JP3093323B2 - Ink jet recording head and ink jet recording apparatus using the head - Google Patents

Ink jet recording head and ink jet recording apparatus using the head

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JP3093323B2
JP3093323B2 JP14328391A JP14328391A JP3093323B2 JP 3093323 B2 JP3093323 B2 JP 3093323B2 JP 14328391 A JP14328391 A JP 14328391A JP 14328391 A JP14328391 A JP 14328391A JP 3093323 B2 JP3093323 B2 JP 3093323B2
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ink
ink path
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (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、インクジェット記録ヘ
ッド、インクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus.

【0002】特に耐久性を向上させ高速記録を可能とす
るためインク路の改良された記録ヘッド、記録装置に関
する。
[0002] In particular, the present invention relates to a recording head and a recording apparatus in which ink paths are improved to improve durability and enable high-speed recording.

【0003】(関連技術の説明)インクジェット記録ヘ
ッドの代表例は、電気熱変換体に駆動信号を与えること
によりこれを発熱させ発熱部(以下、ヒーターとも称
す)の周辺のインクを加熱して発泡を伴う状態変化をイ
ンクに与え、その際生ずる圧力によってインクを吐出す
るものであり、インクを吐出するために利用される熱エ
ネルギーを発生する熱エネルギー発生体である電気熱変
換体と、インクを吐出する吐出口(以下、オリフィスと
も称す)に連通するインク路(以下、ノズルとも称す)
とを備えている。
(Description of Related Art) A typical example of an ink jet recording head is to generate heat by giving a drive signal to an electrothermal transducer, thereby heating ink around a heat generating portion (hereinafter also referred to as a heater) to foam. Is applied to the ink, and the ink is ejected by the pressure generated at that time.An electrothermal converter, which is a heat energy generator that generates heat energy used for ejecting the ink, and an ink. An ink path (hereinafter also referred to as a nozzle) communicating with a discharge port for discharging (hereinafter also referred to as an orifice)
And

【0004】そして従来、インク路の形状は、例えば図
10の断面図に示される様に、インクを吐出する吐出口
側での絞り部分を除いて、共通インク室側のノズル後端
(供給口)までの全長にわたってストレートな形状を有
し、インクの円滑な流出を図るものが代表的な構成であ
った。
Conventionally, as shown in a sectional view of FIG. 10, for example, as shown in a sectional view of FIG. 10, except for a throttle portion on an ejection port side for ejecting ink, a nozzle rear end (supply port) on a common ink chamber side is formed. A typical configuration has a straight shape over the entire length up to) and achieves smooth outflow of ink.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしこの様な構成の
インク路においては、ヒーターへの通電、加熱に伴う発
泡により生じた圧力が吐出口方向だけでなくインク流れ
の上流方向へも直接伝わる(バック波)。
However, in the ink path having such a structure, the pressure generated by energization of the heater and the bubbling accompanying the heating is directly transmitted not only to the discharge port but also to the upstream of the ink flow. Back wave).

【0006】このバック波がリフィル時のインクの上流
からの流れを妨げてしまうため、リフィルに時間がかか
ってしまい高速にインク吐出を行なわせることが困難で
あるという解決すべき課題があった。
[0006] Since this back wave impedes the flow of ink from upstream during refilling, there is a problem to be solved in that it takes time for refilling and it is difficult to perform high-speed ink ejection.

【0007】またインク路の上流に共通液室を持つヘッ
ドでは、この共通液室を介してバック波が他のインク路
にも影響(クロストーク)を与え、インクの吐出状態を
不安定にするという解決すべき課題があった。
In a head having a common liquid chamber upstream of the ink path, the back wave also affects other ink paths (crosstalk) via the common liquid chamber, thereby making the ink ejection state unstable. There was a problem to be solved.

【0008】さらに前述の様な構成のインク路において
は、消泡時に発生するキャビテーションによるヒーター
へのダメージが大きく、耐久性能が例えば1×108
ルス/ノズル程度であった。
Further, in the ink path having the above-described structure, the heater is greatly damaged by cavitation generated at the time of defoaming, and the durability is, for example, about 1 × 10 8 pulses / nozzle.

【0009】これらの課題に対し特開昭55−1001
69号公報、特開昭61−40160号公報、USP
4,882,595号公報には、バック波の軽減、応答
性効率の向上、メニスカス振動クロストークの軽減を図
るために吐出ヒーターの上流側に流体抵抗素子を設けた
例が示されているが、発泡した泡が消泡するときにヒー
ターに与えるダメージ(キャビテーション)等が考慮さ
れておらず、十分なヒーター寿命を得るに至っていない
という解決すべき課題があった。本出願人が先に日本出
願した特開昭59―138460号公報は、ヒーターが
配された面と対向した面に吐出口を有しインクの吐出方
向とインクのリフィル方向とが直角をなすタイプの記録
ヘッドでヒーター近傍の流路壁を変形させ消泡時の泡の
位置を移動させることによりヒーターヘのキャビテーシ
ョンを防ぐ例を示した。
To solve these problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-1001
No. 69, JP-A-61-40160, USP
Japanese Patent No. 4,882,595 discloses an example in which a fluid resistance element is provided upstream of a discharge heater in order to reduce back waves, improve responsiveness efficiency, and reduce meniscus vibration crosstalk. However, there has been a problem to be solved that damage to the heater (cavitation) and the like when the foamed foam disappears is not taken into account, and that a sufficient heater life has not been obtained. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-138460, filed by the applicant of the present invention, discloses a type in which a discharge port is provided on a surface opposite to a surface on which a heater is arranged, and an ink discharge direction and a refill direction of the ink form a right angle. An example was shown in which the recording head described above deformed the flow path wall near the heater to move the position of the bubble at the time of defoaming, thereby preventing cavitation to the heater.

【0010】しかし特開昭59−138460号公報に
おいては、発泡した泡を分断する等のことにより消泡時
の衝撃力自体を減少させていないため、ヒーター近傍の
インク路壁や電極等へダメージを与えてしまう虞れがあ
った。又、特に吐出口とヒーターと共通液室からのイン
ク供給口が実質的に直状に配列されたヘッドにおいて
は、消泡時のヒーター上へのインクの流れ込みが、イン
ク供給口側(上流側)からだけでなく、メニスカス後退
により吐出口側からも起こるため、ヒーター上から消泡
位置を十分にずらすことは困難であるという解決すべき
課題が残っている。
However, in JP-A-59-138460, since the impact force itself at the time of defoaming is not reduced by dividing the foamed foam or the like, the ink path wall or electrode near the heater is damaged. Was given. In particular, in a head in which the ejection port, the heater, and the ink supply port from the common liquid chamber are arranged substantially in a straight line, the flow of ink onto the heater at the time of defoaming is caused by the ink supply port side (upstream side). ) As well as from the discharge port side due to meniscus receding, there remains a problem to be solved that it is difficult to sufficiently shift the defoaming position from above the heater.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前述のような課題は、イ
ンクを吐出する吐出口と、該吐出口に対応して設けられ
たインク路と、インク路内のインクを加熱して気泡を生
じさせるための熱エネルギーを発生する熱エネルギー発
生手段と、を有しており、前記インク路は、前記熱エネ
ルギー発生手段により上流に、前記気泡の最大発泡時に
前記気泡の一部が通る位置に前記インク路の断面積を局
所的に最小とする流体抵抗部を備えており、、かつ、イ
ンク路断面積と流体抵抗部におけるインク路の最小断面
積との比が27%≦H2≦55%(H2:流体抵抗部に
おけるインク路の最小断面積/インク路断面積)であっ
て、該流体抵抗部により前記気泡を分断することを特徴
とするインクジェット記録ヘッドまたはインクジェット
記録装置によって解決される。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problems are caused by a discharge port for discharging ink, an ink path provided corresponding to the discharge port, and the generation of bubbles by heating the ink in the ink path. Heat energy generating means for generating heat energy for causing the ink path to be upstream by the heat energy generating means, at a position where a part of the bubble passes when the bubble is maximally foamed. A fluid resistance portion for locally minimizing the cross-sectional area of the ink path, and a ratio of the cross-sectional area of the ink path to the minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance section is 27% ≦ H2 ≦ 55% ( H2: the minimum cross-sectional area of the ink path / the cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance section), wherein the bubble is divided by the fluid resistance section. It is determined.

【0012】前述の様な課題に対し本発明者が鋭意研究
し、成し得た本発明の記録ヘッド、記録装置によれば、
インク路がヒーターの加熱により発泡した泡(以下バブ
ルとも称す。)の一部が通過し分断される位置に流体抵
抗部(以下、流体抵抗素子とも称す。)を備えているこ
とによって、発泡後のメニスカスの後退を押さえ、バッ
ク波を減少させることができるため、インクのリフィル
時間を短縮することができ、バック波のクロストークに
より他のノズルのインク吐出への影響をさらに軽減する
ことができる。又、発泡した泡が切断されるため、消泡
時のエネルギー自体を低減させることができ、ヒーター
や電極インク路等へのキャビテーションを軽減し、耐久
性能を向上させることができる。
According to the recording head and the recording apparatus of the present invention which the present inventors have intensively studied for the above-mentioned problems and have achieved,
The ink path is provided with a fluid resistance part (hereinafter also referred to as a fluid resistance element) at a position where a part of the foam (hereinafter also referred to as a bubble) formed by heating of the heater passes and is divided, so that the ink path after the foaming is formed. Can suppress the receding meniscus and reduce the back wave, so that the ink refill time can be shortened, and the influence of the back wave crosstalk on the ink discharge of other nozzles can be further reduced. . Further, since the foamed foam is cut, the energy itself at the time of defoaming can be reduced, cavitation to a heater, an electrode ink path, and the like can be reduced, and durability performance can be improved.

【0013】[0013]

【実施例】以下、リフィル特性の向上、耐久性の向上を
図る本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention for improving refill characteristics and durability will be described in detail with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明に係るヒーターの上流側
(共通液室側)方向に局所的に断面積を狭めた流体抵抗
部を備えたインクジェット記録ヘッドの一例を模式的に
示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an ink jet recording head provided with a fluid resistance portion having a locally reduced cross-sectional area in the direction of the upstream side (common liquid chamber side) of the heater according to the present invention. is there.

【0015】図において、11は通電(駆動信号の印
加)によって発熱しインクに発泡現象を生じさせてイン
クの吐出を行なわせるための熱エネルギー発生体として
の電気熱変換体の発熱部(吐出ヒーター)である。12
は基板であり、前記発熱部11は基板上に半導体製造工
程と同様の製造工程を経て形成されている。13はイン
クの吐出口であり、ここでは簡略化するために流路と同
断面積で示している。14は吐出口13に連通するイン
ク路である。前記インク路14内に設けられた符号18
の部分は、局所的にノズルの断面積を狭めるための流体
抵抗部である。15は吐出口13及びインク路14を形
成するためのインク路形成部材であり、16は天板であ
る。17は各インク路14に共通に連通するインク室で
ある。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a heat-generating portion (discharge heater) of an electrothermal converter as a heat energy generator for generating heat by energization (application of a drive signal) to cause a bubbling phenomenon in the ink to discharge the ink. ). 12
Is a substrate, and the heat generating portion 11 is formed on the substrate through a manufacturing process similar to a semiconductor manufacturing process. Reference numeral 13 denotes an ink discharge port, which is shown with the same cross-sectional area as that of the flow path for simplification. Reference numeral 14 denotes an ink path communicating with the ejection port 13. Reference numeral 18 provided in the ink path 14
Is a fluid resistance part for locally reducing the cross-sectional area of the nozzle. Reference numeral 15 denotes an ink path forming member for forming the ejection port 13 and the ink path 14, and 16 denotes a top plate. Reference numeral 17 denotes an ink chamber commonly communicating with each ink path 14.

【0016】図2は図1で示されるインク路の機能を示
すための模式的な上面図である。
FIG. 2 is a schematic top view showing the function of the ink path shown in FIG.

【0017】図において、1はインク路(ノズル)、2
は吐出口、3は吐出ヒーター、4は流体抵抗部である流
体(集中)抵抗素子、6はバブル、7は分離したバブ
ル、8は吐出インクである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an ink path (nozzle);
Is a discharge port, 3 is a discharge heater, 4 is a fluid (concentration) resistance element as a fluid resistance portion, 6 is a bubble, 7 is a separated bubble, and 8 is a discharge ink.

【0018】図3は図2のノズルを側面から示した模式
図であり、同じ部分には同符号を付けている。なお5は
共通インク室を示している。
FIG. 3 is a schematic view showing the nozzle of FIG. 2 from the side, and the same parts are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 5 indicates a common ink chamber.

【0019】図2において、ヒーター3が発生する熱エ
ネルギーが、ヒーター近傍のインクを加熱し発泡現象を
生ずる。ヒーター近傍のインク路の断面積がほぼ同じで
直状であるため発泡した泡はノズル1の下流である吐出
口側と上流側である共通インク室方向に成長していく。
泡の成長に伴い生ずる圧力の内ノズル1の前方に作用す
る圧力は、吐出口2からインクを吐出させる。
In FIG. 2, the thermal energy generated by the heater 3 heats the ink near the heater and causes a bubbling phenomenon. Since the cross-sectional areas of the ink paths near the heater are almost the same and are straight, the foamed bubbles grow in the direction of the common ink chamber downstream of the nozzle 1 and on the upstream side.
The pressure acting on the front of the nozzle 1 out of the pressure generated by the bubble growth causes the ink to be ejected from the ejection port 2.

【0020】一方ノズル1の上流方向に向う圧力は、流
体抵抗部としての流体抵抗素子4によって反作用力を受
け、バブルは流体抵抗素子4を通過した後、集中抵抗素
子4の後方に分離して残留する。この分離したバブル
は、バブルの最大発泡後の消泡時には消滅してしまう。
On the other hand, the pressure in the upstream direction of the nozzle 1 receives a reaction force by the fluid resistance element 4 as a fluid resistance part, and the bubbles pass through the fluid resistance element 4 and are separated behind the concentrated resistance element 4. Remains. The separated bubble disappears when the bubble is defoamed after the bubble is maximally foamed.

【0021】図10に示すような流体抵抗素子を持たな
いノズルでは、バブルは最大310μmにまで成長する
が、本実施例に係る図2に示すように、例えばヒーター
後端からの距離T=30μmの位置にノズル断面積10
90μm2の30%に当たる327μm2の断面積となる
ような集中抵抗素子4を設けることにより、バブル成長
時に集中抵抗素子部でバブルが分離、分断され、ヒータ
ー上の泡の最大発泡長は230μmとなり、消泡時のキ
ャビテーションによるヒーターへのダメージは軽減さ
れ、図10に示すようなノズルに比べ約30%耐久性能
が向上した。
In a nozzle having no fluid resistance element as shown in FIG. 10, bubbles grow to a maximum of 310 μm. However, as shown in FIG. 2 according to this embodiment, for example, a distance T from the rear end of the heater is 30 μm. Nozzle cross-sectional area 10
By providing the constriction resistance element 4 such that the cross-sectional area of 327Myuemu 2 which corresponds to 30% of the 90 [mu] m 2, the bubble separation by constriction resistance element portion during the bubble growth, is divided, maximum expansion length of bubbles on the heater is 230μm becomes The damage to the heater due to cavitation at the time of defoaming was reduced, and the durability performance was improved by about 30% as compared with the nozzle as shown in FIG.

【0022】本実施例の様な流体抵抗素子を備えたノズ
ルにおいてはヒーター中央部から共通インク室方向への
インク路の流体抵抗(後方インピーダンス)の方が共通
インク室からヒーター中央部までの流体抵抗(前方イン
ピーダンス)より高くなる。
In the nozzle provided with the fluid resistance element as in this embodiment, the fluid resistance (rear impedance) of the ink path from the center of the heater toward the common ink chamber is higher than that of the fluid from the common ink chamber to the center of the heater. It becomes higher than the resistance (forward impedance).

【0023】本実施例に示される形式の流体抵抗素子を
備えたノズルと備えていない直状形ノズルにおいてシュ
ミレーションにより求めた液体抵抗を表1に示す。
Table 1 shows the liquid resistance obtained by simulation for a nozzle having a fluid resistance element of the type shown in this embodiment and a straight nozzle not having the fluid resistance element.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】表1で示されるように流体抵抗素子を備え
たタイプのノズルでは、後方インピーダンスが高いた
め、発泡時および泡に成長時に共通インク室側へのイン
クの流速を低くし、不必要なインクの逆流を抑える。こ
のため、インクのリフィル(再充填)に必要なインク量が
減少し、リフィル特性(応答周波数)も向上し、消泡直前
にバブル収縮方向へ移動するインクの持つ運動エネルギ
ーが低下する。この運動エネルギーもキャビテーション
の強さと相関するものと考えられる。なお、表4におい
てはノズルの長さを一定の状態でシュミレーションを行
ったため、流体抵抗素子を設けることによりヒーターの
位置が若干前方に移動しており、そのため前方インピー
ダンスが若干減少した値となっている。
As shown in Table 1, the nozzle having the fluid resistance element has a high rear impedance, so that the flow rate of the ink to the common ink chamber side during foaming and when the foam grows is reduced, and unnecessary. Suppress backflow of ink. For this reason, the amount of ink required for ink refilling (refilling) is reduced, the refilling characteristics (response frequency) are also improved, and the kinetic energy of the ink moving in the bubble contraction direction immediately before the bubble disappears is reduced. This kinetic energy is also considered to correlate with the cavitation intensity. In Table 4, since the simulation was performed with the nozzle length kept constant, the position of the heater was moved slightly forward by providing the fluid resistance element, so that the forward impedance became a value slightly reduced. I have.

【0026】キャビテーションの強さと相関するインク
の消泡直前の運動エネルギーはバブルの体積が最大の時
の系のポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに転換
されて生ずると考えられる。よって本実施例の様に流体
抵抗素をバブルの最大発泡時にバブルの一部が通る位置
に設けバブルを分断しヒーター上のバブルの体積を減少
させることにより、消泡直前のインクの運動エネルギー
を減少させ、キャビテーションを効率的におさえること
ができる。このキャビテーションの強さと相関する物理
量としてバブルの体積が最大の時点から消泡に至るまで
に増加するノズル内のインクの運動エネルギーを取り上
げることができる。本実施例のノズルとストレートタイ
プにおけるこの運動エネルギーの増加量をシュミレーシ
ョンで求めた結果を示す。
It is considered that the kinetic energy immediately before the defoaming of the ink, which correlates with the cavitation intensity, is generated by converting the potential energy of the system when the bubble volume is the maximum to the kinetic energy. Therefore, as in the present embodiment, by providing the fluid resistive element at a position where a part of the bubble passes when the bubble is maximally foamed, dividing the bubble and reducing the volume of the bubble on the heater, the kinetic energy of the ink immediately before defoaming can be reduced. The cavitation can be effectively reduced. The kinetic energy of the ink in the nozzle, which increases from the time when the bubble volume reaches the maximum to the time when the bubble disappears, can be taken as a physical quantity correlated with the cavitation intensity. The results obtained by simulating the amount of increase in the kinetic energy in the nozzle and the straight type according to the present embodiment are shown.

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】表2で示される様に発泡した泡を分断する
位置に流体抵抗素子を設けた本実施例では、流体抵抗素
子を備えていないノズル又泡を分断しない位置に流体抵
抗素子を設けたノズルに比べて運動エネルギーの増加量
が少なくなっており、つまりキャビテーションの強さが
減少していることがわかる。
As shown in Table 2, in this embodiment in which the fluid resistance element is provided at the position where the foamed foam is divided, the nozzle having no fluid resistance element or the fluid resistance element is provided at the position where the foam is not divided. It can be seen that the amount of increase in kinetic energy is smaller than that of the nozzle, that is, the cavitation intensity is reduced.

【0029】本実施例の様なノズルでは、泡が分断され
ることによりヒーター上の泡の体積が減少すること、又
リフィル時インクは消泡点に向って運動するが泡が分断
され複数の消泡点を有する様になるため運動エネルギー
が集中しないこと、さらには分断されたバブルの内のい
くつかは流体抵抗素子の上流側つまりヒータ上以外の位
置で消泡すること等により消泡時のキャビテーションに
よるヒータや電極等へのダメージを格段に低減させるこ
とができた。
In the nozzle of this embodiment, the volume of the bubble on the heater is reduced by the fragmentation of the bubble, and the ink moves toward the defoaming point at the time of refilling. Kinetic energy is not concentrated because it has a defoaming point, and some of the divided bubbles are defoamed by being defoamed upstream of the fluid resistance element, that is, at a position other than on the heater. Damage to the heater, electrodes, etc. due to the cavitation was significantly reduced.

【0030】更に流体抵抗素子を最大発泡時にバブルの
一部が通過する位置に設けることで、ノズル自体を短く
設計することができインクのリフィル時におけるノズル
の流体抵抗を低くすることも可能となり応答周波数もさ
らに向上する。集中抵抗素子をバブルの最大発泡時にバ
ブルが通過する位置に設けた本発明のノズル、バブルが
通過しないヒーターから遠い位置に集中抵抗素子を設け
た比較例のノズルにおける応答周波数を3表に示す。
Further, by providing the fluid resistance element at a position where a part of the bubble passes at the time of maximum foaming, the nozzle itself can be designed to be short, and the fluid resistance of the nozzle at the time of ink refill can be reduced. The frequency is further improved. Table 3 shows the response frequencies of the nozzle of the present invention in which the lumped resistance element is provided at the position where the bubble passes when the bubble is maximally bubbled and the nozzle of the comparative example in which the lumped resistance element is provided at a position far from the heater through which the bubble does not pass.

【0031】[0031]

【表3】 [Table 3]

【0032】この様に本発明により応答周波数をさらに
向上させることもできる。
As described above, the response frequency can be further improved by the present invention.

【0033】図4は他の実施例であり流体抵抗素子4を
ノズル1の中央部に柱状に設け流体抵抗素子部のインク
路の断面積をノズル断面積の30%にしたものである。
図5はこの断面図を示す。バブル成長時に流体抵抗素子
4の両側よりバブルの一部が通り抜けて分離する。この
時のヒーター上の最大発泡長は220μmとなり、先の
実施例の場合と同様に消泡時のキャビテーションによる
ヒーターや電極等のダメージが軽減され、耐久性能、リ
フィル特性等が向上した。
FIG. 4 shows another embodiment in which the fluid resistance element 4 is provided in a columnar shape at the center of the nozzle 1 and the cross-sectional area of the ink path of the fluid resistance element section is set to 30% of the cross-sectional area of the nozzle.
FIG. 5 shows this cross-sectional view. At the time of bubble growth, some of the bubbles pass through and are separated from both sides of the fluid resistance element 4. At this time, the maximum foaming length on the heater was 220 μm, and damage to the heater and electrodes due to cavitation at the time of defoaming was reduced as in the case of the previous embodiment, and the durability performance, refill characteristics, etc. were improved.

【0034】図6、図7、図8はさらに本発明の他の実
施例を示したもので、各々流体抵抗素子をインク路の下
部に設けたもの、上部に設けたもの、上下部に設けたも
のを模式的に示した図である。図9はこれらの模式的な
上断面図である。これらの実施例においても、図1〜図
5で示した実施例と同様に、バブルは流体抵抗素子部で
分離され、最大発泡長はほぼ220μmとなり、消泡時
のキャビテーションによるヒーターヘのダメージが軽減
され耐久性能が向上するとともにリフィル特性が向上し
た。流体抵抗素子の位置と流体抵抗素子部のインク路の
最小断面積との関係は、種々の条件によって決定される
が以下の条件との関係は本発明者の実験によれば、表4
のとおりである。ヘッド及びその駆動条件は、ノズル長
340μm、ノズル断面積1090μm2(ほぼ均
一)、ヒーターサイズ28×133(μm)、吐出口〜
ヒーター間距離120μm、パルス幅3μs、駆動電圧
28Vとした。この結果、耐久性能はL 3×l08パ
ルス/ノズルとなり30%の寿命向上が見られた。
FIGS. 6, 7 and 8 show still another embodiment of the present invention, in which a fluid resistance element is provided at a lower portion, an upper portion, and an upper and lower portion of an ink path, respectively. FIG. FIG. 9 is a schematic top sectional view of these. Also in these embodiments, as in the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, bubbles are separated at the fluid resistance element portion, the maximum foaming length becomes approximately 220 μm, and damage to the heater due to cavitation at the time of defoaming is reduced. As a result, the durability performance was improved and the refill characteristics were improved. The relationship between the position of the fluid resistance element and the minimum cross-sectional area of the ink path of the fluid resistance element portion is determined by various conditions.
It is as follows. The head and its driving conditions are as follows: nozzle length 340 μm, nozzle cross-sectional area 1090 μm 2 (almost uniform), heater size 28 × 133 (μm), discharge port
The distance between the heaters was 120 μm, the pulse width was 3 μs, and the driving voltage was 28 V. As a result, the durability performance was L3 × 108 pulses / nozzle, and a 30% life improvement was observed.

【0035】[0035]

【表4】 [Table 4]

【0036】又、図1から図3の実施例で示される流体
抵抗素子を次のA,Bの様なノズルに対して設ける場合
の、流体抵抗素子の位置と、泡を流体抵抗素子部のイン
ク路最小断面積と、の関係を表5に示す。
In the case where the fluid resistance element shown in the embodiment of FIG. 1 to FIG. 3 is provided for the nozzles A and B described below, the position of the fluid resistance element and the bubbles in the fluid resistance element portion Table 5 shows the relationship between the minimum cross-sectional area of the ink path and the ink path.

【0037】A.ノズル長320μ、ノズル断面積(流
体抵抗素子部以外)1750μm2(35×50)、ヒ
ーターサイズ28×133(μm)、吐出口〜ヒーター
間距離120μ、吐出口断面積1155μm2(35×
33)。 B.ノズル長320μ、ノズル断面積(流体抵抗素子部
以外)1150μm2(23×50)、ヒーターサイズ
28μ×133(μm)、吐出口〜ヒーター間距離12
0μ、吐出口断面積575μm2(23×25)。
A. Nozzle length 320μ, nozzle cross-sectional area (other than fluid resistance element part) 1750μm 2 (35 × 50), heater size 28 × 133 (μm), distance between discharge port and heater 120μ, discharge port cross-section area 1155μm 2 (35 ×
33). B. Nozzle length 320μ, nozzle cross-sectional area (other than fluid resistance element) 1150μm 2 (23 × 50), heater size 28μ × 133 (μm), distance between discharge port and heater 12
0 μ, discharge port sectional area 575 μm 2 (23 × 25).

【0038】A、Bともにリフィル特性を向上させ、バ
ック波を押さえるため図2の断面形状で示される様な流
体抵抗素子を備えており、流体抵抗素子のインク路方向
の長さを20μmとした。又流体抵抗素子部のインク路
最小断面積部(領域)は、鋭角(90゜>θ)を有して
いる。
Both A and B are provided with a fluid resistance element as shown by the cross-sectional shape in FIG. 2 for improving refill characteristics and suppressing back waves, and the length of the fluid resistance element in the ink path direction is set to 20 μm. . The ink path minimum sectional area (region) of the fluid resistance element has an acute angle (90 °> θ).

【0039】[0039]

【表5】 [Table 5]

【0040】上記の構成によると、前記実験例より更に
耐久性能が向上した。
According to the above configuration, the durability was further improved as compared with the experimental example.

【0041】ヒーターの加熱によって発泡する泡の大き
さは吐出ヒーター大きさ等に関係する。
The size of the foam generated by heating the heater depends on the size of the discharge heater.

【0042】よって、発泡した泡を効率的に分断するた
めには、これらをも考慮しなければならない。
Therefore, in order to efficiently separate the foamed foam, these must also be considered.

【0043】中でも、図1乃至図3に示されるようにイ
ンク路の幅方向を規制する様な流体抵抗素子を用いる場
合、吐出ヒーターの幅や流路の幅がインク路の幅方向に
成長するあわの大きさに大きく影響するため、これらの
条件に依って流体抵抗素子部の最小流路幅位置(最小幅
位置)での幅を決定するのが望ましい。
In particular, when a fluid resistance element for regulating the width direction of the ink path is used as shown in FIGS. 1 to 3, the width of the discharge heater and the width of the flow path grow in the width direction of the ink path. Since it greatly affects the size of the foam, it is desirable to determine the width of the fluid resistance element portion at the minimum flow path width position (minimum width position) based on these conditions.

【0044】吐出ヒーター幅より流体抵抗素子部の最小
幅位置での幅が極端に狭くなると、効率的に泡を最小幅
位置まで導くにくくなる。一方,極端に広くなると最小
幅位置近傍で生じる乱流が少なくなるため泡を分断しに
くくなる。依って、好ましい吐出ヒーターと流体抵抗素
子の最小幅位置幅との比(最小幅位置幅/ヒーター幅=
H1)は60%≦H1≦95%程度であり、望ましくは
68%≦H1≦87%、更に望ましくは74%≦H1≦
82%であれば良い。
When the width of the fluid resistance element portion at the minimum width position is extremely narrower than the discharge heater width, it is difficult to efficiently guide bubbles to the minimum width position. On the other hand, when the width is extremely wide, the turbulence generated near the minimum width position is reduced, so that it is difficult to break the bubbles. Therefore, the ratio of the preferable discharge heater to the minimum width position width of the fluid resistance element (minimum width position width / heater width =
H1) is about 60% ≦ H1 ≦ 95%, preferably 68% ≦ H1 ≦ 87%, more preferably 74% ≦ H1 ≦
82% is sufficient.

【0045】また、流体抵抗素子を設けていない位置で
のインク路幅(断面積)と、流体抵抗素子を設けてある
位置でのインク路の最小断面積との関係では、インク路
の最小断面積がインク路の断面積に対して広すぎると、
効率的に泡を分断することが困難になる他バック波の抑
制効果が低下してしまう。一方、狭すぎると泡を流体抵
抗素子の位置まで導くことが困難になると共に、リフィ
ル時間も長くなる。従って、インク路断面積と流体抵抗
素子部におけるインク路の最小断面積との比が27%≦
H2≦55%(H2:流体抵抗素子部におけるインク路
の最小断面積/インク路断面積)程度であれば良く、望
ましくは30%≦H2≦43%であれば良い。
The relationship between the width (cross-sectional area) of the ink path at the position where the fluid resistance element is not provided and the minimum cross-sectional area of the ink path at the position where the fluid resistance element is provided is represented by the minimum breakage of the ink path. If the area is too large for the cross-sectional area of the ink path,
It becomes difficult to efficiently divide the bubbles, and the effect of suppressing the back wave is reduced. On the other hand, if it is too narrow, it will be difficult to guide the bubbles to the position of the fluid resistance element, and the refill time will be long. Therefore, the ratio of the cross-sectional area of the ink path to the minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance element portion is 27% ≦
H2 ≦ 55% (H2: the minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance element portion / the cross-sectional area of the ink path) is sufficient, and preferably 30% ≦ H2 ≦ 43%.

【0046】図4のように、インク路の中央に流体抵抗
素子を設けるものでは、インクの流路が分割されるた
め、好ましくはH1は70%≦H1≦90%程度であれ
ば良く、望ましくは75%≦H1≦87%であれば良
い。
As shown in FIG. 4, in the case where the fluid resistance element is provided at the center of the ink path, the flow path of the ink is divided. Therefore, H1 should preferably be about 70% ≦ H1 ≦ 90%. May be 75% ≦ H1 ≦ 87%.

【0047】上述の幅はインク路断面の形状が矩形や正
方形でない場合は断面積と考えればよい。
The above-mentioned width may be considered as the cross-sectional area when the shape of the cross section of the ink path is not rectangular or square.

【0048】ヒーター端から流体抵抗素子部の最小幅位
置間での距離は、ヒーター端から上流80μm程度まで
に備えられていれば好ましいが、離れるにつれ泡の分断
がし難くなることから、望ましく55μm以下、更に望
ましくは42μm以下であれば良い。また、その下限は
ヒーター端部でも良いが、泡をある程度上流へ成長させ
る方が分断されやすいことから、好ましくは5μm以上
更に好ましくは25μm以上であれば良い。なお、図4
に示されれる様な構成においては、流体抵抗素子がヒー
ターに接していると上流方向への泡の成長が強く妨げら
れるため効率良く泡を誘導し分断するためには、前述の
距離を10μm程度開けた方が良い。
It is preferable that the distance between the heater end and the minimum width position of the fluid resistance element portion is provided up to about 80 μm upstream from the heater end, but it is desirable to set the distance to 55 μm since the separation of bubbles becomes difficult as the distance increases. Hereinafter, it is more preferable that the thickness be 42 μm or less. The lower limit may be at the end of the heater, but it is preferably 5 μm or more, more preferably 25 μm or more, since it is easier to break up bubbles to some extent upstream. FIG.
In the configuration as shown in the above, when the fluid resistance element is in contact with the heater, the growth of bubbles in the upstream direction is strongly hindered, so that the above-described distance is about 10 μm in order to efficiently induce and divide the bubbles. You should open it.

【0049】泡の分断は、泡の成長時に行なわれる方
が、泡の成長を押さえる(リフィル時に必要なインク量
を減らす)と言う意味から好ましい。よって、タイミン
グ的には、吐出インクが、インク路から完全に分離する
前に、泡の分断が成されることが望ましい。
It is preferable that the separation of the bubbles is performed during the growth of the bubbles from the viewpoint of suppressing the growth of the bubbles (reducing the amount of ink required at the time of refilling). Therefore, in terms of timing, it is desirable that the bubble be divided before the ejected ink is completely separated from the ink path.

【0050】流体抵抗素子の形状は、上述の形状に規定
されるものでは無く、効率的に発泡した泡を分断できる
形状であれば良いが、下流方向への流抵抗に対して上流
方向への流体抵抗が大きいものであれば、バック波を低
減するとともにリフィル特性をより向上させることがで
きるため好ましい。また流体抵抗素子はインク路と一体
構成であっても良いし、別体であっても良いことは言う
までも無い。流体抵抗素子は、インク路と同じ構成材料
で無くともインクに不溶の材料でインクを変質させない
ものであれば良くその構成材料としては、例えばガラ
ス、セラミックス、プラスチック、金属及びこれらを構
成材料とするものであれば良い。
The shape of the fluid resistance element is not limited to the above-described shape, and may be any shape that can efficiently separate foamed bubbles. It is preferable that the fluid resistance is large because the back wave can be reduced and the refill characteristics can be further improved. Needless to say, the fluid resistance element may be formed integrally with the ink path or may be formed separately. The fluid resistance element is not limited to the same material as the ink path, and may be any material that is insoluble in the ink and does not alter the quality of the ink. Examples of the material include glass, ceramics, plastic, metal, and these materials. Anything is fine.

【0051】なお上述の実施例においては、共通液室か
ら吐出口までのインク路がほぼ直状である場合に特に大
きな効果が得られることを説明したが、もちろんインク
の吐出方向とリフィル方向とが直状で無いノズルにおい
ても、本発明の構成を適用することによって、十分な効
果を得ることができる。
In the above-described embodiment, it has been described that a particularly large effect can be obtained when the ink path from the common liquid chamber to the discharge port is substantially straight. By applying the configuration of the present invention to a nozzle that is not straight, a sufficient effect can be obtained.

【0052】図11は、本発明を適用した記録ヘッドを
搭載し、分割駆動を行なうインクジェット記録装置の外
部構成の概略を示した斜視図である。図1において、1
は所定の記録信号に基づいてインクを吐出し、所望の画
像記録するインクジェット記録ヘッド(以下、記録ヘッ
ドと称す。)、2は前記記録ヘッド1を乗せて記録行方
向(主走査方向)に走査移動するキャリッジである。前
記キャリッジ2はガイド軸3、4によって摺動可能に支
持されており、タイミングベルト8に連動して主走査方
向に往復運動する。ブーリ6、7に係合している前記タ
イミングベルト8は、ブーリ7を介してキャリッジモー
タ5によって駆動される。
FIG. 11 is a perspective view schematically showing an external configuration of an ink jet recording apparatus which carries a divided drive by mounting a recording head to which the present invention is applied. In FIG. 1, 1
Denotes an ink jet recording head (hereinafter, referred to as a recording head) for ejecting ink based on a predetermined recording signal and recording a desired image, and 2 scans in the recording row direction (main scanning direction) with the recording head 1 mounted thereon. It is a moving carriage. The carriage 2 is slidably supported by guide shafts 3 and 4, and reciprocates in the main scanning direction in conjunction with the timing belt 8. The timing belt 8 engaged with the burries 6 and 7 is driven by the carriage motor 5 via the burries 7.

【0053】記録紙9は、ペーパーパン10によってガ
イドされ、ピンチコーラで圧接させられている図示しな
い紙送りローラーによって搬送される。この搬送は、紙
送りモータl6を駆動源として行なわれる。搬送された
記録紙9は、排紙ローラ13と拍車14とによりテンシ
ョンを加えられていて、弾性部材で形成される紙押え板
12によってヒータ11に圧接させられているため、ヒ
ーター11に密着させられながら搬送される。ヘッド1
により噴射されたインクが付着した記録紙9は、ヒータ
ー1lによって温められ、付着したインクは溶媒が蒸発
して記録紙9に定着する。なお。このヒーター11によ
る加熱定着は必ずしも必要なものではなく、インク等の
特性によって適宜記録装置に備えられていればよい。
The recording paper 9 is guided by a paper pan 10 and is conveyed by a paper feed roller (not shown) pressed by a pinch cola. This conveyance is performed using the paper feed motor 16 as a drive source. The transported recording paper 9 is tensioned by the discharge roller 13 and the spur 14 and is pressed against the heater 11 by the paper pressing plate 12 formed of an elastic member. It is conveyed while being performed. Head 1
The recording paper 9 to which the ink ejected by the ink is adhered is heated by the heater 11, and the adhered ink evaporates the solvent and is fixed on the recording paper 9. In addition. The heating and fixing by the heater 11 is not always necessary, and may be provided in the recording apparatus as appropriate according to the characteristics of the ink and the like.

【0054】15は回復系と呼ばれるユニットで、記録
ヘッド1の吐出口(図示せず)に付着した異物や粘度の
高くなったインクを除去することにより、吐出特性を正
規の状態に維持するためのものである。
Reference numeral 15 denotes a unit called a recovery system, which removes foreign substances and ink having increased viscosity attached to the discharge ports (not shown) of the recording head 1 to maintain the discharge characteristics in a normal state. belongs to.

【0055】18aは回復系ユニット15の一部を構成
するキャップであり、インクジェット記録ヘッド1の吐
出口をキャッピングして、目詰まりの発生を防止するた
めのものである。キャップ18aの内部には、インク吸
収体18が配されている。
Reference numeral 18a denotes a cap which constitutes a part of the recovery system unit 15, and serves to cap the discharge port of the ink jet recording head 1 to prevent clogging. An ink absorber 18 is provided inside the cap 18a.

【0056】また回復系ユニット15の記録領域側に
は、記録ヘッド1の吐出口が形成された面と当接し吐出
口面に付着した異物やインク滴をクリーニングするため
のクリーニングブレード17が設けられている。
On the recording area side of the recovery system unit 15, a cleaning blade 17 is provided for contacting the surface of the recording head 1 on which the discharge port is formed and cleaning foreign substances and ink droplets attached to the discharge port surface. ing.

【0057】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録
を行なうインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置に於いて、優れた効果をもたらすものである。
The present invention provides an excellent effect particularly in a recording head and a recording apparatus of an ink jet recording system in which a flying liquid droplet is formed by utilizing thermal energy and recording is performed. .

【0058】その代表第的な構成や原理については、例
えば、米国特許第4723129号明細書、同第474
0796号明細書に開示されており、本発明はこれらの
基本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録
方式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいず
れにも適用可能である。
The representative configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 474.
No. 0796, and the present invention is preferably performed using these basic principles. This recording method can be applied to both so-called on-demand type and continuous type.

【0059】この記録方式を簡単に説明すると、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液体
(インク)に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じる様
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも―つの駆動
信号を印加することによって、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を生じさせる。この
様に液体(インク)から電気熱変換体に付与する駆動信
号に一対一対応した気泡を形成出来るため、特にオンデ
マンド型の記録法には有効である。この気泡の成長、収
縮により吐出口を介して液体(インク)を吐出させて、
少なくとも―つの滴を形成する。この駆動信号をパルス
形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれる
ので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成
でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号として
は、米国特許第4463359号明細書、同第4345
262号明細書に記載されているようなものが適してい
る。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国
特許第4313124号明細書に記載されている条件を
採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。
The recording method will be briefly described. An electrothermal transducer arranged corresponding to a sheet or a liquid path holding a liquid (ink) and a liquid (ink) corresponding to recording information are used. Heat energy is generated by applying at least one drive signal for providing a rapid temperature rise that exceeds the nucleate boiling phenomenon and causes a film boiling phenomenon, thereby causing film boiling on the heat acting surface of the recording head. . As described above, since bubbles corresponding to the drive signal applied to the electrothermal converter from the liquid (ink) can be formed one-to-one, it is particularly effective for an on-demand type recording method. By discharging the liquid (ink) through the discharge port by the growth and contraction of the bubble,
Form at least one drop. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. Examples of the drive signal in the form of a pulse include U.S. Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345.
No. 262 are suitable. If the conditions described in U.S. Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface described above are adopted, more excellent recording can be performed.

【0060】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
の他に、米国特許第4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書に開示されている様に、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。
As the configuration of the recording head, a configuration combining a discharge port, a liquid flow path, and an electrothermal converter as disclosed in the above-mentioned respective specifications (linear liquid flow path or right-angled liquid flow path)
In addition, the present invention also includes those having a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bent region as disclosed in US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600.

【0061】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを竃気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭59年第123670号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭59年第138461号公報に基づいた
構成においても本発明は有効である。
In addition, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 123670/1984, which discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge port of a gas heat converter for a plurality of electrothermal converters, or a pressure wave of heat energy. The present invention is also effective in a configuration based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration in which the holes to be absorbed correspond to the discharge portions.

【0062】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録可能である記録媒体の最大
幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。
Further, as a recording head in which the present invention is effectively used, there is a full line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium on which a recording apparatus can record. The full line head may be a full line configuration by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above specification, or may be a single full line recording head formed integrally.

【0063】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
が可能と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 replaceable with a print head of a replaceable chip type, which can be electrically connected to the main body of the apparatus and can supply ink from the main body of the apparatus. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head provided in a fixed manner is used.

【0064】又、本発明の記録装置に、記録ヘッドに対
する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
で好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記
録ヘッドに対しての、キャッピング手段、クリーニング
手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別
の加熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
手段を付加することも安定した記録を行なうために有効
である。
It is preferable to add recovery means for the printhead, preliminary auxiliary means, and the like to the recording apparatus of the present invention because the recording apparatus of the present invention can be further stabilized. More specifically, preheating of the recording head by capping means, cleaning means, pressurizing or suction means, an electrothermal transducer or another heating element, or a combination thereof. Means and means for performing a preliminary ejection mode for performing ejection other than printing are also effective for performing stable printing.

【0065】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせて
構成したものかのいずれでも良いが、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 recording mode of the recording apparatus is not limited to the mode for recording only the mainstream color such as black, and may be either a mode in which the recording head is integrally formed or a mode in which a plurality of recording heads are combined. However, the present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of multiple colors of different colors or full color by mixing colors.

【0066】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行なってインクの粘性を安定吐出範囲に
あるように温度制御するものが一般的であるから、使用
記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良
い。
In the embodiments of the present invention described above, the description is made using the liquid ink. However, in the present invention, the ink which is solid at room temperature or the ink which becomes soft at room temperature is used. Can be used. In general, in the above-described ink jet apparatus, the temperature of the ink itself is controlled within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. It is sufficient if the ink is in a liquid state.

【0067】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることも出来る。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。
In addition, an excessive temperature rise of the head and the ink due to thermal energy can be positively prevented by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or to prevent evaporation of the ink. Alternatively, an ink that solidifies in a standing state may be used. In any case, the ink is liquefied for the first time by the application of heat energy, such as one in which the ink is liquefied and ejected as an ink liquid by application of the heat energy according to the recording signal, or one which already starts to solidify when reaching the recording medium. The use of an ink having the following properties is also applicable to the present invention.

【0068】このようなインクは、特開昭54−568
47号公報あるいは特開昭60−71260号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部又は貫通孔に液状
又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としても良い。
Such an ink is disclosed in JP-A-54-568.
No. 47 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-71260, while being held as a liquid or solid substance in a concave portion or a through hole of a porous sheet, facing the electrothermal converter. It is good also as a form.

【0069】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。
In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0070】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファ
クシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
Further, the form of the ink jet recording apparatus of the present invention is not limited to the one used as an image output terminal of information processing equipment such as a computer, a copying apparatus combined with a reader or the like, and a facsimile apparatus having a transmission / reception function. It may take a form.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、改良さ
れたインク路によりバブルが分離されて最大発泡長が小
さくなり、消泡時のキャビテーションによるヒーターイ
ンク路等へのダメージが低減されるので、ヘッドの耐久
性能の向上に多大なる効果を奏し、応答周波数をも向上
させることができる。
As described above, in the present invention, the bubbles are separated by the improved ink path, the maximum foaming length is reduced, and the damage to the heater ink path and the like due to cavitation at the time of defoaming is reduced. Therefore, a great effect is achieved in improving the durability performance of the head, and the response frequency can be improved.

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

【図1】本発明に係る流体抵抗部が設けられたインクジ
ェット記録ヘッドを示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an ink jet recording head provided with a fluid resistance unit according to the present invention.

【図2】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの上断面模式図。
FIG. 2 is a schematic top cross-sectional view of an inkjet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの横断面模式図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの上断面模式図。
FIG. 4 is a schematic top sectional view of an ink jet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの横断面模式図。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの横断面模式図。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの横断面模式図。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの横断面模式図。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an inkjet recording head according to another embodiment of the present invention.

【図9】図6乃至図8にのインクジェット記録ヘッドに
共通する上断面図である。
FIG. 9 is an upper sectional view common to the ink jet recording heads of FIGS. 6 to 8;

【図10】従来のインクジェット記録ヘッドの一例の上
断面模式図である。
FIG. 10 is a schematic top sectional view of an example of a conventional ink jet recording head.

【図11】本発明のインクジェット記録ヘッドを適用可
能な記録装置の一例を示す斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view illustrating an example of a recording apparatus to which the inkjet recording head of the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ノズル 2 オリフィス 3 ヒーター 4 集中抵抗素子 5 インク室 6 バブル 7 分離したバブル 8 飛翔液滴 Reference Signs List 1 nozzle 2 orifice 3 heater 4 concentrated resistance element 5 ink chamber 6 bubble 7 separated bubble 8 flying droplet

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インクを吐出する吐出口と、 該吐出口に対応して設けられたインク路と、 インク路内のインクを加熱して気泡を生じさせるための
熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段と、 を有しているインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記インク路は、前記熱エネルギー発生手段により上流
に、前記気泡の最大発泡時に前記気泡の一部が通る位置
に前記インク路の断面積を局所的に最小とする流体抵抗
部を備えており、かつ、インク路断面積と流体抵抗部に
おけるインク路の最小断面積との比が27%≦H2≦5
5%(H2:流体抵抗部におけるインク路の最小断面積
/インク路断面積)であって、該流体抵抗部により前記
気泡を分断することを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド。
A discharge port for discharging ink; an ink path provided corresponding to the discharge port; and heat energy generation for generating heat energy for heating ink in the ink path to generate bubbles. In the ink jet recording head, the ink path is localized by the thermal energy generating means, and the cross-sectional area of the ink path is localized at a position where a part of the bubble passes when the bubble is maximally foamed. And a ratio of the cross-sectional area of the ink path to the minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance section is 27% ≦ H2 ≦ 5.
5% (H2: minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance part / cross-sectional area of the ink path), wherein the bubble is divided by the fluid resistance part.
【請求項2】 インクを吐出する吐出口と、 該吐出口に対応して設けられたインク路と、 インク路内のインクを加熱して気泡を生じさせるための
熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生手段と、 を有するインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記インク路が、前記熱エネルギー発生手段により上流
であって、前記熱エネルギー発生手段が配された面と異
なる二つの面に向かい合う、前記気泡の最大発泡時に前
記気泡の一部が通る位置に前記インク路の断面積を局所
的に最小とする流体抵抗部を備えており、、かつ、イン
ク路断面積と流体抵抗部におけるインク路の最小断面積
との比が27%≦H2≦55%(H2:流体抵抗部にお
けるインク路の最小断面積/インク路断面積)であっ
て、該流体抵抗部により前記気泡を分断することを特徴
とするインクジェット記録ヘッド。
2. An ejection port for ejecting ink, an ink path provided corresponding to the ejection port, and thermal energy generation for generating heat energy for heating the ink in the ink path to generate bubbles. Means, wherein the ink path is upstream of the thermal energy generating means and faces two surfaces different from the surface on which the thermal energy generating means is disposed, at the time of the maximum foaming of the bubbles. A fluid resistance portion for locally minimizing the cross-sectional area of the ink path is provided at a position where a part of the bubble passes, and the difference between the cross-sectional area of the ink path and the minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance section. The ratio is 27% ≦ H2 ≦ 55% (H2: the minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance section / the cross-sectional area of the ink path), and it is characterized in that the bubble is divided by the fluid resistance section. An ink jet recording head according to.
【請求項3】 前記流体抵抗素子の形状は、上流方向へ
の流体抵抗が下流方向への流体部より大きい形状である
請求項1又は2のいずれかに記載のインクジェット記録
ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the fluid resistance element has a shape in which a fluid resistance in an upstream direction is larger than a fluid portion in a downstream direction.
【請求項4】 前記インク路はその中央に前記流体抵抗
部を備えている請求項1又は2のいずれかに記載のイン
クジェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink path includes the fluid resistance portion at a center thereof.
【請求項5】 前記インク路は、インク路中の前記熱エ
ネルギー発生手段が配された面に前記流体抵抗部を備え
ている請求項lに記載のインクジェット記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink path includes the fluid resistance portion on a surface of the ink path on which the thermal energy generating unit is disposed.
【請求項6】 前記インク路は、インク路中の前記熱エ
ネルギー発生手段が配された面と対抗する面に前記流体
抵抗部を備えている請求項1に記載のインクジェット記
録ヘッド。
6. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink path includes the fluid resistance portion on a surface of the ink path opposite to a surface on which the thermal energy generating unit is arranged.
【請求項7】 前記向かい合う流体抵抗部はそれぞれ鋭
角形状を有しており、鋭角形状の先端部分がインク路の
断面積を最小部分となっている請求項2のインクジェッ
ト記録ヘッド。
7. The ink jet recording head according to claim 2, wherein each of the opposed fluid resistance portions has an acute angle shape, and a tip portion of the acute angle shape has a minimum sectional area of an ink path.
【請求項8】 インクを吐出する吐出口と、該吐出口に
対応して設けられたインク路と、インク路内のインクを
加熱して気泡を生じさせるための熱エネルギーを発生す
る熱エネルギー発生手段とを有しており、前記インク路
が、前記熱エネルギー発生手段より上流に、前記気泡の
最大発泡時に前記気泡の一部が通る位置に前記インク路
の断面積を局所的に最小とする流体抵抗部を備えてお
り、かつ、インク路断面積と流体抵抗部におけるインク
路の最小断面積との比が27%≦H2≦55%(H2:
流体抵抗部におけるインク路の最小断面積/インク路断
面積)であって、該流体抵抗部により前記気泡を分断す
るインクジェット記録ヘッドと、被記録媒体を搬送する
ための搬送手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
8. A discharge port for discharging ink, an ink path provided corresponding to the discharge port, and thermal energy generation for generating heat energy for heating ink in the ink path to generate bubbles. Means, wherein the ink path locally minimizes the cross-sectional area of the ink path at a position upstream of the thermal energy generating means at a position where a part of the bubble passes when the bubble is maximally foamed. A ratio of the cross-sectional area of the ink path to the minimum cross-sectional area of the ink path in the fluid resistance section is 27% ≦ H2 ≦ 55% (H2:
(A minimum cross-sectional area of an ink path / a cross-sectional area of an ink path in a fluid resistance portion), comprising: an ink jet recording head that separates the bubbles by the fluid resistance portion; and transport means for transporting a recording medium. An ink jet recording apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項9】 前記インク路が、前記熱エネルギー発生
手段が配された面と異なる二つの面に向かい合う流体抵
抗部を備えている請求項8のインクジェット記録装置。
9. The ink jet recording apparatus according to claim 8, wherein the ink path includes a fluid resistance portion facing two surfaces different from the surface on which the thermal energy generating means is arranged.
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