JP2002254644A - Liquid ejection method, liquid ejection head, and liquid ejection recorder - Google Patents

Liquid ejection method, liquid ejection head, and liquid ejection recorder

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JP2002254644A
JP2002254644A JP2001055557A JP2001055557A JP2002254644A JP 2002254644 A JP2002254644 A JP 2002254644A JP 2001055557 A JP2001055557 A JP 2001055557A JP 2001055557 A JP2001055557 A JP 2001055557A JP 2002254644 A JP2002254644 A JP 2002254644A
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Japan
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liquid
discharge port
temperature
bubble
ink
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Japanese (ja)
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Koichi Kitagami
浩一 北上
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Canon Inc
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2002/14169Bubble vented to the ambience

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejection method, a liquid ejection head and a liquid ejection recorder capable of uniforming the volume of liquid to be ejected as liquid drop regardless of a temperature rising, for example, stably recording a high quality image when recording an image using the liquid drop. SOLUTION: In the lowest temperature of an operation environment to eject ink 3 in a flow channel 10 from an ejection orifice 5, that is, in the lowest temperature wherein the liquid ejection head executes a normal liquid ejection operation, a bubble 6 is deformed so as to make a part of the bubble 6 come in contact with the orifice end 5a at the flow channel 10 side of the ejection orifice 5, then the bubble 6 is made to be communicated with the atmosphere.

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、熱エネルギーを利
用して液体を吐出させる液体吐出方法、液体吐出ヘッ
ド、および液体吐出記録装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid discharge method for discharging a liquid by using thermal energy, a liquid discharge head, and a liquid discharge recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体を熱エネルギーによって吐出口から
吐出させ、その吐出させた液体を被記録媒体上に付着さ
せることによって画像を記録する液体吐出記録方法は、
高解像、高速記録が可能であり、また記録品位も高く低
騒音でもあり、加えて多色のカラー画像の記録方法とし
ても容易に展開でき、普通紙にも記録できる。このよう
な液体吐出記録方法については、従来から今日にかけて
種々の工夫がなされてきている。
2. Description of the Related Art A liquid discharge recording method for recording an image by discharging a liquid from a discharge port by thermal energy and attaching the discharged liquid to a recording medium is described below.
It is capable of high resolution and high speed recording, and has high recording quality and low noise. In addition, it can be easily developed as a recording method of a multi-color image and can be recorded on plain paper. Various contrivances have been made on such a liquid discharge recording method from the past to the present.

【0003】例えば、特開平4−10941号公報等に
は、気泡の発泡エネルギーを利用して吐出口からインク
液滴を吐出させる際に、そのインク液滴の体積を安定化
させる一手法が記載されている。すなわち、気泡の吐出
方向先端の移動速度の1次微分値が負の条件下におい
て、その気泡を大気に連通させることにより、インク滴
を吐出して画像を記録する。この方法は、発生した熱エ
ネルギーによりインク中に気泡を生成する発熱抵抗体
(以下、「ヒーター」ともいう)と吐出口とを対向させ
て、それらの間の距離を短くする。そのため、ヒーター
に与える電気エネルギーに対する気泡の仕事量の割合
は、それ以前の記録方法における液体吐出方法に比較し
て良好となる。また、ヒーターと吐出口との間のインク
をほとんど全部吐出することになるため、吐出するイン
クの体積が安定化するとされている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-10941 describes a method for stabilizing the volume of ink droplets when the ink droplets are ejected from ejection openings by utilizing the foaming energy of bubbles. Have been. That is, under the condition where the first derivative of the moving speed of the tip of the bubble in the ejection direction is negative, the bubble is communicated with the atmosphere, thereby ejecting ink droplets and recording an image. According to this method, a heating resistor (hereinafter, also referred to as a “heater”) that generates bubbles in ink by generated thermal energy and an ejection port are opposed to each other, and the distance between them is shortened. Therefore, the ratio of the work amount of the bubble to the electric energy applied to the heater is better than that of the liquid ejection method in the previous recording method. Further, since almost all of the ink between the heater and the discharge port is discharged, the volume of the discharged ink is said to be stabilized.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記既提案の方法に
は、気泡の吐出方向先端の移動速度の1次微分値が負の
条件下にて、その気泡を大気に連通させることにより、
インクを吐出して画像を記録する。このような方法によ
り、ヒーターと吐出口との間のインクをほとんど全部吐
出させるべく、インク吐出量を安定化させようとした場
合には、温度変化に対して必ずしも安定したインク吐出
量を確保できないことが分かってきた。
In the above-mentioned proposed method, the bubble is communicated to the atmosphere under the condition that the first derivative of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge direction is negative,
An image is recorded by discharging ink. In a case where the ink discharge amount is stabilized by such a method so as to discharge almost all of the ink between the heater and the discharge port, it is not always possible to secure a stable ink discharge amount with respect to a temperature change. I understand that.

【0005】すなわち、インクジェット記録ヘッド(液
体吐出ヘッド)の温度が上昇に応じて、一般的には、イ
ンクの密度、粘度、表面張力などのインク物性の値が低
下するため、インクが流動しやすくなると共に、発泡し
たインク中の泡も膨張しやすくなって、インクの吐出量
が増加する。高画質画像を記録するためには、均一量か
つ小さなインク液滴を安定して吐出させることが必須で
あり、温度上昇に伴ってインク吐出量が増加する現象
は、大きな問題となる。
That is, as the temperature of an ink jet recording head (liquid ejection head) rises, the ink physical properties such as the density, viscosity and surface tension of the ink generally decrease, so that the ink tends to flow. At the same time, the foam in the foamed ink also easily expands, and the ink ejection amount increases. In order to print a high-quality image, it is essential to stably eject a small amount of ink droplets in a uniform amount, and the phenomenon that the ink ejection amount increases as the temperature rises becomes a serious problem.

【0006】本発明者の検討によれば、インクジェット
記録ヘッドの温度上昇(インクの温度上昇)によってイ
ンクの吐出量が増加する主な要因としては、気泡の成長
しやすさ、特に、インクの吐出口部分における気泡表面
のインク吐出方向への変位の増加があることが分かって
きた。
According to the study of the present inventor, the main factor of the increase in the ink ejection amount due to the rise in the temperature of the ink jet recording head (increase in the temperature of the ink) is the easiness of the growth of bubbles, especially the ejection of the ink. It has been found that there is an increase in the displacement of the bubble surface in the ink ejection direction at the outlet portion.

【0007】一般に、温度変化によって変動するインク
の吐出量変動は、「温度係数」という指標によって評価
される。すなわち、温度T1(℃)でのインク吐出量V
d1(ピコリットル)、温度T2(>T1;℃)でのイ
ンク吐出量Vd2(ピコリットル)とするとき、下式
(1)、(2)によって定義される数値TC(単位:%
/℃)が温度係数である。
[0007] Generally, fluctuations in the amount of ejected ink that fluctuate due to temperature changes are evaluated using an index called a "temperature coefficient". That is, the ink ejection amount V at the temperature T1 (° C.)
Assuming that the ink ejection amount Vd2 (picoliter) at d1 (picoliter) and temperature T2 (>T1; ° C.), a numerical value TC (unit:%) defined by the following equations (1) and (2)
/ ° C) is the temperature coefficient.

【0008】 TC=ΔVd/Vd1/(T2−T1)×100 …(1) ΔVd=Vd2−Vd1 …(2)TC = ΔVd / Vd1 / (T2−T1) × 100 (1) ΔVd = Vd2−Vd1 (2)

【0009】温度T1は、インクを吐出口から吐出させ
る作動環境の最低温度、つまり液体吐出ヘッドが正常な
吐出動作をする最低温度であり、通常、20〜25℃と
される。また、温度T2は、インクを吐出口から吐出さ
せる作動環境の温度範囲内の温度である。10ピコリッ
トル以下の小液滴を吐出する記録ヘッドの場合、温度係
数TCとしては0.75以下、好ましくは0.65以下
であることが高画質の記録に好都合である。また、より
高精細の画像を記録するためには、インクの吐出量を8
ピコリットル以下とすることが好ましい。
The temperature T1 is the lowest temperature of the operating environment in which the ink is ejected from the ejection port, that is, the lowest temperature at which the liquid ejection head performs a normal ejection operation. The temperature T2 is a temperature within a temperature range of an operating environment in which the ink is ejected from the ejection port. In the case of a recording head that ejects small droplets of 10 picoliters or less, it is convenient for high-quality recording that the temperature coefficient TC is 0.75 or less, preferably 0.65 or less. Further, in order to print a higher definition image, the ink ejection amount is set to 8
It is preferred to be picoliter or less.

【0010】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、温度上昇に拘わらず、液
滴として吐出させる液体の体積を均一化させることがで
き、例えば、その液滴によって画像を記録する場合には
高画質画像を安定的に記録することができる液体吐出方
法、液体吐出ヘッド、液体吐出記録装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to make the volume of a liquid to be discharged as droplets uniform regardless of a rise in temperature. It is an object of the present invention to provide a liquid discharge method, a liquid discharge head, and a liquid discharge recording apparatus capable of stably recording a high-quality image when recording an image using droplets.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の液体吐出方法
は、発熱体の熱エネルギーによって流路内の液体中に気
泡を形成することにより、前記流路内の液体を吐出口か
ら吐出させる液体吐出方法であって、前記流路内の液体
を前記吐出口から吐出させる作動環境の最低温度におい
て、前記吐出口の前記流路側の開口縁に前記気泡の一部
を接触させるように前記気泡を変形させる工程と、前記
工程の後に、前記気泡と大気とを連通させる工程と、を
含むことを特徴とする。
According to the liquid discharge method of the present invention, a liquid in which a liquid in the flow path is discharged from a discharge port by forming bubbles in the liquid in the flow path by thermal energy of a heating element. In the discharge method, at the lowest temperature of the operating environment in which the liquid in the flow path is discharged from the discharge port, the bubble is formed so that a part of the bubble contacts the opening edge of the discharge port on the flow path side. The method includes a step of deforming, and a step of communicating the air bubbles with the atmosphere after the step.

【0012】本発明の液体吐出ヘッドは、基板上に備え
た発熱体の熱エネルギーによって、吐出口に連通する流
路内の液体中に気泡を形成することにより、前記流路内
の液体を前記吐出口から吐出させる液体吐出ヘッドにお
いて、前記流路内の液体を前記吐出口から吐出させる作
動環境の最低温度において、前記吐出口の前記流路側の
開口縁に前記気泡の一部を接触させるように前記気泡が
変形した後に、前記気泡と大気とが連通することを特徴
とする。
In the liquid discharge head of the present invention, the liquid in the flow path is formed by forming bubbles in the liquid in the flow path communicating with the discharge port by the heat energy of the heating element provided on the substrate. In the liquid discharge head that discharges from the discharge port, a part of the bubble is brought into contact with the opening edge of the discharge port on the flow path side at the lowest temperature of the operating environment in which the liquid in the flow path is discharged from the discharge port. After the bubble is deformed, the bubble and the atmosphere communicate with each other.

【0013】本発明の液体吐出記録装置は、上記の液体
吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドから吐出される液体
によって画像の記録が可能な被記録媒体と、を相対移動
可能な移動手段と、前記液体吐出ヘッドの前記発熱体に
駆動信号を与えるための駆動回路と、を備えたことを特
徴とする。
[0013] A liquid discharge recording apparatus of the present invention comprises a moving means capable of relatively moving the liquid discharge head and a recording medium on which an image can be recorded by liquid discharged from the liquid discharge head; And a drive circuit for providing a drive signal to the heating element of the liquid ejection head.

【0014】本発明によれば、流路内の液体を吐出口か
ら吐出させる作動環境の最低温度において、つまり液体
吐出ヘッドが正常な液体吐出動作をする最低温度におい
て、吐出口の流路側開口縁に気泡の一部を接触させるよ
うに気泡を変形させてから、その気泡を外気と連通させ
る。これにより、液体吐出ヘッドの温度が上昇(インク
の温度も上昇)して、気泡が膨張しやすくなったとして
も、その気泡の一部が吐出口の流路側開口縁に接触する
ことによって、その気泡の膨張を抑制する。この結果、
液体の吐出方向における吐出口内の気泡表面の変位を抑
制して、温度変化に起因する液体の吐出量の増加を抑制
する。
According to the present invention, at the lowest temperature of the operating environment in which the liquid in the flow path is discharged from the discharge port, that is, at the lowest temperature at which the liquid discharge head performs a normal liquid discharge operation, the flow path side opening edge of the discharge port. The air bubbles are deformed so that some of the air bubbles come into contact with the air, and then the air bubbles are communicated with the outside air. As a result, even if the temperature of the liquid discharge head rises (the temperature of the ink also rises) and the bubbles easily expand, some of the bubbles come into contact with the opening edge of the discharge port on the flow path side. Suppress the expansion of bubbles. As a result,
The displacement of the bubble surface in the ejection port in the ejection direction of the liquid is suppressed, and the increase in the ejection amount of the liquid due to the temperature change is suppressed.

【0015】また、10ピコリットル以下の小液滴を吐
出して、被記録媒体に画像を記録する場合、温度係数T
Cとしては0.75以下、好ましくは0.65以下であ
ることが高画質の記録に好都合である。また、より高精
細の画像を記録するためには、液体の吐出量を8ピコリ
ットル以下とすることが好ましい。また、気泡を形成し
てから、その気泡の一部を吐出口の流路側開口縁に接触
させるまでの時間は3μsec以内であることが好まし
い。より好ましくは、発熱体を発熱させてから、気泡の
一部が吐出口の流路側開口縁に接触するまでの時間を2
μsec以内に設定する。
When recording an image on a recording medium by discharging small droplets of 10 picoliter or less, the temperature coefficient T
It is convenient for high-quality recording that C is 0.75 or less, preferably 0.65 or less. Further, in order to record a higher definition image, it is preferable that the ejection amount of the liquid is 8 picoliter or less. Further, it is preferable that the time from the formation of the bubble to the contact of a part of the bubble with the opening edge of the discharge port on the flow path side is within 3 μsec. More preferably, the time from when the heating element generates heat to when some of the bubbles come into contact with the opening edge of the discharge port on the flow path side is 2 hours.
Set within μsec.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施形
態について図面を参照して詳述する。まず、本発明にお
ける液体吐出原理について説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, the principle of liquid ejection in the present invention will be described.

【0017】(液体の吐出原理)図1(a)から(f)
は、本発明における液体の吐出原理を説明するための液
体吐出ヘッドの模式的な断面図である。
(Principle of discharging liquid) FIGS. 1 (a) to 1 (f)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid discharge head for describing a liquid discharge principle in the present invention.

【0018】これらの図において、1は基板、2は発熱
体としての電気熱変換体(以下、「ヒータ」ともいう)、
3は吐出すべき液体としてのインク、4はオリフィスプ
レート、5は吐出口、6は気泡、7は吐出された液滴と
してのインク液滴、8はインク液柱である。また、流路
としてのインク流路10は基板1とオリフィスプレート
4との間に形成され、複数の流路10の間には不図示の
隔壁が設けられている。ヒータ2は、吐出口5と対向す
るように基板1に設けられており、そのヒータ2の表面
には保護膜などが形成されている。インク3は、図1中
の上方から各流路10内に供給される。図1中上方に、
各流路10に連通する共通液室を設けて、その共通液室
から各流路10にインクを供給するようにしてもよい。
In these figures, 1 is a substrate, 2 is an electrothermal converter (hereinafter also referred to as a “heater”) as a heating element,
Reference numeral 3 denotes ink as a liquid to be discharged, 4 denotes an orifice plate, 5 denotes a discharge port, 6 denotes a bubble, 7 denotes an ink droplet as a discharged liquid droplet, and 8 denotes an ink liquid column. An ink flow path 10 as a flow path is formed between the substrate 1 and the orifice plate 4, and a partition (not shown) is provided between the plurality of flow paths 10. The heater 2 is provided on the substrate 1 so as to face the discharge port 5, and a protective film or the like is formed on the surface of the heater 2. The ink 3 is supplied into each flow channel 10 from above in FIG. In the upper part of FIG.
A common liquid chamber communicating with each channel 10 may be provided, and ink may be supplied to each channel 10 from the common liquid chamber.

【0019】図1(a)は、液流路10内がインク3に
よって満たされている初期状態である。ヒータ2に、記
録画像に応じた電気信号が印加されることによって、そ
のヒータ2が発熱し、その熱エネルギーによって、図1
(b)のように、ヒータ2近傍のインク3中に気泡6が
発生する。そして、その気泡6の体積変化(膨張)によ
り、インク液柱8が吐出口5からせり出してくる。その
後も気泡6が膨張し、オリフィスプレート4に設けられ
た吐出口5の流路10側の開口縁5aに、その気泡6の
一部が接触するまで成長する。気泡6の一部が吐出口5
の流路10側の開口縁5aに接触した後、気泡6の先端
部は、図1(c)のように、吐出口5の開口部を通じて
さらに外方に成長する場合もある。
FIG. 1A shows an initial state in which the inside of the liquid flow path 10 is filled with the ink 3. When an electric signal corresponding to a recorded image is applied to the heater 2, the heater 2 generates heat.
As shown in (b), bubbles 6 are generated in the ink 3 near the heater 2. Then, due to the volume change (expansion) of the bubble 6, the ink liquid column 8 protrudes from the ejection port 5. Thereafter, the bubble 6 expands and grows until a part of the bubble 6 comes into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5 provided in the orifice plate 4 on the side of the flow path 10. Part of the bubble 6 is the discharge port 5
After contacting the opening edge 5a on the side of the flow path 10, the tip of the bubble 6 may grow further outward through the opening of the discharge port 5, as shown in FIG.

【0020】その後、吐出口5から外方にせり出したイ
ンク液柱8部分の体積(質量)と、気泡6の内圧などと
のバランスにより、気泡6は一転して潰れはじめる(図
1(d))。やがて、インク液柱8は、図1(e)のよ
うに、いくつかのインク液滴7となって飛翔し、被記録
媒体上に着弾してインクドットを形成する。このインク
ドットにより画像が記録される。その後、流路10内に
インク3が補充されて(図1(f))、初期状態に戻
る。
Thereafter, due to the balance between the volume (mass) of the portion of the ink liquid column 8 protruding outward from the discharge port 5 and the internal pressure of the bubble 6, the bubble 6 turns over and starts to collapse (FIG. 1 (d)). ). Eventually, the ink liquid column 8 flies as several ink droplets 7 and lands on a recording medium to form ink dots, as shown in FIG. An image is recorded by the ink dots. Thereafter, the ink 3 is replenished into the flow channel 10 (FIG. 1F), and the flow returns to the initial state.

【0021】このように気泡6を外気と連通させること
により、気泡6の消泡による急激な圧力変動を抑えて、
その圧力変動に伴なうキャビテーション現象による悪影
響、つまり流路10内の損傷の発生を防止することもで
きる。さらに、このように気泡6を外気に連通させる前
に、図1(c)のように気泡6を吐出口5の開口縁5a
に接触させることは、後述するように、インク液滴7の
体積を均一化させて、高画質の画像を安定的に記録する
上においてきわめて有効である。
By communicating the bubble 6 with the outside air in this way, it is possible to suppress rapid pressure fluctuation due to the defoaming of the bubble 6,
It is also possible to prevent an adverse effect due to the cavitation phenomenon accompanying the pressure fluctuation, that is, the occurrence of damage in the flow path 10. Further, before the bubbles 6 are communicated with the outside air in this manner, as shown in FIG.
Is extremely effective in making the volume of the ink droplet 7 uniform and stably recording a high-quality image, as described later.

【0022】気泡6が吐出口5の流路10側の開口縁5
aに接触したか否かの検知、および、それらの接触した
時刻の計測のためには、次のような方法を採ることがで
きる。基本的には、液体吐出ヘッドのオリフィスプレー
ト4の外側あるいは側面から、ストロボ、LEDやレー
ザーなどのパルス光を気泡6に当てて、顕微鏡などによ
り観察する。気泡6が吐出口5の開口縁5aに接触した
か否か、および、それらの接触した時刻の評価について
は、顕微鏡の焦点を予め吐出口5の開口縁5aに合わせ
ておいて、オリフィスプレート4の上面から観察し続け
ればよく、合焦している吐出口5の開口縁5aに気泡6
の表面が接触(接近)しはじめたときに、その気泡6の
表面がクリアに観察できる。気泡6と開口縁5aとの接
触時刻は、その気泡6の表面がクリアに見えた時刻によ
り評価できる。
The bubble 6 forms the opening edge 5 of the discharge port 5 on the side of the flow path 10.
The following method can be employed for detecting whether or not the contact has been made with the “a” and measuring the time when the contact has been made. Basically, pulse light such as a strobe, an LED, or a laser is applied to the bubble 6 from the outside or the side of the orifice plate 4 of the liquid discharge head, and observation is performed with a microscope or the like. In order to evaluate whether or not the bubble 6 has contacted the opening edge 5a of the discharge port 5 and to evaluate the time of contact, the microscope is focused on the opening edge 5a of the discharge port 5 in advance, and the orifice plate 4 Can be observed from the upper surface of the discharge port 5, and the bubble 6
When the surface starts to contact (approach), the surface of the bubble 6 can be clearly observed. The contact time between the bubble 6 and the opening edge 5a can be evaluated by the time when the surface of the bubble 6 looks clear.

【0023】(第1の実施形態)図2から図5は、上述
した液体の吐出原理を利用してインクを吐出可能なイン
クジェット記録装置(液体吐出記録装置)の構成例を説
明するための図である。
(First Embodiment) FIGS. 2 to 5 are diagrams for explaining an example of the configuration of an ink jet recording apparatus (liquid ejection recording apparatus) capable of ejecting ink using the above-described liquid ejection principle. It is.

【0024】図4は、本例の記録装置の概略構成を説明
するための斜視図である。本例の記録装置は、シリアル
スキャン方式の記録装置である。符号100は、液体吐
出ヘッドとしての記録ヘッド110(図5参照)を着脱
自在に装着するためのキャリッジである。本例の記録ヘ
ッド110は、液体としてのインクの色の種類に応じて
4種類装着され、各ヘッド110は、イエローインクの
タンク101Y,マゼンタインクのタンク101M,シ
アンインクのタンク101C,ブラックインクのタンク
101Bと共にキャリッジ100上に搭載されている。
FIG. 4 is a perspective view for explaining a schematic configuration of the recording apparatus of this embodiment. The printing apparatus of this example is a printing apparatus of a serial scan system. Reference numeral 100 denotes a carriage for detachably mounting a recording head 110 (see FIG. 5) as a liquid ejection head. The recording heads 110 of this example are mounted in four types according to the type of the color of the ink as a liquid. Each head 110 has a yellow ink tank 101Y, a magenta ink tank 101M, a cyan ink tank 101C, and a black ink tank 101C. It is mounted on the carriage 100 together with the tank 101B.

【0025】キャリッジ100は、ガイドシャフト10
2に支持され、モータ103により順方向または逆方向
に駆動される無端ベルト104により、ガイドシャフト
102上を矢印A方向に往復移動可能とされる。無端ベ
ルト104は、プーリ105および106間に巻回され
ている。
The carriage 100 includes a guide shaft 10
2 and is reciprocally movable in the direction of arrow A on the guide shaft 102 by an endless belt 104 driven in a forward or reverse direction by a motor 103. Endless belt 104 is wound between pulleys 105 and 106.

【0026】記録媒体としての記録紙Pは、矢印A方向
に直交する矢印B方向に間欠的に搬送される。記録紙P
は、上流側の一対のローラユニット107,108と、
下流側の一対のローラユニット109A,109Bとに
より挟持され、一定の張力を印加されて記録ヘッド11
0に対する平面性を確保しながら搬送される。各ローラ
ユニットに対する駆動力の付与は駆動部111により行
われるが、前述の駆動モータを利用して上記ローラユニ
ットを駆動する構成としてもよい。
A recording sheet P as a recording medium is intermittently conveyed in a direction indicated by an arrow B perpendicular to the direction indicated by an arrow A. Recording paper P
Is a pair of roller units 107 and 108 on the upstream side,
The recording head 11 is nipped by a pair of downstream roller units 109A and 109B and is applied with a constant tension.
It is conveyed while ensuring flatness with respect to zero. The application of the driving force to each roller unit is performed by the driving unit 111, but the driving unit may be used to drive the roller unit.

【0027】キャリッジ100は、記録開始時または記
録中に必要に応じてホームポジションに停止する。この
ポジションには、各記録ヘッド110の吐出口面をキャ
ップするキャップ部材112が設けられ、このキャップ
部材112には、吐出口面の吐出口に対して強制的に吸
引して吐出口内の目詰まりを防止するための吸引回復手
段(図示略)が接続されている。
The carriage 100 stops at the home position as needed at the start of printing or during printing. At this position, a cap member 112 for capping the ejection port surface of each recording head 110 is provided. The cap member 112 is forcibly sucked into the ejection port on the ejection port surface and clogged in the ejection port. Is connected to suction recovery means (not shown) for preventing the above.

【0028】図5は、このような記録装置の制御系の概
略ブロック構成図である。記録装置は、ホストコンピュ
ータ300から、記録情報を制御信号として受ける。記
録情報は、記録装置内部の入出力インタフェイス301
に一時保存されると同時に、記録装置内で処理可能なデ
ータに変換され、記録ヘッド駆動信号の供給手段を兼ね
るCPU302に入力される。CPU302は、ROM
303に保存されている制御プログラムに基づき、CP
U302に入力されたデータをRAM304等の周辺ユ
ニットを用いて処理し、記録するデータ(画像データ)
に変換する。
FIG. 5 is a schematic block diagram of a control system of such a recording apparatus. The recording device receives the record information from the host computer 300 as a control signal. The recording information is stored in an input / output interface 301 inside the recording apparatus.
At the same time, the data is converted into data that can be processed in the printing apparatus, and is input to the CPU 302 which also serves as a print head drive signal supply unit. The CPU 302 is a ROM
303 based on the control program stored in the
Data (image data) to process and record the data input to U302 using a peripheral unit such as RAM 304
Convert to

【0029】また、CPU302は、画像データを記録
紙P上の適当な位置に記録すべく、画像データに同期し
て記録紙Pおよび記録ヘッド110を移動させる駆動用
モータ306の駆動データを生成する。画像データおよ
びモータ駆動データは、それぞれヘッドドライバ307
およびモータドライバ305を介して、記録ヘッド11
0および駆動モータ306に伝達され、これにより制御
されたタイミングで画像が形成される。 図2は、本例
における記録ヘッド110の要部の平面図、図3は、図
2のIII−III線に沿う断面図である。これらの図
2および図3において、前述した図1(a)から(f)
の記録ヘッドにおける同様の部分には、同一符号を付し
て説明を省略する。
Further, the CPU 302 generates drive data of a drive motor 306 for moving the recording paper P and the recording head 110 in synchronization with the image data so as to record the image data at an appropriate position on the recording paper P. . The image data and the motor drive data are respectively stored in the head driver 307
And the recording head 11 via the motor driver 305.
0 and the drive motor 306, whereby an image is formed at a controlled timing. FIG. 2 is a plan view of a main part of the recording head 110 in this example, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. In FIGS. 2 and 3, FIGS. 1A to 1F described above are used.
The same reference numerals are given to the same parts in the recording head, and the description is omitted.

【0030】本例の記録ヘッド110においては、シリ
コン基板1に異方性エッチングによりインク供給口11
を形成した。インクは、このインク供給口11からイン
ク流路10を通り、そして吐出口5からインク液滴とし
て吐出される。吐出口5は千鳥状に配されて、2列のイ
ンク吐出口列を成している。各々の吐出口5のほぼ真下
には、ヒータ2が配されている。隔壁9などの流路構成
部材は、露光技術やエッチング等、公知の製法によって
形成されたものである。吐出口5は直径15μmの円筒
穴であり、ヒータ2のサイズは24μm×24μmであ
る。基板1とオリフィスプレート4との間に形成される
流路10の高さHは10μm、オリフィスプレート4の
厚みWは13.5μmである。基板1とオリフィスプレ
ート4の外面との距離Lは23.5μmである。
In the recording head 110 of this embodiment, the ink supply port 11 is formed on the silicon substrate 1 by anisotropic etching.
Was formed. The ink passes through the ink flow path 10 from the ink supply port 11 and is ejected from the ejection port 5 as ink droplets. The ejection ports 5 are arranged in a staggered manner, forming two rows of ink ejection ports. The heater 2 is arranged almost directly below each of the discharge ports 5. The flow path constituting members such as the partition walls 9 are formed by a known manufacturing method such as an exposure technique or etching. The discharge port 5 is a cylindrical hole having a diameter of 15 μm, and the size of the heater 2 is 24 μm × 24 μm. The height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 is 10 μm, and the thickness W of the orifice plate 4 is 13.5 μm. The distance L between the substrate 1 and the outer surface of the orifice plate 4 is 23.5 μm.

【0031】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約4.31ピコリット
ルであった。温度T1は、インクを吐出口から吐出させ
る作動環境の最低温度、つまり液体吐出ヘッドが正常な
吐出動作をする最低温度であり、通常、20〜25℃と
される。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6は吐
出口5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻
は、ヒータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6
は、吐出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通し
た。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the ejection volume Vd1 of the ink 3 was about 4.31 picoliter. The temperature T1 is the lowest temperature of the operating environment in which the ink is ejected from the ejection port, that is, the lowest temperature at which the liquid ejection head performs a normal ejection operation, and is usually 20 to 25 ° C. As a result of the above-described microscopic observation, the bubble 6 came into contact with the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. Bubble 6
Communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5a of the discharge port 5.

【0032】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約4.75ピコ
リットルであった。温度T2は、インクを吐出口から吐
出させる作動環境の温度範囲内の温度である。顕微鏡観
察の結果、気泡6は吐出口5の開口縁5aに接触し、そ
れらが接触した時刻は、ヒータ2の駆動信号投入後2μ
sであった。気泡6は、吐出口5の開口縁5aに接触し
た後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 4.75 picoliter. The temperature T2 is a temperature within a temperature range of an operating environment in which the ink is ejected from the ejection port. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μm after the drive signal of the heater 2 was turned on.
s. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0033】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
下式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.51」であった。
Assuming that the ink ejection amount Vd1 at the temperature T1 and the ink ejection amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the following equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.51”.

【0034】 TC=ΔVd/Vd1/(T2−T1)×100 …(1') ΔVd=Vd2−Vd1 …(2')TC = ΔVd / Vd1 / (T2−T1) × 100 (1 ′) ΔVd = Vd2−Vd1 (2 ′)

【0035】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がなく、き
わめて良好な画質の画像が記録できた。その理由は、2
5℃の記録ヘッド110において、気泡6の一部は、オ
リフィスプレート4に設けられた吐出口5の流路側10
の開口縁5aに接触するまで成長するため、45℃の記
録ヘッド110において、気泡6が膨張しやすくなって
も開口縁5aとの接触によって気泡6の膨張が抑制され
るからであると考えられる。つまり、気泡6と開口縁5
aとの接触によって、吐出口5内におけるインク吐出方
向への気泡6の表面の変位が抑制されるために、吐出口
5から外部へ押し出されるインク量の増加が抑制され
て、そのインク量が均一化されたためと考えられる。
The dot size of ink formed by ink droplets that land on the surface of the recording paper P is determined by the recording head 11
There was no difference when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C., and an image of very good image quality was recorded. The reason is 2
In the recording head 110 at 5 ° C., a part of the bubble 6 is formed on the flow path side 10 of the ejection port 5 provided in the orifice plate 4.
It is considered that since the bubble 6 grows in the recording head 110 at 45 ° C. even when the bubble 6 easily expands, the bubble 6 is suppressed by the contact with the opening edge 5a. . That is, the bubble 6 and the opening edge 5
a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink ejection direction in the ejection port 5 in the ejection port 5 is suppressed. Therefore, an increase in the amount of ink pushed out from the ejection port 5 to the outside is suppressed, and the ink amount is reduced. It is considered that the uniformity was achieved.

【0036】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態としての記録ヘッド110について説明する。
(Second Embodiment) Next, a recording head 110 according to a second embodiment of the present invention will be described.

【0037】本例の記録ヘッド110は、基板1とオリ
フィスプレート4との間に形成される流路10高さHを
11μm、オリフィスプレート4の厚みWを12.5μ
mとし、その他の寸法等は第1の実施形態と同じに設定
した。基板1とオリフィスプレート4の外面との距離L
は23.5μmとなる。
In the recording head 110 of this embodiment, the height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 is 11 μm, and the thickness W of the orifice plate 4 is 12.5 μm.
m, and other dimensions and the like are set to be the same as those in the first embodiment. Distance L between substrate 1 and outer surface of orifice plate 4
Is 23.5 μm.

【0038】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約4.34ピコリット
ルであった。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6
は吐出口5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時
刻は、ヒータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡
6は、吐出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通
した。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the ejection volume Vd1 of the ink 3 was about 4.34 picoliter. As a result of the microscopic observation as described above, the bubbles 6
Contacted the opening edge 5 a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0039】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約4.88ピコ
リットルであった。顕微鏡観察の結果、気泡6は吐出口
5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻は、ヒ
ータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6は、吐
出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 4.88 picoliter. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0040】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
上式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.62」であった。
When the ink ejection amount Vd1 at the temperature T1 and the ink ejection amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the above equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.62”.

【0041】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がなく、き
わめて良好な画質の画像が記録できた。その理由は、2
5℃の記録ヘッド110において、気泡6の一部は、オ
リフィスプレート4に設けられた吐出口5の流路側10
の開口縁5aに接触するまで成長するため、45℃の記
録ヘッド110において、気泡6が膨張しやすくなって
も開口縁5aとの接触によって気泡6の膨張が抑制され
るからであると考えられる。つまり、気泡6と開口縁5
aとの接触によって、吐出口5内におけるインク吐出方
向への気泡6の表面の変位が抑制されるために、吐出口
5から外部へ押し出されるインク量の増加が抑制され
て、そのインク量が均一化されたためと考えられる。
The dot size of ink formed by ink droplets that land on the surface of the recording paper P is determined by the size of the recording head 11.
There was no difference when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C., and an image of very good image quality was recorded. The reason is 2
In the recording head 110 at 5 ° C., a part of the bubble 6 is formed on the flow path side 10 of the ejection port 5 provided in the orifice plate 4.
It is considered that since the bubble 6 grows in the recording head 110 at 45 ° C. even when the bubble 6 easily expands, the bubble 6 is suppressed by the contact with the opening edge 5a. . That is, the bubble 6 and the opening edge 5
a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink ejection direction in the ejection port 5 in the ejection port 5 is suppressed. Therefore, an increase in the amount of ink pushed out from the ejection port 5 to the outside is suppressed, and the amount of ink is reduced. It is considered that the uniformity was achieved.

【0042】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態としての記録ヘッド110について説明する。
(Third Embodiment) Next, a recording head 110 according to a third embodiment of the present invention will be described.

【0043】本例の記録ヘッド110は、基板1とオリ
フィスプレート4との間に形成される流路10高さHを
12μm、オリフィスプレート4の厚みWを11.5μ
mとし、その他の寸法等は第1の実施形態と同じに設定
した。基板1とオリフィスプレート4の外面との距離L
は23.5μmとなる。
In the recording head 110 of this embodiment, the height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 is 12 μm, and the thickness W of the orifice plate 4 is 11.5 μm.
m, and other dimensions and the like are set to be the same as those in the first embodiment. Distance L between substrate 1 and outer surface of orifice plate 4
Is 23.5 μm.

【0044】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約4.33ピコリット
ルであった。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6
は吐出口5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時
刻は、ヒータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡
6は、吐出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通
した。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the ejection volume Vd1 of the ink 3 was about 4.33 picoliter. As a result of the microscopic observation as described above, the bubbles 6
Contacted the opening edge 5 a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0045】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約4.98ピコ
リットルであった。顕微鏡観察の結果、気泡6は吐出口
5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻は、ヒ
ータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6は、吐
出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 4.98 picoliter. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0046】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
上式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.75」であった。
When the ink ejection amount Vd1 at the temperature T1 and the ink ejection amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the above equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.75”.

【0047】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がなく、き
わめて良好な画質の画像が記録できた。その理由は、2
5℃の記録ヘッド110において、気泡6の一部は、オ
リフィスプレート4に設けられた吐出口5の流路側10
の開口縁5aに接触するまで成長するため、45℃の記
録ヘッド110において、気泡6が膨張しやすくなって
も開口縁5aとの接触によって気泡6の膨張が抑制され
るからであると考えられる。つまり、気泡6と開口縁5
aとの接触によって、吐出口5内におけるインク吐出方
向への気泡6の表面の変位が抑制されるために、吐出口
5から外部へ押し出されるインク量の増加が抑制され
て、そのインク量が均一化されたためと考えられる。
The dot size of ink formed by ink droplets that land on the recording paper P is determined by the size of the recording head 11.
There was no difference when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C., and an image of very good image quality was recorded. The reason is 2
In the recording head 110 at 5 ° C., a part of the bubbles 6
It is considered that since the bubble 6 grows in the recording head 110 at 45 ° C. even when the bubble 6 easily expands, the bubble 6 is suppressed by the contact with the opening edge 5a. . That is, the bubble 6 and the opening edge 5
a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink ejection direction in the ejection port 5 in the ejection port 5 is suppressed. Therefore, an increase in the amount of ink pushed out from the ejection port 5 to the outside is suppressed, and the ink amount is reduced. It is considered that the uniformity was achieved.

【0048】(第1の比較例)次に、液体吐出ヘッドの
第1の比較例について以下説明する。
(First Comparative Example) Next, a first comparative example of the liquid discharge head will be described below.

【0049】第1の比較例としての記録ヘッド110
は、基板1とオリフィスプレート4との間に形成される
流路10高さHを13μm、オリフィスプレート4の厚
みWを10.5μmとし、その他の寸法等は第1の実施
形態と同じに設定した。基板1とオリフィスプレート4
の外面との距離Lは23.5μmとなる。
Recording head 110 as a first comparative example
The height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 is set to 13 μm, the thickness W of the orifice plate 4 is set to 10.5 μm, and other dimensions are set to be the same as those of the first embodiment. did. Substrate 1 and orifice plate 4
Is 23.5 μm.

【0050】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約4.28ピコリット
ルであった。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6
は吐出口5の開口縁5aに接触しなかった。その後、気
泡6は外気と連通した。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the ejection volume Vd1 of the ink 3 was about 4.28 picoliter. As a result of the microscopic observation as described above, the bubbles 6
Did not contact the opening edge 5a of the discharge port 5. Thereafter, the bubbles 6 communicated with the outside air.

【0051】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約4.97ピコ
リットルであった。顕微鏡観察の結果、気泡6は吐出口
5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻は、ヒ
ータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6は、吐
出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 4.97 picoliter. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0052】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
上式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.81」であった。
When the ink discharge amount Vd1 at the temperature T1 and the ink discharge amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the above equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.81”.

【0053】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がみられ
た。その理由は、25℃の記録ヘッド110において、
気泡6の一部が吐出口5の流路側10の開口縁5aに接
触しなかったため、記録ヘッド110が25℃のとき
と、記録ヘッド110が45℃となって気泡6が膨張し
やすくなったときと、の双方において、気泡6の膨張が
同様に抑制されなかったからであると考えられる。つま
り、気泡6と開口縁5aとの接触によって、吐出口5内
におけるインク吐出方向への気泡6の表面の変位が効果
的に抑制されず、吐出口5から外部へ押し出されるイン
ク量の増加が抑制されずに、温度変化に対してインクの
ドットサイズが均一化されなかったためと考えられる。
The dot size of the ink formed by the ink droplets that land on the surface of the recording paper P is determined by the recording head 11.
A difference was observed when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C. The reason is that the recording head 110 at 25 ° C.
Since some of the bubbles 6 did not come into contact with the opening edge 5a of the discharge port 5 on the flow path side 10, the temperature of the recording head 110 was 25 ° C. and the temperature of the recording head 110 was 45 ° C., and the bubbles 6 were easily expanded. It is considered that the expansion of the bubble 6 was not similarly suppressed in both cases. That is, due to the contact between the bubble 6 and the opening edge 5a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink discharge direction in the discharge port 5 is not effectively suppressed, and the amount of ink pushed out from the discharge port 5 to the outside is increased. This is probably because the dot size of the ink was not made uniform with respect to the temperature change without being suppressed.

【0054】(第2の比較例)次に、液体吐出ヘッドの
第2の比較例について以下説明する。
(Second Comparative Example) Next, a second comparative example of the liquid discharge head will be described below.

【0055】第2の比較例としての記録ヘッド110
は、基板1とオリフィスプレート4との間に形成される
流路10高さHを14.5μm、オリフィスプレート4
の厚みWを9μmとし、その他の寸法等は第1の実施形
態と同じに設定した。基板1とオリフィスプレート4の
外面との距離Lは23.5μmとなる。
Recording head 110 as a second comparative example
Sets the height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 to 14.5 μm,
Was set to 9 μm, and other dimensions and the like were set to be the same as those of the first embodiment. The distance L between the substrate 1 and the outer surface of the orifice plate 4 is 23.5 μm.

【0056】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約4.17ピコリット
ルであった。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6
は吐出口5の開口縁5aに接触しなかった。その後、気
泡6は外気と連通した。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the discharge volume Vd1 of the ink 3 was about 4.17 picoliter. As a result of the microscopic observation as described above, the bubbles 6
Did not contact the opening edge 5a of the discharge port 5. Thereafter, the bubbles 6 communicated with the outside air.

【0057】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約4.83ピコ
リットルであった。顕微鏡観察の結果、気泡6は吐出口
5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻は、ヒ
ータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6は、吐
出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 4.83 picoliter. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0058】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
上式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.79」であった。
When the ink ejection amount Vd1 at the temperature T1 and the ink ejection amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the above equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.79”.

【0059】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がみられ
た。その理由は、25℃の記録ヘッド110において、
気泡6の一部が吐出口5の流路側10の開口縁5aに接
触しなかったため、記録ヘッド110が25℃のとき
と、記録ヘッド110が45℃となって気泡6が膨張し
やすくなったときと、の双方において、気泡6の膨張が
同様に抑制されなかったからであると考えられる。つま
り、気泡6と開口縁5aとの接触によって、吐出口5内
におけるインク吐出方向への気泡6の表面の変位が効果
的に抑制されず、吐出口5から外部へ押し出されるイン
ク量の増加が抑制されずに、温度変化に対してインクの
ドットサイズが均一化されなかったためと考えられる。
The dot size of the ink formed by ink droplets that land on the surface of the recording paper P is determined by the recording head 11.
A difference was observed when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C. The reason is that the recording head 110 at 25 ° C.
Since some of the bubbles 6 did not come into contact with the opening edge 5a on the flow path side 10 of the discharge port 5, the temperature of the recording head 110 was 25 ° C., and the temperature of the recording head 110 was 45 ° C., and the bubbles 6 were easily expanded. It is considered that the expansion of the bubble 6 was not similarly suppressed in both cases. That is, due to the contact between the bubble 6 and the opening edge 5a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink discharge direction in the discharge port 5 is not effectively suppressed, and the amount of ink pushed out from the discharge port 5 to the outside is increased. It is considered that the dot size of the ink was not made uniform with respect to the temperature change without being suppressed.

【0060】以上の第1,第2,第3の実施形態、およ
び第1,第2の比較例においては、基板1とオリフィス
プレート4の外面との間の距離Lを一定の23.5μm
に設定して検討した。また、オリフィスプレート4の厚
みWは、強度的に9μmよりも薄くすることができない
ために、基板1とオリフィスプレート4との隙間である
流路10の高さHを14.5μmよりも大きくしたもの
に関しては、検討ができなかった。
In the first, second and third embodiments, and the first and second comparative examples, the distance L between the substrate 1 and the outer surface of the orifice plate 4 is set to a constant 23.5 μm.
I set it to consider. Further, since the thickness W of the orifice plate 4 cannot be made thinner than 9 μm in terms of strength, the height H of the flow path 10 which is a gap between the substrate 1 and the orifice plate 4 is made larger than 14.5 μm. Things could not be considered.

【0061】(第4の実施形態)図6は、本発明の第4
の実施形態としての記録ヘッド110の説明図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a recording head 110 according to the embodiment.

【0062】本例の記録ヘッド110は、基板1とオリ
フィスプレート4との間に形成される流路10高さHを
10μm、オリフィスプレート4の厚みWを13.5μ
mとし、吐出口5をテーパー付きの穴形状とした。吐出
口5の内面は、インクの吐出方向に向かって漸次小径と
なるテーパー面とされており、そのテーパー角度θは7
度である。また、吐出口5の流路10側の開口部分の直
径Dは、前述した実施形態と同じ15μmとした。その
他の寸法等は、第1の実施形態と同じに設定した。基板
1とオリフィスプレート4の外面との距離Lは23.5
μmとなる。
In the recording head 110 of this embodiment, the height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 is 10 μm, and the thickness W of the orifice plate 4 is 13.5 μm.
m, and the discharge port 5 was formed into a tapered hole shape. The inner surface of the discharge port 5 is a tapered surface having a gradually decreasing diameter in the ink discharge direction.
Degrees. The diameter D of the opening of the discharge port 5 on the side of the flow path 10 was 15 μm, which is the same as in the above-described embodiment. Other dimensions and the like are set the same as in the first embodiment. The distance L between the substrate 1 and the outer surface of the orifice plate 4 is 23.5
μm.

【0063】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約3.34ピコリット
ルであった。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6
は吐出口5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時
刻は、ヒータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡
6は、吐出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通
した。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the discharge volume Vd1 of the ink 3 was about 3.34 picoliter. As a result of the microscopic observation as described above, the bubbles 6
Contacted the opening edge 5 a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0064】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約3.83ピコ
リットルであった。顕微鏡観察の結果、気泡6は吐出口
5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻は、ヒ
ータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6は、吐
出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 3.83 picoliter. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0065】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
上式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.74」であった。
When the ink ejection amount Vd1 at the temperature T1 and the ink ejection amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the above equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.74”.

【0066】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がなく、き
わめて良好な画質の画像が記録できた。その理由は、2
5℃の記録ヘッド110において、気泡6の一部は、オ
リフィスプレート4に設けられた吐出口5の流路側10
の開口縁5aに接触するまで成長するため、45℃の記
録ヘッド110において、気泡6が膨張しやすくなって
も開口縁5aとの接触によって気泡6の膨張が抑制され
るからであると考えられる。つまり、気泡6と開口縁5
aとの接触によって、吐出口5内におけるインク吐出方
向への気泡6の表面の変位が抑制されるために、吐出口
5から外部へ押し出されるインク量の増加が抑制され
て、そのインク量が均一化されたためと考えられる。
The dot size of the ink formed by ink droplets that land on the surface of the recording paper P is determined by the recording head 11.
There was no difference when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C., and an image of very good image quality was recorded. The reason is 2
In the recording head 110 at 5 ° C., a part of the bubbles 6
It is considered that since the bubble 6 grows in the recording head 110 at 45 ° C. even when the bubble 6 easily expands, the bubble 6 is suppressed by the contact with the opening edge 5a. . That is, the bubble 6 and the opening edge 5
a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink ejection direction in the ejection port 5 in the ejection port 5 is suppressed. Therefore, an increase in the amount of ink pushed out from the ejection port 5 to the outside is suppressed, and the amount of ink is reduced. It is considered that the uniformity was achieved.

【0067】(第3の比較例)次に、液体吐出ヘッドの
第3の比較例について以下説明する。
(Third Comparative Example) Next, a third comparative example of the liquid discharge head will be described below.

【0068】第2の比較例としての記録ヘッド110
は、基板1とオリフィスプレート4との間に形成される
流路10高さHを11μm、オリフィスプレート4の厚
みWを12.5μmとし、その他の寸法等は第4の実施
形態と同じに設定した。基板1とオリフィスプレート4
の外面との距離Lは23.5μmとなる。
Recording head 110 as a second comparative example
The height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 is set to 11 μm, the thickness W of the orifice plate 4 is set to 12.5 μm, and other dimensions are set to be the same as those of the fourth embodiment. did. Substrate 1 and orifice plate 4
Is 23.5 μm.

【0069】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約3.26ピコリット
ルであった。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6
は吐出口5の開口縁5aに接触しなかった。その後、気
泡6は外気と連通した。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the ejection volume Vd1 of the ink 3 was about 3.26 picoliter. As a result of the microscopic observation as described above, the bubbles 6
Did not contact the opening edge 5a of the discharge port 5. Thereafter, the bubbles 6 communicated with the outside air.

【0070】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約3.78ピコ
リットルであった。顕微鏡観察の結果、気泡6は吐出口
5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻は、ヒ
ータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6は、吐
出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 3.78 picoliter. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0071】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
上式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.80」であった。
When the ink ejection amount Vd1 at the temperature T1 and the ink ejection amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the above equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.80”.

【0072】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がみられ
た。その理由は、25℃の記録ヘッド110において、
気泡6の一部が吐出口5の流路側10の開口縁5aに接
触しなかったため、記録ヘッド110が25℃のとき
と、記録ヘッド110が45℃となって気泡6が膨張し
やすくなったときと、の双方において、気泡6の膨張が
同様に抑制されなかったからであると考えられる。つま
り、気泡6と開口縁5aとの接触によって、吐出口5内
におけるインク吐出方向への気泡6の表面の変位が効果
的に抑制されず、吐出口5から外部へ押し出されるイン
ク量の増加が抑制されずに、温度変化に対してインクの
ドットサイズが均一化されなかったためと考えられる。
The dot size of the ink formed by ink droplets that land on the surface of the recording paper P is determined by the recording head 11
A difference was observed when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C. The reason is that the recording head 110 at 25 ° C.
Since some of the bubbles 6 did not come into contact with the opening edge 5a on the flow path side 10 of the discharge port 5, the temperature of the recording head 110 was 25 ° C., and the temperature of the recording head 110 was 45 ° C., and the bubbles 6 were easily expanded. It is considered that the expansion of the bubble 6 was not similarly suppressed in both cases. That is, due to the contact between the bubble 6 and the opening edge 5a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink discharge direction in the discharge port 5 is not effectively suppressed, and the amount of ink pushed out from the discharge port 5 to the outside is increased. It is considered that the dot size of the ink was not made uniform with respect to the temperature change without being suppressed.

【0073】(第4の比較例)次に、液体吐出ヘッドの
第4の比較例について以下説明する。
(Fourth Comparative Example) Next, a fourth comparative example of the liquid discharge head will be described below.

【0074】第2の比較例としての記録ヘッド110
は、基板1とオリフィスプレート4との間に形成される
流路10高さHを12μm、オリフィスプレート4の厚
みWを11.5μmとし、その他の寸法等は第4の実施
形態と同じに設定した。基板1とオリフィスプレート4
の外面との距離Lは23.5μmとなる。
Recording head 110 as a second comparative example
The height H of the flow path 10 formed between the substrate 1 and the orifice plate 4 is set to 12 μm, the thickness W of the orifice plate 4 is set to 11.5 μm, and other dimensions are set to be the same as those of the fourth embodiment. did. Substrate 1 and orifice plate 4
Is 23.5 μm.

【0075】記録ヘッド110の温度がT1=25℃に
なった状態にて、その記録ヘッド110を駆動したとこ
ろ、インク3の吐出体積Vd1は約3.17ピコリット
ルであった。上述したような顕微鏡観察の結果、気泡6
は吐出口5の開口縁5aに接触しなかった。その後、気
泡6は外気と連通した。
When the recording head 110 was driven while the temperature of the recording head 110 was T1 = 25 ° C., the ejection volume Vd1 of the ink 3 was about 3.17 picoliter. As a result of the microscopic observation as described above, the bubbles 6
Did not contact the opening edge 5a of the discharge port 5. Thereafter, the bubbles 6 communicated with the outside air.

【0076】次に、記録ヘッド110の温度がT2=4
5℃になった状態にて、その記録ヘッド110を駆動し
たところ、インク3の吐出体積Vd2は約3.70ピコ
リットルであった。顕微鏡観察の結果、気泡6は吐出口
5の開口縁5aに接触し、それらが接触した時刻は、ヒ
ータ2の駆動信号投入後2μsであった。気泡6は、吐
出口5の開口縁5aに接触した後に外気と連通した。
Next, when the temperature of the recording head 110 is T2 = 4
When the recording head 110 was driven at 5 ° C., the ejection volume Vd2 of the ink 3 was about 3.70 picoliter. As a result of microscopic observation, the bubbles 6 contacted the opening edge 5a of the discharge port 5, and the contact time was 2 μs after the drive signal of the heater 2 was turned on. The bubbles 6 communicated with the outside air after coming into contact with the opening edge 5 a of the discharge port 5.

【0077】温度T1にてのインク吐出量Vd1、温度
T2(>T1)にてのインク吐出量Vd2とするとき、
上式(1′),(2′)によって定義される温度係数T
C(単位:%/℃)は、「0.83」であった。
When the ink ejection amount Vd1 at the temperature T1 and the ink ejection amount Vd2 at the temperature T2 (> T1),
Temperature coefficient T defined by the above equations (1 ') and (2')
C (unit:% / ° C.) was “0.83”.

【0078】記録紙Pの紙面に着弾するインク滴によっ
て形成されるインクのドットサイズは、記録ヘッド11
0の温度が25℃と45℃のときにおいて差がみられ
た。その理由は、25℃の記録ヘッド110において、
気泡6の一部が吐出口5の流路側10の開口縁5aに接
触しなかったため、記録ヘッド110が25℃のとき
と、記録ヘッド110が45℃となって気泡6が膨張し
やすくなったときと、の双方において、気泡6の膨張が
同様に抑制されなかったからであると考えられる。つま
り、気泡6と開口縁5aとの接触によって、吐出口5内
におけるインク吐出方向への気泡6の表面の変位が効果
的に抑制されず、吐出口5から外部へ押し出されるイン
ク量の増加が抑制されずに、温度変化に対してインクの
ドットサイズが均一化されなかったためと考えられる。
The dot size of the ink formed by ink droplets that land on the surface of the recording paper P is determined by the recording head 11
A difference was observed when the temperature of 0 was 25 ° C. and 45 ° C. The reason is that the recording head 110 at 25 ° C.
Since some of the bubbles 6 did not come into contact with the opening edge 5a on the flow path side 10 of the discharge port 5, the temperature of the recording head 110 was 25 ° C., and the temperature of the recording head 110 was 45 ° C., and the bubbles 6 were easily expanded. It is considered that the expansion of the bubble 6 was not similarly suppressed in both cases. That is, due to the contact between the bubble 6 and the opening edge 5a, the displacement of the surface of the bubble 6 in the ink discharge direction in the discharge port 5 is not effectively suppressed, and the amount of ink pushed out from the discharge port 5 to the outside is increased. It is considered that the dot size of the ink was not made uniform with respect to the temperature change without being suppressed.

【0079】(その他)なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化,高精細化が
達成できるからである。
(Others) The present invention includes a means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) for generating thermal energy as energy used for discharging ink, particularly in an ink jet recording system. An excellent effect is obtained in a recording head and a recording apparatus of a type in which the state of ink is changed by the thermal energy. This is because according to such a method, it is possible to achieve higher density and higher definition of recording.

【0080】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書,同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型,
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長,収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐
出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第4463359号明細書,同第
4345262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4313124号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。
The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
It is preferable to use the basic principle disclosed in the specification of Japanese Patent No. 796. This method is a so-called on-demand type,
Although it can be applied to any type of continuous type, in particular, in the case of the on-demand type, it can be applied to a sheet holding liquid (ink) or an electrothermal converter arranged corresponding to the liquid path. By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and providing a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and film boiling occurs on the heat acting surface of the recording head. Liquid (ink) corresponding to this drive signal on a one-to-one basis.
This is effective because air bubbles inside can be formed. The liquid (ink) is ejected through the ejection opening by the growth and contraction of the bubble to form at least one droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. As this pulse-shaped drive signal, those described in U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

【0081】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口,液路,電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第4558333号明細書,米国特許第44
59600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭59−123670号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭59−138461号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。
As the configuration of the recording head, in addition to the combination of a discharge port, a liquid path, and an electrothermal converter (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned respective specifications, U.S. Pat. No. 4,558,333 and U.S. Pat.
A configuration using the specification of Japanese Patent No. 59600 is also included in the present invention. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters. The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration corresponding to a discharge unit. That is, according to the present invention, recording can be reliably and efficiently performed regardless of the form of the recording head.

【0082】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
Further, the present invention can be effectively applied to a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium on which a recording apparatus can record. Such a recording head may have a configuration that satisfies the length by a combination of a plurality of recording heads, or a configuration as one integrally formed recording head.

【0083】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
In addition, even in the case of the serial type as described above, the recording head fixed to the apparatus main body or the electric connection with the apparatus main body and the ink from the apparatus main body are mounted on the apparatus main body by being attached to the apparatus main body. The present invention is also effective when a replaceable chip-type recording head that can be supplied or a cartridge-type recording head in which an ink tank is provided integrally with the recording head itself is used.

【0084】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
Further, it is preferable to add ejection recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, and the like as the configuration of the recording apparatus of the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. If these are specifically mentioned, the recording head is heated using capping means, cleaning means, pressurizing or suction means, an electrothermal transducer, another heating element or a combination thereof. Pre-heating means for performing the pre-heating and pre-discharging means for performing the discharging other than the recording can be used.

【0085】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して1個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
The type and number of recording heads to be mounted are not limited to those provided only for one color ink, for example, and for a plurality of inks having different recording colors and densities. A plurality may be provided. That is, for example, the printing mode of the printing apparatus is not limited to a printing mode of only a mainstream color such as black, but may be any of integrally forming a printing head or a combination of a plurality of printing heads. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of the recording modes of full color by color mixture.

【0086】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−7
1260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。
In addition, in the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, an ink which solidifies at room temperature or lower and which softens or liquefies at room temperature may be used. In general, the ink jet method generally controls the temperature of the ink itself within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. Sometimes, the ink may be in a liquid state. In addition, in order to positively prevent temperature rise due to thermal energy by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or to prevent evaporation of the ink, the ink is solidified in a standing state and heated. May be used. In any case, the application of heat energy causes the ink to be liquefied by the application of the heat energy according to the recording signal and the liquid ink to be ejected, or to start to solidify when reaching the recording medium. The present invention is also applicable to a case where an ink having a property of liquefying for the first time is used. In such a case, the ink
JP-A-54-56847 or JP-A-60-7
As described in Japanese Patent Publication No. 1260, it is also possible to adopt a form in which the sheet is opposed to the electrothermal converter in a state where it is held as a liquid or solid substance in the concave portion or through hole of the porous sheet. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0087】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
Further, the form of the ink jet recording apparatus of the present invention is not limited to the one used as an image output terminal of an information processing apparatus such as a computer, a copying apparatus combined with a reader or the like, and a facsimile apparatus having a transmission / reception function. It may take a form.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流路内の液体を吐出口から吐出させる作動環境の最低温
度において、つまり液体吐出ヘッドが正常な液体吐出動
作をする最低温度において、吐出口の流路側開口縁に気
泡の一部を接触させるように気泡を変形させてから、そ
の気泡を大気と連通させることにより、液体吐出ヘッド
の温度が上昇(インクの温度も上昇)して、気泡が膨張
しやすくなったとしても、その気泡の一部を吐出口の流
路側開口縁に接触させて、その気泡の膨張を抑制するこ
とができる。したがって、液体の吐出方向における気泡
の表面の変位を抑制して、温度変化に起因する液体の吐
出量の増加を抑制することができる。
As described above, according to the present invention,
At the lowest temperature of the operating environment where the liquid in the flow path is discharged from the discharge port, that is, at the lowest temperature at which the liquid discharge head performs a normal liquid discharge operation, a part of the bubble is brought into contact with the flow path side opening edge of the discharge port. After the bubbles are deformed, the temperature of the liquid ejection head rises (the temperature of the ink also rises) by communicating the bubbles with the atmosphere, and even if the bubbles easily expand, some of the bubbles Is brought into contact with the opening edge of the discharge port on the flow path side, so that the expansion of the bubble can be suppressed. Therefore, the displacement of the surface of the bubble in the liquid discharge direction can be suppressed, and the increase in the liquid discharge amount due to the temperature change can be suppressed.

【0089】この結果、例えば、液体吐出ヘッドから吐
出した液体によって被記録媒体上に画像を記録する場合
には、その被記録媒体上に形成される液体ドットのサイ
ズを均一化して、高品位の画像を記録することができ
る。
As a result, for example, when an image is recorded on a recording medium with the liquid discharged from the liquid discharge head, the size of the liquid dots formed on the recording medium is made uniform, and high quality Images can be recorded.

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

【図1】(a),(b),(c),(d),(e),
(f)は、本発明における液体の吐出状態の時刻歴を説
明するための模式的断面図である。
FIG. 1 shows (a), (b), (c), (d), (e),
(F) is a schematic sectional view for explaining the time history of the liquid ejection state in the present invention.

【図2】本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態を説明す
るための要部の平面図である。
FIG. 2 is a plan view of a main part for describing one embodiment of a liquid discharge head of the present invention.

【図3】図2のIII−III線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

【図4】本発明の液体吐出記録装置の一実施形態を説明
するための要部の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a main part for describing one embodiment of a liquid discharge recording apparatus of the present invention.

【図5】図4の液体吐出記録装置の制御系のブロック構
成図である。
FIG. 5 is a block diagram of a control system of the liquid ejection recording apparatus of FIG. 4;

【図6】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態を説明
するための要部の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a main part for explaining another embodiment of the liquid discharge head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 ヒータ 3 インク 4 オリフィスプレート 5 吐出口 5a 開口縁 6 気泡 7 インク液滴 8 インク液柱 9 隔壁 10 流路 110 記録ヘッド(液体吐出ヘッド) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Heater 3 Ink 4 Orifice plate 5 Discharge port 5a Opening edge 6 Bubbles 7 Ink droplet 8 Ink column 9 Partition wall 10 Channel 110 Recording head (liquid ejection head)

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発熱体の熱エネルギーによって流路内の
液体中に気泡を形成することにより、前記流路内の液体
を吐出口から吐出させる液体吐出方法であって、 前記流路内の液体を前記吐出口から吐出させる作動環境
の最低温度において、前記吐出口の前記流路側の開口縁
に前記気泡の一部を接触させるように前記気泡を変形さ
せる工程と、 前記工程の後に、前記気泡と大気とを連通させる工程
と、 を含むことを特徴とする液体吐出方法。
1. A liquid discharging method for discharging a liquid in a flow channel from a discharge port by forming bubbles in the liquid in the flow channel by thermal energy of a heating element, wherein the liquid in the flow channel is provided. Deforming the bubble so that a part of the bubble is brought into contact with the opening edge of the discharge port on the side of the flow path at the lowest temperature of the operating environment in which the bubble is discharged from the discharge port; And a step of communicating the air with the atmosphere.
【請求項2】 前記流路は、液体を収容する液室と前記
吐出口との間を連通することを特徴とする請求項1に記
載の液体吐出方法。
2. The liquid discharging method according to claim 1, wherein the flow path communicates between a liquid chamber containing a liquid and the discharge port.
【請求項3】 前記発熱体と前記吐出口は、前記流路を
挟んで対向することを特徴とする請求項1または2に記
載の液体吐出方法。
3. The liquid discharging method according to claim 1, wherein the heating element and the discharge port face each other with the flow path interposed therebetween.
【請求項4】 前記発熱体は電気熱変換体であることを
特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の液体吐出
方法。
4. The liquid discharging method according to claim 1, wherein the heating element is an electrothermal conversion element.
【請求項5】 前記液体の吐出量が8ピコリットル以下
であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記
載の液体吐出方法。
5. The liquid discharging method according to claim 1, wherein a discharge amount of the liquid is 8 picoliter or less.
【請求項6】 前記気泡が形成されてから、前記気泡の
一部が前記吐出口の前記流路側の開口縁に接触するまで
の経過時間が3μsec以内であることを特徴とする請
求項1から5のいずれかに記載の液体吐出方法。
6. The method according to claim 1, wherein an elapsed time from when the bubble is formed to when a part of the bubble comes into contact with an opening edge of the discharge port on the flow path side is within 3 μsec. 6. The liquid discharging method according to any one of 5.
【請求項7】 前記液体の吐出量が10ピコリットル以
下であり、 前記液体を前記吐出口から吐出させる作動環境の温度範
囲内の温度T1と温度T2(>T1)において、温度T
1(℃)のときの前記液体の吐出量Vd1(ピコリット
ル)、温度T2(℃)のときの前記液体の吐出量Vd2
(ピコリットル)とし、下式(1)および(2)によっ
て求まる温度係数TC(%/℃)を0.75以下とする
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の液
体吐出方法。 TC=(ΔVd/Vd1)/(T2−T1)×100 …(1) ΔVd=Vd2−Vd1 …(2)
7. A temperature T1 and a temperature T2 (> T1) within a temperature range of an operating environment for discharging the liquid from the discharge port, wherein the discharge amount of the liquid is 10 picoliters or less.
The discharge amount Vd1 (picoliter) of the liquid at 1 (° C.), and the discharge amount Vd2 of the liquid at a temperature T2 (° C.)
5. The liquid ejection device according to claim 1, wherein a temperature coefficient TC (% / ° C.) determined by the following equations (1) and (2) is 0.75 or less. 6. Method. TC = (ΔVd / Vd1) / (T2−T1) × 100 (1) ΔVd = Vd2−Vd1 (2)
【請求項8】 前記発熱体が発熱してから、前記気泡の
一部が前記吐出口の前記流路側の開口縁に接触するまで
の経過時間が2μsec以内であることを特徴とする請
求項7に記載の液体吐出方法。
8. The elapsed time from when the heating element generates heat to when a part of the bubble contacts the opening edge of the discharge port on the side of the flow path is within 2 μsec. 3. The liquid discharging method according to item 1.
【請求項9】 前記温度T1は25℃であり、前記温度
T2は45℃であることを特徴とする請求項7または8
に記載の液体吐出方法。
9. The method according to claim 7, wherein the temperature T1 is 25 ° C., and the temperature T2 is 45 ° C.
3. The liquid discharging method according to item 1.
【請求項10】 前記吐出口は、前記液体の吐出方向に
向かって漸次小径となる形状であることを特徴とする請
求項1から9のいずれかに記載の液体吐出方法。
10. The liquid discharge method according to claim 1, wherein the discharge port has a shape that gradually becomes smaller in a direction in which the liquid is discharged.
【請求項11】 基板上に備えた発熱体の熱エネルギー
によって、吐出口に連通する流路内の液体中に気泡を形
成することにより、前記流路内の液体を前記吐出口から
吐出させる液体吐出ヘッドにおいて、 前記流路内の液体を前記吐出口から吐出させる作動環境
の最低温度において、前記吐出口の前記流路側の開口縁
に前記気泡の一部を接触させるように前記気泡が変形し
た後に、前記気泡と大気とが連通することを特徴とする
液体吐出ヘッド。
11. A liquid for discharging the liquid in the flow path from the discharge port by forming bubbles in the liquid in the flow path communicating with the discharge port by thermal energy of a heating element provided on the substrate. In the discharge head, at the lowest temperature of the operating environment in which the liquid in the flow path is discharged from the discharge port, the bubble is deformed so that a part of the bubble contacts the opening edge of the discharge port on the flow path side. A liquid discharge head, wherein the air bubbles communicate with the atmosphere later.
【請求項12】 前記流路は、液体を収容する液室と前
記吐出口との間を連通することを特徴とする請求項11
に記載の液体吐出ヘッド。
12. The apparatus according to claim 11, wherein the flow path communicates between a liquid chamber containing a liquid and the discharge port.
3. The liquid ejection head according to item 1.
【請求項13】 前記発熱体と前記吐出口は、前記流路
を挟んで対向することを特徴とする請求項11または1
2に記載の液体吐出ヘッド。
13. The heating element and the discharge port face each other with the flow path interposed therebetween.
3. The liquid discharge head according to 2.
【請求項14】 前記発熱体は電気熱変換体であること
を特徴とする請求項11から13のいずれかに記載の液
体吐出ヘッド。
14. The liquid discharge head according to claim 11, wherein the heating element is an electrothermal transducer.
【請求項15】 前記液体の吐出量が8ピコリットル以
下であることを特徴とする請求項11から14のいずれ
かに記載の液体吐出ヘッド。
15. The liquid discharge head according to claim 11, wherein the discharge amount of the liquid is 8 picoliters or less.
【請求項16】 前記気泡が形成されてから、前記気泡
の一部が前記吐出口の前記流路側の開口縁に接触するま
での経過時間が3μsec以内であることを特徴とする
請求項11から15のいずれかに記載の液体吐出ヘッ
ド。
16. The method according to claim 11, wherein an elapsed time from when the bubble is formed to when a part of the bubble comes into contact with an opening edge of the discharge port on the flow path side is within 3 μsec. 16. The liquid ejection head according to any one of items 15.
【請求項17】 前記液体の吐出量が10ピコリットル
以下であり、 前記液体を前記吐出口から吐出させる作動環境の温度範
囲内の温度T1と温度T2(>T1)において、温度T
1(℃)のときの前記液体の吐出量Vd1(ピコリット
ル)、温度T2(℃)のときの前記液体の吐出量Vd2
(ピコリットル)とし、下式(1)および(2)によっ
て求まる温度係数TC(%/℃)を0.75以下とする
ことを特徴とする請求項11から14のいずれかに記載
の液体吐出ヘッド。 TC=(ΔVd/Vd1)/(T2−T1)×100 …(1) ΔVd=Vd2−Vd1 …(2)
17. A temperature T1 and a temperature T2 (> T1) within a temperature range of an operating environment for discharging the liquid from the discharge port, wherein the discharge amount of the liquid is 10 picoliters or less.
The discharge amount Vd1 (picoliter) of the liquid at 1 (° C.), and the discharge amount Vd2 of the liquid at a temperature T2 (° C.)
The liquid ejection according to any one of claims 11 to 14, wherein the temperature coefficient TC (% / ° C) obtained by the following equations (1) and (2) is 0.75 or less. head. TC = (ΔVd / Vd1) / (T2−T1) × 100 (1) ΔVd = Vd2−Vd1 (2)
【請求項18】 前記発熱体が発熱してから、前記気泡
の一部が前記吐出口の前記流路側の開口縁に接触するま
での経過時間が2μsec以内であることを特徴とする
請求項17に記載の液体吐出ヘッド。
18. An elapsed time from when the heating element generates heat to when a part of the bubble comes into contact with an opening edge of the discharge port on the flow path side is within 2 μsec. 3. The liquid ejection head according to item 1.
【請求項19】 前記温度T1は25℃であり、前記温
度T2は45℃であることを特徴とする請求項17また
は18に記載の液体吐出ヘッド。
19. The liquid discharge head according to claim 17, wherein the temperature T1 is 25 ° C., and the temperature T2 is 45 ° C.
【請求項20】 前記吐出口は、前記液体の吐出方向に
向かって漸次小径となる形状であることを特徴とする請
求項11から19のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
20. The liquid discharge head according to claim 11, wherein the discharge port has a shape whose diameter gradually decreases in a direction in which the liquid is discharged.
【請求項21】 請求項11から20のいずれかに記載
の液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドから吐出され
る液体によって画像の記録が可能な被記録媒体と、を相
対移動可能な移動手段と、 前記液体吐出ヘッドの前記発熱体に駆動信号を与えるた
めの駆動回路と、 を備えたことを特徴とする液体吐出記録装置。
21. A moving means capable of relatively moving the liquid ejection head according to any one of claims 11 to 20 and a recording medium on which an image can be recorded by liquid ejected from the liquid ejection head. And a drive circuit for providing a drive signal to the heating element of the liquid discharge head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006009265A1 (en) * 2004-07-22 2006-01-26 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording head and recording apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006009265A1 (en) * 2004-07-22 2006-01-26 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet recording head and recording apparatus
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