JP2018140521A - Liquid discharge head and liquid discharge method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make air bubbles more securely communicate with the atmosphere, and suppress occurrence of cavitation.SOLUTION: A liquid discharge head includes: a foaming chamber 9 in which a depth wall 16 is provided on the downstream side in a liquid supply direction X and a liquid introduction port 15 is provided on the upstream side in the direction; a discharge flow passage 11 which communicates with the foaming chamber 9 and includes a discharge port discharging a liquid; and a heating resistor element 14 which faces the discharge flow passage 11 across the foaming chamber 9 and gives energy for discharging the liquid. The air bubbles generated in the foaming chamber 9 by the energy of the heating resistor element 14 first communicate with air flowing from the discharge flow passage 11 in a volume reduction process after the air bubbles is grown to the maximum volume. A flow passage cross-sectional area of a first region 18A on the upstream side of a middle point LC of the whole length L in the liquid supply direction X of the discharge flow channel 11 is smaller than a flow passage cross-sectional area of a second region 18B on the downstream side.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、液体を吐出するための液体吐出ヘッドと液体吐出方法に関し、特に発熱抵抗素子のエネルギーによって液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。   The present invention relates to a liquid ejection head and a liquid ejection method for ejecting liquid, and more particularly to a liquid ejection head that ejects liquid by the energy of a heating resistance element.

インクジェット記録装置において、発熱抵抗素子を用いてインクなどの液体を吐出する方式が広く採用されている。この方式の液体吐出装置では、発熱抵抗素子上で気泡を発生させることによって液体吐出ヘッドから液体が吐出する。この方式の液体吐出装置で記録が行われる場合、発熱抵抗素子上で発生した気泡がその場所で消泡し、キャビテーションが生じることがある。キャビテーションは発熱抵抗素子の寿命に影響を与える可能性がある。   In an ink jet recording apparatus, a method of discharging a liquid such as ink using a heating resistor element is widely adopted. In this type of liquid ejection device, liquid is ejected from the liquid ejection head by generating bubbles on the heating resistor element. When recording is performed with this type of liquid ejection device, bubbles generated on the heating resistor element may disappear at that location and cavitation may occur. Cavitation may affect the life of the heating resistor element.

特許文献1には、キャビテーションの発熱抵抗素子への影響を抑えるために、吐出口の中心が発熱抵抗素子の中心からインクの供給方向における下流側にオフセットされた液体吐出ヘッドが開示されている。大気がインクの供給方向に関し気泡の下流側の部分で大気と連通するため、気泡の消泡過程で気泡が分断されにくい。そのため、分断された気泡によるキャビテーションが発熱抵抗素子上で生じにくく、発熱抵抗素子の寿命への影響が抑制される。   Patent Document 1 discloses a liquid discharge head in which the center of the discharge port is offset from the center of the heat generation resistance element to the downstream side in the ink supply direction in order to suppress the influence of cavitation on the heat generation resistance element. Since the atmosphere communicates with the atmosphere at the downstream side of the bubbles with respect to the ink supply direction, the bubbles are not easily separated during the bubble defoaming process. Therefore, cavitation due to the divided bubbles is less likely to occur on the heating resistance element, and the influence on the life of the heating resistance element is suppressed.

特開2008−238401号公報JP 2008-238401 A

特許文献1に記載された液体吐出ヘッドでは、発熱抵抗素子の吐出口に対するオフセット量の僅かな変動により、大気連通するかしないかが不安定に変化する。大気連通しない場合、気泡が分断されことでキャビテーションが生じやすくなる。吐出口と発熱抵抗素子の位置精度を高めることで、より確実に大気連通するように気泡をコントロールするも考えられるが、製法上困難な場合がある。円形の吐出口の場合、吐出口径を小さくすることで、メニスカスの落ち込みを促進させて大気連通を促進させることも考えられるが、吐出量への影響が大きい。   In the liquid discharge head described in Patent Document 1, whether or not the air is communicated is unstablely changed due to a slight change in the offset amount with respect to the discharge port of the heating resistor element. When the air does not communicate with each other, cavitation is likely to occur because the bubbles are divided. Although it is conceivable to control the bubbles so as to communicate with the atmosphere more reliably by increasing the positional accuracy of the discharge port and the heating resistor element, it may be difficult in the manufacturing method. In the case of a circular discharge port, it is conceivable to reduce the meniscus by increasing the diameter of the discharge port, thereby promoting air communication, but the influence on the discharge amount is great.

本発明は、より確実に気泡を大気連通させて、キャビテーションが発生しにくい液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a liquid discharge head that more reliably causes bubbles to communicate with the atmosphere and is less likely to cause cavitation.

本発明の液体吐出ヘッドは、液体供給方向における下流側に奥壁が、上流側に液体導入口が設けられた発泡室と、発泡室に連通し、液体が吐出する吐出口を備えた吐出流路と、発泡室を挟んで吐出流路と対向し、液体に吐出のためのエネルギーを付与する発熱抵抗素子と、を有している。発熱抵抗素子のエネルギーによって発泡室に発生した気泡が、最大体積に成長した後の体積減少過程で、吐出流路から流入する空気と連通する。吐出流路の、液体供給方向における全長の中点より上流側の第1の領域の流路断面積が、下流側の第2の領域の流路断面積より小さい。   The liquid discharge head of the present invention includes a foaming chamber having a back wall on the downstream side in the liquid supply direction and a liquid introduction port on the upstream side, and a discharge flow having a discharge port that communicates with the foaming chamber and discharges liquid. And a heating resistance element that opposes the discharge flow path across the foaming chamber and imparts energy for discharge to the liquid. Bubbles generated in the foaming chamber due to the energy of the heating resistance element communicate with the air flowing in from the discharge passage in the volume reduction process after growing to the maximum volume. The channel cross-sectional area of the first region upstream of the midpoint of the total length of the discharge channel in the liquid supply direction is smaller than the channel cross-sectional area of the second region downstream.

気泡は発熱抵抗素子上に形成されるが、発泡室の下流側に奥壁があることから、気泡は上流側に偏位し、かつ発熱抵抗素子上では上流側ほど厚くなるように形成される。本発明では、吐出流路の、液体供給方向における全長の中点より上流側の第1の領域の流路断面積が、下流側の第2の領域の流路断面積より小さい。このため、吐出流路から発泡室に進入する液体のメニスカスの発熱抵抗素子との距離が最小となる部分が吐出流路の上流側に形成される。従って、メニスカスがより早く気泡に到達し、大気連通が早期に発生する。よって、本発明によれば、キャビテーションの発生原因となる気泡の分断が生じる前に大気連通が生じやすくなり、キャビテーションが発生しにくい液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。   Bubbles are formed on the heating resistor element, but since there is a back wall on the downstream side of the foaming chamber, the bubbles are displaced to the upstream side, and the heating resistor element is formed so as to be thicker on the upstream side. . In the present invention, the channel cross-sectional area of the first region upstream of the midpoint of the total length in the liquid supply direction of the discharge channel is smaller than the channel cross-sectional area of the second region downstream. For this reason, the part where the distance from the heating resistance element of the meniscus of the liquid entering the foaming chamber from the discharge flow path becomes the minimum is formed on the upstream side of the discharge flow path. Therefore, the meniscus reaches the bubbles earlier, and air communication occurs early. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a liquid discharge head in which air communication is likely to occur before the bubbles that cause cavitation are generated, and cavitation is less likely to occur.

本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置の斜視図である。1 is a perspective view of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の記録装置で用いられる液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。FIG. 2 is a partially broken perspective view of a liquid discharge head used in the recording apparatus of FIG. 1. 図2のA−A線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the AA line of FIG. 実施例1の液体吐出ヘッドの吐出口近傍の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the vicinity of the discharge port of the liquid discharge head according to the first embodiment. 実施例1における気泡とメニスカスの変化を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing changes in bubbles and meniscuses in Example 1. FIG. 比較例1の液体吐出ヘッドの吐出口近傍の平面図である。6 is a plan view of the vicinity of an ejection opening of a liquid ejection head of Comparative Example 1. FIG. 比較例1における気泡とメニスカスの変化を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing changes in bubbles and meniscus in Comparative Example 1. FIG. 実施例1の変形例の吐出口近傍の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the vicinity of a discharge port according to a modified example of the first embodiment. 実施例2の液体吐出ヘッドの吐出口近傍の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the vicinity of an ejection opening of a liquid ejection head according to a second embodiment. 実施例2における気泡とメニスカスの変化を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing changes in bubbles and meniscuses in Example 2. FIG. 比較例2の液体吐出ヘッドの吐出口近傍の平面図である。10 is a plan view of the vicinity of an ejection opening of a liquid ejection head of Comparative Example 2. FIG. 比較例2における気泡とメニスカスの変化を示す断面図である。10 is a cross-sectional view showing changes in bubbles and meniscus in Comparative Example 2. FIG. 実施例2の変形例の吐出口近傍の平面図である。FIG. 10 is a plan view of the vicinity of a discharge port according to a modification of the second embodiment.

以下、添付の図面を参照して本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドと記録装置について説明する。以下に示す実施形態はインクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドに関するが、本発明は発熱抵抗素子の熱エネルギーを用いてインクなどの液体を吐出する液体吐出ヘッドに広く適用できる。本発明の液体吐出ヘッドは、発熱抵抗素子のエネルギーによって発泡室に発生した気泡が、最大体積に成長した後の体積減少過程で、吐出流路から流入する空気と初めて連通するものである。以下の説明において発泡室の液体供給方向と平行な方向をX方向、吐出流路の中心軸と平行な方向をZ方向、発泡室の幅方向すなわちX方向及びZ方向と直交する方向をY方向という。   Hereinafter, a liquid discharge head and a recording apparatus according to an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the embodiments described below relate to an ink jet recording head that performs recording by discharging ink, the present invention can be widely applied to a liquid discharging head that discharges a liquid such as ink using the thermal energy of a heating resistor. The liquid discharge head according to the present invention is the first to communicate with the air flowing from the discharge flow path in the volume reduction process after the bubbles generated in the foaming chamber by the energy of the heating resistance element grow to the maximum volume. In the following description, the direction parallel to the liquid supply direction of the foaming chamber is the X direction, the direction parallel to the central axis of the discharge channel is the Z direction, and the width direction of the foaming chamber, that is, the direction perpendicular to the X direction and the Z direction is the Y direction. That's it.

図1は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置(以下、記録装置1という)の概略斜視図である。記録装置1はA方向に摺動自在に案内支持されるキャリッジ2を有している。キャリッジ2には、記録信号に応じてインクにエネルギーを付与することにより、複数の吐出口12から記録媒体Pにインクを吐出して記録を行う液体吐出ヘッド3が搭載されている。キャリッジ2にはまた、液体吐出ヘッド3に供給される4色のインクを収容した4つのインクカートリッジ4が、キャリッジ2に着脱自在に搭載されている。液体吐出ヘッド3を搭載するキャリッジ2は、キャリッジモータ(図示せず)の駆動力によって、記録媒体Pの搬送方向Bと直交する主走査方向Aに往復移動する。液体吐出ヘッド3が主走査方向Aへ走査しながら液体吐出ヘッド3からインクの吐出が行われることで、記録媒体Pの全幅にわたって記録が行われる。   FIG. 1 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a recording apparatus 1) according to an embodiment of the present invention. The recording apparatus 1 has a carriage 2 that is slidably guided and supported in the A direction. The carriage 2 is equipped with a liquid ejection head 3 that performs recording by ejecting ink to the recording medium P from a plurality of ejection ports 12 by applying energy to the ink in accordance with a recording signal. In addition, four ink cartridges 4 containing four colors of ink supplied to the liquid discharge head 3 are detachably mounted on the carriage 2. The carriage 2 on which the liquid ejection head 3 is mounted is reciprocated in the main scanning direction A perpendicular to the conveyance direction B of the recording medium P by a driving force of a carriage motor (not shown). Recording is performed over the entire width of the recording medium P by discharging ink from the liquid discharge head 3 while the liquid discharge head 3 scans in the main scanning direction A.

図2に、図1に示す液体吐出ヘッド3の部分破断斜視図を、図3に、図2のA−A線に沿った液体吐出ヘッド3の断面図を示す。液体吐出ヘッド3は、シリコンからなる基板5と、基板5の上に設けられた吐出口形成部材6と、を有している。基板5には、基板5を貫通するインク供給路7が形成されており、インク供給路7の吐出口形成部材6と対向する面の開口は、Y方向に延びる細長い矩形のインク供給口8となっている。基板5と吐出口形成部材6との間には複数の発泡室9と、複数の発泡室9に対して共通に設けられた共通液室10と、が形成されている。共通液室10はインク供給口8及び複数の発泡室9と連通している。吐出口形成部材6には、発泡室9に貯留されたインクを吐出するための貫通孔である吐出流路11が設けられている。吐出流路11はZ方向に一定の流路断面を有している。吐出流路11は発泡室9と連通している。吐出流路11の発泡室9と反対側の端部はインクが吐出する吐出口12となっている。発泡室9の高さh1は16μm、吐出口形成部材6の発泡室9における厚さh2は12μmである。   2 is a partially broken perspective view of the liquid discharge head 3 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid discharge head 3 taken along line AA in FIG. The liquid discharge head 3 includes a substrate 5 made of silicon and a discharge port forming member 6 provided on the substrate 5. An ink supply path 7 that penetrates the substrate 5 is formed in the substrate 5, and an opening on the surface of the ink supply path 7 that faces the discharge port forming member 6 is an elongated rectangular ink supply port 8 that extends in the Y direction. It has become. A plurality of foaming chambers 9 and a common liquid chamber 10 provided in common for the plurality of foaming chambers 9 are formed between the substrate 5 and the discharge port forming member 6. The common liquid chamber 10 communicates with the ink supply port 8 and the plurality of foaming chambers 9. The discharge port forming member 6 is provided with a discharge flow path 11 which is a through hole for discharging the ink stored in the foaming chamber 9. The discharge channel 11 has a constant channel cross section in the Z direction. The discharge channel 11 communicates with the foaming chamber 9. The end of the discharge channel 11 opposite to the foaming chamber 9 is a discharge port 12 through which ink is discharged. The height h1 of the foaming chamber 9 is 16 μm, and the thickness h2 of the discharge port forming member 6 in the foaming chamber 9 is 12 μm.

基板5の発泡室9に面する位置には、発泡室9を挟んで吐出流路11と対向し、インクに吐出のための熱エネルギーを付与する発熱抵抗素子14が配置されている。発熱抵抗素子14は各発泡室9に対応して設けられ、インク供給口8の長手方向(Y方向)の両側にそれぞれ1列ずつ、600dpiのピッチで配列されている。基板5のインク供給路7から供給されたインクは共通液室10を経由して発泡室9に供給される。発熱抵抗素子14が駆動され、発泡室9のインクが加熱され、発熱抵抗素子14の上方の液体中(インク中)に気泡が形成される。この気泡が吐出流路11のインクに運動エネルギーを与え、インクが吐出口12から吐出する。   A heating resistance element 14 is disposed at a position facing the foaming chamber 9 of the substrate 5 so as to face the ejection flow path 11 with the foaming chamber 9 interposed therebetween and to impart thermal energy for ejection to the ink. The heating resistance elements 14 are provided corresponding to the respective foaming chambers 9 and arranged at a pitch of 600 dpi, one row on each side in the longitudinal direction (Y direction) of the ink supply port 8. The ink supplied from the ink supply path 7 of the substrate 5 is supplied to the foaming chamber 9 via the common liquid chamber 10. The heating resistance element 14 is driven, the ink in the foaming chamber 9 is heated, and bubbles are formed in the liquid (in the ink) above the heating resistance element 14. The bubbles give kinetic energy to the ink in the discharge flow path 11 and the ink is discharged from the discharge port 12.

次に、上述の実施形態において吐出流路11の構成が異なるいくつかの実施例と比較例を説明する。以下の説明で、「上流側」及び「下流側」は液体供給方向(X方向)を基準として定義される。図4、6,8,9,11,13において、上流側は図面下方、下流側は図面上方を、図5,7,10,12において、上流側は図面右方、下流側は図面左方を意味する。   Next, some examples and comparative examples in which the configuration of the discharge flow path 11 is different in the above-described embodiment will be described. In the following description, “upstream side” and “downstream side” are defined with reference to the liquid supply direction (X direction). 4, 6, 8, 9, 11, and 13, the upstream side is the lower side of the drawing, the downstream side is the upper side of the drawing, and in FIGS. 5, 7, 10, and 12, the upstream side is the right side of the drawing. Means.

(実施例1)
図4に、実施例1の液体吐出ヘッド3の吐出口近傍の平面図を示す。発泡室9は概ね長方形の平面形状を有し、液体供給方向における上流側の短辺はインクが流入する液体導入口15となっており、液体供給方向における下流側の短辺は奥壁16となっている。すなわち、発泡室9は行き止まりの形状となっている。発熱抵抗素子14の重心14Gは吐出流路11の液体供給方向(X方向)における全長Lの中点LCより上流側に位置している。本実施例では発熱抵抗素子14の重心14Gの中点LCに対するオフセット量aは2μmである。吐出口12から吐出するインク液滴の吐出量は6ngである。発熱抵抗素子14は、Y方向長さがX方向長さよりも小さい長方形状である。
Example 1
FIG. 4 is a plan view of the vicinity of the discharge port of the liquid discharge head 3 according to the first embodiment. The foaming chamber 9 has a substantially rectangular planar shape, the short side on the upstream side in the liquid supply direction is a liquid inlet 15 into which ink flows, and the short side on the downstream side in the liquid supply direction is the back wall 16. It has become. That is, the foaming chamber 9 has a dead end shape. The center of gravity 14G of the heating resistor element 14 is located upstream from the midpoint LC of the full length L in the liquid supply direction (X direction) of the discharge flow path 11. In this embodiment, the offset amount a with respect to the midpoint LC of the center of gravity 14G of the heating resistor element 14 is 2 μm. The ejection amount of ink droplets ejected from the ejection port 12 is 6 ng. The heating resistor element 14 has a rectangular shape whose Y direction length is smaller than the X direction length.

吐出流路11は略円形の流路断面を有し、X方向軸に関し非対称な形状である。具体的には、吐出流路11は、吐出流路11の側壁13から液体供給方向Xと交差する方向、本実施例ではY方向に延びる第1の突起17を有している。ここで、吐出流路11の、液体供給方向Xにおける全長Lの中点LCより上流側の領域を第1の領域18A、中点LCより下流側の領域を第2の領域18Bという。すなわち、吐出流路11のX方向における全長Lの中点LCを通りY方向に引いた直線19より上流側の領域が第1の領域18Aであり、直線19より下流側の領域が第2の領域18Bである。本実施例では第1の突起17のY方向中心線17Cは第1の領域18Aにある。また、本実施例では第1の突起17のすべてが第1の領域18Aにあるが、一部が第2の領域18Bにあってもよい。つまり、第1の突起17の少なくとも一部が第1の領域18Aにある。第1の突起17は、Y方向中心線17Cと平行でY方向中心線17Cの上流側に位置する第1の側面17Aと、Y方向中心線と平行でY方向中心線17Cの下流側に位置する第2の側面17Bと、を有している。そして、第1の側面17AのY方向長さが第2の側面17BのY方向長さより短い。この結果、吐出流路11の第1の領域18Aの流路断面積が、第2の領域18Bの流路断面積より小さくなる。また、第1の領域18AのY方向平均幅は、第2の領域18BのY方向平均幅より小さくなっている。   The discharge channel 11 has a substantially circular channel cross section, and is asymmetric with respect to the X direction axis. Specifically, the discharge flow path 11 has a first protrusion 17 extending from the side wall 13 of the discharge flow path 11 in the direction intersecting with the liquid supply direction X, in this embodiment, the Y direction. Here, the region upstream of the midpoint LC of the full length L in the liquid supply direction X of the discharge channel 11 is referred to as a first region 18A, and the region downstream of the midpoint LC is referred to as a second region 18B. That is, the region upstream of the straight line 19 passing through the midpoint LC of the entire length L in the X direction of the discharge flow path 11 and drawn in the Y direction is the first region 18A, and the region downstream of the straight line 19 is the second region. Region 18B. In this embodiment, the Y-direction center line 17C of the first protrusion 17 is in the first region 18A. In the present embodiment, all of the first protrusions 17 are in the first region 18A, but some may be in the second region 18B. That is, at least a part of the first protrusion 17 is in the first region 18A. The first protrusions 17 are parallel to the Y-direction center line 17C and positioned on the upstream side of the Y-direction center line 17C, and are parallel to the Y-direction center line and positioned on the downstream side of the Y-direction center line 17C. And a second side surface 17B. The Y direction length of the first side surface 17A is shorter than the Y direction length of the second side surface 17B. As a result, the channel cross-sectional area of the first region 18A of the discharge channel 11 is smaller than the channel cross-sectional area of the second region 18B. Further, the Y direction average width of the first region 18A is smaller than the Y direction average width of the second region 18B.

このような構成の吐出流路11では、発熱抵抗素子14の上面におけるキャビテーションと、それに伴う発熱抵抗素子14への影響が抑制される。その原理について図5を参照して説明する。図5は発熱抵抗素子14のX方向中心軸を通るX−Z面の模式的断面図であり、本実施例におけるインク吐出後の気泡の消泡過程を時系列的に示している。   In the discharge flow path 11 having such a configuration, cavitation on the upper surface of the heating resistor element 14 and the influence on the heating resistor element 14 associated therewith are suppressed. The principle will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the XZ plane passing through the central axis in the X direction of the heating resistor element 14 and shows the bubble defoaming process after ink ejection in this embodiment in time series.

まず、図示しない配線及び電極を介して発熱抵抗素子14を駆動して発熱させる。発熱抵抗素子14の発熱により、発泡室9内部のインクが加熱され、インク内に膜沸騰による気泡Bが生じる。発泡室9の下流側に奥壁16が設けられているため、気泡Bは発熱抵抗素子14の重心14Gよりも上流側に偏位して成長する。気泡Bは発熱抵抗素子14上では上流側ほど厚くなるように形成される。気泡Bは加熱されてさらに成長し、発泡室9に貯留されたインクの一部が発泡圧によって吐出口12から吐出する。気泡Bの体積が一旦増大して最大体積に到達した後は、気泡Bが縮小する。図5(a)に示すように、気泡Bが体積減少に転じるのとほぼ同時に、吐出流路11内にインクのメニスカスMが発生し、発泡室9内を吐出口12から離れる方向に進行する。これはインクが吐出されたことで発泡室9内部のインクの量が減少し、吐出流路11から発泡室9に向かうインクの逆流が生じるためである。第1の突起17の直下ではインクの逆流が生じにくいため、吐出流路11内のインクのメニスカスMは外周部が凹状となるように形成される。本実施例では上述のように第1の領域18Aの流路断面積が第2の領域18Bの流路断面積より小さい。これが液面のメニスカスMの形成に影響を与え、断面積の小さい第1の領域18A側のメニスカスMの落ち込みが、断面積の大きい第2の領域18B側のメニスカスMの落ち込みより大きくなる。   First, the heating resistor element 14 is driven through a wiring and an electrode (not shown) to generate heat. Due to the heat generated by the heat generating resistor element 14, the ink inside the foaming chamber 9 is heated, and bubbles B are generated in the ink due to film boiling. Since the back wall 16 is provided on the downstream side of the foaming chamber 9, the bubbles B grow by being shifted to the upstream side of the center of gravity 14 </ b> G of the heating resistor element 14. The bubble B is formed on the heating resistor element 14 so as to be thicker toward the upstream side. The bubbles B are heated and further grow, and a part of the ink stored in the foaming chamber 9 is ejected from the ejection port 12 by the foaming pressure. After the volume of the bubble B increases once and reaches the maximum volume, the bubble B shrinks. As shown in FIG. 5A, ink meniscus M is generated in the discharge flow path 11 almost simultaneously with the decrease in the volume of the bubble B, and proceeds in the direction away from the discharge port 12 in the foaming chamber 9. . This is because the amount of ink inside the foaming chamber 9 decreases due to the ejection of ink, and a reverse flow of ink from the ejection flow path 11 toward the foaming chamber 9 occurs. Since the ink backflow hardly occurs immediately below the first protrusion 17, the ink meniscus M in the ejection flow path 11 is formed so that the outer peripheral portion is concave. In the present embodiment, as described above, the channel cross-sectional area of the first region 18A is smaller than the channel cross-sectional area of the second region 18B. This affects the formation of the meniscus M on the liquid surface, and the drop of the meniscus M on the side of the first region 18A having a small cross-sectional area becomes larger than the drop of the meniscus M on the side of the second region 18B having a large cross-sectional area.

さらに時間が経過すると、図5(b)に示すように、メニスカスMが発泡室9の内部に進入する。気泡Bの収縮は進むが、メニスカスMは気泡Bに接近していく。気泡Bは逆流するインクによって押され、部分的に凹むが、全体的には上流側ほど厚い形状を維持している。このとき、メニスカスMには上流側の第1の落ち込み部M1と下流側の第2の落ち込み部M2が形成されている。第1の落ち込み部M1は発熱抵抗素子14との距離が最小となる部分であり、下流側の第2の落ち込み部M2は発熱抵抗素子14との距離が極小となる部分である。第2の落ち込み部M2は第1の落ち込み部M1より発熱抵抗素子14から離れており、また、気泡Bが全体的に上流側に偏位しているため、気泡Bとの距離も第1の落ち込み部M1より大きい。   When the time further elapses, the meniscus M enters the inside of the foaming chamber 9 as shown in FIG. Although the bubble B contracts, the meniscus M approaches the bubble B. The bubble B is pushed by the backflowing ink and is partially recessed, but as a whole, a thicker shape is maintained on the upstream side. At this time, the meniscus M is formed with a first sagging portion M1 on the upstream side and a second sagging portion M2 on the downstream side. The first sagging portion M1 is a portion where the distance from the heating resistor element 14 is minimized, and the second sagging portion M2 on the downstream side is a portion where the distance from the heating resistor element 14 is minimized. Since the second sagging portion M2 is farther from the heating resistor element 14 than the first sagging portion M1, and the bubble B is entirely displaced upstream, the distance from the bubble B is also the first distance. It is larger than the depression M1.

そして、メニスカスMの第1の落ち込み部M1が気泡Bに到達し、吐出流路11から発泡室9内に進入した大気が気泡Bと接触し一体化する。これにより、図5(c)に示すように、吐出流路11の外部の大気が気泡Bと連通する。気泡Bは発熱抵抗素子14の重心14Gよりも上流側で大気と連通する。   Then, the first sagging portion M1 of the meniscus M reaches the bubble B, and the air that has entered the foaming chamber 9 from the discharge channel 11 comes into contact with the bubble B and is integrated. Thereby, as shown in FIG. 5C, the atmosphere outside the discharge flow channel 11 communicates with the bubbles B. The bubble B communicates with the atmosphere upstream of the center of gravity 14G of the heating resistor element 14.

さらに時間が経過すると、大気と一体化した気泡Bはほぼ発熱抵抗素子14の上方全体に広がり、図5(d)に示す状態となる。気泡Bは大気と連通しているので、その圧力は大気と同程度である。その後、気泡Bが大気と連通したままインクが発泡室9内に再充填され、大気と連通した気泡Bを形成する空気が吐出流路11から外部に排出され、発泡室9内の気泡Bは消泡する。   As time further elapses, the air bubbles B integrated with the atmosphere spread almost entirely over the heating resistor element 14, and the state shown in FIG. 5D is obtained. Since the bubble B communicates with the atmosphere, the pressure thereof is about the same as that of the atmosphere. Thereafter, the ink is refilled into the foaming chamber 9 while the bubbles B are in communication with the atmosphere, the air forming the bubbles B communicating with the atmosphere is discharged to the outside from the discharge flow path 11, and the bubbles B in the foaming chamber 9 are Defoam.

このように本実施例では、断面積の小さい第1の領域18A側のメニスカスMが、断面積の大きい第2の領域18B側のメニスカスMよりも早く気泡に到達して、気泡Bが大気連通する。大気連通は発熱抵抗素子14の重心14Gよりも上流側で発生する。気泡Bは上流側ほど厚く形成されているため、メニスカスMがより早く気泡Bに到達し、大気連通が早期に生じる。このため気泡Bが上流側と下流側とで分断されにくくなる。これにより、従来生じていた気泡Bの分断によるキャビテーションの発生を抑制することができ、液体吐出ヘッド3の耐久性を向上させることができる。   As described above, in this embodiment, the meniscus M on the first region 18A side with the small cross-sectional area reaches the bubbles earlier than the meniscus M on the second region 18B side with the large cross-sectional area, and the bubbles B communicate with the atmosphere. To do. Atmospheric communication occurs upstream of the center of gravity 14G of the heating resistor element 14. Since the bubble B is formed thicker toward the upstream side, the meniscus M reaches the bubble B earlier, and the air communication occurs earlier. For this reason, it becomes difficult for the bubble B to be divided between the upstream side and the downstream side. Thereby, generation | occurrence | production of the cavitation by the division | segmentation of the bubble B which has arisen conventionally can be suppressed, and durability of the liquid discharge head 3 can be improved.

第1の落ち込み部M1の落ち込みの速さは、第1の領域18Aと第2の領域18Bの流路面積(X−Y平面で切った断面の断面積)の比によっても異なる。本実施例では、第1の領域18Aの流路面積に対する第2の領域18Bの流路面積の比が1.5倍程度であるが、1.5を上回ると第1の落ち込み部M1の落ち込みが促進されるのでより効果的である。   The drop speed of the first drop portion M1 also varies depending on the ratio of the flow area (the cross-sectional area of the cross section cut along the XY plane) between the first region 18A and the second region 18B. In the present embodiment, the ratio of the channel area of the second region 18B to the channel area of the first region 18A is about 1.5 times, but if it exceeds 1.5, the first sagging portion M1 falls. Is more effective because it is promoted.

(比較例1)
図6に、比較例1の液体吐出ヘッド3の吐出口近傍の平面図を示す。比較例1の液体吐出ヘッド3は吐出流路11の断面が円形であり、第1の突起17は設けられていない。吐出流路11の流路断面積は実施例1と同等である。それ以外の構成は実施例1と同じである。実施例1と同様の構成について同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Comparative Example 1)
FIG. 6 is a plan view of the vicinity of the discharge port of the liquid discharge head 3 of Comparative Example 1. In the liquid discharge head 3 of Comparative Example 1, the discharge channel 11 has a circular cross section, and the first protrusion 17 is not provided. The channel cross-sectional area of the discharge channel 11 is the same as that of the first embodiment. The other configuration is the same as that of the first embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.

図7はインク吐出後の気泡Bの消泡過程を時系列的に示す図5と同様の図である。   FIG. 7 is a view similar to FIG. 5 showing the defoaming process of the bubbles B after ink ejection in time series.

まず、実施例1と同様に発熱抵抗素子14を駆動しインクを吐出させる。実施例1と同様、吐出流路11内に発生したインクのメニスカスMは発泡室9内を吐出口12から離れる方向に進行する。しかし、本比較例では吐出流路11の流路断面が円形のために、実施例1とはメニスカスMの下降の様相が異なる。すなわち、図7(a)に示すように、気泡Bが体積減少に転じるのとほぼ同時に、メニスカスMはほぼ左右対称の2つの凹状に変形する。   First, as in the first embodiment, the heating resistor element 14 is driven to discharge ink. As in the first embodiment, the ink meniscus M generated in the discharge flow path 11 proceeds in the direction away from the discharge port 12 in the foaming chamber 9. However, in this comparative example, since the flow passage section of the discharge flow passage 11 is circular, the manner in which the meniscus M descends is different from that in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 7A, the meniscus M is deformed into two substantially symmetric concave shapes at the same time as the bubble B starts to decrease in volume.

さらに時間が経過すると、図7(b)に示すように、メニスカスMが発泡室9の内部に進入する。発泡室9のメニスカスMは実施例1と異なり、上流側と下流側で形状の差はほとんどなく、わずかに上流側に偏位するもののほぼ左右対称である。そのため、メニスカスMの落ち込み部が、気泡Bの発熱抵抗素子14の重心よりやや下流側の気泡Bが薄い位置に近接するとともに、気泡Bが発熱抵抗素子14に近接するタイミングが実施例1に比較して遅くなる。これにより、気泡Bの中央部に近い部分が環状に変形して凹み、図7(c)に示すように気泡Bが分断される可能性が高くなる(分断された気泡をB1として示す)。図7(d)に示すように、消泡する際に分断された気泡B1が崩壊することで、発熱抵抗素子14に衝撃を与え、損傷させることがある。比較例1の液体吐出ヘッド3では、実施例1に比べて上流側と下流側とでメニスカスMの偏りがないため、大気と連通する前に気泡Bが分断されやすい。このように、比較例1は実施例1に比べて大気連通するタイミングが遅いため、キャビテーションが発生しやすく、液体吐出ヘッド3の耐久性の低下につながる。   When the time further elapses, the meniscus M enters the foaming chamber 9 as shown in FIG. Unlike the first embodiment, the meniscus M in the foaming chamber 9 has almost no difference in shape between the upstream side and the downstream side, and is slightly symmetric although it is slightly displaced upstream. Therefore, the depression of the meniscus M approaches the position where the bubble B slightly downstream of the center of gravity of the heating resistor element 14 of the bubble B is thin, and the timing when the bubble B approaches the heating resistor element 14 is compared with the first embodiment. And slow down. Thereby, the part near the center part of the bubble B is deformed into an annular shape and recessed, and the possibility that the bubble B is divided as shown in FIG. 7C increases (the divided bubble is shown as B1). As shown in FIG. 7 (d), when the bubble B1 that has been divided when the bubbles are removed collapses, the heating resistance element 14 may be impacted and damaged. In the liquid discharge head 3 according to the comparative example 1, the meniscus M is not biased between the upstream side and the downstream side as compared with the first example, so that the bubbles B are easily separated before communicating with the atmosphere. As described above, in Comparative Example 1, the timing of communicating with the atmosphere is slower than that in Example 1, and thus cavitation is likely to occur, leading to a decrease in durability of the liquid discharge head 3.

(実施例1の変形例)
実施例1の液体吐出ヘッド3は1つの突起を有しているが、図8に示すように2つの突起を有していてもよい。第2の突起20は、吐出流路11内にX軸に関し第1の突起17と対称に設けられ、第1の突起17に対して鏡像の関係にある。第2の突起20のY方向中心線20Cは第1の突起17のY方向中心線17Cと一致しているが、Y方向中心線17Cに対してX方向にずれていてもよい。第2の突起20は、Y方向中心線20Cと平行でY方向中心線20Cの上流側に位置する第1の側面20Aと、Y方向中心線と平行でY方向中心線20Cの下流側に位置する第2の側面20Bと、を有している。
(Modification of Example 1)
Although the liquid discharge head 3 of the first embodiment has one protrusion, it may have two protrusions as shown in FIG. The second protrusion 20 is provided in the discharge flow path 11 symmetrically with the first protrusion 17 with respect to the X axis, and is in a mirror image relationship with the first protrusion 17. The Y-direction center line 20C of the second protrusion 20 coincides with the Y-direction center line 17C of the first protrusion 17, but may be displaced in the X direction with respect to the Y-direction center line 17C. The second protrusion 20 is parallel to the Y-direction center line 20C and positioned on the upstream side of the Y-direction center line 20C, and is parallel to the Y-direction center line and positioned on the downstream side of the Y-direction center line 20C. And a second side surface 20B.

図8(a)の変形例の吐出流路11は、径の大きい半円と径の小さい半円をこれらの半円の直径よりY方向寸法の小さい長方形で接続した形状である。第1の側面17Aの長さが第2の側面17Bの長さより短く、同様に第1の側面20Aの長さが第2の側面20Bの長さより短い。図8(b)の変形例の吐出流路11は、半円と、この半円の直径と同じY方向幅を持った長方形と、この長方形よりY方向幅の小さい長方形と、上記半円と同じ径の半円を順次接続した形状である。第1の側面17Aと第2の側面17Bの長さが同じであり、第1の側面20Aと第2の側面20Bの長さも同じである。   The discharge flow path 11 of the modified example of FIG. 8A has a shape in which a semicircle having a large diameter and a semicircle having a small diameter are connected by a rectangle having a dimension in the Y direction smaller than the diameter of these semicircles. The length of the first side surface 17A is shorter than the length of the second side surface 17B, and similarly, the length of the first side surface 20A is shorter than the length of the second side surface 20B. The discharge flow path 11 of the modified example of FIG. 8B includes a semicircle, a rectangle having the same Y-direction width as the diameter of the semicircle, a rectangle having a smaller Y-direction width than the rectangle, and the semicircle. It is a shape in which semicircles of the same diameter are connected in sequence. The lengths of the first side surface 17A and the second side surface 17B are the same, and the lengths of the first side surface 20A and the second side surface 20B are also the same.

いずれの変形例でも第1の領域18Aの流路断面積が、第2の領域18Bの流路断面積より小さいため、上流側のメニスカスの落ち込みが、下流側のメニスカスの落ち込みより大きくなる。2つの突起を設けるほうが上流側のメニスカスの落ち込みが促進されるのでより好ましい。2つの突起を設けることで、次に述べる実施例2と比べて、吐出した液滴の尾引き長さを安定して短くすることができる。この結果、サテライトを低減させることができ印字品位を向上できる。いずれの変形例も実施例1と同様、第1の領域18Aの流路面積に対する第2の領域18Bの流路面積の比が1.5倍以上であることが好ましい。   In any of the modified examples, the flow passage cross-sectional area of the first region 18A is smaller than the flow passage cross-sectional area of the second region 18B, so that the drop of the meniscus on the upstream side is larger than the drop of the meniscus on the downstream side. It is more preferable to provide two protrusions because the depression of the meniscus on the upstream side is promoted. By providing the two protrusions, the tailing length of the discharged droplet can be stably shortened as compared with the second embodiment described below. As a result, satellites can be reduced and print quality can be improved. In any modification, as in the first embodiment, the ratio of the flow area of the second region 18B to the flow area of the first region 18A is preferably 1.5 times or more.

(実施例2)
図9に示す実施例2の液体吐出ヘッド3は、吐出流路11のY方向幅が、下流側から上流側に向けて連続的に減少しており、それ以外の構成は実施例1と同じである。実施例1と同様の構成について同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。具体的には吐出流路11の流路断面は、正三角形状をしている。流路断面の1辺の長さは、18.6μmである。吐出流路11の重心は発熱抵抗素子14の重心14Gに対し、下流側に4μmずれている。発熱抵抗素子14はX方向寸法、Y方向寸法とも24μmの正方形状である。吐出口12から吐出するインク液滴の吐出量は約4.5ngである。
(Example 2)
In the liquid discharge head 3 of the second embodiment shown in FIG. 9, the width in the Y direction of the discharge flow path 11 continuously decreases from the downstream side toward the upstream side, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. It is. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described. Specifically, the cross section of the discharge flow channel 11 has a regular triangular shape. The length of one side of the channel cross section is 18.6 μm. The center of gravity of the discharge channel 11 is shifted by 4 μm downstream from the center of gravity 14G of the heating resistor element 14. The heating resistor element 14 has a square shape of 24 μm in both the X-direction dimension and the Y-direction dimension. The amount of ink droplets discharged from the discharge port 12 is about 4.5 ng.

図10はインク吐出後の気泡Bの消泡過程を時系列的に示す図5と同様の図である。まず、実施例1と同様に発熱抵抗素子14を駆動しインクを吐出させる。実施例1と同様に吐出流路11内に発生したインクのメニスカスMは発泡室9内を吐出口12から離れる方向に進行する。図10(a)に示すように、本実施例でも実施例1と同様に、液面にメニスカスMが形成される。すなわち、上流側の断面積の小さい第1の領域18A側のメニスカスMの落ち込みが、下流側の断面積の大きい第2の領域18B側のメニスカスMの落ち込みより大きくなっている。本実施例では吐出流路11の断面形状が、上流側にいくに従いY方向幅が小さくなる三角形状に形成されているため、X方向単位長さあたりの吐出流路11の流路断面積も上流側ほど小さくなっている。このため、発熱抵抗素子14の上流側のメニスカスMの落ち込みが下流側のメニスカスMの落ち込みより大きくなり、メニスカスMの形状は実施例1と類似したものとなる。   FIG. 10 is a view similar to FIG. 5 showing the defoaming process of the bubbles B after ink ejection in time series. First, as in the first embodiment, the heating resistor element 14 is driven to discharge ink. Similar to the first embodiment, the ink meniscus M generated in the discharge flow path 11 proceeds in the direction away from the discharge port 12 in the foaming chamber 9. As shown in FIG. 10A, the meniscus M is formed on the liquid surface in this embodiment as in the first embodiment. That is, the drop of the meniscus M on the first region 18A side having a small cross-sectional area on the upstream side is larger than the drop of the meniscus M on the second region 18B side having a large cross-sectional area on the downstream side. In the present embodiment, the cross-sectional shape of the discharge flow path 11 is formed in a triangular shape in which the width in the Y direction decreases as it goes upstream, so the cross-sectional area of the discharge flow path 11 per unit length in the X direction is also The upstream side is smaller. For this reason, the drop of the meniscus M on the upstream side of the heating resistor element 14 is larger than the drop of the meniscus M on the downstream side, and the shape of the meniscus M is similar to that of the first embodiment.

さらに時間が経過すると、図10(b)に示すように、メニスカスMが発泡室9の内部に進入する。実施例1と同様にして気泡Bの収縮が進み、メニスカスMが気泡Bに近接する。そして、図10(c)に示すように、メニスカスMが気泡Bに到達し、吐出流路11から発泡室9内に進入した大気が気泡Bと接触し一体化する。これにより、外部の大気と気泡Bとが連通する。さらに時間が経過すると、大気と一体化した気泡Bはほぼ発熱抵抗素子14の上方全体に広がり、図10(d)に示す状態となる。   When the time further elapses, the meniscus M enters the inside of the foaming chamber 9 as shown in FIG. In the same manner as in the first embodiment, the shrinkage of the bubble B proceeds and the meniscus M approaches the bubble B. Then, as shown in FIG. 10C, the meniscus M reaches the bubble B, and the air that has entered the foaming chamber 9 from the discharge channel 11 comes into contact with the bubble B and is integrated. Thereby, the external atmosphere communicates with the bubbles B. When the time further elapses, the bubbles B integrated with the atmosphere spread almost entirely over the heating resistor element 14, and the state shown in FIG.

本実施例においても断面積の小さい第1の領域18A側のメニスカスMの第1の落ち込み部M1が、断面積の大きい第2の領域18B側の第2の落ち込み部M2よりも早く気泡Bに到達し、気泡Bと連通する。このため、従来生じていた気泡Bの分断によるキャビテーションの発生を抑制することができ、液体吐出ヘッド3の耐久性を向上させることができる。   Also in the present embodiment, the first sagging portion M1 of the meniscus M on the first region 18A side having a small cross-sectional area becomes the bubble B earlier than the second sagging portion M2 on the second region 18B side having a large cross-sectional area. Reach and communicate with bubble B. For this reason, it is possible to suppress the occurrence of cavitation due to the division of the bubbles B that has occurred in the past, and the durability of the liquid ejection head 3 can be improved.

(比較例2)
図11に示す比較例2の液体吐出ヘッド3は、吐出流路11のY方向幅が、上流側から下流側に向けて連続的に減少している。すなわち、比較例2の吐出流路11は実施例2の吐出流路11をY方向軸に関して反転させた形状となっている。それ以外の構成は実施例2と同じである。実施例2と同様の構成について同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Comparative Example 2)
In the liquid discharge head 3 of Comparative Example 2 shown in FIG. 11, the Y direction width of the discharge flow path 11 continuously decreases from the upstream side toward the downstream side. That is, the discharge channel 11 of Comparative Example 2 has a shape obtained by inverting the discharge channel 11 of Example 2 with respect to the Y-direction axis. The other configuration is the same as that of the second embodiment. The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.

図12はインク吐出後の気泡Bの消泡過程を時系列的に示す図5と同様の図である。比較例2においても、図12(a)に示すように、気泡Bが体積減少に転じるのとほぼ同時に吐出流路11内のインク液面が凹状に変形し、メニスカスMの形成が始まるが、メニスカスMの落ち込み部は実施例2とは左右逆の形状となっている。すなわち、下流側のメニスカスMの落ち込みが上流側のメニスカスMの落ち込みより大きくなっている。さらに時間が経過すると、図12(b)に示すように、メニスカスMが発泡室9の内部に進入するが、メニスカスMは図12(a)に示す形状を維持するため、メニスカスMの落ち込み部が気泡Bに近接するタイミングが実施例2に比較して遅くなる。これにより、気泡Bの中央部に近い部分が環状に変形して凹み、気泡Bが分断される可能性が高くなる。それに伴い、キャビテーションが発生する可能性も高くなる。比較例2では、図12(c)に示すように、気泡Bから分断された気泡B1が発泡室9内に残っている。さらに時間が経過すると、大気と一体化した気泡Bはほぼ発熱抵抗素子14の上方全体に広がり、図12(d)に示す状態となる。   FIG. 12 is a view similar to FIG. 5 showing the defoaming process of the bubbles B after ink ejection in time series. Also in Comparative Example 2, as shown in FIG. 12A, the ink liquid surface in the discharge flow path 11 is deformed into a concave shape almost simultaneously with the bubble B turning into a volume reduction, and the formation of the meniscus M starts. The depressed portion of the meniscus M has a shape opposite to that of the second embodiment. That is, the drop of the meniscus M on the downstream side is larger than the drop of the meniscus M on the upstream side. When the time further elapses, the meniscus M enters the inside of the foaming chamber 9 as shown in FIG. 12B, but the meniscus M maintains the shape shown in FIG. Is closer to the bubble B than in the second embodiment. Thereby, the part close | similar to the center part of the bubble B deform | transforms into a ring shape, and becomes dented, and the possibility that the bubble B will be divided becomes high. As a result, the possibility of cavitation increases. In Comparative Example 2, as shown in FIG. 12C, the bubble B1 separated from the bubble B remains in the foaming chamber 9. When the time further elapses, the bubble B integrated with the atmosphere spreads almost over the entire heating resistor element 14, and the state shown in FIG.

このように、比較例2の液体吐出ヘッド3では、実施例2と比べメニスカスMの形状が左右で(上流側と下流側で)反転しているため、気泡Bが分断される前に大気と連通することがない。そのため、実施例2に比べて大気と連通するタイミングが遅いことに起因してキャビテーションが発生し、液体吐出ヘッド3の耐久性が低下する。   Thus, in the liquid discharge head 3 of Comparative Example 2, the shape of the meniscus M is reversed on the left and right (on the upstream side and the downstream side) as compared with Example 2, so that the air B is separated from the atmosphere before the bubble B is divided. There is no communication. For this reason, cavitation occurs due to the late timing of communication with the atmosphere as compared with the second embodiment, and the durability of the liquid discharge head 3 is reduced.

(実施例2の変形例)
実施例2の吐出流路11の断面形状は三角形であるが、吐出流路11のY方向幅が、下流側から上流側に向けて減少する限り三角形に限定されない。吐出流路11の断面形状は図13(a)のような台形形状であってもよいし、図13(b)のように全体が曲線形状であってもよい。図示はしないが、直線形状と曲線形状が混合していてもよく、あるいは、吐出流路11のY方向幅が、下流側から上流側に向けてステップ状に減少していてもよい。
(Modification of Example 2)
Although the cross-sectional shape of the discharge flow path 11 of Example 2 is a triangle, it is not limited to a triangle as long as the width of the discharge flow path 11 in the Y direction decreases from the downstream side toward the upstream side. The cross-sectional shape of the discharge channel 11 may be a trapezoidal shape as shown in FIG. 13A, or may be a curved shape as a whole as shown in FIG. Although not shown, the linear shape and the curved shape may be mixed, or the Y-direction width of the discharge flow path 11 may be decreased stepwise from the downstream side toward the upstream side.

3 液体吐出ヘッド
9 発泡室
11 吐出流路
12 吐出口
14 発熱抵抗素子
15 液体導入口
16 奥壁
18A 第1の領域
18B 第2の領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Liquid discharge head 9 Foaming chamber 11 Discharge flow path 12 Discharge port 14 Heating resistance element 15 Liquid inlet 16 Back wall 18A 1st area | region 18B 2nd area | region

Claims (11)

液体供給方向における下流側に奥壁が、上流側に液体導入口が設けられた発泡室と、前記発泡室に連通し、前記液体が吐出する吐出口を備えた吐出流路と、前記発泡室を挟んで前記吐出流路と対向し、前記液体に吐出のためのエネルギーを付与する発熱抵抗素子と、を有し、前記発熱抵抗素子のエネルギーによって前記発泡室に発生した気泡が、最大体積に成長した後の体積減少過程で、前記吐出流路から流入する空気と連通する液体吐出ヘッドであって、
前記吐出流路の、前記液体供給方向における全長の中点より前記上流側の第1の領域の流路断面積が、前記下流側の第2の領域の流路断面積より小さい、液体吐出ヘッド。
A foaming chamber provided with a back wall on the downstream side in the liquid supply direction and a liquid introduction port on the upstream side; a discharge channel that communicates with the foaming chamber and has a discharge port for discharging the liquid; and the foaming chamber A heating resistance element that opposes the ejection flow path across the surface and imparts energy for ejection to the liquid, and the bubbles generated in the foaming chamber by the energy of the heating resistance element reach a maximum volume. A liquid discharge head in communication with air flowing in from the discharge flow path in a volume reduction process after growth;
The liquid discharge head, wherein the flow passage cross-sectional area of the first region upstream of the midpoint of the total length of the discharge flow channel in the liquid supply direction is smaller than the flow passage cross-sectional area of the second region downstream. .
前記第1の領域の前記液体供給方向と直交する方向における平均幅が、前記第2の領域の前記液体供給方向と直交する方向における平均幅より小さい、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 an average width of the first region in a direction orthogonal to the liquid supply direction is smaller than an average width of the second region in a direction orthogonal to the liquid supply direction. 前記第2の領域の流路断面積は前記第1の領域の流路断面積の1.5倍以上である、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 a flow path cross-sectional area of the second area is 1.5 times or more a flow path cross-sectional area of the first area. 前記吐出流路は、当該吐出流路の側壁から前記液体供給方向と交差する方向に延びる第1の突起を有し、前記第1の突起の少なくとも一部は前記第1の領域にある、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The discharge flow path has a first protrusion extending from a side wall of the discharge flow path in a direction intersecting the liquid supply direction, and at least a part of the first protrusion is in the first region. Item 4. The liquid discharge head according to any one of Items 1 to 3. 前記吐出流路は、当該吐出流路の側壁から前記液体供給方向と交差する方向に延びる第1の突起を有し、前記第1の突起の中心線は前記第1の領域にある、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The discharge channel includes a first protrusion extending from a side wall of the discharge channel in a direction crossing the liquid supply direction, and a center line of the first protrusion is in the first region. 4. The liquid discharge head according to any one of 1 to 3. 前記第1の突起は、前記中心線と平行で前記上流側に位置する第1の側面と、前記中心線と平行で前記下流側に位置する第2の側面と、を有し、前記第1の側面の長さが前記第2の側面の長さより短い、請求項5に記載の液体吐出ヘッド。   The first protrusion includes a first side surface that is parallel to the center line and located on the upstream side, and a second side surface that is parallel to the center line and located on the downstream side. The liquid discharge head according to claim 5, wherein a length of the side surface is shorter than a length of the second side surface. 前記吐出流路は、前記側壁から前記液体供給方向と交差する方向に延びる第2の突起を有し、前記第2の突起の少なくとも一部は前記第1の領域にある、請求項4から6のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   The discharge channel has a second protrusion extending from the side wall in a direction intersecting the liquid supply direction, and at least a part of the second protrusion is in the first region. The liquid discharge head according to any one of the above. 前記吐出流路の前記液体供給方向と直交する方向における幅が、前記下流側から前記上流側に向けて減少している、請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   4. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a width of the discharge flow channel in a direction orthogonal to the liquid supply direction decreases from the downstream side toward the upstream side. 5. 前記発熱抵抗素子の重心は前記吐出流路の前記中点より前記上流側に位置している、請求項1から8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。   9. The liquid ejection head according to claim 1, wherein a center of gravity of the heating resistor element is located on the upstream side of the midpoint of the ejection flow path. 液体供給方向における下流側に奥壁が、上流側に液体導入口が設けられた発泡室と、前記発泡室に連通し、前記液体が吐出する吐出口を備えた吐出流路と、前記発泡室を挟んで前記吐出流路と対向し、前記液体に吐出のためのエネルギーを付与する発熱抵抗素子と、を有し、前記発熱抵抗素子のエネルギーによって前記発泡室に発生した気泡が、最大体積に成長した後の体積減少過程で、前記吐出流路から流入する大気と連通する液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方法であって、
前記発熱抵抗素子を駆動して前記液体中に気泡を発生させ、前記吐出口から前記液体を吐出させることと、前記吐出口から前記液体を吐出させた後に、前記吐出流路から前記発泡室に進入する前記液体のメニスカスを発生させることと、を有し、
前記メニスカスは、前記上流側で前記発熱抵抗素子との距離が最小となる部分と、前記下流側で前記発熱抵抗素子との距離が極小となる部分とを有する、液体吐出方法。
A foaming chamber provided with a back wall on the downstream side in the liquid supply direction and a liquid introduction port on the upstream side; a discharge channel that communicates with the foaming chamber and has a discharge port for discharging the liquid; and the foaming chamber A heating resistance element that opposes the ejection flow path across the surface and imparts energy for ejection to the liquid, and the bubbles generated in the foaming chamber by the energy of the heating resistance element reach a maximum volume. A liquid discharge method using a liquid discharge head communicating with the atmosphere flowing in from the discharge flow path in a volume reduction process after growth,
The heating resistor element is driven to generate bubbles in the liquid, and the liquid is discharged from the discharge port. After the liquid is discharged from the discharge port, the discharge flow path to the foaming chamber Generating a meniscus of the liquid to enter,
The liquid discharge method, wherein the meniscus has a portion where the distance from the heating resistor element is minimum on the upstream side and a portion where the distance from the heating resistor element is minimal on the downstream side.
前記気泡は前記発熱抵抗素子の重心よりも前記上流側で、前記吐出流路から前記発泡室に進入した空気と連通する、請求項10に記載の液体吐出方法。   The liquid discharge method according to claim 10, wherein the bubble communicates with air that has entered the foaming chamber from the discharge flow path, on the upstream side of the center of gravity of the heating resistor element.
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