ヘ
ッドを提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a liquid discharge head having a wide selection degree regardless of the viscosity and material composition of the discharge liquid.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口に
連通する第1の液流路と、液体に気泡を発生させる気泡
発生領域を具備する第2の液流路と、前記第1の液流路
と前記第2の液流路とを互いに常に実質的に分離し前記
気泡発生領域と面する部分に凹部を有する可動分離膜
と、前記気泡発生領域の前記可動分離膜に対向する位置
に設けられ、前記気泡を発生させるための熱を発生する
発熱体とを少なくとも有し、前記凹部の支点は変位をし
ない角部を有すると共に、前記吐出口の配列方向におけ
る断面において、前記凹部の角部間の距離をW1、前記
凹部の底部の幅をW2、前記発熱体の幅をWHとしたと
き、W1≧WH≧W2を満たすことを特徴とする。
To achieve the above object, a liquid discharge head according to the present invention comprises a first liquid flow path communicating with a discharge port for discharging a liquid, and a bubble generation region for generating a bubble in the liquid. And a movable separation membrane having a concave portion at a portion facing the bubble generation region, wherein the second liquid flow path and the first liquid flow path and the second liquid flow path are always substantially separated from each other. And at least a heating element that is provided at a position facing the movable separation film in the bubble generation region and generates heat for generating the bubbles, and the fulcrum of the recess has a corner portion that does not displace. At the same time, in a cross section in the arrangement direction of the discharge ports, when a distance between corners of the concave portion is W1, a width of a bottom portion of the concave portion is W2, and a width of the heating element is WH, W1 ≧ WH ≧ W2 is satisfied. It is characterized by the following.

【0019】さらに上記液体吐出ヘッドにおいて、前記
凹部の角部と底部の間に変曲部を有し、前記凹部の変曲
部間の距離をW3としたとき、W1≧W3≧WHを満た
すことが好ましい。
Further, in the above-mentioned liquid discharge head, when a bent portion is provided between a corner portion and a bottom portion of the concave portion, and a distance between the bent portions of the concave portion is W3, W1 ≧ W3 ≧ WH is satisfied. Is preferred.

【0020】(作用)上述のように構成された本発明に
おいては、気泡発生領域における気泡の発生及び成長に
伴って、気泡発生領域上に設けられ凹部を有した可動分
離膜が第1の液流路側に変位するが、その際、凹部の支
点を変位しない角部にしたことで、凹部の初期状態及び
最大変位時の形状は常に一定となるため、安定した吐出
が得られる。また凹部は、最大変位後、変位しない角部
の自己復元力と消泡により速やかに初期状態に戻るた
め、吐出液のリフィルが向上する。
(Function) In the present invention configured as described above, with the generation and growth of bubbles in the bubble generation region, the movable separation film provided on the bubble generation region and having a recess is formed by the first liquid. Although it is displaced to the flow path side, the initial state of the concave portion and the shape of the concave portion at the time of maximum displacement are always constant by setting the fulcrum of the concave portion to a non-displaced corner portion, so that stable ejection can be obtained. In addition, since the concave portion returns to the initial state promptly after the maximum displacement due to the self-restoring force and the defoaming of the corner portion that is not displaced, the refill of the discharged liquid is improved.

【0021】さらに、前記吐出口の配列方向における断
面において、前記凹部の角部間の距離をW1、前記凹部
の底部の幅をW2、前記発熱体の幅をWHとしたとき、
W1≧WH≧W2を満たすことにより、気泡の発生によ
る圧力が凹部の底部全体に効率良く十分に伝達される。
さらに、前記凹部の角部と底部の間に存在する変曲部に
おいて、前記凹部の変曲部間の距離をW3としたとき、
W1≧W3≧WHとすれば、気泡の発生による圧力を凹
部の底部全体にさらに効率良く伝達することが可能にな
る。
Further, in the cross section in the arrangement direction of the discharge ports, when the distance between the corners of the recess is W1, the width of the bottom of the recess is W2, and the width of the heating element is WH,
By satisfying W1 ≧ WH ≧ W2, the pressure due to the generation of bubbles is efficiently and sufficiently transmitted to the entire bottom of the concave portion.
Further, in the inflection portion existing between the corner and the bottom of the recess, when the distance between the inflection portions of the recess is W3,
If W1 ≧ W3 ≧ WH, the pressure due to the generation of bubbles can be transmitted to the entire bottom of the recess more efficiently.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1は、本発明の液体吐出ヘッドの実施の
形態を説明するための流路方向の断面図である。図2は
図1に示した可動分離膜の凹部周辺の拡大断面図であ
る。図3は図1及び図2の液体吐出ヘッドの部分破断斜
視図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view in the flow channel direction for explaining an embodiment of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around the concave portion of the movable separation film shown in FIG. FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the liquid ejection head of FIGS. 1 and 2.

【0024】本形態は図1に示すように、吐出口1に連
通した第1の液流路3内に、第1の共通液室143から
供給される第1の液体が満たされており、また、気泡発
生領域7を有する第2の液流路4に発熱体2によって熱
エネルギーを与えられることにより発泡する発泡用の液
体が満たされている。第1の液流路3と第2の液流路4
との間には、第1の液流路3と第2の液流路4とを互い
に分離する可動分離膜5が設けられている。可動分離膜
5の気泡発生領域7と面する部分には凹部8が設けら
れ、その凹部8の支点には角部8aが設けられており、
第1の液流路3にたるみが形成される。また、可動分離
膜5とオリフィスプレート9とは互いに密着固定され、
ここでもそれぞれの液流路内の液体が混ざり合うことは
ない。なお、第2の液流路4のうち、発熱体2の投影領
域近辺が気泡発生領域7である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first liquid supplied from the first common liquid chamber 143 is filled in the first liquid flow path 3 communicating with the discharge port 1. Further, the second liquid flow path 4 having the bubble generation region 7 is filled with a foaming liquid that is foamed by being given thermal energy by the heating element 2. First liquid flow path 3 and second liquid flow path 4
A movable separation membrane 5 for separating the first liquid flow path 3 and the second liquid flow path 4 from each other is provided. A concave portion 8 is provided in a portion of the movable separation membrane 5 facing the bubble generation region 7, and a corner 8 a is provided at a fulcrum of the concave portion 8,
A slack is formed in the first liquid flow path 3. In addition, the movable separation membrane 5 and the orifice plate 9 are closely fixed to each other,
Here, the liquids in the respective liquid flow paths do not mix. Note that, in the second liquid flow path 4, the vicinity of the projection area of the heating element 2 is the bubble generation area 7.

【0025】図3に示すように発熱体2は素子基板10
に複数個並んで設けられており、この素子基板10上に
第2の液流路4が各発熱体2に対応して複数配設されて
いる。また、可動分離膜5を支持する支持部材11が、
各々の第2の液流路4を区画形成する壁を兼ねている。
可動分離膜5には複数の凹部8が、各発熱体2の投影領
域近辺である気泡発生領域7に面して形成されている。
そして第1の液流路3は各々の凹部8を含むようにして
複数配設されている。但し、図3では各々の第1の液流
路3を区画形成する壁28が置かれる位置を点線で示し
ている。
As shown in FIG. 3, the heating element 2 is
A plurality of second liquid flow paths 4 are provided on the element substrate 10 so as to correspond to the respective heating elements 2. Further, the support member 11 that supports the movable separation membrane 5 includes:
Each of the second liquid flow paths 4 also serves as a partition wall.
A plurality of concave portions 8 are formed in the movable separation film 5 so as to face the bubble generation region 7 near the projection region of each heating element 2.
A plurality of first liquid flow paths 3 are provided so as to include the respective concave portions 8. However, in FIG. 3, the positions where the walls 28 defining the respective first liquid flow paths 3 are placed are indicated by dotted lines.

【0026】本発明においては、可動分離膜5の動きに
着眼したものであって、可動分離膜5自体に凹部8を設
け、発熱体2表面に生じる気泡の成長により、可動分離
膜5の凹部8を第1の液流路3側に変位するようにし
た。
In the present invention, attention is paid to the movement of the movable separation film 5, and a concave portion 8 is provided in the movable separation film 5 itself, and the concave portion of the movable separation film 5 is formed by the growth of bubbles generated on the surface of the heating element 2. 8 is displaced to the first liquid flow path 3 side.

【0027】図1及び図2の(a)に示す初期状態にお
いては、第1の液流路3内の液体が毛細管力によって吐
出口1近傍まで引き込まれている。なお、本形態におい
ては、吐出口1が発熱体2の第1の液流路3への投影領
域に対し、第1の液流路3の液体流れ方向に関して下流
側に位置している。
In the initial state shown in FIGS. 1 and 2A, the liquid in the first liquid flow path 3 is drawn into the vicinity of the discharge port 1 by capillary force. In the present embodiment, the discharge port 1 is located on the downstream side in the liquid flow direction of the first liquid flow path 3 with respect to the projection area of the heating element 2 onto the first liquid flow path 3.

【0028】この状態において、発熱体2(本形態にお
いては、40μm×105μmの形状を有する発熱抵抗
体)に熱エネルギーが与えられると、発熱体2が急速に
加熱され、気泡発生領域7の第2の液体に接触する表面
は第2の液体を加熱発泡させる(図1及び図2の
(b))。この加熱発泡により生じる気泡6は、米国特
許第4,723,129号に記載されているような膜沸
騰現象に基づく気泡であり、発熱体表面全域に一斉にき
わめて高い圧力を伴って発生するものである。このとき
に発生する圧力は、圧力波となって第2の液流路4内の
第2の液体を伝搬し、可動分離膜5に作用して、それに
より、可動分離膜5の凹部8が変形して、第1の液流路
3内の第2の液体の吐出が開始される。但し、凹部8の
支点に形成された角部8aは、変形に関与しない。
In this state, when heat energy is applied to the heating element 2 (a heating resistor having a shape of 40 μm × 105 μm in this embodiment), the heating element 2 is rapidly heated, and the heating element 2 in the bubble generation area 7 is heated. The surface in contact with the second liquid heats and foams the second liquid (FIGS. 1 and 2B). The bubbles 6 generated by the heating and foaming are bubbles based on a film boiling phenomenon as described in U.S. Pat. No. 4,723,129 and are generated simultaneously with an extremely high pressure over the entire surface of the heating element. It is. The pressure generated at this time becomes a pressure wave, propagates through the second liquid in the second liquid flow path 4, and acts on the movable separation membrane 5, thereby causing the concave portion 8 of the movable separation membrane 5 to move. As a result, the ejection of the second liquid in the first liquid flow path 3 is started. However, the corner 8a formed at the fulcrum of the recess 8 does not contribute to the deformation.

【0029】発熱体2の表面全体に発生した気泡6が急
速に成長していくと、膜状となる(図1及び図2の
(c))。発生初期のきわめて高い圧力による気泡6の
膨張は、可動分離膜5の凹部8をさらに変形せしめ、そ
れにより、吐出口1からの第1の液流路3内の第1の液
体の吐出が進む。
When the bubbles 6 generated on the entire surface of the heating element 2 grow rapidly, they form a film (FIGS. 1 and 2C). The expansion of the bubble 6 due to the extremely high pressure in the initial stage of the generation causes the concave portion 8 of the movable separation membrane 5 to be further deformed, whereby the discharge of the first liquid in the first liquid flow path 3 from the discharge port 1 proceeds. .

【0030】その後、さらに気泡6が成長すると、可動
分離膜5の角部8a付近をのぞいた凹部8全体が第1の
液流路3内に入り込むまで変形が進む(図1及び図2の
(d))。
Thereafter, when the bubble 6 further grows, the deformation proceeds until the entire concave portion 8 except for the vicinity of the corner 8a of the movable separation membrane 5 enters the first liquid flow path 3 ((FIG. 1 and FIG. 2). d)).

【0031】その後、気泡6が収縮すると、可動分離膜
5の凹部8は変位前の位置に戻り始める(図1及び図2
の(e))。
Thereafter, when the bubble 6 contracts, the concave portion 8 of the movable separation film 5 starts to return to the position before the displacement (FIGS. 1 and 2).
(E)).

【0032】その後可動分離膜5の凹部8は、気泡の収
縮とともに、変位しない角部8aがもたらす自己復元力
により、速やかに図1及び図2の(f)に示す初期状態
に戻るため、第1の液流路3内のリフィルが促進され
る。
Thereafter, the recess 8 of the movable separation membrane 5 returns to the initial state shown in FIGS. 1 and 2 (f) promptly due to the self-restoring force provided by the non-displaced corner 8a as the bubble shrinks. Refilling in the first liquid flow path 3 is promoted.

【0033】また、消泡に伴い、可動分離膜5の凹部8
が第2の液流路4内に変位するため、第2の液流路4内
の空間は狭くなり、発泡液の充填量は少量になり、リフ
ィルは速やかに完了する。
Further, with the defoaming, the concave portion 8 of the movable separation film 5 is formed.
Is displaced into the second liquid flow path 4, the space in the second liquid flow path 4 becomes narrow, the filling amount of the foaming liquid becomes small, and the refill is completed quickly.

【0034】また、凹部8の角部8aが、発泡による変
位直後のリバウンドを抑制する働きがあるため、凹部8
は変位後直ちに初期状態に戻るので、高速駆動が可能と
なる。
The corner 8a of the recess 8 has a function of suppressing rebound immediately after displacement due to foaming.
Is returned to the initial state immediately after the displacement, so that high-speed driving is possible.

【0035】図4は本発明の液体吐出ヘッドの、可動分
離膜5の凹部8を拡大した流路方向の断面図で、(a)
が初期状態、(b)が最大変位時の状態を示す。また図
5は、可動分離膜5の凹部8の支点に角部がなく最大変
位時の形状が異なる比較例で、(a)が初期状態、
(b)が凹部の最大変位時の状態を示す。また、図6は
本発明の液体吐出ヘッドの、発熱体と水平方向の流路断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid discharge head of the present invention, in which the concave portion 8 of the movable separation film 5 is enlarged in the flow channel direction.
Shows an initial state, and (b) shows a state at the time of maximum displacement. FIGS. 5A and 5B are comparative examples in which the fulcrum of the concave portion 8 of the movable separation film 5 has no corner and the shape at the time of maximum displacement is different, and FIG.
(B) shows a state at the time of the maximum displacement of the concave portion. FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid discharge head of the present invention in a horizontal direction with respect to the heating element.

【0036】図5に示したように、凹部の支点26に角
部がなく、最大変位時、同図(b)のように凹部の底部
27が反転した形状になる場合、凹部は支点26を変曲
点として変形する。
As shown in FIG. 5, when the fulcrum 26 of the concave portion has no corner and the bottom 27 of the concave portion is inverted at the time of maximum displacement as shown in FIG. Deform as an inflection point.

【0037】これに対し凹部の支点が角部8aを有する
場合、図4(a)に示した初期状態で、角部8aが初期
形状を常に一定の形状に規制する効果がある。また、最
大変位時の図4(b)の状態では、変形が局部に集中せ
ず、角部近傍の広い面積におよぶため、最大変位時の形
状も常に一定である。つまり角部8aが初期状態及び最
大変位時の形状を規制するので、非常に安定した吐出が
得られ、耐久性も向上する。角部8aの変位支配領域に
ついては、図6からも理解される。
On the other hand, when the fulcrum of the concave portion has the corner 8a, the corner 8a has an effect of always regulating the initial shape to a constant shape in the initial state shown in FIG. In addition, in the state of FIG. 4B at the time of the maximum displacement, the deformation does not concentrate on a local portion, but extends over a wide area near the corner, so that the shape at the time of the maximum displacement is always constant. That is, since the corner 8a regulates the initial state and the shape at the time of maximum displacement, extremely stable ejection is obtained, and the durability is improved. The displacement control region of the corner 8a can be understood from FIG.

【0038】図7は図1のA−A線断面における可動分
離膜の凹部周辺の拡大図である。この図の(a)〜
(f)は図1の(a)〜(f)に対応した工程を示して
いる。
FIG. 7 is an enlarged view of the vicinity of the concave portion of the movable separation film taken along the line AA in FIG. (A)-of this figure
(F) shows a step corresponding to (a) to (f) of FIG.

【0039】図7に示すように流路断面方向における、
角部間の距離をW1、底部の幅をW2、変曲部間の距離
をW3、発熱体の幅をWHとする。このとき、WHがW
1より大きいと気泡の発生による圧力を効率良く可動分
離膜に伝達することができず、つまり凹部の変形のため
に必要以上に圧力が付与されることになり、また、WH
がW2より小さいと気泡の発生による圧力を凹部の底部
全体に十分に伝達することができない。したがって、W
1≧WH≧W2を満たすように凹部を設計することが吐
出効率の向上につながる。
As shown in FIG. 7,
The distance between the corners is W1, the width of the bottom is W2, the distance between the inflections is W3, and the width of the heating element is WH. At this time, WH becomes W
If it is larger than 1, the pressure due to the generation of bubbles cannot be efficiently transmitted to the movable separation membrane, that is, the pressure is applied more than necessary due to the deformation of the concave portion.
Is smaller than W2, the pressure due to the generation of bubbles cannot be sufficiently transmitted to the entire bottom of the concave portion. Therefore, W
Designing the concave portion so as to satisfy 1 ≧ WH ≧ W2 leads to an improvement in ejection efficiency.

【0040】また、W1≧W3≧WH、さらに好ましく
はW1≧W3≧WH≧W2とすれば、気泡の発生による
圧力をさらに効率良く可動分離膜に伝達することができ
る。なお、この明細書及び図面に記載する「変曲部」と
は、可動分離膜の凹部において最大変位時に最も変形す
る部分をいうこととする。
When W1 ≧ W3 ≧ WH, more preferably W1 ≧ W3 ≧ WH ≧ W2, the pressure due to the generation of bubbles can be transmitted to the movable separation membrane more efficiently. The “inflection portion” described in the specification and the drawings means a portion of the concave portion of the movable separation film that is most deformed at the time of maximum displacement.

【0041】さらに、本形態の構成によれば、吐出液と
発泡液とを別液体とし、吐出液を吐出させることができ
る。このため、従来、熱を加えても発泡が十分に行われ
にくく吐出力が不十分であったポリエチレングリコール
等の高粘度の液体であっても、この液体を第1の液流路
103に供給し、発泡液に発泡が良好に行われる液体
(エタノール:水=4:6の混合液1〜2cp程度等)
を第2の液流路104に供給することで良好に吐出させ
ることができる。
Further, according to the configuration of the present embodiment, the discharge liquid and the foaming liquid can be made different liquids, and the discharge liquid can be discharged. For this reason, even if a high-viscosity liquid such as polyethylene glycol or the like, in which foaming is not sufficiently performed even when heat is applied conventionally and discharge power is insufficient, the liquid is supplied to the first liquid flow path 103. A liquid in which foaming is performed well in a foaming liquid (ethanol: water = 4: 6 mixed solution, about 1 to 2 cp, etc.)
Is supplied to the second liquid flow path 104, thereby enabling good ejection.

【0042】また、発泡液として、熱を受けても発熱体
の表面にコゲ等の堆積物を生じさせない液体を選択する
ことにより、発泡を安定化させ、良好な吐出を行うこと
ができる。
Also, by selecting a liquid that does not generate deposits such as kogation on the surface of the heating element even when it receives heat, foaming can be stabilized and good ejection can be performed.

【0043】さらに、本発明の液体吐出ヘッドの構造に
おいては上述した形態にて説明したような効果をも生じ
るため、さらに高吐出効率、高吐出力で高粘性液体等の
液体を吐出することができる。
Further, in the structure of the liquid discharge head of the present invention, since the effects described in the above embodiment are also produced, it is possible to discharge a liquid such as a highly viscous liquid with a higher discharge efficiency and a higher discharge force. it can.

【0044】また、加熱に弱い液体を用いた場合におい
ても、この液体を第1の液流路103に吐出液として供
給し、第2の液流路104に熱的に変質しにくく良好に
発泡を生じさせる液体を供給すれば、加熱に弱い液体に
熱的な害を与えることなく、しかも上述したように高吐
出効率、高吐出力で吐出させることができる。
Even when a liquid weak to heating is used, this liquid is supplied to the first liquid flow path 103 as a discharge liquid, and the second liquid flow path 104 is less likely to be thermally deteriorated and foams well. Is supplied without causing thermal harm to liquids that are weak to heating, and can be discharged with high discharge efficiency and high discharge force as described above.

【0045】以下に、液体に熱を与えるための発熱体1
02が設けられた素子基板110の構成について説明す
る。
Hereinafter, a heating element 1 for applying heat to a liquid will be described.
The configuration of the element substrate 110 provided with 02 is described.

【0046】図8は、本発明の液体吐出ヘッドの一構成
例を示す縦断面図であり、(a)は後述する保護膜があ
る装置を示す図、(b)は保護膜がない装置を示す図で
ある。
FIGS. 8A and 8B are longitudinal sectional views showing one configuration example of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 8A shows a device having a protective film described later, and FIG. FIG.

【0047】図8に示すように、素子基板110上に、
第2の液流路104と、凹部108を有した分離壁とな
る可動分離膜105と、可動部材131と、第1の液流
路103と、第1の液流路103を構成する溝が設けら
れている溝付部材132とが設けられている。
As shown in FIG. 8, on the element substrate 110,
The second liquid flow path 104, the movable separation film 105 serving as a separation wall having the concave portion 108, the movable member 131, the first liquid flow path 103, and the groove forming the first liquid flow path 103 are formed. The provided grooved member 132 is provided.

【0048】素子基板110には、シリコン等の基体1
10f上に、絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化
膜またはチッ化シリコン膜110eが成膜されており、
その上に0.01〜0.2μm厚の発熱体を構成するハ
フニュウムボライド(HfB 2 )、チッ化タンタル
(TaN)、タンタルアルミ(TaAl)等の電気抵抗
層110dと、0.2〜1.0μm厚のアルミニウム等
の配線電極110cとがパターニングされている。この
2つの配線電極110cから電気抵抗層110dに電圧
を印加し、電気抵抗層110dに電流を流して発熱させ
る。配線電極110c間の電気抵抗層110d上には、
酸化シリコンやチッ化シリコン等の保護層110bが
0.1〜0.2μm厚で形成され、さらにその上に、
0.1〜0.6μm厚のタンタル等の耐キャビテーショ
ン層110aが成膜されており、インク等各種の液体か
ら電気抵抗層110dを保護している。
The element substrate 110 has a substrate 1 made of silicon or the like.
Silicon oxide on 10f for insulation and heat storage
A film or a silicon nitride film 110e is formed,
A heating element having a thickness of 0.01 to 0.2 μm is formed thereon.
Funium boride (HfB Two ), Tantalum nitride
(TaN), electrical resistance of tantalum aluminum (TaAl), etc.
Layer 110d, 0.2-1.0 μm thick aluminum, etc.
And the wiring electrode 110c are patterned. this
Voltage is applied from the two wiring electrodes 110c to the electric resistance layer 110d.
Is applied, and a current is caused to flow through the electric resistance layer 110d to generate heat.
You. On the electric resistance layer 110d between the wiring electrodes 110c,
The protective layer 110b such as silicon oxide or silicon nitride
Formed in a thickness of 0.1 to 0.2 μm, and further thereon,
Cavitation resistance of 0.1 to 0.6 μm thick tantalum etc.
Layer 110a is formed, and various liquids such as ink
Protects the electrical resistance layer 110d.

【0049】特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧
力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性
を著しく低下させるため、金属材料のタンタル(Ta)
等が耐キャビテーション層110aとして用いられる。
In particular, the pressure and shock waves generated when bubbles are generated and defoamed are extremely strong, and the durability of a hard and brittle oxide film is significantly reduced.
Are used as the anti-cavitation layer 110a.

【0050】また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み
合わせにより上述の保護層を必要としない構成でもよ
く、その例を図8(b)に示す。
A structure that does not require the above-described protective layer may be used depending on a combination of a liquid, a liquid flow path structure, and a resistance material. An example is shown in FIG.

【0051】このような保護層を必要としない抵抗層の
材料としては、イリジュウム=タンタル=アルミ合金等
が挙げられる。特に、本発明において、発泡のための液
体を吐出液と分離して発泡に適したものにできるため、
このように保護層がない場合に有利である。
Examples of the material of the resistance layer that does not require such a protective layer include iridium = tantalum = aluminum alloy. In particular, in the present invention, since the liquid for foaming can be separated from the ejection liquid to be suitable for foaming,
This is advantageous when there is no protective layer.

【0052】このように、上述した形態における発熱体
102の構成としては、配線電極110c間の電気抵抗
層110d(発熱部)だけででもよく、また電気抵抗層
110dを保護する保護層を含むものでもよい。
As described above, the configuration of the heating element 102 in the above-described embodiment may include only the electric resistance layer 110d (heating section) between the wiring electrodes 110c, and may include a protective layer for protecting the electric resistance layer 110d. May be.

【0053】本形態においては、発熱体102として、
電気信号に応じて発熱する抵抗層で構成された発熱部を
有するものを用いたが、本発明は、これに限られること
なく、吐出液を吐出させるのに十分な気泡を発泡液に生
じさせるものであればよい。例えば、発熱部としてレー
ザ等の光を受けることで発熱するような光熱変換体や高
周波を受けることで発熱するような発熱部を有する発熱
体でもよい。
In the present embodiment, as the heating element 102,
Although a device having a heat generating portion composed of a resistance layer that generates heat in response to an electric signal was used, the present invention is not limited to this, and generates bubbles enough to discharge the discharge liquid in the foaming liquid. Anything should do. For example, a light-to-heat converter that generates heat by receiving light from a laser or the like, or a heat generator that has a heat generating unit that generates heat by receiving a high frequency may be used as the heat generating unit.

【0054】なお、前述の素子基板110には、発熱部
を構成する電気抵抗層110dとこの電気抵抗層110
dに電気信号を供給するための配線電極110cとで構
成される電気熱変換体の他に、この電気熱変換素子を選
択的に駆動するためのトランジスタ、ダイオード、ラッ
チ、シフトレジスタ等の機能素子が一体的に半導体製造
工程によって作り込まれていてもよい。
The above-mentioned element substrate 110 has an electric resistance layer 110d constituting a heating portion and an electric resistance layer 110d.
d, a functional element such as a transistor, a diode, a latch, a shift register, etc., for selectively driving the electrothermal transducer, in addition to the electrothermal transducer composed of the wiring electrode 110c for supplying an electric signal to the d. May be integrally formed by a semiconductor manufacturing process.

【0055】また、上述したような素子基板110に設
けられている電気熱変換体の発熱部を駆動し、液体を吐
出するためには、電気抵抗層110dに配線電極110
cを介して矩形パルスを印加し、配線電極110c間の
電気抵抗層110dを急峻に発熱させればよい。
Further, in order to drive the heat generating portion of the electrothermal transducer provided on the element substrate 110 as described above and to discharge the liquid, the wiring electrode 110 is formed on the electric resistance layer 110d.
A rectangular pulse may be applied via c to cause the electric resistance layer 110d between the wiring electrodes 110c to generate heat sharply.

【0056】図9は、図8に示した電気抵抗層110d
に印加する電圧波形を示す図である。
FIG. 9 shows the electric resistance layer 110d shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a voltage waveform applied to the.

【0057】上述した形態における液体吐出ヘッドにお
いては、それぞれ電圧24V、パルス幅7μsec、電
流150mA、電気信号を6kHzで加えることで発熱
体を駆動させ、前述のような動作によって、吐出口から
液体であるインクを吐出させた。しかしながら、本発明
における駆動信号の条件はこれに限られることなく、発
泡液を適正に発泡させることができる駆動信号であれば
よい。
In the liquid discharge head of the above-described embodiment, the heating element is driven by applying a voltage of 24 V, a pulse width of 7 μsec, a current of 150 mA, and an electric signal at 6 kHz, and the liquid is discharged from the discharge port by the above-described operation. A certain ink was ejected. However, the condition of the drive signal in the present invention is not limited to this, and may be any drive signal that can appropriately foam the foaming liquid.

【0058】上述したように本発明においては、可動分
離膜が凹部を有する構成によって、従来の液体吐出ヘッ
ドよりも高い吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐
出させることができる。発泡液として前述のような性質
の液体を用いればよく、具体的には、メタノール、エタ
ノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ヘ
キサン、n−ヘプタン、n−オクタン、トルエン、キシ
レン、二塩化メチレン、トリクレン、フレオンTF、フ
レオンBF、エチルエーテル、ジオキサン、シクロヘキ
サン、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチ
ルケトン、水等およびこれらの混合物が挙げられる。
As described above, in the present invention, the liquid can be ejected at a higher ejection force and ejection efficiency and at a higher speed than the conventional liquid ejection head by the structure in which the movable separation film has the concave portion. A liquid having the above-mentioned properties may be used as the foaming liquid, and specifically, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-hexane, n-heptane, n-octane, toluene, xylene, methylene dichloride, Examples include trichlene, Freon TF, Freon BF, ethyl ether, dioxane, cyclohexane, methyl acetate, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, water, and the like, and mixtures thereof.

【0059】吐出液としては、発泡性の有無、熱的性質
に関係なく様々な液体を用いることができる。また、従
来、吐出が困難であった発泡性が低い液体、熱によって
変質、劣化しやすい液体や高粘度液体等であっても利用
することができる。
As the discharge liquid, various liquids can be used irrespective of the presence or absence of foaming properties and thermal properties. Further, liquids having low foaming properties, which have been difficult to discharge in the past, liquids which are easily deteriorated or deteriorated by heat, and high-viscosity liquids can be used.

【0060】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
または発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動分
離膜や可動部材の動作等を妨げるような液体でないこと
が望まれる。
However, the properties of the discharged liquid are:
Alternatively, it is desired that the liquid does not hinder the ejection, foaming, operation of the movable separation membrane or the movable member, or the like due to the reaction with the foaming liquid.

【0061】記録用の吐出液体としては、高粘度インク
等をも利用することができる。
A high-viscosity ink or the like can be used as a recording discharge liquid.

【0062】その他の吐出液体としては、熱に弱い医薬
品や香水等の液体を利用することもできる。
As other discharge liquids, liquids such as medicines and perfumes which are weak to heat can be used.

【0063】発泡液と吐出液に以下で示すような組成の
液体を組み合わせて吐出させて記録を行った。その結
果、従来の液体吐出装置では吐出が困難であった十数c
p粘度の液体はもちろん150cpという非常に高い粘
度の液体で良好に吐出することができ、高画質な記録物
を得ることができた。 発泡液 1 エタノール 40 wt% 水 60 wt% 発泡液 2 水 100 wt% 発泡液 3 イソプロピルアルコール 10 wt% 水 90 wt% 吐出液 1 カーボンブラック 5 wt% (顔料インク約15cp) ステレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体 分離材(酸化 140、重量平均分子量 8000 ) 1 wt% モノエタノールアミン 0.25 wt% グリセリン 6.9 wt% チオジグソコール 5 wt% エタノール 3 wt% 水 16.75 wt% 吐出液 2(55cp) ポリエチレングリコール 200 100wt% 吐出液 3(150cp) ポリエチレングリコール 600 100wt% ところで、前述したような従来吐出されにくいとされて
いた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向
性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が
悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこ
れらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上
述した実施例における構成においては、気泡の発生を発
泡液を用いることで充分に、しかも安定して行うことが
できる。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出
量の安定化を図ることができ、記録画像品位を著しく向
上することができた。
Recording was performed by discharging a combination of a foaming liquid and a liquid having the composition shown below. As a result, more than 10 c
A liquid having a very high viscosity of 150 cp as well as a liquid having a p-viscosity could be ejected favorably, and a recorded matter of high image quality could be obtained. Foaming liquid 1 ethanol 40 wt% Water 60 wt% Foaming liquid 2 Water 100 wt% Foaming liquid 3 Isopropyl alcohol 10 wt% Water 90 wt% Discharge liquid 1 Carbon black 5 wt% (pigment ink about 15 cp) Stellene-acrylic acid-acryl Ethyl acid copolymer Separation material (oxidation 140, weight average molecular weight 8000) 1 wt% monoethanolamine 0.25 wt% glycerin 6.9 wt% thiodiglycol 5 wt% ethanol 3 wt% Water 16.75 wt% Discharge Liquid 2 (55 cp) Polyethylene glycol 200 100 wt% Discharge liquid 3 (150 cp) Polyethylene glycol 600 100 wt% By the way, in the case of the above-mentioned liquid which was conventionally difficult to be discharged, the discharge direction is low because the discharge speed is low. Variability in sex promotes Poor landing accuracy of recording paper dots, also by variation in the discharge amount due to unstable discharge occurs in these, high-quality image was difficult to obtain. However, in the configuration of the above-described embodiment, the generation of bubbles can be sufficiently and stably performed by using the foaming liquid. As a result, it was possible to improve the landing accuracy of the droplets and stabilize the ink ejection amount, and it was possible to significantly improve the quality of the recorded image.

【0064】次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造工程
について説明する。
Next, the manufacturing process of the liquid discharge head of the present invention will be described.

【0065】大まかには、素子基板上に第2の液流路の
壁を形成し、その上に可動分離膜を取り付け、さらにそ
の上に第1の液流路を構成する溝等が設けられた溝付部
材を取り付ける。もしくは、第2の液流路の壁を形成し
た後、この壁の上に可動分離膜が取り付けられた溝付部
材を接合することでヘッドの製造を行った。
Roughly, a wall of the second liquid flow path is formed on the element substrate, a movable separation film is mounted thereon, and a groove or the like constituting the first liquid flow path is further provided thereon. Attach the grooved member. Alternatively, after forming the wall of the second liquid flow path, a head was manufactured by joining a grooved member having a movable separation membrane attached to the wall.

【0066】さらに、第2の液流路の作製方法について
詳しく説明する。
Further, a method for forming the second liquid flow path will be described in detail.

【0067】まず、素子基板(シリコンウエハ)上に、
半導体と同様の製造装置を用いてハフニュウムボライド
やチッ化タンタル等からなる発熱体を有する電気熱変換
用素子を形成し、その後、次工程における感光性樹脂と
の密着性の向上を目的として素子基板の表面に洗浄を施
した。さらに、密着性を向上させるには、素子基板表面
に紫外線−オゾン等による表面改質を行った後、例えば
シランカップリング剤(日本ユニカ製:A189)をエ
チルアルコールで1重量%に希釈した液を上記改質表面
上にスピンコートすればよい。
First, on an element substrate (silicon wafer),
Using a manufacturing apparatus similar to a semiconductor, an electrothermal conversion element having a heating element made of hafnium boride, tantalum nitride, or the like is formed, and then, in order to improve the adhesion with the photosensitive resin in the next step. The surface of the element substrate was cleaned. Further, in order to improve the adhesiveness, a liquid obtained by performing a surface modification on the element substrate surface with ultraviolet-ozone or the like and then diluting, for example, a silane coupling agent (manufactured by Nippon Yunika: A189) to 1% by weight with ethyl alcohol. May be spin-coated on the modified surface.

【0068】次に、表面洗浄を行い、密着性を向上させ
た基板上に、紫外線感光性樹脂フィルム(東京応化製:
ドライフィルム オーディルSY−318)をラミネー
トした。
Next, an ultraviolet-sensitive resin film (manufactured by Tokyo Ohka:
Dry film Audil SY-318) was laminated.

【0069】次に、ドライフィルム上にフォトマスクを
配し、このフォトマスクを介してドライフィルムのう
ち、第2の流路壁として残す部分に紫外線を照射した。
この露光工程は、キヤノン(株)製:MPA−600を
用いて行い、約600mJ/cm2 の露光量で行っ
た。
Next, a photomask was provided on the dry film, and ultraviolet rays were irradiated to the portion of the dry film left as the second channel wall through the photomask.
This exposure step was performed using MPA-600 manufactured by Canon Inc., with an exposure amount of about 600 mJ / cm 2 .

【0070】次に、ドライフィルムを、キシレンとブチ
ルセルソルブアセテートとの混合液からなる現像液(東
京応化製:BMRC−3)で現像し、未露光部分を溶解
させ、露光して硬化した部分を第2の液流路の壁部分と
して形成した。さらに、素子基板表面に残った残渣を酸
素プラズマアッシング装置(アルカンテック社製:MA
S−800)で約90秒間処理して取り除き、引き続
き、150℃で2時間、さらに紫外線照射100mJ/
cm2 を行って露光部分を完全に硬化させた。
Next, the dry film was developed with a developing solution (BMRC-3, manufactured by Tokyo Ohka Kabushiki Kaisha) composed of a mixture of xylene and butyl cellosolve acetate, the unexposed portions were dissolved, and the exposed and cured portions were dissolved. Was formed as a wall portion of the second liquid flow path. Further, the residue remaining on the surface of the element substrate is subjected to an oxygen plasma ashing apparatus (MA manufactured by Alkantech Co., Ltd .:
S-800) for about 90 seconds to remove, followed by 2 hours at 150 ° C., and further 100 mJ /
cm 2 was performed to completely cure the exposed areas.

【0071】以上の方法により、上記シリコン基板から
分割、作製される複数のヒータボード(素子基板)に対
し、一様に第2の液流路を精度よく形成することができ
る。すなわち、シリコン基板を、厚さ0.05mmのダ
イヤモンドブレードを取り付けたダイシングマシン(東
京精密製:AWD−4000)で各々のヒータボード1
に切断、分離した。分離されたヒータボードを接着剤
(東レ製:SE4400)でアルミベースプレート上に
固定した。
According to the above-described method, the second liquid flow path can be uniformly formed with high accuracy on a plurality of heater boards (element substrates) divided and manufactured from the silicon substrate. That is, each silicon substrate was heated by a dicing machine (AWD-4000, manufactured by Tokyo Seimitsu) equipped with a diamond blade having a thickness of 0.05 mm.
And separated. The separated heater board was fixed on an aluminum base plate with an adhesive (manufactured by Toray: SE4400).

【0072】次いで、予めアルミベースプレート上に接
合しておいたプリント基板と、ヒータボードとを直径
0.05mmのアルミワイヤで接続した。
Next, the printed circuit board previously bonded on the aluminum base plate and the heater board were connected by an aluminum wire having a diameter of 0.05 mm.

【0073】次に、このようにして得られたヒータボー
ドに、上述の方法で溝付部材と可動分離膜との接合体を
位置決め接合した。すなわち、可動分離膜を有する溝付
部材とヒータボードとを位置決めし、押さえバネにより
係合、固定した後、インク・発泡液用供給部材をアルミ
ベースプレート上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付
部材とヒータボードとインク・発泡液用供給部材との隙
間をシリコーンシーラント(東芝シリコーン製:TSE
399)で封止して完成させた。
Next, the joined body of the grooved member and the movable separation membrane was positioned and joined to the heater board thus obtained by the above-described method. That is, the grooved member having the movable separation film and the heater board are positioned and engaged and fixed by the pressing spring, and then the ink / foaming liquid supply member is joined and fixed on the aluminum base plate, and the gap between the aluminum wires and the groove is formed. The gap between the component, heater board, and the ink / foaming liquid supply member is filled with a silicone sealant (made by Toshiba Silicone: TSE).
(399).

【0074】以上の製法で、第2の液流路を形成するこ
とにより、各ヒータボードのヒータに対して位置ズレの
ない精度の良い流路を得ることができる。特に、溝付部
材と可動分離膜とをあらかじめ、先の工程で接合してお
くことで、第1の液流路と可動部材の位置精度を高める
ことができる。そして、これらの高精度・製造技術によ
って、吐出安定化が図られ印字品位が向上し、また、ウ
エハ上に一括で形成することが可能なため、多量に低コ
ストで製造することが可能である。
By forming the second liquid flow path by the above-described manufacturing method, it is possible to obtain a high-precision flow path with no positional deviation with respect to the heater of each heater board. In particular, by joining the grooved member and the movable separation membrane in advance in the previous step, the positional accuracy of the first liquid flow path and the movable member can be improved. These high-precision and manufacturing techniques can stabilize ejection and improve print quality, and can be formed on a wafer at a time, so that a large amount can be manufactured at low cost. .

【0075】なお、本実施形態においては、第2の液流
路を形成するために紫外線硬化型のドライフィルムを用
いたが、紫外域、特に248nm付近に吸収帯域をもつ
樹脂を用い、ラミネート後、硬化させ、エキシマレーザ
で第2の液流路となる部分の樹脂を直接除去することに
よっても得ることが可能である。
In this embodiment, an ultraviolet-curing dry film is used to form the second liquid flow path. However, a resin having an absorption band in the ultraviolet region, particularly around 248 nm, is used, and after lamination, It can also be obtained by curing and directly removing the resin in the portion that will become the second liquid flow path with an excimer laser.

【0076】また、第1の液流路等は、吐出口を有する
オリフィスプレートと第1の液流路を構成する溝と、複
数の第1の液流路に共通に連通し第1の液体をそれぞれ
の液流に供給するための第1の共通液室を構成する凹部
を有する溝付天板を、上述した基板と可動分離膜の結合
体に接合することで形成した。可動分離膜は、この溝付
天板と第2の液流路壁とで挟持されることで固定され
る。なお、可動分離膜は基板側に固定されるだけでな
く、上述したように、溝付天板に固定された後、基板と
位置決め固定しても良い。
The first liquid flow path and the like communicate with the orifice plate having the discharge port, the groove forming the first liquid flow path, and the plurality of first liquid flow paths in common. Is formed by joining a grooved top plate having a concave portion that constitutes a first common liquid chamber for supplying each of the liquid flows to the above-described combined body of the substrate and the movable separation film. The movable separation membrane is fixed by being sandwiched between the grooved top plate and the second liquid flow path wall. The movable separation film is not only fixed to the substrate side, but may be fixed to the grooved top plate and then positioned and fixed to the substrate as described above.

【0077】可動分離膜105の材質としては、前述し
たポリイミドの他、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リアミド、ポリエチレンテレフタレート、メラミン樹
脂、フェノール樹脂、ポリブタジエン、ポリウレタン、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォ
ン、ポリアリレート、シリコンゴム、ポリサルフォン、
フッ素樹脂などの近年のエンジニアリングプラスチック
に代表される耐熱性、耐溶剤性、成型性が良好で、薄膜
化が可能な樹脂、およびその化合物、または、耐久性、
耐熱性、耐溶剤性に優れた、銀、ニッケル、金、鉄、チ
タン、アルミニウム、白金、タンタル、ステンレス、り
ん青銅の金属、およびその化合物、またはシリコン及び
シリコン化合物が望ましい。
As the material of the movable separation membrane 105, in addition to the above-mentioned polyimide, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, melamine resin, phenol resin, polybutadiene, polyurethane,
Polyetheretherketone, polyethersulfone, polyarylate, silicone rubber, polysulfone,
Heat resistance, solvent resistance, and moldability are excellent, as represented by recent engineering plastics such as fluororesins, and resins that can be thinned, and their compounds, or durability,
It is desirable to use metals of silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and compounds thereof, or silicon and silicon compounds, which are excellent in heat resistance and solvent resistance.

【0078】図10は、可動分離膜の作製工程を説明す
るための図である。
FIG. 10 is a view for explaining a step of manufacturing a movable separation film.

【0079】まず、図10(a)に示すようなシリコン
のミラーウエハ21上に金属あるいは樹脂で、可動分離
膜の凹部になる型22を形成する。そして、型22の上
に、離型剤を塗布した後、液状のポリイミド樹脂をスピ
ンコートして、図10(b)に示すように膜23を形成
する。
First, a mold 22 serving as a concave portion of a movable separation film is formed of a metal or resin on a silicon mirror wafer 21 as shown in FIG. Then, after a release agent is applied onto the mold 22, a liquid polyimide resin is spin-coated to form a film 23 as shown in FIG.

【0080】その後、膜23をミラーウエハ11上から
剥がし、上述した第2の液流路が形成された基板上に位
置決め、貼り付けることで、可動分離膜を作製した。
Thereafter, the film 23 was peeled off from the mirror wafer 11, positioned and attached on the substrate on which the second liquid flow path was formed, thereby producing a movable separation film.

【0081】但し、可動分離膜の作製工程は上記スピン
コート方法以外でも作製可能である。例えば図11
(a)に示すように、可動分離膜となる市販の薄膜24
と、凹部を形成するための母型25とを用意し、図11
(b)に示すように母型25に薄膜24を押し当て、熱
により塑性変形することで可動分離膜を作製してもよ
い。
However, the step of manufacturing the movable separation film can be performed by a method other than the spin coating method. For example, FIG.
As shown in (a), a commercially available thin film 24 serving as a movable separation membrane is used.
And a matrix 25 for forming a concave portion are prepared.
As shown in (b), the thin film 24 may be pressed against the matrix 25 and plastically deformed by heat to produce a movable separation film.

【0082】(その他の実施の形態)図12は、本発明
の液体吐出ヘッドのその他の実施の形態を説明するため
の流路方向の断面図である。図13は図12に示した可
動分離膜の凹部周辺の拡大断面図である。
(Other Embodiments) FIG. 12 is a cross-sectional view in the flow channel direction for explaining another embodiment of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view around the concave portion of the movable separation film shown in FIG.

【0083】本形態では図12及び図13に示すように
可動分離膜5の凹部8はその角部8aと底部8bの間に
変曲部8cを有しているが、変曲部8cの膜厚は、底部
8bの膜厚よりも薄くなっている。その他の構成は上述
の実施形態の構成と同様である。
In this embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the concave portion 8 of the movable separation film 5 has the inflection portion 8c between the corner 8a and the bottom portion 8b. The thickness is smaller than the thickness of the bottom 8b. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.

【0084】図12及び図13の(a)に示す初期状態
においては、第1の液流路3内の液体が毛細管力によっ
て吐出口1近傍まで引き込まれている。なお、本形態に
おいては、吐出口1が発熱体2の第1の液流路3への投
影領域に対し、第1の液流路3の液体流れ方向に関して
下流側に位置している。
In the initial state shown in FIGS. 12 and 13A, the liquid in the first liquid flow path 3 is drawn to the vicinity of the discharge port 1 by capillary force. In the present embodiment, the discharge port 1 is located on the downstream side in the liquid flow direction of the first liquid flow path 3 with respect to the projection area of the heating element 2 onto the first liquid flow path 3.

【0085】この状態において、発熱体2(本形態にお
いては、40μm×105μmの形状を有する発熱抵抗
体)に熱エネルギーが与えられると、発熱体2が急速に
加熱され、気泡発生領域7の第2の液体に接触する表面
は第2の液体を加熱発泡させる(図12及び図13の
(b))。この加熱発泡により生じる気泡6は、米国特
許第4,723,129号に記載されているような膜沸
騰現象に基づく気泡であり、発熱体表面全域に一斉にき
わめて高い圧力を伴って発生するものである。このとき
に発生する圧力は、圧力波となって第2の液流路4内の
第2の液体を伝搬し、可動分離膜5に作用して、それに
より、可動分離膜5の凹部8が他より薄い変曲部8cを
起点として変形し、第1の液流路3内の第2の液体の吐
出が開始される。但し、凹部8の支点に形成された角部
8aは、変形に関与しない。
In this state, when heat energy is applied to the heating element 2 (a heating resistor having a shape of 40 μm × 105 μm in the present embodiment), the heating element 2 is rapidly heated, and the heating element 2 The surface in contact with the second liquid causes the second liquid to be heated and foamed (FIGS. 12 and 13B). The bubbles 6 generated by the heating and foaming are bubbles based on a film boiling phenomenon as described in U.S. Pat. No. 4,723,129 and are generated simultaneously with an extremely high pressure over the entire surface of the heating element. It is. The pressure generated at this time becomes a pressure wave, propagates through the second liquid in the second liquid flow path 4, and acts on the movable separation membrane 5, thereby causing the concave portion 8 of the movable separation membrane 5 to move. Deformation starts at the inflection portion 8c, which is thinner than the others, and discharge of the second liquid in the first liquid flow path 3 is started. However, the corner 8a formed at the fulcrum of the recess 8 does not contribute to the deformation.

【0086】発熱体2の表面全体に発生した気泡6が急
速に成長していくと、膜状となる(図12及び図13の
(c))。発生初期のきわめて高い圧力による気泡6の
膨張は、可動分離膜5の凹部8をさらに変形せしめ、そ
れにより、吐出口1からの第1の液流路3内の第1の液
体の吐出が進む。
When the bubbles 6 generated on the entire surface of the heating element 2 grow rapidly, they form a film (FIG. 12 and FIG. 13C). The expansion of the bubble 6 due to the extremely high pressure in the initial stage of the generation causes the concave portion 8 of the movable separation membrane 5 to be further deformed, whereby the discharge of the first liquid in the first liquid flow path 3 from the discharge port 1 proceeds. .

【0087】その後、さらに気泡6が成長すると、可動
分離膜5の角部8a付近をのぞいた凹部8全体が第1の
液流路3内に入り込むまで変形が進む(図12及び図1
3の(d))。以上のような初期状態から最大変位時ま
での凹部8の変位は凹部8の他より薄い変曲部8cによ
って容易に行なわれるため、気泡の発生による圧力を効
率良く吐出口側へ導くことができ、吐出効率を向上させ
ることができる。
Thereafter, when the bubble 6 further grows, the deformation proceeds until the entire concave portion 8 excluding the vicinity of the corner 8a of the movable separation membrane 5 enters the first liquid flow path 3 (FIGS. 12 and 1).
3 (d)). Since the displacement of the concave portion 8 from the initial state to the maximum displacement is easily performed by the inflection portion 8c which is thinner than the concave portion 8, the pressure due to the generation of bubbles can be efficiently guided to the discharge port side. In addition, the discharge efficiency can be improved.

【0088】その後、気泡6が収縮すると、可動分離膜
5の凹部8は変位前の位置に戻り始める(図12及び図
13の(e))。
Thereafter, when the bubble 6 contracts, the concave portion 8 of the movable separation film 5 starts to return to the position before the displacement (FIG. 12 and FIG. 13 (e)).

【0089】その後可動分離膜5の凹部8は、気泡の収
縮とともに、変位しない角部8aがもたらす自己復元力
により、速やかに図12及び図13の(f)に示す初期
状態に戻るため、第1の液流路3内のリフィルが促進さ
れる。
Thereafter, the concave portion 8 of the movable separation membrane 5 returns to the initial state shown in FIG. 12 and FIG. Refilling in the first liquid flow path 3 is promoted.

【0090】また、消泡に伴い、可動分離膜5の凹部8
が第2の液流路4内に変位するため、第2の液流路4内
の空間は狭くなり、発泡液の充填量は少量になり、リフ
ィルは速やかに完了する。
Further, with the defoaming, the concave portions 8 of the movable separation film 5 are formed.
Is displaced into the second liquid flow path 4, the space in the second liquid flow path 4 becomes narrow, the filling amount of the foaming liquid becomes small, and the refill is completed quickly.

【0091】また、凹部8の角部8aが、発泡による変
位直後のリバウンドを抑制する働きがあるため、凹部8
は変位後直ちに初期状態に戻るので、高速駆動が可能と
なる。
The corner 8a of the recess 8 has a function of suppressing rebound immediately after displacement due to foaming.
Is returned to the initial state immediately after the displacement, so that high-speed driving is possible.

【0092】このように本形態では、凹部の角部8aと
底部8cの間に他より薄い変曲部8cを設けたことによ
り、凹部の変形が容易となり、気泡の発生による圧力を
効率良く吐出口側に導くことができ、吐出効率を向上さ
せることができる。また、分離膜を用いた液体吐出ヘッ
ドは、第1の液流路と第2の液流路を可動分離膜の上下
各々に形成するための流路壁により可動分離膜が挟み込
まれる構成であるため、一般にノズルの高密度化が進む
と可動分離膜の流路壁間に存在する部分が狭くなり変位
しにくくなるが、凹部が変形しやすくなったことで、ノ
ズルの高密度化に十分対応し得る液体吐出ヘッドをも提
供することができる。
As described above, in the present embodiment, since the inflection portion 8c which is thinner than the other portion is provided between the corner 8a and the bottom 8c of the recess, the recess is easily deformed, and the pressure due to the generation of bubbles is efficiently discharged. It can be guided to the outlet side, and the discharge efficiency can be improved. Further, the liquid discharge head using the separation film has a configuration in which the movable separation film is sandwiched by flow path walls for forming the first liquid flow path and the second liquid flow path above and below the movable separation film. Therefore, in general, as the density of the nozzle increases, the portion existing between the flow path walls of the movable separation membrane becomes narrower, making it difficult to displace.However, the concave portion is easily deformed, which is sufficient for the higher density of the nozzle. It is also possible to provide a liquid ejection head that can perform the above operations.

【0093】図14は図12のA−A線断面における可
動分離膜の凹部周辺の拡大図である。この図の(a)〜
(f)は図1の(a)〜(f)に対応した工程を示して
いる。図14に示すように流路断面方向における、角部
間の距離をW1、底部の距離をW2、変曲部間の距離を
W3、発熱体の幅をWHとする。このとき、WHがW3
より大きいと気泡の発生による圧力を効率良く可動分離
膜に伝達することができず、つまり凹部の変形のために
必要以上に圧力が付与されることになり、また、WHが
W2より小さいと気泡の発生による圧力を凹部の底部全
体に十分に伝達することができない。したがって、上述
した変曲部を薄膜化する効果に加え、W1≧WH≧W2
を満たすように凹部を設計することが吐出効率の向上に
つながる。さらに、W1≧W3≧WH、より好ましくは
W1≧W3≧WH≧W2とすれば、気泡の発生による圧
力をさらに効率良く可動分離膜に伝達することができ
る。図15は上記の液体吐出ヘッドを装着して適用可能
な液体吐出装置であるインクジェット記録装置の一例を
示す概略斜視図である。図15において、符号601は
上述した形態の液体吐出ヘッドとインクタンクとが一体
となった、あるいはインクタンクが着脱可能なインクジ
ェットヘッドカートリッジを示す。このヘッドカートリ
ッジ601は、駆動モータ602の正逆回転に連動して
駆動力伝達ギア603および604を介して回転するリ
ードスクリュー605の螺旋溝606に対して係合する
キャリッジ607上に搭載されており、上記駆動モータ
602の動力によってキャリッジ607とともにガイド
608に沿って矢印aおよびb方向に往復移動される。
図示しない記録媒体供給装置によってプラテン609上
を搬送されるプリント用紙(被記録材)Pの紙押さえ板
610は、キャリッジ移動方向にわたってプリント用紙
Pをプラテンローラ609に対して押圧する。
FIG. 14 is an enlarged view of the vicinity of the concave portion of the movable separation film taken along the line AA in FIG. (A)-of this figure
(F) shows a step corresponding to (a) to (f) of FIG. As shown in FIG. 14, the distance between the corners in the cross-sectional direction of the flow path is W1, the distance between the bottoms is W2, the distance between the inflections is W3, and the width of the heating element is WH. At this time, WH becomes W3
If it is larger, the pressure due to the generation of bubbles cannot be efficiently transmitted to the movable separation membrane. That is, pressure is applied more than necessary due to deformation of the concave portion. Cannot be transmitted sufficiently to the entire bottom of the recess. Therefore, in addition to the effect of thinning the inflection portion described above, W1 ≧ WH ≧ W2
The design of the recess so as to satisfy the condition leads to an improvement in the discharge efficiency. Furthermore, if W1 ≧ W3 ≧ WH, more preferably W1 ≧ W3 ≧ WH ≧ W2, the pressure due to the generation of bubbles can be transmitted to the movable separation membrane more efficiently. FIG. 15 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus which is a liquid discharge apparatus to which the above-described liquid discharge head is mounted. In FIG. 15, reference numeral 601 denotes an ink jet head cartridge in which the above-described liquid ejection head and ink tank are integrated, or the ink tank is detachable. The head cartridge 601 is mounted on a carriage 607 that engages with a spiral groove 606 of a lead screw 605 that rotates via driving force transmission gears 603 and 604 in conjunction with forward and reverse rotation of a driving motor 602. The carriage 607 is reciprocated along the guide 608 by the power of the drive motor 602 in the directions of arrows a and b.
A paper pressing plate 610 for a print sheet (recording material) P conveyed on a platen 609 by a recording medium supply device (not shown) presses the print sheet P against a platen roller 609 in the carriage movement direction.

【0094】上記リードスクリュー605の一端の近傍
には、フォトカプラ611および612が配設されてい
る。これらはキャリッジ607のレバー607aのこの
域での存在を確認して駆動モータ602の回転方向切り
換え等を行うためのホームポジション検知手段である。
同図において、符号613は上述の液体吐出ヘッドの吐
出口のある前面を覆うキャップ部材614を支持する支
持部材を示している。また、符号615はキャップ部材
614の内部にヘッド601から空吐出等されて溜まっ
たインクを吸引するインク吸引手段を示している。この
吸引手段615によりキャップ内開口部を介してヘッド
601の吸引回復が行われる。符号617はクリーニン
グブレードを示し、符号618はブレード617を前後
方向(上記キャリッジ607の移動方向に直交する方
向)に移動可能にする移動部材を示しており、ブレード
617および移動部材618は本体支持体619に支持
されている。上記ブレード617はこの形態に限らず、
他の周知のクリーニングブレードであってもよい。符号
620は吸引回復操作にあたって、吸引を開始するため
のレバーであり、キャリッジ607と係合するカム62
1の移動に伴って移動し、駆動モータ602からの駆動
力がクラッチ切り換え等の公知の伝達手段で移動制御さ
れる。上記ヘッド601に設けられた発熱体202に信
号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったり
するインクジェット記録制御部は装置本体側に設けられ
ており、ここには図示しない。
In the vicinity of one end of the lead screw 605, photocouplers 611 and 612 are provided. These are home position detecting means for confirming the presence of the lever 607a of the carriage 607 in this area and switching the rotation direction of the drive motor 602 and the like.
In the figure, reference numeral 613 denotes a support member that supports a cap member 614 that covers the front surface of the above-described liquid discharge head having the discharge ports. Reference numeral 615 denotes an ink suction unit that sucks ink accumulated by the head 601, such as idle discharge, inside the cap member 614. The suction unit 615 performs suction recovery of the head 601 via the opening in the cap. Reference numeral 617 denotes a cleaning blade, and reference numeral 618 denotes a moving member that enables the blade 617 to move in the front-rear direction (a direction orthogonal to the moving direction of the carriage 607). The blade 617 and the moving member 618 are body support members. 619. The blade 617 is not limited to this form,
Other well-known cleaning blades may be used. Reference numeral 620 denotes a lever for starting suction in the suction recovery operation, and the cam 62 engaged with the carriage 607.
1 and the driving force from the driving motor 602 is controlled by a known transmission means such as clutch switching. An ink jet recording control unit for giving a signal to the heating element 202 provided on the head 601 and controlling the driving of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side, and is not shown here.

【0095】上述の構成を有するインクジェット記録装
置600は、図示しない被記録材供給装置によりプラテ
ン609上を搬送されるプリント用紙Pに対し、ヘッド
601は用紙Pの全幅にわたって往復移動しながら記録
を行う。
In the ink jet recording apparatus 600 having the above-described configuration, the recording is performed while the head 601 reciprocates over the entire width of the printing paper P conveyed on the platen 609 by the recording material supply device (not shown). .

【0096】[0096]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、吐出液
が供給される第1の液流路と吐出されない発泡液が供給
される第2の液流路とを分離する可動分離膜に凹部を気
泡発生領域に対面するようにして設け、凹部の支点を変
位しない角部にしたことにより、凹部の初期状態及び最
大変位時の形状は常に一定となるため、安定した吐出が
得られる。さらに、可動分離膜の凹部は、気泡の収縮と
ともに、変位しない角部がもたらす自己復元力により速
やかに初期状態に戻るため、吐出液のリフィルが向上す
る。
As described above, according to the present invention, the concave portion is provided in the movable separation membrane for separating the first liquid flow path to which the discharge liquid is supplied and the second liquid flow path to which the non-discharged foaming liquid is supplied. Is provided so as to face the bubble generation region, and the fulcrum of the concave portion is set to a corner portion that is not displaced, so that the initial state of the concave portion and the shape at the time of maximum displacement are always constant, so that stable ejection can be obtained. Furthermore, the concave portion of the movable separation film quickly returns to the initial state due to the self-restoring force provided by the non-displaced corner portion along with the shrinkage of the bubble, thereby improving the refilling of the discharged liquid.

【0097】また、前記吐出口の配列方向における断面
において、前記凹部の角部間の距離をW1、前記凹部の
底部の幅をW2、前記発熱体の幅をWHとしたとき、W
1≧WH≧W2を満たすことにより、気泡の発生による
圧力を凹部の底部全体に効率良く十分に伝達することが
できる。さらに、前記凹部の角部と底部の間に存在する
変曲部において、前記凹部の変曲部間の距離をW3とし
たとき、W1≧W3≧WHとすれば、気泡の発生による
圧力を凹部の底部全体にさらに効率良く伝達することが
できる。
In the cross section in the arrangement direction of the discharge ports, when the distance between the corners of the recess is W1, the width of the bottom of the recess is W2, and the width of the heating element is WH,
By satisfying 1 ≧ WH ≧ W2, it is possible to efficiently and sufficiently transmit the pressure generated by the bubbles to the entire bottom of the concave portion. Further, in the inflection portion existing between the corner and the bottom of the recess, if the distance between the inflection portions of the recess is W3 and W1 ≧ W3 ≧ WH, the pressure due to the generation of air bubbles is reduced. Can be transmitted more efficiently to the entire bottom of the.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の液体吐出ヘッドの実施の形態を説明す
るための流路方向の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view in a flow channel direction for describing an embodiment of a liquid discharge head of the present invention.

【図2】図1に示した可動分離膜の凹部周辺の拡大断面
図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around a concave portion of the movable separation film shown in FIG.

【図3】図1及び図2の液体吐出ヘッドの部分破断斜視
図である。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the liquid ejection head of FIGS. 1 and 2;

【図4】本発明の液体吐出ヘッドの、可動分離膜の凹部
を拡大した流路方向の断面図で、(a)が初期状態、
(b)が最大変位時の状態を示す図である。
FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views of a liquid discharge head of the present invention in a flow direction in which a concave portion of a movable separation film is enlarged, where FIG.
(B) is a figure which shows the state at the time of the maximum displacement.

【図5】本発明の液体吐出ヘッドに比べ、可動分離膜の
凹部の支点に角部がなく最大変位時の形状が異なる比較
例で、(a)が初期状態、(b)が凹部の最大変位時の
状態を示す図である。
FIGS. 5A and 5B are comparative examples in which the fulcrum of the concave portion of the movable separation film has no corner portion and the shape at the time of maximum displacement is different from that of the liquid discharge head of the present invention. FIG. It is a figure showing the state at the time of displacement.

【図6】本発明の液体吐出ヘッドの、発熱体と水平方向
の流路断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a flow path in a horizontal direction with respect to a heating element of the liquid ejection head of the present invention.

【図7】図1のA−A線断面における可動分離膜の凹部
周辺の拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged view around a concave portion of the movable separation film in a cross section taken along line AA of FIG. 1;

【図8】本発明の液体吐出ヘッドの一構成例を示す断面
図であり、(a)は後述する保護膜があるヘッドを示す
図、(b)は保護膜がないヘッドを示す図である。
8A and 8B are cross-sectional views illustrating a configuration example of a liquid ejection head according to the present invention. FIG. 8A is a diagram illustrating a head having a protective film described later, and FIG. 8B is a diagram illustrating a head without a protective film. .

【図9】図8に示した電気抵抗層に印加する電圧波形を
示す図である。
9 is a diagram showing a voltage waveform applied to the electric resistance layer shown in FIG.

【図10】本発明の液体吐出ヘッドの可動分離膜の作製
工程を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing process of a movable separation film of the liquid ejection head of the present invention.

【図11】本発明の液体吐出ヘッドの可動分離膜の別の
作製工程を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining another process of manufacturing the movable separation film of the liquid ejection head of the present invention.

【図12】本発明の液体吐出ヘッドのその他の実施の形
態を説明するための流路方向の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view in the flow channel direction for explaining another embodiment of the liquid ejection head of the present invention.

【図13】図12に示した可動分離膜の凹部周辺の拡大
断面図である。
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view around the concave portion of the movable separation film shown in FIG.

【図14】図12のA−A線断面における可動分離膜の
凹部周辺の拡大図である。
14 is an enlarged view of the vicinity of a concave portion of the movable separation film in a cross section taken along line AA of FIG. 12;

【図15】本発明の液体吐出ヘッドを装着して適用可能
な液体吐出装置であるインクジェット記録装置の一例を
示す概略斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus which is a liquid ejection apparatus to which the liquid ejection head of the present invention can be attached and applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101 吐出口 2,102 発熱体 3,103 第1の液流路 4,104 第2の液流路 5,105 可動分離膜 6,106 気泡 7,107 気泡発生領域 8,108 凹部 8a 角部 8b 底部 8c 変曲部 10 素子基板 11 支持部材 21 ミラーウェハ(Si) 22 型 23 膜 24 市販の薄膜 25 母型 28 液流路の壁 110a 耐キャビテーション膜 110b 保護層 110c 配線電極 110d 電気抵抗層 110e シリコン酸化膜またはチッ化シリコン膜 143 第1の共通液室 144 第2の共通液室 W1 可動分離膜の凹部の角部間の距離 W2 可動分離膜の凹部の底部の幅 W3 可動分離膜の凹部の変曲部間の距離 WH 発熱体の幅 600 インクジェット記録装置 601 インクジェットヘッドカートリッジ 602 駆動モータ 603、604 駆動力伝達ギア 605 リードスクリュー 606 螺旋溝 607 キャリッジ 607a レバー 608 ガイド 609 プラテン 610 紙押さえ板 611、612 フォトカプラ 613 支持部材 614 キャップ部材 615 インク吸引手段 617 クリーニングブレード 618 移動部材 619 本体支持体 620 レバー 621 カム P プリント用紙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Discharge port 2, 102 Heating element 3, 103 First liquid flow path 4, 104 Second liquid flow path 5, 105 Movable separation membrane 6, 106 Bubbles 7, 107 Bubble generation area 8, 108 Concave section 8a Square Part 8b bottom part 8c inflection part 10 element substrate 11 support member 21 mirror wafer (Si) 22 type 23 film 24 commercially available thin film 25 mother die 28 liquid flow path wall 110a anti-cavitation film 110b protective layer 110c wiring electrode 110d electric resistance layer 110e Silicon oxide film or silicon nitride film 143 First common liquid chamber 144 Second common liquid chamber W1 Distance between corners of concave portion of movable separation film W2 Width of bottom of concave portion of movable separation film W3 Distance between inflection portions of concave portions WH Width of heating element 600 Inkjet recording device 601 Inkjet head cartridge 602 Drive mode 603, 604 Driving force transmission gear 605 Lead screw 606 Helical groove 607 Carriage 607a Lever 608 Guide 609 Platen 610 Paper press plate 611, 612 Photocoupler 613 Supporting member 614 Cap member 615 Ink suction means 617 Cleaning blade 618 Body moving member 618 620 Lever 621 Cam P Print paper

フロントページの続き (72)発明者 吉平 文 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 島津 聡 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF04 AF06 AF51 AF70 AF71 AF93 AG46 AG53 AG58 AG98 AN01 AP02 AP11 AP22 AP24 AP57 BA05 BA13 Continuation of the front page (72) Inventor Fumi Yoshihira, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Satoshi Shimazu 3-30-2, Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. F-term (reference) 2C057 AF04 AF06 AF51 AF70 AF71 AF93 AG46 AG53 AG58 AG98 AN01 AP02 AP11 AP22 AP24 AP57 BA05 BA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体を吐出する吐出口に連通する第1の
液流路と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備
する第2の液流路と、前記第1の液流路と前記第2の液
流路とを互いに常に実質的に分離し前記気泡発生領域と
面する部分に凹部を有する可動分離膜と、前記気泡発生
領域の前記可動分離膜に対向する位置に設けられ、前記
気泡を発生させるための熱を発生する発熱体とを少なく
とも有し、 前記凹部の支点は変位をしない角部を有すると共に、前
記吐出口の配列方向における断面において、前記凹部の
角部間の距離をW1、前記凹部の底部の幅をW2、前記
発熱体の幅をWHとしたとき、W1≧WH≧W2を満た
すことを特徴とする液体吐出ヘッド。
A first liquid flow path that communicates with a discharge port that discharges a liquid; a second liquid flow path that includes a bubble generation region that generates bubbles in the liquid; and the first liquid flow path. A movable separation film having a concave portion at a portion facing the bubble generation region, which always substantially separates the second liquid flow path from each other, provided at a position facing the movable separation film in the bubble generation region; And at least a heating element that generates heat for generating the bubbles, wherein the fulcrum of the recess has a corner that does not displace, and in a cross section in the arrangement direction of the discharge ports, between the corners of the recess. A liquid discharge head satisfying W1 ≧ WH ≧ W2, where W1 is a distance, W2 is a width of a bottom of the recess, and WH is a width of the heating element.
【請求項2】 液体を吐出する吐出口に連通する第1の
液流路と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備
する第2の液流路と、前記第1の液流路と前記第2の液
流路とを互いに常に実質的に分離し前記気泡発生領域と
面する部分に凹部を有する可動分離膜と、前記気泡発生
領域の前記可動分離膜に対向する位置に設けられ、前記
気泡を発生させるための熱を発生する発熱体とを少なく
とも有し、 前記凹部の支点は変位をしない角部を有すると共に、前
記凹部の角部と底部の間に変曲部を有し、前記吐出口の
配列方向における断面において、前記凹部の角部間の距
離をW1、前記凹部の底部の幅をW2、前記凹部の変曲
部間の距離をW3、前記発熱体の幅をWHとしたとき、
W1≧W3≧WHを満たすことを特徴とする液体吐出ヘ
ッド。
2. A first liquid flow path communicating with a discharge port for discharging a liquid, a second liquid flow path including a bubble generation region for generating bubbles in the liquid, and the first liquid flow path. A movable separation film having a concave portion at a portion facing the bubble generation region, which always substantially separates the second liquid flow path from each other, provided at a position facing the movable separation film in the bubble generation region; At least a heating element that generates heat for generating the bubbles, the fulcrum of the recess has a corner that does not displace, and has an inflection between the corner and the bottom of the recess, In the cross section in the arrangement direction of the discharge ports, the distance between the corners of the recess is W1, the width of the bottom of the recess is W2, the distance between the inflections of the recess is W3, and the width of the heating element is WH. When
A liquid discharge head satisfying W1 ≧ W3 ≧ WH.
【請求項3】 請求項2に記載の液体吐出ヘッドにおい
て、WH≧W2であることを特徴とする液体吐出ヘッ
ド。
3. The liquid discharge head according to claim 2, wherein WH ≧ W2.
【請求項4】 請求項2に記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 前記凹部の変曲部の膜厚は前記凹部の底部の膜厚より薄
いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. The liquid discharge head according to claim 2, wherein a thickness of the inflection portion of the concave portion is smaller than a film thickness of a bottom portion of the concave portion.
【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載の
液体吐出ヘッドにおいて、 前記気泡は、前記発熱体から発生する熱によって液体に
膜沸騰現象を生じさせることにより発生する気泡である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the bubble is a bubble generated by causing a film boiling phenomenon in the liquid by heat generated from the heating element. A liquid ejection head characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 請求項1から5のいずれか1項に記載の
液体吐出ヘッドにおいて、 前記第1の液流路に供給される液体と、前記第2の液流
路に供給される液体とは互いに異なる液体であることを
特徴とする液体吐出ヘッド。
6. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a liquid supplied to the first liquid flow path and a liquid supplied to the second liquid flow path are provided. Are liquids different from each other.
【請求項7】 請求項6に記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 前記第2の液流路に供給される液体は、前記第1の液流
路に供給される液体に比べて、低粘度性、発泡性、熱安
定性のうち少なくとも1つの性質において優れている液
体であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. The liquid ejection head according to claim 6, wherein the liquid supplied to the second liquid flow path has a lower viscosity than the liquid supplied to the first liquid flow path. A liquid ejection head characterized by being a liquid that is excellent in at least one property among foaming properties and thermal stability.
【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項に記載の
液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出された液
体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と
を備えた液体吐出装置。
8. A liquid comprising: the liquid discharge head according to claim 1; and a recording medium transport unit that transports a recording medium that receives the liquid discharged from the liquid discharge head. Discharge device.
【請求項9】 前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、被記録媒体にインクを付着させることで記録を行う
請求項8に記載の液体吐出装置。
9. The liquid ejecting apparatus according to claim 8, wherein recording is performed by ejecting ink from the liquid ejecting head and attaching the ink to a recording medium.
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