JP3277203B2 - Liquid jet recording apparatus and recording head - Google Patents

Liquid jet recording apparatus and recording head

Info

Publication number
JP3277203B2
JP3277203B2 JP8534999A JP8534999A JP3277203B2 JP 3277203 B2 JP3277203 B2 JP 3277203B2 JP 8534999 A JP8534999 A JP 8534999A JP 8534999 A JP8534999 A JP 8534999A JP 3277203 B2 JP3277203 B2 JP 3277203B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
recording
heat
bubble
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP8534999A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11309865A (en
Inventor
卓朗 関谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP8534999A priority Critical patent/JP3277203B2/en
Publication of JPH11309865A publication Critical patent/JPH11309865A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3277203B2 publication Critical patent/JP3277203B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴射記録装置
及び記録ヘッド、より詳細には、バブルを利用してイン
ク滴を噴射させて記録を行う液体噴射記録装置における
記録ヘッドの駆動方法に関する。 【0002】 【従来の技術】液滴を吐出オリフィスから噴射させるに
当って、発熱抵抗体等を用いて熱エネルギー液体に付与
し、エネルギーが付与された液体に急峻な体積増大を伴
う状態変化を生じせしめ、その体積増大に基づく作用力
によって液体を吐出噴射せしめて記録を行う所謂バブル
液体噴射記録装置は、例えば、特開昭55−16166
号公報において公知である。而して、上記特開昭55−
161665号公報に記載された発明においては、気泡
の体積増加のスピードを規定して効果的な吐出性能を得
るようにしているが、インク吐出性能に大きな影響を及
ぼす気泡収縮に関する具体的な記載があまりなく、単
に、体積増加の条件だけで、効果的な吐出性能が得られ
ると考えているようである。 【0003】しかし、インク吐出性能には、気泡収縮が
影響を及ぼす性能もあり、例えば、気泡収縮が影響を及
ぼす性能として、インク滴の切れのよい吐出、サテライ
ト滴のない吐出、1滴吐出後の次のインク供給スピード
(応答周波数スピードに関係する)等があり、これらを
抜きにして効果的なインク吐出性能は語れない。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたもので、特に、バブルジェット
型液体噴射記録装置及び記録ヘッドにおいて、インクの
吐出性能を向上させることを目的としてなされたもので
ある。 【0005】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、記録
液体を液滴として吐出するために設けられた吐出口と、
該吐出口に前記記録液体を導く流路と、該流路の一部に
設けられ、液滴を吐出するための熱エネルギーが前記記
録液体に作用する部分である熱作用部と、熱エネルギー
を発生する手段としての電気熱変換体とを具備する液体
噴射記録装置において、該液体噴射記録装置は、前記流
路を構成する溝と該溝と連通した液室部分と該液室部分
に連通し、該液室部分に記録液体を導入するための記録
液導入部分とを一体的に形成した流路基板を、熱伝導性
の高い基板の上に、熱伝導性の低い薄層である蓄熱層
と、電気熱変換体としての電気抵抗体層を形成した発熱
体基板に積層してなり、前記電気抵抗体層に通電するこ
とによって、数μsecの高熱流を前記記録液体に与
え、気泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用
力で、前記吐出口より液滴を吐出、飛翔させ、被記録面
に付着させる液体噴射記録装置であって、前記気泡が発
生してから最大体積になるまでの時間をti、最大体積
になってから消滅するまでの時間をtdとする時、それ
らの関係が、気泡の発生〜成長、収縮〜消滅にともなう
前記記録液体の移動が追従する範囲内で、 【0006】 【数2】 なる関係式を満足して記録することを特徴としたもので
ある。請求項2の発明は、記録液体を液滴として吐出す
るために設けられた吐出口を形成した基板と、液滴を吐
出するための熱エネルギーが前記記録液体に作用する部
分である熱作用部と熱エネルギーを発生する手段として
の電気熱変換体を形成した発熱体基板とを積層し、水系
インクを充填してなる液体噴射記録ヘッドにおいて、前
記発熱体基板は、熱伝導性の高い基板の上に、熱伝導性
の低い薄層である蓄熱層と、電気熱変換体としての薄膜
抵抗体層を形成するとともに複数の熱作用部に対応する
複数の制御電極と共通の電極よりなり、前記薄膜抵抗体
層に通電することによって、数μsecの高熱流束を前記
水系インクの記録液体に与え、気泡を発生させ、該気泡
の体積増加にともなう作用力で、前記吐出口より液滴を
吐出、飛翔させ、被記録面に付着させる液体噴射記録ヘ
ッドであって、前記気泡が発生してから最大体積になる
までの時間をt i 、最大体積になってから消滅するまで
の時間をt d とする時、それらの関係が、気泡の発生〜
成長、収縮〜消滅にともなう前記水系インクの記録液体
の移動が追従する範囲内で、 【数2】 となるように前記熱作用部の構造および熱作用部への入
力エネルギーを決めたことを特徴としたものである。 【0007】 【発明の実施の形態】図4は、本発明が適用される液体
噴射記録ヘッドの一例を示す斜視図、図4は、該記録ヘ
ッドを構成する蓋基板(図5(A))と基板(図5
(B))の分解斜視図、図6は、蓋基 板を裏側から見
た斜視図で、図中、1は蓋基板(流路板)、2は基板、
3は液体流入口、4は液体吐出口、5は溝、6はインク
部屋を形成するための領域、7は個別(独立)電極、8
は共通電極、9は発熱体で、基板2の表面には、発熱体
9が共通電極8とともに形成されており、蓋基板1と、
基板2とを接合することにより、溝5は液体(インク)
流路及び吐出口4を形成し、領域6は流入口3から導入
される記録液体(インク)を収容するためのインク部屋
を形成する。周知のように、基板2上に流路板1を接合
した時に、流路板1の溝5と基板2の上面とでインク流
路が形成され、このインク流路のインク吐出側下面の一
部に発熱体9が配設された構造となり、該発熱体9によ
ってインクを加熱して該インク中に気泡(バブル)を発
生せしめ、その気泡の体積変化によってインク流路の端
部よりインク滴を噴射させるものである。 【0008】図7(A)〜(G)は、上述のごときバブ
ル利用のインクジェットドロップジェネレータにおける
インク滴生成過程を示す図で、図中、10はインク、2
0は気泡、30は生成されたインク滴で、その他流路板
1、基板2、独立電極7、共通電極8、発熱体9等は図
5に示した通りであり、周知のように、発熱体9を一時
的に加熱することによってインク滴30を噴射させる。
バブルインクジェットは、上述のようにして、流路内の
液体(インク)を薄膜抵抗体によって通電加熱してイン
クを急激に沸騰させ、発生した気泡の圧力作用によって
吐出口からインク液滴を吐出し、吐出した液滴を紙など
の被記録物に着弾して、記録画素を形成する。 【0009】本発明は、上述のごときバブルジェット型
インクジェットの気泡の発生時間、収縮時間とインク吐
出性能、とりわけ、インク滴の切れのよい吐出、サテラ
イト滴のない吐出、1滴の吐出後の次のインク供給スピ
ード等との関係について、実験データにもとづき、最適
となるようにしたものであるが、最初に、バブルジェッ
トの一般原理について説明する。 【0010】気泡の発生・消滅過程は、ヒーター・流路
の構成、通電加熱条件等によって変化し、インクジェッ
ト記録装置として実用的であるためには、次のような条
件を満足することが必要である。 (1)吐出に充分な圧力が得られること。 (2)現象の再現性(気泡安定性)が良いこと。 (3)応答周波数が高いこと。 【0011】このような条件は、日常的に見られる沸騰
現象から考えると、達成困難であるように思われる。な
ぜなら、 (1)液滴を吐出させるためには、吐出口の液面の表面
張力に打ち勝って滴形成をさせる必要がある。ところ
が、通常の沸騰現象では、沸騰開始温度は液体の沸点+
数℃以下であり、対応する蒸気圧は大気圧に比べてそん
なに高くない。 (2)沸騰は、相変化と流れを伴なう複雑な伝熱現象で
あり、電気的・機械的現象に比べてはるかにランダムで
ある。また、高周波数で繰り返し駆動するためには、発
泡から消泡までの応答時間が短くなければならない。と
ころが、通常の沸騰条件下で温度上昇・下降の時定数を
減少させるには限界がある。 【0012】バブルジェット記録装置においては、熱伝
導性の高い基板の上に熱伝導性の低い薄い層(蓄熱層)
および薄い電気抵抗体層(ヒーター)を形成し、極めて
短い加熱パルス(〜数μsec)で高熱流束をインクに
与えることによって、上の条件を満足させている。すな
わち、 (1)薄膜技術によって形成された平滑な伝熱面に高熱
流束を与えることによって、非常に高い温度(水系イン
クの場合〜300℃)までインクを過熱することができ
る。このときの蒸気圧は、大気圧の数10倍に達し、液
滴を吐出させるのに充分である。 (2)バブルジェットにおける発泡は、ヒーター面のく
ぼみなどに捕捉された気体が発泡の核になる通常の沸騰
現象と異なり、伝熱面近くのインクが過熱限界に到達す
ることによって一斉に気化するので、現象の再現性が高
い。 (3)加熱時には、蓄熱層の効果によってインクが充分
に加熱される。加熱時間が短いためごく一部のインク
(ヒーター上〜数μm)しか加熱されないうえ、気泡形
成後は、蒸気の断熱効果によってヒーターからの伝熱は
ほとんど停止する。従って、気泡の成長とともにインク
の温度および気泡内の圧力は、急激に低下し、キャビテ
ーション気泡の状態となる。気泡の消滅速度は極めて大
きく、消泡時に衝撃によるヒーターの破壊が問題となる
ほどである。余分の熱は、蓄熱層を通過して基板に逃げ
る。 【0013】図1は、本発明の一実施例を説明するため
の要部拡大断面図、図2は、熱作用部(ヒーター部)に
発生する気泡の体積Vの時間的変化を示す一例を示す図
で、図2に示すように、気泡が発生してから、最大気泡
体積Vmaxになるまでの時間をti、最大気泡体積Vmax
になってから消滅するまでの時間をtdとする。 【0014】図1は、インク滴吐出後の液室内(オリフ
ィス近傍)の状態を示すが、気泡20は最大気泡に達し
た後、矢印Aの方向に収縮する。それにともない、オリ
フィス側ではメニスカスが矢印Bのように引き込む。一
方、右側のインク供給側からは、気泡収縮にともなう作
用力で矢印Cのようにインクが移動(供給)する。メニ
スカスの移動或いはインクの移動(供給)は、気泡の収
縮スピードに大きく依存し、そのスピードがある範囲内
にない時、次のような不具合が生ずる。たとえば、メニ
スカスの移動に起因するものとしては、吐出インク滴の
切れの悪さ、サテライト滴の発生、オリフィスからの不
要空気の吹い込み、オリフィス面でのインクだれ等、
又、インクの移動(供給)に関しては、あまりに気泡収
縮スピードが速いとそれにインク供給が追従しなかった
り(応答スピードが追いつかない)、又、逆におそい
と、記録スピードが遅くなり好ましくない。 【0015】本発明は、気泡の発生、収縮の実験、観察
を行なっているうちに、上記の現象(不具合点)が、気
泡の発生、収縮の挙動に大きく依存していることをつき
とめ、好ましい気泡の発生、収縮挙動条件を見いだすた
めに、諸々の角度から検討し、実際に多種多様の記録ヘ
ッドを設計、製作し、種々の角度からの実験を繰り返し
て、以下の条件を見いだしたものである。すなわち、 【0016】 【数3】 【0017】となるような関係に、気泡の発生及び収縮
スピードを規定したものであるが、更に好適には、 【0018】 【数4】 【0019】とされ、最適には、 【0020】 【数5】 【0021】とされる。気泡の発生及び収縮スピード
は、加える信号電圧、パルス巾、パルス波形、パルス電
流、インク物性、インク温度、液室ディメンション、発
熱部構成、発熱部材料、発熱部ディメンション等によっ
て変えられる。 【0022】図3は、各パラメータを変化させ、td
iの値を変えて、それと吐出性能の関係を調べ、安定
吐出領域(良好印字品質領域)を示したデータの一例
で、A−B領域は使用不可領域、B−E領域は実用印字
品質領域、C−E領域は良好印字品質領域、D−E領域
は最良印字品質領域、E−F領域は使用不可領域であ
る。上式で、td/tiの上 限を3,5,10という数
字で示したが、これはあくまでも平均値で、実際には、
3±0.3,5±0.3,10±0.3のバラツキの範囲
をもっている。この理由としては、上記の気泡の発生及
び収縮スピードを決定する各々の因子が実際に実験する
うえにおいて、バラツキをもっているからと考えられ
る。 【0023】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、気泡の発生、収縮スピードの条件を上記
(1)式の範囲内に設定することにより、 イ.インク滴の切れのよい吐出、 ロ.サテライト滴のない吐出、 ハ.ミスト状にならない均一液滴の吐出、 ニ.オリフィスからの不要空気の吸い込みのない吐出、 ホ.オリフィス面でのインクだれのない吐出、 ヘ.応答周波数の高速化吐出 を行うことができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid jet recording apparatus.
And the recording head, and more particularly to a driving method of the recording head in the liquid jet recording apparatus for performing recording by ejecting ink droplets by utilizing the bubble. In ejecting liquid droplets from a discharge orifice, heat is applied to a heat energy liquid by using a heating resistor or the like, and a state change accompanied by a sharp increase in volume of the liquid to which energy has been applied. A so-called bubble liquid ejection recording apparatus which performs recording by ejecting and ejecting a liquid by an action force based on the increase in the volume is disclosed in, for example, JP-A-55-16166.
It is known in the publication. Thus, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the invention described in Japanese Patent No. 161665, an effective ejection performance is obtained by regulating the speed of increase in the volume of bubbles. However, a specific description relating to bubble shrinkage which greatly affects ink ejection performance is given. It seems that it is thought that effective ejection performance can be obtained only by the condition of volume increase, not so much. [0003] However, the ink ejection performance is also affected by bubble shrinkage. For example, bubble shrinkage has an effect that can be achieved by sharply discharging ink droplets, discharging without satellite droplets, and after discharging one droplet. And the next ink supply speed (related to the response frequency speed). SUMMARY OF THE INVENTION [0004] The present invention has been made in view of the above circumstances, and more particularly, to improve ink ejection performance in a bubble jet type liquid jet recording apparatus and recording head . It was made for the purpose of. According to a first aspect of the present invention, there is provided a discharge port provided for discharging a recording liquid as a droplet,
A flow channel that guides the recording liquid to the discharge port, a heat acting portion that is provided in a part of the flow channel and is a portion where heat energy for discharging liquid droplets acts on the recording liquid, A liquid jet recording apparatus including an electrothermal transducer as a generating means, wherein the liquid jet recording apparatus is connected to a groove forming the flow path, a liquid chamber portion communicating with the groove, and the liquid chamber portion. A flow storage substrate integrally formed with a recording liquid introduction portion for introducing a recording liquid into the liquid chamber portion, and a heat storage layer, which is a thin layer having low heat conductivity, on a substrate having high heat conductivity. And a heating element substrate on which an electric resistor layer as an electrothermal converter is formed, and by applying a current to the electric resistor layer, a high heat flux of several μsec is given to the recording liquid to generate bubbles. To generate liquid from the discharge port by the action force accompanying the volume increase of the bubble. Discharge, to fly, a liquid jet recording apparatus to be attached to the recording surface, the time until the bubble reaches a maximum volume from the occurrence t i, the time to extinction after becoming maximum volume When t d is set, the relationship is as follows within a range in which the movement of the recording liquid accompanying the generation-growth and contraction-disappearance of bubbles follows. It is characterized in that recording is performed while satisfying the following relational expression. According to a second aspect of the present invention, the recording liquid is discharged as droplets.
And a substrate provided with a discharge port provided for
A part in which thermal energy for emitting acts on the recording liquid
As a heat action part and a means to generate heat energy
And a heating element substrate on which an electrothermal transducer of
In a liquid jet recording head filled with ink,
The heating element substrate is placed on a substrate with high thermal conductivity,
Thermal storage layer, which is low in thickness, and thin film as electrothermal converter
Form a resistor layer and support multiple heat acting parts
A thin film resistor comprising a plurality of control electrodes and a common electrode;
By energizing the layer, a high heat flux of several μsec
When applied to the aqueous ink recording liquid, bubbles are generated.
With the action force accompanying the volume increase, the droplets are
Ejecting, flying, and attaching to the recording surface
A maximum volume after the bubbles are generated.
Time t i , from when the volume reaches its maximum to when it disappears
When the time and t d, their relationship is, generation of bubbles -
Recording liquid of the water-based ink accompanying growth, shrinkage to disappearance
Within the range of movement of the follow-up, [number 2] The structure of the heat acting part and the entrance into the heat acting part
It is characterized by the determination of force energy. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a liquid jet recording head to which the present invention is applied, and FIG. 4 is a cover substrate constituting the recording head (FIG. 5 (A)). And substrate (Fig. 5
FIG. 6 is an exploded perspective view of (B)), and FIG. 6 is a perspective view of the lid substrate viewed from the back side, where 1 is a lid substrate (flow path plate), 2 is a substrate,
3 is a liquid inlet, 4 is a liquid outlet, 5 is a groove, 6 is a region for forming an ink chamber, 7 is an individual (independent) electrode, 8
Denotes a common electrode, 9 denotes a heating element, and a heating element 9 is formed on the surface of the substrate 2 together with the common electrode 8.
By bonding with the substrate 2, the groove 5 becomes liquid (ink)
The flow path and the discharge port 4 are formed, and the area 6 forms an ink chamber for containing a recording liquid (ink) introduced from the inlet 3. As is well known, when the flow path plate 1 is joined to the substrate 2, an ink flow path is formed by the groove 5 of the flow path plate 1 and the upper surface of the substrate 2, and one of the lower surfaces of the ink flow path on the ink ejection side is formed. A heating element 9 is disposed in the portion, and the ink is heated by the heating element 9 to generate air bubbles (bubbles) in the ink. Is to be injected. FIGS. 7A to 7G are diagrams showing an ink droplet generation process in the ink-jet drop generator using a bubble as described above. In FIG.
0 is a bubble, 30 is a generated ink droplet, and the other flow path plate 1, substrate 2, independent electrode 7, common electrode 8, heating element 9 and the like are as shown in FIG. The ink droplets 30 are ejected by temporarily heating the body 9.
As described above, bubble ink jets a liquid (ink) in a flow path through a thin-film resistor and heats it to rapidly boil the ink, and ejects ink droplets from an ejection port by a pressure action of generated bubbles. The ejected droplet lands on a recording material such as paper to form a recording pixel. The present invention relates to a bubble jet type ink jet as described above, in which bubble generation time, shrinkage time and ink discharge performance, particularly, discharge with good cutting of ink droplets, discharge without satellite droplets, and the following after discharge of one droplet. The relationship with the ink supply speed is optimized based on experimental data. First, the general principle of the bubble jet will be described. The process of generating and extinguishing bubbles varies depending on the configuration of the heater and the flow path, the conditions of energization and heating, and the like. In order to be practical as an ink jet recording apparatus, the following conditions must be satisfied. is there. (1) Sufficient pressure for ejection is obtained. (2) Good reproducibility of the phenomenon (bubble stability). (3) High response frequency. [0011] Such conditions seem to be difficult to achieve in view of the boiling phenomena that are seen on a daily basis. This is because (1) In order to discharge a droplet, it is necessary to form a droplet overcoming the surface tension of the liquid surface of the discharge port. However, in a normal boiling phenomenon, the boiling start temperature is equal to the boiling point of the liquid +
It is below a few degrees Celsius and the corresponding vapor pressure is not so high compared to atmospheric pressure. (2) Boiling is a complex heat transfer phenomenon involving phase change and flow, and is much more random than electrical and mechanical phenomena. Further, in order to drive repeatedly at a high frequency, the response time from foaming to defoaming must be short. However, there is a limit to reducing the time constant of temperature rise / fall under normal boiling conditions. In a bubble jet recording apparatus, a thin layer having low thermal conductivity (heat storage layer) is provided on a substrate having high thermal conductivity.
By forming a thin electric resistor layer (heater) and applying a high heat flux to the ink with an extremely short heating pulse (up to several μsec), the above condition is satisfied. (1) By applying a high heat flux to the smooth heat transfer surface formed by the thin film technology, the ink can be heated to a very high temperature (up to 300 ° C. in the case of a water-based ink). The vapor pressure at this time reaches several tens of times the atmospheric pressure, and is sufficient to discharge droplets. (2) Bubbling in a bubble jet is different from a normal boiling phenomenon in which gas trapped in a dent on a heater surface or the like becomes a nucleus of foaming, and ink near a heat transfer surface vaporizes at once by reaching an overheating limit. Therefore, the reproducibility of the phenomenon is high. (3) At the time of heating, the ink is sufficiently heated by the effect of the heat storage layer. Since the heating time is short, only a small part of the ink (up to several μm above the heater) is heated, and after the bubbles are formed, the heat transfer from the heater almost stops due to the heat insulating effect of steam. Accordingly, the temperature of the ink and the pressure inside the bubble rapidly decrease with the growth of the bubble, and the state becomes a cavitation bubble. The rate of bubble disappearance is extremely high, and the destruction of the heater due to impact at the time of bubble disappearance becomes a problem. Excess heat escapes to the substrate through the heat storage layer. FIG. 1 is an enlarged sectional view of an essential part for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an example showing a temporal change of a volume V of bubbles generated in a heat acting portion (heater portion). a diagram showing, as shown in FIG. 2, since the bubbles are generated, the time until the maximum bubble volume V max t i, the maximum bubble volume V max
The time to disappear after becoming a t d. FIG. 1 shows the state of the liquid chamber (in the vicinity of the orifice) after the ejection of ink droplets. The bubble 20 contracts in the direction of arrow A after reaching the maximum bubble. Accordingly, the meniscus retracts as indicated by arrow B on the orifice side. On the other hand, from the right ink supply side, the ink moves (supplies) as indicated by arrow C by the action force accompanying the bubble contraction. The movement of the meniscus or the movement (supply) of the ink greatly depends on the contraction speed of the bubbles. When the speed is not within a certain range, the following problems occur. For example, as a result of the movement of the meniscus, poor discharge of ink droplets, generation of satellite droplets, unnecessary air blowing from the orifice, ink dripping at the orifice surface, etc.
Regarding the movement (supply) of the ink, if the bubble contraction speed is too high, the ink supply does not follow (the response speed cannot catch up), and if it is slow, the recording speed becomes slow, which is not preferable. According to the present invention, while conducting experiments and observations of bubble generation and shrinkage, it has been found that the above-mentioned phenomenon (defect) largely depends on the behavior of bubble formation and shrinkage. In order to find out the conditions of bubble generation and shrinkage behavior, we examined from various angles, actually designed and manufactured various recording heads, repeated experiments from various angles, and found the following conditions. is there. That is, In this relation, the generation and shrinkage speeds of the bubbles are defined. More preferably, the following expression is satisfied. And, optimally, It is assumed that The speed of bubble generation and shrinkage can be changed depending on the applied signal voltage, pulse width, pulse waveform, pulse current, ink physical properties, ink temperature, liquid chamber dimensions, heat generating portion configuration, heat generating portion material, heat generating portion dimensions, and the like. FIG. 3 shows that each parameter is changed and t d /
By examining the relationship between the value of t i and the ejection performance, it is an example of data showing a stable ejection area (good print quality area), where AB area is an unusable area and BE area is practical print quality. The area, the CE area are the good print quality area, the DE area is the best print quality area, and the EF area is the unusable area. In the above equation, the upper limit of t d / t i is shown by the numbers 3, 5, and 10. However, this is merely an average value.
It has a variation range of 3 ± 0.3, 5 ± 0.3, and 10 ± 0.3. The reason for this is considered to be that the factors that determine the generation and contraction speeds of the above-mentioned bubbles vary in actual experiments. As is apparent from the above description, according to the present invention, by setting the conditions of the bubble generation and the shrinkage speed within the range of the above formula (1), Discharge of ink droplets with good sharpness, b. Discharge without satellite drops, c. Discharge of uniform droplets that do not form mist, d. E. No discharge of unnecessary air from the orifice, e. Discharge without dripping at the orifice surface, f. It is possible to perform ejection with a high response frequency.

【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明は一実施例を説明するための要部拡大
断面図である。 【図2】 気泡体積の時間変化を示す図である。 【図3】 安定吐出領域の一例を示す図である。 【図4】 本発明が適用される液体噴射記録ヘッドの一
例を示す斜視図である。 【図5】 該記録ヘッドを構成する蓋基板と基板の分解
斜視図である。 【図6】 蓋基板を裏側から見た斜視図である。 【図7】 バブルジェット記録におけるインク滴の生成
過程を説明するための図である。 【符号の説明】 1…蓋基板(流路板)、2…基板、3…液体流入口、4
…液体吐出口、5…溝、6…インク液室、7…個別(独
立)電極、8…共通電極、9…発熱体、10…インク、
20…気泡、30…インク滴。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an enlarged sectional view of a main part for explaining one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a time change of a bubble volume. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a stable ejection region. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a liquid jet recording head to which the present invention is applied. FIG. 5 is an exploded perspective view of a lid substrate and the substrate that constitute the recording head. FIG. 6 is a perspective view of the lid substrate as viewed from the back side. FIG. 7 is a diagram for explaining a process of generating ink droplets in bubble jet recording. [Description of Signs] 1 ... Lid substrate (flow path plate), 2 ... Substrate, 3 ... Liquid inlet, 4
... Liquid ejection port, 5 groove, 6 ink liquid chamber, 7 individual (independent) electrode, 8 common electrode, 9 heating element, 10 ink,
20: air bubbles, 30: ink droplets.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−161663(JP,A) 特開 昭62−156971(JP,A) 特開 昭62−261453(JP,A) 特開 昭55−132267(JP,A) 特許2907338(JP,B2) 特許3109729(JP,B2)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page       (56) References JP-A-56-16163 (JP, A)                 JP-A-62-156971 (JP, A)                 JP-A-62-261453 (JP, A)                 JP-A-55-132267 (JP, A)                 Patent 2907338 (JP, B2)                 Patent 3109729 (JP, B2)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.記録液体を液滴として吐出するために設けられた吐
出口と、該吐出口に前記記録液体を導く流路と、該流路
の一部に設けられ、液滴を吐出するための熱エネルギー
が前記記録液体に作用する部分である熱作用部と、熱エ
ネルギーを発生する手段としての電気熱変換体とを具備
する液体噴射記録装置において、該液体噴射記録装置
は、前記流路を構成する溝と該溝と連通した液室部分と
該液室部分に連通し、該液室部分に記録液体を導入する
ための記録液導入部分とを一体的に形成した流路基板
を、熱伝導性の高い基板の上に、熱伝導性の低い薄層で
ある蓄熱層と、電気熱変換体としての電気抵抗体層を形
成した発熱体基板に積層してなり、前記電気抵抗体層に
通電することによって、数μsecの高熱流を前記記録
液体に与え、気泡を発生させ、該気泡の体積増加にとも
なう作用力で、前記吐出口より液滴を吐出、飛翔させ、
被記録面に付着させる液体噴射記録装置であって、前記
気泡が発生してから最大体積になるまでの時間をti
最大体積になってから消滅するまでの時間をtdとする
時、それらの関係が、気泡の発生〜成長、収縮〜消滅に
ともなう前記記録液体の移動が追従する範囲内で、 【数1】 となるように前記熱作用部の構造および熱作用部への入
力エネルギーを決めたことを特徴とする液体噴射記録装
置。2. 記録液体を液滴として吐出するために設けられた
吐出口を形成した基板と、液滴を吐出するための熱エネ
ルギーが前記記録液体に作用する部分である熱作用部と
熱エネルギーを発生する手段としての電気熱変換体を形
成した発熱体基板とを積層し、水系インクを充填してな
る液体噴射記録ヘッドにおいて、前記発熱体基板は、熱
伝導性の高い基板の上に、熱伝導性の低い薄層である蓄
熱層と、電気熱変換体としての薄膜抵抗体層を形成する
とともに複数の熱作用部に対応する複数の制御電極と共
通の電極よりなり、前記薄膜抵抗体層に通電することに
よって、数μsecの高熱流束を前記水系インクの記録液
体に与え、気泡を発生させ、該気泡の体積増加にともな
う作用力で、前記吐出口より液滴を吐出、飛翔させ、被
記録面に付着させる液体噴射記録ヘッドであって、前記
気泡が発生してから最大体積になるまでの時間をti
最大体積になってから消滅するまでの時間をtdとする
時、それらの関係が、気泡の発生〜成長、収縮〜消滅に
ともなう前記水系インクの記録液体の移動が追従する範
囲内で、 【数1】 となるように前記熱作用部の構造および熱作用部への入
力エネルギーを決めたことを特徴とする液体噴射記録ヘ
ッド。
(57) [Claims] A discharge port provided for discharging the recording liquid as a droplet, a flow path for guiding the recording liquid to the discharge port, and a part of the flow path provided with heat energy for discharging the liquid droplet. In a liquid jet recording apparatus comprising a heat acting portion acting on the recording liquid, and an electrothermal converter as a means for generating thermal energy, the liquid jet recording apparatus has a groove forming the flow path. A flow channel substrate integrally formed with a liquid chamber portion communicating with the groove and a recording liquid introduction portion communicating with the liquid chamber portion and introducing a recording liquid into the liquid chamber portion. On a high substrate, a heat storage layer that is a thin layer with low thermal conductivity and a heating element substrate on which an electric resistance layer as an electric heat conversion element is formed, and a current is supplied to the electric resistance layer. Accordingly, the high heat flux of several μsec applied to said recording liquid to generate a bubble In acting force accompanying the volume increase of the bubble, the liquid droplet ejection, to fly from the discharge port,
A liquid jet recording apparatus to be attached to a recording surface, wherein the time from when the bubble is generated to when it reaches the maximum volume is t i ,
When the time from the time when the volume reaches the maximum volume to the time when the liquid disappears is t d , the relationship is as follows within the range in which the movement of the recording liquid accompanying the generation-growth and shrinkage-disappearance of bubbles follows. A liquid jet recording apparatus characterized in that the structure of the heat acting section and the input energy to the heat acting section are determined so that 2. A substrate having an ejection port provided for ejecting a recording liquid as a droplet, a heat acting portion which is a portion where thermal energy for ejecting the droplet acts on the recording liquid, and means for generating thermal energy In a liquid jet recording head formed by laminating a heating element substrate on which an electrothermal transducer is formed and filling with a water-based ink, the heating element substrate has a high thermal conductivity on a substrate having a high thermal conductivity. A heat storage layer, which is a thin layer, and a thin-film resistor layer as an electrothermal converter are formed, and a plurality of control electrodes corresponding to a plurality of heat acting portions and a common electrode are provided, and the thin-film resistor layer is energized. By applying a high heat flux of several μsec to the recording liquid of the water-based ink, bubbles are generated, and droplets are ejected and fly from the ejection ports by the action force accompanying the increase in the volume of the bubbles. Liquid jet attached to A recording head, the time until the bubble reaches a maximum volume from the occurrence t i,
Assuming that the time from when the volume reaches the maximum volume to disappearance is t d , the relationship between them is within a range in which the movement of the recording liquid of the water-based ink following the generation-growth and shrinkage-extinction of bubbles follows: Equation 1 The structure of the heat acting portion and the input energy to the heat acting portion are determined so as to be as follows.
JP8534999A 1999-03-29 1999-03-29 Liquid jet recording apparatus and recording head Expired - Lifetime JP3277203B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8534999A JP3277203B2 (en) 1999-03-29 1999-03-29 Liquid jet recording apparatus and recording head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8534999A JP3277203B2 (en) 1999-03-29 1999-03-29 Liquid jet recording apparatus and recording head

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62308866A Division JP2907338B2 (en) 1987-10-12 1987-12-07 Liquid jet recording method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11309865A JPH11309865A (en) 1999-11-09
JP3277203B2 true JP3277203B2 (en) 2002-04-22

Family

ID=13856214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8534999A Expired - Lifetime JP3277203B2 (en) 1999-03-29 1999-03-29 Liquid jet recording apparatus and recording head

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3277203B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6079301B2 (en) 2013-02-28 2017-02-15 株式会社リコー Image forming apparatus and head drive control method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11309865A (en) 1999-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2653652B2 (en) Ink jet print head for use in thermal ink jet printers
JPH0729429B2 (en) Printhead for use in thermal ink jet printers
JPH0684071B2 (en) Printer head for ink jet printer
JPH0117862B2 (en)
JPS5811169A (en) Liquid-injection recording method
JP2907338B2 (en) Liquid jet recording method
JP3277203B2 (en) Liquid jet recording apparatus and recording head
JPS6159913B2 (en)
JPH05116317A (en) Ink jet record head and recording method using same
JP3109729B2 (en) Liquid jet recording head
JPH04255357A (en) Ink jet recording apparatus
JP2693455B2 (en) Liquid jet recording head
JP3678315B2 (en) Inkjet recording device
JP2758638B2 (en) Liquid jet recording head
JPH0691873A (en) Ink-jet head
JPS6342868A (en) Liquid jet recording head
JP2790844B2 (en) Liquid jet recording head
JP3061188B2 (en) Liquid jet recording device
JPH0237301B2 (en) EKITAIFUNSHAKIROKUHO
JPH05345418A (en) Ink jet recording head
JP2763539B2 (en) Liquid jet recording head
JPH021317A (en) Liquid jet recording head
JPH02137932A (en) Liquid jet recorder
JP2962900B2 (en) Ink droplet ejection recording method and recording head
JP2902137B2 (en) Ink flight recording device

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term