JP2003154664A - Liquid ejection head - Google Patents
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14475—Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Coating Apparatus (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録分野において記録用のインクを吐出するのに使用され
るインクジェットヘッドや、医療分野において液状薬剤
を霧状として肺吸入させる際に使用される吸入装置など
に好適に用いられる、液体を微小な液滴として吐出する
液体吐出ヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head used for ejecting recording ink in the inkjet recording field, and an inhaler used for inhaling a liquid drug in the form of mist in the lungs in the medical field. For example, the present invention relates to a liquid ejection head that ejects a liquid as minute liquid droplets.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、液体を微小液滴として吐出する液
体吐出ヘッドは、インクジェット記録分野におけるイン
クジェットヘッドとして広く用いられている。インクジ
ェットヘッドには、単に液滴を吐出するだけでなく、液
滴の吐出方向の安定性も要求されており、従来のインク
ジェットヘッドにおいては、この要求を達成するための
種々の提案がなされている。2. Description of the Related Art Conventionally, liquid ejection heads for ejecting liquid as minute liquid droplets have been widely used as ink jet heads in the field of ink jet recording. Ink jet heads are required to not only eject droplets but also to be stable in the ejection direction of droplets. In conventional ink jet heads, various proposals have been made to achieve this requirement. .
【０００３】例えば、特開平５−７７４２２号公報に
は、インクを吐出する吐出口の周りに凹部を形成し、こ
れにより隣接する吐出口間でのインクの接触を防止し、
安定してインクを飛翔させるインクジェットヘッドが開
示されている。また、特開平５−１９３１４１号公報、
特開平１１−３３４０６９号公報には、吐出口の周りに
凹部を形成した吐出口形成部材を有し、凹部の内側に親
インク処理を施すとともに、吐出口形成部材の凹部を除
く表面に撥インク処理を施し、凹部内にメニスカスを形
成させた状態でインクを吐出することにより安定して液
滴を吐出し、記録品位を向上させたインクジェットヘッ
ドが開示されている。For example, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-77422, a concave portion is formed around an ejection port for ejecting ink, thereby preventing ink contact between adjacent ejection ports,
An inkjet head that stably ejects ink is disclosed. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 5-193141,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-334069 has an ejection port forming member in which a concave portion is formed around an ejection port, and an ink-philic treatment is applied to the inside of the concave portion, and an ink repellent surface is formed on the surface of the ejection port forming member except the concave portion. There is disclosed an inkjet head in which a treatment is performed and ink is ejected in a state where a meniscus is formed in a concave portion to stably eject liquid droplets and improve recording quality.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】インクジェットヘッド
の記録品位に対する要求は更に高まっており、近年では
特に、記録媒体に付着したインクの粒状感を目立たなく
するために、吐出する液滴の微小化が求められている。
しかしながら、上述した従来のインクジェットヘッド
は、必ずしも液滴の微小化を達成し得る構成とはなって
いなかった。そして、液滴の体積がサブピコリットルオ
ーダー以下にまで微小化を達成することができれば、イ
ンクジェット記録分野だけでなく、他の分野への応用も
考えられる。The demands on the recording quality of ink jet heads are further increasing, and in recent years, in particular, in order to make the graininess of the ink adhering to the recording medium inconspicuous, the droplets to be ejected are made smaller. It has been demanded.
However, the above-described conventional inkjet head is not always configured to achieve the miniaturization of droplets. If the volume of the droplet can be reduced to the sub-picoliter order or less, application to other fields as well as the inkjet recording field can be considered.
【０００５】本発明の目的は、例えばサブピコリットル
オーダー以下といった極めて微小な液滴を吐出する液体
吐出ヘッドを提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide a liquid ejection head which ejects extremely minute liquid droplets of, for example, the sub-picoliter order or less.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、液流路と、前記液流路の壁の一部を構成
し、液体を滴として吐出するための吐出口が開口した吐
出口形成部材と、前記液流路の壁の前記吐出口と対向す
る位置に設けられ、前記液体に与える吐出用エネルギー
を発生させるエネルギー発生素子とを有し、前記吐出口
には、前記吐出口形成部材の前記吐出口が開口した面に
対して凹となる位置に絞り部が設けられ、前記液体は、
前記絞り部が前記液体中に位置するように前記吐出口内
でメニスカスを形成して保持され、かつ、前記絞り部の
厚さをｃ、前記吐出口形成部材の前記吐出口が開口した
面から前記絞り部までの厚さをｄとしたとき、ｃ≦ｄな
る関係を満たすことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid flow path and a part of a wall of the liquid flow path, and an opening for discharging a liquid as a droplet. The discharge port forming member, and an energy generating element that is provided at a position facing the discharge port on the wall of the liquid flow path and that generates energy for discharge given to the liquid, A narrowed portion is provided at a position that is concave with respect to the surface of the discharge port forming member where the discharge port is opened, and the liquid is
A meniscus is formed and held in the discharge port so that the narrowed portion is located in the liquid, and the thickness of the narrowed portion is c, from the surface of the discharge port forming member where the discharge port is opened. When the thickness up to the narrowed portion is d, the relationship of c ≦ d is satisfied.
【０００７】前記絞り部は、前記吐出口形成部材の厚み
方向での中間位置に設けられていることが好ましい。It is preferable that the throttle portion is provided at an intermediate position in the thickness direction of the discharge port forming member.
【０００８】また、前記絞り部の開口領域の開口径が、
前記液体の吐出方向に関して変化していることが好まし
い。The aperture diameter of the aperture area of the diaphragm is
It is preferable that the ejection direction of the liquid is changed.
【０００９】さらに、前記絞り部の開口領域は複数の細
孔で形成されていることが好ましい。Further, it is preferable that the opening area of the narrowed portion is formed by a plurality of pores.
【００１０】前記エネルギー発生素子として、発熱素子
を用いることが好ましい。A heating element is preferably used as the energy generating element.
【００１１】前記液体としては、インクジェット記録に
用いられる記録用液体、または、肺吸入に用いられる薬
剤が適用できる。As the liquid, a recording liquid used for ink jet recording or a drug used for lung inhalation can be applied.
【００１２】上記のような液体吐出ヘッドでは、吐出開
始前は、吐出口形成部材の吐出口においてメニスカスが
形成され、絞り部の細孔が液中に位置する状態である。
そして、液吐出のためにエネルギー発生素子を駆動する
と、液体は少なくとも吐出口側に移動する。In the liquid ejection head as described above, before the ejection is started, a meniscus is formed at the ejection port of the ejection port forming member, and the pores of the narrowed portion are located in the liquid.
Then, when the energy generating element is driven to eject the liquid, the liquid moves at least to the ejection port side.
【００１３】このとき、液体は吐出口側への移動に際し
て、絞り部の細孔を通過する。その結果、細孔の通過後
の液体の移動速度がその通過前より格段と速くなり、さ
らに、吐出口を開口する凹部内の液体の移動において、
細孔に対応する流速が相対的に速くなる。At this time, the liquid passes through the pores of the throttle portion when moving to the ejection port side. As a result, the moving speed of the liquid after passing through the pores is remarkably faster than that before passing through it, and further, in the movement of the liquid in the recess opening the discharge port,
The flow velocity corresponding to the pores becomes relatively high.
【００１４】したがって、吐出口におけるメニスカス
の、細孔に相対する中央部が盛り上がって、液滴が吐出
される。すなわち、吐出口を開口する凹部内の液体の全
体的な吐出にならないので、極微小の液滴を吐出するこ
とが可能である。Therefore, the central portion of the meniscus at the discharge port, which is opposed to the pores, rises, and the droplet is discharged. That is, since the liquid in the concave portion that opens the ejection port is not entirely ejected, it is possible to eject extremely small droplets.
【００１５】また、細孔が液中にあるように吐出口を開
口する凹部内に液体が溜まっているため、細孔内の液体
が乾燥によって目詰まりを起こすことがなく、吐出開始
から良好な液滴を吐出することができる。Further, since the liquid is stored in the concave portion that opens the discharge port so that the pores are in the liquid, the liquid in the pores does not become clogged due to drying, which is favorable from the start of discharge. Droplets can be ejected.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】図１は本発明の一つの実施の形態の液体吐
出ヘッドを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断
面図である。FIG. 1 shows a liquid discharge head according to one embodiment of the present invention, (a) is a plan view and (b) is a sectional view taken along line XX.
【００１８】図１に示す形態の液体吐出ヘッドでは、液
体を吐出するためのエネルギー発生素子であるヒータ１
が基板２上に設けられている。ヒータ１は液流路３に対
応して配置されている。図１では、ヒータ１および液流
路３は１つしか示していないが、実際には、１枚の基板
２上に複数のヒータ１が配列されており、ヒータ１ごと
に液流路３が配置されている。なお、エネルギー発生素
子はヒータのような電気熱変換素子に限らず、ピエゾ素
子のような振動エネルギー発生素子であってもよい。In the liquid ejection head of the form shown in FIG. 1, the heater 1 which is an energy generating element for ejecting the liquid.
Are provided on the substrate 2. The heater 1 is arranged corresponding to the liquid flow path 3. Although only one heater 1 and one liquid flow path 3 are shown in FIG. 1, a plurality of heaters 1 are actually arranged on one substrate 2, and the liquid flow path 3 is provided for each heater 1. It is arranged. The energy generating element is not limited to an electrothermal converting element such as a heater, but may be a vibration energy generating element such as a piezo element.
【００１９】液流路３は、液体を滴として吐出するため
の吐出口４が開口した吐出口プレート５と、基板２と、
吐出口プレート５と基板２の間の間隔を規定する間隔規
定部材６とにより囲まれて構成されている。The liquid flow path 3 includes a discharge port plate 5 having a discharge port 4 for discharging liquid as a droplet, a substrate 2, and
It is constituted by being surrounded by a space defining member 6 which defines the space between the ejection port plate 5 and the substrate 2.
【００２０】吐出口４には、吐出口プレート５の吐出口
４が開口した面である吐出口面５ａに対して凹となる位
置に、絞り部７、すなわち吐出口４の横断面積を他の部
分と比較して急激に絞り込んだ部分が設けられている。
また、吐出される液体は、吐出口４内において、吐出口
面５ａと絞り部７との間でメニスカス８を形成して保持
される。したがって、絞り部７は、液流路３から、吐出
口プレート５の吐出口面５ａまでの経路における液中に
位置している。In the discharge port 4, the narrowed portion 7, that is, the cross-sectional area of the discharge port 4 is set at a position that is concave with respect to the discharge port surface 5a, which is the surface where the discharge port 4 of the discharge port plate 5 is open. A portion that is sharply narrowed down compared to the portion is provided.
Further, the ejected liquid forms a meniscus 8 in the ejection port 4 between the ejection port surface 5 a and the narrowed portion 7 and is held. Therefore, the narrowed portion 7 is located in the liquid in the path from the liquid flow path 3 to the ejection port surface 5 a of the ejection port plate 5.
【００２１】ここで、図１に示す液体吐出ヘッドの具体
的な寸法を挙げる。Here, specific dimensions of the liquid ejection head shown in FIG. 1 will be described.
【００２２】ヒータ１は１０μｍ四方の正方形とし、吐
出口面５ａにおける吐出口４の開口径ａは１０μｍ、絞
り部７での開口領域である細孔７ａの孔径ｂは３μｍ、
絞り部７の厚さｃは１μｍとした。さらに、絞り部７の
上面から、吐出口プレート５の吐出口面５ａまでの高さ
ｄは４μｍ、液流路３の高さｅ（間隔規定部材の高さ）
は５μｍ、吐出口プレート５の厚さｆは５μｍとした。The heater 1 is a square of 10 μm square, the opening diameter a of the discharge port 4 on the discharge surface 5 a is 10 μm, and the hole diameter b of the fine hole 7 a in the narrowed portion 7 is 3 μm.
The thickness c of the narrowed portion 7 was 1 μm. Further, the height d from the upper surface of the narrowed portion 7 to the ejection port surface 5a of the ejection port plate 5 is 4 μm, and the height e of the liquid flow path 3 (height of the interval regulating member).
Is 5 μm, and the thickness f of the discharge port plate 5 is 5 μm.
【００２３】また、液体吐出ヘッドは、絞り部７の厚さ
ｃと、絞り部７の上面から、吐出口プレート５の吐出口
面５ａまでの高さｄとの間に、ｃ≦ｄ となる関係を有
している。図１に示す液体吐出ヘッドの場合、前述のよ
うに、ｃ＝１μｍ、ｄ＝４μｍであり、ｃ≦ｄ となる
関係を満足することが分かる。In the liquid discharge head, c≤d between the thickness c of the throttle portion 7 and the height d from the upper surface of the throttle portion 7 to the discharge port surface 5a of the discharge port plate 5. Have a relationship. In the case of the liquid discharge head shown in FIG. 1, as described above, it is understood that c = 1 μm and d = 4 μm, and the relationship of c ≦ d is satisfied.
【００２４】次に、このような形態の液体吐出ヘッドの
吐出動作を説明する。図２は図１の形態のヘッドを駆動
させたときの液体吐出の様子を示している。Next, the ejection operation of the liquid ejection head having such a configuration will be described. FIG. 2 shows how liquid is ejected when the head of the form shown in FIG. 1 is driven.
【００２５】吐出開始前は図１に示したように、吐出口
プレート５の吐出口４においてメニスカス８が形成さ
れ、絞り部７の細孔７ａが液中に位置する状態である。
そして、液吐出のためにヒータ１に電圧を印加すると、
図２（ａ）に示すようにヒータ１が発熱し、ヒータ１表
面と接する液流路３の液体が加熱され、その液体に膜沸
騰に伴う気泡が発生する。Before the start of discharge, as shown in FIG. 1, a meniscus 8 is formed at the discharge port 4 of the discharge port plate 5, and the fine holes 7a of the narrowed portion 7 are located in the liquid.
When a voltage is applied to the heater 1 for discharging the liquid,
As shown in FIG. 2A, the heater 1 generates heat to heat the liquid in the liquid flow path 3 which is in contact with the surface of the heater 1, and bubbles are generated in the liquid due to film boiling.
【００２６】膜沸騰に伴う気泡が発生すると、その気泡
の体積は急峻に成長するため、それに伴い液体は下流側
（吐出口４側）及び上流側（液体供給側）に移動する。When a bubble is generated due to film boiling, the volume of the bubble grows steeply, so that the liquid moves to the downstream side (discharge port 4 side) and the upstream side (liquid supply side).
【００２７】このとき、液体は吐出口４側への移動に際
して、絞り部７の細孔７ａを通過する。その結果、細孔
７ａの通過後の液体の移動速度がその通過前より格段と
速くなり、さらに、吐出口４を開口する凹部内の液体の
移動において、細孔７ａに対応する流速が相対的に速く
なる。At this time, the liquid passes through the fine holes 7a of the narrowed portion 7 when moving to the ejection port 4 side. As a result, the moving speed of the liquid after passing through the fine holes 7a becomes significantly higher than that before the passing, and further, in the movement of the liquid in the recess opening the discharge port 4, the flow velocity corresponding to the fine holes 7a is relatively Get faster.
【００２８】したがって、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すよ
うに、吐出口４におけるメニスカス８の、細孔７ａに相
対する中央部が盛り上がって、液滴１０が吐出される。
すなわち、吐出口４を開口する凹部内の液体の全体的な
吐出にならないので、極微小の液滴（０．０１４ｐｌ）
を吐出することが可能である。Therefore, as shown in FIGS. 2 (b) to 2 (d), the central portion of the meniscus 8 at the discharge port 4 facing the fine hole 7a rises, and the droplet 10 is discharged.
That is, since the liquid in the concave portion that opens the ejection port 4 is not entirely ejected, extremely minute liquid droplets (0.014 pl)
Can be discharged.
【００２９】また、細孔７ａが液中に位置するように吐
出口４を開口する凹部内に液体が溜まっているため、細
孔７ａ内の液体が乾燥によって目詰まりを起こすことが
なく、吐出開始から良好な液滴を吐出することができ
る。Further, since the liquid is stored in the concave portion which opens the discharge port 4 so that the fine holes 7a are located in the liquid, the liquid in the fine holes 7a does not become clogged by drying, and the liquid is discharged. Good droplets can be ejected from the start.
【００３０】図３に、図１に示す液体吐出ヘッドの第１
の変形例を示す。この図に示す例では、絞り部７によっ
て形成される細孔７ａの孔径が液流路３側から吐出口面
５ａ側に向けてテーパ状に細くなっている点が、図１に
示したものと異なっている。このように、絞り部７をテ
ーパ状としても、上記 ｃ≦ｄ となる関係を満たして
いれば、図１に示した液体吐出ヘッドと同様の効果が得
られる。なお、図３に示した例では、孔径が液流路３側
から吐出口面５ａ側に向けて細くなる細孔７ａを示した
が、絞り部７の細孔７ａの孔径が吐出口面５ａ側から液
流路３側に向けて細くなるものや、絞り部７の細孔７ａ
の孔径が液流路３側から吐出口面５ａ側に向けて一度細
くなり再び拡大するものであってもよい。また、絞り部
７の細孔７ａにおいて角がとれていてもよい。さらに言
えば、絞り部７の細孔７ａの孔径が、液体の吐出方向に
関して変化していれば、細孔７ａの形状は任意である。FIG. 3 shows the first part of the liquid discharge head shown in FIG.
A modification of is shown. In the example shown in this figure, the hole diameter of the fine hole 7a formed by the narrowed portion 7 is tapered from the liquid flow path 3 side toward the discharge port surface 5a side, as shown in FIG. Is different from Thus, even if the narrowed portion 7 has a tapered shape, the same effect as that of the liquid ejection head shown in FIG. 1 can be obtained as long as the relationship of c ≦ d is satisfied. In addition, in the example shown in FIG. 3, the pore diameter 7a is shown to be narrowed from the liquid flow path 3 side toward the discharge port surface 5a side. Narrowing from the liquid side toward the liquid flow path 3 side, and the fine holes 7a of the narrowed portion 7
The hole diameter may be narrowed once from the liquid flow path 3 side toward the discharge port surface 5a side and expanded again. In addition, the pores 7a of the narrowed portion 7 may be sharpened. Further, if the diameter of the fine holes 7a of the narrowed portion 7 changes in the liquid ejection direction, the shape of the fine holes 7a is arbitrary.
【００３１】図４に、図１に示す液体吐出ヘッドの第２
の変形例を示す。この図に示す例では、絞り部７の位置
が、吐出口プレート５の吐出口４が開口した面と、液流
路３の高さを規定する間隔規定部材６の上面との間に設
定されている点が、図１に示したものと異なっている。
このように、吐出口４内における絞り部７の位置が、上
記 ｃ≦ｄ となる関係を満たしていれば、図１に示し
た液体吐出ヘッドと同様の効果が得られる。FIG. 4 shows the second part of the liquid ejection head shown in FIG.
A modification of is shown. In the example shown in this figure, the position of the throttle portion 7 is set between the surface of the discharge port plate 5 where the discharge port 4 is open and the upper surface of the interval defining member 6 that defines the height of the liquid flow path 3. 1 is different from that shown in FIG.
Thus, if the position of the narrowed portion 7 in the ejection port 4 satisfies the relationship of c ≦ d, the same effect as the liquid ejection head shown in FIG. 1 can be obtained.
【００３２】図５に、図１に示す液体吐出ヘッドの第３
の変形例を示す。この図に示す例では、絞り部７によっ
て形成される細孔７ａが一つのヒータ１に対応して複数
設けられている。このように、吐出口４に複数の細孔７
ａを設けることで、上述した効果に加え、１つの吐出口
４から複数の液滴を同時に吐出することができる。FIG. 5 shows the third part of the liquid discharge head shown in FIG.
A modification of is shown. In the example shown in this figure, a plurality of pores 7 a formed by the narrowed portion 7 are provided corresponding to one heater 1. In this way, the discharge port 4 has a plurality of pores 7
By providing a, in addition to the effects described above, a plurality of droplets can be simultaneously ejected from one ejection port 4.
【００３３】なお、以上説明した第１〜第３の変形例
は、単独で適用することは勿論のこと、適宜組み合わせ
て本発明の液体吐出ヘッドに適用することも可能であ
る。The first to third modified examples described above can be applied not only individually, but also can be appropriately combined and applied to the liquid ejection head of the present invention.
【００３４】本発明の液体吐出ヘッドは、微小な液滴を
吐出（噴霧も含む）するための装置に好適に用いること
ができる。その具体的な例としては、例えば、インクジ
ェット記録分野におけるインクジェット記録ヘッドや、
医療分野における薬剤吸入用のヘッドが上げられる。The liquid discharge head of the present invention can be preferably used in an apparatus for discharging (including spraying) minute liquid droplets. Specific examples thereof include, for example, an inkjet recording head in the inkjet recording field,
A head for inhaling a drug in the medical field is raised.
【００３５】本発明の液体吐出ヘッドをインクジェット
記録ヘッドとして用いる場合は、吐出口を１列または複
数列に配列して構成し、吐出する液体としては、インク
や、記録シートへのインクの滲みを防止するためにイン
クに先立って記録シートへ付着させる表面処理液などの
記録用液体が用いられる。吐出口の配列方向および配列
長さを適宜設定することで、シリアルタイプのインクジ
ェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッド
とすることもできるし、ラインタイプのインクジェット
記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドとする
こともできる。また、シリアルタイプのインクジェット
記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドとする
場合、液体吐出ヘッドと、これに供給する記録用液体を
収容するタンクとを一体または分離可能に保持するカー
トリッジ形態とすることもできる。When the liquid ejection head of the present invention is used as an ink jet recording head, ejection ports are arranged in one row or a plurality of rows, and the ejected liquid is ink or ink bleeding on a recording sheet. To prevent this, a recording liquid such as a surface treatment liquid that is attached to the recording sheet prior to the ink is used. By appropriately setting the arrangement direction and the arrangement length of the ejection ports, the ink jet recording head can be used in a serial type ink jet recording apparatus, or can be used in a line type ink jet recording apparatus. You can also In the case of an ink jet recording head used in a serial type ink jet recording apparatus, a liquid ejecting head and a tank for accommodating a recording liquid supplied thereto may be integrally or separably held in a cartridge form. .
【００３６】また、本発明の液体吐出ヘッドを薬剤吸入
用のヘッドとして用いる場合は、液体吐出ヘッドを薬剤
のディスペンサと連結した構成とし、吐出する液体とし
ては、インスリン、人成長ホルモン、性腺刺激ホルモン
などの蛋白製剤、ニコチン、または麻酔薬などが用いら
れる。When the liquid ejection head of the present invention is used as a drug inhaling head, the liquid ejection head is connected to a drug dispenser, and the liquid to be ejected is insulin, human growth hormone, or gonadotropic hormone. A protein preparation such as nicotine, or an anesthetic is used.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液流路と、該液流路の壁の一部を構成し、液体を滴とし
て吐出するための吐出口が開口した吐出口形成部材と、
前記液流路の壁の前記吐出口と対向する位置に設けら
れ、前記液体に与える吐出用エネルギーを発生させるエ
ネルギー発生素子とを有し、前記吐出口において、前記
吐出口形成部材の前記吐出口が開口した面に対して凹と
なる位置に絞り部を設け、前記絞り部の細孔が前記液体
中に位置するように前記吐出口内で前記液体のメニスカ
スを形成したことにより、吐出口におけるメニスカス
の、細孔に相対する中央部が盛り上がって、液滴が吐出
されるので、吐出口を開口する凹部内の液体の全体的な
吐出に至らず、極微小の液滴を吐出することが可能であ
る。As described above, according to the present invention,
A liquid flow path, and a discharge port forming member that forms a part of a wall of the liquid flow path and has a discharge port for discharging a liquid as a droplet,
An energy generating element that is provided on a wall of the liquid flow path and that faces the discharge port, and that generates energy for discharge given to the liquid; and in the discharge port, the discharge port of the discharge port forming member. By providing a throttle portion at a position that is concave with respect to the opened surface, and forming a meniscus of the liquid in the discharge port so that the pores of the throttle portion are located in the liquid, the meniscus at the discharge port Since the central portion facing the pores rises and the droplets are ejected, it is possible to eject extremely minute droplets without reaching the entire ejection of the liquid in the concave portion that opens the ejection port. Is.
【００３８】また、吐出口を開口する凹部内でメニスカ
スを形成し、細孔が液中に位置するヘッドであるため、
細孔内の液体が乾燥によって目詰まりを起こすことがな
く、吐出開始から良好な液滴を吐出することができる。In addition, since the meniscus is formed in the concave portion which opens the discharge port and the pores are located in the liquid,
The liquid in the pores does not clog due to drying, and good droplets can be ejected from the start of ejection.
【図１】本発明の一つの実施の形態の液体吐出ヘッドを
示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断面図であ
る。1A and 1B show a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention, FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a sectional view taken along line XX.
【図２】図１の形態のヘッドを駆動させたときの液体吐
出の様子を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing how liquid is ejected when the head of the form shown in FIG. 1 is driven.
【図３】図１の形態の液体吐出ヘッドの第１の変形例を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a first modification of the liquid ejection head of the form of FIG.
【図４】図１の形態の液体吐出ヘッドの第２の変形例を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second modification of the liquid ejection head of the form shown in FIG.
【図５】図１の形態の液体吐出ヘッドの第３の変形例を
示す図である。5 is a diagram showing a third modification of the liquid ejection head of the form of FIG.
１ ヒータ
２ 基板
３ 液流路
４ 吐出口
５ 吐出口プレート
６ 間隔規定部材
７ 絞り部
７ａ 細孔
８ メニスカス
９ 気泡
１０ 液滴
ａ： 吐出口プレートの吐出口の開口径
ｂ： 絞り部によって形成される細孔の孔径
ｃ： 絞り部の厚さ
ｄ： 絞り部の上面から、吐出口プレートの吐出口が開
口した面までの高さ
ｅ： 液流路の高さ（間隔規定部材の高さ）
ｆ： 吐出口プレートの厚さ1 Heater 2 Substrate 3 Liquid Flow Path 4 Discharge Port 5 Discharge Port Plate 6 Spacing Regulation Member 7 Squeezing Part 7a Pore 8 Meniscus 9 Bubble 10 Droplet a: Discharge Port Opening Diameter b of Discharge Port: Formed by Constriction Part Hole diameter c: Thickness of throttle portion d: Height from the top surface of the throttle portion to the surface where the discharge port of the discharge port plate is opened e: Height of the liquid flow path (height of the spacing regulating member) f: Thickness of discharge port plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ４１Ｊ 2/05 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ｎ // Ｂ０５Ｃ 5/00 １０１ １０３Ｂ (72)発明者 田村 泰之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 浅井 朗 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 村井 啓一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 河合 力 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 須釜 定之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF33 AF72 AF99 AG02 AG04 AG12 AG18 AG32 AG44 AG46 AH01 AH20 BA03 BA13 BA14 4F033 AA01 BA03 CA07 DA01 DA05 EA01 HA02 NA01 4F041 AA01 AB02 BA10 BA12 BA46─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B41J 2/05 B41J 3/04 103N // B05C 5/00 101 103B (72) Inventor Yasuyuki Tamura Ota, Tokyo 3-30-2 Shimomaruko-ku, Canon Inc. (72) Inventor Akira Asai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Keiichi Murai 3-chome, Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo No. 30-2 Canon Inc. (72) Riki Kawai 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Noriyuki Sugama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. F-term (reference) 2C057 AF33 AF72 AF99 AG02 AG04 AG12 AG18 AG32 AG44 AG46 AH01 AH20 BA03 BA13 BA14 4F033 AA01 BA03 CA07 DA01 DA05 EA 01 HA02 NA01 4F041 AA01 AB02 BA10 BA12 BA46
Claims (7)
るための吐出口が開口した吐出口形成部材と、 前記液流路の壁の前記吐出口と対向する位置に設けら
れ、前記液体に与える吐出用エネルギーを発生させるエ
ネルギー発生素子とを有し、 前記吐出口には、前記吐出口形成部材の前記吐出口が開
口した面に対して凹となる位置に絞り部が設けられ、 前記液体は、前記絞り部が前記液体中に位置するように
前記吐出口内でメニスカスを形成して保持され、かつ、 前記絞り部の厚さをｃ、前記吐出口形成部材の前記吐出
口が開口した面から前記絞り部までの厚さをｄとしたと
き、ｃ≦ｄなる関係を満たすことを特徴とする液体吐出
ヘッド。1. A liquid flow path, a discharge port forming member that forms a part of a wall of the liquid flow path and has a discharge port for discharging a liquid as a droplet, and the wall of the liquid flow path. An energy generating element that is provided at a position facing the ejection port and that generates ejection energy to be given to the liquid; A throttle portion is provided at a concave position, the liquid is held by forming a meniscus in the discharge port so that the throttle portion is located in the liquid, and the thickness of the throttle portion is c, A liquid ejection head satisfying a relationship of c ≦ d, where d is a thickness from a surface of the ejection port forming member where the ejection port is opened to the narrowed portion.
み方向での中間位置に設けられている、請求項１に記載
の液体吐出ヘッド。2. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the narrowed portion is provided at an intermediate position in the thickness direction of the ejection port forming member.
液体の吐出方向に関して変化している、請求項１または
２に記載の液体吐出ヘッド。3. The liquid ejection head according to claim 1, wherein an opening diameter of an opening region of the diaphragm portion changes with respect to an ejection direction of the liquid.
成されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の液体吐出ヘッド。4. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the aperture area of the narrowed portion is formed of a plurality of pores.
る、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出
ヘッド。5. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the energy generating element is a heating element.
られる記録用液体である、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。6. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the liquid is a recording liquid used for inkjet recording.
ある、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。7. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the liquid is a drug used for lung inhalation.
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2001
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