JPH01234255A - Liquid jet recording head - Google Patents

Liquid jet recording head

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JPH01234255A
JPH01234255A JP6272788A JP6272788A JPH01234255A JP H01234255 A JPH01234255 A JP H01234255A JP 6272788 A JP6272788 A JP 6272788A JP 6272788 A JP6272788 A JP 6272788A JP H01234255 A JPH01234255 A JP H01234255A
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Japan
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recording
liquid
ink
colors
lengths
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Takuro Sekiya
卓朗 関谷
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Ricoh Co Ltd
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/11Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics

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

Abstract

PURPOSE:To uniformize the emitting capacities of respective colors in such a case that a bubble jet type liquid jet head is used in color recording, by making all of the lengths from the parts communicating with liquid chambers of flow passages to heat energy acting parts not equal necessarily. CONSTITUTION:For example, heads are provided with respect to four colors Y(yellow), M(magnet), C(cyan), B(black) so as to obtain uniform emitting capacity even when the physical properties of plural inks having respective colors or densities are not constant necessarily. The lengths l from the parts communicating with liquid chambers 6 of flow passages 5 to heat energy acting parts 9 are changed or heads each having plural orifices are independently provided at every colors or the lengths l are made constant but the distances from the heat energy acting parts 9 to orifices 4 are changed. By this method, even when the physical properties of ink are different at every colors (or densities), by changing the lengths of the flow passages corresponding thereto, the irregularity of a supply speed can be corrected. The emitting capacities from the respective orifices of the respective inks can be also made uniform.

Description

【発明の詳細な説明】 1帆分災 本発明は、液体噴射記録ヘッド、より詳細には、バブル
ジェッ′ト型液体噴射カラー記録ヘッドに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid jet recording head, and more particularly to a bubble jet type liquid jet color recording head.

死米皮4 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の
行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記録法
であって、これまでにも様々な方式が提案され、改良が
加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお実用
化への努力が続けられているものもある。
Dead rice skin 4 Non-impact recording methods have recently attracted attention because the noise generated during recording is so small that it can be ignored. Among them, high-speed recording is possible,
However, the so-called inkjet recording method, which allows recording on plain paper without the need for special fixing treatment, is an extremely powerful recording method, and various methods have been proposed, improved, and commercialized. Some have been developed, and efforts are still being made to put them into practical use.

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液体の小滴(droplet)を飛翔させ、記録
部材に付着させて記録を行うものであって、この記録液
体の小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向
を制御する為の制御方法にょって幾つかの方式に大別さ
れる。
In this type of inkjet recording method, recording is performed by causing droplets of a recording liquid called ink to fly and adhere to a recording member. There are several types of methods depending on the control method used to control the flight direction of the generated recording liquid droplets.

先ず第1の方式は例えばU S P 3060429に
開示されているもの(Tele type方式)であっ
て、記録液体の小滴の発生を静電吸収的に行い、発生し
た記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部
材上に記録液体小滴を選択的に付着させて記録を行うも
のである。
First, the first method is the one disclosed in USP 3060429 (Tele type method), in which droplets of recording liquid are generated electrostatically, and the generated recording liquid droplets are used as a recording signal. Recording is performed by controlling the electric field in accordance with the temperature and selectively depositing recording liquid droplets on the recording member.

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間に
電界を掛けて、−様に帯電した記録液体の小滴をノズル
より吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号に
応じて電気制御可能な様に構成されたxy偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。
To explain this in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject a negatively charged recording liquid droplet from the nozzle, and the ejected recording liquid droplet is converted into a recording signal. Accordingly, the droplet is caused to fly between x and y deflection electrodes configured to be electrically controllable, and the droplet is selectively deposited on the recording member by changing the intensity of the electric field to perform recording.

第2の方式は、例えばU S P 3596275、U
SP 3298030等に開示されている方式(Swe
et方式)であって、連続振動発生法によって帯電量の
制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された
帯電量の制御された小滴を、−様の電界が掛けられてい
る偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を
行うものである。
The second method is described, for example, in USP 3596275, U
The method disclosed in SP 3298030 etc. (Swe
et method), in which droplets of recording liquid with a controlled amount of charge are generated by a continuous vibration generation method, and a --like electric field is applied to the generated droplets with a controlled amount of charge. Recording is performed on a recording member by flying between deflection electrodes.

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッ
ドを構成する一部であるノズルのオリフィス(吐出d)
の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電電極
を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子に一
定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を
機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴を吐
出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記録液
体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に応じ
た電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液体の
小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電極間
を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受け、
記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る様に
されている。
Specifically, the orifice (discharge d) of the nozzle, which is a part of the recording head to which the piezo vibrating element is attached.
A charged electrode configured to have a recording signal applied thereto is arranged at a predetermined distance in front of the piezo vibrating element, and an electric signal of a constant frequency is applied to the piezo vibrating element to mechanically vibrate the piezo vibrating element, A small droplet of recording liquid is ejected from the ejection port. At this time, charges are electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with an amount of charge corresponding to the recording signal. When a droplet of recording liquid with a controlled amount of charge flies between deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, it is deflected according to the amount of charge applied.
Only the droplets carrying the recording signal are allowed to deposit on the recording member.

第3の方式は例えばU S P 3416153に開示
されている方式(Hertz方式)であって、ノズルと
リング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法に
よって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式
である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける
電界強度を記録信号に応じて変調することによって小滴
の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録す
る。
The third method is, for example, the method disclosed in U.S.P. 3416153 (Hertz method), in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charged electrode, and small droplets of recording liquid are generated by a continuous vibration generation method. This method records by atomizing it. That is, in this method, the atomization state of droplets is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced.

第4の方式は、例えばU S P 3747120に開
示されている方式(Stemme方式)で、この方式は
前記3つの方式とは根本的に原理が異なるものである。
The fourth method is, for example, the method disclosed in USP 3747120 (Stemme method), and this method is fundamentally different in principle from the above three methods.

即ち、前記3つの方式は、何れもノズルより吐出された
記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し
、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着さ
せて記録を行うのに対して、このStemme方式は、
記録信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔
させて記録するものである。
That is, in all three methods, the droplets of recording liquid ejected from the nozzle are electrically controlled while they are in flight, and the droplets carrying the recording signal are selectively attached to the recording member. In contrast, this Stemme method
Recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from an ejection port in response to a recording signal.

つまり、Stemme方式は、記録液体を吐出する吐出
口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子
に、電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号を
ピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従
って前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記
録部材に付着させることで記録を行うものである。
In other words, the Stemme method applies an electrical recording signal to a piezo vibrating element attached to a recording head that has an ejection port for discharging recording liquid, and converts this electrical recording signal into mechanical vibration of the piezo vibrating element. In this method, recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from the ejection opening according to the mechanical vibrations and adhering them to the recording member.

これ等、従来の4つの方式は各々に特長を有するもので
あるが、又、他方において解決され得る可き点が存在す
る。
These four conventional methods each have their own advantages, but there are also points that can be solved in the other method.

即ち、前記第1から第3の方式は記録液体の小滴の発生
の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、小
滴の偏向制御も電界制御である。
That is, in the first to third methods, the direct energy for generating droplets of the recording liquid is electrical energy, and the deflection control of the droplets is also electric field control.

その為、第1の方式は、構成上はシンプルであるが、小
滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノズ
ル化が困難であるので高速記録には不向きである。
Therefore, although the first method is simple in structure, it requires a high voltage to generate droplets, and it is difficult to use a multi-nozzle recording head, making it unsuitable for high-speed recording.

第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴の
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドツトが生じ易いこと等の問題点がある。
The second method allows the recording head to have multiple nozzles and is suitable for high-speed recording, but it has a complicated structure, and the electrical control of recording liquid droplets is sophisticated and difficult, and satellite dots are placed on the recording member. There are problems such as easy occurrence of.

第3の方式は、記録液体小滴を霧化することに′よって
階調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他
方霧化状態の制御が困難であること、記録画像にカブリ
が生ずること及び記録ヘッドのマルチノズル化が困難で
、高速記録には不向きであること等の諸問題点が存する
The third method has the advantage of being able to record images with excellent gradation by atomizing small droplets of recording liquid, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state and the recorded image may be foggy. There are various problems such as the occurrence of the problem, the difficulty in making the recording head multi-nozzle, and the fact that it is unsuitable for high-speed recording.

第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ利点を比較的
多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド(on−demand)で記録液体をノズルの吐
出口より吐出して記録を行う為に、第1乃至第3の方式
の様に吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかっ
た小滴を回収することが不要であること及び第1乃至第
2の方式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性が
なく記録液体の物質上の自由度が大であること等の大き
な利点を有する。面乍ら、一方において、記録ヘッドの
加工上に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ
振動素子の小型化が極めて困難であること等の理由から
記録ヘッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動
素子の機械的振動という機械的エネルギーによって記録
液体小滴の吐出飛翔を行うので高速記録には向かないこ
と、等の欠点を有する。
The fourth method has relatively many advantages compared to the first to third methods. In other words, the structure is simple, and since recording is performed by ejecting recording liquid from the ejection opening of the nozzle on-demand, it is possible to reduce the number of small droplets that fly as in the first to third methods. Second, it is not necessary to collect droplets that are not needed to record an image, and unlike the first and second methods, there is no need to use a conductive recording liquid, and the material of the recording liquid is It has great advantages such as a high degree of freedom. On the other hand, on the other hand, it is difficult to make a recording head with multiple nozzles due to problems in processing the recording head, and it is extremely difficult to miniaturize a piezoelectric vibrating element having a desired resonance number. This method has disadvantages such as that it is not suitable for high-speed recording because the recording liquid droplets are ejected into flight using the mechanical energy of the mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element.

更には、特開昭48−9622号公報(前記US P 
3747120に対応)には、変形例として、前記のピ
エゾ振動素子等の手段による機械的振動エネルギーを利
用する代わりに熱エネルギーを利用することが記載され
ている。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-9622 (the above-mentioned USP
No. 3,747,120) describes, as a modification, the use of thermal energy instead of the mechanical vibration energy provided by means such as the piezo vibration element.

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発生
する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動素
子の代りの圧力上昇手段として使用する所謂バブルジェ
ットの液体噴射記録装置が記載されている。
That is, the above-mentioned publication describes a so-called bubble jet liquid jet recording device that uses a heating coil that directly heats liquid as a pressure increasing means instead of a piezo vibrating element to generate steam that causes a pressure increase. There is.

しかし、上記公報には、圧力上昇手段としての加熱コイ
ルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしかな
い袋状のインク室(液室)内の液体インクを直接加熱し
て蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰返
し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いかは、
何等示唆されるところがない。加えて、加熱コイルが設
けられている位置は、液体インクの供給路から遥かに遠
い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド構造
上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用には、
不向きとなっている。
However, in the above publication, the liquid ink in the bag-shaped ink chamber (liquid chamber), which has only one opening through which liquid ink can go in and out, is directly heated and vaporized by energizing the heating coil as a pressure increasing means. However, when discharging liquid continuously and repeatedly, it is not clear how to heat it.
There is nothing to suggest. In addition, the heating coil is located at the deepest part of the bag-shaped liquid chamber far from the liquid ink supply path, which makes the head structure complicated and requires continuous high-speed printing. For repeated use,
It is not suitable.

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上重
要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出の
準備状態を速やかに形成することは出来ない。
Moreover, with the technical content described in the above-mentioned publication, it is not possible to quickly prepare for the next liquid discharge after discharging the liquid using the generated heat, which is important in practice.

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発生およ
び記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があっ
て、その長所を利する用途にしか適用し得ないという制
約が存在していた。
As described above, conventional methods have advantages and disadvantages in terms of structure, high-speed recording, multi-nozzle recording heads, generation of satellite dots, and fogging of recorded images. There was a restriction that it could only be applied.

また、特開昭57−12659号公報には、カラーイン
クジェットの各色のオリフィスと共通インク室との間の
距離を同一とした記録ヘッドが開示されているが、各色
によってインクの物性が異なるため、オリフィスと共通
インク室との距離を同一にすることは必ずしも良い方法
ではない。もし全ての距離を同一にするならば、各色の
インク物性もすべて同一にそろえる必要があり、インク
製造上かなりの困難をきたす。
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 57-12659 discloses a recording head in which the distance between the orifice of each color of a color inkjet and a common ink chamber is the same, but since the physical properties of the ink differ depending on the color, It is not necessarily a good idea to make the distance between the orifice and the common ink chamber the same. If all the distances are made the same, the physical properties of the ink of each color must also be made the same, which causes considerable difficulty in ink production.

目     的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、バブルジェット型液体噴射ヘッドをカラー記録に
使用した場合の各色の吐出性能をそろえることを目的と
してなされたものである。
Purpose The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances.
In particular, this was done with the aim of equalizing the ejection performance for each color when a bubble jet liquid ejecting head is used for color recording.

構   成 本発明は、上記目的を達成するために、導入される記録
液体を収容するとともに、該記録液体に熱によって気泡
を発生させ、該気泡の体積増加にとも゛なう作用力を発
生させる熱エネルギー作用部を付設した流路と、該流路
に連絡して、該記録液体を前記作用力によって液滴とし
て吐出させるためのオリフィスと、前記流路に連絡して
該流路に前記記録液体を導入するための液室と、該液室
に前記記録液体を導入する手段よりなる液体噴射記録ヘ
ッドにおいて、前記オリフィス、前記流路、及び、前記
熱エネルギー作用部は、それぞれ、異なる色もしくは異
なる濃度の記録液体の数に応じて配設され、前記流路の
前記液室に連絡する部分から前記熱エネルギー作用部ま
での長さが、必ずしもすべて等しくはないことを特徴と
したものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明
する。
Structure In order to achieve the above object, the present invention contains a recording liquid to be introduced, generates bubbles in the recording liquid by heat, and generates an action force as the volume of the bubbles increases. a flow path provided with an energy acting section; an orifice connected to the flow path for causing the recording liquid to be ejected as droplets by the acting force; In a liquid jet recording head comprising a liquid chamber for introducing the recording liquid and a means for introducing the recording liquid into the liquid chamber, the orifice, the flow path, and the thermal energy applying portion each have a different color or a different color. The recording liquids are arranged according to the number of concentration recording liquids, and the lengths from the portions of the flow paths communicating with the liquid chambers to the thermal energy application portions are not necessarily all equal. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第1図(a)〜(c)は、それぞれ本発明の実施例を説
明するための要部構成図、第2図は、本発明が適用され
るインクジェットヘッドの一例としてのバブルジェット
ヘッドの動作説明をするための図、第3図は、バブルジ
ェットヘッドの一例を示す斜視図、第4図は、第3図に
示したヘッドを構成する蓋基板(第4図(a))と発熱
体基板(第4図(b))に分解した時の斜視図、第5図
は、第4図(a)に示した蓋基板を裏側から見た斜視図
で、図中、1は蓋基板、2は発熱体基板、3は記録液体
流入口、4はオリフィス、5は流路、6は液室を形成す
るための領域、7は個別(独立)電極、8は共通電極、
9は発熱体(ヒータ)、10はインク、11は気泡、1
2は飛翔インク滴で、本発明は、斯様なバブルジェット
式の液体噴射記録ヘッドに適用するものである。
FIGS. 1(a) to (c) are main part configuration diagrams for explaining embodiments of the present invention, and FIG. 2 is an operation of a bubble jet head as an example of an inkjet head to which the present invention is applied. 3 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, and FIG. 4 is a diagram showing a lid substrate (FIG. 4(a)) and a heating element constituting the head shown in FIG. 3. A perspective view of the substrate (FIG. 4(b)) when it is disassembled, and FIG. 5 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 4(a) seen from the back side. 2 is a heating element substrate, 3 is a recording liquid inlet, 4 is an orifice, 5 is a channel, 6 is a region for forming a liquid chamber, 7 is an individual (independent) electrode, 8 is a common electrode,
9 is a heating element (heater), 10 is ink, 11 is a bubble, 1
2 is a flying ink droplet, and the present invention is applied to such a bubble jet type liquid jet recording head.

最初に、第2図を参照しながらバブルジェットによるイ
ンク噴射について説明すると、(a)は定常状態であり
、オリフィス面でインク10の表面張力と外圧とが平衡
状態にある。
First, ink ejection by a bubble jet will be described with reference to FIG. 2. (a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 10 and the external pressure are in equilibrium on the orifice surface.

(b)はヒータ9が加熱されて、ヒータ9の表面温度が
急上昇し隣接インク層に沸騰現像が起きるまで加熱され
、微小気泡11が点在している状態にある。
In (b), the heater 9 is heated until the surface temperature of the heater 9 rises rapidly and boiling development occurs in the adjacent ink layer, and microbubbles 11 are scattered.

(Q)はヒー°夕9の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡11が生
長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の
生長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラ
ンスがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める
(Q) shows a state in which adjacent ink layers that are rapidly heated over the entire surface of the heater 9 are instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 11 grow. At this time, the pressure inside the nozzle increases by the amount of bubble growth, and the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, causing an ink column to begin to grow from the orifice.

(d)は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィス
面より気泡の体積に相当する分のインク10が押し出さ
れる。この時、ヒータ9には電流が流れていない状態に
あり、ヒータ9の表面温度は降下しつつある。気泡11
の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングからやや
おくれる。
(d) shows a state in which the bubble has grown to its maximum, and ink 10 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 9, and the surface temperature of the heater 9 is decreasing. bubble 11
The maximum value of the volume of is slightly delayed from the timing of electric pulse application.

(e)は気泡11がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。
(e) shows a state in which the bubbles 11 are cooled by ink or the like and begin to contract. At the tip of the ink column, it moves forward while maintaining the extruded speed, and at the rear end, the ink flows backward from the orifice surface into the nozzle due to the decrease in nozzle internal pressure as the bubbles contract, creating a constriction in the ink column. .

(f)はさらに気泡11が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ5〜1
0 m / seeの速度で飛翔している。
In (f), the air bubbles 11 are further contracted, and the ink comes into contact with the heater surface, causing the heater surface to be cooled even more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the nozzle internal pressure, so the meniscus is largely moving into the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and drops 5 to 1 droplets toward the recording paper.
It is flying at a speed of 0 m/see.

(g)はオリフィスにインクが毛細管現象により再び供
給(リフィル)されて(a)の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。
In (g), the air bubbles have completely disappeared in the process of refilling the orifice with ink by capillary action and returning to the state of (a).

本発明は、前記の特開昭57−12659号公報に記載
された発明の欠点に鑑みなされたもので、各色もしくは
各濃度の複数のインクの物性が必ずしも一定でなくても
、均一な吐出性能が得られるようにしたもので、第1図
(a)に示した実施例は、Y(イエロー)、M(マゼン
タ)、C(シアン)、B(ブラック)の4色のそれぞれ
にヘッドが1個ずつ設けられている。ここでは説明を簡
略化するため、蓋基板1及び発熱体基板2は省略し、流
路、液室部のみを示した。この実施例は、流路5の液室
6に連絡する部分から熱エネルギー作用部9までの長さ
Qが同じでない場合を示す。記録液体(インク)は液室
6から各流路5へ、毛管現象で供給されるが、その供給
スピードはインク物性によって変化する。全ての色のイ
ンクの物性を全く同じにできれば、すべて同じスピード
で供給されるから問題はないが、そのようなインクを作
ることは困難である。そこで、本発明のように、インク
物性が各色(又は各濃度)で異なっていても、流路の長
さをそれに応じて変えることにより、供給スピードのば
らつきを補正することができる。
The present invention was made in view of the drawbacks of the invention described in JP-A No. 57-12659, and provides uniform ejection performance even if the physical properties of a plurality of inks of each color or density are not necessarily constant. The embodiment shown in FIG. 1(a) has one head for each of the four colors Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and B (black). They are provided one by one. Here, in order to simplify the explanation, the lid substrate 1 and the heating element substrate 2 are omitted, and only the flow path and the liquid chamber are shown. This embodiment shows a case where the length Q from the part of the flow path 5 communicating with the liquid chamber 6 to the thermal energy application part 9 is not the same. Recording liquid (ink) is supplied from the liquid chamber 6 to each channel 5 by capillary action, and the supply speed varies depending on the physical properties of the ink. If the physical properties of all color inks could be made exactly the same, there would be no problem since they would all be supplied at the same speed, but it is difficult to make such inks. Therefore, as in the present invention, even if the ink physical properties are different for each color (or each density), variations in supply speed can be corrected by changing the length of the flow path accordingly.

インク物性の違いは、熱エネルギー作用部までインクを
供給するスピードのばらつきだけでなく、各色での吐出
性能のばらつきも引き起こす。従って、流路の長さを各
色のインクによって変えることは、単に供給スピードの
ばらつきを補正するというだけでなく、各インクによる
各オリフィスからの吐出性能を均一にすることでもある
Differences in ink physical properties cause not only variations in the speed at which ink is supplied to the thermal energy application area, but also variations in ejection performance for each color. Therefore, changing the length of the flow path for each color of ink not only corrects variations in supply speed, but also equalizes the ejection performance of each ink from each orifice.

第1図(b)に示した実施例は、各色ごとに複数(ここ
では3本)のオリフィス(流路)5を有するマルチアレ
イの例を示した。これは−例であって必ずしも同一基板
上に全ての色の、全てのオリフィスがある必要はなく、
各色ごとに複数のオリフィスを持ったヘッドを独立に設
けてもよい。
The embodiment shown in FIG. 1(b) shows an example of a multi-array having a plurality of (three in this case) orifices (channels) 5 for each color. This is an example and does not necessarily require all orifices of all colors to be on the same substrate.
A head having a plurality of orifices may be provided independently for each color.

第1図(c)は、別の実施例を示す図で、この実施は氾
を一定にして、熱エネルギー作用部9からオリフィス4
までの距離を変えるようにしたものである。
FIG. 1(c) shows another embodiment, in which the flooding is kept constant and the thermal energy acting part 9 is connected to the orifice 4.
It is designed to change the distance.

なお、以上の説明は、Y、M、C,Hの4色を例にあげ
たが、他の色あるいは、それらの色の濃度を変えた場合
にも適用される。
Note that the above explanation takes four colors, Y, M, C, and H, as an example, but it also applies to other colors or when the density of these colors is changed.

第6図は、記録液体に気泡を発生させる別の手段を説明
するための図で、図中、21はレーザ発振器、22は光
変調能動回路、23は光変調器、24は走査器、25は
集光レンズで、レーザ発振器21より発生されたレーザ
光は、光変調器23において、光変調器能動回路22に
入力されて電気的に処理されて出力される画情報信号に
従ってパルス変調される。パルス変調されたレーザ光は
、走査器24を通り、集光レンズ25によって熱エネル
ギー作用部の外壁に焦点が合うように集光され、記録ヘ
ッドの外壁26を加熱し、内部の記録液体27内で“気
泡を発生させる。あるいは熱エネルギー作用部の壁26
は、レーザ光に対して透過性の材料で作られ、集光レン
ズ25によって内部の記録液体27に焦点が合うように
集光され、記録液体を直接加熱することによって気泡を
発生させてもよい。
FIG. 6 is a diagram for explaining another means for generating bubbles in the recording liquid, in which 21 is a laser oscillator, 22 is a light modulation active circuit, 23 is a light modulator, 24 is a scanner, and 25 is a condensing lens, and the laser beam generated by the laser oscillator 21 is pulse-modulated in the optical modulator 23 according to the image information signal that is input to the optical modulator active circuit 22, electrically processed, and output. . The pulse-modulated laser beam passes through the scanner 24 and is focused by the condenser lens 25 on the outer wall of the thermal energy application section, heating the outer wall 26 of the recording head and causing the inner recording liquid 27 to be heated. to generate air bubbles. Or the wall 26 of the thermal energy acting part.
is made of a material that is transparent to laser light, and the light is focused on the recording liquid 27 inside by a condenser lens 25, and bubbles may be generated by directly heating the recording liquid. .

第7図は、上述のごときレーザ光を用いたプリンターの
一例を説明するための図で、ノズル部31は、高密度に
(たとえば8ノズル/mm)、又、紙32の紙中(たと
えばA4横巾)すべてにわたってカバーされるように集
積されている例を示している。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a printer using laser light as described above. This example shows an example in which the entire area (width) is covered.

レーザ発振器21より発振されたレーザ光は、光変調器
23の入口開口に導かれる。光変調器23において、レ
ーザ光は、光変調器23への画情報入力信号に従って強
弱の変調を受ける。変調を受けたレーザ光は、反射鏡2
8によってその光路をビームエキスパンダー29の方向
に曲げられ。
Laser light emitted from the laser oscillator 21 is guided to the entrance opening of the optical modulator 23. In the optical modulator 23, the laser beam is modulated in intensity according to the image information input signal to the optical modulator 23. The modulated laser beam passes through the reflecting mirror 2
8 bends the optical path toward the beam expander 29.

ビームエキスパンダー29に入射する。ビームエキスパ
ンダー29により平行光のままビーム径が拡大される。
The beam enters the beam expander 29. The beam expander 29 expands the beam diameter while remaining parallel light.

次に、ビーム径の拡大されたレーザ光は、高速で定速回
転する回転多面鏡30に入射される。回転多面鏡30に
よって掃引されたレーザ光は、集光レンズ25により、
ドロップジェネレータの熱エネルギー作用部外壁26も
しくは内部の記録液体に結像する。それによって、各熱
エネルギー作用部には、気泡が発生し、記録液滴を吐出
し、記録紙32に記録に行なわれる。
Next, the laser light whose beam diameter has been expanded is incident on a rotating polygon mirror 30 that rotates at a constant high speed. The laser beam swept by the rotating polygon mirror 30 is focused by the condensing lens 25.
The image is formed on the outer wall 26 of the thermal energy acting part of the drop generator or on the recording liquid inside. As a result, bubbles are generated in each thermal energy applying portion, and recording droplets are ejected to perform recording on the recording paper 32.

第8図は、さらに別の気泡発生手段を示す図で、この例
は、熱エネルギー作用部の内壁側に配置された1対の放
電電極40が、放電装置41から高電圧のパルスを受け
、水中で放電をおこし、その放電によって発生する熱に
より瞬時に気泡を形成するようにしたものである。
FIG. 8 is a diagram showing still another bubble generating means. In this example, a pair of discharge electrodes 40 arranged on the inner wall side of the thermal energy application section receive a high voltage pulse from a discharge device 41. This device generates an electrical discharge in water, and the heat generated by the electrical discharge instantly forms bubbles.

第9図乃至第16図は、それぞれ第8図に示した放電電
極の具体例を示す図で、 第9図に示した例は、 電極40を針状にして、電界を集中させ、効率よく(低
エネルギーで)放電をおこさせるようにしたものである
9 to 16 are diagrams showing specific examples of the discharge electrode shown in FIG. 8, respectively. In the example shown in FIG. 9, the electrode 40 is shaped like a needle to concentrate the electric field and efficiently It is designed to cause a discharge (with low energy).

第10図に示′した例は、 2枚の平板電極にして、電極間に安定して気泡が発生す
るようにしたものである。針状の電極上り、発生気泡の
位置が安定している。
In the example shown in FIG. 10, two flat plate electrodes are used to stably generate bubbles between the electrodes. The position of the needle-shaped electrode and the generated bubbles is stable.

第11図に示した例は、 電極にほぼ同軸の穴をあけたものである。2枚の電極の
両穴がガイドになって、発生気泡の位置はさらに安定す
る。
The example shown in FIG. 11 is one in which the electrode has a substantially coaxial hole. The holes in the two electrodes serve as guides, making the position of the bubbles even more stable.

第12図に示した例は。The example shown in FIG.

リング状の電極にしたものであり、基本的には第11図
に示した例と同じであり、その変形゛実施例である。
This is a ring-shaped electrode, which is basically the same as the example shown in FIG. 11, and is a modified example thereof.

第13図に示した例は、 一方をリング状電極とし、もう一方を針状電極としたも
のである。リング状電極により、発生気泡の安定性を狙
い、針状電極により電界の集中により効率を狙ったもの
である。
In the example shown in FIG. 13, one is a ring-shaped electrode and the other is a needle-shaped electrode. The ring-shaped electrode aims to stabilize the generated bubbles, and the needle-shaped electrode aims to improve efficiency by concentrating the electric field.

第14図に示した例は、 一方のリング状電極を熱エネルギー作用部の壁面に形成
したものである。これは、第13図に示した例の効果に
加えて、基板上に平面的に電極を形成するという製造上
の容易さを狙ったものである。このような平面的な電極
は、蒸着(あるいはスパッタリング)や、フォトエツチ
ングの技術によって容易に高密度な複数個のものが製作
され得る。マルチアレイに特に威力を発揮する。
In the example shown in FIG. 14, one ring-shaped electrode is formed on the wall surface of the thermal energy application section. In addition to the effects of the example shown in FIG. 13, this is aimed at ease of manufacturing by forming electrodes in a two-dimensional manner on the substrate. A plurality of such planar electrodes can be easily manufactured with high density by vapor deposition (or sputtering) or photoetching techniques. Particularly effective for multi-arrays.

第15図に示した例は、 第14図に示した例のリング状電極形成部を電極の外周
にそった形状で周囲から一段高くしたものである。やは
り、発生気泡の安定性を狙ったものであり、第13図に
示したものよりも3次元的なガイドを付は加えた分だけ
安定する。
In the example shown in FIG. 15, the ring-shaped electrode forming portion of the example shown in FIG. 14 is shaped along the outer periphery of the electrode and is raised one step higher than the surroundings. Again, the aim is to stabilize the generated bubbles, and the stability is greater than that shown in FIG. 13 by adding a three-dimensional guide.

第16図に示した例は、 第15図に示した例とは反対に、リング状電極形成部を
、周囲から下へ落しこんだ構造としたもので、やはり、
発生気泡は安定して形成される。
The example shown in FIG. 16, contrary to the example shown in FIG. 15, has a structure in which the ring-shaped electrode forming part is sunk downward from the periphery.
The generated bubbles are stably formed.

勿−一一艮 以上の説明から明らかなように、本発明によると、カラ
ーイ“ンクの各色で物性が異なっていても。
As is clear from the above description, according to the present invention, even if the physical properties of each color ink are different.

吐出性能を均一にできる。Uniform discharge performance can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(、)〜(c)は、それぞれ本発明の詳細な説明
するための要部構成図、第2図は、本発明が適用される
インクジェットヘッドの一例としてのバブルジェットヘ
ッドの動作説明をするための図、第3図は、バブルジェ
ットヘッドの一例を示す斜視図、第4図は1分解斜視図
、第5図は。 蓋基板を裏側から見た図、第6図は、レーザ光を用いた
気泡発生手段の一例を説明するための図、第7図は、プ
リンターの一例を説明するための図。 第8図は、放電を利用した気泡発生手段の一例を説明す
るための図、第9図乃至第16図は、それぞれ第8図に
示した放電電極の具体例を示す図である。 1・・・蓋基板、2・・・発熱体基板、3・・・インク
供給口。 4・・・オリフィス、5・・・流路、6・・・液室、7
,8・・・電極、9・・・発熱体。 第1図 (b) (C) 、! 2 図 (d)  弓== 第 3  :5 第4図 第  5 図 第6図 第8図 第 9 図 第11図 第13図 第15図 第 1(J  図 第 12 図 第14図 第16図
FIGS. 1(a) to (c) are main part configuration diagrams for explaining the present invention in detail, and FIG. 2 is an explanation of the operation of a bubble jet head as an example of an inkjet head to which the present invention is applied. 3 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, FIG. 4 is an exploded perspective view, and FIG. 5 is a perspective view showing an example of a bubble jet head. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a bubble generating means using a laser beam, and FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a printer. FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a bubble generating means using discharge, and FIGS. 9 to 16 are diagrams showing specific examples of the discharge electrode shown in FIG. 8, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Lid board, 2...Heating element board, 3...Ink supply port. 4... Orifice, 5... Channel, 6... Liquid chamber, 7
, 8... Electrode, 9... Heating element. Figure 1 (b) (C) ,! 2 Figure (d) Bow == Figure 3:5 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 8 Figure 9 Figure 11 Figure 13 Figure 15 Figure 1 (J Figure 12 Figure 14 Figure 16

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、導入される記録液体を収容するとともに、該記録液
体に熱によって気泡を発生させ、該気泡の体積増加にと
もなう作用力を発生させる熱エネルギー作用部を付設し
た流路と、該流路に連絡して前記記録液体を前記作用力
によって液滴として吐出させるためのオリフィスと、前
記流路に連絡して該流路に前記記録液体を導入するため
の液室と、該液室に前記記録液体を導入する手段よりな
る液体噴射記録ヘッドにおいて、前記オリフィス、前記
流路、及び、前記熱エネルギー作用部は、それぞれ、異
なる色もしくは異なる濃度の記録液体の数に応じて配設
され、前記流路の前記液室に連絡する部分から前記熱エ
ネルギー作用部までの長さが、必ずしもすべて等しくは
ないことを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
1. A flow path that accommodates the recording liquid to be introduced and is provided with a thermal energy acting section that generates bubbles in the recording liquid by heat and generates an acting force as the volume of the bubbles increases; an orifice that communicates with the flow path to eject the recording liquid as droplets by the acting force; a liquid chamber that communicates with the flow path and introduces the recording liquid into the flow path; In a liquid jet recording head comprising a means for introducing a liquid, the orifice, the flow path, and the thermal energy application section are respectively arranged according to the number of recording liquids of different colors or different concentrations, and the A liquid jet recording head characterized in that the lengths from the portions of the channels communicating with the liquid chambers to the thermal energy acting portions are not necessarily all equal.
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