JP2000062174A - Liquid ejection head, liquid ejecting method and liquid ejector - Google Patents

Liquid ejection head, liquid ejecting method and liquid ejector

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JP2000062174A
JP2000062174A JP23611398A JP23611398A JP2000062174A JP 2000062174 A JP2000062174 A JP 2000062174A JP 23611398 A JP23611398 A JP 23611398A JP 23611398 A JP23611398 A JP 23611398A JP 2000062174 A JP2000062174 A JP 2000062174A
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liquid
movable member
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bubble
liquid flow
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Japanese (ja)
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Yoichi Tanetani
陽一 種谷
Hiroyuki Ishinaga
博之 石永
Hiroyuki Sugiyama
裕之 杉山
Satoshi Shimazu
聡 島津
Sadayuki Sugama
定之 須釜
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/14048Movable member in the chamber

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To discharge residual bubbles in a liquid channel well from an ejection opening. SOLUTION: The liquid ejection head comprises a liquid ejection opening 18 communicating with a liquid channel 10 having a bubble generating region, a movable member 31 having free end 32 in the bubble generating region and being displaced as a bubble 40 grows, and a stopper 64 for regulating displacement of the movable member 31 within a desired range. The liquid ejection head further comprises a mechanism for transferring a bubble 68 in the liquid channel 10 by generating a liquid flow from a gap between the movable member 31 and a stopper 64 along a plane facing a heating element 2 during a process for suppressing the bubble 40.

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、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望
の液体を吐出する液体吐出方法、液体吐出ヘッドおよび
液体吐出装置に関し、特に、気泡の発生を利用して変位
する可動部材を用いた液体吐出ヘッド、液体吐出方法お
よび液体吐出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid ejecting method, a liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus for ejecting a desired liquid by generating bubbles by applying heat energy to the liquid. The present invention relates to a liquid ejecting head, a liquid ejecting method, and a liquid ejecting apparatus that use a movable member that is displaced by utilizing the above.

【0002】また、本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮
革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス
等の被記録媒体に対し記録を行うプリンタ、複写機、通
信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有する
ワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複
合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明で
ある。
The present invention also provides a printer for performing recording on a recording medium such as paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood and ceramics, a copying machine, a facsimile having a communication system, and a printer. The present invention can be applied to a device such as a word processor having a unit, and further to an industrial recording device that is combined with various processing devices.

【0003】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形等の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、パターン等の意味を持たない画像
を付与することをも意味する。
In the present invention, "recording" means not only giving an image having a meaning such as characters and figures to a recording medium, but also giving an image having no meaning such as a pattern. Also means.

【0004】[0004]

【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、米国特
許第4,723,129号等の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電気熱変
換体が一般的に配されている。
2. Description of the Related Art By applying energy such as heat to ink, a state change accompanied by a sharp volume change (generation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from an ejection port by an action force based on the state change. An ink jet recording method, which is a so-called bubble jet recording method, in which an image is formed by adhering this onto a recording medium is conventionally known. In a recording apparatus using this bubble jet recording method, as disclosed in US Pat. No. 4,723,129, an ejection port for ejecting ink and an ink flow communicating with this ejection port are disclosed. The channels and the electrothermal converters as energy generating means for ejecting the ink disposed in the ink flow paths are generally disposed.

【0005】この様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共に、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
ことができるという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 such a recording method, it is possible to record a high-quality image at high speed and with low noise, and in the head performing this recording method, the ejection openings for ejecting ink are arranged at high density. Therefore, it has many excellent points that a high-resolution recorded image and a color image can be easily obtained with a small apparatus. Therefore, in recent years, this bubble jet recording method has been used in many office devices such as printers, copying machines, and facsimiles, and has also come to be used in industrial systems such as textile printing devices.

【0006】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近
年さらにたかまっている。
As the bubble jet technology has been used for products in various fields as described above, various requirements as described below have been further increased in recent years.

【0007】高画質な画像を得るために、インクの吐出
スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好なイン
ク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動条件
が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐出され
た液体の液流路内への充填(リフィル)速度の速い液体
吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したものも提案
されている。
In order to obtain a high-quality image, driving conditions have been proposed for providing a liquid ejection method, etc., in which the ink ejection speed is fast and good ink ejection can be performed based on stable bubble generation, or high-speed recording is performed. From this point of view, there has been proposed a liquid flow head having an improved flow path shape in order to obtain a liquid discharge head having a high filling (refill) speed of the discharged liquid into the liquid flow path.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来気泡発
生領域の部分の液流路の断面積を十分に設けたような液
体吐出ヘッドにおいては、液流路の発熱体の対向する面
に液体中に溶存していた気体が析出して発生する溶存気
泡等が付着し、この溶存気泡が成長することにより気泡
発生時のエネルギーを減少させてしまい、吐出量減少や
不吐出といった現象を生じさせることがあった。しかし
ながら、液流路の発熱体の対向する面は液体の流れが淀
んだ部分が存在し、通常の液体吐出時にはこの溶存気泡
を排出することはできなかった。
By the way, in the conventional liquid discharge head in which the cross-sectional area of the liquid flow path in the bubble generation region is sufficiently provided, the liquid flow path is covered with the liquid on the opposite surface of the heating element of the liquid flow path. Dissolved gas will be deposited and the generated dissolved bubbles will adhere, and the growth of these dissolved bubbles will reduce the energy at the time of bubble generation, causing phenomena such as reduced discharge volume and non-discharge. was there. However, there is a portion where the liquid flow stagnates on the surface of the liquid flow path that faces the heating element, and the dissolved bubbles cannot be discharged during normal liquid discharge.

【0009】そこで、従来、溶存気泡が気泡発生領域に
蓄積された場合には、予め吐出に影響が出る前に吸引回
復等の回復処理により液体と一緒に溶存気泡を排出する
ようにしていた。しかしながら、この回復処理は通常必
要とされる以上の液体の排出を伴うため、あまり頻繁に
行われることは好ましくない。
Therefore, conventionally, when the dissolved bubbles are accumulated in the bubble generation region, the dissolved bubbles are discharged together with the liquid by a recovery process such as suction recovery before the discharge is affected in advance. However, this recovery process is not preferred to be performed too often, as it involves draining more liquid than is normally required.

【0010】本願発明は、上記溶存気泡の蓄積自体を根
本的に見直し、簡易な構造によって、溶存気泡が消滅或
いは多量に蓄積されないようにし、回復処理を行わなく
とも液体を良好に吐出することができる期間を大幅に長
くすることが可能な液体吐出ヘッド、液体吐出方法およ
び液体吐出装置を提供することを目的とするものであ
る。
In the present invention, the accumulation itself of the dissolved bubbles is fundamentally reviewed, and the dissolved bubbles are prevented from disappearing or accumulated in a large amount by a simple structure, and the liquid can be satisfactorily ejected without performing the recovery process. An object of the present invention is to provide a liquid ejection head, a liquid ejection method, and a liquid ejection device that can significantly extend the period of time that can be performed.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体吐出ヘッドは、液体中に気泡を発生さ
せるための熱エネルギーを発生する発熱体と、前記液体
を吐出する部分である吐出口と、該吐出口に連通すると
ともに、前記液体に気泡を発生させる気泡発生領域を有
する液流路と、前記気泡発生領域に設けられ前記気泡の
成長に伴い変位する可動部材と、前記可動部材の変位を
所望の範囲に規制する規制部とを備え、前記気泡発生時
のエネルギーにより前記吐出口から前記液体を吐出する
液体吐出ヘッドであって、前記規制部は前記液流路の前
記気泡発生領域上方に設けられ、前記気泡の消泡工程時
に前記可動部材と前記規制部との間隙から前記液流路の
前記発熱体に対向する面に沿った液流を生じさせ前記液
流路中の気泡を移送する気泡移送機構を有することを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a liquid ejection head of the present invention is a heating element for generating thermal energy for generating bubbles in the liquid, and a portion for ejecting the liquid. A discharge port, a liquid flow path communicating with the discharge port and having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid; a movable member provided in the bubble generation region and displaced as the bubble grows; A liquid ejecting head, comprising: a regulating unit that regulates a displacement of a member within a desired range, and ejecting the liquid from the ejection port by energy when the bubble is generated, wherein the regulating unit is the bubble of the liquid flow path. In the liquid flow path, the liquid flow path is provided above the generation area and causes a liquid flow along the surface of the liquid flow path facing the heating element from the gap between the movable member and the restriction portion during the bubble defoaming step. Transfer bubbles It characterized by having a bubble transport mechanism that.

【0012】また、本発明の液体吐出方法は、液体中に
気泡を発生させるための熱エネルギーを発生する発熱体
と、前記液体を吐出する部分である吐出口と、該吐出口
に連通するとともに、前記液体に気泡を発生させる気泡
発生領域を有する液流路と、前記気泡発生領域に設けら
れ前記気泡の成長に伴い変位する可動部材と、前記可動
部材の変位を所望の範囲に規制する規制部とを備え、前
記気泡発生時のエネルギーにより前記吐出口から前記液
体を吐出する液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方法であ
って、前記規制部は前記液流路の前記気泡発生領域上方
に設けられるものであって、前記気泡の消泡工程時に前
記可動部材と前記規制部との間隙から前記液流路の前記
発熱体に対向する面に沿った液流を生じさせ前記液流路
中の気泡を移送する工程を有することを特徴とする。
Further, according to the liquid discharge method of the present invention, a heating element for generating thermal energy for generating bubbles in the liquid, a discharge port for discharging the liquid, and the discharge port are connected to each other. A liquid flow path having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid, a movable member provided in the bubble generation region and displaced with the growth of the bubbles, and a regulation for regulating the displacement of the movable member within a desired range A liquid discharge method using a liquid discharge head that discharges the liquid from the discharge port by the energy at the time of bubble generation, wherein the restriction unit is provided above the bubble generation region of the liquid flow path. In the liquid flow path, a liquid flow along the surface of the liquid flow path facing the heating element is generated from the gap between the movable member and the restriction portion during the bubble defoaming step. Transfer bubbles It characterized by having a step.

【0013】上記本発明によれば、液流路内に気泡が残
存した場合であっても、その気泡は液流路中の可動部材
と規制部との間隙により生じる液流によって吐出口へと
導かれ、吐出口から液流路の外へと排出される。そのた
め、液流路内に残存する気泡によって吐出量減少や不吐
出等の不具合が引き起こされるおそれがなくなり、安定
した吐出状態を維持することが可能となる。
According to the present invention, even when bubbles remain in the liquid flow path, the bubbles are discharged to the discharge port by the liquid flow generated by the gap between the movable member and the restriction portion in the liquid flow path. The liquid is guided and discharged from the discharge port to the outside of the liquid flow path. Therefore, the bubbles remaining in the liquid flow path do not cause a problem such as a decrease in discharge amount or non-discharge, and a stable discharge state can be maintained.

【0014】また、本発明の液体吐出装置は、上記本発
明の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出され
た液体を受け取る被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送
手段とを備えている。
Further, the liquid ejecting apparatus of the present invention comprises the above-mentioned liquid ejecting head of the present invention, and a recording medium conveying means for conveying a recording medium that receives the liquid ejected from the liquid ejecting head.

【0015】さらに、上記液体吐出装置は、前記液体吐
出ヘッドからインクを吐出し、前記被記録媒体にインク
を付着させることで記録を行う構成としてもよい。
Further, the liquid ejecting apparatus may be configured to eject ink from the liquid ejecting head and adhere the ink to the recording medium to perform recording.

【0016】また、本発明で用いる可動部材と規制部と
の「実質的な接触」とは、両者の間に数μm程度の液体
が介在した近接状態であっても、直接接触した状態であ
ってもよい。
Further, the "substantial contact" between the movable member and the regulating portion used in the present invention means that the movable member and the regulating portion are in direct contact with each other even when a liquid of about several μm is interposed between them. May be.

【0017】[0017]

【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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の液体吐出ヘッドの1つの実
施の形態を液流路方向で切断した断面図で示すととも
に、液流路内の特徴的な現象を(a)〜(f)の工程に
分けて示したものである。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the liquid discharge head of the present invention taken along the liquid flow path, showing characteristic phenomena in the liquid flow path of (a) to (f). It is shown divided into steps.

【0019】本形態の液体吐出ヘッドでは、液体を吐出
するための吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エ
ネルギーを作用させる発熱体2が平滑な素子基板1に設
けられており、素子基板1上に発熱体2に対応して液流
路10が配されている。液流路10は吐出口18に連通
していると共に、複数の液流路10に液体を供給するた
めの共通液室13に連通しており、吐出口18から吐出
された液体に見合う量の液体をこの共通液室13から受
け取る。符号Mは吐出液が形成するメニスカスを表し、
メニスカスMは、吐出口18及びそれに連通する液流路
10の内壁によって発生する毛細管力によって通常負圧
である共通液室13の内圧に対して、吐出口18近傍で
つり合っている。
In the liquid ejecting head of this embodiment, as the ejection energy generating element for ejecting the liquid, the heating element 2 for exerting heat energy on the liquid is provided on the smooth element substrate 1, and on the element substrate 1. The liquid flow path 10 is arranged corresponding to the heating element 2. The liquid flow path 10 is in communication with the discharge port 18 and also with the common liquid chamber 13 for supplying liquid to the plurality of liquid flow paths 10, and has an amount commensurate with the liquid discharged from the discharge port 18. The liquid is received from this common liquid chamber 13. Reference symbol M represents a meniscus formed by the discharge liquid,
The meniscus M is balanced in the vicinity of the discharge port 18 with respect to the internal pressure of the common liquid chamber 13, which is usually a negative pressure due to the capillary force generated by the discharge port 18 and the inner wall of the liquid flow path 10 communicating with the discharge port 18.

【0020】液流路10は、発熱体2を備えた素子基板
1と天板50が接合されることで構成されており、発熱
体2と吐出液との接する面の近傍領域には、発熱体2が
急速に加熱されて吐出液に発泡を生じさせる気泡発生領
域11が存在する。この気泡発生領域11を有する液流
路10に可動部材31の少なくとも一部が発熱体2と対
面するように配されている。この可動部材31は吐出口
18に向かう下流側に自由端32を有すると共に、上流
側に配置された支持部材34に支持されている。特に本
形態では、上流側へのバック波及び液体の慣性力に影響
する、気泡の上流側半分の成長を抑制するため、自由端
32が気泡発生領域11の中央付近に配されている。そ
して可動部材31は気泡発生領域11で発生する気泡の
成長に伴い、支持部材34に対して変位可能である。こ
の変位するときの支点33は支持部材34における可動
部材31の支持部となっている。
The liquid flow path 10 is constructed by joining the element substrate 1 provided with the heating element 2 and the top plate 50, and heat is generated in the area near the surface where the heating element 2 and the discharge liquid are in contact with each other. There is a bubble generation region 11 in which the body 2 is rapidly heated to cause foaming in the discharged liquid. At least a part of the movable member 31 is arranged in the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 so as to face the heating element 2. The movable member 31 has a free end 32 on the downstream side toward the discharge port 18, and is supported by a support member 34 arranged on the upstream side. In particular, in this embodiment, the free end 32 is arranged near the center of the bubble generation region 11 in order to suppress the growth of the upstream half of the bubble that affects the back wave to the upstream side and the inertial force of the liquid. The movable member 31 can be displaced with respect to the support member 34 as the bubbles generated in the bubble generation region 11 grow. The fulcrum 33 at the time of this displacement serves as a support portion of the movable member 31 in the support member 34.

【0021】気泡発生領域11の中央上方にはストッパ
(規制部)64が位置していて、気泡の上流側半分の成
長を抑制するために可動部材31の変位をある範囲で規
制している。ストッパ64は、液流路10の可動部材3
1からの距離を部分的に小さくすることにより形成され
ている。共通液室13から吐出口18への流れにおい
て、ストッパ64を境に上流側に、液流路10と比較し
て相対的に流路抵抗の低い低流路抵抗領域65が設けら
れている。この領域65における流路構造は上壁がなか
ったり流路断面積が大きいことなどで、液の移動に対し
流路から受ける抵抗を小さくしている。
A stopper (regulating portion) 64 is located above the center of the bubble generating region 11 and regulates the displacement of the movable member 31 within a certain range in order to suppress the growth of the upstream half of the bubble. The stopper 64 is the movable member 3 of the liquid flow path 10.
It is formed by partially reducing the distance from 1. In the flow from the common liquid chamber 13 to the discharge port 18, a low flow path resistance region 65 having a flow path resistance relatively lower than that of the liquid flow path 10 is provided on the upstream side of the stopper 64 as a boundary. The flow channel structure in this region 65 has no upper wall or has a large flow channel cross-sectional area, so that the resistance received from the flow channel with respect to the movement of the liquid is reduced.

【0022】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの吐出
動作について詳しく説明する。
Next, the ejection operation of the liquid ejection head of this embodiment will be described in detail.

【0023】図1(a)では、発熱体2に電気エネルギ
ー等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体
が熱を発生する前の状態を示す。ここで重要なことは、
可動部材31が、発熱体2の発熱によって発生する気泡
に対し、この気泡の上流側半分に対面する位置に設けら
れており、かつ、可動部材31の変位を規制するストッ
パ64が気泡発生領域11の中央上方に設けられている
ことである。つまり、液流路構造と可動部材の配置位置
とによって、気泡の上流側半分が可動部材31に押え込
まれるようになっている。
FIG. 1A shows a state before energy such as electric energy is applied to the heating element 2 and shows a state before the heating element generates heat. The important thing here is
The movable member 31 is provided at a position facing the upstream half of the bubble generated by the heat generated by the heating element 2, and the stopper 64 for restricting the displacement of the movable member 31 has a bubble generation region 11 It is provided above the center of the. That is, depending on the liquid flow path structure and the arrangement position of the movable member, the upstream half of the bubble is pressed into the movable member 31.

【0024】図1(b)では、気泡発生領域11内を満
たす液体の一部が発熱体2によって加熱され、膜沸騰に
伴う気泡40が最大に成長した状態を示す。このとき、
気泡40の発生に基づく圧力により液流路10内の液体
が下流側及び上流側に移動し、上流側においては気泡4
0の成長により可動部材31が変位し、下流側において
は吐出口18から吐出滴66が飛び出そうとしている。
ここで、上流側すなわち共通液室13方向への液体の移
動は低流路抵抗領域65によって大きな流れとなるが、
可動部材31は自由端32の近傍がストッパ64に接近
または接触するまで変位すると、それ以上の変位が規制
されるため、上流方向への液体の移動もそこで大きく制
限される。同時に気泡40の上流側への成長も可動部材
31で制限される。しかしながら、上流方向への液体の
移動力は大きいため、可動部材31は上流方向へ引っ張
られた形の応力を大きく受けている。さらに、可動部材
31で成長を制限された気泡40の一部は、液流路10
を形成する両側壁と可動部材31の側部との僅かな間隙
を通り、可動部材31の上面側に隆起している。この隆
起した気泡を本明細書では「隆起気泡(41)」と呼ぶ
こととする。
FIG. 1 (b) shows a state in which a part of the liquid filling the bubble generating region 11 is heated by the heating element 2 and the bubbles 40 accompanying the film boiling are maximally grown. At this time,
The liquid in the liquid flow path 10 moves to the downstream side and the upstream side by the pressure based on the generation of the bubbles 40, and the bubbles 4
The movable member 31 is displaced by the growth of 0, and the discharge droplet 66 is about to be ejected from the discharge port 18 on the downstream side.
Here, the movement of the liquid toward the upstream side, that is, the direction of the common liquid chamber 13 becomes a large flow due to the low flow path resistance region 65,
When the movable member 31 is displaced until the vicinity of the free end 32 approaches or contacts the stopper 64, further displacement is restricted, so that the movement of the liquid in the upstream direction is also greatly restricted. At the same time, the growth of the bubbles 40 on the upstream side is also limited by the movable member 31. However, since the moving force of the liquid in the upstream direction is large, the movable member 31 receives a large amount of stress in the form of being pulled in the upstream direction. Furthermore, a part of the bubble 40, the growth of which is restricted by the movable member 31, is partially removed from the liquid flow path 10.
Passing through a slight gap between the side walls of the movable member 31 and the side portion of the movable member 31, and is raised to the upper surface side of the movable member 31. This raised bubble will be referred to as "raised bubble (41)" in the present specification.

【0025】本発明においては図2に示すように、気泡
40の吐出口側の部分と吐出口との間は液流に対しまっ
すぐな流路構造を保っている「直線的連通状態」となっ
ている。これは、より好ましくは、気泡の発生時に生じ
る圧力波の伝播方向とそれに伴う液体の流動方向と吐出
方向とが直線的に一致させることで、吐出滴66の吐出
方向や吐出速度等の吐出状態をきわめて高いレベルで安
定化させるという理想状態を形成することが望ましい。
本発明では、この理想状態を達成、または近似させるた
めの一つの定義として、吐出口18と発熱体2、特に気
泡の吐出口側に影響力を持つ発熱体の吐出口側(下流
側)とが直接直線で結ばれる構成とすればよく、これ
は、流路内の流体がない状態であれば、吐出口の外側か
ら見て発熱体、特に発熱体の下流側が観察することが可
能な状態である。
In the present invention, as shown in FIG. 2, between the discharge port side portion of the bubble 40 and the discharge port is a "linear communication state" in which a straight flow path structure is maintained with respect to the liquid flow. ing. More preferably, this is because the propagating direction of the pressure wave generated when the bubbles are generated and the liquid flowing direction and the ejecting direction corresponding to the propagating direction are linearly aligned with each other, so that the ejecting state of the ejected droplet 66, the ejecting speed, and the like. It is desirable to create the ideal state of stabilizing V at a very high level.
In the present invention, as one definition for achieving or approximating this ideal state, the discharge port 18 and the heating element 2, particularly the discharge port side (downstream side) of the heating element having an influence on the discharge port side of bubbles are Can be directly connected by a straight line. This is a state where the heating element, especially the downstream side of the heating element can be observed when viewed from the outside of the discharge port if there is no fluid in the flow path. Is.

【0026】図1(c)では、前述した膜沸騰の後に気
泡内部の負圧が液流路内の下流側への液体の移動に打ち
勝って、気泡40の収縮が開始された状態を示す。この
時点では、気泡成長による液体の上流方向への力が大き
く残るため、気泡40の収縮開始後一定の間は可動部材
31は未だストッパ64に実質的に接触された状態であ
り、気泡40の収縮の多くは吐出口18から上流方向へ
の液移動を生じさせる。つまり、図1(b)に示した段
階の直後は、変位した可動部材31とストッパ64との
実質的な接触によって、気泡発生領域11を有する液流
路10が吐出口18を除いて、実質的に閉じた空間にな
っているため、気泡40の収縮エネルギーは吐出口18
近傍の液体を上流方向へ移動させる力として働く。した
がって、メニスカスMはこの時点で吐出口18から液流
路10内に大きく引き込まれ、吐出液滴66と繋がって
いる液柱を強い力ですばやく切り離すことになる。その
結果、図1(d)に示すように、吐出口18の外側にと
り残される液滴すなわちサテライト(副滴)67が少な
くなる。
FIG. 1 (c) shows a state in which the negative pressure inside the bubble overcomes the movement of the liquid to the downstream side in the liquid flow path after the film boiling described above, and the contraction of the bubble 40 is started. At this point in time, since a large amount of liquid is left in the upstream direction due to bubble growth, the movable member 31 is still substantially in contact with the stopper 64 for a certain period after the contraction of the bubble 40 starts. Most of the contraction causes liquid movement from the discharge port 18 in the upstream direction. That is, immediately after the stage shown in FIG. 1B, the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 is substantially removed except the discharge port 18 due to the substantial contact between the displaced movable member 31 and the stopper 64. Since it is a closed space, the contraction energy of the bubble 40 is
It works as a force to move the nearby liquid in the upstream direction. Therefore, at this point, the meniscus M is largely drawn into the liquid flow path 10 from the ejection port 18, and the liquid column connected to the ejection droplet 66 is quickly separated with a strong force. As a result, as shown in FIG. 1D, the number of droplets, that is, satellites (sub droplets) 67 left outside the ejection port 18 decreases.

【0027】図1(d)では、消泡工程が終了し吐出液
滴66とメニスカスMが分断された状態を示す。低流路
抵抗領域65では液体の上流方向の移動力に対し可動部
材31の反発力が勝り、可動部材31の下方変位とそれ
に伴う低流路抵抗領域65での下流方向への流れとが開
始される。これと同時に、低流路抵抗領域65での下流
方向への流れは流路抵抗が小さい為、急速に大きな流れ
となってストッパ64部分を介し液流路10へ流れ込
む。これにより、メニスカスMを液流路10内へと急速
に引き込む流れが急に低下するため、メニスカスMは吐
出口18から外側に残った液柱部分を引き込みながら比
較的低速で発泡前の位置へ戻り始める。
FIG. 1 (d) shows a state in which the discharge bubble 66 and the meniscus M are separated after the defoaming process is completed. In the low flow path resistance region 65, the repulsive force of the movable member 31 exceeds the moving force of the liquid in the upstream direction, and the downward displacement of the movable member 31 and the subsequent flow in the low flow path resistance region 65 in the downstream direction start. To be done. At the same time, the flow in the downstream direction in the low flow resistance region 65 has a small flow resistance, so that it rapidly becomes a large flow and flows into the liquid flow path 10 via the stopper 64 portion. As a result, the flow that rapidly draws the meniscus M into the liquid flow path 10 suddenly decreases, so that the meniscus M draws the liquid column portion remaining outside from the discharge port 18 to a position before foaming at a relatively low speed. Start returning.

【0028】また、液体吐出ヘッドの液流路10内に
は、液体に容存していた気体や発砲後に消泡しきらなか
った気体等が、気泡68のように残ってしまうことがあ
る。この気泡68が成長し、液流路10内で大きな体積
を占めるようになると、吐出量減少や不吐出を生じ、場
合によっては液体のない状態で発熱体2へのエネルギー
印加を続け、発熱体2の断線を招いてしまう。しかしな
がら、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、メニスカスM
が復帰する際にストッパ64が液流路10の天井側への
流れを抑制し、また可動部材31が液流路10の天井側
に変位した状態であるため、ストッパ64から吐出口1
8方向に向かって放射状に液体が移動し始め、液流路1
0の天井(発熱体2に対向する面)に沿って液流を生ず
る。このように、本実施形態の液体吐出ヘッドには、気
泡40の消泡工程時に可動部材31とストッパ64との
間隙から液流路10の発熱体2に対向する面に沿った液
流を生じさせて液流路10中の気泡を移送する気泡移送
機構が構成されている。
Further, in the liquid flow path 10 of the liquid discharge head, the gas contained in the liquid or the gas which has not been completely defoamed after the firing may remain like bubbles 68. When the bubbles 68 grow and occupy a large volume in the liquid flow path 10, a discharge amount is reduced or a discharge failure occurs. In some cases, the energy application to the heating element 2 is continued without a liquid, and It causes the disconnection of 2. However, in the liquid ejection head of this embodiment, the meniscus M
Since the stopper 64 suppresses the flow toward the ceiling side of the liquid flow path 10 when the pressure is restored, and the movable member 31 is displaced toward the ceiling side of the liquid flow path 10, the stopper 64 causes the discharge port 1 to move.
The liquid begins to move radially in eight directions, and the liquid flow path 1
A liquid flow is generated along the 0 ceiling (the surface facing the heating element 2). As described above, in the liquid ejection head of the present embodiment, a liquid flow is generated from the gap between the movable member 31 and the stopper 64 along the surface of the liquid flow path 10 facing the heating element 2 during the defoaming process of the bubbles 40. A bubble transfer mechanism that transfers the bubbles in the liquid flow path 10 is configured.

【0029】一方、吐出滴66とその直後に存在するサ
テライト67は図1(c)における急速なメニスカス引
き込みによって極めて近接しており、吐出滴66の飛翔
の後方に生じる空気の渦により吐出滴に引き寄せられる
力を受ける現象、いわゆるスリップストリーム現象が発
生する。
On the other hand, the ejected droplet 66 and the satellite 67 existing immediately thereafter are very close to each other due to the rapid meniscus drawing in FIG. A phenomenon called a slipstream phenomenon occurs, which receives a force attracted.

【0030】図1(e)では図1(d)の状態がさらに
進んだ状態を示す。気泡68は、上述したように液流路
10に発生した液流に伴う流れによって、素子基板1の
表面に沿って吐出口18へと導かれる。また、サテライ
ト67はさらに吐出滴66に近接し同時に引き寄せら
れ、スリップストリーム現象による引き力も増大する。
一方、上流側から吐出口18方向への液体移動は、可動
部材31の変位オーバーシュートで初期位置より下方に
変位することで上流側からの液体の引き込みと吐出口1
8方向への液体の押し出し現象を生じさせる。しかも、
ストッパ64が存在する液流路の断面積拡大によって吐
出口18方向への液流れが増大し、メニスカスMの吐出
口18への復帰が加速する。このことにより、本実施形
態におけるリフィル特性は飛躍的に向上する。
FIG. 1 (e) shows a further advanced state of FIG. 1 (d). The bubbles 68 are guided to the ejection port 18 along the surface of the element substrate 1 by the flow accompanying the liquid flow generated in the liquid flow path 10 as described above. Further, the satellite 67 further approaches the ejected droplet 66 and is attracted at the same time, and the attractive force due to the slipstream phenomenon also increases.
On the other hand, in the movement of the liquid from the upstream side toward the ejection port 18, the displacement overshoot of the movable member 31 causes displacement below the initial position, whereby the liquid is drawn in from the upstream side and the ejection port 1 is discharged.
The liquid is extruded in eight directions. Moreover,
The increase in the cross-sectional area of the liquid flow path in which the stopper 64 is present increases the liquid flow in the direction of the ejection port 18 and accelerates the return of the meniscus M to the ejection port 18. As a result, the refill characteristics in this embodiment are dramatically improved.

【0031】図1(f)では、図1(e)の状態がさら
に進んだ状態を示す。吐出口18へと導かれた気泡68
は、吐出口18から液流路10の外へと排出される。そ
のため、液流路10内に残存する気泡68によって吐出
量減少や不吐出等の不具合が引き起こされるおそれがな
くなり、安定した吐出状態を維持することが可能とな
る。
FIG. 1 (f) shows a further advanced state of the state of FIG. 1 (e). Bubbles 68 led to the discharge port 18
Are discharged from the discharge port 18 to the outside of the liquid flow path 10. Therefore, the bubbles 68 remaining in the liquid flow path 10 do not cause a problem such as a decrease in discharge amount or non-discharge, and it is possible to maintain a stable discharge state.

【0032】なお、図1(f)にはサテライト67が吐
出滴66にとり込まれた状態が示されているが、吐出滴
66とサテライト67の合体は他の実施形態でも吐出毎
に必ずしも起きる現象ではなく、条件によって起きる場
合と起きない場合がある。しかし、サテライトの量を少
なくとも減少または消滅させることで、主滴とサテライ
トドットとの着弾位置が被記録体上で殆どずれず印字品
位に与える影響が極めて小さくなる。すなわち、画像の
シャープネスを高め印字品位を向上させるとともに、ミ
ストとなって印字媒体や記録装置内を汚すなどの弊害を
低減することができる。
Although FIG. 1 (f) shows a state in which the satellite 67 is taken into the discharge droplet 66, the combination of the discharge droplet 66 and the satellite 67 does not always occur for each discharge in other embodiments. Instead, it may or may not happen depending on the conditions. However, by at least reducing or eliminating the amount of satellites, the landing positions of the main droplets and satellite dots hardly shift on the recording medium, and the influence on print quality becomes extremely small. That is, the sharpness of the image can be enhanced to improve the printing quality, and the harmful effects such as becoming a mist and contaminating the inside of the printing medium or the recording apparatus can be reduced.

【0033】一方、可動部材31はそのオーバーシュー
トの反動で再びストッパ64の方向への変位を生じる。
これは可動部材31の形状及びヤング率、液流路内の液
体の粘度、比重で決まる減衰振動により収束し、最終的
には初期位置で停止する。
On the other hand, the movable member 31 is displaced in the direction of the stopper 64 again by the reaction of the overshoot.
This converges due to the damping vibration determined by the shape and Young's modulus of the movable member 31, the viscosity of the liquid in the liquid flow path, and the specific gravity, and finally stops at the initial position.

【0034】可動部材31の上方変位によって共通液室
13側から吐出口18方向への液体の流れは制御され、
メニスカスMの動きは吐出口近傍ですみやかに収束す
る。よって、メニスカスのオーバーシュート現象など
の、吐出状態を不安定にし印字品位を低下する要因を大
きく低減することができる。
The upward displacement of the movable member 31 controls the flow of liquid from the common liquid chamber 13 side toward the discharge port 18,
The movement of the meniscus M quickly converges near the discharge port. Therefore, it is possible to greatly reduce the factors such as the overshoot phenomenon of the meniscus, which makes the ejection state unstable and deteriorates the printing quality.

【0035】次に、本実施形態の更なる特徴的な効果に
ついて説明する。
Next, further characteristic effects of this embodiment will be described.

【0036】図3は図1(b)に示した一部のヘッドの
透視斜視図であり、ノズルを透視して破線で示す以外は
基本的に図1(b)と同じ状態を示すものである。本実
施形態では、液流路10を構成する壁の両側壁面と可動
部材31の両側部には僅かながらにクリアランスが存在
し、可動部材31のスムーズな変位を可能にしている。
さらに、発熱体2による発泡の成長工程において、気泡
40は可動部材31を変位させるとともに、前記クリア
ランスを介し可動部材31の上面側へ隆起して低流路抵
抗領域65に若干侵入する。この侵入した隆起気泡41
は可動部材31の背面(気泡発生領域11と反対面)に
回り込むことで可動部材31のブレを抑え、吐出特性を
安定化する。
FIG. 3 is a perspective view of a part of the head shown in FIG. 1B, which basically shows the same state as that of FIG. 1B except that the nozzle is seen through and shown by a broken line. is there. In this embodiment, there is a slight clearance between both side wall surfaces of the wall forming the liquid flow path 10 and both side portions of the movable member 31 to allow the movable member 31 to be smoothly displaced.
Further, in the step of growing foam by the heating element 2, the bubble 40 displaces the movable member 31 and bulges toward the upper surface side of the movable member 31 through the clearance and slightly enters the low flow path resistance region 65. This rising bubble 41
Wraps around the back surface of the movable member 31 (the surface opposite to the bubble generation region 11) to suppress the blurring of the movable member 31 and stabilize the ejection characteristics.

【0037】さらに、気泡40の消泡工程において、隆
起気泡41が低流路抵抗領域65から気泡発生領域11
への液流を促進させ、前述した、吐出口18側からの高
速なメニスカス引き込みと相まって、消泡をすみやかに
完了させる。特に、隆起気泡41が引き起こす液流によ
って可動部材31や液流路10のコーナーに気泡を蓄留
させることがほとんどない。
Further, in the defoaming process of the bubbles 40, the raised bubbles 41 are transferred from the low flow path resistance region 65 to the bubble generation region 11
The liquid flow to the nozzle is accelerated, and the defoaming is promptly completed in combination with the above-described high-speed drawing of the meniscus from the discharge port 18 side. In particular, the liquid flow caused by the raised bubbles 41 hardly accumulates the bubbles in the movable member 31 or the corners of the liquid flow path 10.

【0038】(その他の実施の形態)以下、上述した液
体吐出方法を用いたヘッドに適用可能な様々な形態例を
説明する。
(Other Embodiments) Various embodiments applicable to the head using the above-described liquid ejecting method will be described below.

【0039】<可動部材>図4は可動部材31の他の形
状を示すものである。同図(a)は長方形の形状であ
り、(b)は支点側が細くなっている形状で可動部材の
動作が容易な形状であり、同図(c)は支点側が広くな
っており、可動部材の剛性が向上する形状である。
<Movable Member> FIG. 4 shows another shape of the movable member 31. The figure (a) is a rectangular shape, the figure (b) is a shape in which the fulcrum side is narrow and the shape of the movable member is easy to operate, and the figure (c) is wide in the fulcrum side and the movable member is The shape improves the rigidity of the.

【0040】先の実施形態においては、可動部材31は
厚さ5μmのニッケルで構成したが、これに限られるこ
となく可動部材を構成する材質としては吐出液に対して
耐溶剤性があり、可動部材として良好に動作するための
弾性を有しているものであればよい。
In the previous embodiment, the movable member 31 was made of nickel having a thickness of 5 μm. However, the material of the movable member is not limited to this, it has solvent resistance to the discharge liquid, and is movable. Any member may be used as long as it has elasticity so that it can operate well as a member.

【0041】可動部材31の材料としては、耐久性の高
い、銀、ニッケル、金、鉄、チタン、アルミニュウム、
白金、タンタル、ステンレス、りん青銅等の金属、およ
びその合金、または、アクリロニトリル、ブタジエン、
スチレン等のニトリル基を有する樹脂、ポリアミド等の
アミド基を有する樹脂、ポリカーボネイト等のカルボキ
シル基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基
を持つ樹脂、ポリサルフォン等のスルホン基を持つ樹
脂、そのほか液晶ポリマー等の樹脂およびその化合物、
耐インク性の高い、金、タングステン、タンタル、ニッ
ケル、ステンレス、チタン等の金属、これらの合金およ
び耐インク性に関してはこれらを表面にコーティングし
たもの若しくは、ポリアミド等のアミド基を有する樹
脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン等のケトン基を有する樹脂、ポ
リイミド等のイミド基を有する樹脂、フェノール樹脂等
の水酸基を有する樹脂、ポリエチレン等のエチル基を有
する樹脂、ポリプロピレン等のアルキル基を持つ樹脂、
エポキシ樹脂等のエポキシ基を持つ樹脂、メラミン樹脂
等のアミノ基を持つ樹脂、キシレン樹脂等のメチロール
基を持つ樹脂およびその化合物、さらに二酸化珪素、チ
ッ化珪素等のセラミックおよびその化合物が望ましい。
本発明における可動部材31としてはμmオーダーの厚
さを対象にしている。
As the material of the movable member 31, silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, which has high durability,
Metals such as platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and their alloys, or acrylonitrile, butadiene,
Resins having nitrile groups such as styrene, resins having amide groups such as polyamide, resins having carboxyl groups such as polycarbonate, resins having aldehyde groups such as polyacetal, resins having sulfone groups such as polysulfone, and other liquid crystal polymers, etc. Resin and its compounds,
Metals with high ink resistance such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, and titanium, alloys of these, and those having ink resistance coated on the surface, resins having amide groups such as polyamide, polyacetal, etc. Resin having aldehyde group, resin having ketone group such as polyetheretherketone, resin having imide group such as polyimide, resin having hydroxyl group such as phenol resin, resin having ethyl group such as polyethylene, alkyl such as polypropylene Resin with a base,
A resin having an epoxy group such as an epoxy resin, a resin having an amino group such as a melamine resin, a resin having a methylol group such as a xylene resin and a compound thereof, and a ceramic such as silicon dioxide and silicon nitride and a compound thereof are preferable.
The thickness of the μm order is targeted as the movable member 31 in the present invention.

【0042】次に、発熱体と可動部材の配置関係につい
て説明する。発熱体と可動部材の最適な配置によって、
発熱体による発泡時の液の流れを適正に制御して有効に
利用することが可能となる。
Next, the positional relationship between the heating element and the movable member will be described. By the optimal arrangement of the heating element and the movable member,
It is possible to appropriately control the flow of the liquid at the time of foaming by the heating element and effectively use the liquid.

【0043】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の従来技術においては、図5
に示すように、発熱体面積とインク吐出量は比例関係に
あるが、インク吐出に寄与しない非発泡有効領域Sが存
在していることがわかる。また、発熱体上のコゲの様子
から、この非発泡有効領域Sが発熱体の周囲に存在して
いることがわかる。これらの結果から、発熱体周囲の約
4μm幅は、発泡に関与されていないとされている。
By giving energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a sharp volume change (generation of bubbles) is caused in the ink, and the action force based on this state change ejects the ink from the ejection port. In the conventional ink jet recording method, that is, a so-called bubble jet recording method, in which an image is formed by adhering the ink onto a recording medium, the method shown in FIG.
As shown in (1), it can be seen that there is a non-foaming effective region S that does not contribute to ink ejection, although the heating element area and the ink ejection amount are in a proportional relationship. Further, from the state of kogation on the heating element, it can be seen that the non-foaming effective area S exists around the heating element. From these results, it is considered that the width of about 4 μm around the heating element is not involved in foaming.

【0044】したがって、発泡圧を有効利用するために
は、発熱体の周囲から約4μm以上内側の発泡有効領域
の直上が可動部材に対し有効に作用する領域であるが、
本発明の場合、気泡発生領域のほぼ中央領域(実際には
中央から液の流れ方向に±約10μmの範囲)の上流側
と下流側の気泡の液路内の液流に対する作用を独立的に
作用せしめる段階と総合的に作用せしめる段階とを区分
せしめるところに着目し、該中央領域より上流側部分の
みが可動部材の可動領域で対面するように、可動部材を
配置するのが極めて重要であると、言える。本実施例に
おいては、発泡有効領域を発熱体周囲から約4μm以上
内側としたが、発熱体の種類や形成方法によっては、こ
れに限定されるものではない。
Therefore, in order to effectively use the foaming pressure, the region directly above the foaming effective region of about 4 μm or more from the periphery of the heating element is the region where the movable member effectively acts,
In the case of the present invention, the action of the bubbles on the upstream side and the downstream side of the substantially central region of the bubble generation region (actually within a range of ± about 10 μm in the liquid flow direction from the center) on the liquid flow in the liquid passage is independently performed. Focusing on the distinction between the actuating stage and the synthetic actuating stage, it is extremely important to dispose the movable member such that only the upstream side portion of the central region faces the movable region of the movable member. I can say. In the present embodiment, the effective foaming area is set to be approximately 4 μm or more inside from the periphery of the heating element, but it is not limited to this depending on the kind of the heating element and the forming method.

【0045】<素子基板>次に、素子基板の構成につい
て説明する。
<Element Substrate> Next, the structure of the element substrate will be described.

【0046】図6は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図
を示したもので、図6(a)は後述する保護膜があるヘ
ッド、同図(b)は保護膜がないものである。
6A and 6B are vertical sectional views of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 6A shows a head having a protective film, which will be described later, and FIG. 6B, which does not have a protective film.

【0047】液流路10、液流路10と連通する吐出口
18、低流路抵抗領域65および共通液室13を構成す
る溝を設けた天板50が素子基板1上に配されている。
The liquid flow path 10, the discharge port 18 communicating with the liquid flow path 10, the low flow path resistance region 65, and the top plate 50 provided with the groove forming the common liquid chamber 13 are arranged on the element substrate 1. .

【0048】素子基板1には、シリコン等の基体107
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106を成膜し、その上に発熱体2を構
成するハフニュウムボライド(HfB2)、チッ化タン
タル(TaN)、タンタルアルミ(TaAl)等の電気
抵抗層105(0.01〜0.2μm厚)とアルミニュ
ウム等の配線電極104(0.2〜1.0μm厚)を図
6(a)のようにパターニングしている。この配線電極
104から抵抗層105に電圧を印加し、抵抗層に電流
を流し発熱させる。配線電極間の抵抗層上には、酸化シ
リコンやチッ化シリコン等の保護層103を0.1〜
2.0μm厚で形成し、さらにそのうえにタンタル等の
耐キャビテーション層102(0.1〜0.6μm厚)
が成膜されており、インク等の各種の液体から抵抗層1
05を保護している。
The element substrate 1 has a base 107 made of silicon or the like.
A silicon oxide film or a silicon nitride film 106 for the purpose of insulation and heat storage is formed on the film, and hafnium boride (HfB2), tantalum nitride (TaN), and tantalum aluminum (TaAl) that constitute the heating element 2 are formed thereon. 6) and the electric resistance layer 105 (0.01 to 0.2 μm thick) and the wiring electrode 104 (0.2 to 1.0 μm thick) such as aluminum are patterned as shown in FIG. 6A. A voltage is applied from the wiring electrode 104 to the resistance layer 105, and a current is passed through the resistance layer to generate heat. A protective layer 103 made of silicon oxide, silicon nitride, or the like is formed on the resistance layer between the wiring electrodes by 0.1 to 0.1%.
It is formed to a thickness of 2.0 μm, and a cavitation resistant layer 102 (0.1 to 0.6 μm thick) such as tantalum is further formed thereon.
The resistance layer 1 is formed from various liquids such as ink.
05 is protected.

【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102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. Therefore, tantalum (Ta), which is a metal material, is used.
Etc. are used as the anti-cavitation layer 102.

【0050】また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み
合わせにより、上述の抵抗層105に保護層103を必
要としない構成でもよくその例を図6(b)に示す。こ
のような保護層103を必要としない抵抗層105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。
Further, depending on the combination of the liquid, the liquid flow path structure, and the resistance material, the above-mentioned resistance layer 105 may not have the protective layer 103, and an example thereof is shown in FIG. 6 (b). Examples of the material of the resistance layer 105 that does not require the protective layer 103 include iridium-tantalum-aluminum alloy.

【0051】このように、前述の発熱体の構成として
は、前述の電極間の抵抗層(発熱部)だけででもよく、
また抵抗層を保護する保護層を含むものでもよい。
As described above, as the constitution of the above-mentioned heating element, only the above-mentioned resistance layer (heating portion) between the electrodes may be used.
It may also include a protective layer for protecting the resistance layer.

【0052】ここでは、発熱体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、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。
Although a heating element having a heating portion composed of a resistance layer that generates heat in response to an electric signal is used here, the heating element is not limited to this, and bubbles sufficient to eject the ejection liquid are used. Any material can be used as long as it can be generated in the foaming liquid.
For example, the heat generating portion may be a photothermal converter that generates heat when receiving light from a laser or the like, or a heat generating body that has a heat generating portion that generates heat when receiving high frequency.

【0053】なお、前述の素子基板1には、前述の発熱
部を構成する抵抗層105とこの抵抗層に電気信号を供
給するための配線電極104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。
On the element substrate 1 described above, in addition to the electrothermal converter constituted by the resistance layer 105 forming the heat generating section and the wiring electrode 104 for supplying an electric signal to the resistance layer, Functional elements such as a transistor, a diode, a latch, and a shift register for selectively driving the electrothermal conversion element may be integrally formed in the semiconductor manufacturing process.

【0054】また、前述のような素子基板1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、前述の抵抗層105に配線電極104を介し
て図7で示されるような矩形パルスを印加し、配線電極
間の抵抗層105を急峻に発熱させる。前述の各実施形
態のヘッドにおいては、それぞれ電圧24V、パルス幅
約4μsec、電流約100mA、電気信号を6kHz
以上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、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。
Further, in order to drive the heat generating portion of the electrothermal converter provided on the element substrate 1 as described above and eject the liquid, the resistance layer 105 is connected to the resistance layer 105 via the wiring electrode 104 as shown in FIG. A rectangular pulse as shown by is applied to rapidly generate heat in the resistance layer 105 between the wiring electrodes. In the head of each of the above-described embodiments, the voltage is 24 V, the pulse width is about 4 μsec, the current is about 100 mA, and the electric signal is 6 kHz.
By adding the above, the heating element was driven, and the liquid ink was ejected from the ejection port by the above-described operation. However, the condition of the drive signal is not limited to this, and any drive signal capable of appropriately foaming the foaming liquid may be used.

【0055】<吐出液体>このような液体の内、記録を
行う上で用いる液体(記録液体)としては従来のバブル
ジェット装置で用いられていた組成のインクを用いるこ
とができる。
<Discharge Liquid> Among these liquids, as the liquid (recording liquid) used for recording, the ink having the composition used in the conventional bubble jet device can be used.

【0056】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できる。
Further, it is possible to use a liquid having a low foaming property which has been difficult to be ejected conventionally, a liquid which is easily deteriorated or deteriorated by heat, a high viscosity liquid and the like.

【0057】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
吐出や発泡また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, as the properties of the discharge liquid, the discharge liquid itself is
It is desired that the liquid is not a liquid that hinders ejection, foaming, movement of the movable member, or the like.

【0058】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。
High-viscosity ink or the like can also be used as the ejection liquid for recording.

【0059】本発明においては、さらに吐出液に用いる
ことができる記録液体として以下のような組成のインク
を用いて記録を行ったが、吐出力の向上によってインク
の吐出速度が高くなったため、液滴の着弾精度が向上し
非常に良好な記録画像を得ることができる。
In the present invention, recording was performed using an ink having the following composition as a recording liquid that can be used as the discharging liquid. However, since the discharging speed of the ink increased due to the improvement of the discharging force, the liquid was discharged. The landing accuracy of the drops is improved, and a very good recorded image can be obtained.

【0060】 染料インク(粘度2cP)の組成 (C−1.フードブラック2)染料 3重量% ジエチレングリコール 10重量% チオジグリコール 5重量% エタノール 5重量% 水 77重量%[0060] Composition of dye ink (viscosity 2 cP) (C-1. Food Black 2) Dye 3% by weight Diethylene glycol 10% by weight Thiodiglycol 5% by weight Ethanol 5% by weight 77% by weight of water

【0061】<液体吐出ヘッド構造>図8は、本発明の
液体吐出ヘッドの全体構成を示した分解斜視図である。
<Structure of Liquid Discharging Head> FIG. 8 is an exploded perspective view showing the overall structure of the liquid discharging head of the present invention.

【0062】アルミ等の支持体70上に発熱体2が複数
設けられた素子基板1が配されている。この上に各発熱
体2の共通液室13側の半分と対面するように可動部材
31を支持した支持部材34が設けられている。さら
に、この上に液流路10を構成する複数の溝と共通液室
13の凹溝とが設けられた天板50が設けられている。
An element substrate 1 having a plurality of heating elements 2 is provided on a support 70 made of aluminum or the like. A support member 34 that supports the movable member 31 is provided thereon so as to face the half of each heating element 2 on the common liquid chamber 13 side. Further, a top plate 50 provided with a plurality of grooves forming the liquid flow path 10 and concave grooves of the common liquid chamber 13 is provided thereon.

【0063】<サイドシュータタイプ>ここでは、図1
及び図3を用いて説明した液体吐出原理を、発熱体と吐
出口が平行平面上で対面するサイドシュータタイプのヘ
ッドに適用したものを説明する。図9はこのサイドシュ
ータタイプのヘッドを説明するための図である。
<Side Shooter Type> Here, FIG.
Also, the liquid ejection principle described with reference to FIG. 3 is applied to a side shooter type head in which a heating element and an ejection port face each other on a parallel plane. FIG. 9 is a diagram for explaining this side shooter type head.

【0064】図9において、素子基板1上の発熱体2と
天板50に形成された吐出口18とが相対するように配
設されている。吐出口18は発熱体2上を通る液流路1
0と連通している。発熱体2と液体との接する面の近傍
領域には気泡発生領域が存在する。そして素子基板1上
に2つの可動部材31が支持され、各々の可動部材は発
熱体の中心を通る面に対して面対称となるように形成さ
れており、各々の可動部材31の自由端は発熱体2上で
向き合うように位置している。また、各々の可動部材3
1は発熱体2への投影面積を等しくしており、各々の可
動部材31の自由端どうしは所望の寸法で隔てられてい
る。ここで、各可動部材は、発熱体の中心を通る面の分
割壁で分割したと仮定した際、それぞれの分割された発
熱体の中心付近に可動部材の自由端が位置するように設
けられている。
In FIG. 9, the heating element 2 on the element substrate 1 and the discharge port 18 formed on the top plate 50 are arranged so as to face each other. The discharge port 18 is the liquid flow path 1 passing over the heating element 2.
It communicates with 0. A bubble generation region exists in a region near the surface where the heating element 2 contacts the liquid. Two movable members 31 are supported on the element substrate 1, each movable member is formed so as to be plane-symmetric with respect to a plane passing through the center of the heating element, and the free end of each movable member 31 is The heating elements 2 are located so as to face each other. In addition, each movable member 3
1 has the same projected area on the heating element 2, and the free ends of the movable members 31 are separated by a desired size. Here, each movable member is provided so that the free end of the movable member is located near the center of each divided heating element, assuming that the movable member is divided by the dividing wall of the surface passing through the center of the heating element. There is.

【0065】天板50には各可動部材31の変位をある
範囲で規制するストッパ64が設けられている。共通液
室13から吐出口18への流れにおいて、ストッパ64
を境に上流側に、液流路10と比較して相対的に流路抵
抗の低い低流路抵抗領域65が設けられている。この領
域65における流路構造は液流路10よりも流路断面積
が大きいことで、液体の移動に対し流路から受ける抵抗
を小さくしている。
The top plate 50 is provided with a stopper 64 for restricting the displacement of each movable member 31 within a certain range. In the flow from the common liquid chamber 13 to the discharge port 18, the stopper 64
A low flow path resistance region 65 having a flow path resistance relatively lower than that of the liquid flow path 10 is provided on the upstream side of the boundary. The flow channel structure in this region 65 has a flow channel cross-sectional area larger than that of the liquid flow channel 10, and thus reduces the resistance received from the flow channel with respect to the movement of the liquid.

【0066】次に、本形態の構造による特徴的な作用・
効果を説明する。
Next, the characteristic operation of the structure of this embodiment
Explain the effect.

【0067】図9(a)では、気泡発生領域11内を満
たす液体の一部が発熱体2によって加熱され、膜沸騰に
伴う気泡40が最大に成長した状態を示す。このとき、
気泡40の発生に基づく圧力により液流路10内の液体
が吐出口18方向に移動し、気泡40の成長により各可
動部材31が変位し、吐出口18から吐出滴66が飛び
出そうとしている。ここで、共通液室13方向への液体
の移動は各低流路抵抗領域65によって大きな流れとな
るが、2つの可動部材31は各々のストッパ64に接近
または接触するまで変位すると、それ以上の変位が規制
されるため、共通液室13方向への液体の移動もそこで
大きく制限される。同時に気泡40の上流側への成長も
可動部材31で制限される。しかしながら、上流方向へ
の液体の移動力は大きいため、各可動部材31で成長を
制限された気泡40の一部は、液流路10を形成する側
壁と可動部材31の側部との間隙を通り、可動部材31
の上面側に隆起している。すなわち、隆起気泡41を形
成している。
FIG. 9A shows a state in which a part of the liquid filling the bubble generating region 11 is heated by the heating element 2 and the bubbles 40 accompanying the film boiling are maximally grown. At this time,
The liquid in the liquid flow path 10 moves toward the discharge port 18 due to the pressure generated by the generation of the bubble 40, the movable members 31 are displaced by the growth of the bubble 40, and the discharge droplet 66 is about to fly out from the discharge port 18. Here, the movement of the liquid in the direction of the common liquid chamber 13 becomes a large flow due to the respective low flow path resistance regions 65, but when the two movable members 31 are displaced until they come close to or come into contact with the respective stoppers 64, further movement will occur. Since the displacement is regulated, the movement of the liquid in the common liquid chamber 13 direction is also greatly restricted there. At the same time, the growth of the bubbles 40 on the upstream side is also limited by the movable member 31. However, since the moving force of the liquid in the upstream direction is large, a part of the bubbles 40, the growth of which is restricted by each movable member 31, may be generated in the gap between the side wall forming the liquid flow path 10 and the side portion of the movable member 31. Street, movable member 31
Is raised on the upper surface side of. That is, the raised bubbles 41 are formed.

【0068】かかる膜沸騰の後に気泡40の収縮が開始
された場合、この時点では液体の上流方向への力が大き
く残るため、各可動部材31は未だストッパ64に実質
的に接触された状態であり、気泡40の収縮の多くは吐
出口18から上流方向への液移動を生じさせる。したが
って、メニスカスはこの時点で吐出口18から液流路1
0内に大きく引き込まれ、吐出液滴66と繋がっている
液柱を強い力ですばやく切り離す。その結果、吐出口1
8の外側にとり残される液滴すなわちサテライトが少な
くなる。
When the contraction of the bubble 40 is started after the film boiling, since a large force of the liquid in the upstream direction remains at this point, each movable member 31 is still substantially in contact with the stopper 64. Yes, most of the contraction of the bubbles 40 causes liquid to move from the discharge port 18 in the upstream direction. Therefore, at this point, the meniscus is discharged from the discharge port 18 to the liquid flow path 1
The liquid column that is largely drawn into 0 and is connected to the ejected droplet 66 is quickly separated with a strong force. As a result, the discharge port 1
There are less droplets or satellites left outside 8.

【0069】消泡工程がほぼ終了すると、各低流路抵抗
領域65では液体の上流方向の移動力に対し可動部材3
1の反発力(復元力)が勝り、可動部材31の下方変位
とそれに伴う低流路抵抗領域65での下流方向への流れ
とが開始される。これと同時に、低流路抵抗領域65で
の下流方向への流れは流路抵抗が小さい為、急速に大き
な流れとなってストッパ64部分を介し液流路10へ流
れ込む。図9(b)はこの気泡40の消泡工程における
液流をABで示したものである。液流Aは共通液室13
からの液体が可動部材31の上面(発熱体と反対面)側
を通って吐出口18方向に流れる成分を示し、液流Bは
可動部材31の両側と発熱体2上を通って流れる成分を
示している。
When the defoaming process is almost completed, the movable member 3 is moved in each low flow path resistance region 65 against the moving force of the liquid in the upstream direction.
The repulsive force (restoring force) of 1 prevails, and the downward displacement of the movable member 31 and the subsequent flow in the low flow path resistance region 65 in the downstream direction are started. At the same time, the flow in the downstream direction in the low flow resistance region 65 has a small flow resistance, so that it rapidly becomes a large flow and flows into the liquid flow path 10 via the stopper 64 portion. FIG. 9B shows a liquid flow AB in the defoaming process of the bubbles 40. Liquid flow A is common liquid chamber 13
Shows the component that the liquid from flows through the upper surface (the surface opposite to the heating element) of the movable member 31 toward the discharge port 18, and the liquid flow B shows the component that flows on both sides of the movable member 31 and on the heating element 2. Shows.

【0070】このように本形態では、吐出用液体を低流
路抵抗領域65より供給することで、リフィル性をより
高速に高めている。また、低流路抵抗領域65に隣接す
る共通液室13がさらに流路抵抗を小さくしているの
で、さらに高速リフィルを可能にしている。
As described above, in this embodiment, the refilling property is enhanced at a higher speed by supplying the ejection liquid from the low flow path resistance region 65. Further, since the common liquid chamber 13 adjacent to the low flow path resistance region 65 has the flow path resistance further reduced, high speed refilling is possible.

【0071】さらに、気泡40の消泡工程において、隆
起気泡41が各低流路抵抗領域65から気泡発生領域1
1への液流を促進させ、前述した、吐出口18側からの
高速なメニスカス引き込みと相まって、消泡をすみやか
に完了させる。特に、隆起気泡41が引き起こす液流に
よって可動部材31や液流路10のコーナーに気泡を蓄
留させることがほとんどない。
Further, in the defoaming process of the bubbles 40, the raised bubbles 41 move from the low flow path resistance regions 65 to the bubble generation region 1
The liquid flow to No. 1 is promoted, and the defoaming is promptly completed in combination with the above-described high-speed drawing of the meniscus from the discharge port 18 side. In particular, the liquid flow caused by the raised bubbles 41 hardly accumulates the bubbles in the movable member 31 or the corners of the liquid flow path 10.

【0072】<液体吐出装置>図10は、図1や図9で
説明した構造の液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装置
の概略構成を示している。本実施形態では、特に吐出液
体としてインクを用いたインク吐出記録装置を用いて説
明する。液体吐出装置のキャリッジHCは、インクを収
容する液体タンク部90と、液体吐出ヘッド部200と
が着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被記
録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体15
0の幅方向に往復移動する。
<Liquid Ejecting Device> FIG. 10 shows a schematic structure of a liquid ejecting device equipped with the liquid ejecting head having the structure described with reference to FIGS. 1 and 9. In this embodiment, an ink discharge recording apparatus using ink as a discharge liquid will be described in particular. A carriage HC of the liquid ejecting apparatus is equipped with a head cartridge to which a liquid tank section 90 containing ink and a liquid ejecting head section 200 can be attached and detached, and a recording medium such as a recording sheet conveyed by a recording medium conveying means is mounted. Recording medium 15
It reciprocates in the width direction of 0.

【0073】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号
に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液
体が吐出される。
When a drive signal is supplied from the drive signal supply means (not shown) to the liquid ejection means on the carriage, the recording liquid is ejected from the liquid ejection head onto the recording medium in response to this signal.

【0074】また、本実施形態の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための
駆動源としてのモーター111、駆動源からの動力をキ
ャリッジに伝えるためのギア112、113、キャリッ
ジ軸115等を有している。この記録装置およびこの記
録装置で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体
に対して液体を吐出することで良好な画像の記録物を得
ることができた。
Further, in the liquid ejecting apparatus of this embodiment, the motor 111 as a drive source for driving the recording medium conveying means and the carriage, the gears 112, 113 for transmitting the power from the drive source to the carriage, It has a carriage shaft 115 and the like. With this recording apparatus and the liquid ejecting method performed by this recording apparatus, it is possible to obtain a recorded image with a good image by ejecting liquid onto various recording media.

【0075】図11は、本発明の液体吐出方法および液
体吐出ヘッドにおいてインク吐出記録を動作させるため
の装置全体のブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram of the entire apparatus for operating the ink ejection recording in the liquid ejection method and liquid ejection head of the present invention.

【0076】記録装置は、ホストコンピュータ300よ
り印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装
置内部の入力インタフェイス301に一時保存されると
同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘ
ッド駆動信号供給手段を兼ねるCPU302に入力され
る。CPU302はROM303に保存されている制御
プログラムに基づき、前記CPU302に入力されたデ
ータをRAM304等の周辺ユニットを用いて処理し、
印字するデータ(画像データ)に変換する。
The recording device receives print information from the host computer 300 as a control signal. The print information is temporarily stored in the input interface 301 inside the printer, and at the same time, converted into data that can be processed in the recorder and input to the CPU 302 which also serves as a head drive signal supply means. The CPU 302 processes the data input to the CPU 302 using a peripheral unit such as the RAM 304 based on a control program stored in the ROM 303,
Convert to print data (image data).

【0077】また、CPU302は前記画像データを記
録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに
同期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モ
ータを駆動するための駆動データを作る。画像データお
よびモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ307
と、モータドライバ305を介し、ヘッド200および
駆動モータ306に伝達され、それぞれ制御されたタイ
ミングで駆動され画像を形成する。
Further, the CPU 302 produces drive data for driving a drive motor that moves the recording sheet and the recording head in synchronization with the image data in order to record the image data at an appropriate position on the recording sheet. . The image data and the motor drive data are respectively sent to the head driver 307.
Is transmitted to the head 200 and the drive motor 306 via the motor driver 305, and driven at each controlled timing to form an image.

【0078】上述のような記録装置に適用でき、インク
等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の
紙やOHPシート、コンパクトディスクや装飾板等に用
いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の
金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等
の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等
の三次元構造体等を対象とすることができる。
The recording medium which can be applied to the recording apparatus as described above and to which liquid such as ink is applied is various kinds of paper, OHP sheets, plastic materials used for compact discs, decorative plates and the like, cloth, aluminum. Metal materials such as copper and copper, leather materials such as cowhide, pigskin and artificial leather, wood materials such as wood and plywood, bamboo materials, ceramic materials such as tiles, and three-dimensional structures such as sponges can be targeted.

【0079】また、上述の記録装置として、各種の紙や
OHPシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コン
パクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラス
チック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装
置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行
う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミ
ックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対
して記録を行う記録装置、また布帛に記録を行う捺染装
置等をも含むものである。
Further, as the above-mentioned recording device, a printer device for recording on various kinds of paper or OHP sheets, a recording device for plastics for recording on a plastic material such as a compact disc, a metal for recording on a metal plate, etc. Recording device, recording device for leather for recording on leather, recording device for wood for recording on wood, recording device for ceramics for recording on ceramic material, recording device for recording on three-dimensional mesh structure such as sponge It also includes a printing device for recording on the cloth.

【0080】また、これらの液体吐出装置に用いる吐出
液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせ
た液体を用いればよい。
As the ejection liquid used in these liquid ejection devices, a liquid suitable for each recording medium and recording conditions may be used.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体が可動部材の変位を所望の範囲に規制する規制部と
可動部材との間隙より吐出口に向かって流れるときに、
液流路を流れる液体が、液流路の天井(発熱体に対向す
る面)に沿って液流を生ずるので、液流路内に残存する
気泡が吐出口から液流路の外へと排出されるため、液流
路内に残存する気泡によって吐出量減少や不吐出等の不
具合が引き起こされるおそれがなくなり、安定した吐出
状態を維持することができる。
As described above, according to the present invention,
When the liquid flows toward the discharge port through the gap between the movable member and the regulating portion that regulates the displacement of the movable member within a desired range,
Since the liquid flowing in the liquid flow path causes a liquid flow along the ceiling of the liquid flow path (the surface facing the heating element), the bubbles remaining in the liquid flow path are discharged from the discharge port to the outside of the liquid flow path. As a result, bubbles remaining in the liquid flow channel do not cause a problem such as a decrease in discharge amount or non-discharge, and a stable discharge state can be maintained.

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

【図1】本発明の液体吐出ヘッドの1つの実施の形態を
液流路方向で切断した断面図で示すとともに、液流路内
の特徴的な現象を(a)〜(f)の工程に分けて示した
ものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a liquid discharge head according to the present invention cut in the liquid flow channel direction, showing characteristic phenomena in the liquid flow channel in steps (a) to (f). It is shown separately.

【図2】「直線的連通状態」を説明する流路の断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view of a flow path for explaining a “linear communication state”.

【図3】図1(b)に示した一部のヘッドの透視斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view of a part of the head shown in FIG. 1 (b).

【図4】図1に示した可動部材の他の形状を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing another shape of the movable member shown in FIG.

【図5】発熱体面積とインク吐出量との相対関係を示す
グラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relative relationship between a heating element area and an ink ejection amount.

【図6】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図を示したも
ので、(a)は保護膜があるもの、(b)は保護膜がな
いものである。
6A and 6B are vertical cross-sectional views of a liquid discharge head of the present invention, where FIG. 6A shows a protective film and FIG. 6B does not have a protective film.

【図7】本発明に使用する発熱体を駆動する波形図であ
る。
FIG. 7 is a waveform diagram for driving a heating element used in the present invention.

【図8】本発明の液体吐出ヘッドの全体構成を示した分
解斜視図である。
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the liquid ejection head of the present invention.

【図9】本発明の液体吐出方法を適用したサイドシュー
タタイプのヘッドを説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a side shooter type head to which the liquid ejection method of the present invention is applied.

【図10】図1や図9で説明した構造の液体吐出ヘッド
を搭載した液体吐出装置の概略構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid ejection apparatus equipped with the liquid ejection head having the structure described in FIGS. 1 and 9.

【図11】本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッド
においてインク吐出記録を動作させるための装置全体の
ブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram of the entire apparatus for operating ink discharge recording in the liquid discharge method and liquid discharge head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素子基板 2 発熱体 10 液流路 11 気泡発生領域 13 共通液室 18 吐出口 31 可動部材 32 自由端 33 支点 34 支持部材 40,68 気泡 41 隆起気泡 50 天板 64 ストッパ 65 低流路抵抗領域 66 吐出滴 67 サテライト 70 支持体 90 インクタンク 102 耐キャビテーション層 103 保護層 104 配線電極 105 抵抗層 106 チッ化シリコン膜 107 基体 111 モーター 112,113 ギア 115 キャリッジ軸 150 記録媒体 200 ヘッド 300 ホストコンピュータ 301 入出力インターフェイス 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 モータドライバ 306 駆動用モータ 307 ヘッドドライバ 1 element substrate 2 heating element 10 liquid flow paths 11 Bubble generation area 13 Common liquid chamber 18 outlets 31 Movable member 32 Free end 33 fulcrum 34 Support member 40,68 bubbles 41 Raised bubbles 50 top plate 64 stopper 65 Low flow resistance area 66 ejected drops 67 satellites 70 Support 90 ink tank 102 Anti-cavitation layer 103 protective layer 104 wiring electrode 105 Resistance layer 106 silicon nitride film 107 base 111 motor 112, 113 gears 115 Carriage axis 150 recording media 200 heads 300 host computer 301 Input / output interface 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 motor driver 306 Drive motor 307 head driver

フロントページの続き (72)発明者 杉山 裕之 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 (72)発明者 須釜 定之 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 AF78 AG12 AG46 AG76 AJ03 AJ04 BA03 BA04 BA13 Continued front page    (72) Inventor Hiroyuki Sugiyama             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Satoshi Shimazu             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Sadayuki Sugama             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation F-term (reference) 2C057 AF78 AG12 AG46 AG76 AJ03                       AJ04 BA03 BA04 BA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体中に気泡を発生させるための熱エネ
ルギーを発生する発熱体と、前記液体を吐出する部分で
ある吐出口と、該吐出口に連通するとともに、前記液体
に気泡を発生させる気泡発生領域を有する液流路と、前
記気泡発生領域に設けられ前記気泡の成長に伴い変位す
る可動部材と、前記可動部材の変位を所望の範囲に規制
する規制部とを備え、前記気泡発生時のエネルギーによ
り前記吐出口から前記液体を吐出する液体吐出ヘッドで
あって、 前記規制部は前記液流路の前記気泡発生領域上方に設け
られ、前記気泡の消泡工程時に前記可動部材と前記規制
部との間隙から前記液流路の前記発熱体に対向する面に
沿った液流を生じさせ前記液流路中の気泡を移送する気
泡移送機構を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
1. A heating element that generates thermal energy for generating bubbles in a liquid, a discharge port that discharges the liquid, and a discharge port that communicates with the discharge port and generate bubbles in the liquid. A liquid flow path having a bubble generation region, a movable member that is provided in the bubble generation region and is displaced as the bubble grows, and a regulation unit that regulates the displacement of the movable member within a desired range, and the bubble generation A liquid ejection head for ejecting the liquid from the ejection port by the energy of time, wherein the restriction portion is provided above the bubble generation region of the liquid flow path, and the movable member and the movable member are provided during the bubble defoaming step. A liquid discharge head, comprising a bubble transfer mechanism that transfers a bubble in the liquid flow path by generating a liquid flow along a surface of the liquid flow path facing the heating element from a gap between the liquid flow path and the restriction portion.
【請求項2】 前記可動部材は、前記吐出口に向かう液
体の流れに関して上流方向に成長する気泡のみを抑制す
るために設けられていることを特徴とする請求項1に記
載の液体吐出ヘッド。
2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the movable member is provided to suppress only bubbles that grow in the upstream direction with respect to the flow of the liquid toward the ejection port.
【請求項3】 前記可動部材は自由端を有しており、該
自由端は前記気泡発生領域の実質中央部に位置している
ことを特徴とする請求請1に記載の液体吐出ヘッド。
3. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the movable member has a free end, and the free end is located substantially in the center of the bubble generating region.
【請求項4】 前記可動部材は前記自由端近傍で前記規
制部に実質的に接触することを特徴とする請求項3に記
載の液体吐出ヘッド。
4. The liquid ejection head according to claim 3, wherein the movable member substantially contacts the regulation portion near the free end.
【請求項5】 前記可動部材の待機時における前記液流
路の流路抵抗は、前記規制部を境界として下流側よりも
上流側のほうが低くなっていることを特徴とする請求項
1に記載の液体吐出ヘッド。
5. The flow path resistance of the liquid flow path during standby of the movable member is lower on the upstream side than on the downstream side with the restriction portion as a boundary. Liquid ejection head.
【請求項6】 前記規制部は前記液流路の前記可動部材
からの距離を部分的に小さくすることにより形成されて
いることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッ
ド。
6. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the regulating portion is formed by partially reducing a distance of the liquid flow path from the movable member.
【請求項7】 液体中に気泡を発生させるための熱エネ
ルギーを発生する発熱体と、前記液体を吐出する部分で
ある吐出口と、該吐出口に連通するとともに、前記液体
に気泡を発生させる気泡発生領域を有する液流路と、前
記気泡発生領域に設けられ前記気泡の成長に伴い変位す
る可動部材と、前記可動部材の変位を所望の範囲に規制
する規制部とを備え、前記気泡発生時のエネルギーによ
り前記吐出口から前記液体を吐出する液体吐出ヘッドを
用いた液体吐出方法であって、前記規制部は前記液流路
の前記気泡発生領域上方に設けられるものであって、前
記気泡の消泡工程時に前記可動部材と前記規制部との間
隙から前記液流路の前記発熱体に対向する面に沿った液
流を生じさせ前記液流路中の気泡を移送する工程を有す
ることを特徴とする液体吐出方法。
7. A heating element that generates thermal energy for generating bubbles in a liquid, a discharge port that is a part that discharges the liquid, and a discharge port that communicates with the discharge port and generate bubbles in the liquid. A liquid flow path having a bubble generation region, a movable member that is provided in the bubble generation region and is displaced as the bubble grows, and a regulation unit that regulates the displacement of the movable member within a desired range, and the bubble generation A liquid discharge method using a liquid discharge head that discharges the liquid from the discharge port by the energy of time, wherein the restriction portion is provided above the bubble generation region of the liquid flow path, In the defoaming step, the step of generating a liquid flow along the surface of the liquid flow path facing the heating element from the gap between the movable member and the restriction portion, and transferring the bubbles in the liquid flow path. Characterized by Liquid ejection method.
【請求項8】 請求項1乃至6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
体を受け取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 ejection head according to claim 1; and a recording medium conveyance unit that conveys a recording medium that receives the liquid ejected from the liquid ejection 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、前記被記録媒体に該インクを付着させることで記録
を行うことを特徴とする請求項8に記載の液体吐出装
置。
9. The liquid ejection apparatus according to claim 8, wherein recording is performed by ejecting ink from the liquid ejection head and adhering the ink to the recording medium.
JP23611398A 1998-07-28 1998-08-21 Liquid ejection head, liquid ejecting method and liquid ejector Pending JP2000062174A (en)

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