JP2001225471A - Liquid ejection head and liquid ejector - Google Patents

Liquid ejection head and liquid ejector

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JP2001225471A
JP2001225471A JP2000037157A JP2000037157A JP2001225471A JP 2001225471 A JP2001225471 A JP 2001225471A JP 2000037157 A JP2000037157 A JP 2000037157A JP 2000037157 A JP2000037157 A JP 2000037157A JP 2001225471 A JP2001225471 A JP 2001225471A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance liquid ejection efficiency by suppressing backward liquid flow effectively in the initial bubbling stage. SOLUTION: A liquid channel 3 having a bubble generating region 11 and communicating, at one end thereof, with an ejection opening 7 is formed between an element substrate 1 and a top plate 2. The liquid channel 3 is provided with a supply part forming member 5A having a liquid supply opening 5 communicating with a common liquid supply chamber 6, and a cantilever movable member 8 disposed oppositely to the liquid supply opening 5. The movable member 8 is supported while spaced apart from the supply part forming member 5A. A protrusion 5B is formed on the lower surface of the supply part forming member 5A oppositely to the free end of the movable member 8 and a channel communicating with the liquid channel 3 from the liquid supply opening 5 at the free end of the movable member 8 is bent.

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
体に作用させて気泡を発生させることによって液体を吐
出する液体吐出ヘッド、該液体吐出ヘッドを用いた液体
吐出装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a liquid discharge head for discharging liquid by applying thermal energy to liquid to generate bubbles, and a liquid discharge apparatus using the liquid discharge head.

【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。
[0002] The present invention also relates to a facsimile having a printer, a copier, a communication system, and a printer for performing recording on a recording medium such as paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics and the like. The present invention can be applied to a device such as a word processor having a unit, and further to an industrial recording device 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ものである。
In the present invention, "recording" means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium, but also giving an image having no meaning such as a pattern. Is also meant.

【0004】[0004]

【従来の技術】従来、プリンター等の記録装置におい
て、流路中の液体インクに熱等のエネルギーを与えて気
泡を発生させ、それに伴う急峻な体積変化に基づく作用
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
口に連通する流路と、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 Conventionally, in a recording apparatus such as a printer, ink such as heat is applied to a liquid ink in a flow path to generate bubbles, and ink is ejected from an ejection port by an action force based on a steep volume change accompanying the energy. An ink jet recording method for forming an image by attaching the ink to a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, is known. As disclosed in U.S. Pat. No. 4,723,129 and the like, a recording apparatus using this bubble jet recording method includes a discharge port for discharging ink, a flow path communicating with the discharge port, An electrothermal converter is generally provided as an energy generating means for discharging ink arranged in the flow path.

【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, a high-quality image can be recorded at high speed and with low noise, and in a head performing this recording method, ejection ports for ejecting ink are arranged at a high density. Therefore, it has many advantages that a high-resolution recorded image and a color image can be easily obtained with a small device. For this reason, this bubble jet recording method has recently been used in many office devices such as printers, copiers, and facsimile machines, and has also been 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様々な要求が高まっており、
例えば、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。
As described above, various demands are increasing as the bubble jet technology is used for products in various fields.
For example, in order to obtain a high-quality image, a drive condition for providing a liquid discharge method or the like in which the ink discharge speed is high and a good ink discharge based on stable bubble generation is proposed. From the viewpoint, there has been proposed an improved channel shape in order to obtain a liquid ejection head having a high filling (refilling) speed of the ejected liquid into the liquid channel.

【0007】このうち、ノズル内において気泡を発生さ
せ、この気泡成長に伴い液体を吐出させるヘッドにおい
て、吐出口とは反対方向への気泡成長およびこれによる
液流が吐出エネルギー効率及びリフィル特性を低下させ
る要因として知られており、このような吐出エネルギー
効率及びリフィル特性を向上させる構造の発明がヨーロ
ッパ特許出願公開公報EP0436047A1に提案されてい
る。
Among them, in a head which generates bubbles in a nozzle and discharges liquid as the bubbles grow, the growth of bubbles in the direction opposite to the discharge port and the resulting liquid flow deteriorates discharge energy efficiency and refill characteristics. It is known as a factor that causes such problems, and an invention of a structure that improves such discharge energy efficiency and refill characteristics is proposed in European Patent Application Publication No. EP0436047A1.

【0008】この公報に記載の発明は、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ものである(EP43604
7A1の第4〜9図)。例えば同公報第7図の例では、
図24に示すように、インク流路112の内壁を形成す
る基板125上のインク槽116とノズル115との間
のインク流路112のほぼ中央に発熱体110が設けら
れている。発熱体110は、インク流路112内部の、
周囲を全て閉じた区画120内に在る。インク流路11
2は、基板125と、基板125上に直接積層した薄膜
123,126と、閉止体としての舌状片113、13
0とで構成されている。開放された舌状片は図24では
破線で示されている。基板125と平行な平面内に延在
してストッパ124で終結する別の薄膜123はインク
流路112上を遮蔽する。インク中に気泡が発生する
と、ノズル領域内の舌状片130の、静止状態でストッ
パ126に密着してあるその自由端は、上に向かって変
位し、インク液は区画120からインク流路112中
へ、ついでノズル115を通じて射出される。このと
き、インク槽116の領域内に設けた舌状片113は静
止状態でストッパ124に密着しているため、区画12
0内のインク液はインク層116に向かうことはない。
インク中の気泡が消泡すると、舌状片130は下に向け
て変位し、ストッパ126に再び密着する。そして、舌
状片113はインク区画120内に倒れ落ち、これによ
りインク液が区画120中に流入する。
The invention described in this publication discloses a first valve for shutting off the air between the vicinity of the discharge port and the bubble generating section and a first valve for completely shutting off the air between the bubble generating section and the ink supply section. The two valves are alternately opened and closed (EP 43604).
7A1 FIGS. 4 to 9). For example, in the example of FIG.
As shown in FIG. 24, a heating element 110 is provided substantially at the center of the ink flow path 112 between the ink tank 116 and the nozzle 115 on the substrate 125 forming the inner wall of the ink flow path 112. The heating element 110 is provided inside the ink flow path 112.
It is in a compartment 120 that is completely closed. Ink channel 11
2 is a substrate 125, thin films 123 and 126 directly laminated on the substrate 125, and tongues 113 and 13 as closing bodies.
0. The open tongue is shown in broken lines in FIG. Another thin film 123 extending in a plane parallel to the substrate 125 and terminating at the stopper 124 shields the ink flow path 112. When bubbles form in the ink, the free end of the tongue 130 in the nozzle area, which is stationary and in close contact with the stopper 126, is displaced upwards and the ink liquid flows from the compartment 120 into the ink flow path 112. It is injected into and then through nozzle 115. At this time, since the tongue-shaped piece 113 provided in the area of the ink tank 116 is in close contact with the stopper 124 in a stationary state,
The ink liquid in 0 does not go to the ink layer 116.
When the bubbles in the ink disappear, the tongue 130 is displaced downward and comes into close contact with the stopper 126 again. Then, the tongue 113 falls down into the ink compartment 120, whereby the ink liquid flows into the compartment 120.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、EP0436047
A1に記載の発明は、吐出口近傍域と気泡発生部とイン
ク供給部の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、気泡の吐出口側の弁は吐出エネルギーの多
大な損失を招く。さらに、リフィル時(ノズルへのイン
ク補充時)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。
[0005] However, EP0436047
In the invention described in A1, since the three areas of the area near the ejection port, the bubble generation section, and the ink supply section are divided into two, the ink that follows the droplet at the time of ejection becomes a large tail, The number of satellite dots becomes considerably larger than that of a normal ejection method in which growth, shrinkage, and defoaming are performed (the effect of meniscus receding due to defoaming is presumed to be unusable). Also, the valve on the side of the bubble discharge port causes a large loss of discharge energy. Further, at the time of refilling (when refilling the nozzles with ink), the liquid is supplied to the bubble generating portion along with the defoaming. However, the liquid cannot be supplied to the vicinity of the discharge port until the next bubble is generated. Not only is the dispersion of the droplets large, but the ejection response frequency is extremely low, which is not practical.

【0010】本発明は、吐出口とは反対方向への気泡成
長成分の抑制効率を向上し、これとは相反するリフィル
特性の高効率化を満足するための画期的な方法やヘッド
構成を見い出すべく新たな着想に基づいて吐出効率の向
上をも満足する発明を提案するものである。
The present invention provides an epoch-making method and head structure for improving the efficiency of suppressing the bubble growth component in the direction opposite to the discharge port and satisfying the contradictory high efficiency of the refill characteristic. The present invention proposes an invention that also satisfies the improvement of the discharge efficiency based on a new idea to find out.

【0011】本発明者達は鋭意研究の結果、直線状に形
成したノズル内で気泡を発生させ、この気泡成長に伴い
液体を吐出させる液体吐出ヘッドのノズル構造におい
て、特別な逆止弁の機能により、吐出口とは反対方向
(後方)への気泡成長を抑制し、後方への吐出エネルギ
ーを吐出口側に有効に利用できることを見い出した。そ
の上、特別な逆止弁の機能により後方への気泡成長成分
を抑制することで、吐出応答周波数が極めて高くできる
ことを見い出した。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a special check valve function is provided in a nozzle structure of a liquid discharge head that generates bubbles in a linearly formed nozzle and discharges liquid as the bubbles grow. As a result, it was found that bubble growth in the opposite direction (rearward) to the discharge port was suppressed, and that the rearward discharge energy could be effectively used on the discharge port side. In addition, it has been found that the discharge response frequency can be extremely increased by suppressing the backward bubble growth component by a special check valve function.

【0012】すなわち本発明の目的は、新規な弁機能を
用いたノズル構造や吐出方法により、吐出パワーの向上
と吐出周波数の向上とを同時に図り、従来達成し得なか
ったレベルの高速・高画質ヘッドを達成するための新規
吐出方式(構造)を確立することにある。具体的には、
上記の逆止弁による密閉性を向上させ、発泡初期の段階
における後方への液体の流れを効果的に抑制すること
で、液体の吐出効率を向上させることにある。
That is, an object of the present invention is to simultaneously improve a discharge power and a discharge frequency by using a nozzle structure and a discharge method using a novel valve function, thereby achieving a high-speed and high-definition image at a level that could not be achieved conventionally. It is to establish a new ejection method (structure) for achieving a head. In particular,
An object of the present invention is to improve the airtightness by the above-described check valve and effectively suppress the backward flow of the liquid in the initial stage of foaming, thereby improving the liquid discharge efficiency.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】以上のような研究過程で
得られた本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するた
めの吐出口と、一端が前記吐出口と常に連通した、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
記液流路に供給する液体を保持する液体供給室と前記液
流路とを連通させるために前記液流路に開口した液体供
給口と、前記液流路に前記液体供給口と隙間を介して対
向して配置され前記液流路の一端側を自由端として支持
された、少なくとも前記自由端及びそれに連続する両側
部で囲まれる領域が前記液体供給口の前記液流路に対す
る開口領域よりも大きい可動部材とを有し、前記可動部
材の自由端において、前記隙間によって形成される前記
液体供給口から前記液流路へ通じる流路が屈曲している
ことを特徴とする。
The liquid discharge head of the present invention obtained in the above-described research process has a discharge port for discharging a liquid, and a bubble formed in the liquid, one end of which is always in communication with the discharge port. A liquid flow path having a bubble generation area for generating a liquid supply port, and a liquid supply port opened to the liquid flow path for communicating the liquid flow path with a liquid supply chamber holding a liquid to be supplied to the liquid flow path, An area surrounded by at least the free end and both sides continuous with the liquid flow path, which is disposed to face the liquid supply port with a gap therebetween and is supported with one end of the liquid flow path as a free end. A movable member that is larger than an opening area of the liquid supply port with respect to the liquid flow path, and a flow path from the liquid supply port formed by the gap to the liquid flow path is bent at a free end of the movable member. Is characterized by

【0014】このような屈曲した流路は、液流路の、可
動部材の自由端と隙間を介して対向する位置に突状部分
を有することで得られる。また、吐出口と気泡発生領域
とが直線的連通状態にあってもよい。
Such a bent flow path can be obtained by having a protruding portion at a position of the liquid flow path opposite to the free end of the movable member via a gap. Further, the discharge port and the bubble generation region may be in a linear communication state.

【0015】また、上記本発明の液体吐出ヘッドは、好
ましくは、気泡発生領域で発生した気泡の全体が略等方
成長している期間内に液体供給口が前記可動部材によっ
て実質的に遮断され、その後の、気泡のうちの吐出口側
の部分が成長し可動部材側の部分が収縮している期間内
に、可動部材が気泡発生領域側に変位し、液体供給口を
介して液体供給室から液流路への液体供給を可能し、あ
るいは、気泡の発生初期に可動部材の自由端が液体供給
口側へ変位し液体供給口が液流路に対して実質的に遮断
され、気泡の消泡とともに、可動部材の自由端が気泡発
生領域側に変位し、液体供給口を介して液体供給室から
液流路への液体供給を可能とする。
Preferably, in the liquid discharge head according to the present invention, the liquid supply port is substantially blocked by the movable member during a period in which the entire bubble generated in the bubble generation region is growing substantially isotropically. Thereafter, during a period in which the portion of the bubble on the discharge port side of the bubble grows and the portion on the movable member side contracts, the movable member is displaced to the bubble generation region side, and the liquid supply chamber is set through the liquid supply port. From the liquid flow path to the liquid flow path, or the free end of the movable member is displaced toward the liquid supply port side at the initial stage of the generation of bubbles, and the liquid supply port is substantially shut off from the liquid flow path. At the same time as the defoaming, the free end of the movable member is displaced toward the bubble generation region, and liquid can be supplied from the liquid supply chamber to the liquid flow path through the liquid supply port.

【0016】本発明の液体吐出装置は、上記本発明の液
体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出された液体
を受け取る被記録媒体を搬送する搬送手段とを備えたも
のであり、好ましくは、上記液体吐出ヘッドからインク
を吐出し、被記録媒体に該インクを付着させることで記
録を行うものである。
A liquid discharge apparatus according to the present invention includes the above-described liquid discharge head according to the present invention, and transport means for transporting a recording medium that receives liquid discharged from the liquid discharge head. The recording is performed by discharging ink from the liquid discharge head and attaching the ink to a recording medium.

【0017】以上説明した構成では、気泡発生領域に気
泡が発生すると、そのその初期の段階で直ちに液流路と
液体供給口が可動部材によって実質的に密閉される。そ
のため、気泡発生領域での気泡成長による圧力波が液体
供給口側および液体供給室側に伝播されず、その大部分
が吐出口側に向けられるため、吐出パワーが飛躍的に向
上する。また、記録紙などに高速に定着させたり、黒と
カラーの境界での滲みを解消するために、記録液に高粘
度のものを使う場合でも、吐出パワーの飛躍的向上によ
り良好に吐出することができる。また、記録時の環境変
化、特に低温・低湿環境下では吐出口においてインク増
粘領域が増え、使用開始時に正常にインクが吐出されな
い場合があるが、本発明では一発目から良好に吐出でき
る。また、吐出パワーが飛躍的に向上したので、気泡発
生手段として用いる発熱体のサイズを縮小したりして、
吐出のために投入するエネルギーを減らすこともでき
る。
In the structure described above, when a bubble is generated in the bubble generation region, the liquid flow path and the liquid supply port are substantially sealed immediately by the movable member at the initial stage. Therefore, the pressure wave due to the bubble growth in the bubble generation region is not propagated to the liquid supply port side and the liquid supply chamber side, and most of the pressure wave is directed to the discharge port side, so that the discharge power is dramatically improved. In addition, even if high-viscosity recording liquid is used in order to fix onto recording paper at high speed or eliminate bleeding at the boundary between black and color, it is possible to discharge satisfactorily by dramatically improving the discharge power. Can be. In addition, when the environment changes during printing, especially in a low-temperature, low-humidity environment, the ink thickening area increases at the ejection port, and the ink may not be ejected normally at the start of use. . Also, since the discharge power has been dramatically improved, the size of the heating element used as the bubble generating means has been reduced,
The energy input for ejection can also be reduced.

【0018】しかも、可動部材の自由端において、液体
供給口から液流路へ通じる流路が屈曲しているので、発
泡初期における液流路から液体供給口への液体の流れが
抑制される。これにより、上記の可動部材による液流路
と液体供給口との実質的密閉状態が確実に作り出される
ので、吐出特性がより向上する。また、液流路から液体
供給口への液体の流れが抑制されることにより、液滴吐
出後の吐出口におけるメニスカスの後退量が最小化でき
る。その結果、吐出後、メニスカスが初期状態に復帰す
る時間が非常に早い、すなわち、液流路への定量のイン
ク補充(リフィル)が完了する時間が早いので、高精度
(定量)のインク吐出を実施するにあたり吐出周波数
(駆動周波数)をも飛躍的に向上させることができる。
In addition, since the flow path from the liquid supply port to the liquid flow path is bent at the free end of the movable member, the flow of the liquid from the liquid flow path to the liquid supply port in the initial stage of foaming is suppressed. Thereby, the substantially closed state between the liquid flow path and the liquid supply port by the movable member is reliably created, so that the ejection characteristics are further improved. In addition, since the flow of the liquid from the liquid flow path to the liquid supply port is suppressed, the amount of meniscus retreat at the discharge port after the droplet discharge can be minimized. As a result, the time required for the meniscus to return to the initial state after the discharge is very short, that is, the time required to complete the replenishment (refill) of the ink in the liquid flow path is short, so that the ink discharge with high precision (quantity) can be performed. In the implementation, the ejection frequency (drive frequency) can also be dramatically improved.

【0019】また、気泡発生領域での気泡成長が、吐出
口側に大きく成長し、液体供給口側への成長が抑制され
ることから、消泡点が気泡発生領域の中心付近から吐出
口側の部分に位置し、かつ、発泡パワーを維持しなが
ら、消泡力を低減できることにより、気泡発生領域の消
泡力による発熱体の機械的・物理的破壊寿命を大きく向
上させることができる。
Further, since the bubble growth in the bubble generation region grows greatly on the discharge port side and the growth on the liquid supply port side is suppressed, the defoaming point changes from near the center of the bubble generation region to the discharge port side. And the defoaming force can be reduced while maintaining the foaming power, so that the mechanical and physical destruction life of the heating element due to the defoaming force in the bubble generation region can be greatly improved.

【0020】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。
The other effects of the present invention can be understood from the description of each embodiment.

【0021】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 flow direction of the liquid from the liquid supply source to the discharge port via the bubble generation region (or movable member).
Alternatively, it is expressed as an expression regarding this structural direction.

【0022】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。
The “downstream side” of the bubble itself is
With respect to the center of the bubble, it means a bubble that is generated on the downstream side in the flow direction or the configuration direction, or on the downstream side of the area center of the heating element.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0024】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態による液体吐出ヘッドの1つの液流路方向
に沿った断面図、図2は図1のX−X’線断面図、図3
は図1の吐出口中心からY1点で天板2側へシフトした
Y−Y’線断面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid discharge head according to the embodiment along one liquid flow direction, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line YY ′ shifted from the center of the discharge port in FIG.

【0025】図1〜図3に示す複数液路−共通液室形態
の液体吐出ヘッドでは、素子基板1と天板2とが液路側
壁10を介して積層状態で固着され、両板1,2の間に
は、一端が吐出口7と連通し他端が閉じられた液流路3
が形成されている。この液流路3は1個のヘッドに多数
設けられている。また、素子基板1には各々の液流路3
に対し、液流路3に補充された液体に気泡を発生させる
気泡発生手段としての電気熱変換素子等の発熱体4が配
されている。発熱体4と吐出液との接する面の近傍領域
には、発熱体4が急速に加熱されて吐出液に発泡が生じ
る気泡発生領域11が存在する。
In the liquid discharge head of the multiple liquid path-common liquid chamber type shown in FIGS. 1 to 3, the element substrate 1 and the top plate 2 are fixed in a laminated state via the liquid path side wall 10, 2, a liquid flow path 3 having one end communicating with the discharge port 7 and the other end closed.
Are formed. The liquid flow paths 3 are provided in large numbers in one head. In addition, each liquid flow path 3 is provided in the element substrate 1.
On the other hand, a heating element 4 such as an electrothermal conversion element as a bubble generating means for generating bubbles in the liquid replenished in the liquid flow path 3 is provided. In a region near the surface where the heating element 4 is in contact with the ejection liquid, there is a bubble generation area 11 in which the heating element 4 is rapidly heated and the ejection liquid foams.

【0026】多数の液流路3の各々に、供給部形成部材
5Aに形成された液体供給口5が配設され、各液体供給
口5に同時に連通する大容積の共通液体供給室6が設け
られている。つまり、単一の共通液体供給室6から多数
の液流路3に分岐した形状となっており、各液流路3と
連通する吐出口7から吐出された液体に見合う量の液体
をこの共通液体供給室6から受け取る。
A liquid supply port 5 formed in the supply section forming member 5A is provided in each of the plurality of liquid flow paths 3, and a large-capacity common liquid supply chamber 6 communicating with each liquid supply port 5 at the same time is provided. Have been. That is, the common liquid supply chamber 6 is branched from the single common liquid supply chamber 6 into a large number of liquid flow paths 3. An amount of liquid corresponding to the liquid discharged from the discharge port 7 communicating with each liquid flow path 3 is supplied to the common liquid supply chamber 6. Received from liquid supply chamber 6.

【0027】液体供給口5と液流路3との間には、液体
供給口5の開口領域Sよりも大きな可動部材8が、液体
供給口5の開口領域Sに対して略平行に設けられてい
る。供給部形成部材5Aの下面(可動部材8と対向する
面)には、可動部材8の自由端と対向する凸部5Bが形
成されている。可動部材8の自由端及びそれに連続する
両側端と供給部形成部材5との間には微少な隙間が存在
し、その隙間の大きさは、図1及び図2に示すように、
液体供給口5の周囲すなわち可動部材8の上面と供給部
形成部材5の下面との間でα(例えば10μm以下)、
可動部材8の自由端と凸部5Bとの間、及び可動部材8
の両側端と供給部形成部材5Aの側壁との間でγとなっ
ている。これら隙間により、液体供給口5から液流路3
へ通じる流路が形成されるが、供給部形成部材5Aに凸
部5Bが形成されているので、この流路は屈曲したもの
となっている。
A movable member 8 larger than the opening area S of the liquid supply port 5 is provided substantially parallel to the opening area S of the liquid supply port 5 between the liquid supply port 5 and the liquid flow path 3. ing. On the lower surface (the surface facing the movable member 8) of the supply portion forming member 5A, a convex portion 5B facing the free end of the movable member 8 is formed. There is a minute gap between the free end of the movable member 8 and both side ends continuous with it and the supply section forming member 5, and the size of the gap is, as shown in FIGS.
Α (for example, 10 μm or less) between the periphery of the liquid supply port 5, that is, between the upper surface of the movable member 8 and the lower surface of the supply portion forming member 5;
Between the free end of the movable member 8 and the projection 5B, and
Between both side edges of the supply member 5A and the side wall of the supply portion forming member 5A. These gaps allow the liquid supply port 5 to reach the liquid flow path 3
Although a flow path leading to the flow path is formed, the flow path is bent because the projection 5B is formed on the supply section forming member 5A.

【0028】また、図2に示すように、可動部材8の側
方と両側の流路側壁10との間も微小な隙間βを有す
る。
As shown in FIG. 2, there is also a minute gap β between the side of the movable member 8 and the side walls 10 on both sides.

【0029】隙間β、γは、流路のピッチによって異な
るが、隙間γが大きければ可動部材8は開口領域Sを遮
断し易く、隙間βが大きければ可動部材8は隙間αを介
して位置する定常状態よりも消泡に伴って素子基板1側
へ移動し易くなる。本実施形態では、隙間αは3μm、
隙間βは3μm、隙間γは4μmとした。また、可動部
材8は、流路側壁10の間の幅方向で、上記開口領域S
の幅W2よりも大きい幅W1を有しており、開口領域S
を十分密閉できる幅を有している。可動部材8の8A
は、複数の可動部材が複数液路に交差する方向に関して
連続している連続部の自由端側の端部延長線上で、液体
供給口5の開口領域Sの上流側端部を規定する(図3参
照)。本実施形態では、図2及び図3に示すように液流
路側壁10自体の厚みよりも、供給部形成部材5Aの可
動部材8に沿っている部分の厚みを小さく設定してお
り、流路壁10に対して供給部形成部材5Aが積層され
ている。なお、供給部形成部材5Aの、可動部材8の自
由端8Bよりも吐出口7側は、図3に示すように液流路
側壁10自体の厚みに対して同じ厚さに設定されてい
る。以上により可動部材8は液流路3内で摩擦抵抗なく
可動できる一方で、開口領域S側への変位は開口領域S
の周辺部で規制できる。これにより、開口領域Sを実質
的に塞いで液流路3内部から共通液体供給室6への液流
を防ぐことが可能となる一方で、気泡の消泡に伴って、
液流路側へ実質密閉状態からリフィル可能状態へ移動可
能となる。また本実施形態では、可動部材8は素子基板
1に対しても平行に位置する。そして可動部材8の自由
端8Bは素子基板1の発熱体4側に位置しており、その
他端側は固定部材9に支持されている。また、この固定
部材9によって液流路3の吐出口7と反対側端を閉じて
いる。
The gaps β and γ differ depending on the pitch of the flow path. If the gap γ is large, the movable member 8 easily blocks the opening area S, and if the gap β is large, the movable member 8 is located via the gap α. It is easier to move toward the element substrate 1 with defoaming than in the steady state. In the present embodiment, the gap α is 3 μm,
The gap β was 3 μm, and the gap γ was 4 μm. In addition, the movable member 8 has the opening area S in the width direction between the flow path side walls 10.
Has a width W1 larger than the width W2 of the opening region S.
Has a width that can sufficiently seal the space. 8A of movable member 8
Defines the upstream end of the opening region S of the liquid supply port 5 on an extension of the free end side of the continuous portion in which the plurality of movable members are continuous in the direction intersecting the plurality of liquid paths (FIG. 3). In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the thickness of a portion of the supply portion forming member 5A along the movable member 8 is set to be smaller than the thickness of the liquid channel side wall 10 itself. The supply section forming member 5A is stacked on the wall 10. In addition, the discharge port 7 side of the supply section forming member 5A from the free end 8B of the movable member 8 is set to have the same thickness as the thickness of the liquid channel side wall 10 itself as shown in FIG. As described above, the movable member 8 can move in the liquid flow path 3 without frictional resistance, while the displacement toward the opening area S is
Can be regulated in the surrounding area. Thereby, while it is possible to substantially close the opening area S and prevent the liquid flow from the inside of the liquid flow path 3 to the common liquid supply chamber 6, with the defoaming of the bubbles,
It becomes possible to move from the substantially closed state to the refillable state toward the liquid flow path side. In the present embodiment, the movable member 8 is also positioned parallel to the element substrate 1. The free end 8B of the movable member 8 is located on the heating element 4 side of the element substrate 1, and the other end is supported by the fixed member 9. Further, the end opposite to the discharge port 7 of the liquid flow path 3 is closed by the fixing member 9.

【0030】なお、開口領域Sは、液体供給口5から液
流路3に向かって液体を供給する実質的な領域であり、
本実施形態においては図1及び図3に示すように液体供
給口5の3辺と固体部材9の端部9Aで囲まれた領域で
ある。
The opening area S is a substantial area for supplying the liquid from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3.
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, this is a region surrounded by three sides of the liquid supply port 5 and an end 9 </ b> A of the solid member 9.

【0031】また、図4に示すように本実施形態におい
ては、電気熱変換体としての発熱体4と吐出口7との間
には弁のような障害物は無く、液流に対し直線的な流路
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7と発熱体4、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(図4参
照)。
Further, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, there is no obstacle such as a valve between the heating element 4 as an electrothermal conversion element and the discharge port 7, and the liquid flow is linear. It is in a “linear communication state” that maintains a simple flow path structure. This is more preferably achieved by linearly matching the direction of propagation of the pressure wave generated at the time of the generation of the bubble with the direction of flow of the liquid and the direction of ejection, so that the ejection state of the ejected droplets and the ejection speed are adjusted. It is desirable to create an ideal state of stabilization at a very high level. In the present invention, as one definition for achieving or approximating this ideal state, the discharge port 7 and the heating element 4, particularly, the discharge port side (downstream side) of the heating element having an influence on the discharge port side of the bubble. May be directly connected by a straight line. This is a state in which the heating element, particularly the downstream side of the heating element, can be observed from the outside of the discharge port if there is no fluid in the flow path. (See FIG. 4).

【0032】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。図5〜図7は図1〜図3
に示した構造の液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するた
めに、液体吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示
すとともに、特徴的な現象を図5〜図7の6工程に分け
て示したものである。また図5〜図7において符号Mは
吐出液が形成するメニスカスを表している。
Next, the discharge operation of the liquid discharge head of this embodiment will be described in detail. 5 to 7 are FIGS.
In order to explain the discharge operation of the liquid discharge head having the structure shown in FIG. 5, the liquid discharge head is shown in a cutaway view along the liquid flow path direction, and characteristic phenomena are divided into six steps shown in FIGS. It is shown. Further, in FIGS. 5 to 7, the symbol M represents a meniscus formed by the ejection liquid.

【0033】図5(a)では、発熱体4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
4が熱を発生する前の状態を示す。この状態では、可動
部材8の自由端及びそれに連続する両側端と供給部形成
部材5Aとの間には微小な隙間(10μm以下)が存在
している。
FIG. 5A shows a state before energy such as electric energy is applied to the heating element 4 and before the heating element 4 generates heat. In this state, there is a small gap (10 μm or less) between the free end of the movable member 8 and both side ends continuous with the movable member 8 and the supply portion forming member 5A.

【0034】図5(b)では、液流路3を満たす液体の
一部が発熱体4によって加熱され、発熱体4上に膜沸騰
が起こり気泡21が等方的に成長した状態を示す。ここ
で、「気泡成長が等方的」とは、気泡表面の所々におい
て気泡表面の垂線方向を向いた気泡成長速度がそれぞれ
ほぼ等しい大きさである状態をいう。
FIG. 5B shows a state in which part of the liquid filling the liquid flow path 3 is heated by the heating element 4, film boiling occurs on the heating element 4, and bubbles 21 grow isotropically. Here, "isotropic bubble growth" refers to a state where the bubble growth rates in the direction perpendicular to the bubble surface are almost equal at various places on the bubble surface.

【0035】この気泡発生初期の、気泡21の等方的な
成長過程において、可動部材8が液体供給口5の周辺部
と密着して液体供給口5を塞ぎ、液流路3内が、吐出口
7を除いて実質的に密閉状態になる。この時、可動部材
8の自由端が、液体供給口5側に最大変位する量をh1
とする。
In the isotropic growth process of the bubble 21 at the initial stage of the bubble generation, the movable member 8 is in close contact with the peripheral portion of the liquid supply port 5 to close the liquid supply port 5, and the inside of the liquid flow path 3 is discharged. Except for the outlet 7, it is substantially closed. At this time, the maximum displacement of the free end of the movable member 8 toward the liquid supply port 5 is represented by h1.
And

【0036】図6(a)は気泡21が成長し続けている
状態を示す。この状態では、上述のように液流路3内
が、吐出口7を除いて実質的に密閉状態になっているの
で、液体の流れが液体供給口5側には行かない。そのた
め、気泡は、吐出口7側へは大きく広がることができる
が、液体供給口5側へはあまり広がらない。そして、気
泡発生領域11の吐出口7側では気泡成長は続くが、逆
に、気泡発生領域11の液体供給口5側では気泡成長が
止まってしまう。つまり、この気泡成長停止状態が、気
泡発生領域11の液体供給口5側では、最大発泡状態に
なっている。この時の発泡体積をVrとする。
FIG. 6A shows a state where the bubbles 21 continue to grow. In this state, since the inside of the liquid flow path 3 is substantially closed except for the discharge port 7 as described above, the liquid does not flow to the liquid supply port 5 side. Therefore, the bubble can largely spread to the discharge port 7 side, but does not spread much to the liquid supply port 5 side. Then, while the bubble growth continues on the ejection port 7 side of the bubble generation region 11, the bubble growth stops on the liquid supply port 5 side of the bubble generation region 11. That is, the bubble growth stopped state is the maximum bubbled state on the liquid supply port 5 side of the bubble generation region 11. The foaming volume at this time is defined as Vr.

【0037】ここで、図5(a),(b)及び図6
(a)における気泡21の成長過程を図8に基づき詳述
する。図8(a)に示すように発熱体4が加熱されると
発熱体4上に初期沸騰が生じ、その後図8(b)に示す
ように発熱体4上を膜状の気泡が覆う膜沸騰に変化す
る。そして膜沸騰状態の気泡は図8(b)〜図8(c)
に示すように等方的に成長し続ける(このように等方的
に気泡成長している状態は半ピュロー状態と呼ばれ
る。)。ところが図5(b)に示したように液流路3内
が、吐出口7を除いて実質的に密閉状態になると、上流
側への液移動ができなくなるため、半ピュロー状の気泡
において上流側(液体供給口側)の気泡の一部があまり
成長できなくなり、残りの下流側(吐出口側)の部分が
大きく成長する。この状態を表したのが、図6(a)や
図8(d)、(e)である。
Here, FIGS. 5A and 5B and FIG.
The growth process of the bubble 21 in (a) will be described in detail with reference to FIG. When the heating element 4 is heated as shown in FIG. 8A, an initial boiling occurs on the heating element 4 and thereafter, as shown in FIG. Changes to 8 (b) to 8 (c).
As shown in (1), the cells continue to grow isotropically (the state where the bubbles grow isotropically is called a semi-Purrow state). However, as shown in FIG. 5 (b), when the inside of the liquid flow path 3 is substantially closed except for the discharge port 7, the liquid cannot move to the upstream side. Some of the bubbles on the side (liquid supply port side) cannot grow much, and the remaining downstream (discharge port side) part grows greatly. FIGS. 6A, 8D, and 8E show this state.

【0038】ここで説明の便宜上、発熱体4を加熱して
いるとき、発熱体4上において気泡21が成長しない領
域をB領域とし、気泡21が成長する吐出口7側の領域
をA領域とする。なお、図8(e)に示すB領域では、
発泡体積が最大となっており、このときの発泡体積をV
rとした。
Here, for convenience of explanation, when the heating element 4 is being heated, a region where the bubble 21 does not grow on the heating member 4 is defined as a region B, and a region on the discharge port 7 side where the bubble 21 grows is defined as an region A. I do. In the area B shown in FIG.
The foam volume is the maximum, and the foam volume at this time is V
r.

【0039】次に図6(b)は、A領域では気泡成長が
続いており、B領域では気泡収縮が始まっている状態を
示す。この状態では、A領域では吐出口側に向けて気泡
21が大きく成長していく。そして、B領域における気
泡21の体積は減少し始める。これにより、可動部材8
の自由端がその剛性による復元力やB領域における気泡
21の消泡力で定常状態位置へと下方変位し始める。ま
た、前述したように、可動部材8の自由端部における液
体供給口5から液流路3へ至る流路は屈曲しているた
め、液体供給口5から液流路3へは図6(b)の矢印の
ように発熱体4へ向かう液体の流れが生じるため、可動
部材8の下方変位が促進される。その結果、液体供給口
5が開き、共通液体供給室6と液流路3が連通状態とな
る。
Next, FIG. 6B shows a state in which bubble growth continues in the region A and bubble contraction starts in the region B. In this state, in the region A, the bubbles 21 grow greatly toward the ejection port side. Then, the volume of the bubble 21 in the region B starts to decrease. Thereby, the movable member 8
Of the bubble 21 starts to be displaced downward to the steady state position by the restoring force due to its rigidity and the defoaming force of the bubble 21 in the B region. As described above, since the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 at the free end of the movable member 8 is bent, the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 is changed as shown in FIG. Since the flow of the liquid toward the heating element 4 occurs as indicated by the arrow in (), the downward displacement of the movable member 8 is promoted. As a result, the liquid supply port 5 is opened, and the common liquid supply chamber 6 and the liquid flow path 3 are in communication.

【0040】図7(a)は、気泡21がほぼ最大に成長
した状態を示す。この状態では、A領域において気泡2
1が最大に成長し、これに伴ってB領域における気泡2
1はほとんど無くなる。この時のA領域での最大気泡体
積をVfとする。また、吐出口7から吐出しつつある吐
出滴22は、長い尾引きの状態でメニスカスMと未だ繋
がっている。
FIG. 7A shows a state in which the bubble 21 has grown to a maximum. In this state, the bubbles 2
1 grows to the maximum, and accompanying this, bubbles 2 in region B
1 is almost gone. The maximum bubble volume in the region A at this time is defined as Vf. Further, the ejection droplet 22 ejecting from the ejection port 7 is still connected to the meniscus M in a long tail state.

【0041】図7(b)は、気泡21の成長は止まり消
泡工程のみの段階であって、吐出滴22とメニスカスM
が分断された状態を示す。A領域で気泡成長から消泡に
変わった直後は、気泡21の収縮エネルギーは全体バラ
ンスとして吐出口7近傍の液体を上流方向へ移動させる
力として働く。したがって、メニスカスMはこの時点で
吐出口7から液流路3内に引き込まれ、吐出液滴22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。その一方で、気泡21の収縮に伴い、共通液体供給
室6から液体供給口5を介して液体が急速に大きな流れ
となって液流路3内へ流れ込む。これにより、メニスカ
スMを液流路3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は比較的低速で発泡前の位置へ戻
り始めるので、本発明に係る可動部材8を備えていない
液体吐出方式に比べてメニスカスMの振動の収束性が非
常に良い。なお、この時の可動部材8の自由端が、気泡
発生領域11側に最大変位する量をh2とする。
FIG. 7B shows a stage in which the growth of the bubbles 21 stops and only the defoaming step is performed.
Indicates a state of being divided. Immediately after changing from bubble growth to bubble elimination in the region A, the contraction energy of the bubbles 21 acts as a force for moving the liquid in the vicinity of the discharge port 7 in the upstream direction as an overall balance. Accordingly, the meniscus M is drawn into the liquid flow path 3 from the discharge port 7 at this time, and the liquid column connected to the discharge droplet 22 is quickly separated with a strong force. On the other hand, with the contraction of the bubbles 21, the liquid rapidly flows into the liquid flow path 3 from the common liquid supply chamber 6 via the liquid supply port 5 as a large flow. As a result, the flow of drawing the meniscus M into the liquid flow path 3 rapidly drops, and the meniscus M starts to return to the position before foaming at a relatively low speed. Therefore, the movable member 8 according to the present invention is provided. The convergence of the vibration of the meniscus M is very good as compared with the liquid ejection method without the above. The amount at which the free end of the movable member 8 is maximally displaced toward the bubble generation region 11 at this time is defined as h2.

【0042】最後に、気泡21が完全に消泡すると、可
動部材8も図5(a)に示した定常状態位置に復帰す
る。この状態へは、可動部材8はその弾性力により上方
変位する(図7(b)の実線の矢印方向)。また、この
状態では、メニスカスMはすでに吐出口7近傍で復帰し
ている。
Finally, when the bubble 21 completely disappears, the movable member 8 also returns to the steady state position shown in FIG. In this state, the movable member 8 is displaced upward by its elastic force (in the direction of the solid arrow in FIG. 7B). In this state, the meniscus M has already returned near the discharge port 7.

【0043】次に、図5〜図7におけるA領域とB領域
での気泡体積の時間変化と可動部材の挙動との相関関係
を図9を参照して説明する。図9はその相関関係を表し
たグラフであり、曲線AはA領域における気泡体積の時
間変化を示し、曲線BはB領域における気泡体積の時間
変化を示す。
Next, the correlation between the time change of the bubble volume in the region A and the region B in FIGS. 5 to 7 and the behavior of the movable member will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a graph showing the correlation. Curve A shows the time change of the bubble volume in the A region, and curve B shows the time change of the bubble volume in the B region.

【0044】図9に示すように、A領域での気泡の成長
体積の時間変化は極大値をもつ放物線を描く。つまり、
発泡開始されてから消泡までにおいて気泡体積は時間経
過とともに増大しある時点で最大となり、その後減少す
る。一方、B領域については、A領域の場合と比べ、発
泡開始されてから消泡までに要する時間が短く、また気
泡の最大成長体積も小さく、最大成長体積に達する時間
も短い。つまり、A領域とB領域とでは、発泡開始され
てから消泡までに要する時間と気泡の成長体積変化とが
大きく異なっていて、B領域の方が小さい。
As shown in FIG. 9, the change over time in the growth volume of bubbles in the region A draws a parabola having a maximum value. That is,
From the start of foaming to the defoaming, the bubble volume increases with time, reaches a maximum at some point, and then decreases. On the other hand, in the region B, the time required from the start of foaming to the defoaming is shorter than that in the region A, the maximum growth volume of the bubble is small, and the time to reach the maximum growth volume is short. That is, in the A region and the B region, the time required from the start of foaming to the defoaming and the change in the growth volume of the bubbles are greatly different, and the B region is smaller.

【0045】特に図9において、気泡の発生初期は同じ
時間変化で気泡体積が増大するため、曲線Aと曲線Bが
重なってる。つまり、気泡の発生初期は気泡が等方的に
成長している(半ピュロー状の)期間が生じている。そ
の後、曲線Aが極大点まで増大する曲線を描くものの、
ある時点で曲線Bは曲線Aから分岐し、気泡体積が減少
する曲線を描く。つまり、A領域では気泡の体積が増加
するものの、B領域では気泡体積が減少する期間(部分
成長部分収縮期間)が生じる。
In particular, in FIG. 9, since the bubble volume increases at the same time change in the initial stage of bubble generation, the curves A and B overlap. That is, in the initial stage of the generation of the bubble, a period in which the bubble is growing isotropically (semi-Purro-like) occurs. After that, although the curve A draws a curve that increases to the maximum point,
At some point, Curve B branches off from Curve A and depicts a curve in which the bubble volume decreases. That is, while the volume of the bubble increases in the region A, a period in which the volume of the bubble decreases in the region B (a partial growth partial contraction period) occurs.

【0046】そして、上記のような気泡成長の仕方に基
づき、図1に示したように発熱体4の一部分を可動部材
8の自由端が覆った形態では、可動部材8は次のような
挙動を生じる。すなわち、図9のの期間では可動部材
8が液体供給口5に向かって上方変位している。同図
の期間では可動部材8が液体供給口5に密着し、液流路
3内が吐出口7を除いて実質的に密閉状態となる。この
密閉状態の開始は気泡が等方的に成長している期間で行
われる。次に同図の期間では、可動部材8が定常状態
位置に向かって下方変位している。この可動部材8によ
る液体供給口5の開放開始は部分成長部分収縮期間開始
から一定時間経過後に行われる。次に同図の期間で
は、可動部材8が定常状態からさらに下方変位してい
る。次に同図の期間では、可動部材8の下方変位がほ
ぼ停止し、可動部材8が開放位置で平衡状態になってい
る。最後に同図の期間では、可動部材8が定常状態位
置に向かって上方変位している。
Based on the above-described bubble growth method, when the free end of the movable member 8 covers a part of the heating element 4 as shown in FIG. 1, the movable member 8 behaves as follows. Is generated. That is, the movable member 8 is displaced upward toward the liquid supply port 5 during the period of FIG. In the period shown in FIG. 3, the movable member 8 is in close contact with the liquid supply port 5, and the inside of the liquid flow path 3 is substantially closed except for the discharge port 7. The start of the closed state is performed during a period when the bubbles are growing isotropically. Next, during the period shown in the figure, the movable member 8 is displaced downward toward the steady state position. The opening of the liquid supply port 5 by the movable member 8 is started after a lapse of a fixed time from the start of the partial growth partial contraction period. Next, in the period of FIG. 6, the movable member 8 is further displaced downward from the steady state. Next, during the period shown in FIG. 3, the downward displacement of the movable member 8 is substantially stopped, and the movable member 8 is in an equilibrium state at the open position. Finally, during the period shown in the figure, the movable member 8 is displaced upward toward the steady state position.

【0047】このような気泡成長と可動部材8の挙動と
の相関関係は、可動部材8と発熱体4との相対位置に影
響される。そこで、図10および図11を参照し、本形
態と異なる相対位置の可動部材と発熱体を備えた液体吐
出ヘッドにおける気泡成長と可動部材の挙動との相関関
係を説明する。
The correlation between the bubble growth and the behavior of the movable member 8 is affected by the relative position between the movable member 8 and the heating element 4. Therefore, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, a correlation between bubble growth and behavior of the movable member in a liquid ejection head having a movable member and a heating element at a different relative position from the present embodiment will be described.

【0048】図10は、発熱体4の上方全体を可動部材
8の自由端が覆った形態における気泡成長と可動部材8
の挙動との相関関係を説明するための図で、(a)はそ
の形態を、(b)はその相関関係のグラフを示してい
る。図10の(a)で示す形態のように発熱体4と可動
部材8が重なっている面積が大きいと、図10(b)の
の期間が図1の形態の場合と比べて短時間となり、発
熱体4を加熱してから短時間で密閉状態になるので、よ
り好ましい。なお、図10(b)の〜の各期間の可
動部材8の挙動は図9に基づいて説明した挙動と同じで
ある。また図10(a)の形態をとると、可動部材8が
気泡21の体積減少の影響を受けやすくなるため、同図
(b)のの期間開始時点から判るように、可動部材8
による液体供給口5の開放開始は部分成長部分収縮期間
開始から即座に行われる。つまり、可動部材8の開放タ
イミングが図1の形態の場合と比べて早い。同様の理由
で、可動部材8の振幅が大きくなる。
FIG. 10 shows the bubble growth and the movable member 8 in the form in which the entire upper portion of the heating element 4 is covered by the free end of the movable member 8.
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the correlation with the behavior of FIG. 3A, wherein FIG. 3A shows the form and FIG. 3B shows a graph of the correlation. If the area where the heating element 4 and the movable member 8 overlap as in the form shown in FIG. 10A is large, the period of FIG. 10B becomes shorter than that of the form of FIG. Since the heating element 4 is closed in a short time after heating, it is more preferable. Note that the behavior of the movable member 8 in each of the periods (1) to (5) in FIG. 10B is the same as the behavior described with reference to FIG. 10A, the movable member 8 is more susceptible to the reduction in the volume of the bubbles 21. Therefore, as can be seen from the start of the period shown in FIG.
Is started immediately after the start of the partial growth partial contraction period. That is, the opening timing of the movable member 8 is earlier than in the case of the embodiment of FIG. For the same reason, the amplitude of the movable member 8 increases.

【0049】また図11は、発熱体4と可動部材8が離
れている形態における気泡成長と可動部材8の挙動との
相関関係を説明するための図で、(a)はその形態を、
(b)はその相関関係のグラフを示している。図11の
(a)で示す形態のように発熱体4と可動部材8とが離
れていると、可動部材8が気泡の体積減少の影響を受け
にくいため、同図(b)のの期間開始時点から判るよ
うに、可動部材8による液体供給口5の開放開始は部分
成長部分収縮期間開始からかなり遅れて行われる。つま
り、可動部材8の開放タイミングが図1の形態の場合と
比べて遅い。同様の理由で、可動部材8の振幅が小さく
なる。なお、図11(b)の〜の各期間の可動部材
8の挙動は図9に基づいて説明した挙動と同じである。
FIG. 11 is a diagram for explaining the correlation between the bubble growth and the behavior of the movable member 8 when the heating element 4 and the movable member 8 are separated from each other.
(B) shows a graph of the correlation. If the heating element 4 and the movable member 8 are separated from each other as in the form shown in FIG. 11A, the movable member 8 is less likely to be affected by the decrease in the volume of bubbles, so the period shown in FIG. As can be seen from the time point, the opening of the liquid supply port 5 by the movable member 8 is started considerably after the start of the partial growth partial contraction period. That is, the opening timing of the movable member 8 is later than in the case of the embodiment of FIG. For the same reason, the amplitude of the movable member 8 decreases. Note that the behavior of the movable member 8 in each of the periods (a) to (b) in FIG. 11B is the same as the behavior described with reference to FIG.

【0050】なお、上記可動部材8と発熱体4との位置
関係は一般的な動作の説明をしたもので、可動部材8の
自由端の位置、可動部材8の剛性などによって各動作は
異なってくるものである。
The positional relationship between the movable member 8 and the heating element 4 has been described for a general operation, and each operation differs depending on the position of the free end of the movable member 8, the rigidity of the movable member 8, and the like. It is a thing.

【0051】また、図9〜図11から判るように、気泡
発生領域11の吐出口7側で成長する気泡(A領域の気
泡)の最大時の体積をVfとし、気泡発生領域11の液
体供給口5側で成長する気泡(B領域の気泡)の最大時
の体積をVrとすると、Vf>Vrの関係が本発明のヘ
ッドでは常に成り立っている。さらに、気泡発生領域1
1の吐出口7側で成長する気泡(A領域の気泡)のライ
フタイム(気泡の発生から消泡までの時間)をTfと
し、気泡発生領域11の液体供給口5側で成長する気泡
(B領域の気泡)のライフタイムをTrとすると、Tf
>Trの関係が本発明のヘッドでは常に成り立つ。そし
て、上記のような関係となるため、気泡の消泡点は、気
泡発生領域11の中心付近より吐出口7側に位置するこ
ととなる。
As can be seen from FIGS. 9 to 11, the maximum volume of the bubble (bubble in the region A) growing on the discharge port 7 side of the bubble generation region 11 is defined as Vf, and the liquid supply in the bubble generation region 11 is defined as Vf. Assuming that the maximum volume of the bubble (bubble in the region B) growing on the mouth 5 side is Vr, the relationship of Vf> Vr always holds in the head of the present invention. Furthermore, bubble generation area 1
The lifetime (time from the generation of bubbles to the disappearance of bubbles) of the bubble (bubble in the A region) growing on the side of the discharge port 7 of the first bubble is defined as Tf, and the bubble (B) growing on the liquid supply port 5 side of the bubble generation region 11 is defined as Tf. Assuming that the lifetime of the bubble in the region is Tr, Tf
> Tr always holds in the head of the present invention. Since the above relationship is established, the bubble erasing point is located closer to the discharge port 7 than near the center of the bubble generation region 11.

【0052】さらに本ヘッド構成では、図5(b)及び
図7(b)からも判るように、気泡21の発生初期に可
動部材8の自由端が液体供給口5側に最大変位する量h
1よりも、気泡21の消泡と共に可動部材8の自由端が
気泡発生手段4側に最大変位する量h2の方が大きいと
いう関係(h1<h2)にある。例えばh1は2μm、
h2は10μmである。この関係が成り立つことによ
り、発泡初期での発熱体後方(吐出口7に対して反対方
向)への気泡の成長を抑制し、発熱体前方(吐出口7に
向かう方向)への気泡の成長をより促進させることがで
きる。この事によって、発熱体4で生じる発泡パワー
を、液体が吐出口7から飛翔する液滴の運動エネルギー
へ変換させる効率を向上させることができる。
Further, in this head configuration, as can be seen from FIGS. 5 (b) and 7 (b), the amount h at which the free end of the movable member 8 is maximally displaced toward the liquid supply port 5 at the initial stage of the generation of the bubble 21.
There is a relationship (h1 <h2) that the amount h2 by which the free end of the movable member 8 is maximally displaced toward the bubble generating means 4 together with the defoaming of the bubble 21 is larger than 1. For example, h1 is 2 μm,
h2 is 10 μm. When this relationship is established, the growth of air bubbles behind the heating element (in the direction opposite to the discharge port 7) in the initial stage of foaming is suppressed, and the growth of air bubbles in front of the heating element (in the direction toward the discharge port 7) is suppressed. More can be promoted. As a result, it is possible to improve the efficiency of converting the bubbling power generated by the heating element 4 into the kinetic energy of the liquid droplet that flies from the discharge port 7.

【0053】以上のように本実施形態のヘッド構成及び
液体吐出動作について説明したが、このような形態によ
れば、気泡21の下流側への成長成分と上流側への成長
成分が均等ではなく、上流側への成長成分がほとんどな
くなり上流側への液体の移動が抑制される。上流側への
液体の流れが抑制されるため、上流側に気泡成長成分が
損失することなくそのほとんどが吐出口7の方向に向け
られ、吐出力が格段に向上する。しかも、供給部形成部
材5Aに形成された凸部5Bにより、可動部材8の先端
において液体供給口5から液流路3へ通じる流路が屈曲
しているので、発泡初期における液流路3から液体供給
口5への液体の流れが十分に抑制される。その結果、気
泡の成長圧力は確実に可動部材8に伝えられ、液流路3
の実質的密閉状態が確実に作り出されるので、吐出特性
をより向上させることができる。
As described above, the head configuration and the liquid discharging operation of the present embodiment have been described. According to such a mode, the growth component of the bubble 21 on the downstream side and the growth component on the upstream side are not uniform. In addition, there is almost no growth component to the upstream side, and the movement of the liquid to the upstream side is suppressed. Since the flow of the liquid to the upstream side is suppressed, most of the bubble growth component is directed to the direction of the discharge port 7 without loss to the upstream side, and the discharge force is remarkably improved. Moreover, the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 is bent at the tip of the movable member 8 by the convex portion 5B formed on the supply section forming member 5A. The flow of the liquid to the liquid supply port 5 is sufficiently suppressed. As a result, the growth pressure of the bubble is reliably transmitted to the movable member 8, and the liquid flow path 3
Since the substantially sealed state is reliably created, the ejection characteristics can be further improved.

【0054】さらに、吐出後のメニスカスの後退量が減
少し、その分リフィル時にメニスカスがオリフィス面よ
りも突出する量も減少する。そのためメニスカス振動が
抑制されることとなり、低周波数から高周波数まであら
ゆる駆動周波数に於て安定した吐出を行うことができ
る。
Further, the retreat amount of the meniscus after the discharge is reduced, and the amount of the meniscus protruding from the orifice surface at the time of refilling is also reduced accordingly. Therefore, meniscus vibration is suppressed, and stable ejection can be performed at all driving frequencies from a low frequency to a high frequency.

【0055】(第2の実施の形態)第1の実施の形態の
ヘッド構造においては図1及び図3に示したように、可
動部材8の、固定部材9に対して未接合となる(すなわ
ち、屈曲して立ち上がる)位置が固定部材9の端部9A
とは同じでない為、開口領域Sは、液体供給口5の3辺
と固体部材9の端部9Aで囲まれた領域となったが、図
12及び図13に示す形態のように、可動部材8の固定
部材9からの屈曲立ち上がり位置を固定部材9の端部9
Aとしてもよい。この形態の場合には、開口領域Sは図
12及び図13に示すように、液体供給口5の3辺と可
動部材8の支点部8Aとで囲まれた領域となる。
(Second Embodiment) In the head structure according to the first embodiment, the movable member 8 is not joined to the fixed member 9 as shown in FIGS. , Bent up) at the end 9A of the fixing member 9
Therefore, the opening area S is an area surrounded by the three sides of the liquid supply port 5 and the end 9A of the solid member 9; however, as shown in FIGS. 8 is fixed to the end portion 9 of the fixing member 9.
A may be used. In the case of this embodiment, the opening area S is an area surrounded by three sides of the liquid supply port 5 and the fulcrum 8A of the movable member 8 as shown in FIGS.

【0056】また、第1の実施の形態のヘッド構造にお
いて液体供給口5は図3に示したように4辺を囲まれた
開口としたが、図14及び図15に示す形態のように、
供給部形成部材5A(図1参照)のうち、吐出口7側と
は反対の液体供給室6側の壁面が開放されていてもよ
い。この形態の場合には、第1の実施の形態と同様、開
口領域Sは図14及び図15に示すように、液体供給口
5の3辺と固定部材9の端部9Aとで囲まれた領域とな
る。
Further, in the head structure of the first embodiment, the liquid supply port 5 is an opening surrounded by four sides as shown in FIG. 3, but as shown in FIGS.
In the supply part forming member 5A (see FIG. 1), the wall surface on the liquid supply chamber 6 side opposite to the discharge port 7 side may be opened. In this case, as in the first embodiment, the opening area S is surrounded by three sides of the liquid supply port 5 and the end 9A of the fixing member 9 as shown in FIGS. Area.

【0057】この場合においても、第1の実施形態と同
様に、供給部形成部材5Aに可動部材8の自由端と対向
する凸部5Bを形成し、可動部材8の先端において液体
供給口5から液流路3へ通じる流路を屈曲させること
で、発砲初期における液流路3から液体供給口5への液
体の流れを抑制することができ、吐出特性をより向上さ
せることができるとともに、気泡の部分的な消泡に伴う
可動部材8の下方変位の際には可動部材8の自由端部に
発熱体4へ向かう液体の流れが生じ、可動部材8の下方
変位を促進することができる。
Also in this case, similarly to the first embodiment, a convex portion 5B facing the free end of the movable member 8 is formed on the supply portion forming member 5A, and the liquid supply port 5 is formed at the tip of the movable member 8 from the liquid supply port 5. By bending the flow path leading to the liquid flow path 3, the flow of the liquid from the liquid flow path 3 to the liquid supply port 5 in the initial stage of firing can be suppressed, and the discharge characteristics can be further improved, and the bubbles can be improved. When the movable member 8 is displaced downward due to the partial defoaming, a liquid flows toward the heating element 4 at the free end of the movable member 8, and the downward displacement of the movable member 8 can be promoted.

【0058】(第3の実施の形態)次に、第3の実施の
形態による液体吐出ヘッドを図16を参照して説明す
る。
(Third Embodiment) Next, a liquid ejection head according to a third embodiment will be described with reference to FIG.

【0059】図16に示す形態の液体吐出ヘッドでは、
素子基板1と天板2とが接合され、両板1,2の間に
は、一端が吐出口7と連通し他端が閉じられた液流路3
が形成されている。
In the liquid discharge head of the embodiment shown in FIG.
The element substrate 1 and the top plate 2 are joined, and a liquid flow path 3 having one end communicating with the discharge port 7 and the other end closed between the two plates 1 and 2.
Are formed.

【0060】液流路3に液体供給口5が配設され、液体
供給口5に連通する共通液体供給室6が設けられてい
る。
A liquid supply port 5 is provided in the liquid flow path 3, and a common liquid supply chamber 6 communicating with the liquid supply port 5 is provided.

【0061】液体供給口5と液流路3との間には、吐出
口7側へ向いた一端を自由端とし他端が液流路3の上流
端の支持部9Bで支持された可動部材8が、液体供給口
5の開口領域に対して略平行に設けられている。可動部
材8の大きさは、液体供給口5の開口領域の大きさより
も大きく、液流路3の上面(発熱体4と対向する面)可
動部材8の上面との間には、微少な隙間が存在してい
る。液流路3の上面には、可動部材8の自由端と微少な
隙間を介して対向する壁面を有する段差部5Cが形成さ
れている。これにより、可動部材8の自由端において液
体供給口5から液流路3へ通じる流路が屈曲している。
A movable member between the liquid supply port 5 and the liquid flow path 3 having one end facing the discharge port 7 as a free end and the other end supported by a support portion 9B at the upstream end of the liquid flow path 3 8 is provided substantially parallel to the opening area of the liquid supply port 5. The size of the movable member 8 is larger than the size of the opening area of the liquid supply port 5, and a small gap is formed between the upper surface of the liquid flow path 3 (the surface facing the heating element 4) and the upper surface of the movable member 8. Exists. A step portion 5C having a wall surface facing the free end of the movable member 8 via a small gap is formed on the upper surface of the liquid flow path 3. As a result, the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 at the free end of the movable member 8 is bent.

【0062】これにより可動部材8は液流路3内で摩擦
抵抗なく可動する一方で、開口領域側への変位は開口領
域Sの周辺部で規制されるとともに、発泡初期における
液流路3から液体供給口5への液体の流れが抑制され
る。その結果、液体供給口5の実質的な密閉状態を確実
に作り出すことができ、吐出特性がより向上する。ま
た、可動部材8の自由端において液体供給口5から液流
路3へ通じる流路が屈曲していることで、気泡の部分的
な消泡に伴う可動部材8の下方変位の際には、可動部材
8の自由端部で発熱体4へ向かう液体の流れが生じるた
め、可動部材8の下方変位を促進することができる。
As a result, while the movable member 8 can move in the liquid flow path 3 without frictional resistance, the displacement toward the opening area is restricted at the periphery of the opening area S, and the movable member 8 is moved from the liquid flow path 3 at the initial stage of foaming. The flow of the liquid to the liquid supply port 5 is suppressed. As a result, a substantially sealed state of the liquid supply port 5 can be reliably created, and the ejection characteristics are further improved. In addition, since the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 is bent at the free end of the movable member 8, when the movable member 8 is displaced downward due to partial defoaming of bubbles, Since the liquid flows toward the heating element 4 at the free end of the movable member 8, the downward displacement of the movable member 8 can be promoted.

【0063】(その他の実施の形態)以下、本発明の液
体吐出原理を用いたヘッドに好適な様々な形態例を説明
する。
(Other Embodiments) Various embodiments suitable for a head using the liquid ejection principle of the present invention will be described below.

【0064】<サイドシュータタイプ>図17はいわゆ
るサイドシュータタイプの液体吐出ヘッドの断面図を示
したものである。この説明において、第1の実施の形態
と同一の構成要素には同一符号を用いる。この形態の液
体吐出ヘッドは、図17に示すように発熱体4と吐出口
7が平行平面上で対面し、液流路3が、吐出口7からの
液体の吐出方向に沿った軸方向と直角に連通している点
で、第1の実施の形態と異なっている。このような液体
吐出ヘッドにおいても第1の実施の形態と同様の吐出原
理に基づく効果を奏する。
<Side Shooter Type> FIG. 17 is a sectional view of a so-called side shooter type liquid discharge head. In this description, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment. In the liquid discharge head of this embodiment, as shown in FIG. 17, the heating element 4 and the discharge port 7 face each other on a parallel plane, and the liquid flow path 3 is in the axial direction along the liquid discharge direction from the discharge port 7. It differs from the first embodiment in that it communicates at right angles. In such a liquid ejection head, an effect based on the same ejection principle as that of the first embodiment can be obtained.

【0065】<可動部材>上述の実施形態において、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。
<Movable Member> In the above-described embodiment, the material constituting the movable member may be a material having solvent resistance to the discharge liquid and having elasticity for operating well as the movable member. I just need.

【0066】可動部材の材料としては、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としてはμmオーダーの厚さを対象
にしている。
As a material of the movable member, high durability
Metals such as silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and alloys thereof, or resins having a nitrile group such as acrylonitrile, butadiene, styrene, and amide groups such as polyamide Resin, resin having a carboxyl group such as polycarbonate, resin having an aldehyde group such as polyacetal, resin having a sulfone group such as polysulfone,
In addition, resins and compounds such as liquid crystal polymers, highly ink-resistant metals such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, titanium, alloys of these and those with ink resistance coated on the surface or polyamide A resin having an amide group such as
Resins having an aldehyde group such as polyacetal, resins having a ketone group such as polyetheretherketone, resins having an imide group such as polyimide, resins having a hydroxyl group such as a phenol resin, resins having an ethyl group such as polyethylene, polypropylene, etc. Resins having an alkyl group, resins having an epoxy group such as an epoxy resin, resins having an amino group such as a melamine resin, resins having a methylol group such as a xylene resin and compounds thereof, and ceramics such as silicon dioxide and silicon nitride. And compounds thereof. The movable member in the present invention has a thickness on the order of μm.

【0067】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 appropriately and controlled to be used effectively.

【0068】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1
8の破線に示すように、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。これに対し、本発明の液体吐出ヘッドは、気泡発
生手段を含む液流路が吐出口を除いて実質的に遮蔽され
ていることで最大の吐出量が規制されるため、図18の
実線で示すように、発熱体面積や発泡パワーのばらつき
が大きくても吐出量が変化しない領域があり、この領域
を利用することにより大ドットの吐出量安定化が図れ
る。
By giving energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a steep volume change (the generation of air bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from the discharge port by the action force based on this state change. In the related art of an ink jet recording method for forming an image by adhering a liquid on a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, FIG.
As indicated by the broken line 8, it can be seen that the heating element area and the ink ejection amount are in a proportional relationship, but there is a non-foaming effective region S that does not contribute to ink ejection. In addition, from the appearance of the 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. On the other hand, in the liquid discharge head of the present invention, since the liquid flow path including the bubble generating means is substantially shielded except for the discharge port, the maximum discharge amount is regulated. As shown, there is a region in which the ejection amount does not change even if the variation in the heating element area and the foaming power is large. By using this region, the ejection amount of large dots can be stabilized.

【0069】<素子基板>以下に液体に熱を与えるため
の発熱体10が設けられた素子基板1の構成について説
明する。
<Element Substrate> The configuration of the element substrate 1 provided with the heating element 10 for applying heat to the liquid will be described below.

【0070】図19は本発明の液体吐出ヘッドの要部の
側断面図を示したもので、図19(a)は後述する保護
膜があるヘッド、図19(b)は保護膜がないものであ
る。
FIG. 19 is a side sectional view of a main part of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 19 (a) is a head having a protective film described later, and FIG. 19 (b) is a head having no protective film. It is.

【0071】素子基板1上には天板2が配され、素子基
板1と天板2の間に液流路3が形成されている。
A top plate 2 is arranged on the element substrate 1, and a liquid flow path 3 is formed between the element substrate 1 and the top plate 2.

【0072】素子基板1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10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
19(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10
5に電流を流し発熱させる。配線電極104間の抵抗層
105上には、酸化シリコンやチッ化シリコン等の保護
膜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105を保護している。
The element substrate 1 is formed by forming a silicon oxide film or a silicon nitride film 106 for insulation and heat storage on a substrate 107 such as silicon, and forming a hafnium boride (HfB) constituting the heating element 10 thereon. 2 ) The electric resistance layer 105 (0.01 to 0.2 μm thick) such as tantalum nitride (TaN) or tantalum aluminum (TaAl) and the wiring electrode 104 (0.2 to 1.0 μm thick) such as aluminum are shown. Patterning is performed as shown in FIG. A voltage is applied from the wiring electrode 104 to the resistance layer 105, and the resistance layer 10
5 is supplied with electric current to generate heat. On the resistance layer 105 between the wiring electrodes 104, a protective film 103 such as silicon oxide or silicon nitride is formed in a thickness of 0.1 to 2.0 μm, and further thereon, a cavitation resistant layer 102 (0.
(1 to 0.6 μm thick) to protect the resistance layer 105 from various liquids such as ink.

【0073】特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧
力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性
を著しく低下させるため、金属材料のタンタル(Ta)
等が耐キャビテーション層102として用いられる。
In particular, the pressure and shock waves generated during the generation and defoaming of bubbles are extremely strong, and significantly reduce the durability of a hard and brittle oxide film.
Are used as the anti-cavitation layer 102.

【0074】また、液体、流路構成、抵抗材料の組み合
わせにより、上述の抵抗層105に保護膜103を必要
としない構成でもよくその例を図19(b)に示す。こ
のような保護膜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 flow path configuration, and the resistance material, a configuration in which the above-described resistance layer 105 does not require the protective film 103 may be used, and an example thereof is shown in FIG. Examples of the material of the resistance layer 105 that does not require the protective film 103 include an iridium-tantalum-aluminum alloy.

【0075】このように、前述の各実施形態における発
熱体4の構成としては、前述の電極104間の抵抗層1
05(発熱部)だけででもよく、また抵抗層105を保
護する保護膜103を含むものでもよい。
As described above, the configuration of the heating element 4 in each of the above-described embodiments includes the above-described resistance layer 1 between the electrodes 104.
05 (heat generating portion) alone, or may include a protective film 103 for protecting the resistance layer 105.

【0076】各実施形態においては、発熱体4として電
気信号に応じて発熱する抵抗層105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、レーザ等の光を受けるこ
とで発熱するような光熱変換体や高周波を受けることで
発熱するような発熱部を有する発熱体でもよい。
In each of the embodiments, the heating element 4 having a heating portion composed of the resistance layer 105 that generates heat in response to an electric signal is used. However, the present invention is not limited to this.
What is necessary is just to generate bubbles in the foaming liquid sufficient to discharge the discharge liquid. For example, a light-to-heat converter that generates heat by receiving light from a laser or the like, or a heat generator that has a heat generating portion that generates heat by receiving a high frequency may be used.

【0077】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105に電気信
号を供給するための配線電極104で構成される発熱体
10の他に、この発熱体4(電気熱変換素子)を選択的
に駆動するためのトランジスタ、ダイオード、ラッチ、
シフトレジスタ等の機能素子が一体的に半導体製造工程
によって作り込まれていてもよい。
The element substrate 1 includes a heating element 10 including a resistance layer 105 constituting the heating section and a wiring electrode 104 for supplying an electric signal to the resistance layer 105. A transistor, a diode, a latch for selectively driving the heating element 4 (electrothermal conversion element),
Functional elements such as shift registers may be integrally formed in a semiconductor manufacturing process.

【0078】また、前述のような素子基板1に設けられ
ている発熱体4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
20に示されるような矩形パルスを印加し、配線電極1
04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7μsec、電流150mA、電気信号を6kHz
で加えることで発熱体を駆動させ、前述のような動作に
よって、吐出口7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 heating portion of the heating element 4 provided on the element substrate 1 as described above and discharge the liquid, the above-described resistance layer 105 is connected to the above-described resistance layer 105 through the wiring electrode 104 as shown in FIG. A rectangular pulse as shown is applied, and the wiring electrode 1
The resistance layer 105 between the layers 04 is heated rapidly. In the head of each of the above-described embodiments, the voltage is 24 V, the pulse width is 7 μsec, the current is 150 mA, and the electric signal is 6 kHz.
Then, the heating element was driven, and the liquid ink was ejected from the ejection port 7 by the operation described above.
However, the condition of the drive signal is not limited to this, and any drive signal can be used as long as it can appropriately foam the foaming liquid.

【0079】<吐出液体>このような液体のうち、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。
<Discharged Liquid> Among such liquids, as a liquid (recording liquid) used for recording, an ink having a composition used in a conventional bubble jet apparatus can be used.

【0080】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
体などであっても利用できる。
In addition, liquids having low foaming properties, which have been difficult to discharge conventionally, liquids which are easily deteriorated or deteriorated by heat, and high-viscosity liquids can be used.

【0081】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
吐出や発泡または可動部材の動作などを妨げないような
液体でないことが望まれる。
However, the properties of the discharged liquid are as follows:
It is desired that the liquid is not a liquid that does not hinder ejection, foaming, or operation of the movable member.

【0082】記録用の吐出液体としては、高粘度インク
等をも利用することができる。
A high-viscosity ink or the like can be used as a recording discharge liquid.

【0083】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表1に示すような組成の染
料インクを用いて記録を行った。またこの染料インクの
粘度は、2cP(2×10-3Pa・s)であった。
In the present invention, recording was carried out using a dye ink having the composition shown in Table 1 as a recording liquid that can be used as a discharge liquid. The viscosity of this dye ink was 2 cP (2 × 10 −3 Pa · s).

【0084】[0084]

【表1】 このような組成のインクを用いても、本発明の液体吐出
ヘッドにより吐出力が向上し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。
[Table 1] Even when an ink having such a composition is used, the ejection force is improved and the ejection speed is increased by the liquid ejection head of the present invention, so that the landing accuracy of droplets is improved and a very good recorded image can be obtained.

【0085】〈可動部材自由端部における流路構造〉図
21は、液体供給口5が形成された供給部形成部材5A
の、可動部材8の自由端側での種々の形状を示す断面図
である。
<Flow Path Structure at Free End of Movable Member> FIG. 21 shows a supply section forming member 5A in which the liquid supply port 5 is formed.
5 is a cross-sectional view showing various shapes of the movable member 8 on a free end side. FIG.

【0086】図21(a)は、図1に示した例と比べ、
可動部材8の長手方向における液体供給口5の開口長さ
を短くし、可動部材8の上面と供給部形成部材5Aとの
対向領域を大きくしたものである。これにより、液体供
給口5から液流路3へ通じる流路の長さが長くなり、流
抵抗が大きくなるので、発泡初期における液流路3から
液体供給口5への液体の流れをより抑制することができ
る。
FIG. 21A is different from the example shown in FIG.
The length of the opening of the liquid supply port 5 in the longitudinal direction of the movable member 8 is shortened, and the area where the upper surface of the movable member 8 faces the supply section forming member 5A is increased. This increases the length of the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 and increases the flow resistance, thereby further suppressing the flow of the liquid from the liquid flow path 3 to the liquid supply port 5 in the initial stage of foaming. can do.

【0087】図21(b)は、図1に示した例と比べ、
供給部形成部材5Aの凸部5Bの突出高さを小さくし、
可動部材8の厚み方向の途中までとしたものである。こ
れによって、液体供給口5から液流路3へ通じる流路の
長さは短くなるものの、依然として屈曲した形状となっ
ており、発泡初期における液流路3から液体供給口5へ
の液体の流れを抑制することができる。また、この例で
は、可動部材8の厚み方向における可動部材8と供給部
形成部材5Aとの重なり量が小さくなっているので、気
泡の圧力により液体供給口5の周辺部と密着していた可
動部材8が下方に変位する際、図1に示したものよりも
少ない変位量で、液体供給口5と液流路3との間に直線
的な流路を形成することができる。その結果、液体のリ
フィルをより急速に行うことができる。
FIG. 21B is different from the example shown in FIG.
The protrusion height of the protrusion 5B of the supply portion forming member 5A is reduced,
The movable member 8 extends halfway in the thickness direction. As a result, although the length of the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 is reduced, the flow path is still bent, and the flow of the liquid from the liquid flow path 3 to the liquid supply port 5 in the initial stage of foaming. Can be suppressed. Further, in this example, since the amount of overlap between the movable member 8 and the supply portion forming member 5A in the thickness direction of the movable member 8 is small, the movable member 8 is in close contact with the peripheral portion of the liquid supply port 5 due to the pressure of the bubbles. When the member 8 is displaced downward, a linear flow path can be formed between the liquid supply port 5 and the liquid flow path 3 with a smaller displacement amount than that shown in FIG. As a result, the liquid can be refilled more quickly.

【0088】図21(c)は、供給部形成部材5Aの、
可動部材8の自由端と対向する面と上面と対向する面と
を曲面で繋いだ例である。このように、液体供給口5か
ら液流路3に通じる流路を曲線的に屈曲した形状として
も、第1の実施形態と同様に、発泡初期における液流路
3から液体供給口5への液体の流れを抑制することがで
き、液流路3の実質的な密閉状態を確実に作り出すこと
ができる。また、この例では、可動部材8の自由端と対
向する面と上面と対向する面とが曲面となっているの
で、液体のリフィルの際にこの部分における液体の淀み
もなくなり、液体供給口5から液流路3への液体の流れ
を効率的に行うことができる。
FIG. 21 (c) shows the state of the supply section forming member 5A.
This is an example in which a surface facing the free end of the movable member 8 and a surface facing the upper surface are connected by a curved surface. As described above, even when the flow path from the liquid supply port 5 to the liquid flow path 3 is formed into a curved shape, similarly to the first embodiment, the flow from the liquid flow path 3 to the liquid supply port 5 in the initial stage of foaming is performed. The flow of the liquid can be suppressed, and the substantially closed state of the liquid flow path 3 can be reliably created. Further, in this example, the surface facing the free end of the movable member 8 and the surface facing the upper surface are curved, so that the liquid does not stagnate in this portion when the liquid is refilled, and the liquid supply port 5 The liquid can flow efficiently from the liquid flow path 3 to the liquid flow path 3.

【0089】なお、図21に示した例は、液体供給口5
を供給部形成部材5に設けた場合について説明したが、
供給部形成部材5を用いない第3の実施形態(図16参
照)のような構成にも適用することができる。
Note that the example shown in FIG.
Has been described in the case of providing the supply portion forming member 5,
The present invention can be applied to a configuration like the third embodiment (see FIG. 16) in which the supply section forming member 5 is not used.

【0090】<液体吐出装置>図22は、上述の各種の
実施形態で説明した構造の液体吐出ヘッドを装着して適
用することのできる液体吐出装置の一例であるインクジ
ェット記録装置の概略構成を示している。図22に示さ
れるインクジェット記録装置600に搭載されたヘッド
カートリッジ601は、上述した構造の液体吐出ヘッド
と、その液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液
体容器とを有するものである。ヘッドカートリッジ60
1は、図22に示すように、駆動モータ602の正逆回
転に連動して駆動力伝達ギヤ603および604を介し
て回転するリードスクリュー605の螺旋溝606に対
して係合するキャリッジ607上に搭載されている。駆
動モータ602の動力によってヘッドカートリッジ60
1がキャリッジ607ともとにガイド608に沿って矢
印aおよびbの方向に往復移動される。インクジェット
記録装置600には、ヘッドカートリッジ601から吐
出されたインクなどの液体を受ける被記録媒体としての
プリント用紙Pを搬送する被記録媒体搬送手段(不図
示)が備えられている。その被記録媒体搬送手段によっ
てプラテン609上を搬送されるプリント用紙Pの紙押
さえ板610は、キャリッジ607の移動方向にわたっ
てプリント用紙Pをプラテン609に対して押圧する。
<Liquid Discharge Apparatus> FIG. 22 shows a schematic configuration of an ink jet recording apparatus which is an example of a liquid discharge apparatus to which the liquid discharge head having the structure described in the above-described various embodiments can be mounted. ing. The head cartridge 601 mounted on the ink jet recording apparatus 600 shown in FIG. 22 has a liquid ejection head having the above-described structure, and a liquid container for holding a liquid supplied to the liquid ejection head. Head cartridge 60
As shown in FIG. 22, a carriage 607 is engaged with a spiral groove 606 of a lead screw 605 that rotates via driving force transmission gears 603 and 604 in conjunction with forward and reverse rotations of a driving motor 602. It is installed. The head cartridge 60 is driven by the power of the drive motor 602.
1 is reciprocated with the carriage 607 along the guide 608 in the directions of arrows a and b. The inkjet recording apparatus 600 includes a recording medium transport unit (not shown) that transports a printing paper P as a recording medium that receives a liquid such as ink discharged from the head cartridge 601. The paper pressing plate 610 of the print paper P conveyed on the platen 609 by the recording medium conveying means presses the print paper P against the platen 609 in the moving direction of the carriage 607.

【0091】リードスクリュー605の一端の近傍に
は、フォトカプラ611および612が配設されてい
る。フォトカプラ611および612は、キャリッジ6
07のレバー607aの、フォトカプラ611および6
12の領域での存在を確認して駆動モータ602の回転
方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知
手段である。プラテン609の一端の近傍には、ヘッド
カートリッジ601の吐出口のある前面を覆うキャップ
部材614を支持する支持部材613が備えられてい
る。また、ヘッドカートリッジ601から空吐出などさ
れてキャップ部材614の内部に溜まったインクを吸引
するインク吸引手段615が備えられている。このイン
ク吸引手段615によりキャップ部材614の開口部を
介してヘッドカートリッジ601の吸引回復が行われ
る。
In the vicinity of one end of the lead screw 605, photocouplers 611 and 612 are provided. The photocouplers 611 and 612 are
07, the photocouplers 611 and 6
This is a home position detecting means for confirming the presence in the area No. 12 and switching the rotation direction of the drive motor 602. In the vicinity of one end of the platen 609, a support member 613 that supports a cap member 614 that covers the front surface of the head cartridge 601 having the discharge port is provided. In addition, an ink suction unit 615 that sucks ink that has been idly discharged from the head cartridge 601 and accumulated inside the cap member 614 is provided. The ink suction unit 615 performs suction recovery of the head cartridge 601 through the opening of the cap member 614.

【0092】インクジェット記録装置600には本体支
持体619が備えられている。この本体支持体619に
は移動部材618が、前後方向、すなわちキャリッジ6
07の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持さ
れている。移動部材618には、クリーニングブレード
617が取り付けられている。クリーニングブレード6
17はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニン
グブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段6
15による吸引回復操作にあたって吸引を開始するため
のレバー620が備えられており、レバー620は、キ
ャリッジ607と係合するカム621の移動に伴って移
動し、駆動モータ602からの駆動力がクラッチ切り換
えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカー
トリッジ601に設けられた発熱体に信号を付与した
り、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジ
ェット記録制御部は記録装置本体側に設けられており、
図22では示されていない。
The ink jet recording apparatus 600 is provided with a main body support 619. The moving member 618 is attached to the main body support 619 in the front-rear direction, that is, the carriage 6.
It is supported so as to be movable in a direction perpendicular to the direction of movement 07. The cleaning blade 617 is attached to the moving member 618. Cleaning blade 6
Reference numeral 17 is not limited to this form, and may be another form of a known cleaning blade. Further, the ink suction means 6
15 is provided with a lever 620 for starting suction in the suction recovery operation by the lever 15. The lever 620 moves with the movement of the cam 621 engaging with the carriage 607, and the driving force from the driving motor 602 switches the clutch. The movement is controlled by a known transmission means such as the like. An ink jet recording control unit for giving a signal to a heating element provided in the head cartridge 601 and controlling the driving of each mechanism described above is provided on the recording apparatus main body side.
It is not shown in FIG.

【0093】上述した構成を有するインクジェット記録
装置600では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラ
テン609上を搬送されるプリント用紙Pに対して、ヘ
ッドカートリッジ601がプリント用紙Pの全幅にわた
って往復移動する。この移動時に不図示の駆動信号供給
手段からヘッドカートリッジ601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部から被記録
媒体に対してインク(記録液体)が吐出され、記録が行
われる。
In the ink jet recording apparatus 600 having the above-described configuration, the head cartridge 601 reciprocates over the entire width of the print sheet P with respect to the print sheet P conveyed on the platen 609 by the recording medium conveying means. When a drive signal is supplied from a drive signal supply unit (not shown) to the head cartridge 601 during this movement, ink (recording liquid) is ejected from the liquid ejection head unit to the recording medium in accordance with the signal, and recording is performed. Done.

【0094】図23は、本発明の液体吐出装置によりイ
ンクジェット式記録を行なうための記録装置全体のブロ
ック図である。
FIG. 23 is a block diagram of an entire recording apparatus for performing ink jet recording by the liquid ejection apparatus of the present invention.

【0095】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ーフェイス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CPU(中央処理装
置)302に入力される。CPU302はROM(リー
ド・オンリー・メモリー)303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RAM(ランダム・アクセス・メモリー)304
等の周辺ユニットを用いて処理し、印字するデータ(画
像データ)に変換する。
The recording device receives print information from the host computer 300 as a control signal. The print information is temporarily stored in the input interface 301 inside the printing apparatus, and at the same time, is converted into data that can be processed in the recording apparatus.
It is input to a CPU (central processing unit) 302 which also serves as a head drive signal supply unit. The CPU 302 stores data input to the CPU 302 based on a control program stored in a ROM (Read Only Memory) 303, into a RAM (Random Access Memory) 304.
And the like, and converted into data (image data) to be printed.

【0096】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ヘッドカートリッジ601を搭
載したキャリッジ607を移動する駆動用モータ602
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、ヘッドカートリッジ601
および駆動用モータ602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。
In order to record the image data at an appropriate position on the recording paper, the CPU 302 drives the driving motor 602 for moving the carriage 607 on which the recording paper and the head cartridge 601 are mounted in synchronization with the image data.
Create driving data to drive. The image data and the motor drive data are sent to the head cartridge 601 via the head driver 307 and the motor driver 305, respectively.
The image is transmitted to the driving motor 602 and is driven at a controlled timing to form an image.

【0097】このような記録装置に用いられ、インク等
の液体の付与が行われる被記録媒体150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。
Examples of the recording medium 150 used in such a recording apparatus, to which a liquid such as ink is applied, include plastics, cloth, aluminum, and the like used for various types of paper, OHP sheets, compact disks, decorative plates, and the like. Metal materials such as copper and copper, leather materials such as cow skin, pig skin and artificial leather, wood such as wood and plywood, ceramic materials such as bamboo materials and tiles, and three-dimensional structures such as sponges can be targeted.

【0098】また、この記録装置として、各種の紙やO
HP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、または布帛に記録を行う捺染装置
等をも含むものである。
Further, as this recording apparatus, various types of paper and O
A printer device for recording on an HP sheet or the like, a recording device for a plastic for recording on a plastic material such as a compact disc, a recording device for a metal for recording on a metal plate,
A recording device for leather that records on leather, a recording device for wood that records on wood, a recording device for ceramic that records on ceramic materials, a recording device that records on a three-dimensional network structure such as a sponge, or a fabric Also includes a textile printing device for performing recording on the paper.

【0099】また、これらの液体吐出装置に用いる吐出
液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせ
た液体を用いればよい。
As the discharge liquid used in these liquid discharge devices, a liquid suitable for each recording medium and recording conditions may be used.

【0100】[0100]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、気泡発生
領域に気泡が発生することにより、直ちに液流路と液体
供給口との連通状態を可動部材によって遮断し、液流路
内を吐出口を除いて、実質的に密閉状態にする構成をと
った事で、気泡発生領域での気泡成長による圧力波を液
体供給口側および液体供給室側に伝播せずに、その大部
分を吐出口側に向けて、吐出パワーを飛躍的に向上させ
ることが可能になった。また、記録紙などに高速に定着
させたり、黒とカラーの境界での滲みを解消するため
に、記録液に高粘度のものを使う場合でも、吐出パワー
の飛躍的向上により高粘度インクを良好に吐出すること
ができる。また、記録時の環境変化、特に低温・低湿環
境下では吐出口においてインク増粘領域が増え、使用開
始時に正常にインクが吐出されない場合があるが、本発
明では一発目から良好に吐出できる。また、吐出パワー
が飛躍的に向上したので、気泡発生手段として用いる発
熱体のサイズを縮小したりして、吐出のために投入する
エネルギーを減らすこともできる。
As described above, according to the present invention, the communication between the liquid flow path and the liquid supply port is immediately interrupted by the movable member when the air bubbles are generated in the air bubble generation area, and the liquid is discharged from the liquid flow path. Except for the outlet, by adopting a configuration that is substantially closed, the pressure wave due to the bubble growth in the bubble generation region does not propagate to the liquid supply port side and the liquid supply chamber side, and most of the pressure wave is discharged. Discharge power can be dramatically improved toward the outlet side. In addition, even if high-viscosity ink is used for the recording liquid in order to fix it on recording paper at high speed or to eliminate bleeding at the boundary between black and color, high-viscosity ink is improved by dramatically improving ejection power. Can be discharged. In addition, when the environment changes during printing, especially in a low-temperature, low-humidity environment, the ink thickening area increases at the ejection port, and the ink may not be ejected normally at the start of use. . Further, since the discharge power is dramatically improved, the size of the heating element used as the bubble generating means can be reduced, and the energy input for discharge can be reduced.

【0101】また、可動部材の自由端において液体供給
口から液流路へ通じる流路を屈曲させ、発泡初期におけ
る液流路から液体供給口への液体の流れを抑制させるこ
とで、上記の液流路の実質的な密閉状態を確実に作り出
すことができ、吐出特性をより向上させることができ
る。さらに、液体供給室側への液体の移動がほとんどな
いため、液滴吐出後の吐出口におけるメニスカスの後退
量が最小化できる。その結果、吐出後、メニスカスが初
期状態に復帰する時間が非常に早い、すなわち、液流路
への定量のインク補充(リフィル)が完了する時間が早
いので、高精度(定量)のインク吐出を実施するにあた
り吐出周波数(駆動周波数)をも飛躍的に向上させるこ
とができる。
The free end of the movable member bends the flow path from the liquid supply port to the liquid flow path to suppress the flow of the liquid from the liquid flow path to the liquid supply port in the initial stage of foaming. A substantially closed state of the flow path can be reliably created, and the discharge characteristics can be further improved. Further, since the liquid hardly moves to the liquid supply chamber side, the retreat amount of the meniscus at the discharge port after the droplet discharge can be minimized. As a result, the time required for the meniscus to return to the initial state after the discharge is very short, that is, the time required to complete the replenishment (refill) of the ink in the liquid flow path is short, so that the ink discharge with high precision (quantity) can be performed. In the implementation, the ejection frequency (drive frequency) can also be dramatically improved.

【0102】また、気泡発生領域での気泡成長が、吐出
口側に大きく成長し、液体供給口側への成長が抑制され
ることから、消泡点が気泡発生領域の中心付近から吐出
口側の部分に位置し、かつ、発泡パワーを維持しなが
ら、消泡力を低減できることにより、気泡発生領域の消
泡力による発熱体の機械的・物理的破壊寿命を大きく向
上させることができる。
Further, since the bubble growth in the bubble generation region grows greatly on the discharge port side and the growth on the liquid supply port side is suppressed, the bubble disappearing point is set from near the center of the bubble generation region to the discharge port side. And the defoaming force can be reduced while maintaining the foaming power, so that the mechanical and physical destruction life of the heating element due to the defoaming force in the bubble generation region can be greatly improved.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による液体吐出ヘッ
ドの1つの液流路方向に沿った断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid discharge head according to a first embodiment of the present invention, taken along one liquid flow direction.

【図2】図1のX−X’線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line X-X 'of FIG.

【図3】図1のY−Y’線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line Y-Y 'of FIG.

【図4】「直線的連通状態」を説明する流路の断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a flow path for explaining a “linear communication state”.

【図5】図1〜図3に示した構造の液体吐出ヘッドの吐
出動作を説明するために、液体吐出ヘッドを液流路方向
に沿った切断図で示すとともに、特徴的な現象を分けて
示したものである。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid discharge head having a structure shown in FIGS. 1 to 3 taken along a liquid flow path direction for explaining a discharge operation of the liquid discharge head, and distinguishing characteristic phenomena. It is shown.

【図6】図5の続きの吐出動作を説明するために、液体
吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示したもので
ある。
6 is a cross-sectional view of the liquid discharge head taken along the direction of the liquid flow path in order to explain the discharge operation following FIG.

【図7】図6の続きの吐出動作を説明するために、液体
吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示したもので
ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid discharge head taken along a liquid flow path direction for explaining a discharge operation subsequent to FIG. 6;

【図8】図5(b)の気泡の等方的な成長状態を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing an isotropic growth state of bubbles in FIG. 5 (b).

【図9】図5〜図7におけるA領域とB領域での気泡成
長の時間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグ
ラフである。
9 is a graph showing a correlation between a time change of bubble growth in a region A and a region B in FIGS. 5 to 7 and a behavior of a movable member.

【図10】図1に示した可動部材と発熱体の相対位置と
は異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。
10 is a graph showing a correlation between a time change of bubble growth and a behavior of the movable member in a liquid ejection head having a different form from the relative position of the movable member and the heating element shown in FIG.

【図11】図1に示した可動部材と発熱体の相対位置と
は異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。
11 is a graph showing a correlation between a time change of bubble growth and a behavior of the movable member in the liquid ejection head having a different form from the relative position of the movable member and the heating element shown in FIG.

【図12】本発明の第2の実施の形態の第1変形例によ
る液体吐出ヘッドの1つの液流路方向に沿った断面図で
ある。
FIG. 12 is a cross-sectional view along one liquid flow direction of a liquid discharge head according to a first modification of the second embodiment of the present invention.

【図13】図12のY−Y’線断面図である。13 is a sectional view taken along line Y-Y 'of FIG.

【図14】本発明の第2の実施の形態の第2変形例によ
る液体吐出ヘッドの1つの液流路方向に沿った断面図で
ある。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a liquid discharge head according to a second modification of the second embodiment of the present invention, taken along one liquid flow path direction.

【図15】図14のY−Y’線断面図である。15 is a sectional view taken along line Y-Y 'of FIG.

【図16】本発明の第3の実施の形態による液体吐出ヘ
ッドを示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a liquid ejection head according to a third embodiment of the present invention.

【図17】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の例を説明するための図である。
FIG. 17 is a view for explaining an example of a side shooter type head to which the liquid ejection method of the present invention is applied.

【図18】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. 18 is a graph showing a relative relationship between a heating element area and an ink ejection amount.

【図19】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。
FIGS. 19A and 19B are longitudinal sectional views of a liquid discharge head according to the present invention, in which FIG. 19A has a protective film and FIG. 19B does not.

【図20】本発明に使用する発熱体を駆動する波形の図
である。
FIG. 20 is a diagram of a waveform for driving a heating element used in the present invention.

【図21】可動部材自由端部における、液体供給口から
液流路へ通じる流路構造の種々の例を説明するための断
面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view for explaining various examples of a flow path structure that leads from the liquid supply port to the liquid flow path at the free end of the movable member.

【図22】本発明の液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出
装置の概略構成を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid ejection device equipped with the liquid ejection head of the present invention.

【図23】本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッド
において液体吐出記録を行なうための装置全体のブロッ
ク図である。
FIG. 23 is a block diagram of an entire apparatus for performing liquid discharge recording in the liquid discharge method and the liquid discharge head of the present invention.

【図24】従来の液体吐出ヘッドにおける可動部材の様
子を示す断面図である。
FIG. 24 is a sectional view showing a state of a movable member in a conventional liquid ejection head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素子基板 2 天板 3 液流路 4 発熱体(気泡発生手段) 5 液体供給口 5A 供給部形成部材 5B 凸部 5C 段差部 6 共通液体供給室 7 吐出口 8 可動部材 9 支持部材 10 流路側壁 11 気泡発生領域 21 気泡 22 吐出滴 102 耐キャビテーション層 103 保護膜 104 配線電極 105 抵抗層 106 チッ化シリコン膜 107 基体 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 307 ヘッドドライバ 600 インクジェット記録装置 601 ヘッドカートリッジ 602 駆動モータ 603、604 駆動伝達ギア 605 リードスクリュー 606 螺旋溝 607 キャリッジ 607a レバー 608 ガイド 609 プラテン 610 紙押さえ板 611、612 フォトカプラ 613 支持部材 614 キャップ部材 615 インク吸引手段 617 クリーニングブレード 618 移動部材 619 本体支持体 620 レバー 621 カム α,β,γ 隙間 Reference Signs List 1 element substrate 2 top plate 3 liquid flow path 4 heating element (bubble generating means) 5 liquid supply port 5A supply section forming member 5B convex section 5C stepped section 6 common liquid supply chamber 7 discharge port 8 movable member 9 support member 10 flow path Side wall 11 Bubble generation area 21 Bubble 22 Discharged droplet 102 Anti-cavitation layer 103 Protective film 104 Wiring electrode 105 Resistive layer 106 Silicon nitride film 107 Base 300 Host computer 301 Input / output interface 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 Motor driver 307 Head driver 600 Inkjet recording device 601 Head cartridge 602 Drive motor 603, 604 Drive transmission gear 605 Lead screw 606 Spiral groove 607 Carriage 607a Lever 608 Guide 609 Platen 610 Paper press plate 6 1,612 photocoupler 613 supporting member 614 cap member 615 ink suction means 617 cleaning blade 618 moves member 619 main support 620 lever 621 cams alpha, beta, gamma gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 雅彦 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 竹之内 雅典 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF06 AF23 AF28 AF41 AF51 AG30 AG33 AG76 AN01 BA04 BA05 BA13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiko Kubota 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masanori Takenouchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Co., Ltd. F-term (reference) 2C057 AF06 AF23 AF28 AF41 AF51 AG30 AG33 AG76 AN01 BA04 BA05 BA13

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体を吐出するための吐出口と、 一端が前記吐出口と常に連通した、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、 前記液流路に供給する液体を保持する液体供給室と前記
液流路とを連通させるために前記液流路に開口した液体
供給口と、 前記液流路に前記液体供給口と隙間を介して対向して配
置され前記液流路の一端側を自由端として支持された、
少なくとも前記自由端及びそれに連続する両側部で囲ま
れる領域が前記液体供給口の前記液流路に対する開口領
域よりも大きい可動部材とを有し、 前記可動部材の自由端において、前記隙間によって形成
される前記液体供給口から前記液流路へ通じる流路が屈
曲していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
1. A discharge port for discharging a liquid, a liquid flow path having an air bubble generation region for generating air bubbles in the liquid, one end of which is always in communication with the discharge port, and a liquid supplied to the liquid flow path. A liquid supply port opened to the liquid flow path for communicating the liquid supply chamber to be held with the liquid flow path; and a liquid supply port arranged in the liquid flow path facing the liquid supply port with a gap therebetween. One end of the road was supported as a free end,
A region surrounded by at least the free end and both sides continuous with the free end has a movable member larger than an opening region of the liquid supply port with respect to the liquid flow path, and is formed by the gap at the free end of the movable member. A flow path from the liquid supply port to the liquid flow path is bent.
【請求項2】 前記液流路は、前記可動部材の自由端と
隙間を介して対向する位置に突状部分を有する、請求項
1に記載の液体吐出ヘッド。
2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the liquid flow path has a projecting portion at a position facing a free end of the movable member via a gap.
【請求項3】 前記吐出口と前記気泡発生領域とが直線
的連通状態にある、請求項1または2に記載の液体吐出
ヘッド。
3. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the discharge port and the bubble generation region are in a linear communication state.
【請求項4】 前記気泡発生領域で発生した気泡の全体
が略等方成長している期間内に前記液体供給口が前記可
動部材によって実質的に遮断され、その後の、前記気泡
のうちの前記吐出口側の部分が成長し前記可動部材側の
部分が収縮している期間内に、前記可動部材が前記気泡
発生領域側に変位し、前記液体供給口を介して前記液体
供給室から前記液流路への液体供給を可能とする、請求
項1に記載の液体吐出ヘッド。
4. The liquid supply port is substantially blocked by the movable member during a period in which all of the bubbles generated in the bubble generation region are growing substantially isotropically, and thereafter, the The movable member is displaced to the bubble generation region side during a period in which the portion on the discharge port side is growing and the portion on the movable member side is contracted, and the liquid is supplied from the liquid supply chamber through the liquid supply port. 2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the liquid discharge head can supply the liquid to the flow path.
【請求項5】 前記気泡の発生初期に前記可動部材の自
由端が前記液体供給口側へ変位し前記液体供給口が前記
液流路に対して実質的に遮断され、前記気泡の消泡とと
もに、前記可動部材の自由端が前記気泡発生領域側に変
位し、前記液体供給口を介して前記液体供給室から前記
液流路への液体供給を可能とする、請求項1に記載の液
体吐出ヘッド。
5. A free end of the movable member is displaced toward the liquid supply port side in an initial stage of the generation of the bubble, and the liquid supply port is substantially shut off from the liquid flow path. 2. The liquid discharge according to claim 1, wherein a free end of the movable member is displaced toward the bubble generation region, and liquid can be supplied from the liquid supply chamber to the liquid flow path through the liquid supply port. head.
【請求項6】 請求項1ないし5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搬送手段とを備え
た液体吐出装置。
6. A liquid discharging apparatus comprising: the liquid discharging head according to claim 1; and a transport unit that transports a recording medium that receives liquid discharged from the liquid discharging head.
【請求項7】 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、請求項6に記載の液体吐出装置。
7. The liquid ejecting apparatus according to claim 6, wherein the recording is performed by ejecting ink from the liquid ejecting head and attaching the ink to the recording medium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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