JP3082974B2 - Droplet ejection recording method - Google Patents

Droplet ejection recording method

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JP3082974B2
JP3082974B2 JP03283224A JP28322491A JP3082974B2 JP 3082974 B2 JP3082974 B2 JP 3082974B2 JP 03283224 A JP03283224 A JP 03283224A JP 28322491 A JP28322491 A JP 28322491A JP 3082974 B2 JP3082974 B2 JP 3082974B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は熱エネルギーを利用して
液滴を紙、樹脂シート、布等の記録材に対して飛翔させ
て記録を行うための液滴噴射記録方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet jet recording method for performing recording by causing droplets to fly on a recording material such as paper, a resin sheet, and cloth using thermal energy.

【0002】[0002]

【従来技術】液体あるいは加熱により溶融可能な固体の
記録媒体(液)を熱エネルギーを利用して被記録材に付
着させて画像形成を行なう液ジェット記録方法は、高速
記録が可能であり、また比較的記録品位も高く、低騒音
であるという利点を有している。さらに、この方法はカ
ラー画像記録が比較的容易であって、普通紙等にも記録
でき、さらに装置を小型化し易いといった多くの優れた
利点を有している。
2. Description of the Related Art A liquid jet recording method for forming an image by attaching a liquid or a solid recording medium (liquid) which can be melted by heating to a recording material using thermal energy can perform high-speed recording. It has the advantages of relatively high recording quality and low noise. Further, this method has many excellent advantages such as relatively easy recording of a color image, recording on plain paper and the like, and further, easy downsizing of the apparatus.

【0003】このような液ジェット記録方法を用いる記
録装置には、一般に液を飛翔液滴として吐出させるため
の吐出口と、この吐出口に連通する液路とこの液路の一
部に設けられ液路内の液に吐出のための吐出エネルギー
を与えるエネルギー発生手段とを有する記録ヘッドが備
えられる。例えば、特公昭61−59911号、特公昭
61−59912号、特公昭61−59913号、特公
昭61−59914号の各公報には、エネルギー発生手
段として電気熱変換体を用い、電気パルス印加によって
これが発生する熱エネルギーを液に作用させて液を吐出
させる方法が開示されている。
A recording apparatus using such a liquid jet recording method is generally provided with a discharge port for discharging liquid as flying droplets, a liquid path communicating with the discharge port, and a part of the liquid path. A recording head having energy generating means for applying discharge energy for discharge to the liquid in the liquid path. For example, JP-B-61-59911, JP-B-61-59912, JP-B-61-59913, and JP-B-61-59914 each use an electrothermal converter as an energy generating means and apply an electric pulse. A method is disclosed in which thermal energy generated by this is applied to a liquid to discharge the liquid.

【0004】すなわち、上記各公報に開示されている記
録方法は、熱エネルギーの作用を受けた液が急峻な体積
の増大を伴なう状態変化を起こし、この状態変化に基づ
く膜沸騰領域の気泡の主として成長と収縮により、記録
ヘッド部先端の吐出口より液を吐出し、この吐出液滴が
被記録媒体に付着して画像形成を行なうものである。こ
の方法によれば記録ヘッドにおける吐出口を高密度に配
設することができるので、高解像度、高品質の画像を高
速で記録することができ、この方法を用いた記録装置
は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどにおける情報
出力手段として用いることができる。
That is, in the recording methods disclosed in the above publications, the liquid subjected to the action of thermal energy undergoes a state change accompanied by a sharp increase in volume, and bubbles in the film boiling region based on this state change. The liquid is ejected from the ejection port at the tip of the recording head mainly due to growth and contraction of the recording head, and the ejected droplets adhere to the recording medium to form an image. According to this method, the ejection ports in the recording head can be arranged at a high density, so that a high-resolution, high-quality image can be recorded at a high speed. A recording apparatus using this method includes a copier, It can be used as information output means in a printer, facsimile, or the like.

【0005】[背景技術]上記熱エネルギーを使用する
記録方式による液滴噴射記録方法は、多くの利点を有し
ており、各種のプリンタで行なわれているドットマトリ
クスプリンタの仕様にならい、画像を各種の処理により
形成することが行なわれている。ところが諧調をドット
の打込で行なうものや、多数のドットを所定領域に集中
させて画像濃度を制御する事も提案されているが、新た
な技術課題を生じさせることになってきている。
[Background Art] The droplet ejection recording method based on the above-described recording method using thermal energy has many advantages, and images are formed according to the specifications of dot matrix printers used in various printers. It is formed by various processes. However, it has been proposed to control the image density by arranging the gradation by dot implantation or to control the image density by concentrating a large number of dots in a predetermined area, but this has caused new technical problems.

【0006】即ち、熱エネルギーを使用する液滴噴射
は、液体の特性変化によって、液滴の体積変化や、吐出
速度の変化を生じ易く、多くの液滴を微小領域に集中さ
せる必要が生じるほど、この現象は顕著な問題となって
しまう。
That is, the droplet ejection using thermal energy tends to cause a change in the volume of the droplet and a change in the ejection speed due to a change in the characteristics of the liquid, and the more droplets need to be concentrated in a minute area. However, this phenomenon becomes a significant problem.

【0007】現在は、画像処理や記録ヘッド自体の実用
水準が十分でないため、記録速度を低下させたり、液滴
が吸収される被記録媒体の定着促進のために記録中断処
理を行なうなどしているために、上記課題は結果的に大
きな問題とはなっていないが、高画質を追求して、現在
でも可能な液滴数を増加させ、同時に液滴の1つあたり
の体積を微小且つ安定したものにできると、最大の課題
となってしまう。
At present, since the image processing and the practical level of the recording head itself are not sufficient, the recording speed is reduced, or the recording is interrupted to promote the fixing of the recording medium in which the liquid droplets are absorbed. Therefore, the above problem is not a major problem as a result, but in pursuit of high image quality, it is possible to increase the number of droplets that can be achieved at the same time, and at the same time, to make the volume per droplet minute and stable. If it can be done, it will be the biggest challenge.

【0008】また、現状の記録ヘッドの液滴のバラツキ
は、長期仕様のみならず、一行印字の期間内においても
変化が見られ、高画質化を考える前にこの解決自体をな
すことがまず、解決しなければならないことでもある。
In addition, the variation in the current recording head droplets varies not only in the long-term specification but also in the period of one-line printing, and it is first necessary to solve this problem before considering high image quality. It also has to be resolved.

【0009】液滴を複数用いて記録を行なう場合、2値
記録を4KHzで行なう場合を4値記録にすると、4×
3=12KHzを必要とし、高周波数で行なえば、記録
ヘッドの温度は大幅に上昇してしまう。然も、使用する
度合いによって大きな温度分布を形成して、液滴のばら
つきは極めて大きくなってしまう。
When recording is performed using a plurality of liquid droplets, when binary recording is performed at 4 KHz, quaternary recording is performed.
3 = 12 KHz, and if the operation is performed at a high frequency, the temperature of the recording head is significantly increased. Of course, a large temperature distribution is formed depending on the degree of use, and the dispersion of droplets becomes extremely large.

【0010】[発明の概要]本発明は、上記高速処理を
行なっても、多くの液滴を同等の体積で、微小領域に記
録でき、高速印字をマルチノズルによって短時間に多く
の液滴を噴射すべき記録方式の記録むらを解決して、液
滴の吐出速度が高速で、しかも安定しておりさらに、液
滴自体が体積変化をほとんど生じることなく記録を達成
できる液滴噴射記録方法を提供する事を目的とするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, even if the above-described high-speed processing is performed, many droplets can be recorded in a minute area with the same volume, and high-speed printing can be performed by using multiple nozzles in a short time. A droplet ejection recording method that solves the recording unevenness of the recording method to be ejected, has a high and stable droplet discharge speed, and can achieve recording with almost no change in volume of the droplet itself. It is intended to provide.

【0011】本発明は、特に複数の色の液体をそれぞれ
複数の液滴により形成する、マルチドロップレットカラ
ー記録に最適な液滴噴射記録方法を提供するものであ
る。
The present invention provides a droplet ejection recording method which is particularly suitable for multi-droplet color recording, in which liquids of a plurality of colors are respectively formed by a plurality of droplets.

【0012】本発明は、上記目的を達成するもので、液
体供給源から液体の供給を受けるために該供給源に連通
した液路中の液体に対して熱エネルギーを与えて核沸騰
を急激に超える温度上昇により気泡を生成せしめて、液
滴を噴射することで記録材にドットを形成して記録を行
なう液滴噴射記録方法において、前記気泡の内圧が外気
圧以下の条件で該気泡を吐出口より外気と連通させて前
記液滴を吐出すると共に、該気泡の発生と連通とを前記
吐出された液滴で形成される前記ドットが重なるように
連続的に繰り返して液滴を連続吐出し、該連続吐出され
た液滴の複数を用いて、前記記録材に記録を行なうこと
を特徴とする液滴噴射記録方法である。
The present invention achieves the above object and provides a liquid
Communication with a body source to receive a supply of liquid from the source
Nucleate boiling by applying thermal energy to the liquid in
A sudden rise in temperature causes bubbles to form,
By ejecting droplets, dots are formed on the recording material and recording is performed.
In the droplet ejection recording method, the internal pressure of the bubble is
The air bubbles are allowed to communicate with the outside air from the discharge port under the pressure
While discharging the droplets, the generation and communication of the bubbles are
So that the dots formed by the ejected droplets overlap
The liquid droplets are continuously discharged repeatedly and continuously.
Recording on the recording material using a plurality of droplets
And a droplet ejection recording method.

【0013】本発明は、記録開始と、記録終了時の画像
むらを改善し、良好な画像を形成することができる。
According to the present invention, it is possible to improve image unevenness at the start of recording and at the end of recording, and to form a good image.

【0014】また、上記各発明を一層優れた発明にする
構成、条件としては、第1に上記連通時に液路は上記気
泡で遮断されていないことを特徴とすること、第2に上
記連通時は、上記気泡の内圧が外気圧以下の条件で前記
気泡を外気と連通させること、第3に上記連通時は、上
記気泡の吐出方向先端部の移動速度の加速度が正でない
条件で上記気泡を外気と連通させること、或は第4に上
記平面発熱部の吐出部側端部との気泡の吐出部側端部と
の距離laが吐出エネルギー発生手段の吐出部とは反対
側の端部と気泡の吐出部とは反対側の端部との距離lb
に対して、la/lb≧1なる条件下で該吐出エネルギ
ー発生手段により液体中に生起された気泡を吐出部より
外気と連通させることの少なくとも1つを挙げることが
できる。以上説明したようなインクジェット記録方式の
問題点を解決するため、本出願人は吐出のために液を加
熱することにより生成される膜沸騰による気泡を吐出口
近傍で外気に連通させて吐出を行う液ジェット記録方式
(以下、この方式を連通吐出方式とも言う)について提
案した(特願平2−112832号,特願平2−112
833号,特願平2−112834号,特願平2−11
4472号,特願平3−169962号)。
Further, the constitutions and conditions for making each of the above-mentioned inventions more excellent inventions are as follows: first, the liquid path is not blocked by the bubbles at the time of the communication; Third, the bubble is communicated with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is equal to or less than the outside air pressure. Thirdly, at the time of the communication, the bubble is discharged under the condition that the acceleration of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge direction is not positive. Fourth, the distance la between the discharge-portion-side end of the flat heat-generating portion and the discharge-portion-side end of the bubble is the end opposite to the discharge portion of the discharge energy generating means. Distance lb from the end opposite to the bubble discharge section
On the other hand, at least one of communicating bubbles generated in the liquid by the discharge energy generating means with the outside air from the discharge section under the condition of la / lb ≧ 1 can be mentioned. In order to solve the problems of the ink jet recording method as described above, the present applicant performs discharge by communicating bubbles due to film boiling generated by heating the liquid for discharge to outside air near the discharge port. A liquid jet recording method (hereinafter, this method is also referred to as a continuous discharge method) has been proposed (Japanese Patent Application Nos. 2-112832 and 2-112).
No. 833, Japanese Patent Application No. 2-112834, Japanese Patent Application No. 2-11
No. 4472, Japanese Patent Application No. 3-169962).

【0015】上記連通吐出方式によれば、気泡を形成し
ているガスが吐出される液滴と共に噴出することはない
ので、スプラッシュやミストなどの発生を低減し、被記
録媒体上の地汚れや装置内の汚れを防ぐことができる。
According to the above-mentioned continuous discharge method, the gas forming the bubble is not ejected together with the ejected liquid droplets. Dirt in the device can be prevented.

【0016】また、上記連通吐出方式の基本的な作用と
して、気泡が生成される部位より吐出口側にある液は原
理的に全て液滴となって吐出されるということがある。
このため、吐出液量は、吐出口から上記気泡生成部位ま
での距離等、記録ヘッドの構造によって定めることがで
きる。この結果上記連通吐出方式によれば液温度の変化
等の影響をそれ程受けずに吐出量の安定した吐出を行う
ことが可能となる。
In addition, as a basic operation of the above-mentioned continuous discharge method, there is a case in which all liquid on the discharge port side from the part where bubbles are generated is discharged in principle as droplets.
For this reason, the discharge liquid amount can be determined by the structure of the recording head, such as the distance from the discharge port to the bubble generation site. As a result, according to the above-described continuous discharge method, it is possible to perform discharge with a stable discharge amount without being significantly affected by a change in liquid temperature or the like.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、本発明の記録方法により記録された
画像と、従来の記録の問題を説明するものである。
FIG. 1 illustrates an image recorded by the recording method of the present invention and a conventional recording problem.

【0018】ヒータによって生起した気泡を吐出口より
外気と連通させて液を吐出させる工程を、図示されてい
るように、形成されるドットが重なるようにこの工程を
連続的に少なくとも一回以上繰り返して1画素を形成す
る、いわゆるマルチドロップレット法による多値画像形
成方法を用い、記録開始Sから記録終了Eに向かって記
録ヘッドを移動したときの従来例を(A)、(C)に、
本発明の実施例の画像を(B)に示す。従来を示す
(A)、(C)においては最初D1のドットが、徐々に
大きくなっていき(D1<D2<D3<D4<D5、D
a<DA、Db<DB)、終端部では、画像の形成位置
までもずれてしまっている。
The step of discharging bubbles by causing bubbles generated by the heater to communicate with the outside air from the discharge port is illustrated.
So that the dots that are formed overlap
Continuously repeat at least once to form one pixel
(A) and (C) show conventional examples in which a recording head is moved from a recording start S to a recording end E using a multivalued image forming method based on a so-called multi-droplet method.
(B) shows an image of the embodiment of the present invention. In (A) and (C) showing the related art, the dot of D1 first gradually increases (D1 <D2 <D3 <D4 <D5, D1).
a <DA, Db <DB), and at the end, the image forming position is also shifted.

【0019】これにたいして、本発明は後述する様に、
気泡を大気に連通させる方式であるので、このような熱
エネルギーの問題に影響されない。従って、複数の液滴
によって、集合されて形成される画像を適正な状態に記
録できる。
In contrast, the present invention, as described below,
Since the air bubbles are communicated with the atmosphere, they are not affected by such a problem of heat energy. Therefore, an image formed collectively by a plurality of droplets can be recorded in an appropriate state.

【0020】図2(a)、(b)は、本発明の概念のう
ち好ましい形態を示すもので、代表的な液路Bの構成の
2例を示すが、本発明はこれに限定されない。図2
(a)は、基板(不図示)上に発熱抵抗層2を具備し、
その面の側方吐出口5(複数)を備える記録ヘッドを示
している。E1、E2は選択電極、共通電極を示す従来
の構成である。Dは保護層で、Cは共通液室である。電
極E1、E2からの記録信号に応じた電極信号(パルス
信号)に応じて電極E1、E2間の発熱部が膜沸騰を生
じる急激な温度上昇を短時間のうちに発生せしめ(30
0℃以上)、気泡6を生成せしめる。この結果、本例で
は、吐出口5の発熱抵抗層2側の端部Aで気泡6は大気
と連通して安定した液滴(破線7)を形成する。このよ
うに、吐出口5の周縁近傍で大気(外気)と連通するこ
とで、スプラッシュすることなく又、霧(ミスト)状の
インク滴を発生することなく液体を記録信号に応じて吐
出することができる。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a preferred embodiment of the concept of the present invention, showing two examples of typical configurations of the liquid passage B, but the present invention is not limited to this. FIG.
(A) is provided with a heating resistance layer 2 on a substrate (not shown),
The recording head includes the side discharge ports 5 (plural) on the surface. E1 and E2 are conventional structures showing a selection electrode and a common electrode. D is a protective layer, and C is a common liquid chamber. In response to an electrode signal (pulse signal) corresponding to the recording signal from the electrodes E1 and E2, the heat generating portion between the electrodes E1 and E2 causes a rapid temperature rise causing film boiling in a short time (30).
0 ° C. or higher) to generate bubbles 6. As a result, in the present example, the bubble 6 communicates with the atmosphere at the end A of the discharge port 5 on the side of the heating resistance layer 2 to form a stable droplet (broken line 7). As described above, by communicating with the atmosphere (outside air) near the periphery of the ejection port 5, the liquid can be ejected according to the recording signal without splash and without generating mist-like ink droplets. Can be.

【0021】この記録原理は、気泡6の成長段階で液路
Bを完全に遮断しないので、後続のインク記録のための
リフィル特性が優れており、300℃以上の高温部の高
熱も外気側へ液出されるので応答周波数も優れている。
According to this recording principle, the liquid path B is not completely shut off at the growth stage of the bubble 6, so that the refill characteristics for the subsequent ink recording are excellent, and the high heat of the high temperature portion of 300 ° C. or more is also directed to the outside air side. Since the liquid is discharged, the response frequency is also excellent.

【0022】図2(b)は、共通液室Cを不図示として
いるが、液路Bを屈曲した経路の液路としているもの
で、屈曲部の基板面に発熱抵抗部2を備えている。吐出
口は、吐出方向に面積を減少する形状で、発熱抵抗部2
に対向している。吐出口(複数)はオリフィスプレート
OPに形成されている。
In FIG. 2B, the common liquid chamber C is not shown, but the liquid path B is a liquid path of a bent path, and the heat generating resistance section 2 is provided on the substrate surface of the bent portion. . The discharge port has a shape in which the area decreases in the discharge direction.
Facing. The discharge ports (plural) are formed in the orifice plate OP.

【0023】図2(b)においても、上記図2(a)と
同様に膜沸騰(300℃以上)を生じせしめると、気泡
6は成長して、オリフィスプレートOPの厚み部分のイ
ンクを押しやり、その部分のインクを希薄にする。この
後気泡6は、吐出口5の外気側周縁A1から内部側の吐
出口近傍領域A2で大気と連通する。このような連通状
態によれば、スプラッシュすることなくミストも発生せ
ずに安定液滴(破線7)を吐出口中心部から吐出するこ
とができる。この時、気泡の成長は液路を遮断するもの
ではないので、吐出方向へ向かう必要のない液体を液路
内液体と連続した集合体として残すことができること
に、安定液滴7の吐出量の安定化及び吐出速度の安定化
へ貢献できる。
In FIG. 2B, when film boiling (300 ° C. or more) is caused as in FIG. 2A, bubbles 6 grow and push ink in the thickness portion of the orifice plate OP. , To dilute the ink in that portion. Thereafter, the bubble 6 communicates with the atmosphere in the area A2 near the discharge port from the outside air side periphery A1 of the discharge port 5 to the inside. According to such a communication state, stable droplets (broken line 7) can be discharged from the center of the discharge port without splash and without generating mist. At this time, since the growth of bubbles does not block the liquid path, the liquid that does not need to go in the discharge direction can be left as an aggregate continuous with the liquid in the liquid path. It can contribute to stabilization and stabilization of the discharge speed.

【0024】本実施例では膜沸騰のうち特に300℃以
上の安定化域を利用して急速且つ気泡成長を吐出口近傍
へ急激にしかも確実にすることができるので非遮断状態
の液路のリフィル性も手伝って高安定高速記録を達成で
きる。
In the present embodiment, the stabilization region of 300 ° C. or more is particularly used in the film boiling, and the bubble growth can be rapidly and rapidly and surely made in the vicinity of the discharge port. High stability and high speed recording can be achieved with the help of the characteristics.

【0025】図2(c)は、図2(b)の液路Bの共通
液室C側から発熱抵抗層2へ向う方向に関して一側面側
の該方向に関しての断面図である。図2(c)でわかる
ように、液路B中の液体(斜線部)は、液滴7に対して
連通しており、その時の中央側の吐出口近傍の気泡6が
吐出口近傍で大気と連通する際に、液滴7と液路内液体
とが連通状態を保っていることが理解されよう。6W
は、気泡のこの断面における気泡端部の形状を示してい
る。
FIG. 2 (c) is a cross-sectional view of one side of the liquid passage B in FIG. 2 (b) from the common liquid chamber C side toward the heating resistor layer 2. As can be seen from FIG. 2C, the liquid (hatched portion) in the liquid path B communicates with the droplet 7, and the air bubbles 6 near the discharge port on the central side at that time become air near the discharge port. It can be understood that the droplet 7 and the liquid in the liquid path maintain the state of communication when communicating with the liquid. 6W
Shows the shape of the bubble end in this section of the bubble.

【0026】前述したように、図2(a)も同様に気泡
が大気と連通する際に、液路内液体が吐出口から突出し
た液滴と連通しながら、液滴を徐々に分離していくので
従来のようなスプラッシュを防止できる。
As described above, in FIG. 2A, similarly, when the bubbles communicate with the atmosphere, the liquid in the liquid path gradually separates the liquid droplets while communicating with the liquid droplets protruding from the discharge port. Therefore, the conventional splash can be prevented.

【0027】上記図2(a)、(b)に対して組み込ま
れて好ましい条件であって、より一層格別に好ましい液
滴形成を達成するものを以下に挙げる。
The preferred conditions incorporated into FIGS. 2 (a) and 2 (b) to achieve even more preferable droplet formation are as follows.

【0028】第1条件は、バブルの内圧が外気圧より低
い条件でバブルを外気と連通させることである。
The first condition is that the bubble communicates with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the outside pressure.

【0029】すなわち、バブルの内圧が外気圧より低い
条件でバブルを外気と連通させることはバブルの内圧が
外気圧より高い条件で連通させる場合に生じていた吐出
口近傍の不安定な液体を飛散させる事がなく、また更に
は、該圧力が等しい場合よりもその不安定な液体に液路
内に引き込む力がわずかではあるが働くため、より一層
安定した液体の吐出と不要液体の飛散防止を図ることが
できる。
That is, making the bubble communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the outside air pressure scatters the unstable liquid near the discharge port, which occurs when the bubble communicates under the condition that the inside pressure of the bubble is higher than the outside air pressure. In addition, since the force that draws the unstable liquid into the liquid path is smaller than that in the case where the pressure is equal, even more stable discharge of the liquid and prevention of scattering of the unnecessary liquid can be achieved. Can be planned.

【0030】上記条件に加えて、バブルの吐出口方向先
端の移動速度の1次微分値が負となる条件でバブルと外
気とを連通させる第2条件、或は、吐出エネルギー発生
手段の吐出口側端部からバブルの吐出口側端部の距離l
aと吐出エネルギー発生手段の吐出口とは反対側の端部
からバブルの吐出口とは反対側の端部との距離lbとが
la/lb≧1を満足する第3条件、もしくはその両方
の条件をもちバブルと外気を連通させることはより好ま
しいものである。
In addition to the above conditions, the second condition for communicating the bubble with the outside air under the condition that the first derivative of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction is negative, or the discharge port of the discharge energy generating means Distance l from the side end to the bubble outlet end
a and a distance lb from the end of the ejection energy generating means opposite to the discharge port to the end of the bubble opposite to the discharge port satisfies la / lb ≧ 1, or both of them. It is more preferable that the bubble be communicated with the outside air under certain conditions.

【0031】次に本発明に好適に用いられる記録ヘッド
の1つの構成について説明する。
Next, one configuration of a recording head suitably used in the present invention will be described.

【0032】図3(a)および(b)に好適な1つの記
録ヘッドの模式的組立斜視図と模式的上面図を示す。な
お、(b)は、(a)に示される天板を設けていない状
態である。(a)および(b)に示される記録ヘッドの
構成を簡単に説明する。
FIGS. 3A and 3B show a schematic perspective view and a schematic top view of one suitable recording head. (B) is a state in which the top plate shown in (a) is not provided. The configuration of the recording head shown in FIGS.

【0033】(a)および(b)に示される記録ヘッド
は、基体1上に壁8が設けられ、該壁8上を天板4が覆
うように接合され、共通液室10および液路12が形成
される。天板4にはインクを供給するための供給口11
が設けられ、液路12が連通する共通液室10を通じ
て、インクが液路12内に供給され得る構成となってい
る。
In the recording heads shown in FIGS. 3A and 3B, a wall 8 is provided on a substrate 1, and the top plate 4 is joined so as to cover the wall 8, and a common liquid chamber 10 and a liquid path 12 are formed. Is formed. A supply port 11 for supplying ink to the top plate 4
Is provided, and the ink can be supplied into the liquid path 12 through the common liquid chamber 10 to which the liquid path 12 communicates.

【0034】また、基体1にはヒーター2が設けられ、
これら各ヒーター2に対応して各液路が設けられてい
る。ヒーター2は、発熱抵抗層と該発熱抵抗体層に電気
的に接続される電極(いずれも不図示)とを有し、この
電極によって記録信号に従って通電される。この通電に
より、ヒーター2は熱エネルギーを発生し、液路中に供
給されたインクに熱エネルギーを付与することができ
る。この熱エネルギーにより、記録信号に従ってインク
中にバブルを発生することができる。
A heater 2 is provided on the base 1,
Each liquid path is provided corresponding to each of the heaters 2. The heater 2 has a heating resistor layer and electrodes (both not shown) electrically connected to the heating resistor layer, and the heater 2 is energized in accordance with a recording signal by these electrodes. By this energization, the heater 2 generates thermal energy and can apply thermal energy to the ink supplied in the liquid path. With this heat energy, bubbles can be generated in the ink according to the recording signal.

【0035】また、本発明に好適に用いられる記録ヘッ
ドの別の構成について説明する。
Another configuration of the recording head suitably used in the present invention will be described.

【0036】図4(a)および図4(b)にはそれぞれ
記録ヘッドの模式的断面図と模式的平面図が示されてい
る。この記録ヘッドと図4に示される記録ヘッドの違い
は、図4に示されるものが、液路内に供給されたインク
が液路に沿って真直にあるいは実質的に真直に吐出口か
ら吐出されるのに対して、図4に示されるものは供給さ
れたインクが液路に沿って曲折されている点である(図
ではヒーターの直上に吐出口が形成されている)。尚図
4(a)および図4(b)において、(a)および
(b)に示した番号と同じものは同じものを指してい
る。図4(a)および図4(b)において、16は吐出
口5が形成されたオリフィスプレートであり、ここで
は、各吐出口5間に設けられる壁9をも一体的に形成さ
れている。
FIGS. 4A and 4B are a schematic sectional view and a schematic plan view of the recording head, respectively. The difference between this recording head and the recording head shown in FIG. 4 is that the ink supplied in the liquid path is ejected straight or substantially straight from the discharge port along the liquid path. On the other hand, what is shown in FIG. 4 is that the supplied ink is bent along the liquid path (in the figure, the discharge port is formed immediately above the heater). In FIGS. 4A and 4B, the same reference numerals as those in FIGS. 4A and 4B indicate the same components. In FIGS. 4A and 4B, reference numeral 16 denotes an orifice plate in which the discharge ports 5 are formed, and here, a wall 9 provided between the discharge ports 5 is also integrally formed.

【0037】図5(a)〜(e)は本発明が適用される
液体噴射方法、装置の新規な第1具体例の説明図であ
り、バブルの内圧と体積の時間変化に着目した発明であ
る。この発明をまとめると、1)インクを加熱すること
によって気泡を生じせしめ、該気泡により前記インクの
少なくとも一部を吐出して記録を行う液体噴射方法にお
いて、前記気泡の内圧が外気圧以下の条件で前記気泡を
外気と連通させることを特徴とする液体噴射方法。2)
吐出エネルギー発生手段によりインクを加熱して気泡を
生じせしめ該気泡により前記インクの少なくとも一部を
吐出するための吐出口を有する記録ヘッドと、前記気泡
の内圧が外気圧以下の条件で前記気泡を外気と連通する
ように前記吐出エネルギー発生手段を駆動するための駆
動回路と、前記吐出口と被記録媒体とが対向する位置に
設けられたプラテンとを有することを特徴とする記録装
置である。
FIGS. 5 (a) to 5 (e) are explanatory views of a first specific example of a liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied. The present invention focuses on the time variation of the internal pressure and volume of a bubble. is there. The present invention is summarized as follows: 1) In a liquid ejecting method in which a bubble is generated by heating ink and at least a part of the ink is ejected by the bubble to perform recording, a condition that the internal pressure of the bubble is equal to or less than an external pressure. Wherein the bubbles are communicated with outside air. 2)
A recording head having a discharge port for discharging ink at least partly by heating the ink by the discharge energy generating means to generate at least a part of the ink by the ink, and generating the air bubble under the condition that the internal pressure of the air bubble is equal to or less than the external pressure. A recording apparatus, comprising: a driving circuit for driving the ejection energy generating means so as to communicate with outside air; and a platen provided at a position where the ejection port and the recording medium face each other.

【0038】この第1具体例発明は、吐出する液滴の体
積や速度を安定化し、高速記録に十分対応できない原因
としてのスプラッシュやミストなどの発生を抑え、画像
上の地汚れや装置化した場合の装置内の汚れを防ぐとと
もに、吐出の効率を向上させ、目詰まりなどを防ぎ、さ
らには記録ヘッドの寿命を向上させ、高品位な画像を印
字可能にするものである。
The first embodiment of the present invention stabilizes the volume and speed of the ejected liquid droplets, suppresses the generation of splashes and mist as a cause that cannot sufficiently cope with high-speed printing, and implements background contamination on an image and a device. In this case, dirt in the apparatus is prevented, ejection efficiency is improved, clogging and the like are prevented, the life of the recording head is improved, and high-quality images can be printed.

【0039】図5を説明する前に液体噴射原理を図6を
用いて説明する。なお、液路は、基体1と天板4および
不図示の壁によって形成される。
Before explaining FIG. 5, the principle of liquid ejection will be described with reference to FIG. The liquid path is formed by the base 1, the top plate 4, and a wall (not shown).

【0040】図6(a)は初期状態を示し、液路内がイ
ンク3で満たされた状態である。インク3まずヒーター
(例えば電気熱変換体)2に瞬間的に電流を流しパルス
的にヒーター近傍のインク3を急激に加熱するとインク
は所謂膜沸騰による気泡(バブル)6がヒーター2上に
発生し、急激に膨張を始める(図6(b))。さらにバ
ブル6は膨張を続け、主として慣性抵抗の小さい吐出口
5側へ成長し、ついには吐出口5を越え、外気とバブル
6が連通する(図6(c))。このとき外気はバブル6
内と平衡状態であるか、バブル6内に流入する。
FIG. 6A shows an initial state, in which the liquid path is filled with the ink 3. Ink 3 First, when a current is instantaneously applied to a heater (for example, an electrothermal converter) 2 to rapidly heat the ink 3 in the vicinity of the heater in a pulsed manner, a bubble 6 is generated on the heater 2 by so-called film boiling. , Suddenly starts expanding (FIG. 6 (b)). Further, the bubble 6 continues to expand, grows mainly toward the discharge port 5 having a small inertia resistance, and finally passes through the discharge port 5, and the outside air communicates with the bubble 6 (FIG. 6C). At this time, the outside air is bubble 6
It is in equilibrium with the inside or flows into the bubble 6.

【0041】吐出口5より押し出されたインク3はこの
瞬間までにバブル6の膨張によって与えられた運動量の
ためにさらに前方へ飛翔を続け、ついには独立な液滴と
なって紙などの被記録媒体101へ向って飛翔する。
(図6(d))。さらに吐出口5側先端部に生じた空隙
は後方のインク3の表面張力と液路を形成する部材との
濡れによってインク3が図面右方向に供給され(図6
(e))初期状態に戻る。前記記録媒体101は、プラ
テンに沿って、プラテン、ローラー、ベルト、あるいは
それらの任意の組み合わせによって吐出口5に対向する
位置に搬送される。或は、被記録媒体101を固定し、
吐出口5を移動させる(記録ヘッドを移動させる)よう
にしても良く、また、それらを組み合わせても良いもの
である。要は、吐出口5と被記録媒体とが相対的に移動
可能とされ、被記録媒体の所望の位置に所望の吐出口が
対向され得るようにすればよい。
Up to this moment, the ink 3 pushed out from the discharge port 5 continues to fly further forward due to the momentum given by the expansion of the bubble 6, and eventually becomes independent liquid droplets to be recorded on paper or the like. Fly toward the medium 101.
(FIG. 6 (d)). Further, the gap formed at the tip of the ejection port 5 side is supplied with the ink 3 rightward in the drawing by the surface tension of the rear ink 3 and the wetting of the member forming the liquid path (FIG. 6).
(E)) Return to the initial state. The recording medium 101 is conveyed along the platen to a position facing the discharge port 5 by a platen, a roller, a belt, or any combination thereof. Alternatively, the recording medium 101 is fixed,
The ejection port 5 may be moved (the recording head is moved), or a combination of them may be used. The point is that the ejection port 5 and the recording medium can be relatively moved so that the desired ejection port can face a desired position of the recording medium.

【0042】さて、図6(c)ではバブル6が外気と連
通したときに外気とバブル内との気体の移動がないか、
外気がバブル内に流入するためには、バブルの内圧が該
気圧と等しいかより低い条件でバブルのを外気と連通さ
せることが好ましい。
Now, in FIG. 6 (c), when the bubble 6 communicates with the outside air, it is checked whether gas moves between the outside air and the inside of the bubble.
In order for the outside air to flow into the bubble, it is preferable that the bubble communicates with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the atmospheric pressure.

【0043】従って、上記条件を満足させるためには、
図5(a)ではt≧t1の時刻においてバブルと外気と
を連通させれば良い。実際には、バブルの成長にともな
ってインクが吐出されてしまうため、バブル内圧又は体
積と時間との関係のグラフは図5(b)に示されるよう
になる。すなわち、図5(b)においてt=tb(t1
≦tb)の時刻でバブルを外気と連通させればよい。
Therefore, in order to satisfy the above conditions,
In FIG. 5A, the bubble and the outside air may be communicated at the time t ≧ t1. Actually, ink is ejected as the bubble grows, and the graph of the relationship between the internal pressure or volume of the bubble and time is as shown in FIG. 5B. That is, in FIG. 5B, t = tb (t1
At the time of ≦ tb), the bubble may be communicated with the outside air.

【0044】この条件で液滴を吐出させるとバブル内圧
が外気圧より高い条件でバブルを外気と連通させて液滴
を吐出させる(ガスが大気中に噴出する)場合に比べ、
前述したようにインクのミストやスプラッシュによる記
録紙や装置内の汚れを防止できる。また、バブルの体積
が増大してからバブルを外気と連通させるのでインクに
対して十分な運動エネルギーを伝達することができ、吐
出速度が大きくなるという効果が得られる。また、バブ
ルの内圧が外気圧より低い条件でバブルを外気と連通さ
せることは上記効果をより顕著なものにすることができ
るという点においてより望ましい。
When droplets are discharged under these conditions, the bubble is communicated with the outside air under the condition that the bubble internal pressure is higher than the outside air pressure, and droplets are discharged (gas is ejected into the atmosphere).
As described above, it is possible to prevent recording paper and the inside of the apparatus from being stained by ink mist or splash. Further, since the bubble is communicated with the outside air after the volume of the bubble increases, sufficient kinetic energy can be transmitted to the ink, and the effect of increasing the ejection speed can be obtained. In addition, it is more desirable to make the bubble communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the outside air pressure, since the above effect can be made more remarkable.

【0045】すなわち、バブルの内圧が外気圧より低い
条件でバブルを外気と連通させることはバブルの内圧が
外気圧より高い条件で連通させる場合に生じていた吐出
口近傍の不安定な液体を飛散させる事がなく、また更に
は、該圧力が等しい場合よりもその不安定な液体に液路
内に引き込む力がわずかではあるが働くため、より一層
安定した液体の吐出と不要液体の飛散防止を図ることが
できる。
That is, making the bubble communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the outside air pressure scatters the unstable liquid near the discharge port, which occurs when the bubble communicates under the condition that the inside pressure of the bubble is higher than the outside air pressure. In addition, since the force that draws the unstable liquid into the liquid path is smaller than that in the case where the pressure is equal, even more stable discharge of the liquid and prevention of scattering of the unnecessary liquid can be achieved. Can be planned.

【0046】第1具体例発明に用いる記録ヘッドはヒー
ター2の位置を吐出口5の方向に近づけた位置に設けて
ある。これはバブルを外気と連通させるために最も簡便
にとれる手法である。しかしながら、単にヒーターを吐
出口に近付けるだけでは本発明の上記した条件を満たす
ことができない。従って、本発明の上記条件を満たすた
めには、ヒーターの発生する熱エネルギー量(ヒーター
の構成、形成材料、駆動条件、面積、ヒーターの設けら
れる基体の熱容量等)、インク物性、記録ヘッドの各部
の大きさ(吐出口とヒーター間の距離、吐出口や液路の
幅および高さ)などを所望に応じて選択することにより
バブルを所望の状態で外気と連通させることができる。
The recording head used in the first embodiment of the present invention is provided at a position where the position of the heater 2 is close to the direction of the discharge port 5. This is the simplest method to allow the bubbles to communicate with the outside air. However, simply bringing the heater close to the discharge port cannot satisfy the above-described conditions of the present invention. Therefore, in order to satisfy the above conditions of the present invention, the amount of thermal energy generated by the heater (the configuration of the heater, the forming material, the driving conditions, the area, the heat capacity of the substrate on which the heater is provided, etc.), the physical properties of the ink, and the components of the recording head By selecting the size (distance between the discharge port and the heater, width and height of the discharge port and the liquid path) as desired, the bubble can be communicated with the outside air in a desired state.

【0047】第2具体例発明をより効果的に達成する条
件として前記したように液路形状を挙げることができ
る。液路形状は、使用する熱エネルギー発生素子の形状
によって幅がほぼ決定されてくるものの、具体的関係に
ついては経験則でしかない。本発明においては液路形状
が気泡の成長に大きく影響を与え、その液路における上
記条件にとっては有効であることが判明した。
Second Embodiment As a condition for achieving the invention more effectively, the liquid channel shape can be mentioned as described above. Although the width of the liquid path shape is almost determined by the shape of the thermal energy generating element to be used, the specific relationship is only an empirical rule. In the present invention, it has been found that the shape of the liquid path greatly affects the growth of bubbles, and is effective for the above conditions in the liquid path.

【0048】即ち、液路の高さを利用して気泡の連通状
態を変えられることが判明した。環境等の他の影響を受
けにくく、又より一層の安定化を図るためには液路の幅
Wよりも液路の高さHを低く(H<W)とすることが好
ましい。
That is, it has been found that the communication state of the bubbles can be changed by utilizing the height of the liquid path. It is preferable that the height H of the liquid path be lower than the width W of the liquid path (H <W) in order to be less susceptible to other influences such as the environment and to achieve further stabilization.

【0049】また、バブルが外気と連通しない場合には
達するであろうバブルの最大体積もしくはバブルの最大
体積の70%以上、より好ましくは80%以上の体積の
ときにバブルが外気と連通する様にすることは好ましい
ものである。
When the bubble has a maximum volume of 70% or more, more preferably 80% or more of the maximum volume of the bubble which would be reached if the bubble does not communicate with the outside air, the bubble communicates with the outside air. Is preferred.

【0050】次に、バブルの内圧と外気圧との関係を測
定する方法について説明する。
Next, a method for measuring the relationship between the internal pressure of the bubble and the external pressure will be described.

【0051】バブルの内圧と外気圧との大小関係は、直
接バブル内の圧力を測定することは難しいので以下に示
す方法によって、あるいは、それら方法を適宜組み合わ
せることによって知ることができる。先ず、バブルの体
積、または吐出口より外側にあるインクの体積の時間変
化を測定することによって、バブルの内圧と外気圧との
大小関係を知る方法について説明する。
Since it is difficult to directly measure the pressure inside the bubble, the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external pressure can be known by the following method or by appropriately combining those methods. First, a method of measuring the temporal change of the volume of the bubble or the volume of the ink outside the ejection port to determine the magnitude relationship between the internal pressure and the external pressure of the bubble will be described.

【0052】インクが発泡を開始してからバブルが外気
と連通するまでの時間におけるバブルの体積Vを測定
し、Vの二次微分d2V/dt2を求めることによって
バブルの内圧と外圧との大小関係を知ることができる。
すなわち、d2V/dt2>0であればバブルの内圧は
外圧よりも高く、d2V/dt2≦0であればバブルの
内圧は外圧以下である。図5(c)で説明すると、発泡
開始t=t0よりt=t1まではバブルの内圧は外気圧
よりも高くd2V/dt2>0となり、t=t1よりバ
ブルが外気と連通するまでの時間t=tbまではバブル
の内圧は外気圧以下であり、d2V/dt2≦0とな
る。以上のようにVの二次微分d2V/dt2を求める
ことでバブルの内圧と外気圧との大小関係を知ることが
できる。
The volume relation V between the internal pressure and the external pressure of the bubble is determined by measuring the volume V of the bubble during the time from the start of the foaming of the ink until the bubble communicates with the outside air, and calculating the second derivative d2V / dt2 of V. You can know.
That is, if d2V / dt2> 0, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure, and if d2V / dt2 ≦ 0, the internal pressure of the bubble is lower than the external pressure. 5C, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure from the start of foaming t = t0 to t = t1, d2V / dt2> 0, and the time t until the bubble communicates with the outside air from t = t1. Until = tb, the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external pressure, and d2V / dt2 ≦ 0. As described above, the magnitude relation between the internal pressure of the bubble and the external pressure can be known by obtaining the second derivative d2V / dt2 of V.

【0053】尚、この場合、バブルが記録ヘッドの外側
から見えることが必要である。記録ヘッドの外側からバ
ブルを観察するためには、記録ヘッドの一部が透明な部
材で形成され、バブルの発泡、成長等が記録ヘッドの外
部から観察できるような構成であることが望ましい。記
録ヘッドの構成部材が非透明である場合には、例えば、
記録ヘッドの天板等を透明な部材に置き換えればよい。
このとき、置き換えられる部材と置き換える部材の硬
度、弾性度等は極力同じに選ぶのが望ましい。
In this case, it is necessary that the bubbles can be seen from outside the recording head. In order to observe the bubble from outside the recording head, it is preferable that a part of the recording head is formed of a transparent member so that bubble bubbling and growth can be observed from outside the recording head. When the components of the recording head are non-transparent, for example,
The top plate or the like of the recording head may be replaced with a transparent member.
At this time, it is desirable that the hardness, the elasticity, and the like of the replaced member and the replaced member are selected as equal as possible.

【0054】構成部材の置き換えとしては、記録ヘッド
の天板が例えば金属、不透明なセラミックあるいは着色
されたプラスチックの場合は、透明なプラスチック(一
例としては透明アクリル)、ガラス等に変更すればよい
が、もちろん置き換え場所とそれに用いられる材料は上
記した場所および材料に限られるものではない。
When the top plate of the recording head is made of, for example, metal, opaque ceramic, or colored plastic, the constituent members may be replaced with transparent plastic (for example, transparent acrylic), glass, or the like. Of course, the replacement place and the material used for it are not limited to the place and the material described above.

【0055】しかしながら、このとき部材の物性の違い
による発泡特性の違いを回避するためにできるだけイン
クに対する濡れ性などの物性が元の部材に近いものを選
ぶことが望ましい。元の部材のものと同等の発泡状態で
あるかどうかは、吐出させてその吐出速度や吐出体積が
元の状態と同じかどうかを見ることによって確認するこ
とができる。予め透明な部材で構成されている場合はこ
のような操作は不要である。
However, at this time, in order to avoid a difference in the foaming characteristics due to a difference in the physical properties of the members, it is desirable to select one having physical properties such as ink wettability as close as possible to the original member. Whether or not the foaming state is the same as that of the original member can be confirmed by discharging and checking whether or not the discharge speed and the discharge volume are the same as the original state. Such operation is unnecessary if the member is made of a transparent member in advance.

【0056】また、記録ヘッドの構成部材を他の部材に
置き換えなくとも、あるいは、記録ヘッドの構成上他の
部材に置き換えられない場合でも以下の方法によってバ
ブルの内圧と外圧との大小関係を知ることができる。
Even if the constituent members of the recording head are not replaced with other members, or if the constituent members of the recording head cannot be replaced with other members, the magnitude relationship between the internal pressure and the external pressure of the bubble can be determined by the following method. be able to.

【0057】別の方法は発泡を開始してからインク滴が
飛翔するまでの時間において、吐出口より外側に飛び出
したインクの体積Vdを測定し、Vdの二次微分d2V
d/dt2を求めることによってバブルの内圧と外気圧
の大小関係を知ることができる。即ち、d2Vd/dt
2>0であればバブルの内圧は外気圧よりも高く、d2
Vd/dt2≦0であればバブルの内圧が外気圧以下で
ある。図5(d)はバブルの内圧が外気圧よりも高い状
態でバブルを連通したときに、吐出口より飛び出したイ
ンクの体積Vdの一次微分dVd/dtの時間変化を示
したものであるが、発泡開始t=t0よりバブルが外気
と連通するまでの時間t=taまでは、バブルの内圧は
外気圧よりも高く、d2Vd/dt2>0となる。一
方、図5(b)はバブルの内圧が外気圧以下の状態でバ
ブルを外気と連通させたときのVdの一次微分dVd/
dtの時間変化を示したものである。同図より、発泡開
始t=t0よりt=t1まではバブルの内圧は外気圧よ
りも高くd2Vd/dt2>0であるが、t=t1より
t=tbまではバブルの内圧は外気圧以下でありd2V
d/dt2≦0となる。
Another method is to measure the volume Vd of ink ejected outside the ejection port from the start of bubbling until the ink droplet flies, and to calculate the second derivative d2V of Vd.
By calculating d / dt2, the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external pressure can be known. That is, d2Vd / dt
If 2> 0, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure and d2
If Vd / dt2 ≦ 0, the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external pressure. FIG. 5D shows a time change of the first derivative dVd / dt of the volume Vd of the ink ejected from the ejection port when the bubble is communicated in a state where the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure. From the foaming start t = t0 to the time t = ta until the bubble communicates with the outside air, the internal pressure of the bubble is higher than the outside pressure, and d2Vd / dt2> 0. On the other hand, FIG. 5 (b) shows the first derivative dVd /
It shows a time change of dt. As shown in the figure, from the start of foaming t = t0 to t = t1, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure and d2Vd / dt2> 0, but from t = t1 to t = tb, the internal pressure of the bubble is lower than the external pressure. Yes d2V
d / dt2 ≦ 0.

【0058】以上のようにVdの二次微分d2Vd/d
t2を求めることでバブルの内圧と外気圧との大小関係
を知ることができる。
As described above, the second derivative of Vd, d2Vd / d
By obtaining t2, the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external pressure can be known.

【0059】吐出口より外側に存在するインクの体積V
dの測定法を説明する。吐出後各時刻における液滴の形
状は、ストロボやLED、レーザなどの光源を用いてパ
ルス光で吐出口から飛び出している液滴を照明しながら
顕微鏡で観察することによって測定することができる。
即ち、一定周波数で連続して吐出している記録ヘッドに
対して、その駆動パルスに同期してかつ所定のディレイ
時間をおいてパルス光を発光させることにより、その吐
出から所定時間後における一方向から見た液滴の投影形
状を測定できる。このときパルス光のパルス幅は測定に
十分な光量が確保できる範囲でできるだけ小さい方がよ
り正確に測定を行なうことができる。
The volume V of the ink existing outside the ejection port
A method for measuring d will be described. The shape of the droplet at each time after the ejection can be measured by observing with a microscope a light source such as a strobe, an LED, or a laser while illuminating the droplet protruding from the ejection port with pulsed light.
That is, by causing a recording head that continuously ejects at a constant frequency to emit pulse light in synchronization with the driving pulse and with a predetermined delay time, the head emits light in one direction after a predetermined time from the ejection. The projected shape of the droplet viewed from above can be measured. At this time, the measurement can be performed more accurately if the pulse width of the pulse light is as small as possible within a range where a sufficient light amount for measurement can be secured.

【0060】これらの方法によって、バブルが外気に連
通する瞬間に液路側から外側に向かっての気流が観測さ
れれば、バブルの内圧が外気圧よりも高い状態てい連通
したことを示し、液路内へ流入する気流が観測されれば
バブルの内圧が外気圧よりも低い状態で連通したことを
示す。
If an airflow from the liquid path side to the outside is observed at the moment when the bubble communicates with the outside air by these methods, it indicates that the bubble has been communicated with the internal pressure being higher than the external pressure. Observation of the airflow flowing into the interior indicates that the bubbles communicated in a state where the internal pressure of the bubbles was lower than the external pressure.

【0061】他の条件としては図7に示したようにバブ
ルの吐出口方向先端の移動速度の一次微分値が負となる
条件でバブルと外気とを連通させる条件、或は、図6に
示したように吐出エネルギー発生手段の吐出口側端部か
らバブルの吐出口側端部の距離laと吐出エネルギー発
生手段の吐出口とは反対側の端部からバブルの吐出口と
は反対側の端部との距離lbとがla/lb≧1を満足
する条件、もしくはその両方の条件でバブルと外気を連
通させることはより好ましいものである。
As other conditions, as shown in FIG. 7, a condition in which the primary differential value of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction becomes negative is a condition in which the bubble communicates with the outside air, or a condition shown in FIG. As described above, the distance la from the discharge port side end of the discharge energy generating means to the bubble discharge port side end and the end opposite to the bubble discharge port from the end opposite to the discharge port of the discharge energy generating means. It is more preferable that the bubble communicates with the outside air under the condition that the distance lb to the portion satisfies la / lb ≧ 1 or both conditions.

【0062】図6(a)〜(f)は本発明が適用される
液体噴射方法、装置の新規な第2具体例の説明図であ
り、バブルの成長状態に着目した発明である。この発明
をまとめると、3)インクを吐出させるための吐出口
と、該吐出口に連通する液路と、該液路内に気泡を形成
して供給されたインクを吐出させるために利用される熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを有す
る記録ヘッドを用い、吐出エネルギー発生手段の吐出口
側端部とバブルの吐出口側端部との距離laが吐出エネ
ルギー発生手段の吐出口とは反対側の端部とバブルの吐
出口とは反対側の端部との距離lbに対して、la/l
b≧1なる条件下で該吐出エネルギー発生手段によりイ
ンク中に生起されたバブルを吐出口より外気と連通させ
ることを特徴とする液体噴射方法。4)インクを吐出さ
せるための吐出口と、該吐出口に連通する液路と、該液
路内に気泡を形成して供給されたインクを吐出させるた
めに利用される熱エネルギーを発生する吐出エネルギー
発生手段とを有する記録ヘッドと、吐出エネルギー発生
手段の吐出口側端部とバブルの吐出口側端部との距離l
aが吐出エネルギー発生手段の吐出口とは反対側の端部
とバブルの吐出口とは反対側の端部との距離lbとに対
してla/lb≧1なる条件下で該吐出エネルギー発生
手段によりインク中に生起されたバブルを吐出口より外
気と連通させるため前記吐出エネルギー発生手段に信号
を与えるための駆動回路と、前記吐出された液体を付着
させるために被記録媒体を沿わせ得るプラテンとを有す
ることを特徴とする記録装置。となる。
FIGS. 6 (a) to 6 (f) are explanatory views of a second specific example of the liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied. The present invention focuses on the bubble growth state. The present invention can be summarized as follows: 3) a discharge port for discharging ink, a liquid path communicating with the discharge port, and a bubble formed in the liquid path to be used for discharging the supplied ink. A recording head having discharge energy generating means for generating thermal energy is used, and the distance la between the discharge port side end of the discharge energy generating means and the discharge port side end of the bubble is opposite to the discharge port of the discharge energy generating means. The distance lb between the end on the opposite side and the end on the opposite side of the bubble discharge port is la / l
A liquid ejecting method, wherein a bubble generated in the ink by the ejection energy generating means is communicated with outside air from an ejection port under a condition of b ≧ 1. 4) A discharge port for discharging ink, a liquid path communicating with the discharge port, and discharge for generating thermal energy used to discharge the supplied ink by forming bubbles in the liquid path. A recording head having an energy generating means, and a distance l between an end of the ejection energy generating means on the side of the ejection port and an end of the bubble on the side of the ejection port.
a represents a distance lb between an end of the discharge energy generation means opposite to the discharge port and an end of the discharge energy generation means opposite to the discharge port of the bubble under a condition of la / lb ≧ 1. A driving circuit for supplying a signal to the discharge energy generating means for causing bubbles generated in the ink to communicate with the outside air from a discharge port, and a platen capable of moving a recording medium along with the discharged liquid for adhering the liquid. A recording apparatus comprising: Becomes

【0063】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に
説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0064】図6(a)及至図6(f)はそれぞれ本発
明の液体噴射方法による液体の吐出を説明するための模
式的断面図である。
FIGS. 6A to 6F are schematic cross-sectional views for explaining liquid ejection by the liquid ejection method of the present invention.

【0065】図6(a)及至(f)において、1は基
体、2はヒーター、3はインク、4は天板、5は吐出
口、6はバブル、7は液滴、101は被記録媒体であ
る。なお、液路は、基体1と天板4および不図示の壁に
よって形成される。
6A to 6F, 1 is a substrate, 2 is a heater, 3 is ink, 4 is a top plate, 5 is a discharge port, 6 is a bubble, 7 is a droplet, and 101 is a recording medium. It is. The liquid path is formed by the base 1, the top plate 4, and a wall (not shown).

【0066】図6(a)は初期状態を示し、液路内がイ
ンク3で満たされた状態である。インク3まずヒーター
(例えば電気熱変換体)2に駆動回路からの信号として
瞬間的に電流を流しパルス的にヒーター近傍のインク3
を急激に加熱するとインクは所謂膜沸騰による気泡(バ
ブル)6がヒーター2上に発生し、急激に膨張を始める
(図6(b))。さらにバブル6は膨張を続け(図6
(c))、主として慣性抵抗の小さい吐出口5側へ成長
し、ついには吐出口5を越え、外気とバブル6が連通す
る(図6(d))。このとき吐出エネルギー発生手段で
あるヒーター2の吐出口側端部からバブル6の吐出口側
端部までの距離laがヒーター2の吐出口とは反対側の
端部からバブル6の吐出口とは反対側の端部までの距離
lbに対してla/lb≧1の条件下において外気とバ
ブル6とが連通している。
FIG. 6A shows an initial state, in which the liquid path is filled with ink 3. Ink 3 First, an electric current is instantaneously passed as a signal from a drive circuit to a heater (for example, an electrothermal converter) 2 and the ink 3 near the heater is pulsed.
When the ink is heated rapidly, bubbles 6 are generated on the heater 2 by so-called film boiling, and the ink starts to expand rapidly (FIG. 6B). Further, the bubble 6 continues to expand (FIG. 6).
(C)) Mainly grows toward the ejection port 5 side having a small inertia resistance, and finally passes through the ejection port 5, and the outside air communicates with the bubble 6 (FIG. 6D). At this time, the distance la from the discharge port side end of the heater 2 as the discharge energy generating means to the discharge port side end of the bubble 6 is equal to the distance from the end opposite to the discharge port of the heater 2 to the discharge port of the bubble 6. The outside air and the bubble 6 communicate with each other under the condition of la / lb ≧ 1 with respect to the distance lb to the opposite end.

【0067】吐出口5より押し出されたインク3はこの
瞬間までにバブル6の膨張によって与えられた運動量の
ためにさらに前方へ飛翔を続け、ついには独立な液滴7
となって紙などの被記録媒体101へ向かって飛翔する
(図6(e))。さらに吐出口5側先端部に生じた空隙
は後方のインク3の表面張力と液路を形成する部材との
濡れによってインク3が図面右方向に供給され(図6
(f))初期状態に戻る。前記被記録媒体101は、プ
ラテンに添って、プラテン、ローラー、ベルト、あるい
はそれらの任意の組み合わせによって吐出口5に対向す
る位置に搬送される。或は、被記録媒体101を固定
し、吐出口5を移動させる(記録へッドを移動させる)
ようにしても良く、また、それらを組み合わせてもよい
ものである。要は、吐出口5と被記録媒体とが相対的に
移動可能とされ、被記録媒体の所望の位置に所望の吐出
口が対向され得るようにすればよい。
By this moment, the ink 3 pushed out from the ejection port 5 continues to fly further forward due to the momentum given by the expansion of the bubble 6, and finally becomes an independent droplet 7.
And flies toward the recording medium 101 such as paper (FIG. 6E). Further, the gap formed at the tip of the ejection port 5 side is supplied with the ink 3 rightward in the drawing by the surface tension of the rear ink 3 and the wetting of the member forming the liquid path (FIG. 6).
(F)) Return to the initial state. The recording medium 101 is conveyed to a position facing the discharge port 5 by a platen, a roller, a belt, or any combination thereof along with a platen. Alternatively, the recording medium 101 is fixed, and the ejection port 5 is moved (the recording head is moved).
Alternatively, they may be combined with each other. The point is that the ejection port 5 and the recording medium can be relatively moved so that the desired ejection port can face a desired position of the recording medium.

【0068】以上説明した記録原理で液体を吐出させる
と、バブルが外気と連通するために吐出口より押し出さ
れる液体の体積は常に一定となり、記録を行なっても、
記録濃度にムラのない高画質な記録画像を得ることがで
きる。
When the liquid is ejected according to the recording principle described above, the volume of the liquid pushed out from the ejection port is always constant because the bubble communicates with the outside air.
It is possible to obtain a high-quality recorded image without unevenness in the recording density.

【0069】また、上記したような、la/lb≧1の
条件でバブルを外気と連通させるので、バブルの持つ運
動エネルギーを有効にインクに伝達することができ、吐
出口率が向上する。
Since the bubble communicates with the outside air under the condition of la / lb ≧ 1 as described above, the kinetic energy of the bubble can be effectively transmitted to the ink, and the ejection port ratio is improved.

【0070】更に、上記条件で液体を吐出した場合は、
la/lb<1の条件で液体(インク)を吐出する場合
に較べて、液体吐出後に吐出口近傍に生じた空隙部に新
たなインクが満たされるまでの時間を短縮することがで
き、より一層の高速記録が可能になる。第2具体例発明
において、バブルが外気と連通する時のバブルの端部と
ヒーターの端部との距離la、lbを測定する方法とし
ては、例えば、第7図に示される記録ヘッドの場合、天
板4を透明なガラス板で構成し、天板4の上方より、ス
トロボやレーザ、LED等のパルス状に発光できる光源
によって記録ヘッドを照射し、顕微鏡で観察することに
よって求める方法がある。
Further, when the liquid is discharged under the above conditions,
Compared with the case where the liquid (ink) is ejected under the condition of la / lb <1, the time until the new ink is filled in the gap formed near the ejection port after the ejection of the liquid can be shortened, and furthermore. High-speed recording becomes possible. In the second embodiment, the method of measuring the distances la and lb between the end of the bubble and the end of the heater when the bubble communicates with the outside air may be, for example, in the case of the recording head shown in FIG. There is a method in which the top plate 4 is formed of a transparent glass plate, the recording head is illuminated from above the top plate 4 with a light source capable of emitting pulses, such as a strobe, a laser, or an LED, and observed by a microscope.

【0071】具体的には、ヒーターに与える駆動パルス
に同期させて、パルス光源を点滅させ、バブルの発泡開
始から液体の吐出までの現象を顕微鏡とカメラを用いて
前述のように観察し、la、lbを求めることができ
る。
Specifically, the pulse light source is turned on and off in synchronization with the drive pulse given to the heater, and the phenomenon from the start of bubble bubbling to the ejection of the liquid is observed using a microscope and a camera as described above. , Lb can be obtained.

【0072】液路形状は、使用する熱エネルギー発生素
子の形状によって幅がほぼ決定されてくるものの、具体
的関係については経験則でしかない。第2具体例発明に
おいては液路形状が気泡の成長に大きく影響を与え、そ
の液路における熱エネルギー発生素子の上記条件にとっ
ては有効であることが判明した。
Although the width of the liquid path shape is almost determined by the shape of the thermal energy generating element to be used, the specific relationship is only an empirical rule. In the second specific example, it was found that the shape of the liquid path greatly affected the growth of bubbles, and was effective for the above conditions of the heat energy generating element in the liquid path.

【0073】即ち、液路の高さ成分を利用して気泡の成
長をla/lb≧1、好ましくはla/lb≧2、より
好ましくはla/lb≧4とすること(図8参照)で、
環境等のその他の影響を受けにくく、より安定化状態で
行なわせるために、少なくとも液路幅Wよりも液路高さ
Hを低く(H<W)することがよいことが判明した。こ
れは、気泡の大気との連通状態を液路の天井の界面にお
ける成長速度を増加せしめた気泡において行なわせしめ
ることができるので液体噴射の路内壁による影響を減少
せしめ、噴射方向、速度をより一層安定できる。第2具
体例発明においては、その幅W、高さHの関係を更に追
求したところ、H≧0.8Wとすると、長期、高速噴射
を行っても特性変化が少なく、安定した噴射を行うこと
ができ、記録を行うのに適していた。
That is, by utilizing the height component of the liquid path, the growth of bubbles is set to la / lb ≧ 1, preferably la / lb ≧ 2, more preferably la / lb ≧ 4 (see FIG. 8). ,
It has been found that the liquid passage height H should be at least lower than the liquid passage width W (H <W) in order to be less affected by the environment and other influences and to perform the operation in a more stable state. This can reduce the influence of the inner wall of the liquid jet by reducing the influence of the inner wall of the liquid jet, and further increase the jet direction and speed since the communication state of the air bubble with the atmosphere can be performed by the air bubble whose growth rate at the interface of the ceiling of the liquid path is increased. Can be stable. In the second specific example, the relationship between the width W and the height H was further pursued. When H ≧ 0.8 W, the characteristic change was small and stable injection was performed even when performing high-speed injection for a long time. It was suitable for recording.

【0074】また、H≧0.65Wとすれば、記録情報
を担った各記録噴射をかなりの変化を与えながら行って
も高精度の着弾性能が得られ最適である。
When H ≧ 0.65 W, even if each recording jet carrying recording information is performed while giving a considerable change, highly accurate landing performance can be obtained, which is optimal.

【0075】なお、上記条件に加えて、バブルの吐出口
方向先端の移動速度の1次微分値が負となる条件でバブ
ルと外気とを連通させることはより好ましいものであ
る。
In addition to the above conditions, it is more preferable that the bubble communicates with the outside air under the condition that the first derivative of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction becomes negative.

【0076】図7(a)、(b)は本発明が適用される
液体噴射方法、装置の新規な第3具体例の説明図であ
り、バブルの内圧と体積の時間変化に着目した発明であ
る。この発明をまとめると、5)インクを吐出させるた
めの吐出口と、該吐出口に連通する液路と、該液路内に
気泡を形成して供給されたインクを吐出させるために利
用される熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生手
段とを具備した記録ヘッドを用い、発生されたバブルの
吐出口方向先端の移動速度の1次微分値が負の条件で、
該バブルを該吐出エネルギー発生手段により生起された
バブルを吐出口より外気と連通させることを特徴とする
液滴噴射方法。6)インクを吐出させるための吐出口
と、該吐出口に連通する液路と、該液路内に気泡を形成
して供給されたインクを吐出させるために利用される熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを具備
した記録ヘッドと、吐出エネルギー発生手段により発生
されたバブルの吐出口方向先端の移動速度の1次微分値
が負の条件で、該バブルを該吐出エネルギー発生手段に
より生起されたバブルを吐出口より外気と連通させるた
め前記吐出エネルギー発生手段に信号を与えるための駆
動回路と、前記吐出された液体を付着させるために被記
録媒体を沿わせ得るプラテンとを有することを特徴とす
る記録装置。である。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) are explanatory views of a third specific example of a liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied. The present invention focuses on the temporal changes in the internal pressure and volume of a bubble. is there. The present invention is summarized as follows: 5) a discharge port for discharging ink, a liquid path communicating with the discharge port, and a bubble formed in the liquid path to be used for discharging the supplied ink. Using a recording head having an ejection energy generating means for generating thermal energy, under the condition that the first derivative of the moving speed of the tip of the generated bubble toward the ejection port is negative,
A method for ejecting liquid droplets, comprising: causing the bubbles generated by the discharge energy generating means to communicate with outside air from a discharge port. 6) A discharge port for discharging ink, a liquid path communicating with the discharge port, and discharge for generating thermal energy used to discharge the supplied ink by forming bubbles in the liquid path. A recording head having an energy generating means, and the bubble is generated by the discharging energy generating means under a condition that the first derivative of the moving speed of the bubble generated by the discharging energy generating means toward the discharge port is negative. A drive circuit for supplying a signal to the discharge energy generating means for communicating the bubble generated from the discharge port with the outside air, and a platen capable of moving a recording medium along the discharge liquid to adhere the liquid. Recording device. It is.

【0077】この第3具体例発明は、前述した、第1具
体例発明の目的効果を別の手段によって解決するもの
で、バブルと外気との連通時に連通部近傍にあるインク
がインクを吐出するために過度に加速度を受けるため、
主インク滴と分離してしまうことを主たる技術課題と認
識したものである。この分離によると、その近傍のイン
クがスプラッシュ状に飛び散ったり、ミストとなって飛
散することが顕著となり、しかも高密度の吐出口配置で
は吐出口面へのインクの付着による吐出不良を招く結果
となるが、この原因を加速度によるものと解明したこと
にこの第3具体例発明の起点がある。
The third embodiment of the present invention solves the above-mentioned object and the effects of the first embodiment of the present invention by another means. When the bubble communicates with the outside air, the ink in the vicinity of the communicating portion discharges the ink. Because of excessive acceleration
It is recognized that separation from main ink droplets is a main technical problem. According to this separation, the ink in the vicinity scatters in the form of splash or mist becomes remarkable and scatters.Moreover, in a high-density discharge port arrangement, a discharge failure due to ink adhesion to the discharge port surface is caused. However, the origin of the third specific example is that the cause was clarified to be due to acceleration.

【0078】更にこの点について解析したところ、バブ
ルの吐出口方向先端の移動速度の一次微分値が正の場合
に外気とバブルが連通すると、上記した問題点が発生す
ることを見出したものである。
Further analysis of this point has revealed that the above-mentioned problem occurs when the outside air and the bubble communicate with each other when the first derivative of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction is positive. .

【0079】発泡開始よりバブルが外気と連通するまで
の、バブルの吐出口方向先端のヒーター部の吐出口方向
端部からの変位量を測定し、該変位量の1次微分値、2
次微分値(移動速度の1次微分値)を求めた結果を図8
に示した。該図より、上記問題が発生するのは、図7
(a)、(b)にそれぞれ示された曲線Aの場合であっ
て、バブルの吐出口方向先端の移動速度の1次微分値が
正であることが確認された。
The amount of displacement from the start of bubbling until the bubble communicates with the outside air from the end of the heater in the direction of the outlet of the heater in the direction of the outlet is measured.
FIG. 8 shows the result of calculating the second derivative (first derivative of the moving speed).
It was shown to. According to FIG. 7, the above problem occurs only in FIG.
In the case of the curve A shown in each of (a) and (b), it was confirmed that the first derivative of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction was positive.

【0080】図7(a)、(b)に示した曲線Bは、図
6の原理に準じた第3具体例発明を示すもので、バブル
の吐出口方向先端の移動速度の1次微分値が負の条件
で、生起されたバブルを外気と連通させて液滴を吐出さ
せるので、液滴の体積を常に安定化させ高品位な記録画
像を得ることができる。従って、インクミストやスプラ
ッシュによる記録紙の地汚れや装置内の汚れを防止でき
る。
Curves B shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) show a third embodiment of the invention based on the principle of FIG. 6, and show the first derivative of the moving speed of the tip of the bubble in the direction of the discharge port. Under negative conditions, the generated bubbles are communicated with the outside air to discharge droplets, so that the volume of the droplets is always stabilized, and a high-quality recorded image can be obtained. Therefore, it is possible to prevent the recording paper from being stained by ink mist or splash and the inside of the apparatus.

【0081】更に、インクに対してバブルの運動エネル
ギーを十分に伝達することができるので、吐出効率が高
くなり、目詰まりを解消できる。また液滴の吐出速度が
向上するため液滴の吐出方向が安定するとともに、記録
ヘッドと記録紙間の距離を広げることができ、装置設計
が容易になる。
Further, since the kinetic energy of the bubble can be sufficiently transmitted to the ink, the ejection efficiency is increased and clogging can be eliminated. In addition, since the ejection speed of the droplets is improved, the ejection direction of the droplets is stabilized, and the distance between the recording head and the recording paper can be increased.

【0082】更に、生起したバブルの消泡過程がないた
め、消泡によるヒーター破壊現象が解消され、記録ヘッ
ドの寿命が向上する。
Further, since there is no defoaming process of the generated bubbles, the heater destruction phenomenon due to defoaming is eliminated, and the life of the recording head is improved.

【0083】なお、本発明の液体噴射方法は所謂オンデ
マンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能で
あるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体(イン
ク)が保持されているシートや液路に対応して配置され
ている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰
を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネル
ギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させ
て、結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体(イン
ク)内の気泡を形成できるので有効である。
The liquid ejecting method of the present invention can be applied to any of a so-called on-demand type and a continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, the liquid (ink) is held. By applying at least one drive signal corresponding to recorded information and providing a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling to an electrothermal transducer arranged corresponding to a sheet or a liquid path, This is effective because heat energy is generated in the liquid and the film is boiled on the heat-acting surface of the recording head. As a result, bubbles in the liquid (ink) can be formed in one-to-one correspondence with the drive signal.

【0084】本発明の液体噴射方法を用いた記録ヘッド
としては、上記実施例中に記載されるものに限られるも
のではなく、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に
対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッド等
の多くの形態および変形例が考えられる。また、フルラ
インタイプの記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組
み合わせによって、その長さを満たす構成や一体的に形
成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれでも良
いが、いずれにしても、本発明は、上述した効果を一層
有効に発揮することができる。
The recording head using the liquid jetting method of the present invention is not limited to the one described in the above embodiment, but has a length corresponding to the maximum recording medium width that can be recorded by the recording apparatus. Many forms and variations of a full-line type recording head are possible. Further, the full-line type recording head may be either a configuration that satisfies the length by combining a plurality of recording heads or a configuration as a single recording head that is integrally formed. The invention can exhibit the above-mentioned effects more effectively.

【0085】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。
In addition, the print head is exchangeable with a print head of a chip type which is electrically connected to the main body of the apparatus and can be supplied with ink from the main body of the apparatus, or is integrated with the print head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head provided in a fixed manner is used.

【0086】又、本発明の記録装置の構成として設けら
れる、上記した様な記録ヘッドに対しての回復手段のほ
かに、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効
果を一層安定できるので好ましいものである。これらを
具体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、クリーニン
グ手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこ
れらの組み合わせによる予備加熱手段等である。また、
記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうこと
も安定した記録を行なうために有効である。
Further, in addition to the above-described recovery means for the recording head provided as a configuration of the recording apparatus of the present invention, the addition of preliminary auxiliary means and the like further stabilizes the effect of the present invention. It is preferable because it can be performed. Specific examples include a cleaning unit, an electrothermal converter, a separate heating element, a preheating unit using a combination thereof, and the like for the recording head. Also,
Performing a preliminary ejection mode in which ejection is performed separately from printing is also effective for performing stable printing.

【0087】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッド
を一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも
よいが、異なる色の複色カラー又は、混色によるフルカ
ラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて
有効である。
Further, the printing mode of the printing apparatus is not limited to the printing mode of only the mainstream color such as black, and may be a single-color printing head or a combination of a plurality of printing heads. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of full colors by color mixture.

【0088】次に、本発明を実施する上で、バブルの吐
出口方向先端の移動速度、該移動速度の1次微分値を求
める方法について以下に説明する。
Next, a method for obtaining the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction and the first derivative of the moving speed in implementing the present invention will be described below.

【0089】発泡開始後各時刻におけるバブルの吐出口
方向先端の位置は、ストロボやLED、レーザなどのパ
ルス光で記録ヘッドの天板面、あるいは側面からノズル
内に発生するバブルを照明し顕微鏡を用いて、観察する
ことができる。具体的には、図9(a)および(b)に
それぞれ模式的断面図として時系列的に示されるよう
に、発泡開始よりバブルが外気と連通するまでのバブル
の吐出口方向先端のヒータ部の吐出口端部からの変位量
xb−nの時間変化を測定することができる。該測定結
果をもとに、該変位量の1次微分dxb−n/dtを求
めることにより、バブルの吐出口方向先端の移動速度v
xが求められる。次に、該移動速度の1次微分dvx/
dt(変位量の2次微分d2xb−n/d2t)を求め
ることができる。
The position of the tip of the bubble in the direction of the discharge port at each time after the start of bubbling is determined by illuminating the bubble generated in the nozzle from the top plate surface or the side surface of the recording head with pulse light such as strobe light, LED, or laser. Can be used to observe. Specifically, as shown in time series in a schematic cross-sectional view in each of FIGS. 9A and 9B, a heater unit at a tip end of a bubble discharge port from the start of foaming until the bubble communicates with the outside air. Of the displacement xb-n from the end of the discharge port can be measured. By calculating the first derivative dxb-n / dt of the displacement amount based on the measurement result, the moving speed v of the tip of the bubble in the discharge port direction is obtained.
x is required. Next, the first derivative dvx /
dt (second derivative of displacement amount d2xb-n / d2t) can be obtained.

【0090】なお、この場合バブルが記録ヘッドの外側
から見えることが必要である。記録ヘッドの外側からバ
ブルを観察するためには、記録ヘッドの一部が透明な部
材で形成され、バブルの発泡、成長等が記録ヘッドの外
部から観察できるような構成であることが望ましい。記
録ヘッドの構成部材が非透明である場合には、例えば、
記録ヘッドの天板等を透明な部材に置き換えればよい。
このとき、置き換えられる部材と置き換える部材の硬
度、弾性度等は極力同じに選ぶのが望ましい。
In this case, it is necessary that bubbles can be seen from outside the recording head. In order to observe the bubble from outside the recording head, it is preferable that a part of the recording head is formed of a transparent member so that bubble bubbling and growth can be observed from outside the recording head. When the components of the recording head are non-transparent, for example,
The top plate or the like of the recording head may be replaced with a transparent member.
At this time, it is desirable that the hardness, the elasticity, and the like of the replaced member and the replaced member are selected as equal as possible.

【0091】構成部材の置き換えとしては、記録ヘッド
の天板が例えば金属、不透明なセラミックあるいは着色
されたプラスチックの場合は、透明なプラスチック(一
例としては透明アクリル)、ガラス等に変更すればよい
が、もちろん置き換え場所とそれに用いる材料は上記し
た場所および材料に限られるものではない。
When the top plate of the recording head is made of, for example, metal, opaque ceramic, or colored plastic, the components may be replaced with transparent plastic (for example, transparent acrylic), glass, or the like. Of course, the replacement place and the material used for it are not limited to the above place and material.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したように本発明の記録方法
は、液体供給源から液体の供給を受けるために該供給源
に連通した液路中の液体に対して熱エネルギーを与えて
核沸騰を急激に超える温度上昇により気泡を生成せしめ
て、液滴を噴射することで記録材にドットを形成して記
録を行なう液滴噴射記録方法において、前記気泡の内圧
が外気圧以下の条件で該気泡を吐出口より外気と連通さ
せて前記液滴を吐出すると共に、該気泡の発生と連通と
を前記吐出された液滴で形成される前記ドットが重なる
ように連続的に繰り返して液滴を連続吐出し、該連続吐
出された液滴の複数を用いて、前記記録材に記録を行な
うことを特徴とする液滴噴射記録方法であるので、連続
吐出開始と連続吐出終了時のむらを改善し、良好な記録
画像を形成することができる。
As described above, the recording method of the present invention is described.
Is a source for receiving a supply of liquid from a liquid source.
Gives thermal energy to the liquid in the fluid path
Bubbles are generated by a temperature rise that rapidly exceeds nucleate boiling
To form dots on the recording material by jetting droplets
In the droplet jet recording method for performing recording, the internal pressure of the bubble
The air bubbles are communicated with the outside air from the discharge port under the condition of the outside air pressure or less.
To discharge the droplets, and to generate and communicate with the bubbles.
The dots formed by the ejected droplets overlap
Droplets are continuously ejected continuously and continuously as described above.
Recording is performed on the recording material using a plurality of the ejected droplets.
Since it is a droplet ejection recording method characterized by
It is possible to improve unevenness at the start of discharge and at the end of continuous discharge, and to form a good recorded image.

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

【図1】(A)(B)(C)は本発明の方法と効果を説
明するための説明図である。
FIGS. 1A, 1B, and 1C are explanatory diagrams for explaining a method and effects of the present invention.

【図2】(a)、(b)、(c)は、本発明のインク気
泡が大気或いは外気と連通する状態を説明する模式図で
ある。
FIGS. 2A, 2B, and 2C are schematic diagrams illustrating a state in which the ink bubble of the present invention communicates with the atmosphere or the outside air.

【図3】本発明の一実施例で用いた記録ヘッドを説明す
る図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a recording head used in an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の別の実施例で用いた記録ヘッドを説明
する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a recording head used in another embodiment of the present invention.

【図5】(a)乃至(e)は本発明が適用される液体噴
射方法、装置の新規な具体例の説明図で、バブルの内圧
と体積の時間変化を順に説明する図である。
5 (a) to 5 (e) are explanatory diagrams of a new specific example of a liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied, and are diagrams for sequentially explaining changes in the internal pressure and volume of a bubble over time.

【図6】(a)乃至(f)は本発明が適用される液体噴
射方法、装置の他の新規な具体例の説明図で、それぞれ
液体の吐出を説明するための模式的断面図である。
FIGS. 6A to 6F are explanatory views of another novel specific example of the liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied, and are schematic cross-sectional views for explaining liquid ejection. .

【図7】(a)、(b)は本発明が適用される液体噴射
方法、装置の別の新規な具体例の説明図である。
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of another novel specific example of the liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied.

【図8】気泡の先端側と後端側の比la/lbの変化を
説明するグラフである。
FIG. 8 is a graph illustrating a change in the ratio la / lb between the front end side and the rear end side of a bubble.

【図9】(a)、(b)は夫々気泡の先端の単位時間当
たりの変化を示す図で、(a)では左側に上面断面図、
右側に側面断面図を夫々同時刻で示してある。
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing changes per unit time of the tip of a bubble, respectively, and FIG.
The right side sectional views are shown at the same time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 発熱抵抗層 5 吐出口 6 気泡 7 液滴 6W 端部(気泡) A 連通部 B 液路 C 共通液室 OP オリフィスプレート 2 Heat generation resistance layer 5 Discharge port 6 Bubbles 7 Droplet 6W End (bubbles) A Communication part B Liquid path C Common liquid chamber OP Orifice plate

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 B41J 2/205 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/05 B41J 2/205

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液体供給源から液体の供給を受けるため
に該供給源に連通した液路中の液体に対して熱エネルギ
ーを与えて核沸騰を急激に超える温度上昇により気泡を
生成せしめて、液滴を噴射することで記録材にドットを
形成して記録を行なう液滴噴射記録方法において、前記気泡の内圧が外気圧以下の条件で該気泡を吐出口よ
り外気と連通させて前記液滴を吐出すると共に、該気泡
の発生と連通とを前記吐出された液滴で形成される前記
ドットが重なるように連続的に繰り返して液滴を連続吐
出し、該連続吐出された液滴の複数を用いて、前記 記録
材に記録を行なうことを特徴とする液滴噴射記録方法。
1. A method for applying heat energy to a liquid in a liquid passage connected to a liquid supply source to receive a supply of the liquid from the liquid supply source to generate bubbles due to a temperature rise that rapidly exceeds nucleate boiling. By ejecting droplets , dots are formed on the recording material
In the droplet jet recording method of forming and performing recording, the bubble is discharged from an ejection port under the condition that the internal pressure of the bubble is equal to or less than the external pressure.
The droplets are discharged in communication with outside air,
The formation and communication of the ejected droplets
Continuous discharge of droplets by repeating continuously so that dots overlap
And recording on the recording material using a plurality of the continuously ejected droplets.
【請求項2】 上記連通時に前記液路は上記気泡で遮断
されていないことを特徴とする請求項1に記載の液滴噴
射記録方法。
2. The droplet ejection recording method according to claim 1, wherein the liquid path is not blocked by the bubble during the communication.
【請求項3】 上記連通時は、上記気泡の吐出方向先端
部の移動速度の加速度が正でない条件で上記気泡を外気
と連通させるものである請求項1もしくはのいずれか
に記載の液滴噴射記録方法。
Wherein when said communication is a droplet according to any acceleration of the moving speed of the ejection direction distal end portion of said bubble is not positive condition of claim 1 or 2 in which to communicate ambient air communicating the bubble Injection recording method.
【請求項4】前記熱エネルギーを与える手段として前記
液路に設けられた電気熱変換体の吐出口側端部と気泡の
吐出口側端部との距離laが、前記電気熱変換体の吐出
口とは反対側の端部と気泡の吐出口とは反対側の端部と
の距離lbに対して、la/lb≧1なる条件下で該吐
出エネルギー発生手段により前記気泡の連通を行わせる
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の液滴噴射記録
方法。
4. The means for providing thermal energy as
The discharge port side end of the electrothermal transducer provided in the liquid path
The distance la from the discharge port side end is equal to the discharge of the electrothermal transducer.
With respect to a distance lb between the end opposite to the mouth and the end opposite to the discharge port of the bubble, the discharge energy generating means causes the communication of the bubble under the condition of la / lb ≧ 1 .
The droplet ejection recording method according to claim 1 .
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