JP3535817B2 - Liquid discharge method, liquid discharge head, liquid discharge device - Google Patents

Liquid discharge method, liquid discharge head, liquid discharge device

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JP3535817B2
JP3535817B2 JP2000261247A JP2000261247A JP3535817B2 JP 3535817 B2 JP3535817 B2 JP 3535817B2 JP 2000261247 A JP2000261247 A JP 2000261247A JP 2000261247 A JP2000261247 A JP 2000261247A JP 3535817 B2 JP3535817 B2 JP 3535817B2
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清光 工藤
雅典 竹之内
雅実 池田
博志 杉谷
敬 齋藤
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14048Movable member in the chamber

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
体に作用させて気泡を発生させることによって液体を吐
出する液体吐出方法、液体吐出ヘッド、液体吐出装置
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid ejecting method, a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus for ejecting a liquid by causing thermal energy to act on the liquid to generate bubbles.

【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ものである。
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】従来、プリンター等の記録装置におい
て、流路中の液体インクに熱等のエネルギーを与えて気
泡を発生させ、それに伴う急峻な体積変化に基づく作用
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(登録商標)記録方法が知
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流路と、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 Conventionally, in a recording device such as a printer, energy such as heat is applied to liquid ink in a flow channel to generate bubbles, and the ink is ejected from an ejection port by an action force based on a sharp volume change accompanying the bubble. Then, an ink jet recording method, which is a so-called bubble jet (registered trademark) recording method, in which an image is formed by adhering this onto a recording medium, is 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, a flow path communicating with this ejection port, An electrothermal converter as an energy generating means for ejecting the ink arranged in the flow path is generally arranged.

【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様々な要求が高まっており、
例えば、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
たりしている。このうち、ノズル内において気泡を発生
させ、この気泡成長に伴い液体を吐出させるヘッドにお
いて、吐出口とは反対方向への気泡成長およびこれによ
る液流が吐出エネルギー効率及びリフィル特性を低下さ
せる要因として知られており、このような吐出エネルギ
ー効率及びリフィル特性を向上させる構造の発明がヨー
ロツパ特許出願公開公報EPO436047Alに提案
されている。
As the bubble jet technology is applied to products in various fields, various demands are increasing,
For example, 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 is possible based on stable bubble generation. From the point of view, there has been proposed an improved flow passage shape in order to obtain a liquid discharge head having a high filling (refill) speed of the discharged liquid into the liquid flow passage. Among these, in a head that generates bubbles in the nozzle and discharges liquid as the bubbles grow, bubble growth in the direction opposite to the discharge port and the resulting liquid flow are factors that reduce discharge energy efficiency and refill characteristics. A known invention of a structure that improves such ejection energy efficiency and refill characteristics is proposed in European Patent Application Publication EPO436047Al.

【0007】この公報に記載の発明は、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ものである(EP43604
7Alの第4〜9図)。例えば同公報第7図の例では、
図37に示すように、インク流路112の内壁を形成す
る基板125上のインク槽116とノズル115との関
のインク流路112のほぼ中央に発熱体110が設けら
れている。発熱体110は、インク流路112内部の、
周囲を全て閉じた区画120内に在る。インク流路11
2は、基板125と、基板125上に直接積層した薄膜
123,126と、閉止体としての舌状片113、13
0とで構成されている。開放された舌状片は図37では
破線で示されている。基板125と平行な平面内に延在
してストッパ124で終結する別の薄膜123はインク
流路112上を遮蔽する。インク中に気泡が発生する
と、ノズル領域内の舌状片130の、静止状態でストッ
パ126に密着してあるその自由端は、上に向かって変
位し、インク液は区画120からインク流路112中
へ、ついでノズル115を通じて射出される。このと
き、インク槽116の領域内に設けた舌状片113は静
止状態でストッパ124に密着しているため、区画12
0内のインク液はインク層116に向かうことはない。
インク中の気泡が消泡すると、舌状片130は下に向け
て変位し、ストッパ126に再び密着する。そして、舌
状片113はインク区画120内に倒れ落ち、これによ
りインク液が区画120中に流入する。
In the invention described in this publication, the first valve for shutting off the area near the discharge port and the bubble generating portion and the portion for completely shutting off the air bubble generating portion and the ink supply portion are provided. It alternately opens and closes two valves (EP43604).
7Al (FIGS. 4-9). For example, in the example of FIG. 7 of the publication,
As shown in FIG. 37, the heating element 110 is provided in the approximate center of the ink flow passage 112 between the ink tank 116 and the nozzle 115 on the substrate 125 forming the inner wall of the ink flow passage 112. The heating element 110 is provided inside the ink flow path 112.
It is in a compartment 120 which is closed all around. Ink flow path 11
2 is a substrate 125, thin films 123 and 126 directly laminated on the substrate 125, and tongue-like pieces 113 and 13 as closing bodies.
It is composed of 0 and. The open tongue is shown in broken lines in FIG. Another thin film 123 that extends in a plane parallel to the substrate 125 and terminates at the stopper 124 shields the ink flow path 112. When bubbles are generated in the ink, the free end of the tongue 130 in the nozzle area, which rests in close contact with the stopper 126, is displaced upwards and the ink liquid is discharged from the compartment 120 into the ink flow path 112. It is then injected through the nozzle 115. At this time, since the tongue-shaped piece 113 provided in the area of the ink tank 116 is in close contact with the stopper 124 in a stationary state, the partition 12
The ink liquid in 0 does not go to the ink layer 116.
When the air bubbles in the ink disappear, the tongue 130 is displaced downward and comes into close contact with the stopper 126 again. Then, the tongue 113 falls down into the ink compartment 120, so that the ink liquid flows into the compartment 120.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、EP4360
47Alに記載の発明は、吐出口近傍域と気泡発生部と
インク供給部の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、気泡の吐出口側の弁は吐出エネルギーの
多大な損失を招く。さらに、リフィル時(ノズルヘのイ
ンク補充時)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。
However, EP4360.
In the invention described in 47Al, since the three regions of the vicinity of the discharge port, the bubble generation part, and the ink supply part are divided into two, the ink that follows the droplet becomes a large trail during discharge, The number of satellite dots is considerably larger than that of the normal ejection method of growing, shrinking, and defoaming (it is presumed that the meniscus receding effect due to defoaming cannot be used). In addition, the valve on the discharge port side of the bubbles causes a great loss of discharge energy. Further, at the time of refilling (when ink is refilled into the nozzle), the liquid is supplied to the bubble generation portion with defoaming, but the liquid cannot be supplied to the area near the discharge port until the next foaming occurs. Is not a practical level because the ejection response frequency is extremely small.

【0009】本発明は、吐出口とは反対方向への気泡成
長成分の抑制効率を向上し、これとは相反するリフィル
特性の高効率化を満足するための画期的な方法やヘッド
構成を見出すべく新たな着想に基づいて吐出効率の向上
をも満足する発明を提案するものである。
The present invention provides an epoch-making method and head structure for improving the efficiency of suppressing the bubble growth component in the direction opposite to the discharge port and satisfying the contradictory improvement of the efficiency of refill characteristics. The present invention proposes an invention satisfying the improvement of ejection efficiency based on a new idea to be found.

【0010】本発明者達は鋭意研発の結果、直線状に形
成したノズル内で気泡を発生させ、この気泡成長に伴い
液体を吐出させる液体吐出ヘッドのノズル構造におい
て、特別な逆止弁の機能により、吐出口とは反対方向
(後方)への気泡成長を抑制し、後方への吐出エネルギ
ーを吐出口側に有効に利用できることを見出した。その
上、特別な逆止弁の機能により後方への気泡成長成分を
抑制するとともに、リフィル特性を効率化することで、
吐出応答周波数が極めて高くできることを見出した。
As a result of earnest research, the present inventors have developed a special check valve in a nozzle structure of a liquid discharge head that generates bubbles in a linear nozzle and discharges liquid as the bubbles grow. It was found that the function suppresses bubble growth in the direction opposite to the ejection port (rearward), and the ejection energy to the rear can be effectively used on the ejection port side. Besides, by suppressing the bubble growth component to the rear by the function of a special check valve, and improving the efficiency of refill characteristics,
It has been found that the ejection response frequency can be made extremely high.

【0011】すなわち本発明の目的は、新規な弁機能を
用いたノズル構造や吐出方法により、吐出パワーの向上
と吐出周波数の向上とを同時に図り、従来達成し得なか
ったレベルの高速・高画質ヘッドを達成するための新規
吐出方式(構造)を確立することにある。
That is, an object of the present invention is to simultaneously improve the ejection power and the ejection frequency by a nozzle structure and an ejection method using a novel valve function, and achieve a high speed and high image quality which cannot be achieved in the past. It is to establish a new ejection method (structure) for achieving the head.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】以上のような研発過程で
得られた本発明の液体吐出方法は、液体を吐出するため
の複数の吐出口と、前記各吐出口に一端部が常に連通さ
れ、液体に気泡を発生させる気泡発生領域を有する複数
の液流路と、前記気泡を発生し成長させるためのエネル
ギーを発生する気泡発生手段と、前記複数の液流路にそ
れぞれ配設され、共通液体供給室と連通する複数の液体
供給口と、前記液体供給口の前記液流路側に対して微小
な隙間を隔てて支持された、自由端を有する可動部材と
を有し、前記可動部材の少なくとも自由端部及びそれに
達続する両側部で囲まれる領域が前記液体供給口の液流
路に対する開口領域よりも大きくなっている液体吐出ヘ
ッドの液体吐出方法であって、前記気泡発生手段に駆動
電圧が印加されてから、前記気泡発生手段によって気泡
の全体が略等方成長している期間が終了するまでの間
に、前記可動部材が前記液体供給口を密閉して実質的に
遮断する期間を有し、前記気泡発生領域の前記吐出口側
で成長する気泡のライフタイムをTfとし、前記気泡発
生領域の前記液体供給口側で成長する気泡のライフタイ
ムをTrとすると、Tf>Trの関係が常に成り立つ
とを特徴とする。
According to the liquid ejection method of the present invention obtained in the above-described polishing process, a plurality of ejection ports for ejecting the liquid and one end of each ejection port are always in communication with each other. A plurality of liquid flow paths having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid, a bubble generation means for generating energy for generating and growing the bubbles, and each of the plurality of liquid flow paths are provided, The movable member has a plurality of liquid supply ports communicating with a common liquid supply chamber, and a movable member having a free end, which is supported with a minute gap with respect to the liquid flow path side of the liquid supply port. A liquid discharge method of a liquid discharge head, wherein a region surrounded by at least a free end portion and both side portions that reach the free end portion is larger than an opening region of the liquid supply port with respect to the liquid flow path, Drive voltage is applied Et al, wherein until a period in which the whole of the bubble is growing substantially isotropic terminated by the bubble generating means, have a period in which the movable member is substantially shut off by sealing the liquid supply port, wherein The discharge port side of the bubble generation area
Let Tf be the lifetime of the bubbles that grow in
Life tie of bubbles growing on the liquid supply port side of the raw area
When the frame is Tr, the relationship of Tf> Tr is always established .

【0013】さらに上記の液体吐出方法において、前記
可動部材が前記開口領域を密閉して実質的に遮断する期
間が、少なくとも前記気泡発生手段によって気泡の全体
が略等方成長している期間が終了するまで継続されるこ
とを特徴とする。
Further, in the above liquid discharging method, the period in which the movable member hermetically closes the opening region and substantially shuts it off, at least the period in which the entire bubble is substantially isotropically grown by the bubble generating means ends. It is characterized by being continued until.

【0014】また、前記可動部材が前記開口領域を密閉
して実質的に遮断する期間の後、前記気泡発生手段によ
って発生した気泡のうちの前記吐出口側の部分が成長し
ている間に、前記可動部材が、前記開口領域を密閉して
実質的に遮断した位置から前記液流路内の前記気泡発生
手段側に変位を開始し、前記共通液体供給室から前記液
流路への液体供給を可能とすることを特徴とする。
Further, after the period in which the movable member seals the opening area to substantially block the opening area, while the portion of the bubbles generated by the bubble generating means on the discharge port side is growing, Liquid supply from the common liquid supply chamber to the liquid flow path starts displacement from the position where the movable member seals the opening area and substantially cuts off to the bubble generating means side in the liquid flow path. It is characterized by enabling.

【0015】さらに本発明の液体吐出方法は、前記可動
部材が前記開口領域を密閉して実質的に遮断し、その
後、前記気泡発生手段によって発生した気泡のうちの前
記吐出口側の部分が成長している間に、前記可動部材
が、前記開口領域を密閉して実質的に遮断した位置から
前記液流路内の前記気泡発生手段側に変位を開始し、前
記共通液体供給室から前記液流路への液体供給を可能と
することを特徴とする。
Further, in the liquid discharging method of the present invention, the movable member hermetically closes the opening area and substantially blocks the opening area, and thereafter, a portion of the bubbles generated by the bubble generating means on the discharge port side grows. While moving, the movable member starts displacing toward the bubble generating means side in the liquid flow path from a position where the movable member is closed and substantially closed, and the liquid is discharged from the common liquid supply chamber. It is characterized in that the liquid can be supplied to the flow channel.

【0016】さらに上記の液体吐出方法において、前記
可動部材が前記開口領域を密閉して実質的に遮断した位
置から前記液流路内の前記気泡発生手段側に変位を開始
した後、前記気泡のうち前記可動部材側の部分が収縮し
ている間に、前記可動部材が更に前記気泡発生手段側に
変位し、前記共通液体供給室から前記液流路へ液体を供
給することを特徴とする。
Further, in the above liquid discharging method, after the movable member starts to be displaced toward the bubble generating means side in the liquid flow path from a position where the movable member hermetically closes the opening area and substantially blocks the opening area, While the part on the movable member side is contracting, the movable member is further displaced to the bubble generating means side to supply the liquid from the common liquid supply chamber to the liquid flow path.

【0017】さらに、前記気泡発生領域における前記吐
出口側と前記液体供給口側とでは、気泡の成長体積変化
と気泡の発生から消泡までの時間が、大きく異なること
を特徴とする。
Further, the discharge port side and the liquid supply port side in the bubble generation region are characterized in that the growth volume change of the bubble and the time from bubble generation to bubble disappearance are greatly different.

【0018】そして、前記気泡発生領域が大気に開放さ
れないことを特徴とする。
The bubble generating region is not exposed to the atmosphere.

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】これらの液体吐出ヘッドにおいては、前記
可動部材は、前記液流路を形成する液路壁との間にも隙
間を有することが好ましい。
In these liquid discharge heads, it is preferable that the movable member also has a gap with a liquid passage wall forming the liquid passage.

【0022】また本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐
出するための複数の吐出口と、前記各吐出口に一端部が
常に連通され、液体に気泡を発生させる気泡発生領域を
有する複数の液流路と、前記気泡を発生し成長させるた
めのエネルギーを発生する気泡発生手段と、前記複数の
液流路にそれぞれ配設され、共通液体供給室と連通する
複数の液体供給口と、前記液体供給口の前記液流路側に
対して微小な隙間を隔てて支持された、自由端を有する
可動部材とを有し、前記可動部材の少なくとも自由端部
及びそれに連続する両側部で囲まれる領域が前記液体供
給口の液流路に対する開口領域よりも大きくなってお
り、前記気泡発生手段に駆動電庄が印加されてから、前
記気泡発生手段によって気泡の全体が略等方成長してい
る期間の終了までに、前記可動部材が前記液体供給口を
密閉して実質的に遮断している期間を有し、前記可動部
材が前記開口領域を密閉して実質的に遮断する期間の
後、前記気泡発生手段によって発生した気泡のうちの前
記吐出口側の部分が成長している間に、前記可動部材
が、前記開口領域を密閉して実質的に遮断した位置から
前記液流路内の前記気泡発生手段側に変位を開始し、前
記共通液体供給室から前記液流路への液体供給を可能と
する液体吐出ヘッドであって、前記気泡発生領域の前記
吐出口側で成長する気泡の最大時の体積をVfとし、前
記気泡発生領域の前記液体供給口側で成長する気泡の最
大時の体積をVrとすると、Vf>Vrの関係が常に成
り立ち、かつ、前記気泡発生頼域の前記吐出口側で成長
する気泡のライフタイムをTfとし、前記気泡発生傾域
の前記液体供給口側で成長する気泡のライフタイムをT
rとすると、Tf>Trの関係が常に成り立つことを特
徴とする。
Further, the liquid discharge head of the present invention has a plurality of discharge ports for discharging the liquid, and a plurality of liquid discharge regions each having one end constantly communicating with each of the discharge ports and having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid. A flow path, a bubble generating means for generating energy for generating and growing the bubbles, a plurality of liquid supply ports respectively disposed in the plurality of liquid flow paths and communicating with a common liquid supply chamber, and the liquid A movable member having a free end, which is supported with a minute gap with respect to the liquid flow path side of the supply port, and an area surrounded by at least the free end portion of the movable member and both side portions continuous with the free end portion. It is larger than the opening region of the liquid supply port with respect to the liquid flow path, and is a period during which the entire bubble is substantially isotropically grown by the bubble generating unit after the driving voltage is applied to the bubble generating unit. By the end Generated by the bubble generating means after a period in which the movable member seals and substantially blocks the liquid supply port, and the movable member seals and substantially blocks the opening region While the portion of the formed bubbles on the side of the discharge port is growing, the movable member is moved from the position where the movable member is closed to substantially close the opening region to the bubble generating means side in the liquid flow path. A liquid ejection head which starts displacement and is capable of supplying liquid from the common liquid supply chamber to the liquid flow path, wherein a maximum volume of bubbles growing on the ejection port side of the bubble generation region is Vf. and then, the when the volume of the maximum bubble growing in said liquid supply port side of the bubble generating region and Vr, always <br/> Ri elevational Chi relationship Vf> Vr, and the bubble generation Yoriyukiiki Growth on the outlet side
Let the lifetime of the bubbles be Tf,
The lifetime of bubbles growing on the liquid supply port side of
If r, then the relationship of Tf> Tr is always established .

【0023】[0023]

【0024】そして前記気泡の消泡点が、前記気泡発生
領域の中心より前記吐出口側に位置することを特徴とす
る。
The defoaming point of the bubble is located closer to the discharge port than the center of the bubble generation region.

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】さらに、上記のような液体吐出ヘッドにお
いて、前記可動部材の根元を支持する前記可動部材と一
体に形成された根元支持部が、前記可動部材の高さ位置
を前記根元支持部の固定位置に対して一段ずらすよう
に、段差を有しており、その段差量よりも前記可動部材
の厚さの方が大きいことが好ましい。
Further, in the liquid discharge head as described above, the root support portion integrally formed with the movable member supporting the root of the movable member fixes the height position of the movable member to the root support portion. It is preferable that the movable member has a step so as to be displaced by one step with respect to the position, and the thickness of the movable member is larger than the amount of the step.

【0029】さらに、前記液体供給口の前記液流路個の
開口端部と前記可動部材の前記液体供給口側面との間の
隙間αと、前記液体供給口の前記液流路側の開口端部に
対して重なる前記可動部材の幅方向のオーバーラップ幅
W3との関係がW3>αであることが好ましい。
Further, a gap α between the opening end of each of the liquid flow paths of the liquid supply port and the side surface of the liquid supply port of the movable member, and the opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side. It is preferable that the relationship with the overlapping width W3 in the width direction of the movable member, which overlaps with, is W3> α.

【0030】さらに、前記液体供給口の前記液流路側の
開口端部に対して重なる前記可動部材の前記吐出口方向
のオーバーラップ幅W4と前記可動部材の幅方向のオー
バーラップ幅W3との関係がW3>W4であることが好
ましい。
Furthermore, the relationship between the overlap width W4 of the movable member in the discharge port direction and the overlap width W3 of the movable member in the width direction, which overlaps with the opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side. Is preferably W3> W4.

【0031】上記のような構成の液体吐出ヘッドと、或
液体吐出ヘッドから吐出された液体を受け取る被記録媒
体を搬送する被記録媒体搬送手段と、を備えた液体吐出
装置をも本発明は提供する。この液体吐出装置において
は、前記液体吐出ヘッドからインクを吐出し、前記被記
録媒体に該インクを付着させることで記録を行うことが
考えられる。
The present invention also provides a liquid ejecting apparatus comprising a liquid ejecting head having the above-described structure, and a recording medium conveying means for conveying a recording medium that receives the liquid ejected from the liquid ejecting head. To do. In this liquid ejecting apparatus, it is conceivable that ink is ejected from the liquid ejecting head and recording is performed by attaching the ink to the recording medium.

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【0034】以上説明した構成では、前記気泡発生手段
に駆動電圧が印加されてから前記気泡発生手段によって
気泡の全体が略等方成長している期間が終了するまでの
間に、直ちに液流路と液体供給口との連通状態が可動部
材によって遮断されるため、気泡発生領域での気泡成長
による圧力波が液体供給口側および共通液体供給室側に
伝播されず、その大部分が吐出口側に向けられ、吐出パ
ワーが飛躍的に向上する。また、記録紙などに高速に定
着させたり、黒とカラーの境界での滲み(にじみ)を解
消したりするために、記録液に高粘度のものを使う場合
でも、吐出パワーの飛躍的向上により良好に吐出するこ
とができる。また、記録時の環境変化、特に低温・低湿
環境下では吐出口においてインク増粘領域が増え、使用
開始時に正常にインクが吐出されない場合があるが、本
発明では一発目から良好に吐出できる。また、吐出パワ
ーが飛躍的に向上したので、気泡発生手段として用いる
発熱体のサイズを縮小したりして、吐出のために投入す
るエネルギーを減らすこともできる。
In the structure described above, the liquid flow path is immediately immediately after the drive voltage is applied to the bubble generating means and before the period during which the entire bubble is isotropically grown by the bubble generating means ends. Since the communication state between the liquid supply port and the liquid supply port is blocked by the movable member, the pressure wave due to bubble growth in the bubble generation region does not propagate to the liquid supply port side and the common liquid supply chamber side, and most of it is on the discharge port side. The discharge power is dramatically improved. In addition, even when using a high-viscosity recording liquid to fix it on recording paper at high speed or to eliminate bleeding at the boundary between black and color, the ejection power can be dramatically improved. Good ejection is possible. In addition, when the environment changes at the time of recording, especially in a low temperature and low humidity environment, the ink thickening area may increase at the ejection port and the ink may not be ejected normally at the start of use, but in the present invention, good ejection can be performed from the first shot. . Further, since the ejection power is dramatically improved, it is possible to reduce the size of the heating element used as the bubble generating means and reduce the energy input for ejection.

【0035】また、気泡の収縮に伴い可動部材が下方変
位し、共通液体供給室から液体供給口を介して液体が急
速に大きな流れとなって液流路内へ流れ込む。これによ
り、メニスカスMを液流路内へと急速に引き込む流れが
急に低下するため、液滴吐出後の吐出口におけるメニス
カスの後退量が減少する。その結果、吐出後、メニスカ
スが初期状態に復帰する時間が非常に早い、すなわち、
液流路への定量のインク補充(リフィル)が完了する時
間が早いので、高精度(定量)のインク吐出を実施する
にあたり吐出周波数(駆動周波数)をも飛躍的に向上さ
せることができる。
Further, the movable member is displaced downward due to the contraction of the bubbles, and the liquid rapidly becomes a large flow into the liquid flow path from the common liquid supply chamber through the liquid supply port. As a result, the flow that rapidly draws the meniscus M into the liquid flow path suddenly decreases, and the amount of retreat of the meniscus at the ejection port after the droplet ejection has decreased. As a result, the time it takes for the meniscus to return to its initial state after ejection is very short, that is,
Since a fixed amount of ink replenishment (refill) to the liquid flow path is completed in a short time, the ejection frequency (driving frequency) can be dramatically improved when highly accurate (constant) ink ejection is performed.

【0036】さらに、気泡発生領域での気泡成長が、吐
出口側に大きく成長し、液体供給口側への成長を抑制し
ていることから、消泡点が気泡発生領域の中心付近から
吐出口側の部分に位置し、かつ、発泡パワーを維持しな
がら、消泡力を低減できることにより、気泡発生領域の
消泡力による発熱体の機械的・物理的破壊寿命を大きく
向上させることができる。
Further, since the bubble growth in the bubble generation region largely grows toward the ejection port side and suppresses the growth toward the liquid supply port side, the defoaming point is from the vicinity of the center of the bubble generation region to the ejection port. Since the defoaming force can be reduced while being located in the side portion and maintaining the foaming power, it is possible to greatly improve the mechanical and physical destruction life of the heating element due to the defoaming force in the bubble generation region.

【0037】また、前記可動部材の根元を支持する前記
可動部材と一体に形成された根元支持部が、前記可動部
材の高さ位置を前記根元支持部の固定位置に対して一段
ずらすように、段差を有していることで、可動部材の変
位時における、可動部材の根元支持部の固定位置への応
力集中が緩和される。さらに、可動部材の厚さが、可動
部材の根元支持部の段差量より大きくなっている事によ
り、可動部材が変位する際に生じる可動部材の根元支持
部の段差部に集中する応力集中を緩和することができ、
可動部材の根元の耐久性が向上する。
Further, the root support portion integrally formed with the movable member supporting the root of the movable member shifts the height position of the movable member by one step with respect to the fixed position of the root support portion, By having the step, the stress concentration on the fixed position of the root support portion of the movable member is alleviated when the movable member is displaced. Further, since the thickness of the movable member is larger than the step amount of the root supporting portion of the movable member, stress concentration concentrated on the step portion of the root supporting portion of the movable member when the movable member is displaced is relaxed. You can
The durability of the base of the movable member is improved.

【0038】さらに、液体供給口の液流路側の開口端部
と可動部材の液体供給口側面との間の隙間αと、液体供
給口の液流路側の開口端部に対して重なる可動部材の幅
方向のオーバーラップ幅W3との関係をW3>αとする
ことにより、液流路から液体供給口側への流れに関して
の流抵抗が前記関係がW3≦αのときと比べて大きくな
り、発泡初期の気泡成長における液流路から液体供給口
側への流れを効果的に抑制することが可能になる。しか
も、可動部材と液体供給口周辺との間隙を介しての、液
流路から液体供給ロヘの流れ込みが効果的に抑制される
ため、可動部材による液体供給口の遮蔽が確実かつ速や
かに行なわれる。これらの事により、吐出効率が更に向
上する。
Further, the gap α between the liquid flow port side opening end of the liquid supply port and the liquid supply port side face of the movable member overlaps the liquid supply port side liquid flow port side opening end of the movable member. By setting the relationship with the overlap width W3 in the width direction to be W3> α, the flow resistance with respect to the flow from the liquid flow path to the liquid supply port side becomes larger than that when the relationship is W3 ≦ α, and foaming occurs. It is possible to effectively suppress the flow from the liquid flow path to the liquid supply port side in the initial bubble growth. Moreover, since the inflow of the liquid supply channel from the liquid flow path through the gap between the movable member and the periphery of the liquid supply port is effectively suppressed, the liquid supply port can be reliably and promptly shielded by the movable member. . Due to these things, the ejection efficiency is further improved.

【0039】また、液体供給口の液流路側の開口端部に
対して重なる可動部材の吐出口方向のオーバーラップ幅
W4と可動部材の幅方向のオーバーラップ幅W3との関
係がW3>W4である事により、初期発泡によって液体
供給口側に上方変位した可動部材が消泡工程で気泡発生
手段側に下方変位を開始する際、可動部材の自由端先端
と液体供給口の開口端部との接触幅が小さくなるため、
そこに発生する摩擦力も低減され、可動部材の自由端側
から優先的に液体供給口が開放される。これよって、可
動部材による液体供給口の開放を確実かつ速やかに行う
ことができる。その結果、液流路へ更に効率よくリフィ
ルが行われ、吐出特性がさらに安定する。
Further, the relationship between the overlap width W4 of the movable member overlapping the opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side in the discharge port direction and the overlap width W3 of the movable member in the width direction is W3> W4. As a result, when the movable member that has been displaced upward to the liquid supply port side due to initial foaming starts to be displaced downward to the bubble generating means side in the defoaming process, the free end tip of the movable member and the opening end of the liquid supply port are Since the contact width becomes smaller,
The frictional force generated there is also reduced, and the liquid supply port is preferentially opened from the free end side of the movable member. As a result, the liquid supply port can be reliably and promptly opened by the movable member. As a result, the liquid flow path is refilled more efficiently, and the ejection characteristics are further stabilized.

【0040】また、気泡発生手段の最表面層の耐キャビ
テーション膜にアモルファス合金薄膜を採用すること
で、更に、機械的・物理的破壊寿命を大きく向上させる
ことができる。
Further, by adopting an amorphous alloy thin film as the cavitation resistant film of the outermost surface layer of the bubble generating means, it is possible to further greatly improve the mechanical / physical breakdown life.

【0041】また、本発明の液体吐出ヘッドの製造工程
において、前記アモルファス合金を採用することで、A
l膜を除去して液流路や液体供給口を形成する除去過程
においても、下層にある配線層へのダメージを非常に低
減でき、歩留り向上に寄与することができる。
By adopting the amorphous alloy in the manufacturing process of the liquid discharge head of the present invention, A
Even in the removal process of removing the l film to form the liquid flow path and the liquid supply port, the damage to the underlying wiring layer can be greatly reduced and the yield can be improved.

【0042】本発明のその他の効果については、各実施
形態の記載から理解できよう。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、吐出ロヘ向かう液体の流
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。
Other effects of the present invention can be understood from the description of each embodiment. It should be noted that the terms “upstream” and “downstream” used in the description of the present invention refer to a liquid flow direction from a liquid supply source to a discharge nozzle via a bubble generation region (or a movable member), or a direction in this configuration. It is expressed as an expression.

【0043】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。
The "downstream side" of 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.

【0044】また、「オーバーラップ幅」とは、液体供
給口の液流路側の開口縁部から可動部材の縁部までの最
短拒離を指している。
The "overlap width" refers to the shortest distance from the opening edge of the liquid supply port on the liquid flow path side to the edge of the movable member.

【0045】また、本発明で表現する「可動部材が液体
供給口を密閉して実質的に遮斬する」とは必ずしも可動
部材が液体供給口の周辺部に密着するわけではなく、可
動部材が液体供給口に限りなく接近することも含む。
In addition, the expression "the movable member seals the liquid supply port to substantially cut off the liquid supply port" in the present invention does not necessarily mean that the movable member is in close contact with the peripheral portion of the liquid supply port. It includes approaching the liquid supply port infinitely.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0047】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態による液体吐出ヘッドの1つの液流路方向
に沿った断面図、図2は図1のX−X’線断面図、図3
は図1の吐出口中心からYl点で天板2側ヘシフトした
Y−Y’線断面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
3 is a sectional view taken along one liquid flow path direction of the liquid ejection head according to the embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line XX ′ of FIG.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line YY ′ in FIG.

【0048】図1〜図3に示す複数液路−共通液室形態
の液体吐出ヘッドでは、素子基板1と天板2とが液路側
壁10を介して積層状態で固着され、両板1,2の間に
は、一端が吐出口7と連通した液流路3が形成されてい
る。この液流路3は1個のヘッドに多数設けられてい
る。
In the liquid ejection head of the plural liquid passage-common liquid chamber form shown in FIGS. 1 to 3, the element substrate 1 and the top plate 2 are fixed in a laminated state via the liquid passage side wall 10, and both plates 1, A liquid flow path 3 having one end communicating with the discharge port 7 is formed between the two. Many liquid channels 3 are provided in one head.

【0049】また、素子基板1には各々の液流路3に対
し、液流路3に補充された液体に気泡を発生させる気泡
発生手段としての電気熱変換素子等の発熱体4が配され
ている。発熱体4と吐出液との接する面の近傍領域に
は、発熱体4が急速に加熱されて吐出液に発泡が生じる
気泡発生領域11が存在する。
Further, the element substrate 1 is provided with a heating element 4 such as an electrothermal conversion element as a bubble generating means for generating bubbles in the liquid replenished in the liquid flow path 3 for each liquid flow path 3. ing. In a region near the surface where the heating element 4 contacts the discharge liquid, there is a bubble generation region 11 in which the heating element 4 is rapidly heated to cause foaming in the discharge liquid.

【0050】多数の液流路3の各々に、供給部形成部材
5Aに形成された液体供給口5が配設され、各液体供給
口5に同時に連通する大容積の共通液体供給室6が設け
られている。つまり、単一の共通液体供給室6から多数
の液流路3に分岐した形状となっており、各液流路3と
連通する吐出口7から吐出された液体に見合う量の液体
をこの共通液体供給室6から受け取る。
A liquid supply port 5 formed in the supply portion forming member 5A is provided in each of the plurality of liquid flow paths 3, and a large-volume common liquid supply chamber 6 that communicates with each liquid supply port 5 at the same time is provided. Has been. That is, the single common liquid supply chamber 6 is branched into a large number of liquid flow paths 3, and an amount of liquid commensurate with the liquid discharged from the discharge ports 7 communicating with each liquid flow path 3 is shared by the common liquid supply chamber 6. Received from the liquid supply chamber 6.

【0051】液体供給口5と液流路3との間には、可動
部材8が液体供給口5の開口領域Sに対して微小な隙間
α(例えば10μm以下)を有して略平行に設けられて
いる。可動部材8は素子基板1に対しても素子基板1に
略平行に位置する。そして可動部材8の吐出口7側の端
部8Bは素子基板1の発熱体4側に位置する自由端であ
る。可動部材8の根元を支持する根元支持部8Cは可動
部材8と一体に形成されており、根元支持部8Cは複数
液路に交差する方向に関して並んでいる複数の可動部材
8を繋げて共通に支持する部分である。図1及び図3中
の符号8Aは、上記の根元支持部8Cに支持される複数
の可動部材8の各々の根元を指しており、ここが、各可
動部材8の変位時の支点となる。可動部材8の根元支持
部8Cは、固定部材9上に接合、固定されている。ま
た、この固定部材9によって液流路3の吐出口7と反対
側端を閉じている。さらに、前述した可動部材8の根元
支持部8Cの一部は固定部材9に対して未接合(未固
定)とされており、この未接合部分は、可動部材8の高
さ位置を根元支持部8Cの固定部材9との囲定部分に対
して一段ずらすように、段差を有している。この構成に
より、可動部材8の変位時における、可動部材8の根元
支持部8Cと固定部材9との接合界面への応力集中を緩
和させている。
The movable member 8 is provided between the liquid supply port 5 and the liquid flow path 3 substantially parallel to the opening region S of the liquid supply port 5 with a minute gap α (for example, 10 μm or less). Has been. The movable member 8 is also positioned substantially parallel to the element substrate 1 with respect to the element substrate 1. The end portion 8B of the movable member 8 on the ejection port 7 side is a free end located on the heating element 4 side of the element substrate 1. The root support portion 8C that supports the root of the movable member 8 is formed integrally with the movable member 8, and the root support portion 8C connects a plurality of movable members 8 aligned in the direction intersecting the plurality of liquid paths in common. It is a part to support. Reference numeral 8A in FIGS. 1 and 3 indicates the root of each of the plurality of movable members 8 supported by the root supporting portion 8C, and this serves as a fulcrum when each movable member 8 is displaced. The root support portion 8C of the movable member 8 is joined and fixed on the fixed member 9. Further, the fixing member 9 closes the end of the liquid flow path 3 opposite to the discharge port 7. Further, a part of the root support portion 8C of the movable member 8 described above is not joined (unfixed) to the fixed member 9, and this unjoined portion makes the height position of the movable member 8 the root support portion. 8C has a step so as to be offset by one step with respect to the surrounding portion with the fixing member 9. With this configuration, when the movable member 8 is displaced, stress concentration on the joint interface between the root support portion 8C of the movable member 8 and the fixed member 9 is relaxed.

【0052】さらに本実施形態では、可動部材8の少な
くとも自由端部及びそれに連続する両側部で囲まれる領
域が液体供給口5の開口領域Sよりも大きくなっており
(図3参照)、かつ、可動部材8の側部と両側の流路側
壁10のそれぞれとの間は微小な隙間βを有する(図2
参照)。前述した供給部形成部材5Aは、可動部材8に
対して、図2に示すように隙間γを介している。隙間
β、γは、流路のピッチによって異なるが、隙間γが大
きければ可動部材8は開口領域Sを遮断し易く、隙間β
が大きければ可動部材8は隙間αを介して位置する定常
状態よりも消泡に伴って素子基板1側へ移動し易くな
る。本実施形態では、隙間αは2μm、隙間βは3μ
m、隙間γは4μmとした。また、可動部材8は、流路
側壁10の間の幅方向で、上記開口領域Sの幅W2より
も大きい幅Wlを有しており、開口領域Sを十分密閉で
きる幅を有している。本実施形態では、図2及び図3に
示すように液路倒壁10自体の厚さよりも、供給部形成
部材5Aの可動部材8に沿っているる部分の厚さが小さ
く設定しており、流路側壁10に対して供給部形成部材
5Aが積層されている。なお、供給部形成部材5Aの可
動部材の自由端8Bよりも吐出口7側は、図3に示すよ
うに液路側壁10自体の厚さに対して同じ厚さに設定さ
れている。以上により可動部材8は液流路3内で摩擦抵
抗なく可動できる一方で、開口領域S側への変位は開口
領域Sの周辺部で規制できる。これにより、可動部材8
が開口領域Sを実質的に塞いで液流路3内部から共通液
体供給室6への液流を防ぐことが可能となる一方で、気
泡の消泡に伴って可動部材8が実質密閉状態からリフィ
ル可能状態へ移動可能となる。
Further, in the present embodiment, the region surrounded by at least the free end of the movable member 8 and the both sides continuous with it is larger than the opening region S of the liquid supply port 5 (see FIG. 3), and There is a minute gap β between the side part of the movable member 8 and each of the flow path side walls 10 on both sides (FIG. 2).
reference). The above-mentioned supply portion forming member 5A is disposed with respect to the movable member 8 via a gap γ as shown in FIG. The gaps β and γ differ depending on the pitch of the flow paths, but if the gap γ is large, the movable member 8 can easily block the opening region S and the gap β
Is larger, the movable member 8 is more likely to move to the element substrate 1 side with defoaming than in the steady state positioned via the gap α. In this embodiment, the gap α is 2 μm and the gap β is 3 μm.
m and the gap γ were 4 μm. In addition, the movable member 8 has a width Wl larger than the width W2 of the opening region S in the width direction between the flow path side walls 10, and has a width that can sufficiently seal the opening region S. In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the thickness of the portion of the supply portion forming member 5A along the movable member 8 is set to be smaller than the thickness of the liquid channel falling wall 10 itself. The supply portion forming member 5A is laminated on the flow path side wall 10. In addition, the discharge port 7 side of the movable member forming member 5A with respect to the free end 8B of the movable member is set to have the same thickness as the thickness of the liquid passage side wall 10 itself as shown in FIG. As described above, the movable member 8 can be moved in the liquid flow path 3 without frictional resistance, while the displacement toward the opening region S can be restricted in the peripheral portion of the opening region S. Thereby, the movable member 8
Can substantially block the opening region S to prevent the liquid flow from the inside of the liquid flow path 3 to the common liquid supply chamber 6, while the movable member 8 is kept in a substantially closed state due to the defoaming of bubbles. It becomes possible to move to the refillable state.

【0053】ここでいう開口領域Sは、液体供給口5か
ら液流路3に向かって液体を供給する実質的な領域であ
り、本実施形態においては図1及び図3に示すように液
体供給口5の3辺と固定部材9の端部9Aで囲まれた領
域である。
The opening area S mentioned here is a substantial area for supplying the liquid from the liquid supply port 5 toward the liquid flow path 3. In this embodiment, as shown in FIGS. It is a region surrounded by three sides of the mouth 5 and the end portion 9A of the fixing member 9.

【0054】また、図4に示すように本実施形態におい
ては、電気熱変換体としての発熱体4と吐出口7との間
は弁のような障害物は無く、液流に対し直線的な流路構
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7と発熱体4、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(図4参
照)。
Further, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, there is no obstacle such as a valve between the heating element 4 as the electrothermal converter and the discharge port 7, and the linearity with respect to the liquid flow is provided. It is in a "linear communication state" that maintains the flow path structure. It is more preferable that the ejection direction such as ejection direction and ejection speed of ejected droplets is set by linearly matching the propagation direction of the pressure wave generated when bubbles are generated and the accompanying flow direction of liquid and ejection direction. It is desirable to create the ideal state of stabilization at a very high level. In the present invention, as one definition for achieving or approximating this ideal state, the discharge port 7 and the heating element 4, particularly the discharge port side (downstream side) of the heating element having an influence on the discharge port side of the bubbles, Can be directly connected by a straight line. This is a state where the heating element, especially the downstream side of the heating element can be observed when viewed from the outside of the discharge port if there is no fluid in the flow path. (See FIG. 4).

【0055】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。図5〜図7は図1〜図3
に示した構造の液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するた
めに、液体吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示
すとともに、特徴的な現象を図5〜図7の6工程に分け
て示したものである。また図5〜図7において符号Mは
吐出液が形成するメニスカスを表している。
Next, the ejection operation of the liquid ejection head of this embodiment will be described in detail. 5 to 7 are shown in FIGS.
In order to explain the ejection operation of the liquid ejection head having the structure shown in FIG. 5, the liquid ejection head is shown in a cutaway view along the liquid flow path direction, and the characteristic phenomenon is divided into 6 steps of FIGS. It is shown. Further, in FIGS. 5 to 7, the symbol M represents a meniscus formed by the discharge liquid.

【0056】図5(a)では、発熱体4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。この状態では、液体供
給口5と液流路3との間に設けられた可動部材8と、液
体供給口5の形成面との間には微小な隙間(10μm以
下)が存在している。
FIG. 5 (a) shows a state before energy such as electric energy is applied to the heating element 4 and shows a state before the heating element generates heat. In this state, there is a minute gap (10 μm or less) between the movable member 8 provided between the liquid supply port 5 and the liquid flow path 3 and the surface on which the liquid supply port 5 is formed.

【0057】図5(b)では、液流路3を満たす液体の
一部が発熱体4によって加熱され、発熱体4上に膜沸騰
が起こり気泡21が等方的に成長した状態を示す。ここ
で、「気泡成長が等方的」とは、気泡表面のどの位置に
おいても気泡表面の垂線方向を向いた気泡成長速度がそ
れぞれほぼ等しい大きさである状態をいう。
FIG. 5B shows a state in which a part of the liquid filling the liquid flow path 3 is heated by the heating element 4, film boiling occurs on the heating element 4, and the bubble 21 isotropically grows. Here, "isotropic bubble growth" means that the bubble growth rates in the normal direction of the bubble surface are almost equal at any position on the bubble surface.

【0058】発泡初期の、気泡21の等方的な成長過程
において、可動部材8が液体供給口5の周辺部と密着し
て液体供給口5を塞ぎ、液流路3内が、吐出口7を除い
て実質的に密閉状態になる。この密閉状態は、気泡21
の等方的な成長過程のいずれかの期間維持されるもので
ある。なお、密閉状態が維持される期間は、発熱体4に
駆動電圧が印加されてから、気泡21の等方的な成長過
程が終了するまでの間にあってもよい。また、この密閉
状態では、液流路3において発熱体4の中心から液体供
給口側のイナータンス(静止液体が急に動き出すときの
動きにくさ)は、実質的に無限大になる。この時、発熱
体4から液体供給口側へのイナータンスは、発熱体4と
可動部材8との距離が取れるほど無限大に近づく。ま
た、この時、可動部材8の自由端が、液体供給口5側に
最大変位する量をhlとする。
In the isotropic growth process of the bubbles 21 in the initial stage of foaming, the movable member 8 is in close contact with the peripheral portion of the liquid supply port 5 to close the liquid supply port 5, and the inside of the liquid flow path 3 is the discharge port 7. Except for, it becomes a substantially sealed state. In this closed state, the bubbles 21
Is maintained for some period of the isotropic growth process. The period in which the sealed state is maintained may be from the time when the drive voltage is applied to the heating element 4 to the time when the isotropic growth process of the bubbles 21 is completed. Further, in this closed state, the inertance (the difficulty in moving when the stationary liquid suddenly starts moving) from the center of the heating element 4 in the liquid flow path 3 becomes substantially infinite. At this time, the inertance from the heating element 4 to the liquid supply port side approaches infinity as the distance between the heating element 4 and the movable member 8 increases. Further, at this time, the amount by which the free end of the movable member 8 is displaced toward the liquid supply port 5 side is hl.

【0059】図6(a)は気泡21が成長し続けている
状態を示す。この状態では、上述のように液流路3内
が、吐出口7を除いて実質的に密閉状態になっているの
で、液体の流れが液体供給口5側には行かない。そのた
め、気泡は、吐出口7側へは大きく広がることができる
が、液体供給口5側へはあまり広がらない。そして、気
泡発生領域11の吐出口7側では気泡成長は続くが、逆
に、気泡発生領域11の液体供給口5側では気泡成長が
止まってしまう。つまり、この気泡成長停止状態が、気
泡発生領域11の液体供給口5側では、最大発泡状態に
なっている。この時の発泡体積をVrとする。
FIG. 6A shows a state where the bubble 21 continues to grow. In this state, as described above, the inside of the liquid flow path 3 is substantially sealed except for the discharge port 7, so that the liquid does not flow to the liquid supply port 5 side. Therefore, the bubbles can largely spread to the ejection port 7 side, but do not spread very much to the liquid supply port 5 side. Then, the bubble growth continues on the ejection port 7 side of the bubble generation region 11, but conversely, the bubble growth stops on the liquid supply port 5 side of the bubble generation region 11. That is, this bubble growth stopped state is the maximum bubbling state on the liquid supply port 5 side of the bubble generation region 11. The foaming volume at this time is Vr.

【0060】ここで、図5(a),(b)及び図6
(a)における気泡の成長過程を図8に基づき詳述す
る。図8(a)に示すように発熱体が加熱されると発熱
体上に初期沸騰が生じ、その後図8(b)に示すように
発熱体上を膜状の気泡が覆う膜沸騰に変化する。そして
膜沸騰状態の気泡は図8(b)及び図8(c)に示すよ
うに等方的に成長し続ける(このように等方的に気泡成
長している状態は半ピュロー状態と呼ばれる。)。とこ
ろが図5(b)に示したように液流路3内が、吐出口7
を除いて実質的に密閉状態になると、上流側への液移動
ができなくなるため、半ピュロー状の気泡において上流
側(液体供給口側)の気泡の一部があまり成長できなく
なり、残りの下流側(吐出口側)の部分が大きく成長す
る。この状態を表したのが、図6(a)や図8(d)、
(e)である。
Here, FIGS. 5 (a), 5 (b) and 6
The bubble growth process in (a) will be described in detail with reference to FIG. When the heating element is heated as shown in FIG. 8 (a), initial boiling occurs on the heating element, and then, as shown in FIG. 8 (b), it changes into film boiling in which film-like bubbles cover the heating element. . Then, the bubbles in the film boiling state continue to grow isotropically as shown in FIGS. 8B and 8C (the state where the bubbles are growing isotropically in this manner is called a semi-plow state). ). However, as shown in FIG.
When it becomes a substantially sealed state except for, the liquid cannot be moved to the upstream side, so some of the bubbles on the upstream side (liquid supply port side) cannot grow much in the semi-puro-like bubbles, and the remaining downstream The side (ejection port side) part grows greatly. This state is shown in FIG. 6 (a), FIG. 8 (d),
(E).

【0061】ここで説明の便宜上、発熱体4を加熱して
いるとき、発熱体4上において気泡が成長しない領域を
B領域とし、気泡が成長する吐出口7側の領域をA領域
とする。なお、図8(e)に示すB領域では、発泡体積
が最大となっており、このときの発泡体積をVrとし
た。
For convenience of description, a region where bubbles do not grow on the heating element 4 when the heating element 4 is heated is referred to as a B region, and a region on the ejection port 7 side where the bubbles grow is referred to as an A region. In the region B shown in FIG. 8 (e), the foam volume is the maximum, and the foam volume at this time is Vr.

【0062】次に図6(b)は、A領域では気泡成長が
続いており、B領域では気泡収縮が始まっている状態を
示す。この状態では、A領域では吐出口側に向けて気泡
が大きく成長していき、B領域では気泡の体積が減少し
始める。そして、可動部材8の自由端はその剛性による
復元力やB領域における気泡の消泡力で定常状態位置へ
と下方変位し姑める。その結果、液体供給口5が開き、
共通液体供給室6と液流路3が連通状態となる。
Next, FIG. 6 (b) shows a state in which bubble growth continues in region A and bubble contraction begins in region B. In this state, in the area A, the bubbles grow largely toward the ejection port side, and in the area B, the volume of the bubbles starts to decrease. Then, the free end of the movable member 8 is displaced downward to the steady-state position by the restoring force due to its rigidity and the defoaming force of the bubbles in the B region, and is held. As a result, the liquid supply port 5 opens,
The common liquid supply chamber 6 and the liquid flow path 3 are in communication with each other.

【0063】図7(a)は、気泡21がはば最大に成長
した状態を示す。この状態では、A領域において気泡が
最大に成長し、これに伴ってB領域における気泡ははと
んど無くなる。この時のA領域での最大気泡体積をVf
とする。また、吐出口7から吐出しつつある吐出滴22
は、長い尾引きの状態でメニスカスMと未だ繋がってい
る。
FIG. 7A shows a state in which the bubble 21 has grown to the maximum extent. In this state, the bubbles grow to the maximum in the area A, and the bubbles in the area B almost disappear accordingly. The maximum bubble volume in the area A at this time is Vf
And In addition, the ejection droplet 22 that is ejecting from the ejection port 7
Is still connected to the meniscus M with a long tail.

【0064】図7(b)は、気泡21の成長は止まり消
泡工程のみの段階であって、吐出滴22とメニスカスM
が分断された状態を示す。A領域で気泡成長から消泡に
変わった直後は、気泡21の収縮エネルギーは全体バラ
ンスとして吐出口7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7から液流路3内に引き込まれ、吐出液滴22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。その一方で、気泡の収縮に伴い可動部材8が下方変
位し、共通液体供給室6から液体供給口5を介して液体
が急速に大きな流れとなって液流路3内へ流れ込む。こ
れにより、メニスカスMを液流路3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の後退量が減
少するとともに、メニスカスMは比較的低速で発泡前の
位置へ戻り始める。その結果、本発明に係る可動部材を
備えていない液体吐出方式に比べてメニスカスMの振動
の収束性が非常に良い。なお、この時の可動部材8の自
由端が、気泡発生領域11側に最大変位する量をh2と
する。
In FIG. 7B, the growth of the bubble 21 is stopped and only the defoaming step is performed.
Indicates a state in which is divided. Immediately after the bubble growth is changed to the defoaming in the region A, the contraction energy of the bubble 21 acts as a force for moving the liquid in the vicinity of the ejection port 7 in the upstream direction as a whole balance. Therefore, the meniscus M is drawn into the liquid flow path 3 from the discharge port 7 at this time, and the liquid column connected to the discharge droplet 22 is quickly separated with a strong force. On the other hand, the movable member 8 is displaced downward due to the contraction of the bubbles, and the liquid rapidly flows into the liquid flow path 3 from the common liquid supply chamber 6 through the liquid supply port 5. As a result, the flow that rapidly draws the meniscus M into the liquid flow path 3 suddenly decreases, and the amount of retreat of the meniscus M decreases, and the meniscus M begins to return to the pre-foaming position at a relatively low speed. As a result, the convergence of the vibration of the meniscus M is very good as compared with the liquid ejection method that does not include the movable member according to the present invention. The amount by which the free end of the movable member 8 at this time is maximally displaced toward the bubble generating region 11 is h2.

【0065】最後に、気泡21が完全に消泡すると、可
動部材8も図5(a)に示した定常状態位置に復帰す
る。この状態へは、可動部材8はその弾性力により上方
変位する(図7(b)の実線の矢印方向)。また、この
状態では、メニスカスMはすでに吐出口7近傍で復帰し
ている。
Finally, when the bubbles 21 are completely extinguished, the movable member 8 also returns to the steady state position shown in FIG. 5 (a). To this state, the movable member 8 is displaced upward due to its elastic force (in the direction of the solid line arrow in FIG. 7B). Further, in this state, the meniscus M has already returned near the ejection port 7.

【0066】次に、図5〜図7におけるA領域とB領域
での気泡体積の時間変化と可動部材の挙動との相関関係
を図9を参照して説明する。図9はその相関関係を表し
たグラフであり、曲線AはA領域における気泡体積の時
間変化を示し、曲線BはB領域における気泡体積の時間
変化を示す。
Next, the correlation between the time change of the bubble volume and the behavior of the movable member in the areas A and B in FIGS. 5 to 7 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a graph showing the correlation, and a curve A shows the time change of the bubble volume in the A region, and a curve B shows the time change of the bubble volume in the B region.

【0067】図9に示すように、A領域での気泡の成長
体積の時間変化は極大値をもつ放物線を描く。つまり、
発泡開始されてから消泡までにおいて気泡体積は時間経
過とともに増大しある時点で最大となり、その後減少す
る。一方、B領域については、A領域の場合と比べ、発
泡開始されてから消泡までに要する時間が短く、また気
泡の最大成長体積も小さく、最大成長体積に達する時間
も短い。つまり、A領域とB領域とでは、発泡開始され
てから消泡までに要する時間と気泡の成長体積変化とが
大きく異なっていて、B領域の方が小さい。
As shown in FIG. 9, the change over time in the growth volume of bubbles in the region A draws a parabola having a maximum value. That is,
From the start of foaming to the defoaming, the bubble volume increases with the passage of time, reaches a maximum at a certain point, and then decreases. On the other hand, in the B region, the time required from the start of foaming to the defoaming is shorter, the maximum growth volume of the bubbles is smaller, and the time to reach the maximum growth volume is shorter than in the A region. That is, in the A region and the B region, the time required from the start of foaming to the defoaming and the change in the growth volume of the bubbles are significantly different, and the B region is smaller.

【0068】特に図9において、気泡の発生初期は同じ
時間変化で気泡体積が増大するため、曲線Aと曲線Bが
重なっている。つまり、気泡の発生初期は気泡が等方的
に成長している(半ピュロー状の)期間が生じている。
その後、曲線Aが極大点まで増大する曲線を描くもの
の、ある時点で曲線Bは曲線Aから分岐し、気泡体積が
減少する曲線を描く。つまり、A領域では気泡の体積が
増加するものの、B領域では気泡体積が減少する期間
(部分成長部分収縮期間)が生じる。
In particular, in FIG. 9, since the bubble volume increases with the same time change in the initial stage of bubble generation, the curve A and the curve B overlap. That is, in the initial stage of bubble generation, a period during which the bubble isotropically grows (semi-puro state) occurs.
Then, although the curve A draws a curve that increases to the maximum point, the curve B branches from the curve A at some point and draws a curve in which the bubble volume decreases. That is, there is a period (partial growth partial contraction period) in which the bubble volume increases in the region A, but decreases in the region B.

【0069】そして、上記のような気泡成長の仕方に基
づき、図1に示したように発熱体の一部分を可動部材の
自由端が覆った形態では、可動部材は次のような挙動を
生じる。すなわち、図9のの期間では可動部材が液体
供給口に向かって上方変位している。同図の期間では
可動部材が液体供給口に密着し、液流路内が吐出口を除
いて実質的に密閉状態となる。この密閉状態の開始は気
泡が等方的に成長している期間で行われる。次に同図
の期間では、可動部材が定常状態位置に向かって下方変
位している。この可動部材による液体供給口の開放開始
は部分成長部分収縮期間開始から一定時間経過後に行わ
れる。次に同図の期間では、可動部材が定常状態から
さらに下方変位している。次に同図の期間では、可動
部材の下方変位がほぼ停止し、可動部材が開放位置で平
衡状態になっている。最後に同図の期間では、可動部
材が定常状態位置に向かって上方変位している。
On the basis of the above bubble growth method, in the form in which the free end of the movable member covers a part of the heating element as shown in FIG. 1, the movable member behaves as follows. That is, during the period shown in FIG. 9, the movable member is displaced upward toward the liquid supply port. In the period shown in the figure, the movable member is in close contact with the liquid supply port, and the inside of the liquid flow path is substantially sealed except for the discharge port. The start of this closed state is performed during the period when the bubbles are isotropically growing. Next, in the period shown in the figure, the movable member is displaced downward toward the steady state position. The opening of the liquid supply port by the movable member is started after a lapse of a certain time from the start of the partial growth partial contraction period. Next, in the period shown in the figure, the movable member is further displaced downward from the steady state. Next, in the period shown in the figure, the downward displacement of the movable member is almost stopped, and the movable member is in the equilibrium state at the open position. Finally, in the period shown in the figure, the movable member is displaced upward toward the steady state position.

【0070】このような気泡成長と可動部材の挙動との
相関関係は、可動部材と発熱体との相対位置に影響され
る。そこで、図10および図11を参照し、本形態と異
なる相対位置の可動部材と発熱体を備えた液体吐出ヘッ
ドにおける気泡成長と可動部材の挙動との相関関係を説
明する。
The correlation between the bubble growth and the behavior of the movable member is influenced by the relative position between the movable member and the heating element. Therefore, with reference to FIGS. 10 and 11, the correlation between bubble growth and the behavior of the movable member in the liquid ejection head including the movable member and the heating element at the relative positions different from the present embodiment will be described.

【0071】図10は、発熱体全体を可動部材の自由端
が覆った形態における気泡成長と可動部材の挙動との相
関関係を説明するための図で、(a)はその形態を、
(b)はその相関関係のグラフを示している。図10の
(a)で示す形態のように発熱体と可動部材が重なって
いる面積が大きいと、図10のの期間が図1の形態の
場合と比べて短時間となり、発熱体を加熱してから短時
間で密閉状態になるので、より吐出効率を向上させるこ
とができる。なお、図10の〜の各期間の可動部材
の挙動は図9に基づいて説明した拳動と同じである。ま
た図10の形態をとると、可動部材が気泡の体積減少の
影響を受けやすくなるため、同図の期間開始時点から
判るように、可動部材による液体供給口の開放開始は部
分成長部分収縮期間開始から即座に行われる。つまり、
可動部材の開放タイミングが図1の形態の場合と比べて
早い。同様の理由で、可勤部材8の振幅が大きくなる。
FIG. 10 is a diagram for explaining the correlation between bubble growth and the behavior of the movable member in the form in which the free end of the movable member covers the entire heating element, and FIG.
(B) has shown the graph of the correlation. When the overlapping area of the heating element and the movable member is large as in the configuration shown in FIG. 10A, the period of FIG. 10 becomes shorter than that of the configuration of FIG. 1, and the heating element is not heated. Since the airtight state is achieved within a short time after the start, it is possible to further improve the ejection efficiency. The behavior of the movable member in each of the periods from to in FIG. 10 is the same as the fist movement described with reference to FIG. Further, when the form of FIG. 10 is adopted, the movable member is easily affected by the decrease in the volume of the bubbles. Therefore, as can be seen from the start of the period in the same figure, the opening of the liquid supply port by the movable member is performed during the partial growth partial contraction period. Immediately from the start. That is,
The opening timing of the movable member is earlier than in the case of the configuration of FIG. For the same reason, the amplitude of the workable member 8 becomes large.

【0072】また図11は、発熱体と可動部材が離れて
いる形態における気泡成長と可動部材の挙動との相関関
係を説明するための図で、(a)はその形態を、(b)
はその相関関係のグラフを示している。図11の(a)
で示す形態のように発熱体と可動部材とが離れている
と、可動部材が気泡の体積減少の影響を受けにくいた
め、同図の期開開始時点から判るように、可動部材に
よる液体供給口の開放開始は部分成長部分収縮期間開始
からかなり遅れて行われる。つまり、可動部材の開放タ
イミングが図1の形態の場合と比べて遅い。同様の理由
で、可動部材の振幅が小さくなる。なお、図11の〜
の各期間の可動部材の拳動は図9に基づいて説明した
拳動と同じである。
FIG. 11 is a diagram for explaining the correlation between bubble growth and the behavior of the movable member when the heating element and the movable member are separated from each other.
Shows a graph of the correlation. FIG. 11 (a)
When the heating element and the movable member are separated from each other as shown in Fig. 6, the movable member is unlikely to be affected by the volume reduction of bubbles. The opening of the is initiated much later than the start of the partial growth partial contraction period. That is, the opening timing of the movable member is later than that in the case of the configuration of FIG. For the same reason, the amplitude of the movable member becomes small. In addition, in FIG.
The movement of the movable member in each period is the same as the movement described with reference to FIG.

【0073】なお、上記可動部材8と発熱体4との位置
関係は一般的な動作の説明をしたもので、可動部材の自
由端の位置、可動部材の剛性などによって各動作は異な
ってくるものである。また、図9〜図11から判るよう
に、気泡発生領域11の吐出口7側で成長する気泡(A
領域の気泡)の最大時の体積をVfとし、気泡発生領域
11の液体供給口5側で成長する気泡(B領域の気泡)
の最大時の体積をVrとすると、Vf>Vrの関係が本
発明のヘッドでは常に成り立っている。さらに、気泡発
生領域11の吐出口7側で成長する泡(A領域の泡)の
ライフタイム(泡の発生から消泡までの時間)をTfと
し、気泡発生領域11の液体供給口5側で成長する泡
(B領域の泡)のライフタイムをTrとすると、Tf>
Trの関係が本発明のヘッドでは常に成り立つ。そし
て、上記のような関係となるため、気泡の消泡点は、気
泡発生領域11の中心付近より吐出口7側に位置するこ
ととなる。
The positional relationship between the movable member 8 and the heating element 4 is for explaining the general operation, and each operation varies depending on the position of the free end of the movable member, the rigidity of the movable member, and the like. Is. Further, as can be seen from FIGS. 9 to 11, the bubbles (A
The maximum volume of bubbles in the region) is Vf, and the bubbles grow on the liquid supply port 5 side of the bubble generation region 11 (the bubbles in the region B).
The relation of Vf> Vr is always established in the head of the present invention, where Vr is the volume at the maximum. Further, the lifetime of bubbles (foam in the area A) growing on the discharge port 7 side of the bubble generation region 11 (time from bubble generation to defoaming) is defined as Tf, and on the liquid supply port 5 side of the bubble generation region 11 If the lifetime of the growing bubbles (bubbles in the B area) is Tr, then Tf>
The relationship of Tr always holds in the head of the present invention. Then, because of the above relationship, the defoaming point of the bubble is located closer to the ejection port 7 side than the vicinity of the center of the bubble generation region 11.

【0074】さらに本ヘッド構成では、図5(b)及び
図7(b)からも判るように、気泡の発生初期に可動部
材8の自由端が液体供給口5側に最大変位する量hlよ
りも、気泡の消泡と共に可動部材8の自由端が気泡発生
手段4側に最大変位する量h2の方が大きいという関係
(hl<h2)にある。例えばhlは2μm、h2は1
0μmである。この関係が成り立つことにより、発熱体
後方(吐出口に対して反対方向)への泡の成長を抑制
し、発熱体前方(吐出口に向かう方向)への泡の成長を
より促進させることができる。この事によって、発熱体
で生じる発泡パワーを、液体が吐出口から飛翔する液滴
の運動エネルギーヘ変換させる効率を向上させることが
できる。
Further, in this head structure, as can be seen from FIGS. 5B and 7B, the free end of the movable member 8 is displaced from the maximum displacement hl toward the liquid supply port 5 side at the initial stage of bubble generation. Also, there is a relationship (hl <h2) that the amount h2 of the maximum displacement of the free end of the movable member 8 toward the bubble generating means 4 side is larger together with the bubble elimination. For example, hl is 2 μm and h2 is 1
It is 0 μm. By establishing this relationship, it is possible to suppress the growth of bubbles to the rear of the heating element (in the direction opposite to the ejection port) and to further promote the growth of bubbles to the front of the heating element (direction toward the ejection port). . As a result, it is possible to improve the efficiency of converting the bubbling power generated in the heating element into the kinetic energy of the liquid droplets flying from the ejection port.

【0075】以上のように本実施形態のヘッド構成及び
液体吐出動作について説明したが、このような形態によ
れば、気泡の下流側への成長成分と上流側への成長成分
が均等ではなく、上流側への成長成分がはとんどなくな
り上流側への液体の移動が抑制される。上流側への液体
の流れが抑制されるため、上流側に気泡成長成分が損失
することなくそのほとんどが吐出口の方向に向けられ、
吐出力が格段に向上する。さらに、気泡の収縮に伴い可
動部材が下方変位し、共通液体供給室から液体供給口を
介して液体が急速に大きな流れとなって液流路内へ流れ
込む。これにより、メニスカスMを液流路3内へと急速
に引き込む流れが急に低下するため、吐出後のメニスカ
スの後退量が減少し、その分リフィル時にメニスカスが
オリフィス面よりも吐出する量も減少する。そのためメ
ニスカス振動が抑制されることとなり、低周波数から高
周波数まであらゆる駆動周波数において安定した吐出を
行うことができる。
As described above, the head structure and the liquid discharging operation of the present embodiment have been described. According to such a form, the downstream growth component and the upstream growth component of the bubble are not equal, Most of the growth component to the upstream side disappears and the movement of the liquid to the upstream side is suppressed. Since the flow of liquid to the upstream side is suppressed, most of the bubble growth component is directed toward the discharge port without loss on the upstream side,
The discharge power is significantly improved. Further, as the bubbles contract, the movable member is displaced downward, and the liquid rapidly becomes a large flow from the common liquid supply chamber through the liquid supply port into the liquid flow path. As a result, the flow that rapidly draws the meniscus M into the liquid flow path 3 suddenly decreases, so the amount of retreat of the meniscus after ejection is reduced, and the amount of meniscus ejected from the orifice surface during refilling is also reduced accordingly. To do. Therefore, meniscus vibration is suppressed, and stable ejection can be performed at any driving frequency from low frequency to high frequency.

【0076】(第2の実施の形態)第1の実施の形態の
ヘッド構造においては図1及び図3に示したように、可
動部材8の根元支持部8Cの、固定部材9に対して未接
合となる(すなわち、屈曲して立ち上がる)位置が固定
部材9の端部9Aとは同じでない為、開口領域Sは、液
体供給口5の3辺と固定部材9の端部9Aで囲まれた領
域となったが、図12及び図13に示す形態のように、
可動部材8の根元支持部8Cの固定部材9からの屈曲立
ち上がり位置を固定部材9の端部9Aとしてもよい。こ
の形態の場合には、開口領域Sは図12及び図13に示
すように、液体供給口5の3辺と可動部材8の支点部8
Aとで囲まれた領域となる。
(Second Embodiment) In the head structure of the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the root support portion 8C of the movable member 8 is not yet fixed to the fixed member 9. Since the position of joining (that is, bending and rising) is not the same as the end 9A of the fixing member 9, the opening region S is surrounded by the three sides of the liquid supply port 5 and the end 9A of the fixing member 9. Although it became a region, as in the form shown in FIG. 12 and FIG.
The bending support position of the root support portion 8C of the movable member 8 from the fixed member 9 may be the end portion 9A of the fixed member 9. In the case of this configuration, the opening region S is formed on the three sides of the liquid supply port 5 and the fulcrum portion 8 of the movable member 8 as shown in FIGS.
The area is surrounded by A and.

【0077】また、第1の実施の形態のヘッド構造にお
いて液体供給口5は図3に示したように4つの壁面で囲
まれた開口としたが、図14及び図15に示す形態のよ
うに、供給部形成部材5A(図1参照)のうち、吐出口
7側とは反対の液体供給室6側の壁面が開放されていて
もよい。この形態の場合には、第1の実施の形態と同
様、開口領域Sは図14及び図15に示すように、液体
供給口5の3辺と固定部材9の端部9Aとで因まれた領
域となる。
Further, in the head structure of the first embodiment, the liquid supply port 5 is an opening surrounded by four wall surfaces as shown in FIG. 3, but as shown in FIG. 14 and FIG. Of the supply portion forming member 5A (see FIG. 1), the wall surface on the liquid supply chamber 6 side opposite to the ejection port 7 side may be opened. In the case of this embodiment, as in the first embodiment, the opening region S is caused by the three sides of the liquid supply port 5 and the end 9A of the fixing member 9 as shown in FIGS. 14 and 15. It becomes an area.

【0078】なお、図12及び図14におけるX−X’
線断面図は図2と同じである。
It should be noted that XX 'in FIGS.
The line sectional view is the same as FIG.

【0079】(第3の実施の形態)さらに上述した各実
施形態において、例えば図1、図12、図14に示すよ
うに、可動部材8の厚さtが、可動部材8の根元支持部
8Cの段差量hより大きくなっている事がより好まし
い。例えば、t=5μm、h=2μmとした。この事に
より、可動部材8が変位する際に生じる可動部材8の根
元支持部8Cの段差部に集中する応力集中を援和するこ
とができ、可動部材8の根元の耐久性が向上する。
(Third Embodiment) Further, in each of the above-described embodiments, as shown in FIGS. 1, 12, and 14, for example, the thickness t of the movable member 8 is the root support portion 8C of the movable member 8. It is more preferable that the difference is larger than the step amount h. For example, t = 5 μm and h = 2 μm. As a result, stress concentration concentrated on the stepped portion of the root support portion 8C of the movable member 8 that occurs when the movable member 8 is displaced can be relieved, and the durability of the root of the movable member 8 improves.

【0080】また図16は図12に示したヘッド構造に
おける可動部材の根元周辺部の断面拡大図を示し、図1
7に図16に示した可動部材の変形例を示す。
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the base of the movable member in the head structure shown in FIG.
7 shows a modification of the movable member shown in FIG.

【0081】図16に代表されるように、上述した各実
施形態では、可動部材8の高さ位置が、可動部材8の根
元支持部8Cの固定部材9との固定部分に対して液体供
給口5側に一段ずれているが、これとは反対に、図17
に示すように発熱体(不図示)側にずれた形態であって
もよい。この形態においても、可動部材8の厚さtを、
可動部材8の根元支持部8Cの段差量hより大きくする
事により、可動部材8の根元の耐久性を向上させること
ができる。
As typified by FIG. 16, in each of the above-described embodiments, the height position of the movable member 8 is such that the liquid supply port with respect to the fixed portion of the root support portion 8C of the movable member 8 and the fixed member 9. Although it is shifted one step to the 5 side, on the contrary,
As shown in (4), it may be shifted to the heating element (not shown) side. Also in this form, the thickness t of the movable member 8 is
The durability of the root of the movable member 8 can be improved by making it larger than the step amount h of the root support portion 8C of the movable member 8.

【0082】(第4の実施の形態)さらに上述した各実
施形態において、例えば図2に示すように、液体供給口
5の液流路3側の開口端面と可動部材8の液体供給口5
側の面との間の隙間αと、液体供給口5の液流路3側の
開口端面に対して重なる可動部材8の幅方向のオーバー
ラップ幅W3との関係をW3>αとすることにより、吐
出効率を向上させることができる。例えば、2μmの隙
間αに対して、前記オーバーラップ幅W3を3μmとし
た。
(Fourth Embodiment) In each of the above-described embodiments, for example, as shown in FIG. 2, the opening end face of the liquid supply port 5 on the liquid flow path 3 side and the liquid supply port 5 of the movable member 8 are shown.
By setting the relationship between the clearance α between the side surface of the movable member 8 and the side surface of the movable member 8 overlapping the opening end surface of the liquid supply port 5 on the liquid flow path 3 side in the width direction, W3> α. The ejection efficiency can be improved. For example, the overlap width W3 is set to 3 μm for the gap α of 2 μm.

【0083】ここで上記の関係がW3>αのときと、W
3≦αのときの発泡初期の液体の流れを図18及び図1
9を用いて説明する。図18及び図19は液体供給口を
通る流路断面図である。まず、図18(a)に示すよう
なW3>αの関係では、図18(b)に示すように、発
泡初期の圧力で可動部材8が上方へ変位するとき、矢印
Aの流れが可動部材8の側面で発生する。また、可動部
材8と液体供給口5の開口端面との間隙において矢印B
の流れも発生する。このとき、矢印Bは十分に大きな流
れであるため、矢印Bの流れで矢印Aの流れを十分に抑
制することができ、これにより、液体供給口5側への液
体の流れPを十分に抑制することができるため、吐出効
率を更に向上させることができる。
Here, when the above relationship is W3> α and W
FIG. 18 and FIG. 1 show the flow of the liquid in the initial stage of foaming when 3 ≦ α.
This will be described using 9. 18 and 19 are cross-sectional views of a flow path passing through the liquid supply port. First, in the relationship of W3> α as shown in FIG. 18A, when the movable member 8 is displaced upward by the pressure at the initial stage of foaming, as shown in FIG. It occurs on the 8th side. Further, in the gap between the movable member 8 and the opening end surface of the liquid supply port 5, the arrow B
Also occurs. At this time, since the arrow B is a sufficiently large flow, the flow of the arrow B can sufficiently suppress the flow of the arrow A, and thus the flow P of the liquid to the liquid supply port 5 side can be sufficiently suppressed. Therefore, the discharge efficiency can be further improved.

【0084】一方、図19(a)に示すようなW3≦α
の関係では、図19(b)に示すように、発泡初期の圧
力で可動部材8が上方へ変位するとき、矢印A’の流れ
が可動部材8の側面で発生し、また、可動部材8と液体
供給口5の開口端面との間隙において矢印B’の流れも
発生する。このとき、矢印B’の流れはさほど大きくな
いため、矢印B’の流れはW3>αのときほどには矢印
A’の流れを抑制できず、液体供給口5側への液体の流
れP’はW3>αのときに比べ大きくなってしまう。
On the other hand, W3 ≦ α as shown in FIG.
19B, when the movable member 8 is displaced upward by the pressure in the initial stage of foaming, the flow of the arrow A ′ is generated on the side surface of the movable member 8 as shown in FIG. A flow of arrow B ′ also occurs in the gap between the liquid supply port 5 and the opening end surface. At this time, since the flow of the arrow B'is not so large, the flow of the arrow B'cannot suppress the flow of the arrow A'as much as when W3> α, and the flow P'of the liquid to the liquid supply port 5 side. Becomes larger than when W3> α.

【0085】よって、上述したようにW3>αの関係に
すると、液流路3から液体供給口5側への流れに関して
の流抵抗が前記関係がW3≦αのときと比べて高くな
り、発泡初期の気泡成長における液流路3から液体供給
口5側への流れを十分に抑制することが可能になる。ま
た、可動部材8と液体供給口5周辺との間隙を介して
の、液流路3から液体供給口5への流れ込みが十分に抑
制されるため、可動部材8による液体供給口5の遮蔽が
確実かつ速やかに行なわれる。これらの事により、吐出
効率が更に向上する。
Therefore, as described above, when the relationship of W3> α is satisfied, the flow resistance with respect to the flow from the liquid flow path 3 to the liquid supply port 5 side becomes higher than that when the relationship is W3 ≦ α, and foaming occurs. It is possible to sufficiently suppress the flow from the liquid flow path 3 to the liquid supply port 5 side in the initial bubble growth. Further, since the inflow of the liquid flow path 3 into the liquid supply port 5 through the gap between the movable member 8 and the periphery of the liquid supply port 5 is sufficiently suppressed, the movable member 8 shields the liquid supply port 5. Definitely and promptly. Due to these things, the ejection efficiency is further improved.

【0086】(第5の実施の形態)さらに上述した各実
施形態において、例えば図3に示すように、液体供給口
5の液流路3側の開口端面に対して重なる可動部材8の
吐出口7方向のオーバーラップ幅W4と可動部材8の幅
方向のオーバーラップ幅W3との関係がW3>W4であ
る事がより好ましい。例えぼW3=3μm、W4=2μ
mとした。
(Fifth Embodiment) Further, in each of the above-mentioned embodiments, as shown in FIG. 3, for example, the discharge port of the movable member 8 which overlaps the opening end face of the liquid supply port 5 on the liquid flow path 3 side. It is more preferable that the relationship between the overlap width W4 in the seven directions and the overlap width W3 in the width direction of the movable member 8 is W3> W4. Eg W3 = 3μm, W4 = 2μ
m.

【0087】このような関係にすると、初期発泡によっ
て液体供給口5側に上方変位した可動部材8が消泡工程
で下方変位を開始する際、可動部材8の自由端先端と液
体供給口6の開口端面との接触幅が小さくなるため、そ
こに発生する摩擦力も低減され、可動部材の自由端側か
ら優先的に液体供給口が開放される。それによって、可
動部材による液体供給口の開放を確実かつ速やかに行う
ことができる。その結果、更に効率よくリフィルが行わ
れ、吐出特性が更に安定する。
With such a relationship, when the movable member 8 displaced upward to the liquid supply port 5 side by the initial foaming starts downward displacement in the defoaming step, the free end tip of the movable member 8 and the liquid supply port 6 are separated. Since the contact width with the opening end face is small, the frictional force generated there is also reduced, and the liquid supply port is preferentially opened from the free end side of the movable member. Thereby, the liquid supply port can be surely and promptly opened by the movable member. As a result, refilling is performed more efficiently, and the ejection characteristics are further stabilized.

【0088】また、本実施の形態の変形例としての液体
吐出ヘッドの1つの液流路方向に沿った断面図を図20
に示す。図21は図20の吐出口中心からYl点で天板
2側ヘシフトしたY−Y’線断面図を示す。なお、図2
0におけるX−X’線断面図は図2と同じである。
FIG. 20 is a sectional view taken along the direction of one liquid flow path of a liquid discharge head as a modified example of this embodiment.
Shown in. FIG. 21 is a sectional view taken along the line YY ′ of FIG. Note that FIG.
The sectional view taken along line XX ′ at 0 is the same as FIG. 2.

【0089】これらの図で示す液体吐出ヘッドは第1の
実施の形態の一部を変更したものである。第1の実施の
形態に代えて、図20に示すように、可動部材8の吐出
口7側の先端面と所定の間隔を持つ壁面部5Bが、供給
部形成部材5Aの一部として形成されている。これによ
り、液体供給口5の液流路3側の開口端面と可動部材8
の自由端8Bの液体供給口5側の面との間隙αは、吐出
口7から可動部材8へと見た場合、見かけ上、壁面部5
Bによって覆われる。したがって、発泡初期の、吐出方
向とは反対方向である、液流路3から液体供給口5への
流れを十分に抑制することができ、これにより、吐出効
率を更に向上させることができる。そして、この構成例
においても、図21に示すように液体供給口5の液流路
3側の開口端面に対して重なる可動部材8の吐出口7方
向のオーバーラップ幅W4と可動部材8の幅方向のオー
バーラップ幅W3との関係をW3>W4にすることによ
り、可動部材8による液体供給口の開放を確実かつ速や
かに行うことができる。これにより、液流路3へ更に効
率よくリフィルが行われ、吐出特性が更に安定する。
The liquid discharge head shown in these figures is a modification of part of the first embodiment. Instead of the first embodiment, as shown in FIG. 20, a wall surface portion 5B having a predetermined distance from the distal end surface of the movable member 8 on the discharge port 7 side is formed as a part of the supply portion forming member 5A. ing. As a result, the opening end face of the liquid supply port 5 on the liquid flow path 3 side and the movable member 8 are formed.
The clearance α between the free end 8B and the surface on the liquid supply port 5 side is apparently the wall surface part 5 when viewed from the discharge port 7 to the movable member 8.
Covered by B. Therefore, the flow from the liquid flow path 3 to the liquid supply port 5 in the direction opposite to the discharge direction at the initial stage of foaming can be sufficiently suppressed, and thus the discharge efficiency can be further improved. Also in this configuration example, as shown in FIG. 21, the overlapping width W4 of the movable member 8 in the direction of the discharge port 7 and the width of the movable member 8 overlapping the opening end surface of the liquid supply port 5 on the liquid flow path 3 side. By setting the relationship with the overlapping width W3 in the direction W3> W4, the liquid supply port can be reliably and quickly opened by the movable member 8. As a result, the liquid flow path 3 is refilled more efficiently, and the ejection characteristics are further stabilized.

【0090】(第6の実施の形態)図22は本発明の第
6の実施の形態による液体吐出ヘッドを示している。
(Sixth Embodiment) FIG. 22 shows a liquid discharge head according to a sixth embodiment of the present invention.

【0091】図22に示す形態の液体吐出ヘッドでは、
素子基板1と天板2とが接合され、両板1,2の開に
は、一端が吐出口7と連通された液流路3が形成されて
いる。
In the liquid discharge head of the form shown in FIG. 22,
The element substrate 1 and the top plate 2 are joined to each other, and a liquid flow path 3 whose one end communicates with the discharge port 7 is formed at the opening of both plates 1 and 2.

【0092】液流路3に液体供給口5が配設され、液体
供給口5に連通する共通液体供給室6が設けられてい
る。
A liquid supply port 5 is provided in the liquid flow path 3, and a common liquid supply chamber 6 communicating with the liquid supply port 5 is provided.

【0093】液体供給口5と液流路3との間には、可動
部材8が液体供給口5の開口領域に対して微小な隙間α
(例えば10μm以下)を有して略平行に設けられてい
る。可動部材8の少なくとも自由端部及びそれに連続す
る両側部で囲まれる領域が液体供給口5の液流路に対す
る開口領域Sよりも大きくなっており、かつ、可動部材
8の側部と液流路側壁10との間は微小な隙間βを有す
る。これにより可動部材8は液流路3内で摩擦抵抗なく
可動する一方で、開口領域側への変位は開口領域Sの周
辺部で規制され、液体供給口5を実質的に塞いで液流路
3から共通液体供給室6への液流を防ぐことが可能にな
る。また本実施形態では、可動部材8は素子基板1に対
向に位置する。そして可動部材8の一端は素子基板1の
発熱体4側に変位する自由端であり、その他端側は支持
部9Bに支持されている。
Between the liquid supply port 5 and the liquid flow path 3, the movable member 8 has a minute gap α with respect to the opening area of the liquid supply port 5.
(For example, 10 μm or less) and are provided substantially in parallel. A region surrounded by at least the free end portion of the movable member 8 and both side portions continuous with the free end portion is larger than the opening region S of the liquid supply port 5 with respect to the liquid flow path, and the side portion of the movable member 8 and the liquid flow path. There is a minute gap β with the side wall 10. As a result, the movable member 8 can be moved in the liquid flow path 3 without frictional resistance, while the displacement toward the opening region side is restricted at the peripheral portion of the opening region S, and the liquid supply port 5 is substantially closed to close the liquid flow path 3. It is possible to prevent the liquid flow from 3 to the common liquid supply chamber 6. Further, in this embodiment, the movable member 8 is located opposite to the element substrate 1. One end of the movable member 8 is a free end that is displaced toward the heating element 4 side of the element substrate 1, and the other end side is supported by the support portion 9B.

【0094】また、第4の実施の形態と同様、液体供給
口5の液流路3側の開口端面と可動部材8の液体供給口
5側の面との間の隙間αと、液体供給口5の液流路3側
の開口端面に対して重なる可動部材8の幅方向のオーバ
ーラップ幅Wbとの関係が、Wa>αとなっている事が
吐出効率を向上させる上で好ましい。
Further, similarly to the fourth embodiment, the gap α between the opening end surface of the liquid supply port 5 on the liquid flow path 3 side and the surface of the movable member 8 on the liquid supply port 5 side, and the liquid supply port It is preferable that the relation with the widthwise overlapping width Wb of the movable member 8 that overlaps with the opening end surface of the liquid flow path 3 on the side of 5 is Wa> α in order to improve the ejection efficiency.

【0095】さらに、第5の実施の形態と同様、液体供
給口5の液流路3側の開口端面に対して重なる可動部材
8の吐出口7方向のオーバーラップ幅Waと可動部材8
の幅方向のオーバーラップ幅Wbとの関係がWb>Wa
である事が吐出特性を安定させる上でより好ましい。
Further, similar to the fifth embodiment, the movable member 8 and the overlap width Wa of the movable member 8 overlapping the opening end face of the liquid supply port 5 on the liquid flow path 3 side in the discharge port 7 direction.
The relationship with the overlap width Wb in the width direction is Wb> Wa
It is more preferable that the above is effective in stabilizing the ejection characteristics.

【0096】(第7の実施の形態)次に、上述したよう
な各種の形態の液体吐出ヘッドに好適なヘッド用基体お
よび、液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
(Seventh Embodiment) Next, a head substrate suitable for liquid ejection heads of various forms as described above and a method of manufacturing the liquid ejection head will be described.

【0097】上述したような液体吐出ヘッドの発熱体4
を駆動したりその駆動を制御したりするための回路や素
子は、その機能に応じて素子基板1または天板2に分担
して配置されている。また、これら回路や素子は、素子
基板1および天板2がシリコン材料で構成されているこ
とから、半導体ウェハプロセス技術を用いて容易かつ微
細に形成することができる。
The heating element 4 of the liquid discharge head as described above.
Circuits and elements for driving and controlling the driving are allocated to the element substrate 1 or the top plate 2 in accordance with their functions. Moreover, since the element substrate 1 and the top plate 2 are made of a silicon material, these circuits and elements can be easily and finely formed using the semiconductor wafer process technology.

【0098】以下に、半導体ウェハプロセス技術を用い
て形成された素子基板1の構造について説明する。
The structure of the element substrate 1 formed by using the semiconductor wafer process technology will be described below.

【0099】図23は、上記各種の実施形態の液体吐出
ヘッドに用いられる素子基板1の断面図である。図23
に示す素子基板1では、シリコン基板201の表面に、
蓄熱層としての熱酸化膜202および蓄熱層を兼ねる層
間膜203がこの順番で積層されている。層間膜203
としては、SiO2膜またはSi34膜が用いられてい
る。層間膜203の表面に部分的に抵抗層204が形成
され、抵抗層204の表面に部分的に配線205が形成
されている。配線205としては、Alまたは、Al−
Si,Al−CuなどのAl合金配線が用いられてい
る。この配線205、抵抗層204および層間膜203
の表面に、SiO2膜またはSi34膜から成る保護膜
206が形成されている。保護膜206の表面の、抵抗
層204に対応する部分およびその周囲には、抵抗層2
04の発熱に伴う化学的および物理的な衝撃から保護膜
206を守るための耐キャビテーション膜207が形成
されている。抵抗層204表面の、配線205が形成さ
れていない領域は、抵抗層204の熱が作用する部分と
なる熱作用部208である。
FIG. 23 is a cross-sectional view of the element substrate 1 used in the liquid discharge heads of the various embodiments described above. FIG. 23
In the element substrate 1 shown in, the surface of the silicon substrate 201 is
A thermal oxide film 202 as a heat storage layer and an interlayer film 203 also serving as a heat storage layer are laminated in this order. Interlayer film 203
For this, a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film is used. The resistance layer 204 is partially formed on the surface of the interlayer film 203, and the wiring 205 is partially formed on the surface of the resistance layer 204. As the wiring 205, Al or Al−
Al alloy wiring such as Si or Al-Cu is used. The wiring 205, the resistance layer 204, and the interlayer film 203
A protective film 206 made of a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film is formed on the surface of the. The resistance layer 2 is formed on a portion of the surface of the protective film 206 corresponding to the resistance layer 204 and its periphery.
An anti-cavitation film 207 is formed to protect the protective film 206 from the chemical and physical shocks associated with the heat generation of No. 04. A region on the surface of the resistance layer 204 where the wiring 205 is not formed is a heat acting portion 208 which is a portion where the heat of the resistance layer 204 acts.

【0100】この素子基板1上の膜は半導体の製造技術
によりシリコン基板201の表面に願に形成され、シリ
コン基板201に熱作用部208が備えられている。
The film on the element substrate 1 is formed on the surface of the silicon substrate 201 by a semiconductor manufacturing technique, and the silicon substrate 201 is provided with a heat acting portion 208.

【0101】図24は、図23に示す素子基板1の主要
素子を縦断するように素子基板1を切断した模式的断面
図である。
FIG. 24 is a schematic sectional view of the element substrate 1 cut along the longitudinal direction of the main elements of the element substrate 1 shown in FIG.

【0102】図24に示すように、P導電体であるシリ
コン基板201の表層にはN型ウェル領域422および
p型ウェル領域423が部分的に備えられている。そし
て、一般的なMosプロセスを用いてイオンプラテーシ
ョンなどの不純物導入および拡散によって、N型ウェル
領域422にP−Mos420が、P型ウェル領域42
3にN−Mos421が備えられている。P−Mos4
20は、N型ウェル領域422の表層に部分的にN型あ
るいはP型の不純物を導入してなるソース領域425お
よびドレイン領域426や、N型ウェル領域422の、
ソース頼域425およびドレイン領域426を除く部分
の表面に厚さ数百オングストロームのゲート絶縁膜42
8を介して堆積されたゲート配線435などから構成さ
れている。また、N−Mos421は、P型ウェル領域
423の表層に部分的にN型あるいはP型の不純物を導
入してなるソース領域425およびドレイン領域426
や、P型ウェル領域423の、ソース領域425および
ドレイン領域426を除く部分の表面に厚さ数百オング
ストロームのゲート絶縁膜428を介して堆積されたゲ
ート配線435などから構成されている。ゲート配線4
35は、CVD法により堆積した厚さ4000オングス
トローム〜5000オングストロームのポリシリコンか
ら成るものである。これらのP−Mos420およびN
−Mos421からC−Mosロジックが構成されてい
る。
As shown in FIG. 24, an N type well region 422 and a p type well region 423 are partially provided in the surface layer of the silicon substrate 201 which is a P conductor. Then, by introducing and diffusing impurities such as ion plating using a general Mos process, the P-Mos 420 and the P-type well region 42 are formed in the N-type well region 422.
3 is equipped with N-Mos 421. P-Mos4
Reference numeral 20 denotes a source region 425 and a drain region 426 formed by partially introducing N-type or P-type impurities into the surface layer of the N-type well region 422, and an N-type well region 422.
The gate insulating film 42 having a thickness of several hundred angstroms is formed on the surface of the portion excluding the source region 425 and the drain region 426.
It is composed of a gate wiring 435, etc. deposited via The N-Mos 421 is a source region 425 and a drain region 426 formed by partially introducing N-type or P-type impurities into the surface layer of the P-type well region 423.
Alternatively, the P-type well region 423 includes a gate wiring 435 deposited on the surface of the portion excluding the source region 425 and the drain region 426 via a gate insulating film 428 having a thickness of several hundred angstroms. Gate wiring 4
Reference numeral 35 is made of polysilicon having a thickness of 4000 angstroms to 5000 angstroms deposited by the CVD method. These P-Mos 420 and N
-Mos 421 to C-Mos logic are configured.

【0103】P型ウェル領域423の、N−Mos42
1と異なる部分には、電気熱変換素子駆動用のN−Mo
sトランジスタ430が備えられている。N−Mosト
ランジスタ430も、不純物導入および拡散などの工程
によりP型ウェル領域423の表層に部分的に備えられ
たソース領域432およびドレイン領域431や、P型
ウェル領域423の、ソース領域432およびドレイン
領域431を除く部分の表面にゲート絶縁膜428を介
して堆積されたゲート配線433などから構成されてい
る。
N-Mos 42 in the P-type well region 423
The portion different from 1 includes N-Mo for driving the electrothermal conversion element.
An s-transistor 430 is provided. The N-Mos transistor 430 also has a source region 432 and a drain region 431 partially provided in the surface layer of the P-type well region 423 by a process such as impurity introduction and diffusion, and a source region 432 and a drain of the P-type well region 423. The gate wiring 433 and the like are deposited on the surface of the portion excluding the region 431 via the gate insulating film 428.

【0104】本実施形態では、電気熱変換素子駆動用の
トランジスタとしてN−Mosトランジスタ430を用
いたが、複数の電気熱変換素子を個別に駆動できる能力
を持ち、かつ、上述したような微細な構造を得ることが
できるトランジスタであれば、このトランジスタに限ら
れない。
In this embodiment, the N-Mos transistor 430 is used as the transistor for driving the electrothermal conversion element, but it has the ability to individually drive a plurality of electrothermal conversion elements and has the above-described fine structure. The transistor is not limited to this transistor as long as the structure can be obtained.

【0105】P−Mos420とN−Mos421との
間や、N−Mos421とN−Mosトランジスタ43
0との間などの各素子間には、5000オングストロー
ム〜10000オングストロームの厚さのフィールド酸
化により酸化膜分離領域424が形成されており、その
酸化膜分離領域424によって各素子が分離されてい
る。酸化膜分離領域424の、熱作用部208に対応す
る部分は、シリコン基板201の表面側から見て一層目
の蓄熱層434としての役割を果たす。
Between the P-Mos 420 and the N-Mos 421, and between the N-Mos 421 and the N-Mos transistor 43.
An oxide film isolation region 424 is formed between elements such as 0 to 0 by field oxidation with a thickness of 5000 angstroms to 10000 angstroms, and each element is isolated by the oxide film isolation region 424. A portion of the oxide film isolation region 424 corresponding to the heat acting portion 208 serves as the first heat storage layer 434 when viewed from the front surface side of the silicon substrate 201.

【0106】P−Mos420、N−Mos421およ
びN−Mosトランジスタ430の各素子の表面には、
厚さ約7000オングストロームのPSG膜またはBP
SG膜などから成る層間絶縁膜436がCVD法により
形成されている。熱処理により層間絶縁膜436を平坦
化した後に、層間絶縁膜436およびゲート絶縁膜42
8を貫通するコンタクトホールを介して第1の配線層と
なるAl電極437により配線が行われている。層間絶
縁膜436およびAl電極437の表面には、厚さ10
000オングストローム〜15000オングストローム
のSiO2膜から成る層間絶縁膜438がプラズマCV
D法により形成されている。層間絶縁膜438の表面
の、熱作用部208およびN−Mosトランジスタ43
0に対応する部分には、厚さ約1000オングストロー
ムのTaN0.8,hex膜から成る抵抗層204がDCスパ
ッタ法により形成されている。抵抗層204は、層間絶
縁膜438に形成されたスルーホールを介してドレイン
領域431の近傍のAl電極437と電気的に接続され
ている。抵抗層204の表面には、各電気熱変換素子へ
の配線となる第2の配線層としての、Alの配線205
が形成されている。
On the surface of each element of P-Mos 420, N-Mos 421 and N-Mos transistor 430,
Approximately 7000 angstrom PSG film or BP
An interlayer insulating film 436 made of an SG film or the like is formed by the CVD method. After the interlayer insulating film 436 is planarized by heat treatment, the interlayer insulating film 436 and the gate insulating film 42 are formed.
Wiring is performed through an Al electrode 437 which serves as a first wiring layer through a contact hole penetrating through 8. A thickness of 10 is formed on the surfaces of the interlayer insulating film 436 and the Al electrode 437.
The interlayer insulating film 438 made of a SiO 2 film having a thickness of 5,000 Å to 15,000 Å is plasma CV.
It is formed by the D method. The heat acting portion 208 and the N-Mos transistor 43 on the surface of the interlayer insulating film 438.
At a portion corresponding to 0, a resistance layer 204 made of a TaN 0.8, hex film having a thickness of about 1000 Å is formed by the DC sputtering method. The resistance layer 204 is electrically connected to the Al electrode 437 near the drain region 431 via a through hole formed in the interlayer insulating film 438. On the surface of the resistance layer 204, an Al wiring 205 serving as a second wiring layer serving as a wiring to each electrothermal conversion element.
Are formed.

【0107】配線205、抵抗層204および層間絶縁
膜438の表面の保護膜206は、プラズマCVD法に
より形成された厚さ10000オングストロームのSi
34膜から成るものである。保護膜206の表面に堆積
された耐キャビテーション膜207は、Ta(タンタ
ル)、Fe(鉄)、Ni(ニッケル)、Cr(クロ
ム)、Ge(ゲルマニウム)、Ru(ルテニウム)等か
ら選ばれる少なくとも1つ以上のアモルファス合金の厚
さ約2500オングストロームの薄膜から成るものであ
る。
The protective film 206 on the surface of the wiring 205, the resistance layer 204 and the interlayer insulating film 438 is made of plasma CVD and has a thickness of 10000 angstroms.
It is composed of a 3 N 4 film. The anti-cavitation film 207 deposited on the surface of the protective film 206 is at least 1 selected from Ta (tantalum), Fe (iron), Ni (nickel), Cr (chromium), Ge (germanium), Ru (ruthenium), and the like. It comprises a thin film of one or more amorphous alloys about 2500 angstroms thick.

【0108】次に、図1〜図3等に示すように素子基板
1上に、可動部材8と流路側壁10と液体供給口5を設
ける場合の製造工程の一例について、図25〜図27を
参照して説明する。なお、図25〜図27は、素子基板
上に形成する液流路の方向とは直交する方向に沿った切
断面によって工程を示している。
25 to 27, an example of a manufacturing process in which the movable member 8, the flow path side wall 10 and the liquid supply port 5 are provided on the element substrate 1 as shown in FIGS. Will be described with reference to. Note that FIGS. 25 to 27 show the process by cutting planes along a direction orthogonal to the direction of the liquid flow path formed on the element substrate.

【0109】まず、図25(a)では、素子基板1の発
熱体4側の面に、Al膜をスパッタリング法によって厚
さ約2μm形成する。この形成されたAl膜を、周知の
フォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングし、
発熱体2に対応する位置にAl膜パターン25を複数形
成する。それぞれのAl膜パターン25は、後述する図
25(c)の工程において、固定部材9、流路側壁10
の一部を形成するための材料膜であるSiN膜26がエ
ッチングされる領域まで延在されている。
First, in FIG. 25A, an Al film having a thickness of about 2 μm is formed on the surface of the element substrate 1 on the heating element 4 side by the sputtering method. The formed Al film is patterned using a well-known photolithography process,
A plurality of Al film patterns 25 are formed at positions corresponding to the heating elements 2. Each of the Al film patterns 25 is fixed on the fixing member 9 and the side wall 10 of the flow path in the step of FIG.
Of SiN film 26, which is a material film for forming a part of the film, extends to a region to be etched.

【0110】Al膜パターン25は、後述するようにド
ライエッチングにより液流路3を形成する際のエッチン
グストップ層として機能する。これは、素子基板1にお
ける耐キャビテーション膜207としてのTa等の薄
膜、および抵抗体上の保護層206としてのSiN膜
が、液流路3を形成するために使用するエッチングガス
によりエッチングされてしまうからであり、これらの層
や膜のエッチングがAl膜パターン25により防止され
る。そのため、ドライエッチングにより液流路3を形成
する際に素子基板1の発熱体4側の面が露出しないよう
に、それぞれのAl膜パターン25における液流路3の
流路方向と直交する方向の幅は、最終的に形成される液
流路3の幅よりも広くなっている。
The Al film pattern 25 functions as an etching stop layer when the liquid flow path 3 is formed by dry etching as described later. This is because the thin film of Ta or the like as the cavitation resistant film 207 in the element substrate 1 and the SiN film as the protective layer 206 on the resistor are etched by the etching gas used to form the liquid flow path 3. Therefore, etching of these layers and films is prevented by the Al film pattern 25. Therefore, in order to prevent the surface of the element substrate 1 on the heating element 4 side from being exposed when the liquid flow path 3 is formed by dry etching, the Al film patterns 25 have a direction perpendicular to the flow direction of the liquid flow path 3. The width is wider than the width of the finally formed liquid flow path 3.

【0111】さらに、ドライエッチング時には、C
4,CXY,SF6ガスの分解によりイオン種およびラ
ジカルが発生し、素子基板1の発熱体4や機能素子にダ
メージを与えることがあるが、Al膜パターン25は、
これらイオン種やラジカルを受け止めて素子基板1の発
熱体4や機能素子を保護するものとなっている。
Further, at the time of dry etching, C
Although ion species and radicals may be generated by the decomposition of the F 4 , C X F Y , and SF 6 gases to damage the heating element 4 and the functional element of the element substrate 1, the Al film pattern 25
By receiving these ionic species and radicals, the heating element 4 of the element substrate 1 and the functional element are protected.

【0112】次に、図25(b)では、Al膜パターン
25の表面、および素子基板1のAl膜パターン25側
の面上に、プラズマCVD法を用いて、流路側壁10の
一部を形成するための材料膜である厚さ約20.0μm
のSiN膜26を、Al膜パターン25を被覆するよう
に形成する。
Next, in FIG. 25B, a part of the flow path side wall 10 is formed on the surface of the Al film pattern 25 and the surface of the element substrate 1 on the Al film pattern 25 side by using the plasma CVD method. Thickness of the material film for forming is about 20.0 μm
The SiN film 26 is formed so as to cover the Al film pattern 25.

【0113】次に、図25(c)では、SiN膜26の
表面全体にAl膜を形成した後に、形成されたAl膜
を、フォトリソグラフィなどの周知の方法を用いてパタ
ーニングし、SiN膜26の表面の、液流路3を形成す
る部分を除く部分にAl膜(不図示)を形成する。そし
て、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いて
SiN膜26をエッチングして流路側壁10の一部を形
成する。そのエッチング装置では、CF4と02、SF6
の混合ガス等を用いて、Al膜パターン25をエッチン
グストップ層として、SiN膜26のエッチングを行
う。
Next, in FIG. 25C, after the Al film is formed on the entire surface of the SiN film 26, the formed Al film is patterned by a well-known method such as photolithography to form the SiN film 26. An Al film (not shown) is formed on a portion of the surface of the substrate other than the portion where the liquid flow path 3 is formed. Then, the SiN film 26 is etched using an etching apparatus using inductively coupled plasma to form a part of the flow path side wall 10. In the etching system, CF 4 and 0 2 , SF 6
The SiN film 26 is etched using the Al film pattern 25 as an etching stop layer by using the mixed gas or the like.

【0114】次に、図25(d)では、SiN膜26の
表面に、スパッタリング法によりAl膜27を厚さ2
0.0μm形成し、前工程において液流路3を形成する
部分としてSiN膜26をエッチングしてできた穴をA
lで埋める。
Next, in FIG. 25D, an Al film 27 having a thickness of 2 is formed on the surface of the SiN film 26 by the sputtering method.
A hole formed by etching the SiN film 26 as a portion for forming the liquid flow path 3 in the previous step is formed with a thickness of 0.0 μm.
Fill with l.

【0115】そして、図26(a)では、図25(d)
に示す基板1上のSiN膜26及びAl膜27の表面を
CMP(Chemical Mechanical P
olishing)により平坦に研磨する。
Then, in FIG. 26A, FIG.
The surface of the SiN film 26 and the Al film 27 on the substrate 1 shown in FIG. 1 is CMP (Chemical Mechanical P
flattening by polishing.

【0116】次に、図26(b)では、CMPにより研
磨したSiN膜26及びAl膜27の表面に、スパッタ
リング法によりAl膜28を厚さ約2.0μm形成した
後、形成されたAl膜28を、周知のフォトリソグラフ
ィプロセスを用いてパターニングする。このAl膜28
のパターンは、後述する図26(c)の工程において、
可動部材8を形成するための材料膜であるSiN膜がエ
ッチングされる領域まで延在されている。Al膜28
は、後述するようにドライエッチングにより可動部材8
を形成する際のエッチングストップ層として機能する。
つまり、液流路3の一部となるSiN膜26が、可動部
材8を形成するために使用するエッチングガスによりエ
ッチングされることを防止するものである。
Next, in FIG. 26B, an Al film 28 having a thickness of about 2.0 μm is formed on the surfaces of the SiN film 26 and the Al film 27 polished by CMP by the sputtering method, and then the formed Al film is formed. 28 is patterned using a well-known photolithography process. This Al film 28
Pattern in the step of FIG.
The SiN film, which is a material film for forming the movable member 8, extends to a region to be etched. Al film 28
The movable member 8 is formed by dry etching as described later.
It functions as an etching stop layer when forming.
That is, the SiN film 26, which is a part of the liquid flow path 3, is prevented from being etched by the etching gas used to form the movable member 8.

【0117】次に図26(c)では、Al膜28の表面
に、プラズマCVD法を用いて、可動部材8を形成する
ための材料膜である厚さ約3.0μmのSiN膜を形成
する。そして、形成したSiN膜を、誘電結合プラズマ
を使ったエッチング装置を用いてドライエッチングし
て、液流路3の一部となるAl膜28に対応する箇所の
SiN膜29を残す。このエッチング装置による方法は
図25(c)の工程と同様である。このSiN膜29は
最終的には可動部材8になるため、そのSiN膜29の
パターンにおける液流路3の流路方向と直交する方向の
幅は、最終的に形成される液流路3の幅よりも狭くなっ
ている。
Next, in FIG. 26C, a SiN film having a thickness of about 3.0 μm, which is a material film for forming the movable member 8, is formed on the surface of the Al film 28 by using the plasma CVD method. . Then, the formed SiN film is dry-etched by using an etching device using inductively coupled plasma, so that the SiN film 29 at a portion corresponding to the Al film 28 which becomes a part of the liquid flow path 3 is left. The method using this etching apparatus is the same as the step shown in FIG. Since the SiN film 29 finally becomes the movable member 8, the width of the pattern of the SiN film 29 in the direction orthogonal to the flow direction of the liquid flow path 3 is that of the finally formed liquid flow path 3. It is narrower than the width.

【0118】次に、図27(a)では、Al膜28の表
面に、間隙形成部材30を形成するための材料膜である
Al膜をスパッタリング法によって、SiN膜29を被
覆するように厚さ3.0μm形成する。この、前工程で
のAl膜28に成膜したAl膜を、周知のフォトリソグ
ラフィプロセスを用いてパターニングし、図2に示した
可動部材8の上面と液体供給口5の間隙αと、可動部材
8の両側部と流路側壁10の間隙βとを形成するための
間隙形成部材30を、SiN膜29の表面及び側面に形
成する。
Next, in FIG. 27A, an Al film which is a material film for forming the gap forming member 30 is formed on the surface of the Al film 28 by a sputtering method so as to cover the SiN film 29. 3.0 μm is formed. The Al film formed on the Al film 28 in the previous step is patterned using a well-known photolithography process to form the gap α between the upper surface of the movable member 8 and the liquid supply port 5 shown in FIG. The gap forming member 30 for forming the gap β between the both side portions of 8 and the flow path side wall 10 is formed on the surface and the side surface of the SiN film 29.

【0119】次に、図27(b)では、SiN膜26上
に、下記の表1に示す材料からなるネガ型の感光性エポ
キシ樹脂31を、Al膜からなる間隙形成部材30を含
む前記基板上にスピンコートによって30.0μmの厚
さで塗布する。なお、上記のスピンコート工程により、
天板2が接合される流路側壁10の一部となるエポキシ
樹脂31を平坦に塗布することができる。
Next, in FIG. 27B, a negative photosensitive epoxy resin 31 made of the material shown in Table 1 below is provided on the SiN film 26, and the substrate including the gap forming member 30 made of an Al film. It is applied by spin coating to a thickness of 30.0 μm. By the above spin coating process,
The epoxy resin 31 which becomes a part of the flow path side wall 10 to which the top plate 2 is joined can be applied evenly.

【0120】[0120]

【表1】 続いて、上記の表1に示すように、ホットプレートを用
いて90℃、5分の条件でエポキシ樹脂31のプリベー
クを行った後に、露光装置(キヤノン製:MPA60
0)を用いて2[J/cm2]の露光光量でエポキシ樹
脂31を所定のパターンに露光する。ネガ型のエポキシ
樹脂は、露光された部分が硬化し、露光されない部分は
硬化しない。そのため、上記の露光工程では液体供給口
5となる部分を除いた箇所のみ露光する。そして、上記
の現像液を用いて液体供給口5となる穴部分を形成した
後に、200℃、1時間の条件で本ベークを行う。この
液体供給口5となる穴部分の開口面積は、可動部材8と
なるSiN膜29の面積よりも小さくしてある。
[Table 1] Then, as shown in Table 1 above, after prebaking the epoxy resin 31 using a hot plate under conditions of 90 ° C. and 5 minutes, an exposure device (manufactured by Canon: MPA60) was used.
0) is used to expose the epoxy resin 31 in a predetermined pattern with an exposure light amount of 2 [J / cm 2 ]. In the negative epoxy resin, the exposed portion is cured, and the unexposed portion is not cured. Therefore, in the above-mentioned exposure step, only the portion excluding the liquid supply port 5 is exposed. Then, after forming a hole portion to be the liquid supply port 5 using the above-described developing solution, main baking is performed at 200 ° C. for 1 hour. The opening area of the hole portion that becomes the liquid supply port 5 is smaller than the area of the SiN film 29 that becomes the movable member 8.

【0121】最後に、図27(c)では、酢酸、りん酸
および硝酸の混酸を用いてAl膜25、27、28およ
び30を加温エッチングすることで、これらを溶出して
除去し、素子基板1上に液体供給口5、可動部材8、固
定部材9および流路側壁10を作り出す。その際、発熱
体(気泡発生手段)4を備えた素子基板1の最表面層に
は、粒界の無いアモルファス合金を採用しているので、
上記の混酸による加温エッチング時に、薄膜のピンホー
ルや粒界領域を介して、下層の配線層を腐食することを
完全に防止することができる。
Finally, in FIG. 27C, the Al films 25, 27, 28, and 30 are heated and etched using a mixed acid of acetic acid, phosphoric acid, and nitric acid to elute and remove the Al films 25, 27, 28, and 30. The liquid supply port 5, the movable member 8, the fixed member 9 and the flow path side wall 10 are created on the substrate 1. At that time, since an amorphous alloy having no grain boundary is used for the outermost surface layer of the element substrate 1 provided with the heating element (bubble generating means) 4,
It is possible to completely prevent the underlying wiring layer from being corroded through the pinholes and the grain boundary regions of the thin film during the above-described hot etching with the mixed acid.

【0122】以上のようにして素子基板1上に可動部材
8と流路側壁10と液体供給口5を設けたものに、各液
体供給口5に同時に連通する大容積の共通液体供給室6
を設けた天板2を接合することで、図1〜図3等に示し
た液体吐出ヘッドを作製した。
As described above, a large-capacity common liquid supply chamber 6 that simultaneously communicates with each liquid supply port 5 is provided on the element substrate 1 on which the movable member 8, the flow path side wall 10 and the liquid supply port 5 are provided.
The top plate 2 provided with is joined to manufacture the liquid ejection head shown in FIGS.

【0123】(第8の実施の形態)上記第7の実施の形
態による製造方法では、素子基板1上に、可動部材8と
流路側壁10と液体供給口5を設ける場合の製造工程に
ついて説明したが、これに限らず、可動部材8と液体供
給口5を天板2側に作り込んでおいたものを、流路側壁
10を形成した素子基板1に接合する工程を用いてもよ
い。
(Eighth Embodiment) In the manufacturing method according to the seventh embodiment, the manufacturing process when the movable member 8, the flow path side wall 10 and the liquid supply port 5 are provided on the element substrate 1 will be described. However, the present invention is not limited to this, and a process of joining the movable member 8 and the liquid supply port 5 formed on the top plate 2 side to the element substrate 1 in which the flow path side wall 10 is formed may be used.

【0124】以下、この製造工程の一例について図28
〜図30を参照して説明する。図28及び図29は、素
子基板上に形成する液流路の方向とは直交する方向に沿
った切断面によって工程を示している。図30は、図2
8及び図29で作成した天板を用いた液体吐出ヘッドの
概略構成の断面図を示している。また説明において、第
1の実施の形態と同一構成要素には同一符号を用いる。
Hereinafter, an example of this manufacturing process will be described with reference to FIG.
~ It demonstrates with reference to FIG. 28 and 29 show the process by a cutting plane along a direction orthogonal to the direction of the liquid flow path formed on the element substrate. FIG. 30 corresponds to FIG.
FIG. 30 is a sectional view of a schematic configuration of a liquid ejection head using the top plate prepared in FIGS. 8 and 29. In the description, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals.

【0125】まず、図28(a)では、Si材料からな
る天板2の一面に酸化膜(SiO2)35を約1.0μ
m形成する。そして、この形成したSiO2膜35を、
周知のフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニン
グして、図30に示す液体供給口5の形成箇所に対応す
るSiO2膜を除去する。
First, in FIG. 28A, an oxide film (SiO 2 ) 35 of about 1.0 μm is formed on one surface of the top plate 2 made of Si material.
m. Then, the formed SiO 2 film 35 is
Patterning is performed using a well-known photolithography process to remove the SiO 2 film corresponding to the location where the liquid supply port 5 shown in FIG. 30 is formed.

【0126】次に、図28(b)では、天板2の一面に
おけるSiO2膜35の除去部分及びその周辺部に、A
l膜からなる間隙形成部材36を約3.0μm被覆す
る。間隙形成部材36は、後述の図29(b)に示す工
程で形成される液体供給口5と可動部材8の間に間隙を
形成するためのものである。
Next, in FIG. 28 (b), A is removed from the removed portion of the SiO 2 film 35 on one surface of the top plate 2 and its peripheral portion.
The gap forming member 36 made of a film is coated with a thickness of about 3.0 μm. The gap forming member 36 is for forming a gap between the liquid supply port 5 and the movable member 8 which are formed in a step shown in FIG.

【0127】次に、図28(c)では、SiO2膜35
及び間隙形成部材36の表面全体に、プラズマCVD法
を用いて、可動部材8を形成するための材料膜である厚
さ約3.0μmのSiN膜37を、間隙形成部材36を
被覆するように形成する。
Next, in FIG. 28C, the SiO 2 film 35 is formed.
And, the entire surface of the gap forming member 36 is covered with the SiN film 37 having a thickness of about 3.0 μm, which is a material film for forming the movable member 8, by using the plasma CVD method. Form.

【0128】次に、図28(d)では、SiN膜37に
対し、周知のフォトリソグラフィプロセスを用いて、可
動都材8をパターニングする。次に、前記間隙形成部材
をエッチングストップ層として、前記Si天板(厚さ6
25μm)に貫通エッチングを行い、前記共通液体供給
室を形成した。その後、間隙形成部材36としてのAl
膜を、酢酸、りん酸および硝酸の混酸を用いて加温エッ
チングすることで、これを溶出して除去する。上記のパ
ターニングにおいては、SiN膜37において可動部材
8となる部分である可動部37aとその支持部37bの
開の隙間βは2μm以上設けている。さらに、後述する
図29(a)に示す工程で、可動部材8に対応する液体
供給口5を容易に形成するため、SiN膜37における
可動部37aにはその表裏面を貫通する複数のスリット
37cを好ましくは1μm以下で形成してある。そして
可動部37aの投影領域は、液体供給口となる部分の開
口面積(SiO2膜35の除去面積)よりも大きくなっ
ている。
Next, in FIG. 28D, the movable material 8 is patterned on the SiN film 37 by using a well-known photolithography process. Next, using the gap forming member as an etching stop layer, the Si top plate (thickness 6
25 μm) was subjected to through etching to form the common liquid supply chamber. After that, Al as the gap forming member 36
The film is hot etched with a mixed acid of acetic acid, phosphoric acid and nitric acid to elute and remove it. In the above patterning, the opening gap β between the movable portion 37a, which is the portion that becomes the movable member 8 in the SiN film 37, and its support portion 37b is set to 2 μm or more. Further, in the step shown in FIG. 29A described later, in order to easily form the liquid supply port 5 corresponding to the movable member 8, the movable portion 37a of the SiN film 37 has a plurality of slits 37c penetrating the front and back surfaces thereof. Is preferably 1 μm or less. The projection area of the movable portion 37a is larger than the opening area (removal area of the SiO 2 film 35) of the portion serving as the liquid supply port.

【0129】次に、図29(a)では、Si天板2の一
面の、SiO2膜35が除去された部分を、可動部37
aのスリット37cを介して異方性ウェットエッチング
し、液体供給口5を形成する。
Next, in FIG. 29A, a portion of the Si top plate 2 where the SiO 2 film 35 is removed is moved to a movable portion 37.
Anisotropic wet etching is performed through the slit 37c of a to form the liquid supply port 5.

【0130】最後に図29(b)では、これまでの工程
からなるものに対し、LPCVD法を用いて厚さ約0.
5μmのSiN膜38を形成し、このSiN膜38によ
って、可動部材8に開いたスリット37cを埋める。こ
のとき、スリット37cの隙間を1μm以下としたので
スリット37cは塞がるが、可動部37aとその支持部
37bの間の隙間βは2μm以上にしてあるのでその隙
間βはSiN膜38によって塞がることはない。また、
前記LPCVD法によるSiN膜は、前記異方性エッチ
ングや、シリコン天板の貫通エッチングで形成されたシ
リコンの側壁にもコーティングされ、インクによる腐食
を防止する。
Finally, in FIG. 29 (b), a film having a thickness of about 0.
A 5 μm SiN film 38 is formed, and the SiN film 38 fills the slit 37c opened in the movable member 8. At this time, since the gap of the slit 37c is set to 1 μm or less, the slit 37c is closed. However, since the gap β between the movable portion 37a and the support portion 37b is set to 2 μm or more, the gap β is not closed by the SiN film 38. Absent. Also,
The SiN film formed by the LPCVD method is also coated on the side wall of silicon formed by the anisotropic etching or the through etching of the silicon top plate to prevent corrosion by ink.

【0131】以上のようにして天板2側に可動部材8と
液体供給口5を設けたものに、さらに各液体供給口5に
同時に連通する大容積の共通液体供給室6を設け、これ
に、一端が吐出口7と連通した液流路3を形成する流路
壁を持つ素子基板1を接合することで、図30に示した
液体吐出ヘッドを作製した。この形態の液体吐出ヘッド
でも、図1〜図3等に示した構造の液体吐出ヘッドと同
様の効果がある。
As described above, the movable member 8 and the liquid supply port 5 are provided on the top plate 2 side, and further, the large-volume common liquid supply chamber 6 that communicates with each liquid supply port 5 at the same time is provided. The element ejection substrate 1 having a channel wall forming the fluid channel 3 having one end communicating with the ejection port 7 is joined to manufacture the liquid ejection head shown in FIG. The liquid ejection head of this form also has the same effect as the liquid ejection head having the structure shown in FIGS.

【0132】(その他の実施の形態)以下、本発明の液
体吐出原理を用いたヘッドに好適な様々な形態例を説明
する。
(Other Embodiments) Various embodiments suitable for a head using the liquid ejection principle of the present invention will be described below.

【0133】<サイドシュータタイプ>図31はいわゆ
るサイドシュータタイプの液体吐出ヘッドの断面図を示
したものである。この説明において、第1の実施の形態
と同一の構成要素には同一符号を用いる。この形態の液
体吐出ヘッドは、図31に示すように発熱体4と吐出口
7が平行平面上で対面し、液流路3が、吐出口7からの
液体の吐出方向に沿った軸方向と直角に連通している点
で、第1の実施の形態などと異なっている。このような
液体吐出ヘッドにおいても第1の実施の形態などと同様
の吐出原理に基づく効果を奏し、また第7及び第8の実
施形態で説明した製造方法を容易に適用できる。
<Side Shooter Type> FIG. 31 is a sectional view of a so-called side shooter type liquid ejection head. In this description, the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals. In the liquid ejection head of this aspect, as shown in FIG. 31, the heating element 4 and the ejection port 7 face each other on a parallel plane, and the liquid flow path 3 extends in the axial direction along the ejection direction of the liquid from the ejection port 7. This is different from the first embodiment in that they communicate with each other at a right angle. Also in such a liquid ejection head, the effect based on the ejection principle similar to that of the first embodiment and the like can be obtained, and the manufacturing methods described in the seventh and eighth embodiments can be easily applied.

【0134】<可動部材>上述の各種の実施形態におい
て、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。
<Movable Member> In the above-mentioned various embodiments, the material forming the movable member has solvent resistance to the discharged liquid and has elasticity for operating well as the movable member. If

【0135】可動部材の材料としては、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、ボ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としてはμmオーダーの厚さを
対象にしている。
The material of the movable member has high durability,
Has a metal such as silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and its alloys, or a resin having a nitrile group such as acrylonitrile, butadiene, styrene, and an amide group such as polyamide. Resins, resins having carboxyl groups such as volvocarbonate, resins having aldehyde groups such as polyacetal, resins having sulfone groups such as polysulfone,
In addition, resins such as liquid crystal polymers and their compounds, metals with high ink resistance such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, titanium, alloys of these and ink-resistant ones, or polyamides. A resin having an amide group such as
Resins having aldehyde groups such as polyacetal, resins having ketone groups such as polyetheretherketone, resins having imide groups such as polyimide, resins having hydroxyl groups such as phenol resin resins, resins having ethyl groups such as polyethylene, polypropylene Resins with alkyl groups such as
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 movable member in the present invention has a thickness of the order of μm.

【0136】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.

【0137】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3
2の破線に示すように、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。これに対し、本発明の液体吐出ヘッドは、気泡発
生手段を含む液流路が吐出口を除いて実質的に遮蔽され
ていることで最大の吐出量が規制されるため、図32の
実線で示すように、発熱体面積や発泡パワーのばらつき
が大きくても吐出量が変化しない領域があり、この領域
を利用することにより大ドットの吐出量安定化が図れ
る。
By applying energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a sharp volume change (generation of bubbles) is generated in the ink, and the action force based on the state change ejects the ink from the ejection port. In a conventional technique of an ink jet recording method for forming an image by adhering an image on a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, FIG.
As indicated by the broken line 2 in FIG. 2, it can be seen that there is a non-foaming effective area S that does not contribute to ink ejection, although the heating element area and the ink ejection amount are in a proportional relationship. 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. On the other hand, in the liquid discharge head of the present invention, the maximum discharge amount is regulated because the liquid flow path including the bubble generating means is substantially shielded except the discharge port, and therefore the solid line in FIG. As shown, there is a region where the discharge amount does not change even if there is a large variation in the area of the heating element or the bubbling power, and by using this region, the discharge amount of large dots can be stabilized.

【0138】<素子基板>以下に液体に熱を与えるため
の発熱体10が設けられた素子基板1の構成について説
明する。
<Element Substrate> The structure of the element substrate 1 provided with the heating element 10 for applying heat to the liquid will be described below.

【0139】図33は本発明の液体吐出装置の要部の側
断面図を示したもので、図33(a)は後述する保護膜
があるヘッド、図33(b)は保護膜がないものであ
る。
FIG. 33 shows a side cross-sectional view of the main part of the liquid ejecting apparatus of the present invention. FIG. 33 (a) shows a head having a protective film described later, and FIG. 33 (b) does not have a protective film. Is.

【0140】素子基板1上には天板2が配され、素子基
板1と天板2の間に液流路3が形成されている。
A top plate 2 is arranged on the element substrate 1, and a liquid flow path 3 is formed between the element substrate 1 and the top plate 2.

【0141】素子基板1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10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
33(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10
5に電流を流し発熱させる。配線電極104間の抵抗層
105上には、酸化シリコンやチッ化シリコン等の保護
膜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層102(0.1〜0.6
μm厚)が成膜されており、インク等の各種の液体から
抵抗層105を保護している。
In the element substrate 1, a silicon oxide film or a silicon nitride film 106 for the purpose of insulation and heat storage is formed on a base body 107 such as silicon, and a hafnium boride (HfB2) forming the heating element 10 is formed thereon. ), Tantalum nitride (TaN), tantalum aluminum (TaAl), and the like, and an electric resistance layer 105 (0.01 to 0.2 μm thick) and a wiring electrode 104 (0.2 to 1.0 μm thick) such as aluminum. Patterning is performed as shown in FIG. A voltage is applied from the wiring electrode 104 to the resistance layer 105,
An electric current is applied to 5 to generate heat. On the resistance layer 105 between the wiring electrodes 104, a protective film 103 made of silicon oxide, silicon nitride, or the like is formed to a thickness of 0.1 to 2.0 μm. 0.6
(μm thickness) is formed to protect the resistance layer 105 from various liquids such as ink.

【0142】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 wave generated at the time of bubble generation and defoaming are very strong, and the durability of a hard and brittle oxide film is remarkably reduced. Therefore, the tantalum (Ta) metal material is used.
Etc. are used as the anti-cavitation layer 102.

【0143】また、液体、流路構成、抵抗材料の組み合
わせにより、上述の抵抗層105に保護膜103を必要
としない構成でもよくその例を図33(b)に示す。こ
のような保護膜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ータンタルーアルミ合金等が挙
げられる。
Further, depending on the combination of the liquid, the flow channel structure, and the resistance material, the above-mentioned resistance layer 105 may not have the protective film 103, and an example thereof is shown in FIG. 33 (b). Examples of the material of the resistance layer 105 that does not require the protective film 103 include iridium-tantalum-aluminum alloy.

【0144】このように、前述の各実施形態における発
熱体4の構成としては、前述の電極104間の抵抗層1
05(発熱部)だけででもよく、また抵抗層105を保
護する保護膜103を含むものでもよい。
As described above, as the constitution of the heating element 4 in each of the above-described embodiments, the resistance layer 1 between the electrodes 104 described above is used.
05 (heat generating portion) only, or may include the protective film 103 for protecting the resistance layer 105.

【0145】各実施形態においては、発熱体4として電
気信号に応じて発熱する抵抗層105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、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。
In each of the embodiments, the heating element 4 having the heating portion constituted by the resistance layer 105 that generates heat in response to an electric signal is used, but the heating element 4 is not limited to this.
Any material may be used as long as it produces sufficient bubbles in the foaming liquid to eject the ejection liquid. For example, it may be a photothermal converter that generates heat when receiving light from a laser or the like, or a heating element that has a heating portion that generates heat when receiving high frequency.

【0146】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105に電気信
号を供給するための配線電極104で構成される発熱体
10の他に、この発熱体4(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。また、前述のような
素子基板1に設けられている発熱体4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34に示されるような矩形パル
スを印加し、配線電極104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7μsec、電流150m
A、電気信号を6kHz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7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。
On the element substrate 1 described above, in addition to the heating element 10 including the resistance layer 105 forming the heating portion and the wiring electrode 104 for supplying an electric signal to the resistance layer 105, A transistor, a diode, a latch for selectively driving the heating element 4 (electrothermal conversion element),
Functional elements such as a shift register may be integrally formed by a semiconductor manufacturing process. Further, in order to drive the heat generating portion of the heat generating element 4 provided on the element substrate 1 as described above and eject the liquid, as shown in FIG. 34 through the wiring electrode 104 on the resistance layer 105 described above. By applying such a rectangular pulse, the resistance layer 105 between the wiring electrodes 104 is rapidly heated. In the head of each of the above-described embodiments, the voltage is 24 V, the pulse width is 7 μsec, and the current is 150 m.
A. The heating element was driven by applying an electric signal at 6 kHz, and the liquid ink was ejected from the ejection port 7 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.

【0147】<吐出液体>このような液体のうち、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.

【0148】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
吐出や発泡または可動部材の動作などを妨げるような液
体でないことが望まれる。
However, as the properties of the discharge liquid, the discharge liquid itself,
It is desired that the liquid is not a liquid that hinders ejection, foaming, or operation of the movable member.

【0149】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 be used as the ejection liquid for recording.

【0150】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.

【0151】[0151]

【表2】 <液体吐出装置>図35は、上述の各種の実施形態で説
明した構造の液体吐出ヘッドを装着して適用することの
できる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装
置の概略構成を示している。図35に示されるインクジ
ェット記録装置600に搭載されたヘッドカートリッジ
601は、上述した構造の液体吐出ヘッドと、その液体
吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有
するものである。ヘッドカートリッジ601は、図35
に示すように、駆動モータ602の正逆回転に連動して
駆動力伝達ギヤ603および604を介して回転するリ
ードスクリュー605の螺旋溝606に対して係合する
キャリッジ607上に搭載されている。駆動モータ60
2の動力によってヘッドカートリッジ601がキャリッ
ジ607とともにガイド608に沿って矢印aおよびb
の方向に往復移動される。インクジェット記録装置60
0には、ヘッドカートリッジ601から吐出されたイン
クなどの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙
Pを搬送する被記録媒体搬送手段(不図示)が備えられ
ている。その被記録媒体搬送手段によってプラテン60
9上を搬送されるプリント用紙Pの紙押さえ板610
は、キャリッジ607の移動方向にわたってプリント用
紙Pをプラテン609に対して押圧する。
[Table 2] <Liquid Ejecting Device> FIG. 35 shows a schematic configuration of an inkjet recording device which is an example of a liquid ejecting device to which the liquid ejecting head having the structure described in the above-described various embodiments can be mounted and applied. A head cartridge 601 mounted on the inkjet recording apparatus 600 shown in FIG. 35 has the liquid ejection head having the above-described structure and a liquid container that holds the liquid supplied to the liquid ejection head. The head cartridge 601 is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, the motor 602 is mounted on the carriage 607 that engages with the spiral groove 606 of the lead screw 605 that rotates via the driving force transmission gears 603 and 604 in association with the forward / reverse rotation of the drive motor 602. Drive motor 60
The power of No. 2 causes the head cartridge 601 to move along with the carriage 607 along the guides 608 along the arrows a and b.
Is reciprocated in the direction of. Inkjet recording device 60
0 is provided with a recording medium conveying unit (not shown) for conveying a print paper P as a recording medium that receives a liquid such as ink ejected from the head cartridge 601. The platen 60 is conveyed by the recording medium conveying means.
A paper pressing plate 610 for the print paper P conveyed on the sheet 9.
Presses the print paper P against the platen 609 in the moving direction of the carriage 607.

【0152】リードスクリュー605の一端の近傍に
は、フォトトカプラ611および612が配設されてい
る。フォトカプラ611および612は、キャリッジ6
07のレバー607aの、フォトカプラ611および6
12の領域での存在を確認して駆動モータ602の回転
方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知
手段である。プラテン609の一端の近傍には、ヘッド
カートリッジ601の吐出口のある前面を覆うキャップ
プ部材614を支持する支持部材613が備えられてい
る。また、ヘッドカートリッジ601から空吐出などさ
れてキャップ部材614の内部に溜まったインクを吸引
するインク吸引手段615が備えられている。このイン
ク吸引手段615によりキャップ部材614の開口部を
介してヘッドカートリッジ601の吸引回復が行われ
る。
Photocouplers 611 and 612 are arranged near one end of the lead screw 605. The photocouplers 611 and 612 include the carriage 6
07 lever 607a, photocouplers 611 and 6
Home position detection means for confirming the presence in the 12 areas and switching the rotation direction of the drive motor 602. In the vicinity of one end of the platen 609, a support member 613 that supports a cap member 614 that covers the front surface of the head cartridge 601 on which the ejection port is provided is provided. Further, an ink suction means 615 for sucking ink that has been discharged from the head cartridge 601 and accumulated inside the cap member 614 is provided. The ink suction unit 615 suction-recovers the head cartridge 601 through the opening of the cap member 614.

【0153】インクジェット記録装置600には本体支
持体619が備えられている。この本体支持体619に
は移動部材618が、前後方向、すなわちキャリッジ6
07の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持さ
れている。移動部材618には、クリーニングブレード
617が取り付けられている。クリーニングブレード6
17はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニン
グブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段6
15による吸引回復操作にあたって吸引を開始するため
のレバー620が備えられており、レバー620は、キ
ャリッジ607と係合するカム621の移動に伴って移
動し、駆動モータ602からの駆動力がクラッチ切り換
えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカー
トリッジ601に設けられた発熱体に信号を付与した
り、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジ
ェット記録制御部は記録装置本体側に設けられており、
図35では示されていない。
The ink jet recording apparatus 600 is provided with a main body support 619. A moving member 618 is attached to the main body support 619 in the front-back direction, that is, the carriage 6
It is movably supported in a direction perpendicular to the moving direction of 07. A cleaning blade 617 is attached to the moving member 618. Cleaning blade 6
Not limited to this form, 17 may be a known cleaning blade of another form. Further, the ink suction means 6
A lever 620 for starting suction in the suction recovery operation by 15 is provided. The lever 620 moves in accordance with the movement of the cam 621 that engages with the carriage 607, and the driving force from the driving motor 602 switches the clutch. The movement is controlled by a known transmission means such as. An ink jet recording control unit that gives a signal to a heating element provided in the head cartridge 601 and controls drive of each mechanism described above is provided on the recording apparatus main body side,
It is not shown in FIG.

【0154】上述した構成を有するインクジェット記録
装置600では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラ
テン609上を搬送されるプリント用紙Pに対して、ヘ
ッドカートリッジ601がプリント用紙Pの全幅にわた
って往復移動する。この移動時に不図示の駆動信号供給
手段からヘッドカートリッジ601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部から被記録
媒体に対してインク(記録液体)が吐出され、記録が行
われる。
In the ink jet recording apparatus 600 having the above-described structure, the head cartridge 601 reciprocates over the entire width of the print sheet P with respect to the print sheet P conveyed on the platen 609 by the recording medium conveying means. When a drive signal is supplied from the drive signal supply means (not shown) to the head cartridge 601 during this movement, ink (recording liquid) is ejected from the liquid ejection head section onto the recording medium in response to this signal, and recording is performed. Done.

【0155】図36は、本発明の液体吐出装置によりイ
ンクジェット式記録を行うための記録装置全体のブロツ
ク図である。
FIG. 36 is a block diagram of the entire recording apparatus for carrying out ink jet recording by the liquid ejection apparatus of the present invention.

【0156】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ーフェイス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(中央処理装
置)302に入力される。CPU302はROM(リー
ド・オンリー・メモリー)303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RAM(ランダム・アクセス・メモリー)304
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 in the recorder.
It is input to a CPU (Central Processing Unit) 302 which also serves as a head drive signal supply means. The CPU 302 stores the data input to the CPU 302 in a RAM (random access memory) 304 based on a control program stored in a ROM (read only memory) 303.
It is processed using peripheral units such as and converted to data (image data) to be printed.

【0157】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ヘッドカートリッジ601を搭
載したキヤリッジ607を移動する駆動用モータ602
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、ヘッドカートリッジ601
および駆動用モータ602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 drives the motor 602 for moving the carriage 607 carrying the recording paper and the head cartridge 601 in synchronization with the image data in order to record the image data at an appropriate position on the recording paper.
Make drive data to drive. The image data and the motor drive data are sent to the head cartridge 601 via the head driver 307 and the motor driver 305, respectively.
And is transmitted to the driving motor 602 and driven at controlled timings to form an image.

【0158】このような記録装置に用いられ、インク等
の液体の付与が行われる被記録媒体150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 150 used in such a recording apparatus and to which liquid such as ink is applied is various kinds of paper, OHP sheets, plastic materials used for compact discs, decorative plates, etc., cloth, aluminum. 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.

【0159】また、この記録装置として、各種の紙やO
HPシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパ
クトデイ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、または布帛に記録を行う捺染装置
等をも含むものである。
As the recording device, various kinds of paper and O
A printer device for recording on HP sheets, a plastic recording device for recording on a plastic material such as a compact disk, a metal recording device for recording on a metal plate,
A leather recording device for recording on leather, a wood recording device for recording on wood, a ceramic recording device for recording on a ceramic material, a recording device for recording on a three-dimensional network structure such as a sponge, or a cloth. It also includes a printing device and the like for recording on.

【0160】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, a liquid suitable for each recording medium and recording conditions may be used.

【0161】[0161]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、気泡発生
手段によって気泡が発生した初期で気泡が略等方成長し
ている期間内に、直ちに液流路と液体供給口との連通状
態を可動部材によって遮断し、液流路内を吐出口を除い
て、実質的に密閉状態にする構成をとった事で、気泡発
生領域での気泡成長による圧力波を液体供給口側および
共通液体供給室側に伝播せずに、その大部分を吐出口側
に向けて、吐出パワーを飛躍的に向上させることが可能
になった。また、記録紙などに高速に定着させたり、黒
とカラーの境界での滲みを解消するために、記録液に高
粘度のものを使う場合でも、吐出パワーの飛躍的向上に
より高粘度インクを良好に吐出することができる。ま
た、記録時の環境変化、特に低温・低湿環境下では吐出
口においてインク増粘領域が増え、使用開始時に正常に
インクが吐出されない場合があるが、本発明では一発目
から良好に吐出できる。また、吐出パワーが飛躍的に向
上したので、気泡発生手段として用いる発熱体のサイズ
を縮小したりして、吐出のために投入するエネルギーを
減らすこともできる。
As described above, according to the present invention, the communication state between the liquid flow path and the liquid supply port is immediately established within the period in which the bubble is substantially isotropically grown at the initial stage when the bubble is generated by the bubble generating means. By blocking the liquid by the movable member and removing the discharge port inside the liquid flow path to make it substantially sealed, pressure waves due to bubble growth in the bubble generation area are supplied to the liquid supply port side and the common liquid supply. It became possible to drastically improve the ejection power by propagating most of it toward the ejection port side without propagating to the chamber side. In addition, even when using a high-viscosity recording liquid to fix it on recording paper at high speed or to eliminate bleeding at the boundary between black and color, it is possible to improve the high-viscosity ink by dramatically improving the ejection power. Can be discharged. In addition, when the environment changes at the time of recording, especially in a low temperature and low humidity environment, the ink thickening area may increase at the ejection port and the ink may not be ejected normally at the start of use, but in the present invention, good ejection can be performed from the first shot. . Further, since the ejection power is dramatically improved, it is possible to reduce the size of the heating element used as the bubble generating means and reduce the energy input for ejection.

【0162】また、気泡発泡領域での気泡成長による圧
力波が液体供給口および共通液体供給室側に伝播されな
いことで、共通液体供給室側への液体の移動がほとんど
ないため、液滴吐出後の吐出口におけるメニスカスの後
退量が最小化できる。その結果、吐出後、メニスカスが
初期状態に復帰する時間が非常に早い、すなわち、液流
路への定量のインク補充(リフィル)が完了する時間が
早いので、高精度(定量)のインク吐出を実施するにあ
たり吐出周波数(駆動周波数)をも飛躍的に向上させる
ことができる。
Further, since the pressure wave due to the bubble growth in the bubble foaming region is not propagated to the liquid supply port and the common liquid supply chamber side, the liquid hardly moves to the common liquid supply chamber side. The amount of retreat of the meniscus at the discharge port can be minimized. As a result, the time for the meniscus to return to the initial state after ejection is very short, that is, the fixed amount of ink replenishment (refill) to the liquid flow path is completed quickly, so highly accurate (constant) ink ejection is possible. The ejection frequency (driving frequency) can also be dramatically improved in the implementation.

【0163】さらに、気泡発生領域での気泡成長が、吐
出口側に大きく成長し、液体供給口側への成長を抑制し
ていることから、消泡点が気泡発生領域の中心付近から
吐出口側の部分に位置し、かつ、発泡パワーを維持しな
がら、消泡力を低減できることにより、気泡発生領域の
消泡力による発熱体の機械的・物理的破壊寿命を大きく
向上させることができる。
Furthermore, since the bubble growth in the bubble generation region greatly grows toward the ejection port side and suppresses the growth toward the liquid supply port side, the defoaming point is from the vicinity of the center of the bubble generation region to the ejection port. Since the defoaming force can be reduced while being located in the side portion and maintaining the foaming power, it is possible to greatly improve the mechanical and physical destruction life of the heating element due to the defoaming force in the bubble generation region.

【0164】また、可動部材の根元を支持する当該可動
部材と一体に形成された根元支持部が、可動部材の高さ
位置を前記根元支持部の固定位置に対して一段ずらすよ
うに、段差を有していることで、可動部材の変位時にお
ける、可動部材の根元支持部の固定位置への応力集中を
緩和することができる。その上、可動部材の厚さが、可
動部材の根元支持部の段差量より大きくなっているの
で、可動部材が変位する際に生じる可動部材の根元支持
部の段差部に集中する応力集中をも緩和し、可動部材の
根元の耐久性が向上する。
Further, the root support portion which is integrally formed with the movable member for supporting the root of the movable member has a step so that the height position of the movable member is displaced by one step from the fixed position of the root support portion. By having it, it is possible to relieve the stress concentration on the fixed position of the root support portion of the movable member when the movable member is displaced. Moreover, since the thickness of the movable member is larger than the step amount of the root support portion of the movable member, stress concentration that is generated when the movable member is displaced is concentrated on the step portion of the root support portion of the movable member. It alleviates and the durability of the base of the movable member is improved.

【0165】さらに、液体供給口の液流路側の開口端面
と可動部材の液体供給口側の面との間の隙間αと、液体
供給口の液流路側の開口端面に対して重なる可動部材の
幅方向のオーバーラップ幅W3との関係をW3>αとす
ることにより、発泡初期の気泡成長における液流路から
液体供給口側への流れを十分に抑制することができるの
で、可動部材による液体供給口の遮蔽を確実かつ速やか
に行なうことができる。この結果、吐出特性が更に向上
する。
Further, the gap α between the liquid flow port side opening end surface of the liquid supply port and the liquid supply port side surface of the movable member and the movable member overlapping the liquid flow port side liquid flow path side opening end face of the movable member. By setting the relationship with the overlap width W3 in the width direction to be W3> α, it is possible to sufficiently suppress the flow from the liquid flow path to the liquid supply port side in the bubble growth in the initial stage of foaming, so that the liquid generated by the movable member is used. The supply port can be shielded reliably and promptly. As a result, the ejection characteristics are further improved.

【0166】さらに、液体供給口の液流路側の開口端面
に対して重なる可動部材の吐出口方向のオーバーラップ
幅W4と可動部材の幅方向のオーバーラップ幅W3との
関係をW3>W4にすることにより、可動部材による液
体供給口の開放を確実かつ速やかに行うことができるの
で、吐出特性がさらに安定する。
Furthermore, the relationship between the overlap width W4 of the movable member, which overlaps the opening end surface of the liquid supply port on the liquid flow path side in the discharge port direction, and the overlap width W3 of the movable member in the width direction, is set to W3> W4. As a result, the liquid supply port can be surely and quickly opened by the movable member, and the ejection characteristics are further stabilized.

【0167】また、気泡発生手段の最表面層の耐キャビ
テ−ション膜にアモルファス合金薄膜を採用すること
で、更に、発熱体の機械的・物理的破壊寿命を大きく向
上させることができる。
Further, by adopting an amorphous alloy thin film as the anti-cavitation film of the outermost surface layer of the bubble generating means, the mechanical and physical destruction life of the heating element can be further greatly improved.

【0168】また、本発明の液体吐出ヘッドの製造工程
において、前記アモルファス合金を採用することで、A
l膜を除去して液流路や液体供給口を形成する除去過程
においても、下層にある配線層へのダメージを非常に低
減でき、歩留り向上に寄与することができる。
Further, in the manufacturing process of the liquid discharge head of the present invention, by adopting the amorphous alloy, A
Even in the removal process of removing the l film to form the liquid flow path and the liquid supply port, the damage to the underlying wiring layer can be greatly reduced and the yield can be improved.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による液体吐出ヘッ
ドの1つの液流路方向に沿った断面図である。
FIG. 1 is a sectional view taken along one liquid flow path direction of a liquid ejection head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のX−X’線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line X-X ′ of FIG.

【図3】図1のY−Y’線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y 'of FIG.

【図4】「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 sectional view of a flow path for explaining a “linear communication state”.

【図5】図1〜図3に示した構造の液体吐出ヘッドの吐
出動作を説明するために、液体吐出ヘッドを液流路方向
に沿った切断図で示すとともに、特徴的な現象を分けて
示したものである。
FIG. 5 is a sectional view of the liquid ejection head along the liquid flow path direction for explaining the ejection operation of the liquid ejection head having the structure shown in FIGS. It is shown.

【図6】図5の続きの吐出動作を説明するために、液体
吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示したもので
ある。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid ejection head taken along the liquid flow path direction for explaining the ejection operation subsequent to FIG.

【図7】図6の続きの吐出動作を説明するために、液体
吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示したもので
ある。
FIG. 7 is a sectional view of the liquid ejection head taken along the direction of the liquid flow path, for explaining the ejection operation subsequent to FIG. 6;

【図8】図5(b)の気泡の等方的な成長状鰻を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing an isotropic growth eel of the bubbles of FIG. 5 (b).

【図9】図5〜図7におけるA領域とB領域での気泡成
長の時間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグ
ラフである。
9 is a graph showing the correlation between the time change of bubble growth and the behavior of the movable member in the regions A and B in FIGS. 5 to 7. FIG.

【図10】図1に示した可動部材と発熱体の相対位置と
は異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。
FIG. 10 is a graph showing the correlation between the time change of bubble growth and the behavior of the movable member in the liquid ejection head having a configuration in which the relative positions of the movable member and the heating element shown in FIG. 1 are different.

【図11】図1に示した可動部材と発熱体の相対位置と
は異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。
FIG. 11 is a graph showing the correlation between the time change of bubble growth and the behavior of the movable member in the liquid ejection head having a configuration in which the relative positions of the movable member and the heating element shown in FIG. 1 are different.

【図12】本発明の第2の実施の形態の第1変形例によ
る液体吐出ヘッドの1つの液流路方向に沿った断面図で
ある。
FIG. 12 is a cross-sectional view taken along one liquid flow path direction of a liquid ejection head according to a first modification of the second embodiment of the present invention.

【図13】図12のY−Y’線断面図である。13 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG.

【図14】本発明の第2の実施の形態の第2変形例によ
る液体吐出ヘッドの1つの液流路方向に沿った断面図で
ある。
FIG. 14 is a cross-sectional view taken along one liquid flow path direction of a liquid ejection head according to a second modification of the second embodiment of the present invention.

【図15】図14のY−Y’線断面図である。15 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG.

【図16】図12に示したヘッド構造における可動部材
の根元周辺部を示す断面拡大図である。
16 is an enlarged cross-sectional view showing a peripheral portion of the base of the movable member in the head structure shown in FIG.

【図17】図16に示した可動部材の変形例を示す断面
図である。
17 is a cross-sectional view showing a modified example of the movable member shown in FIG.

【図18】W3>αの関係の構造のときの発泡初期の液
体の流れを説明するための、液体供給口を通る断面図で
ある。
FIG. 18 is a cross-sectional view through the liquid supply port for explaining the flow of the liquid in the initial stage of foaming in the structure of the relationship of W3> α.

【図19】W3≦αの関係の構造のときの発泡初期の液
体の流れを説明するための、液体供給口を通る断面図で
ある。
FIG. 19 is a cross-sectional view through the liquid supply port for explaining the flow of the liquid in the initial stage of foaming in the case of the structure of W3 ≦ α.

【図20】本発明の第5の実施の形態の変形例としての
液体吐出ヘッドの1つの液流路方向に沿った断面図であ
る。
FIG. 20 is a sectional view taken along one liquid flow path direction of a liquid ejection head as a modified example of the fifth embodiment of the present invention.

【図21】図20の吐出口中心からYl点で天板2側ヘ
シフトしたY−Y’線断面図である。
21 is a cross-sectional view taken along the line YY ′ of FIG. 20, which is shifted from the center of the discharge port to the top plate 2 side at the point Y1.

【図22】本発明の第6の実施の形態による液体吐出ヘ
ッドを示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a liquid ejection head according to a sixth embodiment of the present invention.

【図23】各種の実施形態の液体吐出ヘッドに用いられ
る素子基板の断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view of an element substrate used in liquid ejection heads of various embodiments.

【図24】図23に示す素子基板の主要素子を縦断する
ように素子基板を切断した模式的断面図である。
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view of the element substrate cut along the main element of the element substrate shown in FIG.

【図25】本発明の第5の実施の形態である、液体吐出
ヘッドの製造方法を説明するための図である。
FIG. 25 is a drawing for explaining the manufacturing method of the liquid ejection head, which is the fifth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の第5の実施の形態である、液体吐出
ヘッドの製造方法を説明するための図であり、図25の
工程の続きを示す。
FIG. 26 is a view for explaining the manufacturing method of the liquid ejection head, which is the fifth embodiment of the present invention, and shows the continuation of the step in FIG. 25.

【図27】本発明の第5の実施の形態である、液体吐出
ヘッドの製造方法を説明するための図であり、図26の
工程の続きを示す。
FIG. 27 is a diagram for explaining the manufacturing method of the liquid ejection head, which is the fifth embodiment of the present invention, and shows the continuation of the step in FIG. 26.

【図28】本発明の第6の実施の形態である、液体吐出
ヘッドの製造方法を説明するための図である。
FIG. 28 is a drawing for explaining the manufacturing method of the liquid ejection head, which is the sixth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の第6の実施の形態である、液体吐出
ヘッドの製造方法を説明するための図であり、図28の
工程の続きを示す。
FIG. 29 is a diagram for explaining the manufacturing method for the liquid ejection head, which is the sixth embodiment of the present invention, and shows the continuation of the step in FIG. 28.

【図30】本発明の第6の実施の形態による液体吐出ヘ
ッドの概略構成を示す断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid ejection head according to a sixth embodiment of the present invention.

【図31】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の例を説明するための図である。
FIG. 31 is a view for explaining an example of a side shooter type head to which the liquid ejection method of the present invention is applied.

【図32】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. 32 is a graph showing a relative relationship between a heating element area and an ink ejection amount.

【図33】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。
FIG. 33 is a vertical cross-sectional view of a liquid ejection head of the present invention, in which (a) has a protective film and (b) has no protective film.

【図34】本発明に使用する発熱体を駆動する波形の図
である。
FIG. 34 is a diagram of waveforms for driving a heating element used in the present invention.

【図35】本発明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. 35 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid ejection apparatus equipped with the liquid ejection head of the present invention.

【図36】本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッド
において液体吐出記録を行うための装置全体のブロツク
図である。
FIG. 36 is a block diagram of the entire apparatus for performing liquid discharge recording in the liquid discharge method and liquid discharge head of the present invention.

【図37】従来の液体吐出ヘッドにおける可動部材の様
子を示す断面図である。
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a state of a movable member in a conventional liquid ejection head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 素子基板 2 天板 3 液流路 4 発熱体(気泡発生手段) 5 液体供給口 6 共通液体供給室 7 吐出口 8 可動部材 9 支持部材 10 流路側壁 11 気泡発生領域 21 気泡 22 吐出滴 25 Al膜パターン 26、29、37、38 SiN膜 27、28 Al膜 30、36 間隙形成部材 31 感光性エポキシ樹脂 35 SiO2膜 37a 可動部 37b 支持部 37c スリット 39 流路壁 102 耐キャビテーション層 103 保護膜 104 配線電極 105 抵抗層 106 チッ化シリコン膜 107 基体 201 シリコン基体 202 熱酸化膜 203 層間膜 204 抵抗層 205 配線 206 保護層 207 耐キャビテーション膜 208 熱作用部 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 307 ヘッドドライバ 600 インクジェット記録装置 601 ヘッドカートリッジ 602 駆動モータ 603、604 駆動伝達ギア 605 リードスクリュー 606 螺旋溝 607 キャリッジ 607a レバー 608 ガイド 609 プラテン 610 紙押さえ板 611、612 フォトカプラ 613 支持部材 614 キャップ部材 615 インク吸引手段 617 クリーニングブレード 618 移動部材 619 本体支持体 620 レバー 621 カム α、β 隙間DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Element substrate 2 Top plate 3 Liquid flow path 4 Heating element (bubble generating means) 5 Liquid supply port 6 Common liquid supply chamber 7 Discharge port 8 Movable member 9 Support member 10 Flow path side wall 11 Bubble generation area 21 Bubble 22 Discharge droplet 25 Al film pattern 26, 29, 37, 38 SiN film 27, 28 Al film 30, 36 Gap forming member 31 Photosensitive epoxy resin 35 SiO 2 film 37a Movable part 37b Support part 37c Slit 39 Channel wall 102 Cavitation resistant layer 103 Protection Film 104 Wiring electrode 105 Resistive layer 106 Silicon nitride film 107 Base 201 Silicon base 202 Thermal oxide film 203 Interlayer film 204 Resistive layer 205 Wiring 206 Protective layer 207 Cavitation resistant film 208 Thermal action part 300 Host computer 301 Input / output interface 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 Motorized Driver 307 Head driver 600 Ink jet recording apparatus 601 Head cartridge 602 Drive motors 603 and 604 Drive transmission gear 605 Lead screw 606 Spiral groove 607 Carriage 607a Lever 608 Guide 609 Platen 610 Paper pressing plates 611 and 612 Photo coupler 613 Support member 614 Cap member 615 Ink suction means 617 Cleaning blade 618 Moving member 619 Main body support 620 Lever 621 Cam α, β Gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹之内 雅典 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 池田 雅実 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 杉谷 博志 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 齋藤 敬 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11−235829(JP,A) 特開 平2−113950(JP,A) 特開 平11−58743(JP,A) 特開 平1−145158(JP,A) 特開 平10−202915(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/05 B41J 2/01 B41J 2/16 ─────────────────────────────────────────────────── (72) Inventor Masanori Takenouchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masami Ikeda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon (72) Inventor Hiroshi Sugitani, 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor, Kei Saito 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. ( 56) References JP-A-11-235829 (JP, A) JP-A-2-113950 (JP, A) JP-A-11-58743 (JP, A) JP-A-1-145158 (JP, A) Flat 10-202915 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/05 B41J 2/01 B41J 2/16

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液体を吐出するための複数の吐出口と、 前記各吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発
生させる気泡発生領域を有する複数の液流路と、前記気
泡を発生し成長させるためのエネルギーを発生する気泡
発生手段と、 前記複数の液流路にそれぞれ配設され、共通液体供給室
と連通する複数の液体供給口と、前記液体供給口の前記
液流路側に対して微小な隙間を隔てて支持された、自由
端を有する可動部材とを有し、 前記可動部材の少なくとも自由端部及びそれに連続する
両側部で囲まれる領域が前記液体供給口の液流路に対す
る開口領域よりも大きくなっている液体吐出ヘッドの液
体吐出方法であって、 前記気泡発生手段に駆動電圧が印加されてから、前記気
泡発生手段によって気泡の全体が略等方成長している期
間が終了するまでの間に、前記可動部材が前記開口領域
を密閉して実質的に遮断する期間を有し、前記気泡発生
領域の前記吐出口側で成長する気泡のライフタイムをT
fとし、前記気泡発生領域の前記液体供給口側で成長す
る気泡のライフタイムをTrとすると、Tf>Trの関
係が常に成り立つことを特徴とする液体吐出方法。
1. A plurality of discharge ports for discharging a liquid, a plurality of liquid flow paths having a bubble generation region, one end of which is always in communication with each discharge port, for generating bubbles in the liquid, and the bubbles. Bubble generating means for generating energy for generating and growing, a plurality of liquid supply ports respectively disposed in the plurality of liquid flow paths and communicating with a common liquid supply chamber, and the liquid flow path side of the liquid supply ports A movable member having a free end, which is supported with a minute gap therebetween, and a region surrounded by at least the free end portion and both side portions continuous to the free end portion of the movable member is a liquid flow of the liquid supply port. A liquid ejecting method of a liquid ejecting head, which is larger than an opening area for a path, wherein a whole of the bubble grows isotropically by the bubble generating unit after a drive voltage is applied to the bubble generating unit. Period is Until Ryosuru, have a period in which the movable member is substantially shut off by sealing said opening area, said bubble generation
The lifetime of bubbles growing on the discharge port side of the region is T
f and grow on the liquid supply port side of the bubble generation region.
If the lifetime of a bubble is Tr, then the relation of Tf> Tr
A liquid discharge method characterized in that the relationship always holds .
【請求項2】 前記可動部材が前記開口領域を密閉して
実質的に遮断する期間が、少なくとも前記気泡発生手段
によって気泡の全体が略等方成長している期間が終了す
るまで継続されることを特徴とする請求項1に記載の液
体吐出方法。
2. The period during which the movable member hermetically closes the opening region and substantially shuts off is continued until at least the period during which the entire bubble is isotropically grown by the bubble generating means ends. The liquid ejection method according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記可動部材が前記開口領域を密閉して
実質的に遮断する期間の後、前記気泡発生手段によって
発生した気泡のうちの前記吐出口側の部分が成長してい
る間に、前記可動部材が、前記開口領域を密閉して実質
的に遮断した位置から前記液流路内の前記気泡発生手段
側に変位を開始し、前記共通液体供給室から前記液流路
への液体供給を可能とすることを特徴とする請求項1又
は2に記載の液体吐出方法。
3. After the period in which the movable member seals the opening area and substantially blocks the opening area, while the portion of the bubbles generated by the bubble generating means on the discharge port side is growing, Liquid supply from the common liquid supply chamber to the liquid flow path starts displacement from the position where the movable member seals the opening area and substantially cuts off to the bubble generating means side in the liquid flow path. The liquid discharge method according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 液体を吐出するための複数の吐出口と、
前記各吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発
生させる気泡発生領域を有する複数の液流路と、前記気
泡を発生し成長させるためのエネルギーを発生する気泡
発生手段と、前記複数の液流路にそれぞれ配設され、共
通液体供給室と連通する複数の液体供給口と、前記液体
供給口の前記液流路側に対して微小な隙間を隔てて支持
された、自由端を有する可動部材とを有し、前記可動部
材の少なくとも自由端部及びそれに連続する両側部で囲
まれる領域が前記液体供給口の液流路に対する開口領域
よりも大きくなっている液体吐出ヘッドの液体吐出方法
であって、前記可動部材が前記開口領域を密閉して実質
的に遮断し、その後、前記気泡発生手段によって発生し
た気泡のうちの前記吐出口側の部分が成長している間
に、前記可動部材が、前記開口領域を密閉して実質的に
遮断した位置から前記液流路内の前記気泡発生手段側に
変位を開始し、前記共通液体供給室から前記液流路への
液体供給を可能とすることを特徴とする液体吐出方法。
4. A plurality of ejection ports for ejecting liquid,
A plurality of liquid flow paths each having one end constantly communicating with each of the discharge ports and having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid; a bubble generation unit for generating energy for generating and growing the bubbles; A plurality of liquid supply ports that are respectively disposed in the liquid flow paths of the liquid communication port and communicate with a common liquid supply chamber, and have free ends that are supported with a minute gap with respect to the liquid flow path side of the liquid supply ports. A liquid ejecting method of a liquid ejecting head, comprising a movable member, and a region surrounded by at least a free end of the movable member and both side portions continuous with the movable member is larger than an opening region of the liquid supply port with respect to a liquid flow path. The movable member hermetically closes and substantially blocks the opening area, and then the movable member is moved while the portion of the bubbles generated by the bubble generating unit on the discharge port side is growing. The member is Displacement is started from the position where the opening region is closed and substantially blocked to the bubble generating means side in the liquid flow path, and liquid supply from the common liquid supply chamber to the liquid flow path is enabled. A method for ejecting a liquid.
【請求項5】 前記可動部材が前記開口領域を密閉して
実質的に遮断した位置から前記液流路内の前記気泡発生
手段側に変位を開始した後、前記気泡のうち前記可動部
材側の部分が収縮している間に、前記可動部材が更に前
記気泡発生手段側に変位し、前記共通液体供給室から前
記液流路へ液体を供給することを特徴とする請求項3又
は4に記載の液体吐出方法。
5. The displacement of the movable member side of the bubbles after the displacement of the movable member from the position where the movable region is sealed and substantially cut off to the bubble generation means side in the liquid flow path is started. The movable member is further displaced toward the bubble generating means side while the part is contracted, and supplies the liquid from the common liquid supply chamber to the liquid flow path. Liquid ejection method.
【請求項6】 前記気泡発生領域における気泡の成長体
積変化と気泡の発生から消泡までの時間が、前記吐出口
側と前記液体供給口側とでは、大きく異なることを特徴
とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液体吐出方
法。
6. The change in bubble growth volume in the bubble generation region and the time from bubble generation to bubble disappearance are significantly different between the ejection port side and the liquid supply port side. 6. The liquid discharge method according to any one of items 5 to 5.
【請求項7】 前記気泡発生領域が大気に開放されない
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の
液体吐出方法。
7. The liquid ejection method according to claim 1, wherein the bubble generation region is not exposed to the atmosphere.
【請求項8】 前記気泡発生領域の前記吐出口側で成長
する気泡の最大時の体積をVfとし、前記気泡発生領域
の前記液体供給口側で成長する気泡の最大時の体積をV
rとすると、Vf>Vrの関係が常に成り立つことを特
徽とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の液体吐出
方法。
8. The maximum volume of bubbles growing on the discharge port side of the bubble generation region is Vf, and the maximum volume of bubbles growing on the liquid supply port side of the bubble generation region is Vf.
8. The liquid ejection method according to claim 1, wherein the relationship of Vf> Vr is always satisfied when r is satisfied.
【請求項9】 前記可動部材の根元を支持する前記可動
部材と一体に形成された根元支持部が、前記可動部材の
高さ位置を前記根元支持部の固定位置に対して一段ずら
すように、段差を有しており、その段差量よりも前記可
動部材の厚さの方が大きいことを特徴とする請求項1〜
のいずれか1項に記載の液体吐出方法。
9. A root support portion integrally formed with the movable member that supports the root of the movable member, so that the height position of the movable member is displaced from the fixed position of the root support portion by one step. A step is provided, and the thickness of the movable member is larger than the amount of the step.
8. The liquid ejection method according to any one of 8 above.
【請求項10】 前記液体供給口の前記液流路側の開口
端部と前記可動部材の前記液体供給口側面との間の隙間
αと、前記液体供給口の前記液流路側の開口端部に対し
て重なる前記可動部材の幅方向のオーバーラップ幅W3
との関係がW3>αであることを特徴とする請求項1〜
のいずれか1項に記載の液体吐出方法。
10. A gap α between an opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side and a side face of the liquid supply port of the movable member, and an opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side. Overlap width W3 of the movable member that overlaps with each other in the width direction
The relationship between and is W3> α.
9. The liquid ejection method according to any one of 9 above.
【請求項11】 前記液体供給口の前記液流路側の開口
端部に対して重なる前記可動部材の前記吐出口方向のオ
ーバーラップ幅W4と前記可動部材の幅方向のオーバー
ラップ幅W3との関係がW3>W4であることを特徴と
する請求項1〜10のいずれか1項に記載の液体吐出方
法。
11. A relationship between an overlap width W4 of the movable member that overlaps the opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side in the discharge port direction and an overlap width W3 of the movable member in the width direction. Is W3> W4, The liquid discharge method of any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned.
【請求項12】 液体を吐出するための複数の吐出口
と、 前記各吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発
生させる気泡発生領域を有する複数の液流路と、前記気
泡を発生し成長させるためのエネルギーを発生する気泡
発生手段と、 前記複数の液流路にそれぞれ配設され、共通液体供給室
と連通する複数の液体供給口と、 前記液体供給口の前記液流路側に対して微小な隙間を隔
てて支持された、自由端を有する可動部材とを有し、 前記可動部材の少なくとも自由端部及びそれに連続する
両側部で囲まれる領域が前記液体供給口の液流路に対す
る開口領域よりも大きくなっており、前記気泡発生手段
に駆動電圧が印加されてから、前記気泡発生手段によっ
て気泡の全体が略等方成長している期間が終了するまで
の間に、前記可動部材が前記開口領域を密閉して実質的
に遮断する期間を有し、前記可動部材が前記開口領域を
密閉して実質的に遮断する期間の後、前記気泡発生手段
によって発生した気泡のうちの前記吐出口側の部分が成
長している間に、前記可動部材が、前記開口領域を密閉
して実質的に遮断した位置から前記液流路内の前記気泡
発生手段側に変位を開始し、前記共通液体供給室から前
記液流路への液体供給を可能とする液体吐出ヘッドであ
って、前記気泡発生領域の前記吐出口側で成長する気泡
の最大時の体積をVfとし、前記気泡発生領域の前記液
体供給口側で成長する気泡の最大時の体積をVrとする
と、Vf>Vrの関係が常に成り立ち、かつ、前記気泡
発生頼域の前記吐出口側で成長する気泡のライフタイム
をTfとし、前記気泡発生傾域の前記液体供給口側で成
長する気泡のライフタイムをTrとすると、Tf>Tr
の関係が常に成り立つことを特徴とする液体吐出ヘッ
ド。
12. A plurality of discharge ports for discharging a liquid, a plurality of liquid flow paths each having one end constantly communicating with each discharge port and having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid, and the bubbles. Bubble generating means for generating energy for generating and growing, a plurality of liquid supply ports respectively disposed in the plurality of liquid flow paths and communicating with a common liquid supply chamber, and the liquid flow path side of the liquid supply ports A movable member having a free end, which is supported with a minute gap therebetween, and a region surrounded by at least the free end portion and both side portions continuous to the free end portion of the movable member is a liquid flow of the liquid supply port. It is larger than the opening region for the path, and after the drive voltage is applied to the bubble generating means until the end of the period in which the entire bubble is isotropically grown by the bubble generating means, The movable member After the period in which the movable member seals the opening region and substantially blocks the opening region, the discharge of the bubbles generated by the bubble generating means is performed after the period in which the movable member seals the opening region and substantially blocks the opening region. While the portion on the outlet side is growing, the movable member starts to be displaced to the bubble generating means side in the liquid flow path from a position where the opening region is sealed and substantially cut off, and the common A liquid ejection head capable of supplying a liquid from a liquid supply chamber to the liquid flow path, wherein the maximum volume of bubbles growing on the ejection port side of the bubble generation region is Vf, and When Vr maximum when the volume of the bubble growing in said liquid supply port side, Vf> relationship Vr is always standing Chi, and the bubble
Life time of bubbles growing on the outlet side of the generation area
Is defined as Tf, and is defined on the liquid supply port side of the bubble generation inclined region.
If the lifetime of a long bubble is Tr, then Tf> Tr
The liquid discharge head is characterized in that the relationship is always established .
【請求項13】 前記気泡の消泡点が、前記気泡発生領
域の中心付近より前記吐出口側に位置することを特徴と
する請求項12に記載の液体吐出ヘッド。
13. The liquid ejection head according to claim 12 , wherein the defoaming point of the bubble is located closer to the ejection port than the vicinity of the center of the bubble generation region.
【請求項14】 前記可動部材の根元を支持する前記可
動部材と一体に形成された根元支持部が、前記可動部材
の高さ位置を前記根元支持部の固定位置に対して一段ず
らすように、段差を有しており、その段差量よりも前記
可動部材の厚さの方が大きいことを特徴とする請求項
2又は13に記載の液体吐出ヘッド。
14. A root support part integrally formed with the movable member supporting the base of the movable member shifts the height position of the movable member one step from the fixed position of the root support part, has a step, according to claim 1, characterized in that the larger the thickness of the movable member than the surface level difference
The liquid discharge head according to 2 or 13 .
【請求項15】 前記液体供給口の前記液流路側の開口
端部と前記可動部材の前記液体供給口側面との間の隙間
αと、前記液体供給口の前記液流路側の開口端部に対し
て重なる前記可動部材の幅方向のオーバーラップ幅W3
との関係がW3>αであることを特徴とする請求項12
〜14のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
15. A gap α between an opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side and a side face of the liquid supply port of the movable member, and an opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side. Overlap width W3 of the movable member that overlaps with each other in the width direction
Claim relationship with is characterized in that the W3> alpha 12
15. The liquid ejection head according to any one of items 1 to 14 .
【請求項16】 前記液体供給口の前記液流路側の開口
端部に対して重なる前記可動部材の前記吐出口方向のオ
ーバーラップ幅W4と前記可動部材の幅方向のオーバー
ラップ幅W3との関係がW3>W4であることを特徴と
する請求項12〜15のいずれか1項に記載の液体吐出
ヘッド。
16. A relationship between an overlap width W4 of the movable member in the discharge port direction and an overlap width W3 of the movable member in the width direction overlapping the opening end of the liquid supply port on the liquid flow path side. Is W3> W4, The liquid discharge head according to any one of claims 12 to 15 , wherein
【請求項17】 請求項12〜16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
た液体を受け取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。
17. A liquid discharge head according to any one of claims 12 to 16 , and a recording medium transfer unit that transfers a recording medium that receives the liquid discharged from the liquid discharge head. Liquid ejector.
【請求項18】 前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、前記被記録媒体に該インクを付着させることで記録
を行うことを特徴とする請求項17に記載の液体吐出装
置。
18. The liquid ejection apparatus according to claim 17 , wherein recording is performed by ejecting ink from the liquid ejection head and adhering the ink to the recording medium.
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