JP3495920B2 - Liquid discharge method, liquid discharge head, and liquid discharge device - Google Patents

Liquid discharge method, liquid discharge head, and liquid discharge device

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JP3495920B2
JP3495920B2 JP23611998A JP23611998A JP3495920B2 JP 3495920 B2 JP3495920 B2 JP 3495920B2 JP 23611998 A JP23611998 A JP 23611998A JP 23611998 A JP23611998 A JP 23611998A JP 3495920 B2 JP3495920 B2 JP 3495920B2
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14048Movable member in the chamber

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  • Ink Jet (AREA)
  • 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]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望
の液体を吐出する液体吐出方法と、液体吐出ヘッドおよ
び液体吐出装置に関し、特に、気泡の発生を利用して変
位する可動部材を用いた液体吐出方法、液体吐出ヘッド
および液体吐出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid ejecting method and a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus for ejecting a desired liquid by generating bubbles by applying heat energy to the liquid. The present invention relates to a liquid ejecting method, a liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus that use a movable member that is displaced by utilizing generation.

【0002】また、本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮
革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス
等の被記録媒体に対し記録を行うプリンタ、複写機、通
信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有する
ワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複
合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明で
ある。
The present invention also provides a printer for performing recording on a recording medium such as paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood and ceramics, a copying machine, a facsimile having a communication system, and a printer. The present invention can be applied to a device such as a word processor having a unit, and further to an industrial recording device that is combined with various processing devices.

【0003】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与
することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像
を付与することをも意味する。
In the present invention, "recording" means not only giving an image having a meaning such as characters and figures to a recording medium, but also giving an image having no meaning such as a pattern. Also means.

【0004】[0004]

【従来の技術】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化(気泡の発生)を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわ
ゆるバブルジェット記録方法が従来知られている。この
バブルジェット記録方法を用いる記録装置には、米国特
許第4,723,129号等の公報に開示されているよ
うに、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に
連通するインク流路と、インク流路内に配されたインク
を吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変
換体が一般的に配されている。
2. Description of the Related Art By applying energy such as heat to ink, a state change accompanied by a sharp volume change (generation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from an ejection port by an action force based on the state change. An ink jet recording method, which is a so-called bubble jet recording method, in which an image is formed by adhering this onto a recording medium is conventionally known. In a recording apparatus using this bubble jet recording method, as disclosed in US Pat. No. 4,723,129, an ejection port for ejecting ink and an ink flow communicating with this ejection port are disclosed. The channels and the electrothermal converters as energy generating means for ejecting the ink disposed in the ink flow paths are generally disposed.

【0005】この様な記録方法によれば、品位の高い画
像を高速、低騒音で記録することができると共に、この
記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出
口を高密度に配置することができるため、小型の装置で
高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得る
ことができるという多くの優れた点を有している。この
ため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンタ
ー、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利
用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムに
まで利用されるようになってきている。
According to such a recording method, it is possible to record a high-quality image at high speed and with low noise, and in the head performing this recording method, the ejection openings for ejecting ink are arranged at high density. Therefore, it has many excellent points that a high-resolution recorded image and a color image can be easily obtained with a small apparatus. Therefore, in recent years, this bubble jet recording method has been used in many office devices such as printers, copying machines, and facsimiles, and has also come to be used in industrial systems such as textile printing devices.

【0006】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近
年さらにたかまっている。
As the bubble jet technology has been used for products in various fields as described above, various requirements as described below have been further increased in recent years.

【0007】高画質な画像を得るために、インクの吐出
スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好なイン
ク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動条件
が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐出され
た液体の液流路内への充填(リフィル)速度の速い液体
吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したものも提案
されている。
In order to obtain a high-quality image, driving conditions have been proposed for providing a liquid ejection method, etc., in which the ink ejection speed is fast and good ink ejection can be performed based on stable bubble generation, or high-speed recording is performed. From this point of view, there has been proposed a liquid flow head having an improved flow path shape in order to obtain a liquid discharge head having a high filling (refill) speed of the discharged liquid into the liquid flow path.

【0008】このようなヘッドの他にも、気泡の発生に
伴って発生するバック波(吐出口へ向かう方向とは逆の
方向へ向かう圧力)に着目し、吐出において損失エネル
ギーになるバック波を防止する構造の発明が特開平6−
31918号公報(特に第3図)に開示されている。こ
の公報に記載の発明は、三角形状の板状部材の三角形部
分を気泡を発生するヒーターに対して対向させたもので
ある。この発明では、板状部材によってバック波を一時
的に且つわずかには抑えられている。しかし、気泡の成
長と三角形部分との相関関係については全く触れていな
いし、その着想もないため、上記の発明は以下の問題点
を含んでいる。
In addition to such a head, attention is paid to a back wave (pressure directed in the direction opposite to the direction toward the ejection port) generated with the generation of bubbles, and The invention of the structure for preventing is disclosed in JP-A-6-
No. 31918 (particularly FIG. 3). In the invention described in this publication, a triangular portion of a triangular plate member is opposed to a heater that generates bubbles. In the present invention, the back wave is temporarily and slightly suppressed by the plate member. However, since the correlation between the bubble growth and the triangular portion is not mentioned at all and there is no idea of it, the above invention includes the following problems.

【0009】すなわち、上記公報に記載の発明では、ヒ
ータが凹部の底に位置しており吐出口との直線的連通状
態をとれないため、液滴形が安定できず、さらに気泡の
成長は三角形の頂点の部分の周囲から許容されているた
め、気泡は三角形の板状部材の片側から反対側全体まで
成長し、結果的に板状部材が存在していないかのように
液中における通常の気泡の成長が完成してしまう。従っ
て、成長した気泡にとって板状部材の存在は何ら関係の
ないものとなってしまう。逆に、板状部材の全体が気泡
に囲まれるために、気泡の収縮段階において、凹部に位
置するヒーターへのリフィルは乱流を生じせしめ、その
凹部内に微小気泡を蓄積する原因となり、成長気泡に基
づいて吐出を行う原理自体を乱すことになってしまう。
That is, in the invention described in the above-mentioned publication, since the heater is located at the bottom of the recess and cannot establish a linear communication with the discharge port, the droplet shape cannot be stabilized, and the bubble growth is triangular. Since it is allowed around the top of the triangle, bubbles grow from one side of the triangular plate to the entire opposite side, and as a result, normal bubbles in the liquid as if the plate was not present. The growth of bubbles is completed. Therefore, the presence of the plate-shaped member has nothing to do with the grown bubbles. On the contrary, since the entire plate-shaped member is surrounded by bubbles, refilling the heater located in the recess causes turbulent flow during the bubble contraction stage, which causes the accumulation of minute bubbles in the recess, causing growth. The principle itself of discharging based on bubbles is disturbed.

【0010】他方、EP公開公報EP436047A1
は、吐出口近傍域と気泡発生部との間にこれらを遮断す
る第1弁と、気泡発生部とインク供給部との間にこれら
を完全に遮断する第2弁とを交互に開閉させる発明を提
案している(EP436047A1の第4〜9図)。し
かし、この発明はこれら3つの部屋を2つづつに区分し
てしまうために、吐出時には液滴に追従するインクが大
きな尾引きとなり、気泡成長・収縮・消泡を行う通常の
吐出方式に比べてサテライトドットがかなり多くなって
しまう(消泡によるメニスカス後退の効果を使えないと
推定される)。また、リフィル時は、気泡発生部に液体
が消泡に伴って供給されるが、吐出口近傍域には次の発
泡が生じるまで液体は供給できないので、吐出液滴のば
らつきが大きいだけでなく、吐出応答周波数が極めて小
さく、実用レベルではない。
On the other hand, EP publication EP436047A1
The invention alternately opens and closes a first valve that shuts off a portion near the discharge port and the bubble generating portion, and a second valve that shuts off the bubble generating portion and the ink supply portion completely. Are proposed (FIGS. 4-9 of EP436047A1). However, in the present invention, since these three chambers are divided into two, the ink that follows the droplets becomes a large trail at the time of ejection, and compared with the normal ejection method in which bubble growth, contraction, and defoaming are performed. Therefore, the satellite dots are considerably increased (it is presumed that the effect of meniscus receding due to defoaming cannot be used). Further, at the time of refilling, the liquid is supplied to the bubble generation part along with the defoaming, but since the liquid cannot be supplied to the area near the discharge port until the next foaming occurs, not only is there a large variation in the discharged droplets. , The ejection response frequency is extremely small, and is not at a practical level.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術とはま
ったく異なり液滴の吐出に関し有効に貢献できる可動部
材(自由端を支点よりも吐出口側に有する板状部材等)を
用いた発明が、本願出願人によって数多く提案されてい
る。その発明のうち、特開平9-48127号公報は上述した
可動部材の挙動がわずかに乱れることを防止すべく、可
動部材の変位の上限を規制する発明を開示している。ま
た、特開平9-323420号公報は、上記可動部材に対して、
上流における共通液室の位置を、上記可動部材の利点を
利用して可動部材の自由端側;つまり下流側にシフトさ
せてリフィル能力を高める発明を開示している。これら
は、発明が生み出される前提の想定に、気泡の成長を可
動部材で一時的に包み込んだ状態から一気に吐出口側に
開放する形態を採っていたため、気泡全体が液滴形成に
関わる個々の要素や、それらの相関関係については注目
されていない。
An invention using a movable member (a plate-like member having a free end closer to the discharge port than a fulcrum) that can effectively contribute to the discharge of liquid droplets is completely different from the above-mentioned prior art. , Have been proposed by the applicant of the present application. Among the inventions, Japanese Patent Laid-Open No. 9-48127 discloses an invention in which the upper limit of the displacement of the movable member is regulated in order to prevent the behavior of the movable member described above from being slightly disturbed. Further, JP-A-9-323420 discloses that, with respect to the movable member,
Disclosed is an invention in which the position of the common liquid chamber in the upstream is shifted to the free end side of the movable member; In these cases, the assumption that the invention was created was that the growth of bubbles was temporarily wrapped in the movable member and then opened to the discharge port side at once, so that the entire bubbles are associated with individual elements involved in droplet formation. No attention has been paid to their correlation.

【0012】次の段階として、本願出願人は、特開平10
-24588号公報にて、液体吐出に関わる要素として圧力波
伝播による気泡成長に注目した発明(音響波)として、
気泡発生領域の一部を上記可動部材から開放する発明を
開示している。しかしながら、この発明においても液体
吐出時の気泡の成長のみに着目しているため、気泡全体
が液滴自体の形成に係わる個々の要素や、それらの相関
関係について注目されていない。
As the next step, the applicant of the present invention has disclosed that
-24588, as an invention (acoustic wave) focusing on bubble growth by pressure wave propagation as an element related to liquid ejection,
An invention is disclosed in which a part of the bubble generation region is released from the movable member. However, even in the present invention, since attention is paid only to the growth of bubbles at the time of ejecting the liquid, no attention is paid to the individual elements relating to the formation of the droplets themselves as a whole and their correlations.

【0013】従来から知られている膜沸騰による気泡の
前方部分(エッヂシューター型)が吐出に大きな影響を与
えることは知られているものの、この部分をより効率よ
く吐出液滴の形成に貢献せしめることについて従来着目
したものはなく、本発明はこれらの技術的解明をすべく
本発明者たちは鋭意研究を行った。
Although it is known that the front portion (edge shooter type) of bubbles due to film boiling which has been conventionally known has a great influence on ejection, this portion can contribute to formation of ejected droplets more efficiently. Nothing has hitherto been paid attention to this, and the present inventors have conducted diligent research in order to clarify the technical aspects of the present invention.

【0014】本発明は、この吐出液滴形成という観点か
ら気泡の発生から消泡にいたる経過をより詳細に解析す
ることで、数多くの発明が生まれた中の一つであって、
インクジェットに特有の印字品位を低下させ、装置自体
や記録媒体を汚すサテライトを減少させ、連続吐出動作
における画像品位の安定性を達成するという従来の技術
水準に比べ極めて高い水準に至った。
The present invention is one of many inventions born from a more detailed analysis of the process from bubble generation to defoaming from the viewpoint of forming discharged droplets.
It has reached an extremely high level as compared with the conventional technical level that the printing quality peculiar to an inkjet is reduced, the satellites that stain the apparatus itself and the recording medium are reduced, and the stability of the image quality in continuous ejection operation is achieved.

【0015】本発明の主たる目的は以下の通りである。The main objects of the present invention are as follows.

【0016】本発明の第1の目的は、発生した気泡とそ
の吐出口側の液体及び供給側の液体を可動部材と液流路
全体の構造とによって抑制することで、極めて新規な液
体吐出原理を提供することにある。
The first object of the present invention is to suppress the generated bubbles, the liquid on the discharge port side and the liquid on the supply side thereof by the movable member and the structure of the entire liquid flow path, and thereby a very novel liquid discharge principle. To provide.

【0017】本発明の第2の目的は、吐出滴形成工程を
抑制することでサテライトの減少を図るとともに、吐出
動作においてサテライトを完全になくす液体吐出方法及
び液体吐出ヘッドを提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a liquid ejecting method and a liquid ejecting head in which the satellites are reduced by suppressing the ejected droplet forming process and the satellites are completely eliminated in the ejecting operation.

【0018】本発明の第3の目的は、サテライトやメニ
スカスの変動による弊害を除去するための記録装置のシ
ステム上の負荷構成を軽減することにある。
A third object of the present invention is to reduce the load structure on the system of the recording apparatus for eliminating the adverse effects caused by the fluctuation of satellites and meniscus.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、液流路中の液体を加熱して該液体中に気泡
を発生させて成長させ、前記液流路中に設けられている
一端支持の片持ち梁状の可動部材を前記気泡の成長に伴
って初期状態から変位させ、該気泡が最大体積となる前
に前記可動部材により前記液流路の上流側を実質的に閉
鎖するとともに、前記気泡の成長に伴う圧力によって前
記液流路の下流側に連通する吐出口から前記液体を吐出
し、前記液体吐出後、前記気泡の消泡に伴って、前記可
動部材が変位状態から前記初期状態に復帰する液体吐出
方法であって、同一の前記液流路から連続的に液体吐出
を行なう場合には、先の液体吐出後に前記変位状態から
復帰する前記可動部材の振動が完全に収束してしまう前
であって、前記可動部材が前記変位状態に向う方向に変
位している最中に、次の液体吐出のための前記液体の加
熱を開始することを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a liquid in a liquid flow path, in which the liquid is heated to generate bubbles in the liquid to grow. The one-end supported cantilever-shaped movable member is displaced from the initial state as the bubble grows, and the movable member substantially moves the upstream side of the liquid flow path before the bubble reaches the maximum volume. The liquid is ejected from the ejection port communicating with the downstream side of the liquid flow path by the pressure accompanying the growth of the air bubble, and after the liquid is ejected, the movable member is displaced along with the defoaming of the air bubble. In the liquid ejecting method for returning from the state to the initial state, when liquid is continuously ejected from the same liquid flow path, the vibration of the movable member returning from the displaced state after the previous liquid ejection is Before it completely converges, While the member is displaced in a direction toward the displacement state, characterized by starting the heating of the liquid for the next liquid discharge.

【0020】さらに、前記液流路中に発熱体が設けられ
ており、該発熱体を駆動することにより前記液体の加熱
を行なうことが好ましい。そしてこの場合、前記発熱体
が電気熱変換体であり、該電気熱変換体に駆動パルスを
供給することにより前記液体の加熱を行なってもよい。
Further, it is preferable that a heating element is provided in the liquid flow path and the liquid is heated by driving the heating element. In this case, the heating element may be an electrothermal converter, and the liquid may be heated by supplying a drive pulse to the electrothermal converter.

【0021】本発明の液体吐出ヘッドは、液流路中の液
体を加熱して該液体中に気泡を発生させる発熱体と、前
記液流路の下流側に連通し前記気泡の成長に伴う圧力に
よって前記液体が吐出する吐出口と、前記液流路中に一
端支持の片持ち梁状に設けられ、自由端が前記吐出口側
に位置する可動部材と、前記気泡の成長に伴う前記可動
部材の変位時に該可動部材と実質的に接触して、前記液
流路の上流側を実質的に閉鎖する規制部と、前記発熱体
の駆動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段が、
同一の前記液流路から連続的に液体吐出を行なう場合に
は、先の液体吐出後に前記変位状態から復帰する前記可
動部材の振動が完全に収束してしまう前であって、前記
可動部材が前記変位状態に向う方向に変位している最中
に、次の液体吐出のための前記発熱体の駆動を行なうこ
とを特徴とする。そして、前記可動部材および前記規制
部が互いに実質的に接触して前記液流路の上流側を実質
的に閉鎖することによって、上流方向への前記液体の移
動および前記気泡の成長を規制する。
In the liquid discharge head of the present invention, a heating element that heats the liquid in the liquid flow path to generate bubbles in the liquid, and a pressure that is connected to the downstream side of the liquid flow path and accompanies the growth of the bubbles. An ejection port through which the liquid is ejected, a movable member that is provided in a cantilever shape with one end supported in the liquid flow path, and has a free end located on the ejection port side, and the movable member that accompanies the growth of the bubbles. When it is displaced, it has a restricting portion that substantially contacts the movable member and substantially closes the upstream side of the liquid flow path, and a control means that controls the driving of the heating element. ,
When the liquid is continuously discharged from the same liquid flow path, before the vibration of the movable member returning from the displaced state after the previous liquid discharge is completely converged, It is characterized in that the heating element is driven for the next liquid discharge while being displaced in the direction toward the displacement state. Then, the movable member and the restriction portion substantially contact each other to substantially close the upstream side of the liquid flow path, thereby restricting the movement of the liquid in the upstream direction and the growth of the bubbles.

【0022】また、本発明の液体吐出装置は、前記した
液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出された液
体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と
を備えている。そして、前記液体吐出ヘッドからインク
を吐出し、被記録媒体にインクを付着させることで記録
を行う。
Further, the liquid ejecting apparatus of the present invention comprises the above-mentioned liquid ejecting head and a recording medium conveying means for conveying the recording medium receiving the liquid ejected from the liquid ejecting head. Then, recording is performed by ejecting ink from the liquid ejecting head and adhering the ink to the recording medium.

【0023】なお、本発明の説明で用いる「上流」「下
流」とは、液体の供給源から気泡発生領域(又は可動部
材)を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、
又はこの構成上の方向に関しての表現として表されてい
る。
The terms "upstream" and "downstream" used in the description of the present invention refer to the liquid flow direction from the liquid supply source to the discharge port via the bubble generation region (or movable member).
Alternatively, it is expressed as an expression regarding this structural direction.

【0024】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
気泡の中心に対して、上記流れ方向や上記構成上の方向
に関する下流側、又は、発熱体の面積中心より下流側の
領域で発生する気泡を意味する。同様に、気泡自体に関
する「上流側」とは気泡の中心に対して、上記流れ方向
や上記構成上の方向に関する上流側、又は、発熱体の面
積中心より上流側の領域で発生する気泡を意味する。
The "downstream side" with respect to the bubble itself means
It means a bubble generated in the downstream side with respect to the center of the bubble in the flow direction or the structural direction, or in the region downstream from the center of the area of the heating element. Similarly, the term "upstream side" regarding the bubble itself means a bubble generated in the upstream side with respect to the flow direction or the above structural direction with respect to the center of the bubble, or in the region upstream from the center of area of the heating element. To do.

【0025】また本発明で用いる可動部材と規制部との
「実質的な接触」とは両者の間に数μm程度の液体が介
在した近接状態であっても、直接接触した状態であって
もよい。
Further, the "substantial contact" between the movable member and the regulating portion used in the present invention means that the movable member and the regulating portion are in a close state with a liquid of about several μm interposed therebetween or in a direct contact state. Good.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1,2は本発明の液体吐出ヘッドの1つ
の実施の形態を液流路方向で切断した断面図で示すとと
もに、液流路内の特徴的な現象を図1(a)〜(f)お
よび図2(a)〜(e)の工程に分けて示したものであ
る。
FIGS. 1 and 2 are sectional views of one embodiment of the liquid discharge head according to the present invention taken along the liquid flow path, and show characteristic phenomena in the liquid flow path as shown in FIGS. 2 (f) and FIG. 2 (a) to (e) are shown separately.

【0028】本形態の液体吐出ヘッドでは、液体を吐出
するための吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エ
ネルギーを作用させる発熱体2が平滑な素子基板1に設
けられており、素子基板1上に発熱体2に対応して液流
路10が配されている。液流路10は吐出口18に連通
していると共に、複数の液流路10に液体を供給するた
めの共通液室13に連通しており、吐出口18から吐出
された液体に見合う量の液体をこの共通液室13から受
け取る。符号Mは吐出液が形成するメニスカスを表し、
メニスカスMは、吐出口18及びそれに連通する液流路
10の内壁によって発生する毛細管力によって通常負圧
である共通液室13の内圧に対して、吐出口18近傍で
つり合っている。
In the liquid ejection head of this embodiment, as the ejection energy generating element for ejecting the liquid, the heating element 2 for applying the heat energy to the liquid is provided on the smooth element substrate 1, and on the element substrate 1. The liquid flow path 10 is arranged corresponding to the heating element 2. The liquid flow path 10 is in communication with the discharge port 18 and also with the common liquid chamber 13 for supplying liquid to the plurality of liquid flow paths 10, and has an amount commensurate with the liquid discharged from the discharge port 18. The liquid is received from this common liquid chamber 13. Reference symbol M represents a meniscus formed by the discharge liquid,
The meniscus M is balanced in the vicinity of the discharge port 18 with respect to the internal pressure of the common liquid chamber 13, which is usually a negative pressure due to the capillary force generated by the discharge port 18 and the inner wall of the liquid flow path 10 communicating with the discharge port 18.

【0029】液流路10は、発熱体2を備えた素子基板
1と天板50が接合されることで構成されており、発熱
体2と吐出液との接する面の近傍領域には、発熱体2が
急速に加熱されて吐出液に発泡を生じさせる気泡発生領
域11が存在する。この気泡発生領域11を有する液流
路10に、可動部材31が、少なくとも一部が発熱体2
と対面するように配されている。この可動部材31は吐
出口18に向かう下流側に自由端32を有すると共に、
液流路10よりも上流側に配置された支持部材34に支
持されている一端支持の片持ち梁状である。特に本形態
では、上流側へのバック波及び液体の慣性力に影響す
る、気泡の上流側半分の成長を抑制するため、自由端3
2が気泡発生領域11の中央付近に配されている。そし
て可動部材31は気泡発生領域11で発生する気泡の成
長に伴い、支持部材34に対して変位可能である。この
変位するときの支点33は支持部材34における可動部
材31の支持部となっている。
The liquid flow path 10 is constructed by joining the element substrate 1 provided with the heating element 2 and the top plate 50, and heat is generated in the area in the vicinity of the surface where the heating element 2 contacts the discharge liquid. There is a bubble generation region 11 in which the body 2 is rapidly heated to cause foaming in the discharged liquid. In the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11, the movable member 31 is at least partially formed in the heating element 2.
It is arranged so as to face. The movable member 31 has a free end 32 on the downstream side toward the discharge port 18, and
It has a cantilever shape with one end supported by a support member 34 arranged on the upstream side of the liquid flow path 10. In particular, in the present embodiment, the free end 3 is suppressed in order to suppress the growth of the upstream half of the bubbles, which affects the back wave to the upstream side and the inertial force of the liquid.
2 is arranged near the center of the bubble generation region 11. The movable member 31 can be displaced with respect to the support member 34 as the bubbles generated in the bubble generation region 11 grow. The fulcrum 33 at the time of this displacement serves as a support portion of the movable member 31 in the support member 34.

【0030】気泡発生領域11の中央上方にはストッパ
(規制部)64が位置していて、気泡の上流側半分の成
長を抑制するために可動部材31の変位をある範囲で規
制している。共通液室13から吐出口18への流れにお
いて、ストッパ64を境に上流側に、液流路10と比較
して相対的に流路抵抗の低い低流路抵抗領域65が設け
られている。この領域65における流路構造は上壁がな
かったり流路断面積が大きいことなどで、液の移動に対
し流路から受ける抵抗を小さくしている。
A stopper (regulating portion) 64 is located above the center of the bubble generating region 11 and regulates the displacement of the movable member 31 within a certain range in order to suppress the growth of the upstream half of the bubble. In the flow from the common liquid chamber 13 to the discharge port 18, a low flow path resistance region 65 having a flow path resistance relatively lower than that of the liquid flow path 10 is provided on the upstream side of the stopper 64 as a boundary. The flow channel structure in this region 65 has no upper wall or has a large flow channel cross-sectional area, so that the resistance received from the flow channel with respect to the movement of the liquid is reduced.

【0031】以上の構成により、変位した可動部材31
とストッパ64との接触によって、気泡発生領域11を
有する液流路10が吐出口18を除いて、実質的に閉じ
た空間になるという従来にない特徴的なヘッド構造を提
案している。
With the above structure, the displaced movable member 31
It proposes a unique head structure in which the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 becomes a substantially closed space except for the discharge port 18 by the contact between the stopper 64 and the stopper 64.

【0032】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの吐出
動作について詳しく説明する。なお、図1には1発目の
液体吐出を示し、図2には続いて行われる2発目の液体
吐出について示している。図3は、駆動時の気泡の体積
と可動部材の変位を示したグラフである。
Next, the ejection operation of the liquid ejection head of this embodiment will be described in detail. Note that FIG. 1 shows the first liquid discharge, and FIG. 2 shows the second liquid discharge that is subsequently performed. FIG. 3 is a graph showing the volume of bubbles and the displacement of the movable member during driving.

【0033】図1(a)は、発熱体2に電気エネルギー
等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が
熱を発生する前の状態を示す。ここで重要なことは、可
動部材31が、発熱体2の発熱によって発生する気泡に
対し、この気泡の上流側半分に対面する位置(初期状
態)に設けられており、かつ、可動部材31の変位を規
制するストッパ64が気泡発生領域11の中央上方に設
けられていることである。つまり、液流路構造と可動部
材の配置位置とによって、気泡の上流側半分が可動部材
31に押え込まれるようになっている。図3に示す時間
T=0において発熱体に電気パルスを印加すると、気泡
発生領域11内を満たす液体の一部が発熱体2によって
加熱され、膜沸騰に伴う気泡が発生し、時間とともに気
泡が成長して体積が大きくなる。なお、この時、可動部
材の反発力により、可動部材の変位は気泡の体積変化よ
り遅れて始まる(図3に示すA時点)。
FIG. 1 (a) shows a state before energy such as electric energy is applied to the heating element 2 and shows a state before the heating element generates heat. What is important here is that the movable member 31 is provided at a position (initial state) facing the upstream half of the bubble generated by the heat generated by the heating element 2, and That is, the stopper 64 that restricts the displacement is provided above the center of the bubble generation region 11. That is, depending on the liquid flow path structure and the arrangement position of the movable member, the upstream half of the bubble is pressed into the movable member 31. When an electric pulse is applied to the heating element at time T = 0 shown in FIG. 3, a part of the liquid filling the bubble generation region 11 is heated by the heating element 2, bubbles are generated due to film boiling, and the bubbles are generated with time. It grows and becomes large in volume. At this time, due to the repulsive force of the movable member, the displacement of the movable member starts later than the change in the volume of the bubble (time A in FIG. 3).

【0034】図3に示すように気泡が成長していくと、
上流側すなわち共通液室13方向への液体の移動が低流
路抵抗領域65によって大きな流れとなるが、可動部材
31はストッパ64に接近または接触するまで変位する
と、それ以上の変位が規制される(図3に示すB時
点)。そのため、上流方向への液体の移動もそこで大き
く制限される。すなわち、この可動部材31の変位状態
において、液流路10の上流側(少なくとも気泡発生領
域11の中心よりも上流側)が実質的に閉鎖され、液流
路10とその上流に位置する共通液室13との間の液体
および気泡の流通が実質的に遮断される。これにより気
泡40の上流側への成長も可動部材31で制限される。
しかしながら、上流方向への液体の移動力は大きいた
め、可動部材31は上流方向へ引っ張られる応力を大き
く受けて撓んだ状態で保持され、この間に前記の通り気
泡が最大体積に成長する(図3のC時点)。図1(b)
では、気泡発生領域11内の気泡が最大に成長した状態
を示す。このとき、気泡40の発生に基づく圧力により
液流路10内の液体が下流側及び上流側に移動し、上流
側においては気泡40の成長により可動部材31が変位
し、下流側においては吐出口18から吐出滴66が飛び
出そうとしている。
As the bubbles grow as shown in FIG.
The movement of the liquid toward the upstream side, that is, toward the common liquid chamber 13 becomes a large flow due to the low flow path resistance region 65, but when the movable member 31 is displaced until it approaches or contacts the stopper 64, further displacement is restricted. (Time B shown in FIG. 3). Therefore, the movement of the liquid in the upstream direction is also greatly restricted there. That is, in the displaced state of the movable member 31, the upstream side of the liquid flow path 10 (at least the upstream side of the center of the bubble generation region 11) is substantially closed, and the liquid flow path 10 and the common liquid located upstream thereof. The flow of liquid and air bubbles with the chamber 13 is substantially blocked. As a result, the growth of the bubbles 40 on the upstream side is also limited by the movable member 31.
However, since the moving force of the liquid in the upstream direction is large, the movable member 31 is largely bent by the stress pulled in the upstream direction and is held in a bent state, and the bubbles grow to the maximum volume as described above (Fig. (Point C of 3). Figure 1 (b)
Indicates a state in which the bubbles in the bubble generation region 11 have grown to the maximum. At this time, the liquid in the liquid flow path 10 moves to the downstream side and the upstream side due to the pressure based on the generation of the bubbles 40, the movable member 31 is displaced by the growth of the bubbles 40 on the upstream side, and the discharge port on the downstream side. The ejected droplet 66 is about to be ejected from 18.

【0035】本発明においては図4に示すように、気泡
40の吐出口側の部分と吐出口との間は液流に対しまっ
すぐな流路構造を保っている「直線的連通状態」となっ
ている。これは、より好ましくは、気泡の発生時に生じ
る圧力波の伝播方向とそれに伴う液体の流動方向と吐出
方向とが直線的に一致させることで、吐出滴66の吐出
方向や吐出速度等の吐出状態をきわめて高いレベルで安
定化させるという理想状態を形成することが望ましい。
本発明では、この理想状態を達成、または近似させるた
めの一つの定義として、吐出口18と発熱体2、特に気
泡の吐出口側に影響力を持つ発熱体の吐出口側(下流側)
とが直接直線で結ばれる構成とすればよく、これは、流
路内の流体がない状態であれば、吐出口の外側から見て
発熱体、特に発熱体の下流側が観察することが可能な状
態である。
In the present invention, as shown in FIG. 4, a "linear communication state" is maintained between the discharge port side portion of the bubble 40 and the discharge port, maintaining a straight flow path structure for the liquid flow. ing. More preferably, this is because the propagating direction of the pressure wave generated when the bubbles are generated and the liquid flowing direction and the ejecting direction corresponding to the propagating direction are linearly aligned with each other, so that the ejecting state of the ejected droplet 66, the ejecting speed, and the like. It is desirable to create the ideal state of stabilizing V at a very high level.
In the present invention, as one definition for achieving or approximating this ideal state, the discharge port 18 and the heating element 2, particularly the discharge port side (downstream side) of the heating element having influence on the discharge port side of bubbles.
It suffices that the and are directly connected by a straight line. This means that when there is no fluid in the flow path, the heating element, especially the downstream side of the heating element, can be observed when viewed from the outside of the discharge port. It is in a state.

【0036】その後、図1(c)に示すように、前述し
た膜沸騰の後に気泡内部の負圧が液流路内の下流側への
液体の移動に打ち勝って、気泡40の収縮が開始され
る。この時点では、気泡成長による液体の上流方向への
力が大きく残るため、気泡40の収縮開始後一定の間は
可動部材31は未だストッパ64に接触された状態であ
り、気泡40の収縮の多くは吐出口18から上流方向へ
の液移動を生じさせる。つまり、図1(b)に示した段
階の直後は、変位した可動部材31とストッパ64との
接触によって、液流路10の上流側が閉鎖され、気泡発
生領域11を有する液流路10が吐出口18を除いて、
実質的に閉じた空間になっているため、気泡40の収縮
エネルギーは吐出口18近傍の液体を上流方向へ移動さ
せる力として働く。したがって、メニスカスMはこの時
点で吐出口18から液流路10内に大きく引き込まれ、
吐出液滴66と繋がっている液柱を強い力ですばやく切
り離すことになる。その結果、図1(d)に示すよう
に、吐出口18の外側にとり残される液滴すなわちサテ
ライト(副滴)67が少なくなる。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, after the above-mentioned film boiling, the negative pressure inside the bubble overcomes the movement of the liquid to the downstream side in the liquid flow path, and the contraction of the bubble 40 is started. It At this point, since a large force of the liquid in the upstream direction due to bubble growth remains, the movable member 31 is still in contact with the stopper 64 for a certain period after the start of contraction of the bubble 40, and most of the contraction of the bubble 40 occurs. Causes the liquid to move from the discharge port 18 in the upstream direction. That is, immediately after the stage shown in FIG. 1B, the upstream side of the liquid flow path 10 is closed by the contact between the displaced movable member 31 and the stopper 64, and the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 is discharged. Except for exit 18.
Since the space is substantially closed, the contraction energy of the bubble 40 acts as a force for moving the liquid near the ejection port 18 in the upstream direction. Therefore, the meniscus M is largely drawn into the liquid flow path 10 from the discharge port 18 at this point,
The liquid column connected to the ejected droplet 66 is quickly separated with a strong force. As a result, as shown in FIG. 1D, the number of droplets, that is, satellites (sub droplets) 67 left outside the ejection port 18 decreases.

【0037】図1(d)では、消泡工程が終了し吐出液
滴66とメニスカスMが分断された状態を示す。まず、
低流路抵抗領域65では液体の上流方向の移動力に対し
可動部材31の反発力が勝り、可動部材31の下方変位
(変位状態から初期状態への復帰)とそれに伴う低流路
抵抗領域65での下流方向への流れとが開始される(図
3のD時点)。これと同時に、低流路抵抗領域65での
下流方向への流れは流路抵抗が小さい為、急速に大きな
流れとなってストッパ64部分を介し液流路10へ流れ
込む。これにより、メニスカスMを液流路10内へと急
速に引き込む流れが急に低下するため、メニスカスMは
吐出口18から外側に残った液柱部分を引き込みながら
比較的低速で発泡前の位置へ戻り始める。したがって、
メニスカスの振動を高速に収束させることができる。
FIG. 1 (d) shows a state in which the discharging droplet 66 and the meniscus M are separated after the defoaming process is completed. First,
In the low flow path resistance region 65, the repulsive force of the movable member 31 exceeds the moving force of the liquid in the upstream direction, and the downward displacement of the movable member 31 (return from the displaced state to the initial state) and the low flow path resistance region 65 associated therewith. And the flow in the downstream direction is started (at the point D in FIG. 3). At the same time, the flow in the downstream direction in the low flow resistance region 65 has a small flow resistance, so that it rapidly becomes a large flow and flows into the liquid flow path 10 via the stopper 64 portion. As a result, the flow that rapidly draws the meniscus M into the liquid flow path 10 suddenly decreases, so that the meniscus M draws the liquid column portion remaining outside from the discharge port 18 to a position before foaming at a relatively low speed. Start returning. Therefore,
Vibration of the meniscus can be converged at high speed.

【0038】一方、吐出滴66とその直後に存在するサ
テライト67は図1(c)における急速なメニスカス引
き込みによって極めて近接しており、吐出滴66の飛翔
の後方に生じる空気の渦により吐出滴に引き寄せられる
力を受ける現象、いわゆるスリップストリーム現象が発
生する。
On the other hand, the ejected droplet 66 and the satellite 67 existing immediately thereafter are very close to each other due to the rapid meniscus drawing in FIG. 1C, and the ejected droplet 66 is formed into a ejected droplet by the vortex of air generated behind the flight of the ejected droplet 66. A phenomenon called a slipstream phenomenon occurs, which receives a force attracted.

【0039】この現象について詳しく説明する。旧来か
らの液体吐出ヘッドでは吐出口から液体が吐出された瞬
間に液滴が球体を形成することはなく、先端に球状部を
持つ液柱に近い状態で吐出される。そして、尾引きの部
分が主滴とメニスカスの両方に引っ張られてメニスカス
より切り離されたときに尾引きの部分からサテライトド
ットが形成され、主滴と共に被記録体へ飛翔することが
知られている。サテライトドットは主滴よりも後から飛
翔するため、メニスカスにも引っ張られていた分だけ吐
出速度が低く、その着弾位置が主滴とずれて、印字品位
が劣化してしまう。本発明による液体吐出ヘッドでは、
前述のようにメニスカスを後退させる力が旧来の液体吐
出ヘッドよりも大きいため、主滴が吐出した後の尾引き
部分を引っ張る力が強く、尾引き部分とメニスカスを切
り離す力が強くなってこの切り離すタイミングも早くな
る。メニスカスが後退する力が強く速度が速いというこ
とは、図1(c)に示すように、主滴とメニスカスとの
間の尾引きの部分が速く引っ張られ、この尾引き部分に
おいて液柱が従来よりも細長くなる。この細長い部分で
液柱が切り離されやすく、その結果、尾引き部分から形
成されるサテライトドットが小さくなり、また主滴とサ
テライトドットとの距離が短くなる。さらに、尾引き部
分がいつまでもメニスカスに引っ張られ続けないため、
吐出速度が低下せず、吐出滴66の後方でいわゆるスリ
ップストリーム現象によりサテライト67が引き寄せら
れる。
This phenomenon will be described in detail. In the conventional liquid ejection head, the droplet does not form a sphere at the moment when the liquid is ejected from the ejection port, and is ejected in a state close to a liquid column having a spherical portion at the tip. It is known that when the trailing portion is pulled by both the main droplet and the meniscus and separated from the meniscus, satellite dots are formed from the trailing portion and fly to the recording medium together with the main droplet. . Since the satellite dots fly after the main droplet, the ejection speed is low because the satellite dot is pulled by the meniscus, and the landing position of the satellite dot deviates from the main droplet, deteriorating the print quality. In the liquid ejection head according to the present invention,
As described above, since the force for retracting the meniscus is larger than that of the conventional liquid ejection head, the force for pulling the tailing portion after the main droplet is ejected is strong, and the force for separating the tailing portion and the meniscus becomes strong, and this separation is performed. The timing will be earlier. The strong retreat force of the meniscus and the high speed means that the trailing portion between the main droplet and the meniscus is pulled fast as shown in FIG. Will be more slender than. The liquid column is easily separated at this elongated portion, and as a result, the satellite dots formed from the trailing portion become smaller and the distance between the main droplet and the satellite dot becomes shorter. In addition, the tail part does not continue to be pulled by the meniscus forever,
The discharge speed does not decrease, and the satellite 67 is attracted behind the discharge droplet 66 by a so-called slipstream phenomenon.

【0040】なお、このように、メニスカスの後退が速
く尾引きの部分が細くなるのは、気泡40が収縮してい
るのに、液流路10の上流側が閉鎖されて上流側からの
液体引き込みができず、下流側(吐出口近傍)からのみ
液体の引き込みを行なおうとするからである。このよう
な状態となるのは、図3のC時点(気泡40の最大体積
時つまり消泡開始時)からD時点(可動部材31の復帰
開始時)までの間である。
As described above, the retreat of the meniscus is fast and the tailing portion becomes thin because the bubble 40 is contracted, but the upstream side of the liquid flow path 10 is closed and the liquid is drawn from the upstream side. This is because the liquid cannot be obtained and the liquid is drawn only from the downstream side (near the ejection port). This state occurs from the time point C in FIG. 3 (when the bubble 40 is at the maximum volume, that is, when defoaming starts) to the time point D (when the movable member 31 starts returning).

【0041】図1(e)では図1(d)の状態がさらに
進んだ状態を示す。サテライト67はさらに吐出滴66
に近接し同時に引き寄せられ、スリップストリーム現象
による引き力も増大する。一方、上流側から吐出口18
方向への液体移動は、可動部材31の変位オーバーシュ
ートで初期位置より下方に変位(図3のE時点)するこ
とで上流側からの液体の引き込みと吐出口18方向への
液体の押し出し現象を生じさせる。しかも、ストッパ6
4が存在する液流路の断面積拡大によって吐出口18方
向への液流れが増大し、メニスカスMの吐出口18への
復帰が加速する。この事により、本形態におけるリフィ
ル特性は飛躍的に向上する。
FIG. 1E shows a further advanced state of FIG. 1D. The satellite 67 has a further drop 66.
And are attracted at the same time, and the pulling force due to the slipstream phenomenon also increases. On the other hand, from the upstream side, the discharge port 18
In the movement of the liquid in the direction, the displacement overshoot of the movable member 31 causes the liquid to be displaced downward from the initial position (at the point E in FIG. 3) so that the liquid is drawn in from the upstream side and the liquid is pushed out toward the ejection port 18. Give rise to. Moreover, the stopper 6
The cross-sectional area of the liquid flow path where 4 exists increases the liquid flow in the direction of the discharge port 18, and the return of the meniscus M to the discharge port 18 is accelerated. As a result, the refill characteristics in this embodiment are dramatically improved.

【0042】図1(f)では、図1(e)の状態がさら
に進み、サテライト67が吐出滴66にとり込まれた状
態を示す。この吐出滴66とサテライト67の合体は他
の実施形態でも吐出毎に必ずしも起きる現象ではなく、
条件によって起きる場合と起きない場合がある。しか
し、サテライトの量を少なくとも減少または消滅させる
ことで、主滴とサテライトドットとの着弾位置が被記録
体上で殆どずれず印字品位に与える影響が極めて小さく
なる。すなわち、画像のシャープネスを高め印字品位を
向上させるとともに、ミストとなって印字媒体や記録装
置内を汚すなどの弊害を低減することができる。
FIG. 1F shows a state where the state of FIG. 1E has further advanced and the satellite 67 has been taken into the ejected droplet 66. The combination of the discharge droplet 66 and the satellite 67 does not always occur in each discharge even in the other embodiments.
It may or may not occur depending on the conditions. However, by at least reducing or eliminating the amount of satellites, the landing positions of the main droplets and satellite dots hardly shift on the recording medium, and the influence on print quality becomes extremely small. That is, the sharpness of the image can be enhanced to improve the printing quality, and the harmful effects such as becoming a mist and contaminating the inside of the printing medium or the recording apparatus can be reduced.

【0043】一方、可動部材31はそのオーバーシュー
トの反動で再びストッパ64の方向への変位を生じる。
これは可動部材31の形状及びヤング率、液流路内の液
体の粘度、比重で決まる減衰振動を行なう。この減衰振
動が収束してしまう前に、2発目の液体吐出動作が行わ
れる。すなわち、本実施形態では、同一の吐出口18か
ら連続的に液体を吐出する場合、先の液体吐出が完了し
た後の可動部材31の振動が収束する前に、図2(a)
に示すように可動部材31が上方(ストッパ64側)に
向けて変位しつつあるときに、発熱体2に次の駆動パル
スを供給する(図3のF時点)。そして、可動部材31
が上方へ変位しながら、気泡発生領域11内に気泡40
が発生し成長する。可動部材31は予め上方への加速度
を有しているので、可動部材の剛性によって気泡40の
成長に対し変位開始が遅れることなく、気泡40の体積
変化とほぼ同時に変位する。図3のG時点で、可動部材
31がストッパ64に接して液流路10の上流側を閉鎖
し、気泡発生領域11が吐出口18以外実質的に閉じた
状態となり、図3のH時点で図2(b)に示すように気
泡が最大体積となる。このとき、吐出口18より吐出滴
66が吐出しつつある。
On the other hand, the movable member 31 is displaced in the direction of the stopper 64 again due to the reaction of the overshoot.
This causes damping vibration determined by the shape and Young's modulus of the movable member 31, the viscosity of the liquid in the liquid flow path, and the specific gravity. The second liquid ejection operation is performed before the damping vibration is converged. That is, in the present embodiment, when liquid is continuously discharged from the same discharge port 18, before the vibration of the movable member 31 after the previous liquid discharge is completed converges to the state shown in FIG.
When the movable member 31 is being displaced upward (to the side of the stopper 64) as shown in, the next drive pulse is supplied to the heating element 2 (time F in FIG. 3). Then, the movable member 31
While displacing upward, bubbles 40
Occurs and grows. Since the movable member 31 has an upward acceleration in advance, the displacement of the bubble 40 is displaced almost at the same time as the volume change of the bubble 40 without delaying the start of displacement with respect to the growth of the bubble 40 due to the rigidity of the movable member. At time G in FIG. 3, the movable member 31 comes into contact with the stopper 64 to close the upstream side of the liquid flow path 10, and the bubble generation region 11 is substantially closed except for the discharge port 18, and at time H in FIG. As shown in FIG. 2B, the bubbles have the maximum volume. At this time, the discharge droplet 66 is being discharged from the discharge port 18.

【0044】次に消泡工程が開始する。消泡初期段階の
気泡40の収縮は吐出口からの液体移動を生じさせメニ
スカスを大きく引き込み、吐出液滴とつながっている液
柱を引き離すことになる。H時点以降しばらくは図1
(c)と同様に可動部材31がストッパに接した変位状
態であり、液流路10の上流側が実質的に閉鎖されてお
り、気泡40の収縮による吸引力は主にメニスカスから
の液体を引き込むように作用するため、メニスカスが後
退する力が強く速度が速くなる。従って、前記の通り、
主滴とメニスカスとの間の尾引きの部分において液柱が
ごく細くなる。しかし、図3のJ時点で可動部材31が
下方変位を開始し、低流路抵抗領域65から下流方向
(吐出口方向)への流れが開始される。この時、図2
(c)に示すように、可動部材31による規制の解除に
伴って、低流路抵抗領域65の液体が気泡発生領域付近
に一気に流入し、液流路10内の上流側から下流側への
強い液流が生じる。この液流が、メニスカスを急速に引
き込んでいた流れに対して作用することにより、メニス
カスの後退速度が急速に低下し、尾引きの部分の液柱が
太くなる。
Next, the defoaming process starts. The contraction of the bubbles 40 in the initial stage of defoaming causes the movement of the liquid from the discharge port to largely draw the meniscus and separate the liquid column connected to the discharged liquid droplet. Figure 1 for a while after time H
Similar to (c), the movable member 31 is in a displaced state in contact with the stopper, the upstream side of the liquid flow path 10 is substantially closed, and the suction force due to the contraction of the bubbles 40 mainly draws in the liquid from the meniscus. As described above, the repulsive force of the meniscus is strong and the speed is high. Therefore, as mentioned above,
The liquid column becomes extremely thin in the trailing portion between the main droplet and the meniscus. However, the movable member 31 starts downward displacement at time J in FIG. 3, and the flow from the low flow path resistance region 65 to the downstream direction (direction of the discharge port) is started. At this time,
As shown in (c), as the regulation by the movable member 31 is released, the liquid in the low flow path resistance region 65 flows into the vicinity of the bubble generation region all at once, and the liquid flow path 10 moves from the upstream side to the downstream side. A strong liquid flow occurs. This liquid flow acts on the flow that has rapidly drawn in the meniscus, whereby the retreating speed of the meniscus rapidly decreases, and the liquid column in the tailing portion becomes thick.

【0045】前記の通り、尾引きの部分が細くなるの
は、気泡40の最大体積時つまり消泡開始時から可動部
材31の復帰開始時までの間であり、ここでは、図3の
H時点からJ時点までの間である。そして、本実施形態
では、可動部材31の上方への変位中に発熱体2が駆動
されるため、F時点以降は可動部材と気泡40の体積変
化のタイミングのズレが小さく、気泡40の体積収縮に
ほぼ追従して可動部材が下方変位する。そのため、図3
のH時点からJ時点までの間のタイムラグが小さい。そ
の結果、図2(c)に示すように、主滴につながって液
柱の細い部分68がごく短い長さだけ存在し、さらにそ
れに続いて液柱の太い部分がメニスカスまで延びてい
る。
As described above, the tailing portion becomes thin during the maximum volume of the bubble 40, that is, from the start of defoaming to the start of restoration of the movable member 31, and here, at time H in FIG. To the time point J. Further, in the present embodiment, since the heating element 2 is driven during the upward displacement of the movable member 31, after the time point F, the displacement of the volume change timing between the movable member and the bubble 40 is small, and the volume contraction of the bubble 40 occurs. The movable member is displaced downward substantially following the. Therefore, FIG.
The time lag from time H to time J is small. As a result, as shown in FIG. 2C, a thin portion 68 of the liquid column that is connected to the main droplet exists for a very short length, and subsequently, a thick portion of the liquid column extends to the meniscus.

【0046】そして、図2(d)に示すように、外部へ
吐出する吐出液滴と、液流路10内へ引き込まれるメニ
スカスとが分離する。前記の通り、吐出滴とメニスカス
との間の尾引き部には細い部分68が存在するので、そ
の細い部分68が切断される形で両者が分離する。しか
も、この細い部分68がごく短い長さであるので、確実
に1個所で切断されやすく、一方、この細い部分68以
外の部分は液柱が太いため、吐出口外で分離することが
ほとんどなく吐出口に引き込まれる。したがって、吐出
口の外側に取り残される液滴すなわちサテライトが少な
くなる。
Then, as shown in FIG. 2D, the discharged droplets discharged to the outside and the meniscus drawn into the liquid flow path 10 are separated. As described above, since the thin portion 68 exists in the trailing portion between the ejected droplet and the meniscus, the thin portion 68 is cut and the two are separated. Moreover, since the thin portion 68 has an extremely short length, it is easy to surely cut at one place. On the other hand, the portion other than the thin portion 68 has a thick liquid column, so that there is almost no separation outside the discharge port. Be drawn into the exit. Therefore, the number of droplets, that is, satellites, left behind on the outside of the ejection port is reduced.

【0047】図2(e)では可動部材が初期状態の位置
よりも発熱体側へオーバーシュートしている状態を示
す。上流から吐出口方向への液体の移動は、可動部材の
初期位置より下方に変化することで、上流からの液体の
引き込みと吐出口方向への液体の押し出し現象を生じさ
せるとともにストッパー領域における液流路断面積の拡
大によって吐出口方向への液体を増大させ、メニスカス
の吐出口への復帰を加速させる。このことより、本実施
例におけるリフィル特性は飛躍的に向上する。
FIG. 2 (e) shows a state in which the movable member is overshooting toward the heating element from the position in the initial state. The movement of the liquid from the upstream direction toward the discharge port changes below the initial position of the movable member, causing the liquid to be drawn from the upstream side and the liquid to be pushed out toward the discharge port, and the liquid flow in the stopper area. The expansion of the cross-sectional area of the road increases the amount of liquid in the direction of the ejection port, and accelerates the return of the meniscus to the ejection port. As a result, the refill characteristics in this embodiment are dramatically improved.

【0048】このように、可動部材が上方(ストッパ
側)に向けて変位しつつある状態で発熱体に駆動パルス
を印加することにより、気泡40の体積変化と可動部材
の変位のズレが小さく、可動部材の下方変位が短時間に
完了するとともに、サテライトを少なくすることができ
る。また、サテライトの速度がより速くなり、飛翔中に
主滴と接触し一体化しやすい。
As described above, by applying the drive pulse to the heating element while the movable member is being displaced upward (to the stopper side), the displacement of the bubble 40 and the displacement of the movable member are small. The downward displacement of the movable member is completed in a short time, and the number of satellites can be reduced. In addition, the satellite speed becomes faster, and it is easy to contact and integrate with the main droplet during flight.

【0049】次に、本実施形態の更なる特徴的な効果に
ついて説明する。
Next, further characteristic effects of this embodiment will be described.

【0050】図5は図1(b)に示した一部のヘッドの
透視斜視図であり、ノズルを透視して破線で示す以外は
基本的に図1(b)と同じ状態を示すものである。本実
施形態では、液流路10を構成する壁の両側壁面と可動
部材31の両側部には僅かながらにクリアランスが存在
し、可動部材31のスムーズな変位を可能にしている。
さらに、発熱体2による発泡の成長工程において、気泡
40は可動部材31を変位させるとともに、前記クリア
ランスを介し可動部材31の上面側へ隆起して低流路抵
抗領域65に若干侵入する。この侵入した隆起気泡41
は可動部材31の背面(気泡発生領域11と反対面)に
回り込むことで可動部材31のブレを抑え、吐出特性を
安定化する。
FIG. 5 is a see-through perspective view of a part of the head shown in FIG. 1 (b), which basically shows the same state as that shown in FIG. 1 (b) except that the nozzle is seen through and shown by a broken line. is there. In this embodiment, there is a slight clearance between both side wall surfaces of the wall forming the liquid flow path 10 and both side portions of the movable member 31 to allow the movable member 31 to be smoothly displaced.
Further, in the step of growing foam by the heating element 2, the bubble 40 displaces the movable member 31 and bulges toward the upper surface side of the movable member 31 through the clearance and slightly enters the low flow path resistance region 65. This rising bubble 41
Wraps around the back surface of the movable member 31 (the surface opposite to the bubble generation region 11) to suppress the blurring of the movable member 31 and stabilize the ejection characteristics.

【0051】さらに、気泡40の消泡工程において、隆
起気泡41が低流路抵抗領域65から気泡発生領域11
への液流を促進させ、前述した、吐出口18側からの高
速なメニスカス引き込みと相まって、消泡をすみやかに
完了させる。特に、隆起気泡41が引き起こす液流によ
って可動部材31や液流路10のコーナーに気泡を蓄留
させることがほとんどない。
Further, in the defoaming process of the bubble 40, the raised bubble 41 is moved from the low flow path resistance region 65 to the bubble generation region 11
The liquid flow to the nozzle is accelerated, and the defoaming is promptly completed in combination with the above-described high-speed drawing of the meniscus from the discharge port 18 side. In particular, the liquid flow caused by the raised bubbles 41 hardly accumulates the bubbles in the movable member 31 or the corners of the liquid flow path 10.

【0052】(その他の実施の形態)以下、上述した液
体吐出方法を用いたヘッドに適用可能な様々な形態例を
説明する。
(Other Embodiments) Various embodiments applicable to the head using the above-described liquid ejecting method will be described below.

【0053】<可動部材>図6は可動部材31の他の形
状を示すものである。同図(a)は長方形の形状であ
り、(b)は支点側が細くなっている形状で可動部材の
動作が容易な形状であり、同図(c)は支点側が広くな
っており、可動部材の剛性が向上する形状である。
<Movable Member> FIG. 6 shows another shape of the movable member 31. The figure (a) is a rectangular shape, the figure (b) is a shape in which the fulcrum side is narrow and the shape of the movable member is easy to operate, and the figure (c) is wide in the fulcrum side and the movable member is The shape improves the rigidity of the.

【0054】先の実施形態においては、可動部材31は
厚さ5μmのニッケルで構成したが、これに限られるこ
となく可動部材を構成する材質としては吐出液に対して
耐溶剤性があり、可動部材として良好に動作するための
弾性を有しているものであればよい。
In the previous embodiment, the movable member 31 was made of nickel having a thickness of 5 μm. However, the material of which the movable member 31 is made is not limited to this. Any member may be used as long as it has elasticity so that it can operate well as a member.

【0055】可動部材31の材料としては、耐久性の高
い、銀、ニッケル、金、鉄、チタン、アルミニュウム、
白金、タンタル、ステンレス、りん青銅等の金属、およ
びその合金、または、アクリロニトリル、ブタジエン、
スチレン等のニトリル基を有する樹脂、ポリアミド等の
アミド基を有する樹脂、ポリカーボネイト等のカルボキ
シル基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基
を持つ樹脂、ポリサルフォン等のスルホン基を持つ樹
脂、そのほか液晶ポリマー等の樹脂およびその化合物、
耐インク性の高い、金、タングステン、タンタル、ニッ
ケル、ステンレス、チタン等の金属、これらの合金およ
び耐インク性に関してはこれらを表面にコーティングし
たもの若しくは、ポリアミド等のアミド基を有する樹
脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン等のケトン基を有する樹脂、ポ
リイミド等のイミド基を有する樹脂、フェノール樹脂等
の水酸基を有する樹脂、ポリエチレン等のエチル基を有
する樹脂、ポリプロピレン等のアルキル基を持つ樹脂、
エポキシ樹脂等のエポキシ基を持つ樹脂、メラミン樹脂
等のアミノ基を持つ樹脂、キシレン樹脂等のメチロール
基を持つ樹脂およびその化合物、さらに二酸化珪素、チ
ッ化珪素等のセラミックおよびその化合物が望ましい。
本発明における可動部材31としてはμmオーダーの厚
さを対象にしている。
As the material of the movable member 31, silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, which has high durability,
Metals such as platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and their alloys, or acrylonitrile, butadiene,
Resins having nitrile groups such as styrene, resins having amide groups such as polyamide, resins having carboxyl groups such as polycarbonate, resins having aldehyde groups such as polyacetal, resins having sulfone groups such as polysulfone, and other liquid crystal polymers, etc. Resin and its compounds,
Metals with high ink resistance such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, and titanium, alloys of these, and those having ink resistance coated on the surface, resins having amide groups such as polyamide, polyacetal, etc. Resin having aldehyde group, resin having ketone group such as polyetheretherketone, resin having imide group such as polyimide, resin having hydroxyl group such as phenol resin, resin having ethyl group such as polyethylene, alkyl such as polypropylene Resin with a base,
A resin having an epoxy group such as an epoxy resin, a resin having an amino group such as a melamine resin, a resin having a methylol group such as a xylene resin and a compound thereof, and a ceramic such as silicon dioxide and silicon nitride and a compound thereof are preferable.
The thickness of the μm order is targeted as the movable member 31 in the present invention.

【0056】次に、発熱体と可動部材の配置関係につい
て説明する。発熱体と可動部材の最適な配置によって、
発熱体による発泡時の液の流れを適正し制御して有効に
利用することが可能となる。
Next, the positional relationship between the heating element and the movable member will be described. By the optimal arrangement of the heating element and the movable member,
The flow of the liquid at the time of foaming by the heating element can be properly controlled and effectively used.

【0057】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化(気泡40の発生)を伴う
状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によ
って吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に
付着させて画像形成を行うインクジェット記録方法、い
わゆるバブルジェット記録方法の従来技術においては、
図7に示すように、発熱体面積とインク吐出量は比例関
係にあるが、インク吐出に寄与しない非発泡有効領域S
が存在していることがわかる。また、発熱体上のコゲの
様子から、この非発泡有効領域Sが発熱体の周囲に存在
していることがわかる。これらの結果から、発熱体周囲
の約4μm幅は、発泡に関与されていないとされてい
る。
By applying energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a sharp volume change (generation of bubbles 40) is generated in the ink, and the ink is ejected from the ejection port by an action force based on this state change. In the prior art of an ink jet recording method for forming an image by attaching this onto a recording medium, a so-called bubble jet recording method,
As shown in FIG. 7, the area of the heating element and the ink ejection amount are in a proportional relationship, but the non-foaming effective area S that does not contribute to the ink ejection.
It turns out that exists. Further, from the state of kogation on the heating element, it can be seen that the non-foaming effective area S exists around the heating element. From these results, it is considered that the width of about 4 μm around the heating element is not involved in foaming.

【0058】したがって、発泡圧を有効利用するために
は、発熱体の周囲から約4μm以上内側の発泡有効領域
の直上が可動部材に対し有効に作用する領域であるが、
本発明の場合、気泡発生領域のほぼ中央領域(実際には
中央から液の流れ方向に±約10μmの範囲)の上流側
と下流側の気泡の液路内の液流に対する作用を独立的に
作用せしめる段階と総合的に作用せしめる段階とを区分
せしめるところに着目し、該中央領域より上流側部分の
みが可動部材の可動領域で対面するように、可動部材を
配置するのが極めて重要であると、言える。本実施例に
おいては、発泡有効領域を発熱体周囲から約4μm以上
内側としたが、発熱体の種類や形成方法によっては、こ
れに限定されるものではない。
Therefore, in order to effectively utilize the foaming pressure, the region directly above the foaming effective region of about 4 μm or more from the periphery of the heating element is the region where the movable member effectively acts,
In the case of the present invention, the action of the bubbles on the upstream side and the downstream side of the substantially central region of the bubble generation region (actually within a range of ± about 10 μm in the liquid flow direction from the center) on the liquid flow in the liquid passage is independently performed. Focusing on the distinction between the actuating stage and the synthetic actuating stage, it is extremely important to dispose the movable member such that only the upstream side portion of the central region faces the movable region of the movable member. I can say. In the present embodiment, the effective foaming area is set to be approximately 4 μm or more inside from the periphery of the heating element, but it is not limited to this depending on the kind of the heating element and the forming method.

【0059】<素子基板>次に、素子基板の構成につい
て説明する。
<Element Substrate> Next, the structure of the element substrate will be described.

【0060】図8は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図
を示したもので、図8(a)は後述する保護膜があるヘ
ッド、同図(b)は保護膜がないものである。
8A and 8B are vertical sectional views of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 8A shows a head having a protective film described later, and FIG. 8B shows it without a protective film.

【0061】液流路10、液流路10と連通する吐出口
18、低流路抵抗領域65および共通液室13を構成す
る溝を設けた天板50が素子基板1上に配されている。
The liquid flow path 10, the discharge port 18 communicating with the liquid flow path 10, the low flow path resistance region 65, and the top plate 50 provided with the groove forming the common liquid chamber 13 are arranged on the element substrate 1. .

【0062】素子基板1には、シリコン等の基体107
に絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜またはチ
ッ化シリコン膜106を成膜し、その上に発熱体2を構
成するハフニュウムボライド(HfB2)、チッ化タン
タル(TaN)、タンタルアルミ(TaAl)等の電気
抵抗層105(0.01〜0.2μm厚)とアルミニュ
ウム等の配線電極104(0.2〜1.0μm厚)を図
8(a)のようにパターニングしている。この配線電極
104から抵抗層105に電圧を印加し、抵抗層に電流
を流し発熱させる。配線電極間の抵抗層上には、酸化シ
リコンやチッ化シリコン等の保護層103を0.1〜
2.0μm厚で形成し、さらにそのうえにタンタル等の
耐キャビテーション層102(0.1〜0.6μm厚)
が成膜されており、インク等の各種の液体から抵抗層1
05を保護している。
The element substrate 1 is provided with a substrate 107 such as silicon.
A silicon oxide film or a silicon nitride film 106 for the purpose of insulation and heat storage is formed on the film, and hafnium boride (HfB2), tantalum nitride (TaN), and tantalum aluminum (TaAl) that constitute the heating element 2 are formed thereon. 8) and the electric resistance layer 105 (0.01 to 0.2 μm thick) and the wiring electrode 104 such as aluminum (0.2 to 1.0 μm thick) are patterned as shown in FIG. A voltage is applied from the wiring electrode 104 to the resistance layer 105, and a current is passed through the resistance layer to generate heat. A protective layer 103 made of silicon oxide, silicon nitride, or the like is formed on the resistance layer between the wiring electrodes by 0.1 to 0.1%.
It is formed to a thickness of 2.0 μm, and a cavitation resistant layer 102 (0.1 to 0.6 μm thick) such as tantalum is further formed thereon.
The resistance layer 1 is formed from various liquids such as ink.
05 is protected.

【0063】特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧
力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性
を著しく低下させるため、金属材料のタンタル(Ta)
等が耐キャビテーション層102として用いられる。
In particular, the pressure and shock waves generated during bubble generation and defoaming are extremely strong, and the durability of a hard and brittle oxide film is significantly reduced. Therefore, tantalum (Ta), which is a metal material, is used.
Etc. are used as the anti-cavitation layer 102.

【0064】また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み
合わせにより、上述の抵抗層105に保護層103を必
要としない構成でもよくその例を図8(b)に示す。こ
のような保護層103を必要としない抵抗層105の材
料としてはイリジュウム−タンタル−アルミ合金等が挙
げられる。
Further, depending on the combination of the liquid, the liquid flow path structure, and the resistance material, the above-mentioned resistance layer 105 may not have the protective layer 103, and an example thereof is shown in FIG. 8B. Examples of the material of the resistance layer 105 that does not require the protective layer 103 include iridium-tantalum-aluminum alloy.

【0065】このように、前述の発熱体の構成として
は、前述の電極間の抵抗層(発熱部)だけででもよく、
また抵抗層を保護する保護層を含むものでもよい。
As described above, as the constitution of the above-mentioned heating element, only the resistance layer (heating portion) between the above-mentioned electrodes may be used,
It may also include a protective layer for protecting the resistance layer.

【0066】ここでは、発熱体として電気信号に応じて
発熱する抵抗層で構成された発熱部を有するものを用い
たが、これに限られることなく、吐出液を吐出させるの
に十分な気泡を発泡液に生じさせるものであればよい。
例えば、発熱部としてレーザ等の光を受けることで発熱
するような光熱変換体や高周波を受けることで発熱する
ような発熱部を有する発熱体でもよい。
Although a heating element having a heating portion composed of a resistance layer that generates heat in response to an electric signal is used here, the heating element is not limited to this, and bubbles sufficient for ejecting the ejection liquid are formed. Any material can be used as long as it can be generated in the foaming liquid.
For example, the heat generating portion may be a photothermal converter that generates heat when receiving light from a laser or the like, or a heat generating body that has a heat generating portion that generates heat when receiving high frequency.

【0067】なお、前述の素子基板1には、前述の発熱
部を構成する抵抗層105とこの抵抗層に電気信号を供
給するための配線電極104で構成される電気熱変換体
の他に、この電気熱変換素子を選択的に駆動するための
トランジスタ、ダイオード、ラッチ、シフトレジスタ等
の機能素子が一体的に半導体製造工程によって作り込ま
れていてもよい。
On the element substrate 1 described above, in addition to the electrothermal converter constituted by the resistance layer 105 forming the heat generating section and the wiring electrode 104 for supplying an electric signal to the resistance layer, Functional elements such as a transistor, a diode, a latch, and a shift register for selectively driving the electrothermal conversion element may be integrally formed in the semiconductor manufacturing process.

【0068】また、前述のような素子基板1に設けられ
ている電気熱変換体の発熱部を駆動し、液体を吐出する
ためには、前述の抵抗層105に配線電極104を介し
て図9で示されるような矩形パルスを印加し、配線電極
間の抵抗層105を急峻に発熱させる。前述の各実施形
態のヘッドにおいては、それぞれ電圧24V、パルス幅
約4μsec、電流約100mA、電気信号を6kHz
以上で加えることで発熱体を駆動させ、前述のような動
作によって、吐出口から液体であるインクを吐出させ
た。しかしながら、駆動信号の条件はこれに限られるこ
となく、発泡液を適正に発泡させることができる駆動信
号であればよい。
Further, in order to drive the heat generating portion of the electrothermal converter provided on the element substrate 1 as described above and eject the liquid, the resistance layer 105 is connected to the resistance layer 105 via the wiring electrode 104 as shown in FIG. A rectangular pulse as shown by is applied to rapidly generate heat in the resistance layer 105 between the wiring electrodes. In the head of each of the above-described embodiments, the voltage is 24 V, the pulse width is about 4 μsec, the current is about 100 mA, and the electric signal is 6 kHz.
By adding the above, the heating element was driven, and the liquid ink was ejected from the ejection port by the above-described operation. However, the condition of the drive signal is not limited to this, and any drive signal capable of appropriately foaming the foaming liquid may be used.

【0069】<吐出液体>このような液体の内、記録を
行う上で用いる液体(記録液体)としては従来のバブル
ジェット装置で用いられていた組成のインクを用いるこ
とができる。
<Discharge Liquid> Among such liquids, as the liquid used for recording (recording liquid), the ink having the composition used in the conventional bubble jet device can be used.

【0070】また、従来吐出が困難であった発泡性が低
い液体、熱によって変質、劣化しやすい液体や高粘度液
体等であっても利用できる。
Further, it is possible to use even a liquid having a low foaming property which has been difficult to be ejected conventionally, a liquid which is easily deteriorated or deteriorated by heat, a high viscosity liquid and the like.

【0071】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
吐出や発泡また可動部材の動作等を妨げるような液体で
ないことが望まれる。
However, as the properties of the discharge liquid, the discharge liquid itself is
It is desired that the liquid is not a liquid that hinders ejection, foaming, movement of the movable member, or the like.

【0072】記録用の吐出液体としては、高粘度インク
等をも利用することができる。
High-viscosity ink or the like can also be used as the ejection liquid for recording.

【0073】本発明においては、さらに吐出液に用いる
ことができる記録液体として以下のような組成のインク
を用いて記録を行ったが、吐出力の向上によってインク
の吐出速度が高くなったため、液滴の着弾精度が向上し
非常に良好な記録画像を得ることができる。
In the present invention, recording was performed using an ink having the following composition as a recording liquid that can be used as the discharge liquid. However, since the discharge speed of the ink increased due to the improvement of the discharge force, the liquid The landing accuracy of the drops is improved, and a very good recorded image can be obtained.

【0074】染料インク(粘度2cP)の組成 (C−1.フードブラック2)染料 3重量% ジエチレングリコール 10重量% チオジグリコール 5重量% エタノール 5重量% 水 77重量%Composition of dye ink (viscosity 2 cP) (C-1. Food Black 2) Dye 3% by weight Diethylene glycol 10% by weight Thiodiglycol 5% by weight Ethanol 5% by weight 77% by weight of water

【0075】<液体吐出ヘッド構造>図10は、本発明
の液体吐出ヘッドの全体構成を示した分解斜視図であ
る。
<Structure of Liquid Discharging Head> FIG. 10 is an exploded perspective view showing the overall structure of the liquid discharging head of the present invention.

【0076】アルミ等の支持体70上に発熱体2が複数
設けられた素子基板1が配されている。この上に各発熱
体2の共通液室13側の半分と対面するように可動部材
31を支持した支持部材34が設けられている。さら
に、この上に液流路10を構成する複数の溝と共通液室
13の凹溝とが設けられた天板50が設けられている。
An element substrate 1 having a plurality of heating elements 2 is provided on a support 70 made of aluminum or the like. A support member 34 that supports the movable member 31 is provided thereon so as to face the half of each heating element 2 on the common liquid chamber 13 side. Further, a top plate 50 provided with a plurality of grooves forming the liquid flow path 10 and concave grooves of the common liquid chamber 13 is provided thereon.

【0077】<サイドシュータタイプ>ここでは、図1
及び図2を用いて説明した液体吐出原理を、発熱体と吐
出口が平行平面上で対面するサイドシュータタイプのヘ
ッドに適用したものを説明する。図11はこのサイドシ
ュータタイプのヘッドを説明するための図である。
<Side Shooter Type> Here, FIG.
Also, the liquid ejection principle described with reference to FIG. 2 is applied to a side shooter type head in which a heating element and an ejection port face each other on a parallel plane. FIG. 11 is a diagram for explaining this side shooter type head.

【0078】図11において、素子基板1上の発熱体2
と天板50に形成された吐出口18とが相対するように
配設されている。吐出口18は発熱体2上を通る液流路
10と連通している。発熱体2と液体との接する面の近
傍領域には気泡発生領域が存在する。そして素子基板1
上に2つの可動部材31が支持され、各々の可動部材は
発熱体の中心を通る面に対して面対称となるように形成
されており、各々の可動部材31の自由端は発熱体2上
で向き合うように位置している。また、各々の可動部材
31は発熱体2への投影面積を等しくしており、各々の
可動部材31の自由端どうしは所望の寸法で隔てられて
いる。ここで、各可動部材は発熱体の中心を通る面の分
割壁で分割したと仮定した際、それぞれの分割された発
熱体の中心付近に可動部材の自由端が位置するように設
けられている。
In FIG. 11, the heating element 2 on the element substrate 1
And the discharge port 18 formed in the top plate 50 are arranged so as to face each other. The discharge port 18 communicates with the liquid flow path 10 that passes over the heating element 2. A bubble generation region exists in a region near the surface where the heating element 2 contacts the liquid. And the element substrate 1
Two movable members 31 are supported above, and each movable member is formed so as to be plane-symmetric with respect to a plane passing through the center of the heating element, and the free end of each movable member 31 is on the heating element 2. It is located to face each other. The movable members 31 have the same projected area on the heating element 2, and the free ends of the movable members 31 are separated by a desired size. Here, assuming that each movable member is divided by the dividing wall of the surface passing through the center of the heating element, the free end of the movable member is provided near the center of each divided heating element. .

【0079】天板50には各可動部材31の変位をある
範囲で規制するストッパ64が設けられている。共通液
室13から吐出口18への流れにおいて、ストッパ64
を境に上流側に、液流路10と比較して相対的に流路抵
抗の低い低流路抵抗領域65が設けられている。この領
域65における流路構造は液流路10よりも流路断面積
が大きいことで、液体の移動に対し流路から受ける抵抗
を小さくしている。
The top plate 50 is provided with a stopper 64 for restricting the displacement of each movable member 31 within a certain range. In the flow from the common liquid chamber 13 to the discharge port 18, the stopper 64
A low flow path resistance region 65 having a flow path resistance relatively lower than that of the liquid flow path 10 is provided on the upstream side of the boundary. The flow channel structure in this region 65 has a flow channel cross-sectional area larger than that of the liquid flow channel 10, and thus reduces the resistance received from the flow channel with respect to the movement of the liquid.

【0080】次に、本形態の構造による特徴的な作用・
効果を説明する。
Next, the characteristic action of the structure of this embodiment
Explain the effect.

【0081】図11(a)では、気泡発生領域11内を
満たす液体の一部が発熱体2によって加熱され、膜沸騰
に伴う気泡40が最大に成長した状態を示す。このと
き、気泡40の発生に基づく圧力により液流路10内の
液体が吐出口18方向に移動し、気泡40の成長により
各可動部材31が変位し、吐出口18から吐出滴66が
飛び出そうとしている。ここで、共通液室13方向への
液体の移動は各低流路抵抗領域65によって大きな流れ
となるが、2つの可動部材31は各々のストッパ64に
接近または接触するまで変位すると、それ以上の変位が
規制されるため、共通液室13方向への液体の移動もそ
こで大きく制限される。同時に気泡40の上流側への成
長も可動部材31で制限される。しかしながら、上流方
向への液体の移動力は大きいため、各可動部材31で成
長を制限された気泡40の一部は、液流路10を形成す
る側壁と可動部材31の側部との間隙を通り、可動部材
31の上面側に隆起している。すなわち、隆起気泡41
を形成している。
FIG. 11A shows a state in which a part of the liquid filling the bubble generation region 11 is heated by the heating element 2 and the bubbles 40 accompanying the film boiling have grown to the maximum. At this time, the liquid in the liquid flow path 10 moves toward the ejection port 18 due to the pressure generated by the generation of the bubble 40, each movable member 31 is displaced by the growth of the bubble 40, and the ejection droplet 66 is likely to fly out from the ejection port 18. I am trying. Here, the movement of the liquid in the direction of the common liquid chamber 13 becomes a large flow due to the respective low flow path resistance regions 65, but when the two movable members 31 are displaced until they come close to or come into contact with the respective stoppers 64, further movement will occur. Since the displacement is regulated, the movement of the liquid in the common liquid chamber 13 direction is also greatly restricted there. At the same time, the growth of the bubbles 40 on the upstream side is also limited by the movable member 31. However, since the moving force of the liquid in the upstream direction is large, a part of the bubbles 40, the growth of which is restricted by each movable member 31, may be generated in the gap between the side wall forming the liquid flow path 10 and the side portion of the movable member 31. As described above, the upper surface of the movable member 31 is raised. That is, the raised bubble 41
Is formed.

【0082】かかる膜沸騰の後に気泡40の収縮が開始
された場合、この時点では液体の上流方向への力が大き
く残るため、各可動部材31は未だストッパ64に接触
された状態であり、気泡40の収縮の多くは吐出口18
から上流方向への液移動を生じさせる。したがって、メ
ニスカスはこの時点で吐出口18から液流路10内に大
きく引き込まれ、吐出液滴66と繋がっている液柱を強
い力ですばやく切り離す。その結果、吐出口18の外側
にとり残される液滴すなわちサテライトが少なくなる。
When the contraction of the bubble 40 is started after the film boiling, the movable member 31 is still in contact with the stopper 64 because the force of the liquid in the upstream direction remains large at this point. Most of the contraction of 40 is the discharge port 18
Liquid is caused to flow in the upstream direction. Therefore, the meniscus is largely drawn from the ejection port 18 into the liquid flow path 10 at this point, and the liquid column connected to the ejection droplet 66 is quickly separated with a strong force. As a result, the amount of droplets, that is, satellites, left behind on the outside of the ejection port 18 is reduced.

【0083】消泡工程がほぼ終了すると、各低流路抵抗
領域65では液体の上流方向の移動力に対し可動部材3
1の反発力(復元力)が勝り、可動部材31の下方変位
とそれに伴う低流路抵抗領域65での下流方向への流れ
とが開始される。これと同時に、低流路抵抗領域65で
の下流方向への流れは流路抵抗が小さい為、急速に大き
な流れとなってストッパ64部分を介し液流路10へ流
れ込む。図11(b)はこの気泡40の消泡工程におけ
る液流をABで示したものである。液流Aは共通液室1
3からの液体が可動部材31の上面(発熱体と反対面)
側を通って吐出口18方向に流れる成分を示し、液流B
は可動部材31の両側と発熱体2上を通って流れる成分
を示している。
When the defoaming process is almost completed, the movable member 3 is moved by the moving force of the liquid in the upstream direction in each low flow path resistance region 65.
The repulsive force (restoring force) of 1 prevails, and the downward displacement of the movable member 31 and the subsequent flow in the low flow path resistance region 65 in the downstream direction are started. At the same time, the flow in the downstream direction in the low flow resistance region 65 has a small flow resistance, so that it rapidly becomes a large flow and flows into the liquid flow path 10 via the stopper 64 portion. FIG. 11B shows AB the liquid flow in the defoaming process of the bubbles 40. Liquid flow A is common liquid chamber 1
The liquid from 3 is the upper surface of the movable member 31 (the surface opposite to the heating element)
The component flowing toward the discharge port 18 through the side
Indicates a component flowing on both sides of the movable member 31 and on the heating element 2.

【0084】このように本形態では、吐出用液体を低流
路抵抗領域65より供給することで、リフィル性をより
高速に高めている。また、低流路抵抗領域65に隣接す
る共通液室13がさらに流路抵抗を小さくしているの
で、さらに高速リフィルを可能にしている。
As described above, in this embodiment, the refill property is enhanced at a higher speed by supplying the ejection liquid from the low flow path resistance region 65. Further, since the common liquid chamber 13 adjacent to the low flow path resistance region 65 has the flow path resistance further reduced, high speed refilling is possible.

【0085】さらに、気泡40の消泡工程において、隆
起気泡41が各低流路抵抗領域65から気泡発生領域1
1への液流を促進させ、前述した、吐出口18側からの
高速なメニスカス引き込みと相まって、消泡をすみやか
に完了させる。特に、隆起気泡41が引き起こす液流に
よって可動部材31や液流路10のコーナーに気泡を蓄
留させることがほとんどない。
Further, in the defoaming process of the bubbles 40, the raised bubbles 41 are moved from the low flow path resistance regions 65 to the bubble generation regions 1
The liquid flow to No. 1 is promoted, and the defoaming is promptly completed in combination with the above-described high-speed drawing of the meniscus from the discharge port 18 side. In particular, the liquid flow caused by the raised bubbles 41 hardly accumulates the bubbles in the movable member 31 or the corners of the liquid flow path 10.

【0086】さらに、図11に示す液体吐出ヘッドにお
いても、図1〜3に示した実施形態と同様に、同一吐出
口18から連続的に液体吐出を行なう場合に、先の液体
吐出後に変位状態から初期状態に復帰する可動部材31
の振動が減衰してしまう前に、可動部材が変位状態に向
けて(ストッパ64側に)変位している最中に、発熱体
2に駆動パルスを供給し気泡の発生を開始すると、サテ
ライトの減少が図れる。
Further, also in the liquid discharge head shown in FIG. 11, when liquid is continuously discharged from the same discharge port 18 as in the embodiment shown in FIGS. Member 31 that returns to the initial state from
If the driving pulse is supplied to the heating element 2 to start the generation of bubbles during the displacement of the movable member toward the displacement state (to the stopper 64 side) before the vibration of the Can be reduced.

【0087】<液体吐出装置>図12は、図1や図11
で説明した構造の液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出装
置の概略構成を示している。本実施形態では、特に吐出
液体としてインクを用いたインク吐出記録装置を用いて
説明する。液体吐出装置のキャリッジHCは、インクを
収容する液体タンク部90と、液体吐出ヘッド部200
とが着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被
記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体1
50の幅方向に往復移動する。
<Liquid Ejecting Device> FIG. 12 is shown in FIGS.
2 shows a schematic configuration of a liquid ejection device equipped with the liquid ejection head having the structure described in FIG. In this embodiment, an ink discharge recording apparatus using ink as a discharge liquid will be described in particular. The carriage HC of the liquid ejecting apparatus includes a liquid tank portion 90 for containing ink and a liquid ejecting head portion 200.
A recording medium 1 such as recording paper, which is mounted with a detachable head cartridge and is conveyed by a recording medium conveying means.
It reciprocates in the width direction of 50.

【0088】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号
に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液
体が吐出される。
When a drive signal is supplied from the drive signal supply means (not shown) to the liquid ejection means on the carriage, the recording liquid is ejected from the liquid ejection head onto the recording medium in response to this signal.

【0089】また、本実施形態の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための
駆動源としてのモーター111、駆動源からの動力をキ
ャリッジに伝えるためのギア112、113、キャリッ
ジ軸115等を有している。この記録装置およびこの記
録装置で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体
に対して液体を吐出することで良好な画像の記録物を得
ることができた。
Further, in the liquid ejecting apparatus of this embodiment, the motor 111 as a drive source for driving the recording medium conveying means and the carriage, the gears 112, 113 for transmitting the power from the drive source to the carriage, It has a carriage shaft 115 and the like. With this recording apparatus and the liquid ejecting method performed by this recording apparatus, it is possible to obtain a recorded image with a good image by ejecting liquid onto various recording media.

【0090】図13は、本発明の液体吐出方法および液
体吐出ヘッドにおいてインク吐出記録を動作させるため
の装置全体のブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram of the entire apparatus for operating ink discharge recording in the liquid discharge method and liquid discharge head of the present invention.

【0091】記録装置は、ホストコンピュータ300よ
り印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装
置内部の入力インタフェイス301に一時保存されると
同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘ
ッド駆動信号供給手段を兼ねるCPU(制御手段)30
2に入力される。CPU302はROM303に保存さ
れている制御プログラムに基づき、前記CPU302に
入力されたデータをRAM304等の周辺ユニットを用
いて処理し、印字するデータ(画像データ)に変換す
る。
The recording apparatus receives print information as a control signal from the host computer 300. The print information is temporarily stored in the input interface 301 inside the printer, and at the same time, converted into data that can be processed within the recorder, and the CPU (control means) 30 that also serves as a head drive signal supply means.
Entered in 2. Based on the control program stored in the ROM 303, the CPU 302 processes the data input to the CPU 302 by using a peripheral unit such as the RAM 304 and converts the data into print data (image data).

【0092】また、CPU302は前記画像データを記
録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに
同期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モ
ータを駆動するための駆動データを作る。画像データお
よびモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ307
と、モータドライバ305を介し、ヘッド200および
駆動モータ306に伝達され、それぞれ制御されたタイ
ミングで駆動され画像を形成する。
Further, the CPU 302 produces drive data for driving a drive motor that moves the recording sheet and the recording head in synchronization with the image data in order to record the image data at an appropriate position on the recording sheet. . The image data and the motor drive data are respectively sent to the head driver 307.
Is transmitted to the head 200 and the drive motor 306 via the motor driver 305, and driven at each controlled timing to form an image.

【0093】上述のような記録装置に適用でき、インク
等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の
紙やOHPシート、コンパクトディスクや装飾板等に用
いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の
金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等
の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等
の三次元構造体等を対象とすることができる。
The recording medium which can be applied to the recording apparatus as described above and to which a liquid such as ink is applied is various kinds of papers, OHP sheets, plastic materials, cloths, aluminum used for compact discs, decorative plates and the like. Metal materials such as copper and copper, leather materials such as cowhide, pigskin and artificial leather, wood materials such as wood and plywood, bamboo materials, ceramic materials such as tiles, and three-dimensional structures such as sponges can be targeted.

【0094】また、上述の記録装置として、各種の紙や
OHPシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コン
パクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラス
チック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装
置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行
う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミ
ックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対
して記録を行う記録装置、また布帛に記録を行う捺染装
置等をも含むものである。
Further, as the above-mentioned recording device, a printer device for recording on various kinds of paper or OHP sheets, a recording device for plastics for recording on a plastic material such as a compact disc, a metal for recording on a metal plate. Recording device, recording device for leather for recording on leather, recording device for wood for recording on wood, recording device for ceramics for recording on ceramic material, recording device for recording on three-dimensional mesh structure such as sponge It also includes a printing device for recording on the cloth.

【0095】また、これらの液体吐出装置に用いる吐出
液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせ
た液体を用いればよい。
As the ejection liquid used in these liquid ejection devices, liquids suitable for each recording medium and recording conditions may be used.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明による液体吐出ヘッドの可動部材
の弁機構によれば、バック波すなわち上流方向の圧力波
に伴う液体の上流方向への移動を抑制すると同時に、メ
ニスカスを急速に吐出口内に引き込むことで、サテライ
トドットを防止し、吐出量を安定させ、印字品位を向上
させることができる。
According to the valve mechanism of the movable member of the liquid discharge head according to the present invention, the movement of the liquid in the upstream direction due to the back wave, that is, the pressure wave in the upstream direction is suppressed, and at the same time, the meniscus is rapidly introduced into the discharge port. By pulling in, it is possible to prevent satellite dots, stabilize the ejection amount, and improve the printing quality.

【0097】特に本発明では、同一吐出口から連続的に
液体吐出を行なう場合に、先の液体吐出後に変位状態か
ら初期状態に復帰する可動部材の振動が収束してしまう
前であって、可動部材が変位状態に向けて変位している
最中に、次の液体吐出のための気泡の発生を開始する
と、よりサテライトの減少が図れる。
In particular, according to the present invention, when liquid is continuously discharged from the same discharge port, it is possible to move before the vibration of the movable member returning from the displacement state to the initial state after the liquid discharge is completed and before it is moved. If the generation of bubbles for the next liquid ejection is started while the member is displaced toward the displaced state, the number of satellites can be further reduced.

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

【図1】本発明の液体吐出ヘッドの1つの実施の形態を
液流路方向で切断した断面図で示し、1回目の液体吐出
動作を(a)〜(f)の工程に分けて示したものであ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of one embodiment of a liquid ejection head of the present invention taken along the liquid flow path direction, showing the first liquid ejection operation divided into steps (a) to (f). It is a thing.

【図2】図1に続く2回目の液体吐出動作を(a)〜
(e)の工程に分けて示したものである。
2A to 2C show a second liquid ejection operation subsequent to FIG.
It is shown separately for the step (e).

【図3】気泡の成長と可動部材の変位との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between bubble growth and displacement of a movable member.

【図4】本発明の液体吐出ヘッドの「直線的連通状態」
を説明する流路の断面図である。
FIG. 4 is a “linear communication state” of the liquid ejection head of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a flow path illustrating FIG.

【図5】図1(b)に示した一部のヘッドの透視斜視図
である。
5 is a perspective view of a part of the head shown in FIG. 1 (b).

【図6】図1に示した可動部材の形状の例を示すもので
ある。
6 shows an example of the shape of the movable member shown in FIG.

【図7】発熱体面積とインク吐出量との相対関係を示す
グラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relative relationship between a heating element area and an ink ejection amount.

【図8】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図を示したも
ので、(a)は保護膜があるもの、(b)は保護膜がな
いものである。
8A and 8B are vertical cross-sectional views of a liquid discharge head of the present invention, in which FIG. 8A shows a protective film and FIG. 8B does not have a protective film.

【図9】本発明に使用する発熱体を駆動する波形図であ
る。
FIG. 9 is a waveform diagram for driving a heating element used in the present invention.

【図10】本発明の液体吐出ヘッドの全体構成を示した
分解斜視図である。
FIG. 10 is an exploded perspective view showing the overall configuration of the liquid ejection head of the present invention.

【図11】本発明の液体吐出方法を適用したサイドシュ
ータタイプのヘッドを説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a side shooter type head to which the liquid ejection method of the present invention is applied.

【図12】図1や図11で説明した構造の液体吐出ヘッ
ドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid ejection apparatus equipped with the liquid ejection head having the structure described in FIGS. 1 and 11.

【図13】本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッド
においてインク吐出記録を動作させるための装置全体の
ブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram of an entire apparatus for operating ink ejection recording in the liquid ejection method and liquid ejection head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素子基板 2 発熱体 10 液流路 11 気泡発生領域 13 共通液室 18 吐出口 31 可動部材 32 自由端 33 支点 34 支持部材 40 気泡 50 天板 64 ストッパ 65 低流路抵抗領域 66 吐出滴 67 サテライト 68 細い部分 70 支持体 90 インクタンク 102 耐キャビテーション層 103 保護層 104 配線電極 105 抵抗層 106 チッ化シリコン膜 107 基体 111 モーター 112,113 ギア 115 キャリッジ軸 150 記録媒体 200 ヘッド 300 ホストコンピュータ 301 入出力インターフェイス 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 モータドライバ 306 駆動用モータ 307 ヘッドドライバ 1 element substrate 2 heating element 10 liquid flow paths 11 Bubble generation area 13 Common liquid chamber 18 outlets 31 Movable member 32 Free end 33 fulcrum 34 Support member 40 bubbles 50 Top plate 64 Stopper 65 Low flow resistance area 66 ejected drops 67 satellites 68 Thin part 70 Support 90 ink tank 102 Anti-cavitation layer 103 protective layer 104 wiring electrode 105 Resistance layer 106 silicon nitride film 107 base 111 motor 112, 113 gears 115 Carriage axis 150 recording media 200 heads 300 host computer 301 Input / output interface 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 motor driver 306 Drive motor 307 head driver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島津 聡 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 須釜 定之 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−226125(JP,A) 特開 平10−76657(JP,A) 特開 平9−123453(JP,A) 特開 平9−193377(JP,A) 特開 平10−76655(JP,A) 特開 平4−173338(JP,A) 特開 平9−327933(JP,A) 特開 平10−24610(JP,A) 特開 平8−118638(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 B41J 2/175 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoshi Shimazu 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Sadayuki Sugama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. Within the corporation (56) Reference JP-A-9-226125 (JP, A) JP-A-10-76657 (JP, A) JP-A-9-123453 (JP, A) JP-A-9-193377 (JP, A) JP-A-10-76655 (JP, A) JP-A-4-173338 (JP, A) JP-A-9-327933 (JP, A) JP-A-10-24610 (JP, A) JP-A-8 -118638 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/05 B41J 2/175

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液流路中の液体を加熱して該液体中に気
泡を発生させて成長させ、前記液流路中に設けられてい
る一端支持の片持ち梁状の可動部材を前記気泡の成長に
伴って初期状態から変位させ、該気泡が最大体積となる
時に前記液流路の上流側を前記可動部材により実質的に
閉鎖するとともに、前記気泡の成長に伴う圧力によって
前記吐出口から前記液体を吐出し、前記液体吐出後、前
記気泡の消泡に伴って、前記可動部材が変位状態から前
記初期状態に復帰する液体吐出方法であって、 同一の前記液流路から連続的に液体吐出を行なう場合に
は、先の液体吐出後に前記変位状態から復帰する前記可
動部材の振動が完全に収束してしまう前であって、前記
可動部材が前記変位状態に向う方向に変位している最中
に、次の液体吐出のための前記液体の加熱を開始するこ
とを特徴とする液体吐出方法。
1. A liquid in a liquid flow path is heated to generate bubbles in the liquid to grow, and a cantilever-shaped movable member supported in one end provided in the liquid flow path is used as the bubbles. Is displaced from the initial state as the bubble grows, and when the bubble reaches the maximum volume, the upstream side of the liquid flow path is substantially closed by the movable member and the pressure from the discharge port causes the bubble to grow from the outlet. A method for ejecting the liquid, wherein the movable member returns from the displaced state to the initial state with the disappearance of the bubbles after the liquid is ejected. When performing liquid ejection, before the vibration of the movable member returning from the displaced state after the previous liquid ejection is completely converged, the movable member is displaced in the direction toward the displaced state. For the next liquid discharge while Liquid discharging method characterized by starting heating of serial liquid.
【請求項2】 前記液流路の上流側を前記可動部材によ
り実質的に閉鎖することによって、上流方向への前記液
体の移動および前記気泡の成長を規制する請求項1に記
載の液体吐出方法。
2. The liquid discharge method according to claim 1, wherein movement of the liquid in the upstream direction and growth of the bubbles are regulated by substantially closing the upstream side of the liquid flow path by the movable member. .
【請求項3】 前記可動部材の自由端が前記液流路中の
気泡発生領域の実質中央部に位置しており、該可動部材
の変位時には、前記液流路内に設けられている規制部に
前記自由端が実質的に接触することにより、前記液流路
の上流側を実質的に閉鎖する請求項1または2に記載の
液体吐出方法。
3. The free end of the movable member is located substantially in the center of the bubble generation region in the liquid flow path, and the displacement member is provided in the liquid flow path when the movable member is displaced. The liquid discharging method according to claim 1, wherein the upstream side of the liquid flow path is substantially closed by substantially contacting the free end with.
【請求項4】 前記液流路中に発熱体が設けられてお
り、該発熱体を駆動することにより前記液体の加熱を行
なう請求項1〜3のいずれか1項に記載の液体吐出方
法。
4. The liquid ejecting method according to claim 1, wherein a heating element is provided in the liquid flow path, and the liquid is heated by driving the heating element.
【請求項5】 前記発熱体が電気熱変換体であり、該電
気熱変換体に駆動パルスを供給することにより前記液体
の加熱を行なう請求項4に記載の液体吐出方法。
5. The liquid ejection method according to claim 4, wherein the heating element is an electrothermal converter, and the liquid is heated by supplying a drive pulse to the electrothermal converter.
【請求項6】 前記気泡の消泡開始時より一定の間、前
記可動部材と前記規制部との接触を保つ請求項1〜5の
いずれか1項に記載の液体吐出方法。
6. The liquid ejection method according to claim 1, wherein the contact between the movable member and the restriction portion is maintained for a certain period of time after the start of defoaming of the bubbles.
【請求項7】 液流路中の液体を加熱して該液体中に気
泡を発生させる発熱体と、前記液流路の下流側に連通し
前記気泡の成長に伴う圧力によって前記液体が吐出する
吐出口と、前記液流路中に一端支持の片持ち梁状に設け
られ、自由端が前記吐出口側に位置する可動部材と、前
記気泡の成長に伴う前記可動部材の変位時に該可動部材
と実質的に接触して、前記液流路の上流側を実質的に閉
鎖する規制部と、前記発熱体の駆動を制御する制御手段
とを有し、 前記制御手段が、同一の前記液流路から連続的に液体吐
出を行なう場合には、先の液体吐出後に前記変位状態か
ら復帰する前記可動部材の振動が完全に収束してしまう
前であって、前記可動部材が前記変位状態に向う方向に
変位している最中に、次の液体吐出のための前記発熱体
の駆動を行なう液体吐出ヘッド。
7. A heating element that heats the liquid in the liquid flow path to generate bubbles in the liquid, and the liquid is discharged by a pressure that is connected to the downstream side of the liquid flow path and that accompanies the growth of the bubbles. A discharge port, a movable member provided in a cantilever shape with one end supported in the liquid flow path, and a free end positioned on the discharge port side, and the movable member when the movable member is displaced due to growth of the bubbles. And a control unit for substantially closing the upstream side of the liquid flow path and a control unit for controlling the drive of the heating element, wherein the control unit has the same liquid flow. When the liquid is continuously discharged from the passage, the movable member moves to the displaced state before the vibration of the movable member returning from the displaced state after the previous liquid discharge is completely converged. Driving the heating element for the next liquid discharge while it is being displaced in the direction A liquid discharge head to perform.
【請求項8】 前記可動部材および前記規制部が互いに
実質的に接触して前記液流路の上流側を実質的に閉鎖す
ることによって、上流方向への前記液体の移動および前
記気泡の成長を規制する請求項7に記載の液体吐出ヘッ
ド。
8. The movement of the liquid in the upstream direction and the growth of the bubbles are achieved by substantially contacting the movable member and the restriction portion with each other to substantially close the upstream side of the liquid flow path. The liquid ejection head according to claim 7, which is regulated.
【請求項9】 前記可動部材の待機時において、前記規
制部を境界として前記吐出口とは反対側の前記液流路の
流路抵抗が低い請求項7または8に記載の液体吐出ヘッ
ド。
9. The liquid ejection head according to claim 7, wherein the flow resistance of the liquid flow path on the side opposite to the ejection port is low with the restriction portion as a boundary when the movable member is on standby.
【請求項10】 前記発熱体が電気熱変換体であり、前
記制御手段から駆動パルスを供給される請求項7〜9の
いずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
10. The liquid ejection head according to claim 7, wherein the heating element is an electrothermal converter, and a drive pulse is supplied from the control means.
【請求項11】 請求項1〜10のいずれか1項に記載
の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出された
液体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段
とを備えた液体吐出装置。
11. A liquid, comprising: the liquid ejection head according to claim 1; and a recording medium conveyance unit that conveys a recording medium that receives the liquid ejected from the liquid ejection head. Discharge device.
【請求項12】 前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、被記録媒体にインクを付着させることで記録を行う
請求項11に記載の液体吐出装置。
12. The liquid ejection apparatus according to claim 11, wherein recording is performed by ejecting ink from the liquid ejection head and attaching the ink to a recording medium.
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