JPH05261925A - Ink jet recording method and recording head - Google Patents

Ink jet recording method and recording head

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JPH05261925A
JPH05261925A JP6032092A JP6032092A JPH05261925A JP H05261925 A JPH05261925 A JP H05261925A JP 6032092 A JP6032092 A JP 6032092A JP 6032092 A JP6032092 A JP 6032092A JP H05261925 A JPH05261925 A JP H05261925A
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ink
ejection port
sectional area
recording
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Nobuhiko Umezawa
信彦 梅澤
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卓朗 関谷
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Ricoh Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a recording method and a recording head which can form ink of different pixel-diameter out of an ink outlet as an ink jet recording means by simple and easy means to provide. CONSTITUTION:A first discharge outlet 4A of small sectional area and a second discharge outlet 4B of large sectional area are formed on a discharge outlet T, and ink meniscus is formed on the proper positions of discharge outlets 4A-4B by the action of a second energy working section 9B for changing the position of meniscus, and ink drops corresponding to the position of meniscus can be jetted by the action of a first energy working section 9A for jetting ink.

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、インクジェット記録方
法及び記録ヘッドに関し、より詳細には、インクジェッ
トプリンタにおける画素径を変えることを可能とするイ
ンクジェット記録方法及び記録ヘッドに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording method and a recording head, and more particularly to an ink jet recording method and a recording head capable of changing a pixel diameter in an ink jet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音が無視できる程度に極めて小さいという点で、最
近注目されている。その記録法のなかで、高速記録が可
能であり、而も、普通紙に特別の定着処理を必要とする
ことがなく記録できるという、所謂インクジェット記録
手段は極めて有力な記録法であって、これまでにも種々
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。
2. Description of the Related Art The non-impact recording method has recently been drawing attention because noise during recording is extremely small to a negligible level. Among the recording methods, high-speed recording is possible, and the so-called inkjet recording means that can record on plain paper without requiring a special fixing process is an extremely powerful recording method. Various methods have been proposed so far, some of which have been improved and commercialized, and some of which are still being put into practical use.

【0003】このよう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(記録紙)に付着させて記録を行う
ものであり、この記録液体の小滴の発生法及び発生され
た記録液体の小滴の飛翔方向を制御する制御方法によっ
て、幾つかの方式に大別される。
In such an ink jet recording method, small droplets of a recording liquid, so-called ink, are ejected and adhered to a recording member (recording paper) for recording, and this recording liquid is used. The method is roughly classified into several methods according to the method of generating droplets and the control method of controlling the flight direction of the generated droplets of the recording liquid.

【0004】先ず、第1の方式として、例えばUSP3
060429号明細書に開示されている方式(Tele
type方式)がある。これは、記録液体の小滴の発
生を静電吸収的に行い、発生した記録液体の小滴を記録
信号に応じて電界制御し、記録部材上に選択的に付着さ
せて記録を行うものである。これについて、更に詳述す
ると、ノズルと加速電極との間に電界を掛けて、一様に
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
ように構成された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記録液体の小滴を記録部材上に
付着させて記録を行うものである。
First, as a first method, for example, USP3
The method disclosed in the specification of No. 060429 (Tele)
There is a type method). In this method, the droplets of the recording liquid are generated electrostatically, the generated droplets of the recording liquid are subjected to electric field control according to the recording signal, and are selectively adhered to the recording member for recording. is there. More specifically, by applying an electric field between the nozzle and the accelerating electrode, uniformly charged droplets of the recording liquid are ejected from the nozzle, and the ejected droplets of the recording liquid are responded to the recording signal. Recording is performed by flying between xy deflection electrodes configured to be electrically controllable, and selectively depositing a small droplet of the recording liquid on the recording member according to a change in the electric field strength.

【0005】第2の方式は、例えばUSP359627
5号明細書,USP3298030号明細書等に開示さ
れている方式(Sweet方式)であり、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記録液体の小滴
を、一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, for example, USP359627.
5 and US Pat. No. 3,298,030, etc., is a method (Sweet method), which generates small droplets of a recording liquid whose charge amount is controlled by a continuous vibration generation method, and Recording is performed on the recording member by causing a controlled droplet of the recording liquid to fly between the deflection electrodes to which a uniform electric field is applied.

【0006】具体的には、ピエゾ振動素子の付設されて
いる記録ヘッドにおけるオリフィス(吐出口)の前に、
記録信号が印加されるよう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
の電気信号を印加して、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
のとき、前記帯電電極によって吐出する記録液体の小滴
には電荷が静電誘導され、記録液体の小滴は記録信号に
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
極間を飛翔するとき、付加された帯電量に応じて偏向を
受け、記録信号を担う記録液体の小滴のみが記録部材上
に付着しうるものである。
Specifically, before the orifice (ejection port) in the recording head provided with the piezoelectric vibrating element,
Charging electrodes configured to apply a recording signal are arranged apart from each other by a predetermined distance, an electric signal having a constant frequency is applied to the piezoelectric vibrating element to mechanically vibrate the piezoelectric vibrating element, and the piezoelectric element is ejected from the ejection port. Eject small droplets of recording liquid. At this time, electric charges are electrostatically induced in the small droplets of the recording liquid ejected by the charging electrodes, and the small droplets of the recording liquid are charged with an amount of electric charge according to the recording signal. When the droplets of the recording liquid of which the charge amount is controlled fly between the deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, the droplets are deflected according to the added charge amount and carry the recording signal. Only the small droplets can adhere to the recording member.

【0007】第3の方式は、例えばUSP341615
3号明細書の開示されている方式(Hertz方式)で
あり、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し霧化さ
せて記録する方式である。すなわち、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記録液体の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ものである。
The third method is, for example, USP341516.
According to the method disclosed in Japanese Patent No. 3 (Hertz method), an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode, and small droplets of a recording liquid are generated and atomized by a continuous vibration generation method for recording. It is a method. That is, in this method, the atomization state of the small droplets of the recording liquid is controlled by modulating the electric field strength applied between the nozzle and the charging electrode according to the recording signal, and recording is performed with gradation of the recorded image. Is.

【0008】第4の方式は、例えばUSP374712
0号明細書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。すなわち、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、記録信号を担った記録液体の小滴
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、この方式では、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。
A fourth method is, for example, USP374712.
Method disclosed in specification No. 0 (Stemme method)
The principle of this method is fundamentally different from the above three methods. That is, in all of the three methods, the droplets of the recording liquid ejected from the nozzles are electrically controlled during the flight, and the droplets of the recording liquid that carry the recording signal are selectively recorded. On the other hand, the recording is performed by adhering the recording liquid onto the upper surface, whereas in this method, a small droplet of the recording liquid is ejected and ejected from an ejection port according to a recording signal to perform recording.

【0009】つまり、この方式は、記録液体の小滴を吐
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
翔させて記録部材上に付着させることで記録を行うもの
である。
That is, according to this method, an electric recording signal is applied to a piezo vibrating element attached to a recording head having an ejection port for ejecting a small droplet of recording liquid, and this electric recording signal is piezo-vibrated. Recording is performed by changing to mechanical vibration of the element, and ejecting small droplets of the recording liquid from the ejection port according to the mechanical vibration and ejecting the droplets onto the recording member.

【0010】従来のこれ等の4つの方式は、各々特徴を
有するものであるが、その反面、解決を要する点をも有
している。すなわち、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、また、記録液体の小滴の偏向制御も電界制御
である。そのため、第1の方式は、構成上は簡単である
が、記録液体の小滴の発生に高電圧を要し、また、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。
These four conventional methods have their respective characteristics, but on the other hand, they also have a point to be solved. That is, in the first to third methods, the direct energy for generating the recording liquid droplets is electrical energy, and the deflection control of the recording liquid droplets is also electric field control. Therefore, the first method is simple in configuration, but requires a high voltage to generate small droplets of the recording liquid, and it is difficult to form the recording head with multiple nozzles. Therefore, the first method is not suitable for high-speed recording. is there.

【0011】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適するが、構成が複雑であり、ま
た、記録液体の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ットが生じ易いこと等の
問題がある。第3の方式は、記録液体の小滴を霧化する
ことによって階調性に優れた画像が記録され得る特徴を
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
ル化が困難であり、高速記録には不向きであること等の
諸問題を有する。
The second method is suitable for high-speed recording because the recording head can have multiple nozzles, but has a complicated structure, and it is difficult and difficult to electrically control small droplets of the recording liquid. There is a problem that satellite dots are easily formed on the member. The third method has a feature that an image excellent in gradation can be recorded by atomizing the small droplets of the recording liquid, but on the other hand, it is difficult to control the atomized state, and fog is generated in the recorded image. However, there are various problems that it is difficult to make the recording head multi-nozzle and it is not suitable for high-speed recording.

【0012】第4の方式は、第1乃至第3の方式に比べ
て多くの利点を有している。すなわち、構成が簡単であ
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ために、第
1乃至第3の方式のように吐出飛翔する小適のうち、画
像の記録に要しなかった小滴を回収することが不要であ
ること、第1,第2の方式のように、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。
The fourth method has many advantages over the first to third methods. That is, since the configuration is simple and the recording liquid is ejected from the ejection ports of the nozzles on-demand to perform recording, it is suitable for ejecting and ejecting as in the first to third methods. Of these, it is not necessary to collect the small droplets that were not required for image recording, and there is no need to use a conductive recording liquid as in the first and second methods, and it is a substance of the recording liquid. It has great advantages such as a high degree of freedom.

【0013】しかしながら、他方において、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、また、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
記録液体の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。
On the other hand, on the other hand, it is difficult to form a multi-nozzle print head because of problems in processing the print head, miniaturization of a piezoelectric vibrating element having a desired resonance number, and the like. In addition, since a small amount of recording liquid is ejected and ejected by mechanical energy such as mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element, it is not suitable for high-speed recording.

【0014】このように従来の液体噴射記録方法には、
構成上、高速記録化、記録ヘッドのマルチノズル化、サ
テライトドットの発生及び記録画像のカブリ発生等の点
において、一長一短があり、その長所を利する用途にし
か適用できないという制約があった。
As described above, in the conventional liquid jet recording method,
In terms of configuration, there are advantages and disadvantages in terms of high-speed recording, multi-nozzle recording head, generation of satellite dots, fog of recorded images, and the like, and there is a constraint that it can be applied only to applications that take advantage of the advantages.

【0015】しかし、このような不都合については、本
出願人が先に提案した液体噴射記録方法としてのインク
ジェット記録方式を採用することにより略解消すること
ができる。かかるインクジェット記録方式の一つとし
て、特公昭56−9429号公報がある。これは、液室
内のインクを加熱して気泡を発生させてインクに圧力上
昇を生じさせ、微細な毛細管ノズルからインクを飛翔さ
せ、記録部材上に記録させるものである。そして、その
後、この原理を改良した多くの発明がなされた。
However, such an inconvenience can be substantially eliminated by adopting the ink jet recording method as the liquid jet recording method previously proposed by the present applicant. As one of such ink jet recording systems, there is Japanese Patent Publication No. 56-9429. In this method, the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles to cause a pressure increase in the ink, the ink is ejected from a fine capillary nozzle, and recording is performed on a recording member. After that, many inventions were made to improve this principle.

【0016】その改良された発明の一つとして、例え
ば、特公昭59−31943号公報がある。これは、発
熱量調整構造を有する発熱部を具備する電気熱変換体に
階調情報を有する信号を印加し、発熱部に信号に応じた
熱量を発生させることにより、記録画素径を変えること
を特徴とするものである。具体的には、保護層、蓄熱
層、あるいは発熱体層の厚さが徐々に変化するような構
造としたり、あるいは発熱体層のパターン巾が徐々に変
化するような構造としたものである。
One of the improved inventions is, for example, Japanese Patent Publication No. 59-31943. This is to change the recording pixel diameter by applying a signal having gradation information to an electrothermal converter having a heat generating portion having a heat generation amount adjusting structure and generating heat in the heat generating portion according to the signal. It is a feature. Specifically, the structure is such that the thickness of the protective layer, the heat storage layer, or the heating element layer gradually changes, or the pattern width of the heating element layer gradually changes.

【0017】電気熱変換体の部分の構成を得るには、薄
膜形成技術で3次元的構造を形成する必要があり、事実
上その構成を得ることは不可能に近く、また、仮にでき
たとしても、非常に高コストになるという欠点を有して
いる。また、発熱部のパターン巾を変えたものにおいて
は、そのパターンが最も狭くなるところで断線が生じや
すく、耐久性の面から必ずしも良い結果は得られないと
いう問題がある。
In order to obtain the constitution of the portion of the electrothermal converter, it is necessary to form a three-dimensional structure by the thin film forming technique, and it is practically impossible to obtain the constitution. However, it has the disadvantage of being extremely expensive. Further, in the case where the pattern width of the heat generating portion is changed, there is a problem that disconnection is apt to occur at the narrowest pattern, and good results cannot be obtained in terms of durability.

【0018】一方、特開昭63−42872号公報にも
類似の階調記録技術の開示がある。これも、特公昭59
−31943号公報の技術と同様に、発熱体層の3次元
構造をもたせることを特徴としており、製造が極めて困
難であるという欠点を有している。更に、特開昭63−
42869号公報には、抵抗体に通電する時間を変える
ことよって気泡の発生回数を変更し、吐出量を制御する
技術が開示されている。しかしながら、通常のバブルジ
ェットにおいては、通電時間は数〜十数μsが限界であ
り、それ以上の時間通電すると、発熱体が断線するた
め、この技術は、耐久性の面で事実上実現不可能であ
る。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 63-42872 discloses a similar gradation recording technique. This is also the special public Sho 59
Similar to the technique of Japanese Patent Publication No. 31943, it is characterized in that it has a three-dimensional structure of the heating element layer, and has a drawback that it is extremely difficult to manufacture. Furthermore, JP-A-63-
Japanese Patent No. 42869 discloses a technique of controlling the discharge amount by changing the number of times bubbles are generated by changing the time for which the resistor is energized. However, in a normal bubble jet, the energization time is limited to several to ten and several μs, and if the energization is continued for a longer time, the heating element is broken, so this technology is practically unfeasible in terms of durability. Is.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
においては、画素径を変えるために各種の試みがなされ
てきているが、製造上の面から、耐久性の面から、ある
いは、高密度配列の面からみて必ずしも満足のいく結果
は得られていない。本発明は、前述したような実情に鑑
みてなされたものであり、構成が簡単であり、製造も容
易であるところの画素径を容易に変更できるインクジェ
ット記録方法及び記録ヘッドを提供することを目的とす
るものである。
As described above, in the prior art, various attempts have been made to change the pixel diameter, but from the viewpoint of manufacturing, durability, or high density. Satisfactory results have not been obtained in terms of arrangement. The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide an inkjet recording method and a recording head capable of easily changing a pixel diameter, which has a simple configuration and is easy to manufacture. It is what

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、インクジェット記録方法として、一つの
吐出口に対して複数個のエネルギー作用部を設け、前記
吐出口は断面積の大きさを変化させ、その断面積を変化
させた吐出口において形成されるインクメニスカスの位
置を、前記複数個のエネルギー作用部の少なくとも一個
のエネルギー作用部の作動により変え、単一の吐出口よ
り質量又は径の異なるインク滴を飛翔させることができ
ることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides, as an ink jet recording method, a plurality of energy acting portions for one ejection port, and the ejection port has a large cross-sectional area. And the position of the ink meniscus formed at the ejection port of which the cross-sectional area is changed is changed by the operation of at least one energy application unit of the plurality of energy application units. Alternatively, it is characterized in that ink droplets having different diameters can be ejected.

【0021】また、本発明は、インクジェット記録方法
として、一つの吐出口に対して単一のエネルギー作用部
を設け、前記吐出口は断面積の大きさを変化させ、その
断面積を変化させた吐出口において形成されるインクメ
ニスカスの位置を、インク供給手段と吐出口との間の水
頭差を変え、単一の吐出口より質量又は径の異なるイン
ク滴を飛翔させることができることを特徴とするもので
ある。
Further, as an ink jet recording method of the present invention, a single energy acting portion is provided for one discharge port, and the size of the cross sectional area of the discharge port is changed, and the cross sectional area is changed. The position of the ink meniscus formed at the ejection port can be changed by changing the water head difference between the ink supply unit and the ejection port, and ink droplets having different masses or diameters can be ejected from a single ejection port. It is a thing.

【0022】本発明は、インクジェット記録ヘッドとし
て、インク供給手段と、該インク供給手段からのインク
を導く液室と、該液室から各吐出口にインクを導く流路
と、各流路に沿って配置され、夫々独立に駆動できる単
一のエネルギー作用部又は複数個のエネルギー作用部
と、前記各流路端に設けられた断面積を変化させたイン
クを吐出する吐出口と、前記吐出口に形成されるインク
メニスカスの位置を変える手段とを備えたことを特徴と
するものである。
According to the present invention, as an ink jet recording head, an ink supply unit, a liquid chamber for guiding the ink from the ink supply unit, a flow channel for guiding the ink from the liquid chamber to each ejection port, and along each flow channel A single energy acting portion or a plurality of energy acting portions which are independently arranged and can be driven independently, an ejection port provided at each flow path end for ejecting ink having a changed cross-sectional area, and the ejection port And means for changing the position of the ink meniscus formed on the.

【0023】本発明は、前記インクジェット記録ヘッド
において、断面積を変化させた前記吐出口はエネルギー
作用部側から流路端側に向かって断面積を小から大に変
化させたことを特徴としたものである。
The present invention is characterized in that, in the ink jet recording head, the cross-sectional area of the ejection port whose cross-sectional area is changed is changed from a small cross-sectional area toward a flow path end side. It is a thing.

【0024】更に、本発明は、断面積を変化させた吐出
口においてインクメニスカスの発生位置を変えるため
に、単一のエネルギー作用部を備えたインクジェット記
録ヘッドにおいて、吐出口の高さに対してインク供給手
段の高さを変化させる手段を備えたことを特徴とし、ま
た、複数個のエネルギー作用部を備えたインクジェット
記録ヘッドにおいて、前記複数個のエネルギー作用部の
うちの少なくとも一個のエネルギー作用部がインクメニ
スカスの位置切替え用として作動することを特徴とする
ものである。
Further, according to the present invention, in order to change the generation position of the ink meniscus at the ejection port having the changed cross-sectional area, the inkjet recording head provided with a single energy acting portion has a function with respect to the height of the ejection port. An ink jet recording head provided with a means for changing the height of the ink supply means, and in an inkjet recording head having a plurality of energy acting portions, at least one energy acting portion of the plurality of energy acting portions. Operates for switching the position of the ink meniscus.

【0025】[0025]

【作用】本発明の構成により、単一のエネルギー作用部
を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、吐出口の
高さに対してインク供給手段の高さを変化させて、断面
積の大きさを変化させた吐出口の適所にインクメニスカ
スを形成し、単一の吐出口によって画素径を容易に変更
することができる。また、複数個のエネルギー作用部を
備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、そのうちの
少なくとも一個のエネルギー作用部をインクメニスカス
の位置切替え用として作動させ、断面積の大きさを変化
させた吐出口の適所にインクメニスカスを形成し、単一
の吐出口によって画素径を容易に変更することができ
る。
According to the constitution of the present invention, in the ink jet recording head having a single energy acting portion, the height of the ink supply means is changed with respect to the height of the ejection port to change the size of the cross-sectional area. An ink meniscus can be formed at an appropriate position of the ejection port, and the pixel diameter can be easily changed with a single ejection port. Further, in an ink jet recording head having a plurality of energy acting portions, at least one of the energy acting portions is operated for switching the position of the ink meniscus, and the ink is ejected at a proper position in the ejection port with the cross-sectional area changed. The pixel diameter can be easily changed by forming a meniscus and using a single ejection port.

【0026】[0026]

【実施例】先ず、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を、図
1により説明する。図2は図1に示したバブルジェット
ヘッドの斜視図、図3は図2のヘッドにおいて、蓋基板
(図3(a))と発熱体基板(図3(b))に分解した
斜視図、図4は、図3(a)に示した蓋基板を裏側から
見た斜視図である。図中、1は蓋基板、2は発熱体基
板、3は記録液体流入口、4は吐出口、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、1
1は気泡、12は飛翔インク液である。
First, the operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. 2 is a perspective view of the bubble jet head shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of the head of FIG. 2 disassembled into a lid substrate (FIG. 3A) and a heating element substrate (FIG. 3B). FIG. 4 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 3A as viewed from the back side. In the figure, 1 is a lid substrate, 2 is a heating element substrate, 3 is a recording liquid inflow port, 4 is a discharge port, 5 is a flow path, 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, 1
Reference numeral 1 is a bubble, and 12 is a flying ink liquid.

【0027】そこで、図1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。(a)は定常
状態であり、吐出口4でインク10の表面張力と外圧と
が平衡状態にある。(b)はヒータである発熱体9が加
熱されて、発熱体9の表面温度が急上昇し、隣接インク
層に沸騰現象が起きる迄加熱され、微小気泡11が点在
している状態を示す。
Then, referring to FIG. 1, the ink ejection by the bubble jet will be described. (A) is a steady state, in which the surface tension of the ink 10 and the external pressure at the ejection port 4 are in equilibrium. (B) shows a state in which the heating element 9 as a heater is heated, the surface temperature of the heating element 9 rises sharply, and is heated until the boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and the minute bubbles 11 are scattered.

【0028】(c)は発熱体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が成長した状態を示す。この時、ノズル内の圧力
は、気泡が成長した分だけ上昇し、吐出口面での外圧と
のバランスが崩れ、吐出口4よりインク柱が成長し始め
る。(d)は気泡11が最大に成長した状態であり、吐
出口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、発熱体9には電流が流れていない状
態にあり、発熱体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
やや遅れる。
(C) shows a state in which the adjacent ink layer rapidly heated on the entire surface of the heating element 9 is instantly vaporized to form a boiling film, and the bubble 11 grows. At this time, the pressure in the nozzle rises as much as the bubbles grow, the balance with the external pressure on the ejection port surface is lost, and the ink column starts to grow from the ejection port 4. In (d), the bubble 11 has grown to the maximum, and the ink 10 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the ejection port surface. At this time, no current is flowing through the heating element 9, and the surface temperature of the heating element 9 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 11 is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

【0029】(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11の収縮に伴ってノズル内圧の減少により、吐出
口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 bubble 11 is cooled by ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink column moves forward while maintaining the pushing speed, and at the rear end of the ink column, the internal pressure of the nozzle decreases due to the contraction of the bubble 11, and the ink flows backward from the ejection port surface into the nozzle, thus constricting the ink column. Is occurring.

【0030】(f)は更に気泡11が収縮し、発熱体面
にインクが接し、発熱体面が更に急激に冷却される状態
にある。オリフィス面では、外圧がイズル内圧より高い
状態になるため、メニスカスが大きくノズル内に入り込
んできている。インク柱の先端部は液滴になり、記録紙
の方向へ5〜10m/secの速度で飛翔している。
(g)は吐出口にインクが毛細管現象により再び供給さ
れて(a)の状態に戻る過程であり、気泡は完全に消滅
している。
In the state (f), the bubble 11 is further contracted, the ink contacts the surface of the heating element, and the surface of the heating element is further rapidly cooled. On the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so a large meniscus has entered the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and flies toward the recording paper at a speed of 5 to 10 m / sec.
(G) is a process in which the ink is supplied to the ejection port again by the capillary phenomenon and returns to the state of (a), and the bubbles are completely extinguished.

【0031】図5は上述した液体噴射記録ヘッドの要部
構成を説明するための実施例であり、(a)はバブルジ
ェットヘッドの吐出口側から見た正面詳細部分図、
(b)は(a)における一点鎖線x−xで示す部分での
断面部分図である。この図面に示された記録ヘッド13
の構造は、裏面に電気熱変換体14を設けた基板15上
に、所定の線密度で所定の巾と深さの溝を所定数設けら
れている溝付板16を配置接合することによって形成さ
れ、その記録ヘッドの端部には、液体を飛翔させるため
の吐出口17を含む液吐出部18が形成されている。
FIG. 5 shows an embodiment for explaining the construction of the main part of the liquid jet recording head described above. FIG. 5A is a detailed front partial view seen from the ejection port side of the bubble jet head.
(B) is a partial cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line xx in (a). Recording head 13 shown in this drawing
The structure is formed by arranging and bonding a grooved plate 16 having a predetermined number of grooves of a predetermined linear density and a predetermined width and depth on a substrate 15 having the electrothermal converter 14 provided on the back surface. A liquid ejection portion 18 including an ejection port 17 for ejecting the liquid is formed at the end of the recording head.

【0032】液吐出部18は、吐出口17と、電気熱変
換体14より発生される熱エネルギーが液体に作用して
気泡を発生させ、その体積の膨張と収縮による急激な状
態変化を引き起こすところである熱作用部19とを有す
る。熱作用部19は、電気熱変換体14の熱発生部20
の上部に位置し、熱発生部20の液体と接触する面とし
ての熱作用面21をその底面としている。熱発生部20
は、基体15上に設けられた下部層22、該下部層22
上に設けられた発熱抵抗層23、該発熱抵抗層23上に
設けられた上部層である保護層24とで構成される。
The liquid discharge part 18 is a place where thermal energy generated from the discharge port 17 and the electrothermal converter 14 acts on the liquid to generate bubbles, which causes a rapid state change due to expansion and contraction of the volume. And a certain heat acting part 19. The heat acting portion 19 is the heat generating portion 20 of the electrothermal converter 14.
The bottom surface of the heat generation surface 20 is a heat acting surface 21, which is a surface of the heat generating portion 20 in contact with the liquid. Heat generation part 20
Is a lower layer 22 provided on the substrate 15 and the lower layer 22.
The heating resistor layer 23 is provided on the heating resistor layer 23, and the protective layer 24 is an upper layer provided on the heating resistor layer 23.

【0033】発熱抵抗層23には、熱を発生させるため
に該層23に通電するための電極25,26がその表面
に設けられており、これらの電極間に発熱抵抗層23に
よって熱発生部20が形成されている。電極25は、各
液吐出部18の熱発生部20に共通の電極であり、電極
26は、各液吐出部18の熱発生部20を選択して発熱
させるための選択電極であって、液吐出部18の液流路
に沿って設けられている。
The heating resistance layer 23 is provided with electrodes 25, 26 on its surface for energizing the heating layer 23 in order to generate heat. 20 are formed. The electrode 25 is an electrode common to the heat generating portion 20 of each liquid ejecting portion 18, and the electrode 26 is a selection electrode for selecting the heat generating portion 20 of each liquid ejecting portion 18 to generate heat. It is provided along the liquid flow path of the discharge part 18.

【0034】保護層24は、熱発生部20においては発
熱抵抗層23を、使用する液体から化学的、物理的に保
護するために発熱抵抗層23と液吐出部18の液流路を
満たしている液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電
極25,26間が短絡するのを防止し、更に、隣接する
電極間における電気的リークを防止する役目を有してい
る。各液吐出部18に設けられている液流路は、各液吐
出部の上流において、液流路の一部を構成すると共に、
共通液室(不図示)を介して連通されている。各液吐出
部に設けられた電気熱変換体14に接続されている電極
25,26は、その設計上の都合により、前記上部層で
ある保護層24に保護されて熱作用部の上流側におい
て、前記共通液室下を通るように設けられている。
The protective layer 24 fills the heat generation resistance layer 23 and the liquid flow path of the liquid discharge part 18 in order to chemically and physically protect the heat generation resistance layer 23 in the heat generation part 20 from the liquid used. It has a role of separating the existing liquid, preventing a short circuit between the electrodes 25 and 26 through the liquid, and further preventing an electric leak between the adjacent electrodes. The liquid flow path provided in each liquid discharger 18 constitutes a part of the liquid flow path upstream of each liquid discharger, and
They communicate with each other via a common liquid chamber (not shown). The electrodes 25 and 26 connected to the electrothermal converters 14 provided in the respective liquid discharge parts are protected by the protective layer 24 which is the upper layer and are provided on the upstream side of the heat acting part due to the design. , So as to pass under the common liquid chamber.

【0035】図6は、発熱抵抗体を用いる気泡発生部の
構造を説明するための詳細図であり、図中、27は発熱
抵抗体、28は電極、29は保護層、30は電源装置を
示している。発熱抵抗体27を構成する材料として、有
用なものには、例えば、タンタル−SiO2 の混合物、
窒化タンタル、ニクロム、銀−パラジウム合金、シリコ
ン半導体、あるいはハフニウム、ランタン、ジルコニウ
ム、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、ニ
オブ、クロム、バナジウム等の金属の硼化物があげられ
る。
FIG. 6 is a detailed view for explaining the structure of the bubble generating portion using a heating resistor, in which 27 is a heating resistor, 28 is an electrode, 29 is a protective layer, and 30 is a power supply device. Shows. A useful material for the heating resistor 27 is, for example, a tantalum-SiO 2 mixture,
Examples thereof include tantalum nitride, nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor, and borides of metals such as hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium and vanadium.

【0036】これらの発熱抵抗体27を構成する材料の
中、殊に金属硼化物が優れたものとしてあげることがで
き、その中でも最も特性の優れているのが、硼化ハフニ
ウムであり、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタ
ン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順と
なっている。発熱抵抗体27は、上記材料を用いて、電
子ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成す
ることができる。発熱抵抗体27の膜厚は、単位時間当
たりの発熱量が所望の値になるように、その面積、材質
及び熱作用部分の形状や大きさ、更には実際面での消費
電力等にしたがって決定されるものであり、通常の場
合、0.001〜5μm、好ましくは0.01〜1μm
とされる。
Among the materials composing these heating resistors 27, metal borides can be cited as particularly excellent ones. Among them, hafnium boride has the most excellent characteristics, and then, The order is zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride. The heating resistor 27 can be formed by using a method such as electron beam vapor deposition or sputtering using the above materials. The film thickness of the heating resistor 27 is determined according to the area, the material, the shape and size of the heat acting portion, and the actual power consumption so that the amount of heat generated per unit time becomes a desired value. In general, it is 0.001 to 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm.
It is said that.

【0037】電極28を構成する材料としては、通常使
用されている電極材料の多くのものが有効に使用でき、
具体的には、例えば、Al,Ag,Au,Pt,Cu等
があげられ、これらを使用して蒸着等の手段で所定位置
において、所定の大きさ、形状、厚さで設けられる。
As the material forming the electrode 28, many of the commonly used electrode materials can be effectively used.
Specifically, for example, Al, Ag, Au, Pt, Cu, and the like are used, and these are provided in a predetermined position, with a predetermined size, shape, and thickness by means such as vapor deposition.

【0038】保護層29に要求される特性は、発熱抵抗
体27で発生された熱を記録液体に効果的に伝達するこ
とを妨げず、且つ記録液体より発熱抵抗体27を保護す
るということである。保護層29を構成する材料として
有用なものには、例えば、酸化シリコン、窒化シリコ
ン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタ
ル、酸化ジルコニウム等があげられる。これらは、電子
ビーム蒸着やスパッタリング等の手法を用いて形成する
ことができる。保護層29の膜厚は、通常、0.01〜
10μm,好ましくは0.1〜5μm,最適には0.1
〜3μmに形成されるのが望ましい。
The characteristic required for the protective layer 29 is that it does not prevent the heat generated by the heating resistor 27 from being effectively transferred to the recording liquid, and protects the heating resistor 27 from the recording liquid. is there. Examples of useful materials for forming the protective layer 29 include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide and the like. These can be formed using a technique such as electron beam evaporation or sputtering. The thickness of the protective layer 29 is usually 0.01 to
10 μm, preferably 0.1-5 μm, optimally 0.1
It is desirable that the thickness is formed to be about 3 μm.

【0039】以上のような原理に基づき、発熱体構成を
備えるバブルジェット技術において、本発明は、図1の
概念図に示すように、インク吐出領域Tと、インク吐出
領域近傍の流路5に設ける発熱体部Sの構成に特徴を有
するものである。すなわち、インク吐出領域Tの形状
は、断面積の小さい吐出口4Aと、該吐出口4Aから外
側に開口した断面積の大きい吐出口4Bとからなり、こ
のインク吐出領域近傍の流路5には、夫々独立して制御
することができる第1の発熱体(吐出用発熱体)9Aと
第2の発熱体(インクメニスカス形成用発熱体)9Bが
流路5に沿って配置されている。図示されていないが、
流路5には、公知のように液室及び該液室にインクを導
入するインク供給手段が接続されており、前記インク吐
出領域T及び発熱体部Sを備えた流路部分と共にインク
ジェットヘッドを構成している。
Based on the above principle, in the bubble jet technology provided with a heating element structure, the present invention provides an ink ejection region T and a flow path 5 near the ink ejection region as shown in the conceptual diagram of FIG. It is characterized by the configuration of the heating element S provided. That is, the shape of the ink ejection region T is composed of the ejection port 4A having a small cross-sectional area and the ejection port 4B having a large cross-sectional area opened to the outside from the ejection port 4A. A first heating element (ejection heating element) 9A and a second heating element (ink meniscus forming heating element) 9B, which can be independently controlled, are arranged along the flow path 5. Although not shown,
As is well known, a liquid chamber and an ink supply means for introducing ink into the liquid chamber are connected to the flow path 5, and the ink jet head is formed together with the flow path portion including the ink ejection region T and the heating element S. I am configuring.

【0040】吐出インク滴の質量は、インク吐出口のデ
ィメンション(断面積及び吐出口部の長さ)に依存す
る。よって、吐出インク滴の質量を変えるには、インク
吐出口の径を変えればよい。本発明では、吐出インク滴
の質量を変えるために、吐出時におけるインクメニスカ
スの発生位置を、断面積の小さい第1の吐出口4Aの近
傍とするか、断面積の大きい第2の吐出口4Bの近傍と
するかによって、吐出インク滴の質量を変えている。な
お、インクメニスカスの発生位置を変えるための手段に
ついては、後述する。
The mass of the ejected ink droplet depends on the dimensions of the ink ejection port (the cross-sectional area and the length of the ejection port). Therefore, in order to change the mass of the ejected ink droplet, the diameter of the ink ejection port may be changed. In the present invention, in order to change the mass of the discharged ink droplet, the generation position of the ink meniscus at the time of discharging is set near the first discharge port 4A having a small cross-sectional area or the second discharge port 4B having a large cross-sectional area. The mass of the ejected ink droplet is changed depending on whether or not it is close to. The means for changing the generation position of the ink meniscus will be described later.

【0041】図9(a)には、インクメニスカスの位置
を、断面積の小さい第1の吐出口4Aの近傍に発生させ
た場合、図9(b)には、インクメニスカスの位置を、
断面積の大きい第2の吐出口4Bの近傍に発生させた場
合を示し、そして、夫々の場合において吐出インク滴1
2A,12Bの質量(大きさ)の違いを示している。イ
ンクメニスカスの位置は、第2の発熱体9Bの作用に起
因して、第1の吐出口4A,第2の吐出口4Bに形成す
ることができ、吐出口の所定位置に形成されたインクの
吐出する際の原理は、前述の図1で説明したと同様に、
第1の発熱体9Aの作用によるバブルジェットのインク
噴射に基づく動作と同じである。
In FIG. 9A, when the position of the ink meniscus is generated in the vicinity of the first ejection port 4A having a small sectional area, the position of the ink meniscus is shown in FIG. 9B.
The case where it is generated in the vicinity of the second ejection port 4B having a large cross-sectional area is shown, and in each case, the ejected ink droplet 1
The difference in mass (size) between 2A and 12B is shown. The position of the ink meniscus can be formed in the first ejection port 4A and the second ejection port 4B due to the action of the second heating element 9B, and the ink formed at the predetermined position of the ejection port can be formed. The principle of ejection is the same as that described in FIG.
The operation is the same as the operation based on the ink ejection of the bubble jet by the action of the first heating element 9A.

【0042】次に、本発明に適用されるバブルジェット
ヘッドの製作方法を、図4〜図8に示した製作工程に従
って説明する。ここで示す実施例は、感光性樹脂の硬化
膜から成る吐出口、流路、共通液室に関するものであ
る。図中、31は基板、32はインク吐出圧発生素子、
33は薄膜、34は接着剤層、35はドライフイルムフ
ォトレジスト、36はフォトマスク、37接着剤、38
は平板、39は溝である。
Next, a method of manufacturing the bubble jet head applied to the present invention will be described according to the manufacturing steps shown in FIGS. The examples shown here relate to a discharge port, a flow path, and a common liquid chamber made of a cured film of a photosensitive resin. In the figure, 31 is a substrate, 32 is an ink ejection pressure generating element,
33 is a thin film, 34 is an adhesive layer, 35 is a dry film photoresist, 36 is a photomask, 37 adhesive, 38
Is a flat plate and 39 is a groove.

【0043】図4の工程では、シリコン,ガラス,セラ
ミック,プラスチック,或いは金属等の基板31上に発
熱素子やピエゾ素子等のインク吐出圧発生素子32を所
望の個数配設し、更に必要に応じて耐インク性,電気絶
縁性を付与する目的で、SiO2 ,Ta2 5 ,ガラス
等の薄膜33を被覆する。尚、インク吐出圧発生素子3
2には、図示されていないが、信号入力用電極が接続し
てある。
In the process shown in FIG. 4, a desired number of ink ejection pressure generating elements 32 such as heating elements and piezo elements are arranged on a substrate 31 made of silicon, glass, ceramic, plastic, metal or the like, and further, if necessary. For the purpose of imparting ink resistance and electrical insulation, a thin film 33 of SiO 2 , Ta 2 O 5 , glass or the like is coated. The ink ejection pressure generating element 3
Although not shown, 2 is connected to a signal input electrode.

【0044】図5に示す工程では、上記インク吐出圧発
生素子32を有する基板31の表面に接着剤層34を約
1μ〜5μ程度の厚さに形成する。このとき、所望の液
体接着剤を周知の手法、例えば、スピンナーコート法,
ディップコート法,ローラーコート法によって、基板表
面に塗工した後、半硬化させておく。尚、具体的には、
スピンナーコート法の場合、粘度2〜15cpの接着剤
を1000〜5000rpmで塗布する。又、ディップ
コート法の場合は、粘度20〜30cpの接着剤中に基
板1を浸漬した後、20〜50cm/分の一定速度で引
揚げる。更に、ローラーコート法の場合には、粘度10
0〜300cpの接着剤をローラー間速60〜200c
m/分で塗布する。
In the step shown in FIG. 5, the adhesive layer 34 is formed on the surface of the substrate 31 having the ink ejection pressure generating element 32 in a thickness of about 1 μm to 5 μm. At this time, a desired liquid adhesive is formed by a known method, for example, a spinner coating method,
After coating the surface of the substrate by the dip coating method or the roller coating method, it is semi-cured. In addition, specifically,
In the case of the spinner coating method, an adhesive having a viscosity of 2 to 15 cp is applied at 1000 to 5000 rpm. In the case of the dip coating method, the substrate 1 is dipped in an adhesive having a viscosity of 20 to 30 cp and then lifted at a constant speed of 20 to 50 cm / min. Further, in the case of the roller coating method, the viscosity is 10
Adhesive of 0-300cp, speed between rollers 60-200c
Apply at m / min.

【0045】ここで使用する接着剤の種類は、所定の接
着力が示されれば、特に限定されないが、本発明におい
ては、とりわけ、光硬化性樹脂接着剤が製造上の便宜か
ら推奨されるものである。この様に、本発明において、
好適な光硬化性樹脂接着剤としては、例えば、不飽和ポ
リエステル樹脂と、分子中に少なくとも1つの不飽和二
重結合を有するモノマー,ダイマー或いはオリゴマー化
合物(メチルメタアクリレート、スチレン、ジアリルフ
タレート等)1又は不飽和ポリエステルと少なくとも1
つの不飽和二重結合を末鎖基或いは主鎖中持つように変
性したシリコン、ウレタン、エポキシ等の樹脂単数或い
はこれと、前記モノマー、ダイマー、オリゴマー等の組
合せ等からなるものである。又、本発明において、これ
らの接着剤の被接着剤界面がSiを基本とする化合物で
形成されている場合は、上記接着剤にシランカップリン
グ剤を混合するか、前もって基板31の表面をシランカ
ップリング剤で処理することも有効である。
The kind of the adhesive used here is not particularly limited as long as it exhibits a predetermined adhesive force, but in the present invention, a photo-curable resin adhesive is especially recommended for the convenience of production. It is a thing. Thus, in the present invention,
Suitable photocurable resin adhesives include, for example, unsaturated polyester resins and monomers, dimers or oligomer compounds having at least one unsaturated double bond in the molecule (methyl methacrylate, styrene, diallyl phthalate, etc.) 1 Or unsaturated polyester and at least 1
It is composed of a single resin such as silicon, urethane or epoxy modified so as to have one unsaturated double bond in the end chain group or main chain, or a combination of the same with the above-mentioned monomers, dimers, oligomers and the like. Further, in the present invention, when the adherend interface of these adhesives is formed of a compound based on Si, a silane coupling agent is mixed with the above-mentioned adhesive, or the surface of the substrate 31 is preliminarily coated with silane. Treatment with a coupling agent is also effective.

【0046】続く図6に示す工程では、図5に示す工程
を経て得られた基板31の接着剤層34の表面を清浄化
すると共に乾燥させた後、接着剤層34に重ねて、80
℃〜100℃程度に加温されたドライフイルムフォトレ
ジスト35(膜厚、約25μ〜100μ)を0.3〜
0.4f/分の速度、1〜3kg/cm2 の加圧条件下
でラミネートする。このとき、ドライフイルムフォトレ
ジスト35は、接着剤層34に融着する。
In the subsequent step shown in FIG. 6, the surface of the adhesive layer 34 of the substrate 31 obtained through the step shown in FIG.
The dry film photoresist 35 (film thickness, about 25 μ to 100 μ) heated to about 100 ° C. to about 100 ° C.
Laminate under a pressure condition of 0.4 kg / cm 2 at a speed of 0.4 f / min. At this time, the dry film photoresist 35 is fused to the adhesive layer 34.

【0047】この後、使用した接着剤の性状に合わせ
て、接着剤層34を紫外線で照射して本硬化させる。以
後、ドライフイルムフォトレジスト35に相当の外圧が
加わった場合にも、基板31から剥離することはない。
続いて、図6に示すように、基板面に設けたドライフイ
ルムフォトレジスト35上に所定のパターンを有するフ
ォトマスク36を重ね合わせた後、このフォトマスク3
6の上部から露光を行う。
Thereafter, the adhesive layer 34 is irradiated with ultraviolet rays in accordance with the properties of the used adhesive agent to be fully cured. After that, even when a considerable external pressure is applied to the dry film photoresist 35, the dry film photoresist 35 is not separated from the substrate 31.
Subsequently, as shown in FIG. 6, a photomask 36 having a predetermined pattern is superposed on the dry film photoresist 35 provided on the substrate surface, and then the photomask 3 is formed.
Exposure is performed from the upper part of 6.

【0048】このとき、インク吐出圧発生素子32の設
置位置と上記パターンの位置合わせを周知の手段で行っ
ておく必要がある。そして、本発明のヘッドにおいて、
吐出口先端部であるインク吐出領域Tは、図1〜3に示
すよに、断面積の小さい第1の吐出口4Aから断面積の
大きい第2の吐出口4Bと、その断面積が一定ではない
ので、上記パターンは前記インク吐出領域の形状に一致
するような形状を用いることとなる。
At this time, it is necessary to align the position of the ink discharge pressure generating element 32 with the above-mentioned pattern by a known means. And in the head of the present invention,
As shown in FIGS. 1 to 3, the ink ejection area T, which is the tip of the ejection port, has a constant sectional area from the first ejection port 4A having a small cross-sectional area to the second ejection port 4B having a large cross-sectional area. Since the pattern does not exist, a shape that matches the shape of the ink ejection area is used.

【0049】図7は、上記露光済のドライフイルムフォ
トレジスト35の未露光部分を、所定の有機溶剤からな
る現像液により溶解除去した工程後の状態を示す説明図
である。次に、基板31に残されたドライフイルムフォ
トレジスト35の露光された部分35Pの耐インク性向
上のため、熱硬化処理(例えば、150〜250℃で3
0分〜6時間加熱)、又は紫外線照射(例えば、50〜
200mw/tm2 、又はそれ以上の紫外線強度で)を
行い、充分に重合硬化反応を強める。上記熱硬化と紫外
線による硬化の両方を併用するのも効果的である。
FIG. 7 is an explanatory view showing a state after the step of dissolving and removing the unexposed portion of the exposed dry film photoresist 35 with a developing solution containing a predetermined organic solvent. Next, in order to improve the ink resistance of the exposed portion 35P of the dry film photoresist 35 left on the substrate 31, a heat curing treatment (for example, 3 at 150 to 250 ° C.) is performed.
0 minutes to 6 hours heating), or ultraviolet irradiation (for example, 50 to
200 mw / tm 2 or more (ultraviolet intensity) to sufficiently enhance the polymerization and curing reaction. It is also effective to use both the above-mentioned thermal curing and ultraviolet curing.

【0050】ところで、使用した接着剤層34が溝39
内に残存すると、インク中に溶出してインクを変質させ
たり、インク通路を目詰らせたり、或いは、インク吐出
圧発生素子32の機能を損なう恐れがあるので、本発明
においては、ドライフイルムフォトレジスト35に対す
るパターン露光時(図6)に接着剤層34も同時に光硬
化させ、続く、有機溶剤による現像段階で未硬化の接着
剤層34をドライフイルムフォトレジスト35と共に溶
解除去する(図7)。
By the way, the adhesive layer 34 used is the groove 39.
If it remains in the ink, it may be dissolved in the ink to change the quality of the ink, the ink passage may be clogged, or the function of the ink ejection pressure generating element 32 may be impaired. At the time of pattern exposure of the photoresist 35 (FIG. 6), the adhesive layer 34 is also photocured at the same time, and the uncured adhesive layer 34 is dissolved and removed together with the dry film photoresist 35 in the subsequent developing step with an organic solvent (FIG. 7). ).

【0051】図8は、上記のように充分な重合を終えて
硬化したドライフイルムフォトレジスト35Pにより、
インク通路となる溝39の形成された基板31に、天井
を構成するため、平板38を接着するか、単に圧着して
固定した状態を示す図面である。図8に示す工程におい
て、天井を構成するための具体的方法を下記に示す。
1)ガラス,セラミック,金属,プラスチック等の平板
38に、エポキシ系接着剤を厚さ3〜4μだけスピンナ
ーコートした後、予備加熱して接着剤37を、所謂Bス
テージ化させ、これを硬化したドライフイルムフォトレ
ジスト35P上に貼り合わせて前記接着剤を本硬化させ
る。或いは、2)アクリル系樹脂,ABS樹脂,ポリエ
チレン等の熱可塑性樹脂の平板38を硬化したドライフ
イルムフォトレジスト35P上に、直接熱融着させる方
法を用いることができる。
FIG. 8 shows the result of the dry film photoresist 35P cured after sufficient polymerization as described above.
It is a drawing showing a state in which a flat plate 38 is bonded or simply press-bonded and fixed in order to form a ceiling on the substrate 31 in which the groove 39 serving as an ink passage is formed. A specific method for constructing the ceiling in the step shown in FIG. 8 will be described below.
1) A flat plate 38 made of glass, ceramic, metal, plastic, or the like was spinner-coated with an epoxy adhesive to a thickness of 3 to 4 μm, and then preheated to make the adhesive 37 a so-called B stage and hardened. The adhesive is main-cured by adhering it onto the dry film photoresist 35P. Alternatively, 2) a method in which a flat plate 38 made of a thermoplastic resin such as an acrylic resin, an ABS resin, or polyethylene is directly heat-sealed on the cured dry film photoresist 35P can be used.

【0052】次に、本発明の断面形状を異にするインク
吐出領域において、インクメニスカスの発生位置を変え
るための手段について説明する。その手段として、ヘッ
ドに係る背圧をコントロールする方法、或いは、ヒータ
ーによって気泡を発生させてコントロールする方法等を
適用することができる。
Next, the means for changing the generation position of the ink meniscus in the ink ejection areas having different sectional shapes according to the present invention will be described. As a means therefor, a method of controlling the back pressure related to the head, a method of generating and controlling bubbles by a heater, or the like can be applied.

【0053】先ず、最初に、ヘッドに係る背圧をコント
ロールする方法について説明する。図9はその具体的実
施例であり、記録ヘッドのオリフィス部分とインク供給
手段との関連を示したものである。ヘッドHにおける流
路45,インクを吐出するオリフィス44の部分と、イ
ンク供給手段53との間には、高さhの水頭差による静
圧と、流路45及びオリフィス44における流体抵抗及
びオリフィス44の表面張力によるインクメニスカス保
持力とのバランスがとれて、インクはオリフィス44か
ら流れ出ないようになっている。
First, a method for controlling the back pressure of the head will be described. FIG. 9 is a concrete example of the embodiment, and shows the relationship between the orifice portion of the recording head and the ink supply means. Between the ink supply means 53 and the flow passage 45 in the head H, the portion of the orifice 44 for ejecting ink, the static pressure due to the head difference of the height h, the fluid resistance in the flow passage 45 and the orifice 44, and the orifice 44. The surface tension of the ink balances with the ink meniscus holding force so that the ink does not flow out from the orifice 44.

【0054】この図9の実施例においても、図面上で明
らかに示されていないが、インクを吐出するオリフィス
44の形状は、図1で示したと同様に、断面積の小さい
吐出口と大きい吐出口とからなり、前記水頭差によって
インクメニスカスを形成する位置を変更することができ
る。この図面において、41は蓋基板、42は発熱体基
板、43は記録液体流入口、46は液室を形成するため
の領域、49は発熱体である。
In the embodiment of FIG. 9 as well, although not clearly shown in the drawing, the shape of the orifice 44 for ejecting ink is similar to that shown in FIG. The position where the ink meniscus is formed can be changed depending on the head difference. In this drawing, 41 is a lid substrate, 42 is a heating element substrate, 43 is a recording liquid inlet, 46 is a region for forming a liquid chamber, and 49 is a heating element.

【0055】本発明では、図中に示した矢印Aのよう
に、インク供給手段53はその高さを可変として調整す
ることができる。このように、流路45及びオリフィス
44の側に対してインク供給手段としてのインク容器5
3の高さを可変とすることにより、本発明の記録ヘッド
Hのオリフィス部44におけるインクメニスカスの位置
を容易に変えることができる。
In the present invention, as shown by the arrow A in the figure, the height of the ink supply means 53 can be adjusted to be variable. In this way, the ink container 5 as the ink supply means is provided to the side of the flow path 45 and the orifice 44.
By making the height of 3 variable, the position of the ink meniscus in the orifice portion 44 of the recording head H of the present invention can be easily changed.

【0056】図9の実施例では、インク供給手段53は
記録ヘッドのオリフィス部側より高い位置となるように
構成されているが、インク供給手段53の位置を記録ヘ
ッドHのオリフィス部よりも低い位置とすることによ
り、オリフィス44におけるインクメニスカスを断面積
の小さい液室46側に後退させることも可能である。
又、上記説明したようにインク供給手段53の高さを可
変にする機構として、インク供給手段を取付保持する部
材に、ソレノイドを連結し、電気的手段でソレノイドを
上下に制御し、インク供給手段の高さを変えることが可
能である。
In the embodiment of FIG. 9, the ink supply means 53 is arranged at a position higher than the orifice portion side of the recording head, but the position of the ink supply means 53 is lower than the orifice portion of the recording head H. By setting the position, the ink meniscus at the orifice 44 can be retracted to the side of the liquid chamber 46 having a small cross-sectional area.
Further, as described above, as a mechanism for changing the height of the ink supply means 53, a solenoid is connected to a member for mounting and holding the ink supply means, and the solenoid is controlled up and down by an electric means to control the ink supply means. It is possible to change the height of.

【0057】次に、本発明の他の実施例として、複数個
のエネルギー作用部として、2個の発熱体9A,9Bを
使用し、これら2個の発熱体9A,9Bを吐出口4近傍
の流路5に沿って配置し、前記吐出口4としては、断面
積の小さい吐出口4Aと断面積の大きい吐出口4Bとか
ら構成し、この2個の発熱体9A,9Bをコントロール
し、吐出口4におけるインクメニスカスの位置を変え、
且つ流路に位置するインクに気泡を発生させて、吐出口
から飛翔させるインク滴の大きさを変化させる場合につ
いて説明する。この実施例を説明するため、吐出口及び
発熱体部分におけるインクの変化が、図10〜図17に
より示されている。図10〜図17の夫々は、上面図
(a),側断面図(b)とからなる。
Next, as another embodiment of the present invention, two heating elements 9A and 9B are used as a plurality of energy acting portions, and these two heating elements 9A and 9B are provided in the vicinity of the discharge port 4. The discharge ports 4 are arranged along the flow path 5, and each of the discharge ports 4 is composed of a discharge port 4A having a small cross-sectional area and a discharge port 4B having a large cross-sectional area. The two heating elements 9A and 9B are controlled and discharged. Change the position of the ink meniscus at the outlet 4,
In addition, a case will be described in which bubbles are generated in the ink located in the flow path to change the size of the ink droplet that is ejected from the ejection port. In order to explain this example, changes in ink at the ejection port and the heating element portion are shown in FIGS. Each of FIGS. 10 to 17 includes a top view (a) and a side sectional view (b).

【0058】図10は定常状態であり、4A,4Bから
なる吐出口4において、インク10の表面張力と外圧と
が平衡状態にある。この場合、インクメニスカスは断面
積の小さい吐出口4Bに位置している。図11では、吐
出口4から離れた流路5に配置されたエネルギー作用部
の一つである第2の発熱体9Bが加熱される。この場
合、第2の発熱体9Bは、図10に位置するインクメニ
スカスの位置を、断面積の小さい第1の吐出口4Aの位
置から断面積の大きい第2の吐出口4Bへ移動させるよ
うに作用し、したがって、インクが吐出口4から吐出し
ない程度の低いエネルギーが与えられ、その低いエネル
ギーによって気泡11Aが発生し、その気泡11Aの圧
力により、インクメニスカスは断面積の大きい第2の吐
出口4Bの近傍まで押し出される。
FIG. 10 shows a steady state in which the surface tension of the ink 10 and the external pressure are in equilibrium at the ejection port 4 composed of 4A and 4B. In this case, the ink meniscus is located at the ejection port 4B having a small cross-sectional area. In FIG. 11, the second heating element 9 </ b> B, which is one of the energy acting portions arranged in the flow path 5 separated from the discharge port 4, is heated. In this case, the second heating element 9B moves the position of the ink meniscus located in FIG. 10 from the position of the first ejection port 4A having a small sectional area to the second ejection port 4B having a large sectional area. Therefore, low energy is applied to such an extent that the ink does not eject from the ejection port 4, the bubble 11A is generated by the low energy, and the pressure of the bubble 11A causes the ink meniscus to have the second ejection port having a large cross-sectional area. It is extruded to the vicinity of 4B.

【0059】その後、図12に示されるように、第1の
発熱体9Aが加熱されて、第1の発熱体9Aの表面温度
が急上昇し、隣接インク層に沸騰現象が起きる迄加熱さ
れ、微小気泡11Bが点在している状態を示す。更に引
き続いて、図13のように、第1の発熱体9A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11Bが成長した状態を示す。この
時、ノズル内の圧力は、気泡が成長した分だけ上昇し、
吐出口面での外圧とのバランスが崩れ、吐出口4Bより
インク柱が成長し始める。
After that, as shown in FIG. 12, the first heating element 9A is heated, the surface temperature of the first heating element 9A rises sharply, and is heated until the boiling phenomenon occurs in the adjacent ink layer, and the minute The state where the air bubbles 11B are scattered is shown. Further, subsequently, as shown in FIG. 13, a state in which the adjacent ink layer rapidly heated on the entire surface of the first heating element 9A is instantly vaporized to form a boiling film, and the bubble 11B grows. At this time, the pressure in the nozzle rises as much as the bubbles grow,
The balance with the external pressure on the ejection port surface is lost, and the ink column starts to grow from the ejection port 4B.

【0060】図14は気泡11Bが最大に成長した状態
であり、吐出口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、第1の発熱体9Aには電
流が流れていない状態にあり、第1の発熱体9Aの表面
温度は降下しつつある。気泡11B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遅れる。
FIG. 14 shows a state in which the bubble 11B has grown to the maximum, and the ink 10 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the ejection port surface. At this time, no current is flowing through the first heating element 9A, and the surface temperature of the first heating element 9A is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 11B is slightly delayed from the timing of applying the electric pulse.

【0061】図15は気泡11B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11Bの収縮に伴ってノズル内圧の減少により、
吐出口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。
FIG. 15 shows a state in which the bubble 11B is cooled by ink or the like and starts to contract. At the front end of the ink column, the ink column moves forward while maintaining the pushed speed, and at the rear end, the internal pressure of the nozzle decreases as the bubble 11B contracts,
The ink flows backward from the ejection port surface into the nozzle, and the ink column is constricted.

【0062】図16は更に気泡11Bが収縮し、二つの
発熱体9A,9B面にインクが接し、発熱体面が更に急
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きている。インク柱の先端部は
液滴12になり、記録紙の方向へ5〜10m/secの
速度で飛翔している。図17は吐出口4にインクが毛細
管現象により再び供給されて図10の状態に戻る過程で
あり、気泡は完全に消滅している。なお、気泡11Aは
気泡11Bと同時或いはそれより前に消滅する。
FIG. 16 shows a state in which the bubble 11B is further contracted, the ink contacts the surfaces of the two heating elements 9A and 9B, and the heating element surfaces are cooled more rapidly. On the orifice surface, the external pressure is higher than the internal pressure of the nozzle, so that a large meniscus enters the nozzle. Droplets 12 form at the tip of the ink column and fly toward the recording paper at a speed of 5 to 10 m / sec. FIG. 17 shows a process in which the ink is supplied to the ejection port 4 again by the capillary phenomenon and returns to the state of FIG. 10, and the bubbles have completely disappeared. The bubble 11A disappears at the same time as or before the bubble 11B.

【0063】本発明は、エネルギー作用部として発熱体
を使用する代わりに、電歪振動子(ピエゾ素子)を使用
することも可能であり、電歪振動子を使用したオンデマ
ンド型のインクジェット方式にも適用できる。図18に
は、エネルギー作用部として電歪振動子(ピエゾ素子)
56を使用し、この電歪振動子(ピエゾ素子)56にパ
ルス状の信号電圧を印加し、電歪振動子(ピエゾ素子)
を歪ませ、インク圧力室57の容積を減少させて圧力波
を発生させ、オリフィス58からインク滴59を吐出さ
せる原理を示している。60はインク供給口である。勿
論、インク圧力室及び電歪振動子(ピエゾ素子)を複数
個配列してマルチオリフィスヘッドを構成し、この構成
に本発明を適用できることは当然である。
In the present invention, an electrostrictive vibrator (piezo element) can be used instead of using a heating element as an energy acting portion, and an on-demand type ink jet system using the electrostrictive vibrator can be used. Can also be applied. FIG. 18 shows an electrostrictive vibrator (piezo element) as an energy acting unit.
56 is used, and a pulsed signal voltage is applied to this electrostrictive vibrator (piezo element) 56 to generate an electrostrictive vibrator (piezo element).
Is distorted, the volume of the ink pressure chamber 57 is reduced, a pressure wave is generated, and the ink droplet 59 is ejected from the orifice 58. Reference numeral 60 is an ink supply port. Of course, it is a matter of course that a plurality of ink pressure chambers and electrostrictive vibrators (piezo elements) are arranged to form a multi-orifice head, and the present invention can be applied to this structure.

【0064】本発明において、インクメニスカスの位置
を変える手段として、エネルギー作用部を利用する場合
に、実施例としては、2個のエネルギー作用部を用いて
説明したが、これに限定されるものではなく、複数個の
作用部を組み合わせることによって可能であることを示
したものである。
In the present invention, when the energy acting portion is used as the means for changing the position of the ink meniscus, two energy acting portions have been described as an example, but the invention is not limited to this. Instead, it shows that it is possible by combining a plurality of action parts.

【0065】次に、本発明の具体例について説明する。 具体例1 図1の形状を有するインクジェットヘッドにおいて、断
面積の小さい第1の吐出口4Aから断面積の大きい第2
の吐出口4Bからなるインク吐出領域は、第1の吐出口
4Aの長さaを32μm、第2の吐出口4Bの長さbを
50μmとし、第1のヒーター9Aのサイズを30μm
×100μmとし、その抵抗値を120Ωとした。
Next, a specific example of the present invention will be described. Specific Example 1 In the inkjet head having the shape shown in FIG. 1, the first ejection port 4A having a small cross-sectional area to the second ejection port having a large cross-sectional area.
In the ink ejection area including the ejection ports 4B, the length a of the first ejection port 4A is 32 μm, the length b of the second ejection port 4B is 50 μm, and the size of the first heater 9A is 30 μm.
× 100 μm, and its resistance value was 120Ω.

【0066】このような条件を有するインクジェットヘ
ッドにおいて、インクメニスカスの位置は断面積の小さ
い第1の吐出口4Aの部分にあり、この状態において、
第1のヒーター9Aのみを、駆動電圧を25V、パルス
幅を6μs、連続駆動周波数を4kHzの条件で駆動し
た。この条件によって、記録された画素の平均径は、φ
95μm(n=10の平均値)であった。
In the ink jet head having such conditions, the position of the ink meniscus is at the portion of the first ejection port 4A having a small sectional area, and in this state,
Only the first heater 9A was driven under the conditions of a driving voltage of 25 V, a pulse width of 6 μs, and a continuous driving frequency of 4 kHz. Under this condition, the average diameter of recorded pixels is φ
It was 95 μm (average value of n = 10).

【0067】前記具体例1において、前述したと同様に
第1のヒーター9Aに加えて、サイズ:30μm×10
0μmとし、その抵抗値:120Ωからなる第2のヒー
ター9Bを図1に示すように設けた。そして、インクメ
ニスカスの位置は断面積の小さい第1の吐出口4Aの部
分にある状態において、先ず、第2のヒーター9Bを、
次の条件により駆動した。 駆動電圧:20V、パルス幅:5μs、連続駆動周波
数:4kHz
In Specific Example 1, in addition to the first heater 9A, the size is 30 μm × 10, as described above.
A second heater 9B having a resistance value of 120Ω was provided as shown in FIG. Then, in a state where the position of the ink meniscus is in the portion of the first ejection port 4A having a small cross-sectional area, first, the second heater 9B is
It was driven under the following conditions. Drive voltage: 20 V, pulse width: 5 μs, continuous drive frequency: 4 kHz

【0068】その後、第2のヒーター9Bの駆動後、3
0μsecを経過した後に、第1のヒーター9Aを、次
の条件で駆動した。 駆動電圧:25V、パルス幅:6μs、連続駆動周波
数:4kHz このように、第2のヒーター9B、第1のヒーター9A
の駆動により、吐出口から吐出された画素の平均径は、
φ140μm(n=10の平均値)であった。また、こ
の例におけるインクメニスカスの位置は、断面積の小さ
い第1の吐出口4Aの部分から断面積の大きい第2の吐
出口4Bの部分に移動していることが観察された。
Then, after driving the second heater 9B, 3
After 0 μsec had elapsed, the first heater 9A was driven under the following conditions. Drive voltage: 25 V, pulse width: 6 μs, continuous drive frequency: 4 kHz As described above, the second heater 9B and the first heater 9A
The average diameter of the pixels discharged from the discharge port by driving
It was φ140 μm (average value of n = 10). It was also observed that the position of the ink meniscus in this example moved from the portion of the first ejection port 4A having a small sectional area to the portion of the second ejection port 4B having a large sectional area.

【0069】具体例2 具体例1と同様の第1のヒーター9A、第2のヒーター
9Bを使用し、第2のヒーター9Bは下記に示す表1の
条件で駆動し、この第2のヒーター9Bの駆動後、表1
に示す時間の経過した後に、第1のヒーター9Aを具体
例1と同様の駆動条件で駆動した場合において、表1に
示すような画素径を有する画素が得られた。
Concrete Example 2 A first heater 9A and a second heater 9B similar to those in Concrete Example 1 are used, and the second heater 9B is driven under the conditions shown in Table 1 below, and the second heater 9B is used. After driving
When the first heater 9A was driven under the same driving conditions as in Example 1 after the time shown in (1) had elapsed, pixels having pixel diameters as shown in Table 1 were obtained.

【表1】 [Table 1]

【0070】具体例3 図9の実施例に関するものであり、図19に示す具体例
において、断面積の小さい第1の吐出口4Aから断面積
の大きい第2の吐出口4Bからなるインク吐出領域は、
第1の吐出口4Aの長さaを32μm、第2の吐出口4
Bの長さbを50μmとし、インク吐出領域の長さLを
50μmとし、吐出口の端部とヒーター49との間の距
離Tを160μmとした。そして、ヒーター49のサイ
ズを30μm×100μmとし、その抵抗値:120Ω
とした。そして、ヒーター49には、連続駆動周波数:
4kHzを与えた。
Specific Example 3 This is related to the example of FIG. 9, and in the specific example shown in FIG. 19, an ink ejection region composed of the first ejection port 4A having a small cross-sectional area to the second ejection port 4B having a large cross-sectional area. Is
The length a of the first discharge port 4A is 32 μm, and the length of the second discharge port 4 is 32 μm.
The length b of B was 50 μm, the length L of the ink ejection region was 50 μm, and the distance T between the end of the ejection port and the heater 49 was 160 μm. The size of the heater 49 is 30 μm × 100 μm, and its resistance value is 120Ω.
And The heater 49 has a continuous driving frequency:
4 kHz was applied.

【0071】この具体例3では、吐出口44の中心から
インク供給タンク53のインク面までの距離をhとし、
供給タンク53を図示の位置から前記距離hの上方への
移動を正で表し、下方への移動を負で表し、その移動量
に基づく画素の径は表2に示すように変化した。
In this specific example 3, the distance from the center of the ejection port 44 to the ink surface of the ink supply tank 53 is h,
The upward movement of the supply tank 53 from the position shown in the figure by the distance h is represented by a positive value, and the downward movement is represented by a negative value, and the pixel diameter based on the movement amount is changed as shown in Table 2.

【表2】 [Table 2]

【0072】具体例4 この例では、エネルギー作用部として、ピエゾ素子を使
用している。図20に示されるように、インク吐出領域
として、流路の端部には、断面積の小さい第1の吐出口
4Aの部分の長さaを42μm、断面積の大きい第2の
吐出口4Bの部分の長さbを60μmとした。そして、
流路において、第1の吐出口4Aに近い部分に1.5m
m(y)×4mm(x)の第1のピエゾ素子56Aが配
置されている。
Practical Example 4 In this example, a piezo element is used as the energy acting portion. As shown in FIG. 20, as the ink ejection region, the length a of the first ejection port 4A having a small cross-sectional area is 42 μm and the second ejection port 4B having a large cross-sectional area is provided at the end of the flow path. The length b of the portion was set to 60 μm. And
1.5m in the flow path near the first discharge port 4A
A first piezo element 56A of m (y) × 4 mm (x) is arranged.

【0073】そして、インクメニスカスの位置が断面積
の小さい第1の吐出口4Aの部分にあるインクに対し
て、第1のピエゾ素子56Aのみを次の駆動条件により
駆動した。 駆動電圧:45V、パルス幅:6μs、最大駆動周波
数:3.2kHz この条件により、第1のピエゾ素子56Aが駆動された
結果、記録された画素の平均径は、φ135μm(n=
10の平均値)となった。
Then, only the first piezo element 56A was driven under the following driving conditions with respect to the ink in which the position of the ink meniscus was at the portion of the first ejection port 4A having a small cross-sectional area. Driving voltage: 45 V, pulse width: 6 μs, maximum driving frequency: 3.2 kHz As a result of driving the first piezo element 56A under these conditions, the average diameter of recorded pixels is φ135 μm (n =
(Average value of 10).

【0074】前記具体例4において、エネルギー作用部
には、前記第1のピエゾ素子56Aの他に、第2のピエ
ゾ素子56Bが吐出領域と反対側の流路5に沿って配置
される。その第2のピエゾ素子56Bの大きさは1.5
mm(y)×2mm(x)である。そこで、インクメニ
スカスの位置が断面積の小さい第1の吐出口4Aの部分
にあるインクに対して、先ず、第2のピエゾ素子56B
が、駆動電圧:30V、パルス幅:5μs、最大駆動周
波数:3.2kHzで駆動された。
In Example 4, the second piezo element 56B, in addition to the first piezo element 56A, is arranged in the energy acting portion along the flow path 5 on the side opposite to the ejection region. The size of the second piezo element 56B is 1.5.
It is mm (y) x 2 mm (x). Therefore, for the ink in which the position of the ink meniscus is in the portion of the first ejection port 4A having a small cross-sectional area, first, the second piezo element 56B
Was driven at a driving voltage of 30 V, a pulse width of 5 μs, and a maximum driving frequency of 3.2 kHz.

【0075】そして、第2のピエゾ素子56Bが駆動さ
れてから、40μsec経過した後、第1のピエゾ素子
56Aが、駆動電圧:26.5V、パルス幅:6μs、
最大駆動周波数:3.2kHzで駆動された。この結
果、記録された画素の平均径は、φ162μm(n=1
0の平均値)となった。また、第2のピエゾ素子56B
の作用により、インクメニスカスの位置が断面積の小さ
い第1の吐出口4Aの部分から断面積の大きい第2の吐
出口4Bの部分に移動していることが観察された。
Then, after 40 μsec has elapsed since the second piezo element 56B was driven, the first piezo element 56A is driven with a driving voltage of 26.5 V and a pulse width of 6 μs.
Maximum driving frequency: It was driven at 3.2 kHz. As a result, the average diameter of recorded pixels is 162 μm (n = 1).
The average value was 0). In addition, the second piezo element 56B
It was observed that the position of the ink meniscus moved from the portion of the first ejection port 4A having a small cross-sectional area to the portion of the second ejection port 4B having a large cross-sectional area by the action of.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の構成により、インクジェットプ
リンタ等における各種のインクジェット記録手段におい
て、インク吐出領域の断面形状を変化させ、インクメニ
スカスの位置をエネルギー作用部の作用により又は吐出
口の中心からインク供給タンクの高さを変化させること
により変えることができ、1つの吐出口から質量,径の
異なるインク滴を吐出することができる効果を有する。
According to the structure of the present invention, in various inkjet recording means such as an inkjet printer, the cross-sectional shape of the ink ejection region is changed so that the position of the ink meniscus is changed by the action of the energy acting portion or from the center of the ejection port. It can be changed by changing the height of the supply tank, and has an effect that ink droplets having different masses and diameters can be ejected from one ejection port.

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

【図1】本発明のインクジェット記録手段におけるイン
ク吐出領域と発熱体部との構成を概略的に説明する図面
である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an ink ejection area and a heating element portion in an inkjet recording unit of the present invention.

【図2】本発明のインクジェット記録手段においてイン
クメニスカスの位置と飛翔インク滴との関連を示し、
(a)は平面図、(b)は側面図である。
FIG. 2 shows the relationship between the position of an ink meniscus and flying ink drops in the inkjet recording means of the present invention,
(A) is a plan view and (b) is a side view.

【図3】本発明のインクジェット記録手段において他の
インクメニスカスの位置と飛翔インク滴との関連を示
し、(a)は平面図、(b)は側面図である。
3A and 3B show the relationship between the position of another ink meniscus and flying ink droplets in the inkjet recording means of the present invention, FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a side view.

【図4】本発明に適用されるバブルジェットヘッドの製
作方法の第1段階を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a first stage of a method of manufacturing a bubble jet head applied to the present invention.

【図5】本発明に適用されるバブルジェットヘッドの製
作方法の第2段階を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing a second stage of the method of manufacturing the bubble jet head applied to the present invention.

【図6】本発明に適用されるバブルジェットヘッドの製
作方法の第3段階を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a third stage of the method of manufacturing a bubble jet head applied to the present invention.

【図7】本発明に適用されるバブルジェットヘッドの製
作方法の第4段階を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing a fourth stage of the method of manufacturing the bubble jet head applied to the present invention.

【図8】本発明に適用されるバブルジェットヘッドの製
作方法の最終段階を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing the final stage of the method of manufacturing a bubble jet head applied to the present invention.

【図9】本発明の一実施例を説明するための概略断面図
に関し、記録ヘッドに係る背圧をコントロールし、断面
積を変化させた吐出口におけるインクメニスカスの位置
を変える手段を示す。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of the present invention, showing a means for controlling the back pressure related to the recording head and changing the position of the ink meniscus at the ejection port of which the cross-sectional area is changed.

【図10】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view for using the two thermal energy acting portions of the present invention to change the position of the ink meniscus and fly the ink droplet.

【図11】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram for using the two thermal energy acting portions of the present invention to change the position of the ink meniscus and cause the ink droplets to fly.

【図12】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 12 is an explanatory view for using the two thermal energy acting portions of the present invention to change the position of the ink meniscus and fly the ink droplets.

【図13】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram for using the two thermal energy acting portions of the present invention to change the position of the ink meniscus and cause ink droplets to fly.

【図14】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram for changing the position of the ink meniscus to cause the ink droplets to fly by using the two thermal energy acting units of the present invention.

【図15】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram for changing the position of the ink meniscus and causing the ink droplets to fly by using the two thermal energy acting units of the present invention.

【図16】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram for using the two thermal energy acting portions of the present invention to change the position of the ink meniscus and fly the ink droplet.

【図17】本発明の二つの熱エネルギー作用部を使用
し、インクメニスカスの位置を変え、インク滴を飛翔さ
せるための説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram for changing the position of the ink meniscus and causing the ink droplets to fly by using the two thermal energy acting units of the present invention.

【図18】本発明を適用することができる電歪振動子を
使用したオンデマンド型のインクジェット方式の概略を
示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing an outline of an on-demand type inkjet system using an electrostrictive oscillator to which the present invention can be applied.

【図19】図9の実施例を具体例として説明するための
説明図であり、(a)は上面図、(b)は側面図であ
る。
19A and 19B are explanatory views for explaining the embodiment of FIG. 9 as a specific example, FIG. 19A is a top view, and FIG. 19B is a side view.

【図20】図18の電歪振動子(ピエゾ素子)を使用し
た具体例を説明するための説明図である。
20 is an explanatory diagram for explaining a specific example using the electrostrictive vibrator (piezo element) of FIG.

【図21】(a)〜(g)は本発明が適用されるバブル
ジェットヘッドの動作説明図である。
21 (a) to (g) are operation explanatory views of a bubble jet head to which the present invention is applied.

【図22】図21に示したバブルジェットヘッドの斜視
図である。
22 is a perspective view of the bubble jet head shown in FIG. 21. FIG.

【図23】(a),(b)は図2のヘッドにおいて、蓋
基板と発熱体基板に分解した斜視図である。
23A and 23B are perspective views of the head of FIG. 2 exploded into a lid substrate and a heating element substrate.

【図24】図23(a)に示した蓋基板を裏側から見た
斜視図である。
FIG. 24 is a perspective view of the lid substrate shown in FIG. 23 (a) viewed from the back side.

【図25】液体噴射記録ヘッドの要部構成を説明するた
めの図面であり、(a)は吐出口側から見た正面詳細部
分図、(b)は(a)図の一点鎖線x−xで示す部分で
の断面部分図である。
25A and 25B are drawings for explaining a configuration of a main part of the liquid jet recording head, wherein FIG. 25A is a detailed front partial view seen from the ejection port side, and FIG. 25B is a dashed-dotted line xx of FIG. FIG. 4 is a partial sectional view of a portion indicated by.

【図26】記録ヘッドにおいて発熱抵抗体を用いる気泡
発生部の構造を説明するための断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view for explaining the structure of a bubble generating portion that uses a heating resistor in the recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4A 断面積の小さい吐出口 4B 断面積の大きい吐出口 5 流路 9 発熱体(ヒータ) 9A 第1の発熱体(吐出用発熱体) 9B 第2の発熱体(インクメニスカス形成
用発熱体) 10 インク 11 気泡 12 飛翔インク滴 49 発熱体 53 インク容器(インク供給手段) 56A 第1の電歪振動子(ピエゾ素子) 56B 第2の電歪振動子(ピエゾ素子)
4A Discharge port with small cross-sectional area 4B Discharge port with large cross-sectional area 5 Flow path 9 Heating element (heater) 9A First heating element (heating element for ejection) 9B Second heating element (heating element for ink meniscus formation) 10 Ink 11 Bubble 12 Flying Ink Drop 49 Heater 53 Ink Container (Ink Supply Means) 56A First Electrostrictive Oscillator (Piezo Element) 56B Second Electrostrictive Oscillator (Piezo Element)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一つの吐出口に対して複数個のエネルギ
ー作用部を設け、前記吐出口は断面積の大きさを変化さ
せ、その断面積を変化させた吐出口において形成される
インクメニスカスの位置を、前記複数個のエネルギー作
用部の少なくとも一個のエネルギー作用部の作動により
変え、単一の吐出口より質量又は径の異なるインク滴を
飛翔させることができることを特徴とするインクジェッ
ト記録方法。
1. A plurality of energy acting portions are provided for one discharge port, and the size of the cross-sectional area of the discharge port is changed, and an ink meniscus formed at the discharge port with the changed cross-sectional area is formed. An ink jet recording method, wherein the position can be changed by operating at least one energy application part of the plurality of energy application parts to eject ink droplets having different masses or diameters from a single ejection port.
【請求項2】 一つの吐出口に対して単一のエネルギー
作用部を設け、前記吐出口は断面積の大きさを変化さ
せ、その断面積を変化させた吐出口において形成される
インクメニスカスの位置を、インク供給手段と吐出口と
の間の水頭差を変え、単一の吐出口より質量又は径の異
なるインク滴を飛翔させることができることを特徴とす
るインクジェット記録方法。
2. A single energy acting portion is provided for one discharge port, and the size of the cross-sectional area of the discharge port is changed, and an ink meniscus formed at the discharge port with the changed cross-sectional area is formed. An ink jet recording method characterized in that a position can be changed by changing a water head difference between an ink supply means and an ejection port, and ink droplets having different masses or diameters can be ejected from a single ejection port.
【請求項3】 インク供給手段と、該インク供給手段か
らのインクを導く液室と、該液室から各吐出口にインク
を導く流路と、各流路に沿って配置され、夫々独立に駆
動できる単一のエネルギー作用部又は複数個のエネルギ
ー作用部と、前記各流路端に設けられた断面積を変化さ
せたインクを吐出する吐出口と、前記吐出口に形成され
るインクメニスカスの位置を変える手段とを備えたこと
を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
3. An ink supply unit, a liquid chamber that guides ink from the ink supply unit, a flow path that guides ink from the liquid chamber to each ejection port, and a flow path that is arranged along each flow path, each of which is independent. A single energy application part or a plurality of energy application parts that can be driven, an ejection port for ejecting ink having a changed cross-sectional area provided at each flow path end, and an ink meniscus formed in the ejection port. An ink jet recording head comprising means for changing a position.
【請求項4】 断面積を変化させた前記吐出口はエネル
ギー作用部側から流路端側に向かって断面積を小から大
に変化させたことを特徴とする請求項3記載のインクジ
ェット記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 3, wherein the ejection port having a changed cross-sectional area has a cross-sectional area changed from a small side to a large side from the energy acting portion side toward the flow path end side. .
【請求項5】 断面積を変化させた吐出口においてイン
クメニスカスの発生位置を変えるために、単一のエネル
ギー作用部を備えたインクジェット記録ヘッドにおい
て、吐出口の高さに対してインク供給手段の高さを変化
させる手段を備えたことを特徴とする請求項3記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
5. An ink jet recording head provided with a single energy acting portion for changing the generation position of an ink meniscus at an ejection port having a changed cross-sectional area, and the ink supply means of the ink supply means with respect to the height of the ejection port. The ink jet recording head according to claim 3, further comprising means for changing the height.
【請求項6】 断面積を変化させた吐出口においてイン
クメニスカスの発生位置を変えるために、複数個のエネ
ルギー作用部を備えたインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記複数個のエネルギー作用部のうちの少なくとも
一個のエネルギー作用部がインクメニスカスの位置切替
え用として作動することを特徴とする請求項3記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
6. In an ink jet recording head having a plurality of energy acting portions for changing a position where an ink meniscus is generated at an ejection port having a changed cross-sectional area, at least one of the plurality of energy acting portions is provided. 4. The ink jet recording head according to claim 3, wherein the energy acting portion of the section operates for switching the position of the ink meniscus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008517756A (en) * 2004-10-29 2008-05-29 オスムーズ Nebulizer comprising means for pressurizing liquid to be sprayed
JP2009226650A (en) * 2008-03-19 2009-10-08 Seiko Epson Corp Liquid jet head and liquid jet apparatus
JP2012016934A (en) * 2010-07-09 2012-01-26 Konica Minolta Ij Technologies Inc Method for manufacturing inkjet head

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