JP3061188B2 - Liquid jet recording device - Google Patents

Liquid jet recording device

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JP3061188B2
JP3061188B2 JP1038869A JP3886989A JP3061188B2 JP 3061188 B2 JP3061188 B2 JP 3061188B2 JP 1038869 A JP1038869 A JP 1038869A JP 3886989 A JP3886989 A JP 3886989A JP 3061188 B2 JP3061188 B2 JP 3061188B2
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liquid
recording
orifice
droplets
ink
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智昭 中野
卓朗 関谷
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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
    • B41J2/14088Structure of heating means
    • B41J2/14112Resistive element
    • B41J2/14129Layer structure

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液体噴射記録装置に関し、より詳細には、
バブルジェットプリンタの記録ヘッドの構成に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid jet recording apparatus, and more particularly, to a liquid jet recording apparatus.
The present invention relates to a configuration of a recording head of a bubble jet printer.

従来技術 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生
が無視し得る程度に極めて小さいという点において、最
近関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
り、而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記
録の行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記
録法であって、これまでにも様々な方式が提案され、改
良が加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお
実用化への努力が続けられているものもある。
2. Description of the Related Art Non-impact recording methods have recently attracted attention in that the generation of noise during recording is extremely small to a negligible level. Among them, the so-called ink jet recording method, which can perform high-speed recording and can perform recording on so-called plain paper without requiring a special fixing process, is an extremely powerful recording method. Some have been proposed and commercialized with improvements, while others are still being put to practical use.

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称さ
れる記録液体の小滴(droplet)を飛翔させ、記録部材
に付着させて記録を行うものであって、この記録液体の
小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向を制
御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別され
る。
In such an ink jet recording method, recording is performed by flying droplets of a recording liquid called so-called ink and attaching the droplets to a recording member. The control method for controlling the flying direction of the generated recording liquid droplet is roughly classified into several types.

先ず第1の方式は、例えば米国特許第3060429号明細
書に開示されているもの(Tele type方式)であって、
記録液体の小滴の発生を静電吸引的に行い、発生した記
録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部材上
に記録液体小滴を選択的に付着させて記録を行うもので
ある。
First, the first method is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,060,429 (Tele type method),
Recording liquid droplets are generated by electrostatic attraction, and the generated recording liquid droplets are subjected to electric field control according to a recording signal, and recording is performed by selectively adhering the recording liquid droplets onto a recording member. It is.

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間
に電界を掛けて、一様に帯電した記録液体の小滴をノズ
ルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号
に応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。
More specifically, in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to discharge a uniformly charged droplet of the recording liquid from the nozzle, and the discharged droplet of the recording liquid is converted into a recording signal. In accordance with this, recording is performed by causing the droplets to fly between the xy deflection electrodes configured so as to be electrically controllable and selectively adhering small droplets onto the recording member by a change in the intensity of the electric field.

第2の方式は、例えば米国特許第3596275号明細書、
米国特許第3298030号明細書等に開示されている方式(S
weet方式)であって、連続振動発生法によって帯電量の
制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された
帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられてい
る偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を
行うものである。
The second method is described, for example, in US Pat. No. 3,596,275,
The method disclosed in US Pat. No. 3,298,030 and the like (S
Weet method) in which droplets of the recording liquid with a controlled charge amount are generated by a continuous vibration generation method, and the generated droplets with a controlled charge amount are subjected to a uniform electric field. The recording is performed on the recording member by flying between the deflection electrodes.

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘ
ッドを構成する一部であるノズルのオリフィス(吐出
口)の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電
電極を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子
に一定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素
子を機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴
を吐出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記
録液体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に
応じた電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液
体の小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電
極間を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受
け、記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る
様にされている。
More specifically, a charging electrode configured so that a recording signal is applied in front of an orifice (ejection port) of a nozzle, which is a part of a recording head provided with a piezoelectric vibrating element, is separated by a predetermined distance. The piezoelectric vibrating element is mechanically vibrated by applying an electric signal of a constant frequency to the piezoelectric vibrating element, and a droplet of the recording liquid is discharged from the discharge port. At this time, a charge is electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with a charge amount according to the recording signal. When the droplet of the recording liquid whose charge amount is controlled flies between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, the droplet is deflected according to the added charge amount and carries a recording signal. Only the recording material can be deposited on the recording member.

第3の方式は、例えば米国特許第3416153号明細書に
開示されている方式(Hertz方式)であって、ノズルと
リング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法に
よって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式
である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける
電界強度を記録信号に応じて変調することによって小滴
の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録す
る。
The third method is a method (Hertz method) disclosed in, for example, US Pat. No. 3,416,153, in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode, and a continuous vibration generation method is used. This is a method in which small droplets are generated and atomized for recording. That is, in this method, the atomization state of the small droplet is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the image is recorded with the gradation of the recorded image.

第4の方式は、例えば米国特許第3747120号明細書に
開示されている方式(Stemme方式)で、この方式は前記
3つの方式とは根本的に原理が異なるものである。
The fourth system is, for example, a system (Stemme system) disclosed in US Pat. No. 3,747,120, and this system is fundamentally different from the above three systems in principle.

即ち、前記3つの方式は、何れもノズルより吐出され
た記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御
し、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着
させて記録を行うのに対して、このStemme方式は、記録
信号に応じて吐出口により記録液体の小滴を吐出飛翔さ
せて記録するものである。
That is, in each of the three methods, the droplet of the recording liquid discharged from the nozzle is electrically controlled during the flight, and the droplet carrying the recording signal is selectively attached to the recording member. On the other hand, according to the Stemme method, recording is performed by discharging small droplets of a recording liquid by an ejection port in accordance with a recording signal.

つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出口を
有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に、
電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピエ
ゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って
前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録部
材に付着させることで記録を行うものである。
That is, in the Stemme method, the piezoelectric vibrating element attached to the recording head having the ejection port for ejecting the recording liquid includes:
Applying an electrical recording signal, converting the electrical recording signal into mechanical vibration of a piezo-vibrating element, and ejecting a droplet of the recording liquid from the ejection port in accordance with the mechanical vibration to cause the droplet to fly and adhere to the recording member. Is to record.

これ等、従来の4つの方式は各々に特長を有するもの
であるが、又、他方において解決され得る可き点が存在
する。
Each of these four conventional methods has its own features, but on the other hand, there are points that can be solved.

即ち、前記第1から第3の方式は記録液体の小滴の発
生の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、
小滴の偏向制御も電界制御である。
That is, in the first to third methods, the direct energy of the generation of the droplet of the recording liquid is electric energy,
Droplet deflection control is also electric field control.

その為、第1の方式は、構成上はシンプルであるが、
小滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノ
ズル化が困難であるので高速記録には不向きである。
Therefore, the first method is simple in configuration,
Since a high voltage is required to generate small droplets, and it is difficult to form a multi-nozzle recording head, it is not suitable for high-speed recording.

第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で
高速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴
の電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサ
テライトドットが生じ易いこと等の問題点がある。
The second method enables multi-nozzle recording heads and is suitable for high-speed recording. However, the method is complicated in structure, and the electrical control of small droplets of recording liquid is difficult and difficult. Are liable to occur.

第3の方式は、記録液体小滴を霧化することによって
階調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他
方霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリ
が生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル化が困難
で、高速記録には不向きであること等の諸問題点が存す
る。
The third method has a feature that an image having excellent gradation can be recorded by atomizing a recording liquid droplet, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state, and fogging occurs in the recorded image. In addition, there are problems such as the fact that it is difficult to use a multi-nozzle recording head, and it is not suitable for high-speed recording.

第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ利点も比較
的多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オン
デマンド(on−demand)で記録液体をノズルの吐出口よ
り吐出して記録を行う為に、第1乃至第3の様に吐出飛
翔する小滴の中、画像の記録を要さなかった小滴を回収
することが不要であること及び第1乃至第2の方式の様
に、導電性の記録液体を使用する必要性がなく記録液体
の物質上の自由度が大であること等の大きな利点を有す
る。而乍ら、一方において、記録ヘッドの加工上に問題
があること、所望の共振数を有するピエゾ振動素子の小
型化が極めて困難であること等の理由から記録ヘッドの
マルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の機械的
振動という機械的エネルギーによって記録液体小滴の吐
出飛翔を行うので高速記録には向かないこと、等の欠点
を有する。
The fourth method has relatively many advantages compared to the first to third methods. That is, in order to perform recording by discharging the recording liquid from the discharge port of the nozzle on demand (on-demand), the droplets ejected and flying in the first to third manners include: There is no need to collect small droplets that did not require image recording, and there is no need to use a conductive recording liquid, as in the first and second methods, and there is no need to use a recording liquid material. It has great advantages such as a large degree. However, on the other hand, it is difficult to form a multi-nozzle recording head because there are problems in processing the recording head and it is extremely difficult to reduce the size of the piezoelectric vibrating element having a desired resonance number. However, since the recording liquid droplets are ejected and fly by the mechanical energy of mechanical vibration of the piezo-vibration element, it is not suitable for high-speed recording.

更には、特開昭48−9622号公報(前記米国特許第3747
120号明細書に対応)には、変形例として、前記のピエ
ゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利用
する代わりに熱エネルギーを利用することが記載されて
いる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622 (the aforementioned U.S. Pat.
No. 120) describes, as a modification, the use of thermal energy instead of the mechanical vibration energy by means such as the piezo-vibration element.

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発
生する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動
素子の代りの圧力上昇手段として使用する所謂バブルジ
ェットの液体噴射記録装置が記載されている。
That is, the above-mentioned publication describes a so-called bubble jet liquid jet recording apparatus which uses a heating coil for directly heating a liquid as a pressure increasing means instead of a piezo vibrating element in order to generate vapor which causes a pressure increase. I have.

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コ
イルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしか
ない袋状のインク室(液状)内の液体インクを直接加熱
して蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰
返し液吐出を行う場合には、どの様に加熱すれば良いか
は、何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイル
が設けられている位置は、液体インクの供給路から遥か
に遠い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド
構造上複雑であるに加えて、高速で連続繰り返し使用に
は、不向きとなっている。
However, according to the above publication, a heating coil serving as a pressure increasing unit is energized to directly heat the liquid ink in a bag-shaped ink chamber (liquid) having only one port through which the liquid ink can enter and exit, to vaporize the liquid ink. However, there is no suggestion as to how to perform heating in the case of performing continuous and repeated liquid ejection. In addition, since the position where the heating coil is provided is provided at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber far from the supply path of the liquid ink, in addition to being complicated in terms of the head structure, it is continuously repeated at high speed. Unsuitable for use.

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上
重要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出
の準備状態を速やかに形成することは出来ない。
Moreover, according to the technical contents described in the above-mentioned publication, it is not possible to quickly form a preparation state for the next liquid discharge after performing the liquid discharge with the generated heat which is practically important.

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録
ヘッドのマルチノズル化上、サテライトドットの発生お
よび記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があ
って、その長所を利する用途にしか適用し得ないという
制約が存在していた。
As described above, the conventional method has advantages and disadvantages in terms of configuration, high-speed recording, multi-nozzle recording head, generation of satellite dots and occurrence of fogging of a recorded image, etc. There was a restriction that only the application was possible.

特開昭57−87958号公報では、オリフィスから熱エネ
ルギー作用面までの距離を変えて個々のオリフィスから
吐出される液滴の大きさを均一にするものであるが、距
離を変えることで必ずしも安定した液滴吐出状態が得ら
れるとは限らず、前記距離によっては吐出液滴がミスト
状になったり、飛翔速度が著しく低下したりするという
欠点がある。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-87958, the size of droplets discharged from each orifice is made uniform by changing the distance from the orifice to the thermal energy action surface, but it is not necessarily stable by changing the distance. However, it is not always possible to obtain a droplet discharge state, and there is a disadvantage that the discharged droplets become mist-like or the flying speed is significantly reduced depending on the distance.

特開昭57−87960号公報では、熱エネルギー作用面の
面積を変えることで、個々のオリフィスから吐出される
液滴の大きさを均一にするものである。これも同様に安
定した液吐出状態が得られるとは限らない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-87960, the size of droplets discharged from individual orifices is made uniform by changing the area of the heat energy acting surface. Similarly, a stable liquid ejection state is not always obtained.

前述した特開昭57−87958及び特開昭57−87960では、
いずれもその明細書に書かれているように、吐出オリフ
ィスのピッチは125μm、すなわち8本/mm程度の場合に
起こり得る問題点を解決することを目的としており、そ
れほど高密度ではないマルチインクジェットに適用され
るものである。しかしながら、より高精細な画質を狙う
ために吐出オリフィスの配列を16本/mm以上の配列にし
た場合の具体的な記載はなく、コピア等を狙う場合には
必ずしも満足な条件とはいえなかった。
In the above-mentioned JP-A-57-87958 and JP-A-57-87960,
As described in the specification, all of them aim at solving the problems that can occur when the discharge orifice pitch is 125 μm, that is, about 8 lines / mm. Applicable. However, there is no specific description when the arrangement of the ejection orifices is arranged at 16 lines / mm or more in order to aim at higher definition image quality, and it is not necessarily a satisfactory condition when aiming at a copier or the like. .

16本/mm以上の配列に配列したマルチノズルの場合に
は、隣接ノズル間が大変接近しているため、複数の隣接
ノズルより吐出されるインク滴、あるいはインク柱はそ
れらがほぼ同時に吐出するような場合に、併合合体する
ようなことがしばしば起こり得る。これは一般に吐出さ
れるインク滴の大きさが通常はオリフィス径よりも大き
くなるためであり、又、別の理由としてはインク滴吐出
の条件が必ずしも好ましくない条件(不安定吐出条件、
例えばスプラッシュ、あるいはインク滴(柱)の非対称
吐出等)にある場合に生ずる。インク滴(柱)の非対称
吐出はノズル部の微細なカケ等、加工上の問題に起因す
ることもあるが吐出条件が不安定な場合にも起こる。
In the case of a multi-nozzle arrayed in an array of 16 nozzles / mm or more, since the adjacent nozzles are very close, the ink droplets or ink columns ejected from multiple adjacent nozzles should be ejected almost simultaneously. In such cases, merging can often occur. This is because the size of the ejected ink droplets is generally larger than the orifice diameter. Another reason is that the conditions for ejecting the ink droplets are not always favorable (unstable ejection conditions,
For example, it occurs in the case of splash or asymmetric ejection of ink droplets (pillars). Asymmetrical ejection of ink droplets (pillars) may be caused by processing problems such as minute chips in the nozzle portion, but also occurs when the ejection conditions are unstable.

よって吐出オリフィスピッチが125μm程度のそれほ
ど高密度ではないマルチインクジェットでは、問題にな
らなくても高密度を狙うにあたっては解決すべき問題は
多々ある。
Therefore, in a multi-inkjet device having a discharge orifice pitch of about 125 μm, which is not so high, there are many problems to be solved in order to achieve a high density even if it is not a problem.

さらに、より高速の条件(例えば最大応答周波数4kHz
より上)で駆動させた場合には、どのようにしたらよい
のかという具体的記載は何ら見られない。
In addition, higher speed conditions (for example, a maximum response frequency of 4 kHz
In the case of driving in (above), there is no specific description of what to do.

目的 本発明は、上記のごとき実情に鑑みてなされたもの
で、液滴の安定吐出のための最適条件を提案するもので
あり、インク液滴の吐出効率とインク液滴吐出の安定化
と繰り返し周波数(連続的にインク液滴を吐出)を向上
させ、高速記録、高画像品質を得るための液体噴射記録
装置を提供することを目的としてなされたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and proposes optimal conditions for stable ejection of ink droplets. It is an object of the present invention to provide a liquid jet recording apparatus for improving the frequency (continuously ejecting ink droplets) and obtaining high-speed recording and high image quality.

本発明の他の目的は、発熱体幅が19μm以下の非常に
高精細な記録を行うことのできるマルチノズル型ヘッド
のインク液滴の安定吐出のための最適条件を提案して吐
出性能の向上を図ることである。
Another object of the present invention is to improve the ejection performance by proposing optimal conditions for stable ejection of ink droplets of a multi-nozzle head capable of performing extremely high-definition printing with a heating element width of 19 μm or less. It is to plan.

本発明のさらに他の目的は、より高速で駆動(例えば
4kHzより上)したマルチノズル型ヘッドのインク液滴の
安定吐出のための最適条件を提案して吐出性能の向上を
図ることである。
Still another object of the present invention is to operate at higher speed (for example,
An object of the present invention is to improve the ejection performance by proposing optimum conditions for stable ejection of ink droplets of a multi-nozzle type head (above 4 kHz).

構成 本発明は、上記目的を達成するために、導入される記
録液体を収容するとともに、熱によって該記録液体に気
泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力を発
生させる熱エネルギー作用部を付設した流路と、該流路
に連絡して前記記録液体を前記作用力によって液滴とし
て吐出させるためのオリフィスと、前記流路に連絡して
該流路に前記記録液体を導入するための液室と、該液室
に記録液体を導入する手段とよりになる液体噴射記録装
置において、前記エネルギー作用部は、その面積Sが39
7.5〜1387μm2の範囲で、前記エネルギー作用面はその
流路方向に対する幅方向の長さが19μm以下で、かつ、
その配列密度が16本/mm以上であり、前記熱エネルギー
作用面のオリフィス側先端からオリフィスまでの距離を
Dとするとき、 の関係式を満たし、記録液滴吐出の最大応答周波数を4k
Hzより上にするとともに液滴の速度を3〜10m/sとなる
ようにしたことを特徴としたものである。
Configuration In order to achieve the above object, the present invention provides a thermal energy acting section that accommodates a recording liquid to be introduced, generates bubbles in the recording liquid by heat, and generates an action force associated with an increase in the volume of the bubbles. And an orifice communicating with the flow path to discharge the recording liquid as droplets by the action force, and an orifice communicating with the flow path to introduce the recording liquid into the flow path. In the liquid jet recording apparatus including the liquid chamber and the means for introducing the recording liquid into the liquid chamber, the energy action section has an area S of 39.
In the range of 7.5 to 1387 μm 2, the energy acting surface has a length in the width direction of 19 μm or less with respect to the flow direction, and
When the array density is 16 lines / mm or more, and the distance from the orifice side tip of the thermal energy action surface to the orifice is D, And the maximum response frequency of recording droplet ejection is 4k
It is characterized in that the speed of the droplets is set to be higher than 3 Hz and the speed of the droplets is set to 3 to 10 m / s.

最初に、第4図に基づいてバブルジェットによるイン
ク噴射の原理について説明すると、 (a)は定常状態であり、オリフィス面でインク30の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。
First, the principle of ink ejection by a bubble jet will be described with reference to FIG. 4. (a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 30 and the external pressure are in an equilibrium state at the orifice surface.

(b)はヒータ29が加熱されて、ヒータ29の表面温度
が急上昇し隣接インク層に沸騰現象が起きるまで加熱さ
れ、微小気泡31が点在している状態にある。
3B shows a state in which the heater 29 is heated until the surface temperature of the heater 29 sharply rises and the adjacent ink layer is heated until a boiling phenomenon occurs, and minute bubbles 31 are scattered.

(c)はヒータ29の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡31が生長
した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の生
長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラン
スがくずれ、オリフィスよりインキ柱が生長し始める。
(C) shows a state in which the adjacent ink layer, which is rapidly heated on the entire surface of the heater 29, is instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 31 grow. At this time, the pressure in the nozzle rises by an amount corresponding to the growth of the bubble, the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, and the ink column starts to grow from the orifice.

(d)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィ
ス面より気泡の体積に相当する分のインク30が押し出さ
れる。この時、ヒータ29には電流が流れていない状態に
あり、ヒータ29の表面温度は降下しつつある。気泡31の
体積の最大値は電気パルス印加のタイミングからややお
くれる。
(D) is a state in which the bubble has grown to the maximum, and the ink 30 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 29, and the surface temperature of the heater 29 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 31 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

(e)は気泡31がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。
(E) shows a state where the bubble 31 is cooled by ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink moves forward while maintaining the pushed speed, and at the rear end, the ink flows backward from the orifice surface into the nozzle due to a decrease in the nozzle internal pressure due to the contraction of the bubble, and the ink column is constricted. .

(f)はさらに気泡31が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来てい
る。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜
10m/secの速度で飛翔している。
(F) is a state in which the bubble 31 further contracts, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so that the meniscus largely enters the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and moves in the direction of the recording paper.
Flying at a speed of 10m / sec.

(g)はオリフィスにインクが毛細管現象により再び
供給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、
気泡は完全に消滅している。32は飛翔インク滴である。
(G) is a process in which the ink is supplied (refilled) to the orifice again by capillary action and returns to the state of (a).
The bubbles have completely disappeared. 32 is a flying ink droplet.

第5図は、バブルジェット記録ヘッドの斜視図、第6
図は、記録ヘッドの分解構成図で(a)は蓋基板、
(b)は発熱体基板を示す図、第7図は、第6図(a)
に示した蓋基板の裏面図である。図中、21は蓋基板、22
は発熱体基板、23は記録液体流入口、24はオリフィス、
25は流路、26は液室を形成するための領域、27は個別
(独立)電極、28は共通電極、29は発熱体(ヒータ)で
ある。
FIG. 5 is a perspective view of a bubble jet recording head, and FIG.
The figure is an exploded configuration diagram of the recording head, (a) is a lid substrate,
(B) is a view showing a heating element substrate, and FIG. 7 is FIG. 6 (a).
FIG. 4 is a rear view of the lid substrate shown in FIG. In the figure, 21 is a lid substrate, 22
Is a heating element substrate, 23 is a recording liquid inlet, 24 is an orifice,
25 is a flow path, 26 is a region for forming a liquid chamber, 27 is an individual (independent) electrode, 28 is a common electrode, and 29 is a heating element (heater).

第8図は、バブルジェット液体噴射記録ヘッドの部分
図で、(a)は、オリフィス側から見た正面部分図、
(b)は、(a)の一点鎖線X−Xの切断部分図であ
る。
FIG. 8 is a partial view of a bubble jet liquid jet recording head, (a) is a front partial view as viewed from the orifice side,
(B) is a partial cutaway view of the dashed line XX in (a).

これらの図に示された記録ヘッド41は、その表面に電
気熱変換体42が設けられている基板43上に、所定の線密
度で所定の巾と深さの溝が所定数設けられている溝付板
44を該基板43を覆うように接合することによって、液体
を飛翔させるためのオリフィス45を含む液吐出部46が形
成された構造を有している。
In the recording head 41 shown in these figures, a predetermined number of grooves having a predetermined linear density and a predetermined width and depth are provided on a substrate 43 provided with an electrothermal transducer 42 on the surface thereof. Grooved plate
By joining the substrate 44 so as to cover the substrate 43, a liquid ejection portion 46 including an orifice 45 for flying a liquid is formed.

液吐出部46は、オリフィス45と電気熱変換体42より発
生される熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生さ
せ、その体積の膨張と収縮による急激な状態変化を引き
起こすところである熱作用部47とを有する。
The liquid discharge unit 46 includes a heat acting unit 47 in which thermal energy generated by the orifice 45 and the electrothermal converter 42 acts on the liquid to generate bubbles, and causes a sudden state change due to expansion and contraction of the volume. And

熱作用部47は、電気熱変換体42の熱発生部48の上部に
位置し、熱発生部48の液体と接触する面としての熱作用
面49をその底面としている。熱発生部48は、基体43上に
設けられた下部層50、該下部層50上に設けられた発熱抵
抗層51、該発熱抵抗層51上に設けられた上部層52とで構
成される。
The heat acting portion 47 is located above the heat generating portion 48 of the electrothermal converter 42, and has a heat acting surface 49 serving as a surface of the heat generating portion 48 that comes into contact with the liquid, as its bottom surface. The heat generating section 48 includes a lower layer 50 provided on the base 43, a heating resistor layer 51 provided on the lower layer 50, and an upper layer 52 provided on the heating resistor layer 51.

発熱抵抗層51には、熱を発生させるために該層51に通
電するための電極53,54がその表面に設けられており、
これらの電極間の発熱抵抗層によって熱発生部48が形成
されている。
On the surface of the heating resistance layer 51, electrodes 53 and 54 for supplying electricity to the layer 51 to generate heat are provided on the surface thereof.
A heat generating portion 48 is formed by a heat generating resistance layer between these electrodes.

電極53は、各液吐出部の熱発生部に共通の電極であ
り、電極54は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱さ
せるための選択電極であって、液吐出部の液流路に沿っ
て設けられている。
The electrode 53 is an electrode common to the heat generating unit of each liquid discharging unit, and the electrode 54 is a selection electrode for selecting the heat generating unit of each liquid discharging unit to generate heat. It is provided along the flow path.

上部層52は、発熱抵抗層51を使用する液体から化学
的、物理的に保護するために発熱抵抗層51と液吐出部46
にある液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電極53,5
4間が短絡するのを防止する発熱抵抗層51の保護的機能
を有している。
The upper layer 52 includes a heating resistor layer 51 and a liquid discharging portion 46 for chemically and physically protecting the heating resistor layer 51 from a liquid used.
And separate the electrodes 53,5 through the liquid.
It has a protective function of the heating resistor layer 51 for preventing short circuit between the four.

上部層52は、上記の様な機能を有するものであるが、
発熱抵抗層51が耐液性であり、且つ液体を通じて電極5
3,54間が電気的に短絡する必要が全くない場合には、必
ずしも設ける必要はなく、発熱抵抗層51の表面に直ちに
液体が接触する構造の電気熱変換体として設計しても良
い。
The upper layer 52 has the function as described above,
The heating resistance layer 51 is liquid-resistant, and the electrode 5
In the case where there is no need to electrically short-circuit the wires 3 and 54 at all, it is not always necessary to provide them, and the heat generating resistor 51 may be designed as an electrothermal converter having a structure in which the liquid immediately contacts the surface.

下部層50は、次に熱流量制御機能を有する即ち、液滴
吐出の際には、発熱抵抗層51で発生する熱が基板43側の
方に伝導するよりも、熱作用部47側の方に伝導する割合
が出来る限り多くなり、液滴吐出後、つまり発熱抵抗層
51への通電がOFFされた後には、熱作用部47及び熱発生
部48にある熱が速やかに基板43側に放出されて、熱作用
部47にある液体及び発生した気泡が急冷される為に設け
られる。
The lower layer 50 has a heat flow control function next, that is, at the time of discharging the droplets, the heat generated in the heat generating resistance layer 51 is closer to the heat acting portion 47 than to the substrate 43. The rate of conduction to the heater becomes as high as possible,
After the power to the power supply 51 is turned off, the heat in the heat application unit 47 and the heat generation unit 48 is quickly released to the substrate 43 side, and the liquid and the generated bubbles in the heat application unit 47 are rapidly cooled. Is provided.

以上、本発明の実施例に基づいて説明する。 The above is described based on the embodiment of the present invention.

第1図は、本発明の記録ヘッドの一実施例を説明する
ための図で、熱エネルギー作用面とそのオリフィス側先
端から該オリフィスまでの距離Dとの関係を示す図であ
る。451〜453はオリフィス、491〜494は熱エネルギー作
用面、53は共通電極、541〜543は選択電極を示す。また
図の斜線部は、流路の壁をつくるための感光性ドライフ
ィルムの部分を示す。Aは熱エネルギー作用面の流路方
向に対しその幅方向の長さ、Bは熱エネルギー作用面の
流路方向の長さを表す。尚、実用上は、インクによる腐
蝕を防ぐために熱エネルギー作用面49及び電極53,54の
上に保護層を設けることが多い。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a recording head according to the present invention, and is a diagram showing a relationship between a thermal energy working surface and a distance D from the tip of the orifice side to the orifice. 45 1-45 3 orifice 49 1-49 4 thermal energy application surface 53 is a common electrode, 54 1 to 54 3 illustrates a selection electrode. The hatched portions in the figure indicate portions of the photosensitive dry film for forming the walls of the flow path. A represents the length in the width direction of the heat energy action surface with respect to the flow direction, and B represents the length of the heat energy action surface in the flow direction. In practice, a protective layer is often provided on the thermal energy working surface 49 and the electrodes 53 and 54 in order to prevent corrosion by the ink.

バブルジェット技術においては、飛翔インク液滴はサ
テライト滴がなく、又ミスト状に飛翔しない吐出が要求
される。本発明者らは実験を繰り返し上記のような不都
合を解決するために、最適吐出が以下の条件を満たすと
きに得られることを見出した。
In the bubble jet technology, flying ink droplets are required to have no satellite droplets and to be discharged without flying in the form of mist. The present inventors have repeated the experiment and found that the optimum ejection can be obtained when the following conditions are satisfied in order to solve the above-mentioned problems.

このような条件を見つけるために、第1図における熱
エネルギー作用面の長さA及びBとオリフィス45までの
距離Dをいろいろ変えてヘッドを試作し、飛翔インク液
滴をストロボで同期させ、位相を変化させて観察した。
In order to find such conditions, heads were prototyped by changing the lengths A and B of the heat energy action surface and the distance D to the orifice 45 in FIG. And observed.

本発明は、最適吐出条件を決定する因子として最適条
件に最も影響を及ぼすものの1つとして、熱エネルギー
作用面の面積とオリフィスまでの距離との関係を求めた
ものであり、この条件に設定してヘッドを駆動すること
により、安定したインク液滴の吐出が得られる。
The present invention determines the relationship between the area of the heat energy acting surface and the distance to the orifice as one of the factors that most influence the optimum condition as a factor for determining the optimum discharge condition. By driving the head, stable ejection of ink droplets can be obtained.

第2図は、発熱抵抗体を用いる気泡の発生手段の構造
を説明するための図で、図中、61は発熱抵抗体、62は電
極、63は保護層、64は電源装置を示し、発熱抵抗体61を
構成する材料として、有用なものには、たとえば、タン
タルーSiO2の混合物、窒化タンタル、ニクロム、銀−パ
ラジウム合金、シリコン半導体、あるいはハフニウム、
ランタン、ジルコニウム、チタン、タンタル、タングス
テン、モリブデン、ニオブ、クロム、バナジウム等の金
属の硼化物があげられる。
FIG. 2 is a view for explaining the structure of a means for generating bubbles using a heating resistor. In the drawing, reference numeral 61 denotes a heating resistor, 62 denotes an electrode, 63 denotes a protective layer, and 64 denotes a power supply device. as the material constituting the resistance 61, the useful, for example, a mixture of Tantaru SiO 2, tantalum nitride, nichrome, silver - palladium alloy, silicon semiconductor or hafnium,
Examples include borides of metals such as lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium.

これらの発熱抵抗体61を構成する材料の中、殊に金属
硼化物が優れたものとしてあげることができ、その中で
も最も特性の優れているのが、硼化ハフニウムであり、
次いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化タンタ
ル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順となっている。
Among these materials constituting the heating resistor 61, metal borides can be mentioned as being particularly excellent, and among them, hafnium boride has the most excellent characteristics.
Next are zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride.

発熱抵抗体61は、上記の材料を用いて、電子ビーム蒸
着やスパッタリング等の手法を用いて形成することがで
きる。発熱抵抗体61の膜厚は、単位時間当りの発熱量が
所望通りとなるように、その面積、材質及び熱作用部分
の形状及び大きさ、更には実際面での消費電力等に従っ
て決定されるものであるが、通常の場合、0.001〜5μ
m、好適には0.01〜1μmとされる。
The heating resistor 61 can be formed using the above-mentioned materials by using a technique such as electron beam evaporation or sputtering. The film thickness of the heating resistor 61 is determined according to its area, material, shape and size of the heat acting portion, and furthermore, power consumption in an actual plane, so that the amount of heat generated per unit time is as desired. , But usually 0.001-5μ
m, preferably 0.01 to 1 μm.

電極62を構成する材料としては、通常使用されている
電極材料の多くのものが有効に使用され、具体的には、
たとえばAl,Ag,Au,Pt,Cu等があげられ、これらを使用し
て蒸着等の手法で所定位置に、所定の大きさ、形状、厚
さで設けられる。
As the material forming the electrode 62, many commonly used electrode materials are effectively used, and specifically,
For example, Al, Ag, Au, Pt, Cu and the like can be mentioned, and these are used to be provided at a predetermined position in a predetermined size, shape and thickness by a method such as vapor deposition.

保護層63に要求される特性は、発熱抵抗体61で発生さ
れた熱を記録液体に効果的に伝達することを妨げずに、
記録液体より発熱抵抗体61を保護するということであ
る。保護層63を構成する材料として有用なものには、た
とえば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化マグネシウ
ム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウ
ム等があげられ、これらは、電子ビーム蒸着やスパッタ
リング等の手法を用いて形成することができる。保護層
63の膜厚は、通常は0.01〜10μm、好適には0.1〜5μ
m、最適には0.1〜3μmとされるのが望ましい。
The characteristics required for the protective layer 63, without preventing the heat generated by the heating resistor 61 from being effectively transmitted to the recording liquid,
This means that the heating resistor 61 is protected from the recording liquid. Useful materials for forming the protective layer 63 include, for example, silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, and the like. Can be formed. Protective layer
The film thickness of 63 is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm.
m, optimally 0.1 to 3 μm.

第3図は、本発明による記録ヘッドの熱作用部の構成
図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a heat acting portion of the recording head according to the present invention.

101はSi基板、102は下部層、103は発熱抵抗層、104は
電極、105は第1の保護層、106は第2の保護層、107は
樹脂層、108は熱作用面である。
101 is a Si substrate, 102 is a lower layer, 103 is a heating resistance layer, 104 is an electrode, 105 is a first protective layer, 106 is a second protective layer, 107 is a resin layer, and 108 is a heat acting surface.

Si基板101上に下部層102としてSiO2を5μmの厚さで
スパッタリングした後、フォトリソ技術、エッチング技
術、スパッタリング技術等を利用し、発熱抵抗層103と
して、Ta・SiO2を400Å、さらに電極104としてAlを5000
Åの厚さで所望の形状とした。
After sputtering SiO 2 as a lower layer 102 to a thickness of 5 μm on a Si substrate 101, using photolithography, etching, sputtering, etc., a heating resistance layer 103 of Ta ・ SiO 2 of 400 mm and an electrode 104 Al as 5000
The desired shape was obtained with a thickness of Å.

次に、第1の保護層105として、SiO2を5000Åの厚さ
でスパッタリングし、さらに、第2の保護層106としてS
i3N4を5000Åの厚さでスパッタリングし、Alが積層され
ているところのみにレジン(樹脂)層をパターニングし
ヒーターボードを形成した。
Next, as the first protective layer 105, SiO 2 was sputtered to a thickness of 5000 ° C.
i 3 N 4 was sputtered to a thickness of 5000 °, and a resin (resin) layer was patterned only where Al was laminated to form a heater board.

ヒーターボード上に感光性ドライフィルムをラミネー
トし所望のインク室及び流路の壁を形成する。次にガラ
ス天板と接着層を介して接合する。この基板をスライサ
ーで切断することで吐出口を形成する。
A photosensitive dry film is laminated on the heater board to form desired ink chamber and flow path walls. Next, it joins with a glass top plate via an adhesive layer. Discharge ports are formed by cutting the substrate with a slicer.

このような方法で、発熱体幅が19μm以下の非常に高
精細な記録を行うことのできる吐出エレメントを製作
し、繰り返し周波数を4.1kHzで駆動させたときの飛翔イ
ンク滴の吐出状態を評価した。結果を第1表に示す。
By such a method, a discharge element capable of performing very high-definition recording with a heating element width of 19 μm or less was manufactured, and the discharge state of the flying ink droplet when the repetition frequency was driven at 4.1 kHz was evaluated. . The results are shown in Table 1.

以上の結果から本発明において、熱エネルギー作用面
の面積とオリフィスまでの距離を最適条件に選べば安定
したインク液滴の吐出が容易に得られることがわかる。
From the above results, it can be seen that, in the present invention, stable ejection of ink droplets can be easily obtained if the area of the heat energy acting surface and the distance to the orifice are selected under optimum conditions.

尚、ここでいう安定したインク滴の吐出とは、吐出イ
ンク液滴の速度か3〜10m/sあり、隣りあうインク滴
(あるいはインク柱)が合体することせずに、サテライ
ト(主インク液滴に付随する不要な微小液滴)がなくミ
スト状に吐出しないことをいう。
Note that the stable ejection of the ink droplets here means the speed of the ejected ink droplets, which is 3 to 10 m / s, and the adjacent ink droplets (or ink columns) do not coalesce, and the satellite (main ink liquid) This means that there is no unnecessary microdroplet attached to the drop and the mist is not ejected.

効果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、液
体噴射記録装置において、液体噴射記録ヘッドの熱作用
面を前記最適条件に選ぶことで安定したインク液滴の吐
出が得られ、繰り返し周波数特性が向上し、高速記録、
高画質品質を実現することができる。
Effects As is clear from the above description, according to the present invention, in the liquid jet recording apparatus, by selecting the heat-acting surface of the liquid jet recording head under the above-mentioned optimum condition, stable ejection of ink droplets can be obtained, and the repetition frequency Improved characteristics, high-speed recording,
High image quality can be realized.

尚、前述のような関係式は従来よりある24×24ドット
マトリクスで印字するプリンタのように中程度の印字密
度(180dpi程度)をもつマルチインクジェットに適用で
きるのはいうまでもないが、より高密度、高精細な品質
を要求されるコピア(例えば16本/mm以上の配列)に適
用するのがよい。
It should be noted that the above relational expression can be applied to a multi-inkjet having a medium printing density (about 180 dpi) like a conventional printer that prints with a 24 × 24 dot matrix, It is suitable to be applied to copiers that require high density and high-definition quality (for example, arrangement of 16 lines / mm or more).

また、コピアのように高精細の画質を形成するために
は画素径が小さくなるため、必然的に紙面に打を込むド
ット数は多くなり単純に考えれば一枚の画像を形成する
には時間が多くかかる。従って高い駆動周波数でヘッド
を駆動するのがよく、その意味からも本発明の前述のよ
うな関係式は高い周波数で駆動(例えば4kHzより上)す
るヘッドにおいて適用すべきである。
Also, in order to form high-definition image quality like a copier, the pixel diameter is small, so the number of dots to be printed on the paper surface is inevitably large, and it takes time to form a single image from a simple viewpoint. It takes a lot. Therefore, it is preferable to drive the head at a high driving frequency, and in that sense, the above-described relational expression of the present invention should be applied to a head driven at a high frequency (for example, higher than 4 kHz).

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

第1図は、本発明の記録ヘッドの一実施例を説明するた
めの図で、熱エネルギー作用面とそのオリフィス側先端
から該オリフィスまでの距離Dとの関係を示す図、第2
図は、記録ヘッド部の発熱抵抗体を用いる気泡発生手段
の構成図、第3図は、ヘッドユニット部の熱作用部の構
成図、第4図は、ヘッドのバブルジェットインク吐出と
気泡発生・消滅の原理図、第5図は、記録ヘッドの斜視
図、第6図は、記録ヘッドの分解構成図で、(a)は蓋
基板、(b)は発熱体基板を示す図、第7図は、記録ヘ
ッドの蓋基板の裏面図、第8図は、記録ヘッドの部分図
で、(a)はヘッドのオリフィス側より見た正面部分
図、(b)は(a)のX−X線切断部分図である。 24……オリフィス、25……流路、26……液室、45……オ
リフィス、47……熱エネルギー作用部、49……熱エネル
ギー作用面、53……共通電極、54……選択電極。
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a recording head according to the present invention, and is a view showing a relationship between a thermal energy working surface and a distance D from the tip of the orifice side to the orifice.
FIG. 3 is a configuration diagram of a bubble generating means using a heating resistor of a recording head portion, FIG. 3 is a configuration diagram of a heat acting portion of a head unit portion, and FIG. FIG. 5 is a perspective view of the recording head, FIG. 6 is an exploded view of the recording head, (a) shows a lid substrate, (b) shows a heating element substrate, and FIG. Fig. 8 is a rear view of the cover substrate of the recording head, Fig. 8 is a partial view of the recording head, (a) is a front partial view from the orifice side of the head, and (b) is an XX line of (a). It is a fragmentary view. 24 ... orifice, 25 ... flow path, 26 ... liquid chamber, 45 ... orifice, 47 ... thermal energy acting section, 49 ... thermal energy acting surface, 53 ... common electrode, 54 ... selection electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 隆 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭55−132275(JP,A) 特開 昭56−46769(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takashi Kimura 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (56) References JP-A-55-132275 (JP, A) JP-A Sho 56-46769 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導入される記録液体を収容するとともに、
熱によって該記録液体に気泡を発生させ、該気泡の体積
増加にともなう作用力を発生させる熱エネルギー作用部
を付設した流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前
記作用力によって液滴として吐出させるためのオリフィ
スと、前記流路に連絡して該流路に前記記録液体を導入
するための液室と、該液室に記録液体を導入する手段と
よりなる液体噴射記録装置において、前記熱エネルギー
作用部は、その面積Sが397.5〜1387μm2の範囲で、前
記熱エネルギー作用面はその流路方向に対する幅方向の
長さが19μm以下で、かつ、その配列密度が16本/mm以
上であり、前記熱エネルギー作用面のオリフィス側先端
からオリフィスまでの距離をDとするとき、 の関係式を満たし、記録液滴吐出の最大応答周波数を4k
Hzより上にするとともに液滴の速度を3〜10m/sとなる
ようにしたことを特徴とする液体噴射記録装置。
1. A storage device for accommodating a recording liquid to be introduced,
A flow path provided with a thermal energy action portion for generating air bubbles in the recording liquid by heat and generating an operation force accompanying an increase in the volume of the air bubbles; and A liquid jet recording apparatus comprising: an orifice for discharging droplets; a liquid chamber for communicating with the flow path and introducing the recording liquid into the flow path; and a unit for introducing the recording liquid into the liquid chamber. The heat energy action section has an area S in the range of 397.5 to 1387 μm 2 , the heat energy action surface has a length in the width direction of 19 μm or less with respect to the flow direction, and has an array density of 16 lines / mm or more, and the distance from the orifice side tip of the heat energy action surface to the orifice is D, And the maximum response frequency of recording droplet ejection is 4k
A liquid jet recording apparatus wherein the speed of the liquid droplets is higher than 3 Hz and the speed of the liquid droplets is 3 to 10 m / s.
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