JPH05116307A - Ink jet recording method, ink jet record head, and ink jet recording device - Google Patents

Ink jet recording method, ink jet record head, and ink jet recording device

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JPH05116307A
JPH05116307A JP3281615A JP28161591A JPH05116307A JP H05116307 A JPH05116307 A JP H05116307A JP 3281615 A JP3281615 A JP 3281615A JP 28161591 A JP28161591 A JP 28161591A JP H05116307 A JPH05116307 A JP H05116307A
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ink
bubble
ejection port
bubbles
heater
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Yoshihisa Takizawa
吉久 滝沢
Masanori Takenouchi
雅典 竹之内
Kazuhiro Nakajima
一浩 中島
Toshiji Inui
利治 乾
Katsuhiro Shirota
勝浩 城田
Hisao Yaegashi
尚雄 八重樫
Norio Okuma
典夫 大熊
Masashi Miyagawa
昌士 宮川
Akira Asai
朗 浅井
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • 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
    • B41J2002/14169Bubble vented to the ambience

Abstract

PURPOSE:To control discharging quantity stably in an ink jet recording method wherein the bubbles are generated in ink by heat energy and the ink is discharged when the bubbles are exposed to the air and burst. CONSTITUTION:A bubble 6 gnerated in the neighborhood of a heater 21 as shown in (b) supplied with a pulse for generation expands and burst when exposed to the outside air as shown in (c) at a discharge outlet 5. As shown in (d), ink particle 7 is discharged. Tere, the ink staying between the discharge outlet 5 and the heater 21 becomes the ink particle 7. In such a constitution, for example, as shown in (e), when discharging is performed by applying pulses to a heater 22, the ink staying between the discharge outlet 5 and the heater 22 is discharged as the ink particle 7 and the volume thereof becomes larger than when the heater 21 is used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーを利用し
てインクを吐出するインクジェット記録方法,インクジ
ェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording method, an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus for ejecting ink by utilizing heat energy.

【0002】[0002]

【従来の技術】インク滴を吐出し、これを被記録媒体上
に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法
は、高速記録が可能であり、また比較的記録品位も高
く、低騒音であるという利点を有している。さらに、こ
の方法はカラー画像記録が比較的容易であって、普通紙
等にも記録でき、さらに装置を小型化し易いといった多
くの優れた利点を有している。
2. Description of the Related Art An ink jet recording method in which ink droplets are ejected and deposited on a recording medium to form an image is capable of high-speed recording, relatively high recording quality, and low noise. Have advantages. Further, this method has many excellent advantages that color images can be recorded relatively easily, it can be recorded on plain paper, and that the apparatus can be easily downsized.

【0003】このようなインクジェット記録方法を用い
る記録装置には、一般にインクを飛翔インク滴として吐
出させるための吐出口と、この吐出口に連通するインク
路と、このインク路の一部に設けられ、インク路内のイ
ンクに吐出のための吐出エネルギーを与えるエネルギー
発生手段とを有する記録ヘッドが備えられる。例えば、
特公昭61−59911号、特公昭61−59912
号、特公昭61−59913号、特公昭61−5991
4号の各公報には、エネルギー発生手段として電気熱変
換体を用い、電気パルス印加によってこれが発生する熱
エネルギーをインクに作用させてインクを吐出させる方
法が開示されている。
A recording apparatus using such an ink jet recording method is generally provided with an ejection port for ejecting ink as a flying ink drop, an ink path communicating with this ejection port, and a part of this ink path. And a recording head having an energy generating unit that gives ejection energy for ejecting the ink in the ink path. For example,
Japanese Patent Publication No. 61-59911, Japanese Patent Publication No. 61-59912
No. 61-59913 and 61-5991
Each of the gazettes of No. 4 discloses a method in which an electrothermal converter is used as the energy generating means, and the thermal energy generated by the electric pulse is applied to the ink to eject the ink.

【0004】すなわち、上記各公報に開示されている記
録方法は、熱エネルギーの作用を受けたインクが急峻な
体積の増大を伴なう状態変化を起こし、この状態変化に
基づく作用力によって、記録ヘッド部先端の吐出口より
インクを吐出し、この吐出インク滴が被記録媒体に付着
して画像形成を行なうものである。この方法によれば記
録ヘッドにおける吐出口を高密度に配設することができ
るので、高解像度、高品質の画像を高速で記録すること
ができ、この方法を用いた記録装置は、複写機、プリン
タ、ファクシミリなどにおける情報出力手段として用い
ることができる。
That is, in the recording methods disclosed in the above publications, the ink subjected to the action of thermal energy causes a state change accompanied by a sharp increase in volume, and the action force based on this state change causes the recording. Ink is ejected from the ejection port at the tip of the head portion, and the ejected ink droplets adhere to the recording medium to form an image. According to this method, since the ejection openings in the recording head can be arranged at a high density, it is possible to record an image of high resolution and high quality at high speed. A recording apparatus using this method is a copying machine, It can be used as information output means in printers, facsimiles and the like.

【0005】他方、熱エネルギを使用するものの実現条
件は全くないインクジェット記録方法としては、特開昭
54−161935号公報に記載される方法がある。こ
の公報では、図1に示すように円筒状発熱体30によっ
て液室内のインク31をガス化させ(図1、(a))、
このガス32をインク滴33と共にインク吐出口より吐
出させる(図1(b),(c))。この方法によれば、
ガス32を吐出口または吐出口付近から微小滴状に噴出
させてしまい、画質は不良となる。この公報の気泡は核
沸騰による気泡形成であると認められる。
On the other hand, as an ink jet recording method which uses heat energy but does not have any realization conditions, there is a method described in JP-A-54-161935. In this publication, as shown in FIG. 1, the cylindrical heating element 30 gasifies the ink 31 in the liquid chamber (FIG. 1, (a)).
The gas 32 is ejected together with the ink droplet 33 from the ink ejection port (FIGS. 1B and 1C). According to this method
The gas 32 is ejected in the form of fine droplets from or near the discharge port, resulting in poor image quality. It is recognized that the bubbles in this publication are bubbles formed by nucleate boiling.

【0006】また同様の核沸騰である、例えば特開昭6
1−185455号公報は、図2に示すように、小開口
40を有する板状部材41と発熱体ヘッド42との微少
間隙部43に満たされた液状インク44を発熱体ヘッド
42によって加熱し(図2(a),(b))、発生した
バブル45によって小開口40からインク滴46を飛翔
させると共に、急速に核沸騰で体積増加しているバブル
45を形成していたガスをも小開口40から噴出させて
(図2(c))記録紙上に画像を形成するものである。
The same nucleate boiling, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
According to the publication No. 1-185455, as shown in FIG. 2, the heating element head 42 heats the liquid ink 44 filled in the minute gap 43 between the heating element head 42 and the plate-shaped member 41 having the small opening 40 ( 2A and 2B, the generated bubble 45 causes the ink droplet 46 to fly from the small opening 40, and the gas that has formed the bubble 45 whose volume is rapidly increasing due to nucleate boiling is also small opening. It is ejected from 40 (FIG. 2C) to form an image on the recording paper.

【0007】さらに、同様の核沸騰を開示する特開昭6
1−249768号公報には、図3に示すように液状イ
ンク50に熱エネルギーを作用させてかなり大型化した
気泡を形成し、気泡の膨張力に基づいてインク小滴58
を形成、飛翔させると同時に気泡を形成していたガスを
も大開口52から大気中に噴出させるインクジェット記
録装置が単純に記載されている。
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 6-1994 discloses the same nucleate boiling.
In JP-A 1-249768, as shown in FIG. 3, thermal energy is applied to the liquid ink 50 to form a considerably large bubble, and an ink droplet 58 is generated based on the expansion force of the bubble.
There is simply described an ink jet recording apparatus that forms and flies, and at the same time ejects gas that has formed bubbles also into the atmosphere from the large opening 52.

【0008】しかしながら、上記特開昭54−1619
35号、同61−185455号、同61−24976
8号に共通する構成は、気泡を形成しているガスを微小
インク滴として主たるインク滴の吐出と共に大気中に噴
出させてしまうことである。この結果、このガスの噴出
によってガス化してインクがスプラッシュやミストなど
を生じ、その結果記録紙の地汚れとなったり、装置内の
汚れとなることがあった。
However, the above-mentioned JP-A-54-1619 is used.
No. 35, No. 61-185455, No. 61-24976.
The configuration common to No. 8 is that the gas forming bubbles is ejected as fine ink droplets into the atmosphere together with the ejection of the main ink droplets. As a result, the jetting of this gas gasifies the ink to generate splashes or mists, which may result in background stains on the recording paper or stains inside the apparatus.

【0009】また、例えば特開昭61−197246号
公報には、従来の熱エネルギーを用いたインクジェット
記録方法を変形させた方法を用いる熱転写的記録装置に
関する記載がある。すなわち、この装置では、図4に示
すように、記録媒体60に設けられた複数の孔61によ
って保持されるインク62を、発熱素子63を有する記
録ヘッド64によって加熱し、インク滴65を被記録媒
体66に吐出する。この記録装置は単発的なインク吐出
であり、加えて記録媒体60と発熱素子63とを完全に
密着させることが困難であるため、従来の吐出口を有す
る記録ヘッドを用いたインクジェト記録方法に比べ、熱
効率が低下しやすく高速記録に適さないといった問題が
ある。
Further, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-197246 discloses a thermal transfer recording apparatus using a modified method of the conventional inkjet recording method using thermal energy. That is, in this apparatus, as shown in FIG. 4, the ink 62 held by the plurality of holes 61 provided in the recording medium 60 is heated by the recording head 64 having the heating element 63, and the ink droplet 65 is recorded. It is ejected onto the medium 66. This recording apparatus discharges ink only once and, in addition, it is difficult to completely bring the recording medium 60 and the heating element 63 into close contact with each other. Therefore, as compared with the inkjet recording method using the conventional recording head having a discharge port. However, there is a problem that the thermal efficiency is likely to decrease and it is not suitable for high speed recording.

【0010】[0010]

【背景技術】以上説明したようなインクジェット記録方
式の問題点を解決するため、本出願人は、吐出のために
インクを加熱することにより生成される膜沸騰による気
泡を、吐出口近傍で外気に連通させて吐出を行うインク
ジェット記録方式(以下、この方式を連通吐出方式とも
言う)について提案した(特願平2−112832号,
特願平2−112833号,特願平2−112834
号,特願平2−114472号)。
BACKGROUND OF THE INVENTION In order to solve the problems of the ink jet recording method as described above, the applicant of the present invention has taken advantage of the fact that bubbles caused by film boiling generated by heating ink for ejection are exposed to the outside air near the ejection port. An ink jet recording method (hereinafter, this method is also referred to as a continuous discharge method) in which discharge is performed by communicating with each other has been proposed (Japanese Patent Application No. 2-112832,
Japanese Patent Application No. 2-112833, Japanese Patent Application No. 2-112834
No. 2, Japanese Patent Application No. 2-114472).

【0011】上記連通吐出方式によれば、気泡を形成し
ているガスが吐出されるインク滴と共に噴出することは
ないので、スプラッシュやミストなどの発生を低減し、
被記録媒体上の地汚れや装置内の汚れを防ぐことができ
る。
According to the above continuous discharge method, the gas forming the bubbles does not jet together with the discharged ink droplets, so that the generation of splash and mist is reduced,
It is possible to prevent background stains on the recording medium and stains inside the apparatus.

【0012】また、上記連通吐出方式の基本的な作用と
して、気泡が生成される部位より吐出口側にあるインク
は原理的に全てインク滴となって吐出されるということ
がある。このため、吐出インク量は、吐出口から上記気
泡生成部位までの距離等、記録ヘッドの構造によって定
めることができる。この結果、上記連通吐出方式によれ
ば、インク温度の変化等の影響をそれ程受けずに吐出量
の安定した吐出を行うことが可能となる。
Further, as a basic operation of the above-mentioned continuous discharge method, there is a principle that all the ink on the discharge port side of the portion where bubbles are generated is discharged as ink droplets. Therefore, the amount of ejected ink can be determined by the structure of the recording head, such as the distance from the ejection port to the bubble generating portion. As a result, according to the above-described continuous discharge method, it is possible to perform stable discharge of the discharge amount without being affected by the change in the ink temperature.

【0013】以下、図5〜図8を参照して上記連通吐出
方式について説明する。
The above-mentioned continuous discharge method will be described below with reference to FIGS.

【0014】図5(a)および(b)は、上記連通吐出
方式を適用して好適な記録ヘッドおよびその吐出方法を
示すものであり、この記録ヘッドの具体的インク路構成
の2例を示す。しかしながら、本発明はこの構成に限定
されないことは勿論である。
FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a recording head and a discharging method suitable for applying the above-mentioned continuous discharge method. Two examples of specific ink path constitutions of this recording head are shown. .. However, it goes without saying that the present invention is not limited to this configuration.

【0015】図5(a)に示すインク路構成は、基板
(不図示)上に発熱抵抗層(ヒータ)2を具え、この基
板に、隔壁や天板が設けられることによって、共通液室
Cやインク路Bが形成される。また、これとともにイン
ク路Bの端部に吐出口5が形成される。E1,E2は、
それぞれ、ヒータ2にパルス上の電気信号を印加するた
めの選択電極、共通電極を示す。さらにDは保護層であ
る。
The ink path structure shown in FIG. 5 (a) comprises a heating resistance layer (heater) 2 on a substrate (not shown), and a partition or a top plate is provided on this substrate to form a common liquid chamber C. And the ink path B is formed. At the same time, the ejection port 5 is formed at the end of the ink path B. E1 and E2 are
A selection electrode and a common electrode for applying a pulsed electric signal to the heater 2 are shown respectively. Further, D is a protective layer.

【0016】電極E1,E2を介した、記録データに基
づく上記電気信号の印加に応じて、電極E1,E2間の
ヒータ2は、蒸気膜を生じる急激な温度上昇を短時間の
うちに発生し(約300℃)、これにより、気泡6が生
成される。この気泡6は成長し、やがて吐出口5におけ
る基板側の端部Aで大気と連通する。そして、この連通
後、安定した吐出インク滴(破線7)が形成される。
In response to the application of the electric signal based on the recording data via the electrodes E1 and E2, the heater 2 between the electrodes E1 and E2 generates a rapid temperature rise that causes a vapor film in a short time. (About 300 ° C.), whereby bubbles 6 are generated. The bubbles 6 grow and eventually communicate with the atmosphere at the end A of the ejection port 5 on the substrate side. After this communication, stable ejected ink droplets (broken line 7) are formed.

【0017】この吐出において、気泡6がその成長過程
でインク路Bを完全に遮断しない(インク路B内のイン
クが吐出口5から突出したインクと連続している)ので
後続の吐出に対するリフィルが速やかに行われること、
また、300℃以上の比較的高温となった気泡の熱も外
気に放出されること等によって大きな蓄熱の問題(蓄熱
によるインク粘性低下や気泡形成の不安定化)も生ぜ
ず、各ヒータの駆動デューティーを高くすることができ
る。
In this ejection, since the bubble 6 does not completely block the ink path B during the growth process (the ink in the ink path B is continuous with the ink protruding from the ejection port 5), the refill for the subsequent ejection is performed. Be done promptly,
Further, since the heat of the bubbles having a relatively high temperature of 300 ° C. or higher is also released to the outside air, a large problem of heat storage (ink viscosity lowering due to heat storage and destabilization of bubble formation) does not occur, and each heater is driven. The duty can be increased.

【0018】図5(b)は、共通液室Cを不図示として
いるが、インク路Bを屈曲した形状としているものであ
り、屈曲部の基板面に発熱抵抗部(ヒータ)2を具えて
いる。吐出口5は、吐出方向にその断面積を減少する形
状であり、ヒータ2に対向してその開口が設けられてい
る。この吐出口5はオリフィスプレートOPに形成され
る。
Although the common liquid chamber C is not shown in FIG. 5B, the ink passage B is formed into a bent shape, and a heating resistor portion (heater) 2 is provided on the substrate surface of the bent portion. There is. The discharge port 5 has a shape that reduces its cross-sectional area in the discharge direction, and has an opening facing the heater 2. The discharge port 5 is formed in the orifice plate OP.

【0019】図5(b)においても、上記図5(a)の
構成と同様に蒸気膜(約300℃)を生じさせて気泡6
を生成する。この気泡の生成により、オリフィスプレー
トOPの厚み部分のインクを吐出方向に押しやり、その
部分のインクを希薄にする。その後、気泡6は、吐出口
5の外気側周縁A1から内部側の吐出口近傍領域A2の
範囲で大気と連通する。この時、気泡6の成長は、イン
ク路を遮断しないもので、吐出方向へ向かう必要のない
インクをインク路B内のインクと連続した連続体として
残すことができ、インク滴7の吐出量の安定化および吐
出速度の安定化を実現することができる。
Also in FIG. 5 (b), a vapor film (about 300.degree. C.) is generated to generate bubbles 6 as in the structure of FIG. 5 (a).
To generate. By generating the bubbles, the ink in the thickness portion of the orifice plate OP is pushed in the ejection direction, and the ink in the portion is diluted. After that, the bubbles 6 communicate with the atmosphere in the range from the outer peripheral edge A1 of the discharge port 5 to the discharge port vicinity region A2 on the inner side. At this time, since the growth of the bubbles 6 does not block the ink path, the ink that does not need to go in the ejection direction can remain as a continuous body with the ink in the ink path B, and the ejection amount of the ink droplet 7 can be reduced. It is possible to achieve stabilization and stabilization of the discharge speed.

【0020】このような連通吐出方式によれば、吐出口
近傍への気泡成長を急激にしかも確実に行うことができ
るので、上記非遮断状態のインク路によるリフィル性も
手伝って、高安定高速記録を達成できる。また、気泡と
大気とを連通させることによって、気泡の消泡過程が無
くなり、キャビテーションによるヒータや基板の損傷を
防止することもできる。
According to such a continuous discharge method, bubble growth in the vicinity of the discharge port can be performed rapidly and surely, so that the refilling property of the ink path in the non-blocking state is also assisted, and high stable high speed recording is possible. Can be achieved. Further, by communicating the air bubbles with the atmosphere, the defoaming process of the air bubbles is eliminated, and it is possible to prevent the heater and the substrate from being damaged by cavitation.

【0021】以上示したインク吐出に伴う気泡と大気と
の連通は基本的にヒータ2の配設位置を吐出口5に近づ
けることによって実現できる。しかしながら、上述した
スプラッシュ等の抑制や吐出量の安定化を確実なものと
する条件であって、上記図5(a)および(b)に示す
構成に適用されて好ましい条件を以下に挙げる。
The above-described communication between the bubbles and the atmosphere associated with the ink ejection can be realized basically by bringing the position of the heater 2 closer to the ejection port 5. However, the conditions that ensure the suppression of the above-described splash and the like and the stabilization of the discharge amount, which are preferable when applied to the configurations shown in FIGS. 5A and 5B, are listed below.

【0022】第1条件は、気泡の内圧が外気圧より低い
条件で気泡を外気と連通させることである。
The first condition is that the bubbles communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubbles is lower than the outside pressure.

【0023】すなわち、気泡の内圧が外気圧より低い条
件で気泡を外気と連通させることによって、気泡の内圧
が外気圧より高い条件で連通させる場合に生じていたス
プラッシュ等の吐出口近傍におけるインク飛散を低減で
き、また、上記2つの圧力が等しい場合よりも、吐出時
の不安定なインクをインク路内に引き込む力がわずかで
はあるが働くため、より一層安定したインク吐出と不要
インクの飛散防止を図ることができる。
That is, by causing the bubbles to communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubbles is lower than the outside air pressure, the ink scattering near the discharge port, such as splash, which occurs when the bubbles are communicated under the condition that the inside pressure of the bubbles is higher than the outside pressure. In comparison with the case where the above two pressures are equal, the force of drawing unstable ink into the ink passage at the time of ejection is small, but works more stably, and more stable ink ejection and prevention of unnecessary ink scattering Can be planned.

【0024】上記第1条件とは別の条件として、気泡の
吐出口側端部における移動速度の1次微分値が負となる
条件で気泡と外気とを連通させるという第2条件、ま
た、吐出エネルギー発生手段の吐出口側端部から気泡の
吐出口側端部までの距離La と吐出エネルギー発生手段
の吐出口とは反対側の端部から気泡の吐出口とは反対側
の端部までの距離Lb とがLa /Lb ≧lを満足する第
3条件、もしくは、その両方の条件を満足して気泡と外
気を連通させることはより好ましい。
As a condition different from the above-mentioned first condition, the second condition that the bubble and the outside air are communicated with each other under the condition that the first differential value of the moving speed of the bubble at the end portion on the discharge port side is negative, and the discharge condition Distance L a from the discharge port side end of the energy generating means to the bubble discharge port side end and from the end of the discharge energy generating means on the side opposite to the discharge port to the end on the side opposite to the bubble discharging port. It is more preferable that the bubble and the outside air are communicated with each other by satisfying the third condition that the distance L b of is equal to L a / L b ≧ 1 or both of them.

【0025】図6〜図8を参照して、上記第1条件をさ
らに詳しく説明する。
The first condition will be described in more detail with reference to FIGS.

【0026】発泡からの経過時間tと、気泡体積Vおよ
び気泡内圧力Pとの関係は図6のようになるが、実際に
は、気泡はその成長の途中で連通するので、これらの関
係は図7に示されるようになる。すなわち、図7におい
て、t=tb(t1≦tb:t1は気泡内圧力pが外気
の圧力と等しくなる時刻)の時刻で気泡は外気と連通す
る。上記第1条件は、このとき気泡内圧力Pが外気の圧
力(OATM)より小さいという条件である。
The relationship between the elapsed time t from foaming and the bubble volume V and the bubble internal pressure P is as shown in FIG. 6, but in reality, since the bubbles communicate with each other during their growth, these relations are As shown in FIG. That is, in FIG. 7, the bubbles communicate with the outside air at time t = tb (t1 ≦ tb: t1 is the time when the bubble internal pressure p becomes equal to the pressure of the outside air). The first condition is a condition that the pressure P inside the bubble is smaller than the pressure (OATM) of the outside air at this time.

【0027】この条件でインクを吐出させると、気泡内
圧力Pが外気圧より高い条件で気泡を外気と連通させて
インク滴を吐出させる(ガスが大気中に噴出する)場合
に比べ、前述したようにインクのミストやスプラッシュ
による記録紙や装置内の汚れを防止できる。また、この
ように気泡内圧力Pを大気圧より小さくして連通させる
場合、気泡の体積が比較的増大させてから気泡を外気と
連通させることができる。これにより、インクに対して
十分な運動エネルギーを伝達することができ、吐出速度
が大きくなるという効果も得られる。
When the ink is ejected under this condition, compared with the case where the bubble is communicated with the outside air and the ink droplet is ejected under the condition that the pressure P inside the bubble is higher than the outside pressure (the gas is ejected into the atmosphere), As described above, it is possible to prevent the recording paper and the inside of the device from being contaminated by the mist and splash of ink. Further, when the bubble internal pressure P is made smaller than the atmospheric pressure to communicate with each other in this way, the bubble can be communicated with the outside air after the volume of the bubble is relatively increased. Thereby, sufficient kinetic energy can be transmitted to the ink, and the effect of increasing the ejection speed can also be obtained.

【0028】上記第1条件を満たす記録ヘッドは、例え
ば図5(a)においてヒータ2の位置を吐出口5の方向
に近づけた位置に設けてある。これは気泡を外気と連通
させるために最も簡便にとれる手法である。しかしなが
ら、単にヒータ2を吐出口5に近づけるだけでは、上記
第1条件を満たすことができない。すなわち、上記条件
を満たすためには、ヒータの発生する熱エネルギー量
(ヒータの構成、形成材料、駆動条件、面積、ヒータの
設けられる基体の熱容量等に依る)、インク物性、記録
ヘッドの各部の大きさ(吐出口とヒータ間の距離、吐出
口や液路の幅および高さ)などを適切に設定することに
より、第1条件を満たす状態で外気と連通させることが
できる。
The recording head satisfying the first condition is provided, for example, at a position where the position of the heater 2 is close to the direction of the ejection port 5 in FIG. This is the simplest method for communicating air bubbles with the outside air. However, the first condition cannot be satisfied simply by bringing the heater 2 closer to the ejection port 5. That is, in order to satisfy the above conditions, the amount of heat energy generated by the heater (depending on the heater configuration, forming material, driving conditions, area, heat capacity of the substrate on which the heater is provided, etc.), ink physical properties, and various parts of the recording head By appropriately setting the size (the distance between the discharge port and the heater, the width and height of the discharge port and the liquid passage), it is possible to communicate with the outside air in a state where the first condition is satisfied.

【0029】具体的には、例えばインク路形状は以下の
ように、気泡と大気との連通に寄与する。すなわち、イ
ンク路形状は、使用する熱エネルギー発生素子の形状に
よって幅がほぼ決定されてくるものの、具体的関係につ
いては経験則によって設定することが多い。しかしなが
ら、インク路の高さが、気泡の上記大気との連通の条件
に影響を与えることが明らかとなっている。従って、環
境等の外部の影響を受けにくく、またより一層の安定し
た気泡と大気との連通を行うためには、インク路の幅W
よりもインク路の高さHを低く(H>W)することが好
ましい。
Specifically, for example, the ink path shape contributes to the communication between the bubbles and the atmosphere as follows. In other words, although the width of the ink path shape is almost determined by the shape of the thermal energy generating element used, the specific relationship is often set by empirical rules. However, it has been clarified that the height of the ink path affects the conditions for the communication of the bubbles with the atmosphere. Therefore, in order to reduce the influence of the environment and the like on the outside and to further stabilize the communication between the air bubbles and the atmosphere, the width W of the ink path is
It is preferable to lower the height H of the ink path (H> W).

【0030】また、例えば、連通する時刻を気泡の体積
でみれば、気泡が外気と連通しない場合に達するであろ
う気泡の最大体積、もしくは最大体積の70%以上、よ
り好ましくは80%以上の体積のときに気泡が外気と連
通するようにすることが好ましい。
Further, for example, when the time of communication is viewed in terms of the volume of bubbles, the maximum volume of bubbles that will be reached when the bubbles do not communicate with the outside air, or 70% or more, and more preferably 80% or more of the maximum volume. It is preferable that the bubbles communicate with the outside air when the volume is reached.

【0031】次に、上記第1条件の別表現である上述の
第2条件、すなわち、気泡の膨張速度の1次微分が負と
なるとき気泡と外気とを連通させるという条件について
説明する。
Next, the above-mentioned second condition, which is a different expression of the above-mentioned first condition, that is, the condition that the bubble communicates with the outside air when the first differential of the expansion velocity of the bubble becomes negative will be described.

【0032】インクが発泡を開始してから気泡が外気と
連通するまでの時間における気泡体積Vおよび気泡内圧
力Pの変化および気泡膨張速度dV/dtの変化を図8
に示す。
FIG. 8 shows changes in the bubble volume V and the bubble internal pressure P and changes in the bubble expansion velocity dV / dt from the time when the ink starts foaming until the bubble communicates with the outside air.
Shown in.

【0033】この図より、膨張速度の1次微分、すなわ
ち、体積Vの2次微分d2 V/dt2 を求めることによ
ってバブルの内圧と外圧との大小関係を知ることができ
る。すなわち、d2 V/dyt2 >0の期間で気泡の膨
張速度dV/dtは増加し、d2 V/dt2 <0で速度
dV/dtは減少する。従って、d2 V/dt2 =0の
ときに気泡内圧力Pと外気圧とが等しくなるといえる。
すなわち、d2 V/dt2 >0で、気泡内圧力Pは外圧
よりも高く、d2 V/dt2 ≦0のとき気泡内圧力Pは
外圧以下である。
From this figure, it is possible to know the magnitude relationship between the internal pressure and the external pressure of the bubble by obtaining the first derivative of the expansion velocity, that is, the second derivative of the volume V d 2 V / dt 2 . That is, the expansion velocity dV / dt of the bubble increases during the period of d 2 V / dyt 2 > 0, and the velocity dV / dt decreases when d 2 V / dt 2 <0. Therefore, when d 2 V / dt 2 = 0, it can be said that the bubble internal pressure P becomes equal to the external atmospheric pressure.
That is, when d 2 V / dt 2 > 0, the bubble internal pressure P is higher than the external pressure, and when d 2 V / dt 2 ≦ 0, the bubble internal pressure P is equal to or lower than the external pressure.

【0034】図8で説明すると、発泡開始t=t0 より
t=t1 までは、気泡内圧力Pは、外気圧よりも高くd
2 V/dt2 >0となり、t=t1 より気泡が外気と連
通するまでの時間t=tb までは気泡の内圧は外気圧以
下であり、d2 V/dt2 ≦0となる。通常は、この一
般的理論が成立するが、インクの材質によってあるいは
インク路の抵抗によっても気泡体積の変化が生じるの
で、外気圧との関係はわずかに差を生じる場合がある。
このため第1条件以外の条件としてd2 /V/dt2
0を満足することは好ましく、また、第1条件とこの第
2条件との和は、より好ましいものとなる。
Referring to FIG. 8, from the start of foaming t = t 0 to t = t 1 , the bubble internal pressure P is higher than the external pressure d.
2 V / dt 2 > 0, and the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external atmospheric pressure until t = t b from t = t 1 until the bubble communicates with the external air, and d 2 V / dt 2 ≦ 0. Normally, this general theory holds, but since the bubble volume changes due to the ink material or the resistance of the ink path, there may be a slight difference in the relationship with the external atmospheric pressure.
Therefore, as conditions other than the first condition, d 2 / V / dt 2 <
It is preferable to satisfy 0, and the sum of the first condition and the second condition becomes more preferable.

【0035】以上のように、体積Vの2次微分d2 V/
dt2 <0、すなわち膨張速度の1次微分が負のとき、
気泡が外気と連通することにより、気泡内圧力が外気圧
より低い条件で連通することができる。
As described above, the second derivative of the volume V is d 2 V /
When dt 2 <0, that is, when the first derivative of the expansion velocity is negative,
By allowing the bubbles to communicate with the outside air, the bubbles can communicate with each other under the condition that the pressure inside the bubbles is lower than the outside pressure.

【0036】上記第2条件によれば、気泡と外気との連
通時に連通部近傍にあるインクがインクを吐出するため
に過度に加速度を受けるために主インク滴と分離してし
まうといったことを解決することもできる。上記分離が
生じた場合、その近傍のインクがスプラッシュ状に飛び
散ったり、ミストとなって飛散することが顕著となり、
しかも高密度の吐出口配置では吐出口面へのインクの付
着による吐出不良を招くことがあるが、これを上記第2
条件によって解決することができる。
According to the above-mentioned second condition, when the air bubble and the outside air are communicated with each other, the ink in the vicinity of the communication portion is ejected from the ink and is excessively accelerated so that the ink is separated from the main ink droplet. You can also do it. When the above separation occurs, it becomes noticeable that the ink in the vicinity thereof is splashed in the form of splash, or is scattered as a mist,
Moreover, in a high-density ejection port arrangement, ejection failure may occur due to ink adhering to the ejection port surface.
Can be settled according to the conditions.

【0037】[0037]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記連通吐
出方式に改良を加え、簡便に吐出インク体積を制御可能
であり、例えば良好な階調記録を行うことができるイン
クジェット記録方法,インクジェット記録ヘッドおよび
インクジェット記録装置を提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is an inkjet recording method and an inkjet recording in which the continuous discharge method is improved so that the volume of the discharged ink can be controlled easily and good gradation recording can be performed. An object is to provide a head and an inkjet recording device.

【0038】[0038]

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通する
インク路とを具えた記録ヘッドを用い、前記吐出口から
インクを吐出するためのインクジェット記録方法におい
て、前記インク路において配列する複数の熱エネルギー
作用部のインクに、選択的に熱エネルギーを作用するこ
とにより、当該作用部に気泡を生成させる工程と、該工
程による前記気泡の生成に基づいて前記吐出口よりイン
クを吐出する過程で、当該気泡を前記吐出口において外
気と連通させる工程と、を有したことを特徴とする。
Therefore, according to the present invention,
In an ink jet recording method for ejecting ink from the ejection port using a recording head having an ejection port for ejecting ink and an ink channel communicating with the ejection port, a plurality of arrays arranged in the ink channel are used. A step of generating bubbles in the action part by selectively applying heat energy to the ink of the heat energy action part, and a process of ejecting ink from the ejection port based on the generation of the bubbles in the action step. And a step of communicating the bubble with the outside air at the discharge port.

【0039】また、インクを吐出する他の吐出口と、該
吐出口に連通するインク路と、該インク路において配列
する複数の熱エネルギー作用部と、を具え、前記複数の
熱エネルギー作用部のインクに、選択的に熱エネルギー
を作用することにより、当該作用部に気泡を生成させ、
該気泡の生成に基づいて前記吐出口よりインクを吐出す
る過程で、当該気泡を前記吐出口において外気と連通さ
せて吐出を行うために用いられることを特徴とする。
In addition, the ink jet head further comprises another ejection port for ejecting ink, an ink passage communicating with the ejection port, and a plurality of thermal energy acting portions arranged in the ink passage. By selectively applying thermal energy to the ink, bubbles are generated in the action part,
It is characterized in that, in the process of ejecting ink from the ejection port based on the generation of the bubble, the bubble is used for communicating with the outside air at the ejection port for ejection.

【0040】さらに、インクを吐出するための吐出口
と、該吐出口に連通するインク路とを具えた記録ヘッド
を用いた前記吐出口からインクを吐出して記録を行うイ
ンクジェット記録装置において、前記インク路において
配列する複数の熱エネルギー作用部のインクに、選択的
に熱エネルギーを作用することにより、当該作用部に気
泡を生成させるための熱エネルギー作用手段、を具え、
前記気泡の生成に基づいて前記吐出口よりインクを吐出
する過程で、当該気泡を前記吐出口において外気と連通
させることを特徴とする。
Further, in the ink jet recording apparatus for recording by ejecting ink from the ejection port using a recording head having an ejection port for ejecting ink and an ink path communicating with the ejection port, A plurality of thermal energy acting portions arranged in the ink path, the thermal energy acting means for generating bubbles in the acting portion by selectively acting thermal energy on the ink,
In the process of ejecting ink from the ejection port based on the generation of the bubble, the bubble is communicated with outside air at the ejection port.

【0041】[0041]

【作用】以上の構成によれば、選択的に熱エネルギーが
作用される、ヒータ等の熱エネルギー作用部から吐出口
までにあるインクはほぼインク滴として吐出される。こ
れにより、熱エネルギーを作用させる作用部の選択に応
じて、吐出インク量を制御することができる。
According to the above structure, the ink from the thermal energy acting portion such as the heater, to which the thermal energy is selectively applied, to the ejection port is ejected as almost an ink droplet. This makes it possible to control the amount of ejected ink in accordance with the selection of the action section that exerts thermal energy.

【0042】[0042]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0043】図9は本発明のインクジェット記録方式を
説明するための記録ヘッド要部の模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a main part of a recording head for explaining the ink jet recording method of the present invention.

【0044】この記録ヘッドは、吐出口5に連通するイ
ンク路12において、その吐出方向に沿ってヒータを3
つ直列に(各ヒータはそれぞれ単独の発泡で形成した気
泡を外気に連通できるものであり、吐出口5の近傍にあ
る)配置(吐出口5に近いヒータからヒータ21,ヒー
タ22,ヒータ23とする)にしたものである。
In this recording head, in the ink path 12 communicating with the ejection port 5, three heaters are provided along the ejection direction.
In series (each heater is capable of communicating bubbles formed by independent foaming to the outside air, and is in the vicinity of the discharge port 5) (from the heater near the discharge port 5 to the heater 21, the heater 22, and the heater 23). Yes).

【0045】図9(a)は発泡前の状態を示すものであ
る。この状態において、まず、ヒータ21に瞬間的に電
流を流しパルス的にヒータ近傍のインクを加熱すると、
インクは膜沸騰を起こし、勢いよく気泡6が発生し、膨
張を始める(図9(b))。気泡6は膨張を続け、特
に、インクによる慣性のより小さい吐出口5側へ成長
し、吐出口5から突き抜け外気と連通する(図9
(c))。このとき、気泡6より吐出口5側にあるイン
クは、この瞬間までに気泡6から与えられた運動量のた
めに前方へ吐出され、やがて独立な液滴7となって紙等
の被記録媒体へ飛翔する(図9(d))。これによって
吐出口5側先端部に生じた空隙には、後方のインクの表
面張力とインク路壁との濡れによって新たなインクが満
たされ、吐出前の状態に戻る。
FIG. 9A shows the state before foaming. In this state, first, when a current is momentarily applied to the heater 21 to heat the ink near the heater in a pulsed manner,
The ink causes film boiling, and bubbles 6 are generated vigorously to start expansion (FIG. 9B). The bubble 6 continues to expand, grows particularly toward the ejection port 5 side where the inertia is smaller due to the ink, penetrates through the ejection port 5 and communicates with the outside air (FIG. 9).
(C)). At this time, the ink on the ejection port 5 side of the bubble 6 is ejected forward due to the momentum given from the bubble 6 up to this moment, and eventually becomes an independent droplet 7 to a recording medium such as paper. Fly (Fig. 9 (d)). As a result, the gap created at the tip of the ejection port 5 side is filled with new ink due to the surface tension of the ink behind and the wetting of the ink path wall, and the state before ejection is restored.

【0046】このとき、吐出するインク滴7の体積は、
気泡6が外気と連通する本発明の方式にあっては、ヒー
タより吐出口側のインクに対して十分な運動エネルギー
を伝達することができるため、ヒータ21から吐出口5
までのインクのほぼ全てに相当することになる。従っ
て、ヒータ22に電流を流し気泡を発生させた場合に
は、同様に吐出するインク滴の体積は、ヒータ22から
吐出口5までのインクの体積のほぼ全量に相当すること
になる(図9(e))。同様に、ヒータ23に電流を流
し気泡を発生させた場合には、ヒータ23から吐出口5
までのインクのほぼ全量が吐出することになる(図9
(f))。
At this time, the volume of the ejected ink droplet 7 is
In the method of the present invention in which the bubbles 6 communicate with the outside air, sufficient kinetic energy can be transmitted from the heater to the ink on the ejection port side, so that the heater 21 ejects the ejection port 5 from the ink.
Up to almost all of the ink up to. Therefore, when an electric current is applied to the heater 22 to generate bubbles, the volume of ink droplets to be similarly ejected corresponds to almost the entire volume of ink from the heater 22 to the ejection port 5 (FIG. 9). (E)). Similarly, when an electric current is passed through the heater 23 to generate bubbles, the heater 23 discharges the discharge port 5
Almost all the ink up to is discharged (see FIG. 9).
(F)).

【0047】このように、駆動するヒータを記録情報に
応じて適宜選択することにより、吐出する液滴の体積を
変化させることができる。また、上記の場合、吐出する
インク滴の体積は、インク路12等の幾何学的な構造に
よって決まるので、周囲環境温度の変化やインク物性に
依存せず、常に安定した吐出体積を維持することが可能
となる。
As described above, the volume of the discharged liquid droplets can be changed by appropriately selecting the heater to be driven according to the recording information. Further, in the above case, since the volume of the ejected ink droplet is determined by the geometric structure of the ink path 12 and the like, it is not dependent on the change in the ambient environment temperature and the physical properties of the ink, and always maintain a stable ejected volume. Is possible.

【0048】一方、図10は、吐出の際に気泡が外気と
連通しない従来のインクジェット記録方式を示したもの
である。
On the other hand, FIG. 10 shows a conventional ink jet recording system in which air bubbles do not communicate with the outside air during ejection.

【0049】この方式の記録ヘッドは、図9に示す構造
と同様に吐出口5に連通するインク路12に沿ってヒー
タを3つ直列に配置(吐出口5に近いヒータからヒータ
21,ヒータ22,ヒータ23とする)したものである
が、図9の本発明に用いたものとは、特にそれぞれのヒ
ータから吐出口5までの長さが異なるものである。すな
わち、この長さは図9に示すものより長く設定され、気
泡の連通は生じないようになっている。
In the recording head of this system, three heaters are arranged in series along the ink path 12 communicating with the ejection port 5 (similar to the structure shown in FIG. 9 (from the heater near the ejection port 5 to the heater 21, the heater 22). , Heaters 23), but the length from each heater to the discharge port 5 is different from that used in the present invention in FIG. That is, this length is set longer than that shown in FIG. 9 so that the communication of bubbles does not occur.

【0050】図10(a)は発泡前の状態を示すもので
ある。まず、ヒータ21に瞬間的に電流を流し、パルス
的にヒータ近傍のインクを加熱すると、インクは膜沸騰
を起こし、勢いよく気泡61を発生させ膨張を始める
(図10(b))。この気泡61は膨張を続けるが、吐
出口5まで達することはなく、やがて気泡内圧力が減少
し、外気との圧力差により収縮を開始する。このとき吐
出口5から突出しているインク柱は、気泡61の消泡に
よって引き戻される部分とインク滴となる部分とに分離
される(図10(c),(d))。
FIG. 10A shows the state before foaming. First, when an electric current is momentarily applied to the heater 21 to heat the ink in the vicinity of the heater in a pulsed manner, the ink causes film boiling and vigorously generates bubbles 61 to start expansion (FIG. 10B). The bubble 61 continues to expand, but does not reach the discharge port 5, and eventually the pressure inside the bubble decreases and starts to contract due to the pressure difference with the outside air. At this time, the ink column protruding from the ejection port 5 is separated into a portion that is pulled back by the defoaming of the bubble 61 and a portion that becomes an ink droplet (FIGS. 10C and 10D).

【0051】このとき、駆動するヒータを適宜選択する
ことにより、多少インク滴体積を変化させることは可能
となるが(図10(e),(f))、上記インク滴の形
成、すなわち、消泡によって引き戻される部分とインク
滴となる部分とに分離されることによりインク滴体積が
決定されるため、インク滴体積の可変範囲が狭く、ま
た、周囲環境温度の変化やインク物性、その他外部因子
によって分離位置が変わるため、インク滴体積が変化し
てしまい、吐出インク滴の体積の制御が比較的困難であ
る。このように、図9と図10の比較から、本発明の優
れた効果が理解できよう。
At this time, it is possible to change the ink droplet volume to some extent by appropriately selecting the heater to be driven (FIGS. 10 (e) and 10 (f)). The variable range of the ink drop volume is narrow because the volume of the ink drop is determined by being separated into the part that is pulled back by the bubble and the part that becomes the ink drop, and the changes in the ambient environment temperature, the physical properties of the ink, and other external factors Since the separation position changes due to the change, the volume of the ink droplet changes, and it is relatively difficult to control the volume of the ejected ink droplet. In this way, the excellent effect of the present invention can be understood from the comparison between FIGS. 9 and 10.

【0052】なお、本発明の記録方式を実施する場合に
おいては、図9のヒータ22から吐出口5までのインク
を吐出させる場合、前記説明ではヒータ22のみを駆動
するものとした。しかし、気泡を外気と連通しやすくす
るため、吐出口5側のヒータ21もヒータ22と同時、
あるいは適宜タイミングをずらして(気泡の吐出口側へ
の膨張に応じて)駆動してもよい。従って、同様に、例
えばヒータ23から吐出口5までのインクを吐出する場
合には、ヒータ23だけでなくヒータ21、あるいはヒ
ータ21およびヒータ22双方とも適宜駆動してもよ
い。この場合は、吐出口側のヒータ程後に発泡させる方
が好ましい。
In the case of carrying out the recording method of the present invention, when ejecting ink from the heater 22 to the ejection port 5 in FIG. 9, only the heater 22 is driven in the above description. However, in order to facilitate the communication of air bubbles with the outside air, the heater 21 on the discharge port 5 side and the heater 22 simultaneously,
Alternatively, the driving may be performed by appropriately shifting the timing (according to the expansion of the bubbles toward the ejection port). Therefore, similarly, for example, when ejecting ink from the heater 23 to the ejection port 5, not only the heater 23 but also the heater 21, or both the heater 21 and the heater 22 may be appropriately driven. In this case, it is preferable that the heater on the discharge port side be foamed later.

【0053】また、以上では、吐出口に連通するインク
路に沿ってヒータを3つ直列に配置した場合について説
明したが、本発明はこのような実施態様に限定されるも
のではなく、ヒータを2つ以上いくつ並べてもよい。さ
らに、上記説明では、可変可能なインク滴の体積はヒー
タの個数に依存することになっているが、すなわち、ヒ
ータが3つの場合には4値の階調記録が可能となってい
るが、生起した気泡の外気への連通効率を上げるため、
必要に応じてヒータの個数を増やしてもよい。すなわ
ち、4値の記録を行う場合であっても、ヒータを4個以
上直列に並べて適宜選択駆動して用いてもよい。
In the above, the case where three heaters are arranged in series along the ink path communicating with the ejection port has been described, but the present invention is not limited to such an embodiment, and the heater is not limited to this embodiment. You can arrange two or more. Further, in the above description, the variable ink droplet volume depends on the number of heaters. That is, when three heaters are used, four-value gradation recording is possible. In order to increase the efficiency of communication of the generated bubbles to the outside air,
You may increase the number of heaters as needed. That is, even when four-valued printing is performed, four or more heaters may be arranged in series and selectively driven for use.

【0054】本発明は、複数ヒータ(独立して発熱部を
駆動できるものすべてを含む)を用いて気泡連通吐出方
式を達成するものであればすべてを含むものであり、少
なくとも吐出口側最近接の発熱部の気泡が外気と連通す
るものであれば、他の発熱部の気泡は単独で外気と連通
するものでなくて良い。この場合、複数ヒータ駆動にお
いて必ず吐出口側最近接の発熱部の気泡形成は必須とな
るが、階調数は他の複数ヒータの任意の組合せによる吐
出体積の変更により他の複数ヒータの数よりも多くなる
ことは利点である。
The present invention includes all that can achieve the bubble communication discharge method using a plurality of heaters (including all that can independently drive the heat generating portion), and at least the discharge port side closest contact. As long as the air bubbles in the heat generating portion are in communication with the outside air, the air bubbles in the other heat generating portions do not have to communicate with the outside air alone. In this case, it is indispensable to form bubbles in the heat generating part closest to the discharge port when driving multiple heaters, but the number of gradations is greater than the number of other multiple heaters by changing the discharge volume with any combination of other multiple heaters. It is an advantage that there are many.

【0055】膜沸騰による気泡は、断熱膨張による成長
段階では隣接する気泡が互いに連通しないため、形成し
た気泡に対応して吐出量を得ることができ、連通時の気
泡内圧力の変化を防止できるので好ましいものである。
本発明技術思想に含まれるような互いの気泡が連通する
構成の場合は、気泡成長が互いの干渉を呼び、不安定に
なる場合があるものの、階調は従来より優れている。
In the bubbles caused by film boiling, adjacent bubbles do not communicate with each other at the growth stage by adiabatic expansion, so that the discharge amount can be obtained corresponding to the formed bubbles and the change in the bubble internal pressure at the time of communication can be prevented. Therefore, it is preferable.
In the case of a structure in which bubbles communicate with each other as included in the technical concept of the present invention, the bubble growth may cause interference with each other and become unstable, but the gradation is superior to the conventional one.

【0056】以上説明したように、本発明は、ヒータ等
の熱エネルギー作用部において生起した気泡を吐出口に
おいて外気と連通させてインク滴を吐出する方式である
ため、吐出するインク滴の体積は、熱エネルギーに作用
部から吐出口までの幾何学的な寸法によって決定され
る。従って、記録時の環境の変化やインク物性に依存す
ることなく、常に安定したインク滴の体積の制御が可能
となる。この結果、階調や記録画像における部分的な濃
度の制御を安定して行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention, the bubble generated in the thermal energy acting portion of the heater or the like is communicated with the outside air at the ejection port to eject the ink droplet. Therefore, the volume of the ejected ink droplet is , Thermal energy is determined by the geometrical dimension from the action part to the outlet. Therefore, it is possible to always stably control the volume of the ink droplet without depending on the change of the environment at the time of recording and the physical properties of the ink. As a result, it is possible to stably control the gradation and the partial density in the recorded image.

【0057】また、本発明にかかる上記気泡連通吐出方
式により、インクミストの発生を完全に抑え、かつ、気
泡の外気との連通効率を上げるためには、より好ましく
は、例えば「背景技術」の項で説明した本件1〜3のい
ずれかの条件で気泡を外気と連通させ吐出することが好
ましい。
Further, in order to completely suppress the generation of ink mist and increase the efficiency of communication of bubbles with the outside air by the above-mentioned bubble communication and discharge method according to the present invention, more preferably, for example, “Background Art” is used. It is preferable that the bubbles are communicated with the outside air and discharged under the conditions of any one of the cases 1 to 3 described in the section.

【0058】以下、本発明のインクジェット方式に基づ
く具体的実施例を詳しく説明する。
Specific examples based on the ink jet system of the present invention will be described in detail below.

【0059】<実施例1>図11に示す記録ヘッドを用
いて記録を行った。
<Example 1> Recording was performed using the recording head shown in FIG.

【0060】この記録ヘッドは、基板1上に各インク路
12を隔てるように形成された隔壁8と、隔壁8に接合
するガラスの透明天板4と、各インク路12内の基板1
上に直列に形成された3つのヒータ(吐出口5に近い方
からそれぞれ符号21,22,23で示される)より構
成されている。3つのヒータ21,22,23は図示し
ない電極によって画像信号に応じて適宜選択して通電さ
れる。ヒータ21,22,23を有し、吐出口5に連通
する各インク路12のサイズは、高さが20μm,幅が
30μmであり、また、ヒータ21のサイズは幅25μ
m×長さ7μm、ヒータ22のサイズは幅25μm×長
さ10μm、ヒータ23のサイズは幅25μm×長さ2
0μmであって、吐出口5よりより離れたヒータ程、そ
の長さを長くしてある。それぞれのヒータ単独の加熱に
よって生じる気泡が十分に連通できるようにするためで
ある。ヒータ21の位置はその吐出口側の端から吐出口
5までの長さが5μmであり、ヒータ22の位置は、そ
の吐出口側の端から吐出口5までの長さが17μmであ
り、ヒータ23の位置はその吐出口側の端から吐出口5
までの長さが33μmである。また、1インチあたり3
60個の密度で48個のインク路を配置した。
In this recording head, the partition walls 8 are formed on the substrate 1 so as to separate the ink passages 12, the transparent glass top plate 4 bonded to the partition walls 8, and the substrate 1 in each ink passage 12 are separated.
It is composed of three heaters (indicated by reference numerals 21, 22, and 23 from the side closer to the discharge port 5) formed in series above. The three heaters 21, 22, and 23 are appropriately selected according to an image signal by an electrode (not shown) and are energized. The size of each ink passage 12 having the heaters 21, 22 and 23 and communicating with the ejection port 5 is 20 μm in height and 30 μm in width, and the size of the heater 21 is 25 μm in width.
m × length 7 μm, size of heater 22 is width 25 μm × length 10 μm, size of heater 23 is width 25 μm × length 2
The heater has a length of 0 μm and is farther from the discharge port 5, and has a longer length. This is so that the bubbles generated by the heating of each heater alone can be sufficiently communicated. The position of the heater 21 is 5 μm from the end on the discharge port side to the discharge port 5, and the position of the heater 22 is 17 μm from the end on the discharge port side to the discharge port 5. The position of 23 is from the end on the discharge port side to the discharge port 5
Up to 33 μm. Also, 3 per inch
48 ink channels were arranged at a density of 60.

【0061】この記録ヘッドに、 C.I.フードブラック2 3.0重量% ジエチレングリコール 15.0重量% N−メチル−2−ピロリドン 5.0重量% イオン交換水 77.0重量% よりなる各配合成分を容器中で撹拌し、均一に混合溶解
させた後、孔径0.45μmのポリフッ化エチレン系繊
維よりなるフィルタで濾過して得た粘度2.0cps
(20℃)のインクをインク供給口11より液室10に
供給し吐出を試みた。
C. I. Food Black 2 3.0% by weight Diethylene glycol 15.0% by weight N-methyl-2-pyrrolidone 5.0% by weight Ion-exchanged water 77.0% by weight Each component consisting of 77.0% by weight is stirred in a container and uniformly mixed and dissolved. And then filtered with a filter made of polyfluoroethylene fiber having a pore size of 0.45 μm to obtain a viscosity of 2.0 cps
An ink of (20 ° C.) was supplied to the liquid chamber 10 through the ink supply port 11 to try to eject the ink.

【0062】まず、記録ヘッドのヒータ21のみを駆動
した。駆動条件は、駆動パルスの電圧9.0V、パルス
幅2.5μsecとし、このパルスを駆動周波数2kH
zで印加した。
First, only the heater 21 of the recording head was driven. The driving conditions are a driving pulse voltage of 9.0 V and a pulse width of 2.5 μsec, and the driving frequency is 2 kHz.
applied at z.

【0063】連続する16個の吐出口よりインクを吐出
させた状況をパルス光源と顕微鏡を用い観察したとこ
ろ、発泡開始より約2μsec後に気泡が外気と連通し
ている様子が確認された。さらに独立した吐出インク滴
の体積は各ノズルとも5±1plの範囲に収まった。
Observation of the state in which ink was ejected from 16 continuous ejection ports using a pulse light source and a microscope confirmed that bubbles were communicating with the outside air about 2 μsec after the start of foaming. Furthermore, the volume of the independently ejected ink droplets was within the range of 5 ± 1 pl for each nozzle.

【0064】次に、記録ヘッドのヒータ22を、9.0
V,2.5μsecのパルスで2kHzで駆動した。こ
の条件で連続する16個の吐出口よりインクを吐出させ
た状況をパルス光源と顕微鏡を用い観察したところ、発
泡開始より約2μsec後に気泡が外気と連通している
様子が確認された。さらに独立した吐出インク滴の体積
は各ノズルとも14±1plの範囲に収まった。
Next, the heater 22 of the recording head is set to 9.0.
It was driven at 2 kHz with a pulse of V, 2.5 μsec. When the ink was ejected from 16 consecutive ejection ports under this condition, it was observed with a pulse light source and a microscope, and it was confirmed that the bubbles were communicating with the outside air about 2 μsec after the start of foaming. Further, the volume of the independently ejected ink droplet was within the range of 14 ± 1 pl for each nozzle.

【0065】次に、記録ヘッドのヒータ23を、9.0
V,2.5μsecのパルスで2kHzで駆動した。連
続する16個の吐出口よりインクを吐出させた状況をパ
ルス光源と顕微鏡を用い観察したところ、発泡開始より
約2μsec後に気泡が外気と連通している様子が確認
された。さらに独立した吐出インク滴の体積は各ノズル
とも26±1plの範囲に収まった。
Next, the heater 23 of the recording head is set to 9.0.
It was driven at 2 kHz with a pulse of V, 2.5 μsec. When the ink was ejected from 16 consecutive ejection ports using a pulse light source and a microscope, it was confirmed that the bubbles were communicating with the outside air about 2 μsec after the start of foaming. Furthermore, the volume of the independently ejected ink droplet was within the range of 26 ± 1 pl for each nozzle.

【0066】以上のように駆動するヒータを選択するこ
とにより、吐出するインク滴体積を変化させることが確
認できた。
It was confirmed that the volume of the ejected ink droplet was changed by selecting the heater to be driven as described above.

【0067】<実施例2>図11に示す記録ヘッドと同
様のものを用いて記録を行った。
Example 2 Recording was performed using the same recording head as shown in FIG.

【0068】この記録ヘッドは、インク路12の寸法は
高さが20μm,幅が30μmであり、ヒータ21のサ
イズは幅25μm×長さ10μm、ヒータ22のサイズ
は幅25μm×長さ10μm、ヒータ23のサイズは幅
25μm×長さ20μmであって、長さは3つのヒータ
とも等しい。ヒータ21の位置はその吐出口側から吐出
口5までの長さが5μmであり、ヒータ22の位置は、
長さが20μmであり、ヒータ23位置は、同様の長さ
が35μmである。また、1インチあたり360個の密
度で48個のインク路を配置した。
In this recording head, the ink path 12 has a height of 20 μm and a width of 30 μm, the heater 21 has a size of width 25 μm × length 10 μm, and the heater 22 has a size of width 25 μm × length 10 μm. The size of 23 is 25 μm wide × 20 μm long, and the length is the same for all three heaters. The position of the heater 21 is 5 μm from the discharge port side to the discharge port 5, and the position of the heater 22 is
The length is 20 μm, and the heater 23 position has a similar length of 35 μm. Also, 48 ink paths were arranged at a density of 360 per inch.

【0069】この記録ヘッドで、まず、ヒータ21のみ
を駆動した。その条件は、9.0V、2.5μsecの
パルスとし、これを2kHzで駆動した。連続する16
個の吐出口よりインクを吐出させた状況をパルス光源と
顕微鏡を用い観察したところ、発泡開始より約2μse
c後に気泡が外気と連通している様子が確認された。さ
らに独立した吐出インク滴の体積は各ノズルとも6±1
plの範囲に収まった。
With this recording head, first, only the heater 21 was driven. The condition was a pulse of 9.0 V and 2.5 μsec, which was driven at 2 kHz. 16 consecutive
When observing the situation where ink was ejected from each ejection port using a pulse light source and a microscope, about 2 μse
After c, it was confirmed that the bubbles were communicating with the outside air. Furthermore, the volume of ink droplets ejected independently is 6 ± 1 for each nozzle.
It fell within the pl range.

【0070】次に、ヒータ22を加熱し、ヒータ21を
1μm遅らせて駆動した。その条件はいずれも9.0
V,2.5μsecのパルスとし、2kHzで駆動し
た。これを連続する16個の吐出口よりインクを吐出さ
せた状況をパルス光源と顕微鏡を用い観察したところ、
ヒータ22による発泡開始より約3μsec後に気泡が
外気と連通している様子が確認された。さらに独立した
吐出インク滴の体積は各吐出口とも15±1plの範囲
に収まった。
Next, the heater 22 was heated, and the heater 21 was driven with a delay of 1 μm. The conditions are all 9.0.
The pulse was V, 2.5 μsec, and it was driven at 2 kHz. When observing the situation where ink was ejected from 16 consecutive ejection ports using a pulse light source and a microscope,
It was confirmed that the bubbles communicated with the outside air about 3 μsec after the start of foaming by the heater 22. Furthermore, the volume of the independent ejected ink droplets was within the range of 15 ± 1 pl for each ejection port.

【0071】次に、ヒータ23を駆動し、次いでヒータ
22を1μsecタイミングを遅らせて駆動し、さらに
ヒータ21をさらに1μsecタイミングを遅らせて駆
動した。駆動条件はいずれも、9.0V,2.5μse
cのパルスとし、2kHzで駆動した。連続する16個
の吐出口よりインクを吐出させた状況をパルス光源と顕
微鏡を用い観察したところ、ヒータ23による発泡開始
より約4μsec後に気泡が外気と連通している様子が
確認された。さらに独立した吐出インク滴の体積は各ノ
ズルとも28±1plの範囲に収まった。
Next, the heater 23 was driven, then the heater 22 was driven with a delay of 1 μsec, and the heater 21 was further driven with a delay of 1 μsec. All driving conditions are 9.0V, 2.5μse
It was driven at 2 kHz with a pulse of c. When a state in which ink was ejected from 16 consecutive ejection ports was observed using a pulse light source and a microscope, it was confirmed that bubbles were communicating with the outside air about 4 μsec after the start of foaming by the heater 23. Furthermore, the volume of the independently ejected ink droplets was within the range of 28 ± 1 pl for each nozzle.

【0072】なお、以上のように複数のヒータを駆動し
て連通,吐出を行う場合、ヒータのサイズをいずれも等
しいものとすることができる。
When a plurality of heaters are driven to communicate and discharge as described above, the heaters can have the same size.

【0073】以上のように駆動するヒータを選択するこ
とにより、吐出する液滴体積を変化させることが確認で
きた。
It was confirmed that the volume of the discharged liquid droplets was changed by selecting the heater to be driven as described above.

【0074】<比較例1>図11に示す記録ヘッドと同
様のものを用いて吐出を行った。
<Comparative Example 1> Ejection was performed using the same recording head as that shown in FIG.

【0075】この記録ヘッドは、インク路12の寸法が
高さが20μm,幅が30μm、ヒータ21のサイズが
幅25μm×長さ60μm、ヒータ22のサイズが幅2
5μm×長さ60μm、ヒータ23のサイズが幅25μ
m×長さ60μmである。ヒータ21は、その吐出口側
から吐出口5までの長さが、上記実施例1,2の場合よ
り長く80μmであり、ヒータ22の位置は、同様の長
さが170μmであり、ヒータ23位置は同様の長さが
270μmである。また、1インチあたり360個の密
度で48個のインク路を配置した。
In this recording head, the ink path 12 has a height of 20 μm, a width of 30 μm, the size of the heater 21 is width 25 μm × length 60 μm, and the size of the heater 22 is width 2.
5 μm × length 60 μm, heater 23 size is width 25 μm
m × length 60 μm. The heater 21 has a length from the discharge port side to the discharge port 5 of 80 μm, which is longer than in the first and second embodiments, and the heater 22 has the same length of 170 μm, and the heater 23 position. Has a similar length of 270 μm. Also, 48 ink paths were arranged at a density of 360 per inch.

【0076】まず、ヒータ21のみを駆動した。その条
件は、9.0V、2.5μsecのパルスとし、これを
2kHzで駆動した。連続する16個の吐出口よりイン
クを吐出させた状況をパルス光源と顕微鏡を用い観察し
たところ、気泡は外気と連通せず、消泡している様子が
確認された。さらに独立した吐出インク滴の体積は各吐
出口とも18plであった。
First, only the heater 21 was driven. The condition was a pulse of 9.0 V and 2.5 μsec, which was driven at 2 kHz. When the state where ink was ejected from 16 consecutive ejection ports was observed using a pulse light source and a microscope, it was confirmed that the bubbles did not communicate with the outside air and were defoamed. Further, the volume of the independently ejected ink droplet was 18 pl for each ejection port.

【0077】次に、ヒータ22を駆動し、ヒータ21を
1μsecタイミングを遅らせて駆動した。駆動条件は
いずれも9.0V,2.5μsecのパルスとし、2k
Hzで駆動した。連続する16個の吐出口よりインクを
吐出させた状況をパルス光源と顕微鏡を用い観察したと
ころ、気泡が外気と連通せず、消泡している様子が確認
された。さらに独立した吐出インク滴の体積は各吐出口
とも約20plであった。
Next, the heater 22 was driven, and the heater 21 was driven with a delay of 1 μsec. The driving conditions were 9.0 V, 2.5 μsec pulse, and 2 k
It was driven at Hz. When the state where ink was ejected from 16 consecutive ejection ports was observed using a pulse light source and a microscope, it was confirmed that the bubbles did not communicate with the outside air and were defoamed. Further, the volume of the independent ejected ink droplet was about 20 pl at each ejection port.

【0078】さらに、ヒータ23を駆動し、次いでヒー
タ22を1μsecタイミングを遅らせて駆動し、さら
にヒータ21をさらに1μsecタイミングを遅らせて
駆動した。駆動条件はいずれも、9.0V,2.5μs
ecのパルスとし、2kHzで駆動した。連続する16
個の吐出口よりインクを吐出させた状況をパルス光源と
顕微鏡を用い観察したところ、気泡は外気と連通せず、
消泡している様子が確認された。さらに独立した吐出イ
ンク滴の体積は各吐出口とも約21plであった。
Further, the heater 23 was driven, then the heater 22 was driven with a delay of 1 μsec, and the heater 21 was further driven with a delay of 1 μsec. All driving conditions are 9.0V, 2.5μs
It was driven at 2 kHz with a pulse of ec. 16 consecutive
When observing the situation where ink was ejected from each ejection port using a pulse light source and a microscope, the bubbles did not communicate with the outside air,
The appearance of defoaming was confirmed. Further, the volume of the independently ejected ink droplet was about 21 pl at each ejection port.

【0079】以上のように、連通吐出方式でない場合に
は、駆動するヒータを適宜選択してもインク滴体積の大
きな変化は実現できなかった。
As described above, when the continuous discharge method is not used, a large change in ink droplet volume cannot be realized even if the heater to be driven is appropriately selected.

【0080】図12は上記実施例1,2の記録を実施可
能なインクジェット記録装置の要部を示す概略斜視図で
ある。
FIG. 12 is a schematic perspective view showing a main part of an ink jet recording apparatus capable of executing the recording of the above-mentioned Examples 1 and 2.

【0081】図12において、記録ヘッド101は、そ
の記録紙107と対向する面に、記録紙107の搬送方
向に48個のインク吐出口(不図示)を具える。また、
記録ヘッド101には、この48個の吐出口それぞれに
連通してインク路(不図示)が設けられ、それぞれのイ
ンク路に対応して、記録ヘッド101を構成する基板に
インク吐出のための熱エネルギーを発生する3つのヒー
タがそれぞれ形成されている。これらヒータは、上述の
ように、記録データに応じてこれに印加される電気パル
スによって熱を発生し、これにより、インクに沸騰膜を
生じこの沸騰膜による気泡の生成に伴なって、この気泡
が外気と連通しながら上記吐出口から気泡が連通すると
ともにインクが吐出される。各インク路には、これらに
共通に連通する共通液室が設けられており、これに貯留
されるインクは、各インク路での吐出動作に応じてその
インク路に供給される。
In FIG. 12, the recording head 101 has 48 ink ejection ports (not shown) on the surface facing the recording paper 107 in the transport direction of the recording paper 107. Also,
The recording head 101 is provided with an ink path (not shown) communicating with each of the 48 ejection ports, and heat for ink ejection is applied to a substrate constituting the recording head 101 corresponding to each ink path. Three heaters that generate energy are formed respectively. As described above, these heaters generate heat by the electric pulse applied to the heaters in accordance with the recording data, thereby forming a boiling film in the ink and generating bubbles by the boiling films. While communicating with the outside air, air bubbles are communicated with the ejection port and ink is ejected. Each ink path is provided with a common liquid chamber that communicates with them in common, and the ink stored therein is supplied to the ink path according to the ejection operation in each ink path.

【0082】キャリッジ102は、記録ヘッド101を
搭載し、また、記録紙107の記録面と平行に延在する
1対のガイドレール103と摺動可能に係合する。これ
により、記録ヘッド101は、ガイドレール103に沿
って移動することができ、この移動に伴なって所定のタ
イミングで上記記録面に向けてインクを吐出することに
より記録を行う。上記移動の後、記録紙107を、図中
矢印方向に所定量搬送し、再び上記移動を行い記録を行
う。このような動作を繰り返すことにより、記録紙10
7に、順次記録を行っていく。
The carriage 102 carries the recording head 101, and slidably engages with a pair of guide rails 103 extending parallel to the recording surface of the recording paper 107. As a result, the recording head 101 can move along the guide rail 103, and along with this movement, recording is performed by ejecting ink toward the recording surface at a predetermined timing. After the above movement, the recording paper 107 is conveyed by a predetermined amount in the direction of the arrow in the drawing, and the above movement is performed again to perform recording. By repeating such an operation, the recording paper 10
In 7, we will record sequentially.

【0083】上述した記録紙107の搬送は、その記録
面の上下にそれぞれ配設された各々1対の搬送ローラ1
04および105が回転することによって行われる。ま
た、記録紙107の記録面の裏側には、記録面の平面性
を保つためのプラテン106が配設されている。
The above-mentioned conveyance of the recording paper 107 is carried out by a pair of conveying rollers 1 arranged above and below the recording surface.
This is done by rotating 04 and 105. Further, a platen 106 for maintaining the flatness of the recording surface is arranged on the back side of the recording surface of the recording paper 107.

【0084】なお、上述したキャリッジ102の移動
は、これに取付けられる不図示の例えばベルトがモータ
によって駆動されることによって可能となり、また、搬
送ローラ104および105の回転も同様にモータの回
転がこれらに伝達されることによって可能となる。
The above-mentioned movement of the carriage 102 is made possible by driving, for example, a belt (not shown) attached to the carriage 102 by the motor, and the rotation of the transport rollers 104 and 105 is also performed by the motor. It becomes possible by being transmitted to.

【0085】図13は、図12に示したインクジェット
記録装置の制御構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing the control arrangement of the ink jet recording apparatus shown in FIG.

【0086】図13において、CPU200はこの装置
各部動作の制御処理やデータ処理等を実行する。ROM
200Aには、その処理手順等が格納され他、上述した
ヒータ21,22,23それぞれの駆動パルスデータが
格納される。また、RAM200Bは上記処理実行のワ
ークエリアとして用いられる。
In FIG. 13, the CPU 200 executes control processing and data processing of the operation of each part of the apparatus. ROM
The processing procedure and the like are stored in the 200A, and the drive pulse data of each of the heaters 21, 22, and 23 described above is stored. The RAM 200B is used as a work area for executing the above processing.

【0087】記録ヘッド101におけるインク吐出は、
CPU200がヒータを駆動するための記録データおよ
び駆動制御信号をヘッドドライバ101Aに供給するこ
とにより行われる。また、CPU200は、上記キャリ
ッジ102を移動させるためのキャリッジモータ220
や搬送ローラ104,105を回転させるための紙送り
(P.F)モータ50の回転を、それぞれモータドライ
バ220Aおよび50Aを介して制御する。
Ink ejection in the recording head 101 is
The CPU 200 supplies print data and drive control signals for driving the heater to the head driver 101A. Further, the CPU 200 has a carriage motor 220 for moving the carriage 102.
The rotation of the paper feed (PF) motor 50 for rotating the feed rollers 104 and 105 is controlled via motor drivers 220A and 50A, respectively.

【0088】なお、本発明を実施するにあたっては、本
発明の一特徴を構成する気泡連通吐出方式、すなわち、
インク吐出のために気泡が生成する過程で、気泡が吐出
口において外気と連通する方式が用いられるが、さらに
本発明が好適に実施されるには、上記「背景技術」の項
で説明した条件1〜3および気泡がその生成過程におい
て外気と連通するまではインク路を遮断しない(気泡の
生成によって吐出口より突出したインク塊は、インク路
内のインクと連続している)という条件を満たすことが
望ましい。
In carrying out the present invention, the bubble communicating and discharging method which is one of the features of the present invention, that is,
In the process of generating bubbles for ink ejection, a method in which the bubbles communicate with the outside air at the ejection port is used, but the conditions described in the above-mentioned “Background Art” are preferable for further carrying out the present invention. 1 to 3 and the condition that the ink path is not blocked until the bubble communicates with the outside air in the generation process (the ink lump protruding from the ejection port due to the generation of the bubble is continuous with the ink in the ink path). Is desirable.

【0089】また、気泡を生成するための熱エネルギー
発生手段としては、上記実施例で示した電気熱変換体
(ヒータ)以外に、例えばレーザ光を用いることもでき
る。
As the heat energy generating means for generating bubbles, for example, laser light can be used in addition to the electrothermal converter (heater) shown in the above embodiment.

【0090】(その他)なお、記録装置が記録できる記
録媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイ
プの記録ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。
そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合
せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成され
た1個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。
(Others) The present invention can be effectively applied to a full line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium which can be recorded by the recording apparatus.
Such a recording head may have a configuration that satisfies the length by a combination of a plurality of recording heads or a configuration as one recording head integrally formed.

【0091】加えて、図12に示したシリアルタイプの
ものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは
装置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続
や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在の
チップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に
一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプ
の記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
In addition, even in the case of the serial type shown in FIG. 12, the recording head fixed to the main body of the apparatus or the ink jet from the main body of the apparatus is electrically connected to the main body of the apparatus by mounting the recording head. The present invention is also effective when a replaceable chip-type recording head that can be supplied or a cartridge-type recording head in which an ink tank is integrally provided in the recording head itself is used.

【0092】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。
Further, as the constitution of the recording apparatus of the present invention, it is preferable to add ejection recovery means of the recording head, preliminary auxiliary means and the like because the effects of the present invention can be further stabilized. Specifically, heating is performed by using a capping means, a cleaning means, a pressure or suction means for the recording head, an electrothermal converter or a heating element other than this, or a combination thereof. Examples thereof include a preliminary heating unit for performing the discharge and a preliminary discharge unit for performing discharge different from the recording.

【0093】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して1個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。
Regarding the type or number of recording heads to be mounted, for example, only one is provided corresponding to a single color ink, or a plurality of inks having different recording colors and densities are supported. A plurality of pieces may be provided. That is, for example, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but may be either integrally formed of the recording heads or a combination of a plurality of them. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of full-color recording modes by color mixing.

【0094】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。
In addition, as a form of the ink jet recording apparatus of the present invention, other than the one used as an image output terminal of an information processing apparatus such as a computer, a copying apparatus combined with a reader or the like, and a facsimile apparatus having a transmitting / receiving function are provided. It may be in a form or the like.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、選択的に熱エネルギーが作用される、ヒータ等
の熱エネルギー作用部から吐出口までにあるインクはほ
ぼインク滴として吐出される。これにより、熱エネルギ
ーを作用させる作用部の選択に応じて、吐出インク量を
制御することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the ink from the thermal energy acting portion such as the heater to which the thermal energy is selectively applied to the ejection port is ejected as almost an ink droplet. It This makes it possible to control the amount of ejected ink in accordance with the selection of the action section that exerts thermal energy.

【0096】この結果、階調記録や部分的な濃度制御等
を良好にかつ安定して行うことができる。
As a result, gradation recording and partial density control can be performed satisfactorily and stably.

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

【図1】インク吐出方法の一従来例を説明するための記
録ヘッドの模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a recording head for explaining a conventional example of an ink ejection method.

【図2】インク吐出方法の他の従来例を説明するための
記録ヘッドの模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a recording head for explaining another conventional example of an ink ejection method.

【図3】インク吐出方法のさらに他の従来例を説明する
ための記録ヘッドの模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a recording head for explaining still another conventional example of an ink ejection method.

【図4】インク吐出方法のさらに他の従来例を説明する
ための記録ヘッドの模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a recording head for explaining still another conventional example of an ink ejection method.

【図5】(a)および(b)は、それぞれ本発明を適用
して好適な記録ヘッドおよびその吐出方法を説明するた
めの記録ヘッドの要部断面図である。
5A and 5B are cross-sectional views of a main part of the recording head for explaining a suitable recording head to which the present invention is applied and a discharge method thereof.

【図6】本発明の吐出方法にかかる気泡内圧力および気
泡体積の変化を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing changes in bubble internal pressure and bubble volume according to the ejection method of the present invention.

【図7】本発明の吐出方法にかかる気泡内圧力、気泡体
積および気泡膨張速度の変化を示す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing changes in the bubble internal pressure, bubble volume, and bubble expansion rate according to the discharge method of the present invention.

【図8】本発明の吐出方法にかかる気泡内圧力、気泡体
積および気泡膨張速度の変化を示す線図である。
FIG. 8 is a diagram showing changes in bubble internal pressure, bubble volume, and bubble expansion rate according to the ejection method of the present invention.

【図9】本発明のインクジェット記録方式を説明するた
めの記録ヘッド要部の模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part of a recording head for explaining an inkjet recording method of the present invention.

【図10】従来記録方式との比較を説明するための記録
ヘッド要部の模式的断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a main part of a recording head for explaining a comparison with a conventional recording method.

【図11】(a)および(b)は本発明の実施例に用い
られる記録ヘッドのそれぞれ分解斜視図および上面図で
ある。
11A and 11B are respectively an exploded perspective view and a top view of a recording head used in an embodiment of the present invention.

【図12】本発明の上記各実施例を実施可能なインクジ
ェット記録装置の概略斜視図である。
FIG. 12 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus capable of implementing each of the embodiments of the present invention.

【図13】図12に示した装置の制御構成の一例を示す
ブロック図である。
13 is a block diagram showing an example of a control configuration of the device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 4 天板 5 吐出口 6,61,62,63 気泡 7 インク滴 8 隔壁 10 液室 11 インク供給口 12 インク路 21,22,23 ヒータ 101 記録ヘッド 200 CPU 200A ROM 200B RAM 1 Substrate 4 Top Plate 5 Discharge Port 6, 61, 62, 63 Bubble 7 Ink Droplet 8 Partition 10 Liquid Chamber 11 Ink Supply Port 12 Ink Passage 21, 22, 23 Heater 101 Recording Head 200 CPU 200A ROM 200B RAM

フロントページの続き (72)発明者 乾 利治 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 城田 勝浩 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 八重樫 尚雄 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 大熊 典夫 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 宮川 昌士 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 浅井 朗 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Front Page Continuation (72) Inventor Toshiharu Inui 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Katsuhiro Shirota 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Nao Yaegashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Norio Okuma 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Invention Person Masayoshi Miyakawa 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Akira Akira 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを吐出するための吐出口と、該吐
出口に連通するインク路とを具えた記録ヘッドを用い、
前記吐出口からインクを吐出するためのインクジェット
記録方法において、 前記インク路において配列する複数の熱エネルギー作用
部のインクに、選択的に熱エネルギーを作用することに
より、当該作用部に気泡を生成させる工程と、 該工程による前記気泡の生成に基づいて前記吐出口より
インクを吐出する過程で、当該気泡を前記吐出口におい
て外気と連通させる工程と、を有したことを特徴とする
インクジェット記録方法。
1. A recording head comprising an ejection port for ejecting ink, and an ink path communicating with the ejection port,
In an inkjet recording method for ejecting ink from the ejection port, bubbles are generated in the action portion by selectively exerting heat energy on the ink of a plurality of heat energy action portions arranged in the ink path. An ink jet recording method comprising: a step; and a step of communicating the bubble with outside air at the ejection port in the process of ejecting ink from the ejection port based on the generation of the bubble by the step.
【請求項2】 前記複数の熱エネルギー作用部のインク
に対する選択的な前記熱エネルギーの作用は、当該選択
された作用部相互に作用のタイミングが異なることを特
徴とする請求項1記載のインクジェット記録方法。
2. The ink jet recording according to claim 1, wherein the selective action of the thermal energy on the ink of the plurality of thermal energy action portions has different action timings among the selected action portions. Method.
【請求項3】 前記連通時に前記インク路は前記気泡で
遮断されていないことを特徴とする請求項1に記載のイ
ンクジェット記録方法。
3. The ink jet recording method according to claim 1, wherein the ink path is not blocked by the bubbles during the communication.
【請求項4】 前記連通時は、前記気泡の内圧が外気圧
以下の条件で前記気泡を外気と連通させることを特徴と
する請求項1または3に記載のインクジェット記録方
法。
4. The ink jet recording method according to claim 1, wherein at the time of the communication, the bubbles are communicated with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubbles is equal to or less than the outside atmospheric pressure.
【請求項5】 前記連通時は、前記気泡の吐出方向先端
部の移動速度の加速度が正でない条件で前記気泡を外気
と連通させることを特徴とする請求項1ないし4のいず
れかに記載のインクジェット記録方法。
5. The bubble according to any one of claims 1 to 4, wherein during the communication, the bubble is communicated with the outside air under a condition that the acceleration of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge direction is not positive. Inkjet recording method.
【請求項6】 前記熱エネルギー発生手段は平面状をな
し、当該平面の吐出口側端部と前記気泡の吐出口側端部
との距離Laは前記平面の吐出口側とは反対側の端部と
前記気泡の吐出口側とは反対側の端部との距離Lbに対
して、La/Lb≧1なる条件下で、前記気泡を前記吐
出口において外気と連通させることを特徴とする請求項
1ないし5のいずれかに記載のインクジェット記録方
法。
6. The thermal energy generating means has a planar shape, and a distance La between an end on the ejection port side of the plane and an end on the ejection port side of the bubble is an end on the side opposite to the ejection port side of the plane. The bubble is communicated with the outside air at the discharge port under a condition of La / Lb ≧ 1 with respect to a distance Lb between the portion and the end of the bubble opposite to the discharge port side. Item 6. The inkjet recording method according to any one of Items 1 to 5.
【請求項7】 インクを吐出する他の吐出口と、 該吐出口に連通するインク路と、 該インク路において配列する複数の熱エネルギー作用部
と、 を具え、前記複数の熱エネルギー作用部のインクに、選
択的に熱エネルギーを作用することにより、当該作用部
に気泡を生成させ、該気泡の生成に基づいて前記吐出口
よりインクを吐出する過程で、当該気泡を前記吐出口に
おいて外気と連通させて吐出を行うために用いられるこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
7. A plurality of thermal energy acting portions, each of which has another ejection opening for ejecting ink, an ink passage communicating with the ejection opening, and a plurality of thermal energy acting portions arranged in the ink passage. By selectively applying thermal energy to the ink, a bubble is generated in the action portion, and in the process of ejecting the ink from the ejection port based on the generation of the bubble, the bubble is exposed to the outside air at the ejection port. An inkjet recording head characterized by being used for communicating and ejecting.
【請求項8】 インクを吐出するための吐出口と、該吐
出口に連通するインク路とを具えた記録ヘッドを用いた
前記吐出口からインクを吐出して記録を行うインクジェ
ット記録装置において、 前記インク路において配列する複数の熱エネルギー作用
部のインクに、選択的に熱エネルギーを作用することに
より、当該作用部に気泡を生成させるための熱エネルギ
ー作用手段、を具え、前記気泡の生成に基づいて前記吐
出口よりインクを吐出する過程で、当該気泡を前記吐出
口において外気と連通させることを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
8. An inkjet recording apparatus for recording by ejecting ink from the ejection port using a recording head having an ejection port for ejecting ink and an ink path communicating with the ejection port, A plurality of thermal energy acting portions arranged in the ink passage, the heat energy acting means for generating bubbles in the acting portions by selectively acting thermal energy on the ink, based on the generation of the bubbles. In the process of ejecting the ink from the ejection port, the bubble is communicated with the outside air at the ejection port.
【請求項9】 前記選択的な熱エネルギーの作用は、吐
出しようとする吐出量に応じてなされることを特徴とす
る請求項8記載のインクジェット記録装置。
9. The ink jet recording apparatus according to claim 8, wherein the selective action of the thermal energy is performed according to an ejection amount to be ejected.
【請求項10】 前記複数の熱エネルギー作用部のイン
クに対する選択的な前記熱エネルギーの作用は、当該選
択された作用部相互に作用のタイミングが異なることを
特徴とする請求項8または9に記載のインクジェット記
録装置。
10. The selective action of the thermal energy on the ink of the plurality of thermal energy acting portions has different timings of action between the selected acting portions. Inkjet recording device.
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