JP2000062179A - Liquid ejecting head, method for liquid ejection and liquid ejecting device - Google Patents

Liquid ejecting head, method for liquid ejection and liquid ejecting device

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JP2000062179A JP23611798A JP23611798A JP2000062179A JP 2000062179 A JP2000062179 A JP 2000062179A JP 23611798 A JP23611798 A JP 23611798A JP 23611798 A JP23611798 A JP 23611798A JP 2000062179 A JP2000062179 A JP 2000062179A
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    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a refilling property of an ink jet head and to attain stability thereof by a method wherein an inertia force of a liquid in a staying condition is changed beforehand to be in a condition for contributing to the refilling. SOLUTION: In a liquid ejecting head, a liquid passage 10 having a bubble generating region 11 except an ejection nozzle 18 becomes a substantially closed space by virtue of the contact of a deformed movable member 31 with a stopper 64 and extinguishing of bubbles is started in the closed space condition. The movable member 31 is deformed such that it is elastically projected to an upstream side before becoming the maximum bubble volume and the projected section is deformed in the downstream side by the elastic force at the bubble contraction stage.

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ヘッド、液体吐出ヘッドを用
いたヘッドカートリッジ及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有する液
体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリ
ッジ及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 ejection head for ejecting a desired liquid by the generation of bubbles caused by the action of thermal energy on the liquid, a head cartridge using the liquid ejection head, and a liquid ejection device. In particular, the present invention relates to a liquid ejection head having a movable member that is displaced by utilizing the generation of bubbles, a head cartridge using the liquid ejection head, and a liquid ejection device.

【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】このようなヘッドの他にも、気泡の発生に
伴って発生するバック波(吐出口へ向かう方向とは逆の
方向へ向かう圧力)に着目し、吐出において損失エネル
ギーになるバック波を防止する構造の発明が特開平6−
31918号公報(特に第3図)に開示されている。こ
の公報に記載の発明は、三角形状の板状部材の三角形部
分を気泡を発生するヒーターに対して対向させたもので
ある。この発明では、板状部材によってバック波を一時
的に且つわずかには抑えられている。しかし、気泡の成
長と三角形部分との相関関係については全く触れていな
いし、その着想もないため、上記の発明は以下の問題点
を含んでいる。
In addition to such a head, attention is paid to a back wave (pressure directed in the direction opposite to the direction toward the ejection port) generated with the generation of bubbles, and The invention of the structure for preventing is disclosed in JP-A-6-
No. 31918 (particularly FIG. 3). In the invention described in this publication, a triangular portion of a triangular plate member is opposed to a heater that generates bubbles. In the present invention, the back wave is temporarily and slightly suppressed by the plate member. However, since the correlation between the bubble growth and the triangular portion is not mentioned at all and there is no idea of it, the above invention includes the following problems.

【0009】すなわち、上記公報に記載の発明では、ヒ
ーターが凹部の底に位置しており吐出口との直線的連通
状態をとれないため、液滴形が安定できず、さらに気泡
の成長は三角形の頂点の部分の周囲から許容されている
ため、気泡は三角形の板状部材の片側から反対側全体ま
で成長し、結果的に板状部材が存在していないかのよう
に液中における通常の気泡の成長が完成してしまう。従
って、成長した気泡にとって板状部材の存在は何ら関係
のないものとなってしまう。逆に、板状部材の全体が気
泡に囲まれるために、気泡の収縮段階において、凹部に
位置するヒーターへのリフィルは乱流を生じせしめ、そ
の凹部内に微小気泡を蓄積する原因となり、成長気泡に
基づいて吐出を行う原理自体を乱すことになってしま
う。
That is, in the invention described in the above publication, since the heater is located at the bottom of the recess and cannot establish a linear communication with the discharge port, the droplet shape cannot be stabilized and the bubble growth is triangular. Since it is allowed around the top of the triangle, bubbles grow from one side of the triangular plate to the entire opposite side, and as a result, normal bubbles in the liquid as if the plate was not present. The growth of bubbles is completed. Therefore, the presence of the plate-shaped member has nothing to do with the grown bubbles. On the contrary, since the entire plate-shaped member is surrounded by bubbles, refilling the heater located in the recess causes turbulent flow during the bubble contraction stage, which causes the accumulation of minute bubbles in the recess, causing growth. The principle itself of discharging based on bubbles is disturbed.

【0010】他方、EP公開公報436047A1は、
吐出口近傍域と気泡発生部との間にこれらを遮断する第
1弁と、気泡発生部とインク供給部との間にこれらを完
全に遮断する第2弁とを交互に開閉させる発明を提案し
ている(EP436047A1の第4〜9図)。しか
し、この発明はこれら3つの部屋を2つづつに区分して
しまうために、吐出時には液滴に追従するインクが大き
な尾引きとなり、気泡成長・収縮・消泡を行う通常の吐
出方式に比べてサテライトドットがかなり多くなってし
まう(消泡によるメニスカス後退の効果を使えないと推
定される)。また、リフィル時は、気泡発生部に液体が
消泡に伴って供給されるが、吐出口近傍域には次の発泡
が生じるまで液体は供給できないので、吐出液滴のばら
つきが大きいだけでなく、吐出応答周波数が極めて小さ
く、実用レベルではない。
On the other hand, EP Publication No. 436047A1 discloses
The invention proposes to alternately open and close a first valve that shuts off the area near the ejection port and the bubble generating portion, and a second valve that shuts off the air bubble generating portion and the ink supply portion completely. (EP 436047A1 FIGS. 4-9). However, in the present invention, since these three chambers are divided into two, the ink that follows the droplets becomes a large trail at the time of ejection, and compared with the normal ejection method in which bubble growth, contraction, and defoaming are performed. Therefore, the satellite dots are considerably increased (it is presumed that the effect of meniscus receding due to defoaming cannot be used). Further, at the time of refilling, the liquid is supplied to the bubble generation part along with the defoaming, but since the liquid cannot be supplied to the area near the discharge port until the next foaming occurs, not only is there a large variation in the discharged droplets. , The ejection response frequency is extremely small, and is not at a practical level.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術とはま
ったく異なり液滴の吐出に関し有効に貢献できる可動部
材(自由端を支点よりも吐出口側に有する板状部材等)を
用いた発明が、本願出願人によって数多く提案されてい
る。その発明のうち、特開平9-48127号公報は上述した
可動部材の挙動がわずかに乱れることを防止すべく、可
動部材の変位の上限を規制する発明を開示している。ま
た、特開平9-323420号公報は、上記可動部材に対して、
上流における共通液室の位置を、上記可動部材の利点を
利用して可動部材の自由端側;つまり下流側にシフトさ
せてリフィル能力を高める発明を開示している。これら
は、発明が生み出される前提の想定に、気泡の成長を可
動部材で一時的に包み込んだ状態から一気に吐出口側に
開放する形態を採っていたため、気泡全体が液滴形成に
関わる個々の要素や、それらの相関関係については注目
されていない。
An invention using a movable member (a plate-like member having a free end closer to the discharge port than a fulcrum) that can effectively contribute to the discharge of liquid droplets is completely different from the above-mentioned prior art. , Have been proposed by the applicant of the present application. Among the inventions, Japanese Patent Laid-Open No. 9-48127 discloses an invention in which the upper limit of the displacement of the movable member is regulated in order to prevent the behavior of the movable member described above from being slightly disturbed. Further, JP-A-9-323420 discloses that, with respect to the movable member,
Disclosed is an invention in which the position of the common liquid chamber in the upstream is shifted to the free end side of the movable member; In these cases, the assumption that the invention was created was that the growth of bubbles was temporarily wrapped in the movable member and then opened to the discharge port side at once, so that the entire bubbles are associated with individual elements involved in droplet formation. No attention has been paid to their correlation.

【0012】次の段階として、本願出願人は、特開平10
-24588号公報にて、液体吐出に関わる要素として圧力波
伝播による気泡成長に注目した発明(音響波)として、
気泡発生領域の一部を上記可動部材から開放する発明を
開示している。しかしながら、この発明においても液体
吐出時の気泡の成長のみに着目しているため、気泡全体
が液滴自体の形成に係わる個々の要素や、それらの相関
関係について注目されていない。
As the next step, the applicant of the present invention has disclosed that
-24588, as an invention (acoustic wave) focusing on bubble growth by pressure wave propagation as an element related to liquid ejection,
An invention is disclosed in which a part of the bubble generation region is released from the movable member. However, even in the present invention, since attention is paid only to the growth of bubbles at the time of ejecting the liquid, no attention is paid to the individual elements relating to the formation of the droplets themselves as a whole and their correlations.

【0013】従来から知られている膜沸騰による気泡の
前方部分(エッヂシューター型)が吐出に大きな影響を与
えることは知られているものの、この部分をより効率よ
く吐出液滴の形成に貢献せしめることについて従来着目
したものはなく、本発明はこれらの技術的解明をすべく
本発明者たちは鋭意研究を行った。
Although it is known that the front portion (edge shooter type) of bubbles due to film boiling which has been conventionally known has a great influence on ejection, this portion can contribute to formation of ejected droplets more efficiently. Nothing has hitherto been paid attention to this, and the present inventors have conducted diligent research in order to clarify the technical aspects of the present invention.

【0014】本発明は、この吐出液滴形成という観点か
ら気泡の発生から消泡にいたる経過をより詳細に解析す
ることで、数多くの発明が生まれた中の一つであって、
可動部材の変位によって生じる、上流側への実質的な密
閉空間を形成した後のリフィル特性の向上に関して、気
泡の前方部分の成長から消泡開始時までに可動部材に要
求される好ましい特性について検討してなされたもので
ある。
The present invention is one of many inventions born from a more detailed analysis of the process from bubble generation to defoaming from the viewpoint of forming discharged droplets.
Regarding the improvement of the refill characteristics after the formation of a substantially closed space upstream due to the displacement of the movable member, we examined the preferable characteristics required for the movable member from the growth of the front part of the bubble to the start of defoaming. It was done by.

【0015】本発明は、液滴吐出時に実質的な密閉空間
の吐出口側の変化に対して、上流側の実質的な液体の停
留状態に着目し、この停留状態の流体の慣性力をリフィ
ルに貢献できる状態に事前に変化せしめることで、イン
クジェットヘッドのリフィル特性の向上と安定性の確保
を目的とするものである。
The present invention pays attention to the substantial liquid retention state on the upstream side with respect to the change of the ejection port side of the substantially closed space at the time of droplet ejection, and refills the inertial force of the fluid in this retention state. The purpose of this is to improve the refill characteristics of the inkjet head and ensure stability by changing the state in advance so that it can contribute to the.

【0016】[0016]

【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、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片持
ち梁状の可動部材と、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、前記発熱体と前記吐出口とは直線的連通
状態となっているとともに、前記規制部は前記液流路の
前記気泡発生領域に対向して設けられ、変位した前記可
動部材の自由端近傍と前記規制部とが実質的に接触する
ことによって、前記気泡発生領域を有する液流路が前記
吐出口を除いて実質的に閉じた空間となるとともに、前
記可動部材は最大気泡体積以前に弾性的に上流側に凸状
となるように変位し、気泡収縮段階でその凸状部がその
弾性力で下流側に変位することを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a heating element for generating thermal energy for generating bubbles in a liquid, and a discharge port for discharging the liquid. A liquid flow path that is in communication with the discharge port and has a bubble generation region for generating bubbles in the liquid; a cantilever-shaped movable member that is provided in the bubble generation region and is 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 bubbles are generated, wherein the heating element and the ejection port are linear. While being in a communication state, the restriction portion is provided so as to face the bubble generation region of the liquid flow path, and the vicinity of the free end of the displaced movable member and the restriction portion are substantially in contact with each other. ,Previous The liquid flow path having a bubble generation region becomes a substantially closed space except for the discharge port, and the movable member is elastically displaced to a convex shape upstream before the maximum bubble volume, It is characterized in that the convex portion is displaced to the downstream side by the elastic force in the contracting stage.

【0017】また本発明は、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、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、前記可動部材が
前記気泡の最大発泡前に前記規制部に実質的に接触する
とともに弾性的に上流側に凸状となるように変位して前
記気泡発生領域を有する液流路が前記吐出口を除いて実
質的に閉じた空間となる工程と、前記気泡の収縮段階で
前記可動部材の凸状部がその弾性力で下流側に変位する
工程と、を有することを特徴とする。
Further, according to 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, and the bubble is bubbled in the liquid. A liquid flow path having a bubble generation region to be generated, a movable member provided in the bubble generation region and displaced with the growth of the bubbles, and a restriction portion for restricting displacement of the movable member within a desired range, A liquid ejection method using a liquid ejection head that ejects the liquid from the ejection port by energy when bubbles are generated, wherein the movable member substantially comes into contact with the restriction portion before the maximum foaming of the bubbles and the elasticity is increased. Of the liquid flow path having the bubble generation region to become a substantially closed space except for the discharge port, and the movable member is contracted at the bubble generation stage. Convex Part is characterized by having a, a step of displacing a downstream side in its elastic force.

【0018】さらには、前記可動部材が前記規制部に実
質的に接触したまま前記気泡が収縮する工程をさらに有
することを特徴とする。
Furthermore, the method further comprises the step of contracting the bubbles while the movable member is substantially in contact with the restriction portion.

【0019】さらには、前記可動部材が前記規制部に実
質的に接触したまま前記気泡が収縮する工程では、前記
気泡の収縮に伴う液体の移動の大部分を前記吐出口から
上流方向に向かわせ、前記吐出口内にメニスカスを急速
に引き込むことを特徴とする。
Further, in the step of contracting the bubble while the movable member is substantially in contact with the regulating portion, most of the movement of the liquid due to the contraction of the bubble is directed in the upstream direction from the discharge port. The meniscus is rapidly drawn into the discharge port.

【0020】さらには、前記気泡収縮工程中に、前記可
動部材を前記規制部より離間させることにより前記気泡
発生領域に吐出口に向かう下流方向への液流を生じさ
せ、前記メニスカスの引き込みを急制動することを特徴
とする。
Further, during the bubble shrinking step, the movable member is separated from the regulating portion to generate a liquid flow in the bubble generating region in the downstream direction toward the discharge port, so that the meniscus is rapidly drawn. It is characterized by braking.

【0021】上記構成によれば、可動部材が最大気泡体
積以前に弾性的に上流側に凸状となるように変位し、気
泡収縮段階でその凸状部がその弾性力で下流側に変位す
るため、主たるリフィルが開始される前に、上記停留状
態の慣性力を緩和して、リフィル方向への初期移動を可
能にすることができる。これにより、リフィルが安定か
つ早急に実行されることになるので、液滴形成に対して
十分な貢献ができる。本発明のその他の効果について
は、各実施形態の記載から理解できよう。
According to the above construction, the movable member is elastically displaced so as to be convex toward the upstream side before the maximum bubble volume, and the convex portion is displaced toward the downstream side by the elastic force in the bubble contraction stage. Therefore, before the main refill is started, the inertial force in the stationary state can be relaxed to enable the initial movement in the refill direction. As a result, refilling is performed stably and promptly, so that sufficient contribution can be made to droplet formation. Other effects of the present invention can be understood from the description of each embodiment.

【0022】なお、本発明の説明で用いる「上流」「下
流」とは、液体の供給源から気泡発生領域(又は可動部
材)を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、
又はこの構成上の方向に関しての表現として表されてい
る。
The terms "upstream" and "downstream" used in the description of the present invention refer to the direction of flow of the liquid from the liquid supply source through the bubble generation region (or movable member) to the discharge port.
Alternatively, it is expressed as an expression regarding this structural direction.

【0023】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
気泡の中心に対して、上記流れ方向や上記構成上の方向
に関する下流側、又は、発熱体の面積中心より下流側の
領域で発生する気泡を意味する。同様に、気泡自体に関
する「上流側」とは気泡の中心に対して、上記流れ方向
や上記構成上の方向に関する上流側、又は、発熱体の面
積中心より上流側の領域で発生する気泡を意味する。
Further, the "downstream side" with respect to the bubble itself means
It means a bubble generated in the downstream side with respect to the center of the bubble in the flow direction or the structural direction, or in the region downstream from the center of the area of the heating element. Similarly, the term "upstream side" regarding the bubble itself means a bubble generated in the upstream side with respect to the flow direction or the above structural direction with respect to the center of the bubble, or in the region upstream from the center of area of the heating element. To do.

【0024】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 restriction portion used in the present invention means that the movable member and the restriction portion are in direct contact with each other even in the proximity state in which a liquid of about several μm is interposed therebetween. Good.

【0025】[0025]

【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.

【0026】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, and shows the characteristic phenomena in the liquid flow path of (a) to (f). It is shown divided into steps.

【0027】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 ejection head of this embodiment, as the ejection energy generating element for ejecting the liquid, the heating element 2 for applying the thermal energy to 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.

【0028】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 in the vicinity of the surface where the heating element 2 contacts the discharge liquid. 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.

【0029】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。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. 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.

【0030】以上の構成により、変位した可動部材31
とストッパ64との接触によって、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
た空間になるという従来にない特徴的なヘッド構造を提
案している。
With the above structure, the displaced movable member 31
It proposes a unique head structure in which the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 becomes a substantially closed space except for the discharge port 18 by the contact between the stopper 64 and the stopper 64.

【0031】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.

【0032】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.

【0033】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がほぼ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波が液流路10内に伝
播し、それに伴い液体は気泡発生領域の中央領域を境に
下流側及び上流側に移動し、上流側においては気泡40
の成長に伴う液の流れにより可動部材31が変位し、下
流側においては吐出口18から吐出滴66が吐出しつつ
ある。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、液体の移動に対し流路からの抵抗が下流側
に比較して低くなっていて液体流動がしやすい領域であ
る低流路抵抗領域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。それに伴い
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. 1B 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 grow to the maximum. At this time, the pressure wave based on the generation of the bubbles 40 propagates in the liquid flow path 10, and accordingly, the liquid moves to the downstream side and the upstream side with the central region of the bubble generation region as a boundary, and the bubbles 40 on the upstream side.
The movable member 31 is displaced by the flow of the liquid accompanying the growth of the liquid, and the discharge droplet 66 is being discharged from the discharge port 18 on the downstream side. Here, in the movement of the liquid toward the upstream side, that is, in the direction of the common liquid chamber 13, the resistance from the flow passage with respect to the movement of the liquid is lower than that on the downstream side, and the liquid is easily flown in the low flow passage. Although a large flow occurs due to the resistance region 65, when the movable member 31 is displaced until it comes close to or comes into contact with the stopper 64, further displacement is restricted, so that the movement of the liquid in the upstream direction is also largely restricted there. Accordingly, 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, some of the bubbles 40, the growth of which is restricted by the movable member 31, pass through a slight gap between the side walls of the liquid flow path 10 and the side portion of the movable member 31, and rise to the upper surface side of the movable member 31. is doing. This raised bubble will be referred to as "raised bubble (41)" in the present specification.

【0034】この状態において、可動部材31に対して
吐出口側への液流路の全体形状は、上流側から下流側に
向かって広がってゆく構造となっている。
In this state, the overall shape of the liquid flow path from the movable member 31 to the discharge port side is such that it widens from the upstream side to the downstream side.

【0035】本発明においては図11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. 11, a "linear communication state" is maintained in which a straight flow passage structure is maintained with respect to the liquid flow between the discharge port side portion of the bubble 40 and the discharge port. 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 defined. 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.

【0036】一方、前述したように気泡40の上流側の
部分は可動部材31の変位がストッパ64によって規制
されているため、上流側への液流の慣性力によって可動
部材31を上流側へ凸形状に湾曲させ応力をチャージさ
せるまでにとどまった状態で小さなサイズになってい
る。この部分全体としては、ストッパ部及び液流路仕切
壁101と可動部材31と支点33とで上流側の領域に
進入する量をほとんど無にしている。(ただし、可動部
材31と液流路仕切壁101との間隙で10μm以下の
スペースに対する部分隆起気泡は許容する。) なお、この凸状のたわみ量は、最大でも20ミクロン程
度で微量な範囲のものである。
On the other hand, as described above, since the displacement of the movable member 31 is restricted by the stopper 64 in the upstream portion of the bubble 40, the movable member 31 is projected to the upstream side by the inertial force of the liquid flow to the upstream side. It has a small size in a state that it stays until it is bent into shape and charged with stress. As a whole of this portion, the stopper portion, the liquid flow path partition wall 101, the movable member 31, and the fulcrum 33 have almost no amount of entering the upstream region. (However, a partially raised bubble in a space of 10 μm or less in the gap between the movable member 31 and the liquid flow path partition wall 101 is allowed.) The convex deflection amount is about 20 μm at the maximum and in a minute range. It is a thing.

【0037】これによって、上流側への液流を大幅に規
制し、隣接したノズルへの流体クロストークや、後述す
る高速リフィルを阻害する供給路系における液の逆流や
圧力振動を防止する。
As a result, the liquid flow to the upstream side is significantly restricted, and fluid crosstalk to the adjacent nozzles and liquid backflow and pressure oscillation in the supply path system that hinders high-speed refill described later are prevented.

【0038】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
力を生じさせる。図1(b)の状態で、可動部材31は
上流側へ凸形状に湾曲した応力チャージ状態であったた
め、図1(c)では、可動部材自身としては応力を開放
する側すなわち上流側から液流を引き戻し上流方向に対
し凹形状になろうとする力が発生する。このため、ある
時点から前述した上流方向への液の移動力にこの上流方
向からの可動部材の引き戻し力が打ち勝ってわずかなが
らに上流側から吐出口側への流れを生じさせ始め、可動
部材31も撓みが減じ、上流方向に凹形状への変位が始
まる。すなわち、一時的に液流路内の液体がトータルと
して吐出口方向に一方的に向う流れが生じるという、気
泡40の上流側と下流側でのアンバランス状態が発生す
るのである。
FIG. 1C shows a state in which the negative pressure inside the bubbles 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 bubbles 40 is started. At this point, since a large force of the liquid in the upstream direction due to bubble growth remains, the movable member 31 is still in contact with the stopper 64 for a certain period after the start of contraction of the bubble 40, and most of the contraction of the bubble 40 occurs. Generates a liquid moving force from the discharge port 18 in the upstream direction. In the state shown in FIG. 1B, the movable member 31 is in a stress-charged state in which the movable member 31 is curved in a convex shape toward the upstream side. Therefore, in FIG. 1C, as the movable member itself, the stress is released from the upstream side. A force is generated that pulls back the flow and makes a concave shape in the upstream direction. Therefore, from a certain point in time, the pulling force of the movable member from the upstream direction overcomes the above-described moving force of the liquid in the upstream direction, and a slight amount of flow starts from the upstream side to the discharge port side. Also, the bending is reduced, and the displacement to the concave shape starts in the upstream direction. That is, an unbalanced state occurs between the upstream side and the downstream side of the bubble 40, in which a total flow of liquid in the liquid flow path is unidirectionally directed toward the discharge port.

【0039】その直後のタイミングでは、液流路内全体
としては、いまだ変位した可動部材31とストッパ64
との接触によって、気泡発生領域11を有する液流路1
0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全体バランスと
して吐出口18近傍の液体を上流方向へ移動させる力と
して強く働く。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。
At the timing immediately after that, the movable member 31 and the stopper 64 which are still displaced in the entire liquid flow path.
A liquid flow path 1 having a bubble generation region 11 by contact with
Since 0 is a substantially closed space except for the ejection port 18, the contraction energy of the bubble 40 strongly acts as a force for moving the liquid in the vicinity of the ejection port 18 in the upstream direction as a total balance. 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.

【0040】図1(d)では、消泡工程がほぼ終了し吐
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の反発力と気泡40の消泡による収縮力によ
って、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、可動部材
31とストッパ64との近接または接触状態が開放し始
める。これに伴い低流路抵抗領域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、または吐出口18方向に凸になってい
る液柱部分をできるだけ分離させず取り込みながら比較
的低速で発泡前の位置へ戻り始める。特に、メニスカス
Mの復帰の流れと上流からのリフィルとが合流すること
で吐出口18〜ヒータ2間で流速がほとんどゼロの領域
を形成することでメニスカスの収束性が良い。これはイ
ンクの粘度や表面張力にもよるが、本発明によれば、こ
の液柱が分離しサテライトとなって印字物に付着し画像
品位を低下させたり、オリフィス近傍に付着し吐出方向
に悪影響を及ぼしたり、吐出不良を引き起こしたりする
ものを激減させることができる。
FIG. 1D shows a state in which the defoaming step is almost completed and the discharged droplet 66 and the meniscus M are separated. In the low flow path resistance region 65, due to the repulsive force of the movable member 31 and the contracting force of the bubble 40 defoaming against the moving force of the liquid in the upstream direction, the downward displacement of the movable member 31 and the accompanying low flow path resistance region 65 are caused. The flow in the downstream direction is started, and the proximity or contact state between the movable member 31 and the stopper 64 begins to open. Along with this, the flow in the downstream direction in the low flow path resistance region 65 has a small flow path resistance, so 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 remains outside the ejection port 18 or is a liquid column portion that is convex toward the ejection port 18. While taking in as little as possible, it starts returning to the position before foaming at a relatively low speed. In particular, the return flow of the meniscus M and the refill from the upstream merge to form a region where the flow velocity is almost zero between the discharge port 18 and the heater 2, so that the meniscus converges well. Although this depends on the viscosity and surface tension of the ink, according to the present invention, this liquid column separates and becomes a satellite and adheres to the printed matter to deteriorate the image quality, or adheres to the vicinity of the orifice and adversely affects the ejection direction. It is possible to drastically reduce the number of things that cause a discharge failure or cause a discharge failure.

【0041】また、メニスカスM自身も大きく液流路内
に引き込まれる以前に復帰を開始するので、液移動速度
自体はそれほど大きくなくても短時間で復帰を果たすた
め、メニスカスのオーバーシュート、すなわち吐出口1
8で停止せず吐出口18の外側への凸形状となる量を低
減し、オーバーシュートに引き続いて発生する吐出口1
8を収束点とした減衰振動現象を極めて短時間で終了さ
せることができる。この減衰振動現象も印字品位に悪影
響を及ぼすため、本発明は安定的な高速印字を可能とし
ている。
Further, since the meniscus M itself also starts to recover before being largely drawn into the liquid flow path, the meniscus M can be recovered in a short time even if the liquid movement speed itself is not so large. Exit 1
The amount of the convex shape outward of the discharge port 18 without stopping at 8 is reduced, and the discharge port 1 generated subsequent to the overshoot
It is possible to finish the damped oscillation phenomenon with 8 as the convergence point in an extremely short time. Since this damped vibration phenomenon also adversely affects the printing quality, the present invention enables stable high-speed printing.

【0042】また、前述した可動部材31とストッパ6
4の間の部分を介した液流路10への流れ込みは図1
(d)に示すように天板50側の壁面での流速を高める
ため、この部分での微少泡などの残留も極めて少なく、
吐出の安定性に寄与している。一方、吐出滴66に対し
直後に存在するサテライト67の中には図1(c)にお
ける急速なメニスカス引き込みによって吐出滴と極めて
近接しているものもあり、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。
The movable member 31 and the stopper 6 described above are also provided.
The flow-in to the liquid flow path 10 through the portion between 4 is shown in FIG.
As shown in (d), since the flow velocity on the wall surface on the side of the top plate 50 is increased, extremely small bubbles and the like remain in this portion,
Contributes to the stability of ejection. On the other hand, some satellites 67 existing immediately after the ejected droplet 66 are very close to the ejected droplet due to the rapid meniscus drawing in FIG. The phenomenon of receiving the force attracted to the ejected droplet by the vortex, that is, a so-called slipstream phenomenon occurs.

【0043】この現象について詳しく説明する。旧来か
らの液体吐出ヘッドでは吐出口から液体が吐出された瞬
間に液滴が球体を形成することはなく、先端に球状部を
持つ液柱に近い状態で吐出される。そして、尾引きの部
分が主滴とメニスカスの両方に引っ張られてメニスカス
より切り離されたときに尾引きの部分からサテライトド
ットが形成され、主滴と共に被記録体へ飛翔することが
知られている。サテライトドットは主滴よりも後から飛
翔するため、メニスカスにも引っ張られていた分だけ吐
出速度が低く、その着弾位置が主滴とずれて、印字品位
が劣化してしまう。本発明による液体吐出ヘッドでは、
前述のようにメニスカスを後退させる力が旧来の液体吐
出ヘッドよりも大きいため、主滴が吐出した後の尾引き
部分を引っ張る力が強く、尾引き部分とメニスカスを切
り離す力が強くなってこの切り離すタイミングも早くな
る。したがって、尾引き部分から形成されるサテライト
ドットが小さくなり、また主滴とサテライトドットとの
距離が短くなる。さらに、尾引き部分がいつまでもメニ
スカスに引っ張られ続けないため、吐出速度が低下せ
ず、吐出滴66の後方でいわゆるスリップストリーム現
象によりサテライト67が引き寄せられる。
This phenomenon will be described in detail. In the conventional liquid ejection head, the droplet does not form a sphere at the moment when the liquid is ejected from the ejection port, and is ejected in a state close to a liquid column having a spherical portion at the tip. It is known that when the trailing portion is pulled by both the main droplet and the meniscus and separated from the meniscus, satellite dots are formed from the trailing portion and fly to the recording medium together with the main droplet. . Since the satellite dots fly after the main droplet, the ejection speed is low because the satellite dot is pulled by the meniscus, and the landing position of the satellite dot deviates from the main droplet, deteriorating the print quality. In the liquid ejection head according to the present invention,
As described above, since the force for retracting the meniscus is larger than that of the conventional liquid ejection head, the force for pulling the tailing portion after the main droplet is ejected is strong, and the force for separating the tailing portion and the meniscus becomes strong, and this separation is performed. The timing will be earlier. Therefore, the satellite dots formed from the trailing portion become smaller, and the distance between the main droplet and the satellite dot becomes shorter. Furthermore, since the trailing portion does not continue to be pulled by the meniscus, the ejection speed does not decrease, and the satellite 67 is attracted by the so-called slipstream phenomenon behind the ejection droplet 66.

【0044】図1(e)では図1(d)の状態がさらに
進んだ状態を示す。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、気泡40の消泡工程完了と可動部
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18
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。この事により、本形態におけ
るリフィル特性は飛躍的に向上する。
FIG. 1E shows a further advanced state of FIG. 1D. The satellite 67 has a further drop 66.
And are attracted at the same time, and the pulling force due to the slipstream phenomenon also increases. On the other hand, from the upstream side, the discharge port 18
The liquid is moved in the direction in which the liquid 40 is drawn downward from the initial position by the completion of the defoaming process of the bubbles 40 and the displacement overshoot of the movable member 31 to draw the liquid from the upstream side and the discharge port 18.
This causes the phenomenon of the liquid being pushed in the direction. In addition, the cross-sectional area of the liquid flow path in which the stopper 64 is present is increased to increase the liquid flow in the direction of the discharge port 18 and accelerate the return of the meniscus M to the discharge port 18. As a result, the refill characteristics in this embodiment are dramatically improved.

【0045】また、気泡の消滅時に発生するキャビテー
ション発生時は可動部材31の下方変位によって消泡点
と吐出口18が区分されるため、キャビテーションによ
る衝撃波が吐出口18に直接伝達されず可動部材31に
多く吸収されるため、キャビテーションによる衝撃波が
メニスカスに到達してメニスカスからマイクロドットと
呼ばれる微小液滴が発生するがほとんどなくなるため、
マイクロドットが印刷物に付着して画品位を低下させた
り、吐出口18近傍に付着して吐出を不安定にさせたり
する現象が激減するのである。
Further, when cavitation occurs when bubbles disappear, the defoaming point and the discharge port 18 are separated by the downward displacement of the movable member 31, so that the shock wave due to cavitation is not directly transmitted to the discharge port 18 and the movable member 31. Since a large amount of light is absorbed by the cavitation, shock waves due to cavitation reach the meniscus, and minute droplets called microdots are hardly generated from the meniscus, but
The phenomenon that the microdots adhere to the printed matter to deteriorate the image quality, or the microdots adhere to the vicinity of the ejection port 18 to make the ejection unstable is drastically reduced.

【0046】さらに、消泡によるキャビテーション発生
ポイントも可動部材31により支点33側にずれるた
め、ヒータ2に対するダメージが少なくなる。また、可
動部材31とヒーター2間での増粘インクの強制的な移
動を引き起こし、この閉域から排除することで吐出耐久
性が向上する。同時に、同現象によりこの領域でのヒー
タへのこげの付着も少なくなる為、吐出安定性が向上す
る。
Further, since the cavitation generation point due to defoaming is also shifted to the fulcrum 33 side by the movable member 31, the damage to the heater 2 is reduced. Further, the viscous ink is forcibly moved between the movable member 31 and the heater 2 and removed from this closed region, so that the ejection durability is improved. At the same time, due to the same phenomenon, the amount of burnt deposits on the heater in this region is reduced, and the ejection stability is improved.

【0047】図1(f)では、図1(e)の状態がさら
に進み、サテライト67が吐出滴66にとり込まれた状
態を示す。この吐出滴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。
FIG. 1F shows a state where the state of FIG. 1E has further advanced and the satellite 67 has been taken into the discharge droplet 66. The combination of the discharge droplet 66 and the satellite 67 does not always occur in each discharge even in the other embodiments.
It may or may not occur 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.

【0048】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.

【0049】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.

【0050】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.

【0051】図2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. 2 is a perspective perspective view of a part of the head shown in FIG. 1B, which basically shows the same state as 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.

【0052】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。
In addition, in the defoaming process of the bubbles 40, the raised bubbles 41 move 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.

【0053】このように上記構成の液体吐出ヘッドで
は、気泡の発生によって吐出口から液体が吐出された瞬
間では吐出液滴は先端に球状部を持つ液柱に近い状態で
吐出される。この事は旧来のヘッド構造でも同じである
が、本発明では、気泡の成長工程によって可動部材が変
位し、この変位した可動部材が規制部に接触したとき、
気泡発生領域を有する液流路が吐出口を除いて、実質的
に閉じた空間が形成される。したがって、この状態で気
泡を消泡すれば、消泡によって可動部材が規制部より離
れるまでは上述の閉空間が保たれるため、気泡の消泡エ
ネルギーのほとんどが吐出口近傍の液体を上流方向へ移
動させる力として働くこととなる。その結果、気泡の消
泡開始直後においては、吐出口からメニスカスが液流路
内に急速に引き込まれ、吐出口の外側で吐出液滴と繋が
って液柱を形成している尾引き部分がメニスカスにより
強い力ですばやく切り離される。これにより、尾引き部
分から形成されるサテライトドットが小さくなり、印字
品位を向上させることができる。
As described above, in the liquid discharge head having the above-described structure, at the moment when the liquid is discharged from the discharge port due to the generation of bubbles, the discharged liquid droplets are discharged in a state close to a liquid column having a spherical portion at the tip. This is the same in the conventional head structure, but in the present invention, when the movable member is displaced by the bubble growing process and the displaced movable member comes into contact with the restriction portion,
A liquid flow path having a bubble generation region forms a substantially closed space except for the discharge port. Therefore, if the bubbles are defoamed in this state, the above-mentioned closed space is maintained until the movable member is separated from the regulation part by the defoaming, so most of the defoaming energy of the bubbles moves the liquid near the discharge port in the upstream direction. It will work as a force to move to. As a result, immediately after the start of defoaming of the air bubbles, the meniscus is rapidly drawn into the liquid flow path from the ejection port, and the tailing portion that is connected to the ejection droplet outside the ejection port and forms the liquid column is the meniscus. It is quickly separated with a stronger force. As a result, the satellite dots formed from the trailing portion become smaller, and the printing quality can be improved.

【0054】さらに、尾引き部分がいつまでもメニスカ
スに引っ張られ続けないことで、吐出速度が低下せず、
また吐出滴とサテライトドットとの距離も短くなるの
で、吐出滴の後方でいわゆるスリップストリーム現象に
よりサテライトドットが引き寄せられる。その結果、吐
出滴とサテライトドットの合体も起こり得て、サテライ
トドットがほとんど無い液体吐出ヘッドを提供すること
が可能である。
Furthermore, since the trailing portion is not continuously pulled by the meniscus, the discharge speed does not decrease,
Further, since the distance between the ejected droplet and the satellite dot is shortened, the satellite dot is attracted by the so-called slipstream phenomenon behind the ejected droplet. As a result, ejection droplets and satellite dots may be merged, and it is possible to provide a liquid ejection head having almost no satellite dots.

【0055】さらに本発明は、上述したヘッドにおい
て、前記可動部材が、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。より好ましくは、前記
可動部材の自由端が前記気泡発生領域の実質中央部に位
置している。この構成によれば、液体の吐出にとって直
接関係しない、気泡成長による上流側へのバック波及び
液体の慣性力を抑えるとともに、気泡の下流側への成長
成分を素直に吐出口方向に向けることが可能である。
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the above-mentioned head, the movable member is provided for suppressing only bubbles that grow in the upstream direction with respect to the flow of the liquid toward the ejection port. More preferably, the free end of the movable member is located substantially in the center of the bubble generating region. According to this configuration, it is possible to suppress the back wave to the upstream side due to bubble growth and the inertial force of the liquid, which are not directly related to the discharge of the liquid, and to direct the growth component of the bubble to the downstream side in the discharge port direction. It is possible.

【0056】さらに本発明は、上述したヘッドにおい
て、前記規制部を境界として前記吐出口とは反対側の液
流路の流路抵抗が低いことを特徴とする。この構成によ
れば、気泡の成長による上流方向への液体の移動が低流
路抵抗の液流路によって大きな流れとなるので、変位し
た可動部材が規制部に接触したとき、その可動部材が上
流方向へ引っ張られた形の応力を受けることとなる。そ
の結果、この状態で消泡を開始しても、気泡の成長によ
る上流方向への液体移動力が大きく残るため、この液体
移動力に対し可動部材の反発力が勝るまでの一定の間、
上述の閉空間を保つことができる。すなわち、この構成
によって、高速メニスカス引き込みがより確実なものと
なる。また、気泡の消泡工程が進み、気泡成長による上
流方向への液体移動力に対し可動部材の反発力が勝る
と、可動部材が初期状態に戻ろうと下方変位し、これに
伴い低流路抵抗領域でも下流方向への流れが生じる。低
流路抵抗領域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規制部を介し液流路へ流
れ込む。その結果、この吐出口に向かう下流方向への液
移動により、上述のメニスカスの引き込みを急制動さ
せ、メニスカスの振動を高速に収束させることができ
る。
Further, the present invention is characterized in that, in the above-described head, the flow path resistance of the liquid flow path on the side opposite to the ejection port with the restriction portion as a boundary is low. According to this configuration, since the movement of the liquid in the upstream direction due to the growth of the bubbles becomes a large flow due to the liquid flow path having the low flow path resistance, when the displaced movable member comes into contact with the restriction portion, the movable member moves upstream. It will be subjected to the stress of being pulled in the direction. As a result, even if defoaming is started in this state, a large amount of liquid moving force in the upstream direction due to the growth of bubbles remains, so for a certain period of time until the repulsive force of the movable member overcomes this liquid moving force.
The above-mentioned closed space can be maintained. That is, with this configuration, high-speed meniscus pull-in becomes more reliable. Also, when the bubble defoaming process progresses and the repulsive force of the movable member overcomes the liquid movement force in the upstream direction due to bubble growth, the movable member is displaced downward in an attempt to return to the initial state, which results in low flow resistance. Downstream flow also occurs in the region. The flow in the downstream direction in the low flow path resistance region has a small flow path resistance, so that it rapidly becomes a large flow and flows into the liquid flow path via the restriction portion. As a result, due to the liquid movement in the downstream direction toward the discharge port, the above-mentioned meniscus pull-in can be suddenly braked and the meniscus vibration can be converged at high speed.

【0057】(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.

【0058】<可動部材>図3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. 3 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.

【0059】先の実施形態においては、可動部材31は
厚さ3μm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 3 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.

【0060】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.

【0061】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し制御して有効に
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,
The flow of the liquid at the time of foaming by the heating element can be properly controlled and effectively used.

【0062】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4
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 applying energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a sharp volume change (generation of bubbles) is generated in the ink, and the action force based on this state change ejects the ink from the ejection port. In a conventional technique of an ink jet recording method for forming an image by adhering a recording medium onto a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, as 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.

【0063】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
分せしめることに着目し、該中央領域より上流側部分の
みが可動部材に対面するように、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 utilize 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 which effectively acts on the movable member.
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 distinguishing between the step of acting and the step of acting comprehensively, it is extremely important to arrange the movable member so that only the upstream side portion from the central region faces the movable member, I can say. In this embodiment,
Although the effective foaming area is set to be approximately 4 μm or more inside from the periphery of the heating element, it is not limited to this depending on the type of the heating element and the forming method.

【0064】さらに、前述した実質的密閉空間を良好に
形成するために、待機状態における可動部材と発熱体の
距離は10μm以下とするのが好ましい。
Further, in order to favorably form the above-mentioned substantially closed space, it is preferable that the distance between the movable member and the heating element in the standby state is 10 μm or less.

【0065】<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.

【0066】図5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5(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。
5A and 5B are vertical sectional views of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 5A shows a head having a protective film described later, and FIG. 5B shows it without a protective film.

【0067】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 grooves forming the common liquid chamber 13 are arranged on the element substrate 1. .

【0068】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
5(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 is provided with a substrate 107 such as silicon.
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. 5) 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. 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.

【0069】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, pressure and shock waves generated at the time of bubble generation and defoaming are very strong, and the durability of a hard and brittle oxide film is remarkably reduced. Therefore, tantalum (Ta) of a metal material is used.
Etc. are used as the anti-cavitation layer 102.

【0070】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5(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. 5B. Examples of the material of the resistance layer 105 that does not require the protective layer 103 include iridium-tantalum-aluminum alloy.

【0071】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 resistance layer (heating portion) between the above-mentioned electrodes may be used,
It may also include a protective layer for protecting the resistance layer.

【0072】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 for ejecting 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.

【0073】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 portion 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.

【0074】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6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.

【0075】<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.

【0076】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.

【0077】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,
It is desired that the liquid is not a liquid that hinders ejection, foaming, movement of the movable member, or the like.

【0078】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 be used as the ejection liquid for recording.

【0079】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 discharge liquid. However, since the discharge speed was increased due to the improvement in the discharge force, the liquid was discharged. The landing accuracy of the drops is improved, and a very good recorded image can be obtained.

【0080】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%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

【0081】<液体吐出ヘッド構造>図7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 Discharge Head> FIG. 7 is an exploded perspective view showing the overall structure of the liquid discharge head of the present invention.

【0082】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 provided with a plurality of heating elements 2 is arranged 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.

【0083】<サイドシュータタイプ>ここでは、図1
及び図2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8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. 2 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. 8 is a diagram for explaining this side shooter type head.

【0084】図8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. 8, the heating element 2 on the element substrate 1 and the discharge port 18 formed in 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, assuming that each movable member is divided by the dividing wall of the surface passing through the center of the heating element, the free end of the movable member is provided near the center of each divided heating element. .

【0085】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.

【0086】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 action of the structure of this embodiment
Explain the effect.

【0087】図8(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. 8A 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 have grown to the maximum. 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.

【0088】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。その結果、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 in contact with the stopper 64, Most of the contraction of 40 is the discharge port 18
Liquid is caused to flow in the upstream direction. Therefore, the meniscus is largely drawn from the ejection port 18 into the liquid flow path 10 at this point, and the liquid column connected to the ejection droplet 66 is quickly separated with a strong force. As a result, the amount of droplets, that is, satellites, left behind on the outside of the ejection port 18 is reduced.

【0089】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8(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. 8B 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.

【0090】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 refill 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.

【0091】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。
In addition, 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 regions 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.

【0092】<液体吐出装置>図9は、図1や図8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150
の幅方向に往復移動する。
<Liquid Ejecting Device> FIG. 9 shows a schematic structure of a liquid ejecting device equipped with the liquid ejecting head having the structure described with reference to FIGS. 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 150
Moves back and forth in the width direction.

【0093】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.

【0094】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.

【0095】図10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. 10 is a block diagram of the entire apparatus for operating the ink ejection recording in the liquid ejection method and the liquid ejection head of the present invention.

【0096】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 apparatus 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).

【0097】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.

【0098】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 papers, OHP sheets, plastic materials, cloths, aluminum used for compact discs, decorative plates and the like. 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.

【0099】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。
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.

【0100】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。
Further, as the ejection liquid used in these liquid ejection devices, a liquid suitable for each recording medium and recording conditions may be used.

【0101】[0101]

【発明の効果】本発明によれば、主たるリフィルが開始
される前に、上記停留状態の慣性力を緩和して、リフィ
ル方向への初期移動を可能にすることができる。これに
より、リフィルが安定かつ早急に実行されることになる
ので、液滴形成に対して十分な貢献ができる。また、バ
ック波すなわち上流方向の圧力波に伴う液体の上流方向
への移動を抑制すると同時に、メニスカスを急速に吐出
口内に引き込むことで、サテライトドットを防止し、吐
出量を安定させ、印字品位を向上させることができる。
According to the present invention, before the main refill is started, the inertial force in the stationary state can be alleviated to enable the initial movement in the refill direction. As a result, refilling is performed stably and promptly, so that sufficient contribution can be made to droplet formation. Also, while suppressing the movement of the liquid in the upstream direction due to the back wave, that is, the pressure wave in the upstream direction, the meniscus is rapidly drawn into the ejection port to prevent satellite dots, stabilize the ejection amount, and improve the printing quality. Can be improved.

【0102】特に本発明のような、吐出滴と繋がって液
柱を形成している尾引き部分とメニスカスとの素早い切
り離す構成によれば、液滴の安定化を達成して、高画質
記録を可能にすることができる。
In particular, according to the present invention, the quick separation of the meniscus from the trailing portion which is connected to the ejected droplet to form the liquid column, achieves stabilization of the droplet and high quality recording. You can enable it.

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

【図3】図2に示した可動部材の他の形状を示すもので
ある。
3 shows another shape of the movable member shown in FIG.

【図4】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. 4 is a graph showing a relative relationship between a heating element area and an ink discharge amount.

【図5】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。
5A and 5B are vertical cross-sectional views of a liquid ejection head of the present invention, in which FIG. 5A shows a protective film and FIG. 5B does not have a protective film.

【図6】本発明に使用する発熱体を駆動する波形図であ
る。
FIG. 6 is a waveform diagram for driving a heating element used in the present invention.

【図7】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. 7 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the liquid ejection head of the present invention.

【図8】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. 8 is a diagram for explaining a side shooter type head to which the liquid ejection method of the present invention is applied.

【図9】図1や図8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。
9 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 8. FIG.

【図10】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. 10 is a block diagram of an entire apparatus for operating ink ejection recording in the liquid ejection method and liquid ejection head of the present invention.

【図11】「直線的連通状態」を説明する流路の断面図
である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a flow path illustrating a “linear communication state”.

【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 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 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 種谷 陽一 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 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 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) 2C056 EA01 EA04 FA03 2C057 AF06 AF23 AG12 AG46 AG76 BA03 BA13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoichi Tanetani             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Hiroyuki Sugiyama             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) 2C056 EA01 EA04 FA03                 2C057 AF06 AF23 AG12 AG46 AG76                       BA03 BA13

Claims (15)

【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、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片
持ち梁状の可動部材と、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に対向して
設けられ、変位した前記可動部材の自由端近傍と前記規
制部とが実質的に接触することによって、前記気泡発生
領域を有する液流路が前記吐出口を除いて実質的に閉じ
た空間となるとともに、前記可動部材は最大気泡体積以
前に弾性的に上流側に凸状となるように変位し、気泡収
縮段階でその凸状部がその弾性力で下流側に変位するこ
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 bubble that communicates with the discharge port and generates bubbles in the liquid. A liquid flow path having a generation region, a cantilever-shaped movable member that is provided in the bubble generation region and is displaced as the bubble grows, and a restriction unit that restricts the displacement of the movable member within a desired range. A liquid ejection head for ejecting the liquid from the ejection port by the energy when the bubbles are generated, wherein the restricting portion is provided so as to face the bubble generation region of the liquid flow path, and the displaced movable member By substantially contacting the vicinity of the free end and the regulation portion, the liquid flow path having the bubble generation region becomes a substantially closed space except the discharge port, and the movable member has a maximum bubble volume. Since Elastically displaced so as to be convex on the upstream side, the liquid discharge head that convex portion, characterized in that the displaced downstream in its elastic force in the bubble shrinkage stage.
【請求項2】 前記発熱体と前記吐出口とは直線的連
通状態と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。
2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the heating element and the ejection port are in linear communication with each other.
【請求項3】 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。
3. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the movable member is provided to suppress only bubbles that grow in an upstream direction with respect to the flow of the liquid toward the ejection port.
【請求項4】 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。
4. 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 generation region.
【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】 前記可動部材の前記規制部への接触は前
記自由端近傍で行われることを特徴とする請求項4に記
載の液体吐出ヘッド。
6. The liquid ejection head according to claim 4, wherein the movable member is brought into contact with the restriction portion near the free end.
【請求項7】 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。
7. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the restriction portion is formed by partially reducing a distance of the liquid flow path from the movable member.
【請求項8】 前記吐出口は前記発熱体の上方に設けら
れることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッ
ド。
8. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the ejection port is provided above the heating element.
【請求項9】 前記可動部材は一つの発熱体に対して複
数形成されており、該複数の可動部材は前記発熱体の発
泡中心に対して対称となるように形成されていることを
特徴とする請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
9. A plurality of the movable members are formed for one heating element, and the plurality of movable members are formed so as to be symmetrical with respect to a foaming center of the heating element. The liquid ejection head according to claim 8.
【請求項10】 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、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、 前記可動部材が前記気泡の最大発泡前に前記規制部に実
質的に接触するとともに弾性的に上流側に凸状となるよ
うに変位して前記気泡発生領域を有する液流路が前記吐
出口を除いて実質的に閉じた空間となる工程と、 前記気泡の収縮段階で前記可動部材の凸状部がその弾性
力で下流側に変位する工程と、を有することを特徴とす
る液体吐出方法。
10. A heating element that generates thermal energy for generating bubbles in a liquid, a discharge port that discharges the liquid, and a bubble that communicates with the discharge port and generates bubbles in the liquid. A liquid flow path having a 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. Is a liquid discharge method using a liquid discharge head that discharges the liquid from the discharge port by the energy of, wherein the movable member substantially comes into contact with the restriction portion before the maximum foaming of the bubbles and is elastically upstream. A step of displacing so that the liquid flow path having the bubble generation region becomes a substantially closed space except for the discharge port, and a convex shape of the movable member in the step of contracting the bubbles. The department Liquid discharging method characterized by having the steps of displaced downstream in sexual power.
【請求項11】 前記可動部材が前記規制部に実質的に
接触したまま前記気泡が収縮する工程をさらに有するこ
とを特徴とする請求項10に記載の液体吐出方法。
11. The liquid ejection method according to claim 10, further comprising a step of contracting the bubbles while the movable member is substantially in contact with the restriction portion.
【請求項12】 前記可動部材が前記規制部に接触した
まま前記気泡が収縮する工程では、前記気泡の収縮に伴
う液体の移動の大部分を前記吐出口から上流方向に向か
わせ、前記吐出口内にメニスカスを急速に引き込むこと
を特徴とする請求項11に記載の液体吐出方法。
12. In the step of contracting the bubble while the movable member is in contact with the restriction portion, most of the movement of the liquid accompanying the contraction of the bubble is directed in the upstream direction from the ejection port, and inside the ejection port. The liquid ejecting method according to claim 11, wherein the meniscus is rapidly drawn into.
【請求項13】 前記気泡収縮工程中に、前記可動部材
を前記規制部より離間させることにより前記気泡発生領
域に吐出口に向かう下流方向への液流を生じさせ、前記
メニスカスの引き込みを急制動することを特徴とする請
求項12に記載の液体吐出方法。
13. During the bubble shrinking step, the movable member is separated from the restricting portion to generate a liquid flow in a downstream direction toward the discharge port in the bubble generating region, and the meniscus is suddenly braked. The liquid discharging method according to claim 12, wherein
【請求項14】 請求項1乃至9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。
14. A liquid ejecting head according to claim 1, and a recording medium conveying unit that conveys a recording medium that receives the liquid ejected from the liquid ejecting head. Liquid ejector.
【請求項15】 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14に記載の液体吐出装
置。
15. The liquid ejecting apparatus according to claim 14, wherein recording is performed by ejecting ink from the liquid ejecting head and adhering the ink to the recording medium.
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