JPH07195697A - Ink jet recording head, method and apparatus for ink jet recording - Google Patents

Ink jet recording head, method and apparatus for ink jet recording

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JPH07195697A
JPH07195697A JP5354499A JP35449993A JPH07195697A JP H07195697 A JPH07195697 A JP H07195697A JP 5354499 A JP5354499 A JP 5354499A JP 35449993 A JP35449993 A JP 35449993A JP H07195697 A JPH07195697 A JP H07195697A
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JP
Japan
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ink
bubble
thermal energy
recording head
jet recording
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JP5354499A
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Japanese (ja)
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Toshiji Inui
利治 乾
Genji Inada
源次 稲田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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 communicate air bubbles formed in an ink to the outside air by properly setting a ratio of a product of a height of a path of an ink jet recording head and a distance from a center of a thermal energy feed means to a final end of the path with a square of a distance from the thermal energy feed means to a confronting discharge port. CONSTITUTION:In order to communicate air bubbles in an ink which are generated by a heater 2 to the outside air through a discharge port 5 thereby to discharge the ink, a size of the heater 2, a distance between the discharge port 5 and heater 2, a width, a length and a height of a liquid path 12, dimensions of the discharge port 5, etc., should be suitably set. Particularly, a relationship of a distance H between the discharge port 5 and a center of the heater 2, a height (h) of the liquid path 12 and a length L of the liquid path 12 is important, and a discharging direction of the ink, the growth of air bubbles 6 and the continuous discharge of the ink are required to be stabilized. In other words, when the values H, (h) and L are set to satisfy an expression 0.1<Lh/H<2=10, the air bubbles 6 are efficiently communicated to the outside air through the discharge port 5 thereby to discharge liquid drops.

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、インク液滴を紙、樹脂シート、布等の記録材に対し
て飛翔させて記録を行なうためのインクジェット記録ヘ
ッド,インクジェット記録方法,及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 head and an ink jet recording method for recording an ink droplet by flying it onto a recording material such as paper, resin sheet, cloth or the like by utilizing thermal energy. , And an inkjet recording device.

【0002】[0002]

【従来の技術】液体、あるいは加熱により溶融可能な固
体の記録媒体(インク)を、熱エネルギーを利用して被
記録材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、この記録方法は、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、さらに記録装置を小型化
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 a liquid or a solid recording medium (ink) that can be melted by heating is attached to a recording material by using thermal energy to form an image is capable of high speed recording. In addition, it has the advantages of relatively high recording quality and low noise. Further, this recording method has many excellent advantages that color image recording is relatively easy, it can be recorded on plain paper, etc., and the recording apparatus can be easily downsized.

【0003】このようなインクジェット記録方法に用い
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 used for such an ink jet recording method is generally provided with an ejection port for ejecting ink as a flying ink droplet, an ink path communicating with this ejection port, and a part of this ink path. A recording head having an energy generating unit that gives ejection energy for ejecting ink in the ink path is provided. For example,
Japanese Patent Publication No. 61-59911, Japanese Patent Publication No. 61-59912
No. 61-59913, 61-59991
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
基づく膜沸騰領域の気泡の主として成長と収縮により、
インクジェット記録ヘッド先端の吐出口よりインクを吐
出し、この吐出する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。この記録方法によれば、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、また、この記録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 method disclosed in each of the above publications, the ink subjected to the action of thermal energy causes a state change accompanied by a sharp increase in volume, and bubbles in the film boiling region based on this state change. Mainly due to growth and contraction,
Ink is ejected from an ejection port at the tip of an inkjet recording head, and the ejected ink droplets adhere to a recording medium to form an image. According to this recording method, since the ejection openings in the recording head can be arranged at high density, it is possible to record an image of high resolution and high quality at high speed, and a recording apparatus using this recording method. Can be used as an information output means in a copying machine, a printer, a facsimile, or the like.

【0005】他方、熱エネルギーを使用するものの、実
現条件が不明な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。
この公報に開示されている記録方法では、円筒状発熱体
によって液室内のインクをガス化(核沸騰によると思わ
れる)させ、このガスをインク滴と共にインク吐出口よ
り吐出させる。この記録方法によれば、ガスを微小滴状
に噴出させてしまい、画質は不良となる。また、このガ
スの噴出によって、ガス化したインクがスプラッシュや
ミストなどを生じ、その結果、記録紙の地汚れや記録装
置内の汚れの原因となることがあった。
On the other hand, as an ink jet recording method which uses thermal energy but whose realization conditions are unknown, there is a method described in JP-A-54-161935.
In the recording method disclosed in this publication, the ink in the liquid chamber is gasified (probably due to nucleate boiling) by the cylindrical heating element, and this gas is ejected from the ink ejection port together with the ink droplet. According to this recording method, the gas is ejected in the form of microdroplets, resulting in poor image quality. Further, due to the ejection of this gas, the gasified ink may cause a splash or a mist, which may result in background stains on the recording paper or stains in the recording apparatus.

【0006】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。この装置は、単発的なインク吐出
であり、加えて記録媒体と発熱素子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ット記録方法に比べ、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.
The publication describes a thermal transfer recording apparatus using a method obtained by modifying a conventional inkjet recording method using thermal energy. This device discharges ink only once and, in addition, it is difficult to completely bring the recording medium and the heating element into close contact with each other. Therefore, thermal efficiency is higher than that of an inkjet recording method using a recording head having a conventional discharge port. However, there is a problem in that it is not suitable for high speed recording.

【0007】[0007]

【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,特願平3−169962
号)。
BACKGROUND OF THE INVENTION In order to solve the problems of the ink jet recording method as described above, the present applicant makes air bubbles generated by film boiling generated by heating ink for ejection communicate with the outside air near the ejection port. Of an inkjet recording method (hereinafter, this method is also referred to as a continuous discharge method) in which discharge is performed by using the following method (Japanese Patent Application Nos. 2-112832, 2-112833, 2-112834,
Japanese Patent Application No. 2-114472 and Japanese Patent Application No. 3-169962
issue).

【0008】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されるこ
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 continuous discharge method, the gas forming the bubbles is not ejected together with the ejected ink droplets, so that the generation of splash or mist is reduced, and the ground on the recording medium is reduced. It is possible to prevent dirt and dirt inside the device.

【0009】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
量の安定したインク吐出を行うことが可能となる。
Further, as a basic operation of the above-described 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 ink discharge with a stable discharge amount without being significantly affected by changes in ink temperature and the like.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱エネルギ
ー発生手段としての発熱部と吐出口とが対向する構成を
前提とした場合、記録ヘッドの構造によっては、インク
中形成した気泡が効率よく外気と連通せずに、吐出特性
を変化させてしまう場合があった。
However, if it is premised that the heat generating portion as the heat energy generating means and the discharge port are opposed to each other, the bubbles formed in the ink may be efficiently exposed to the outside air depending on the structure of the recording head. In some cases, the ejection characteristics were changed without communication.

【0011】本発明の目的は、インク中に形成した気泡
を外気に連通させてインク吐出を行う記録方式におい
て、インク滴の形成をより一層安定化でき、より高画質
な画像形成を達成できるインクジェット記録ヘッド,イ
ンクジェット記録方法,およびインクジェット記録装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an ink jet which can further stabilize the formation of ink droplets and achieve higher quality image formation in a recording system in which air bubbles formed in ink are communicated with the outside air to eject ink. An object is to provide a recording head, an inkjet recording method, and an inkjet recording device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、インク供給源からインクの供給を受ける
ために該供給源に連通している液路と、該液路内のイン
クに熱エネルギーを与えて核沸騰を急激に越える温度上
昇により気泡を生成させるための熱エネルギー供給手段
と、該熱エネルギー供給手段に対向して設けられ前記イ
ンクを吐出させるための吐出口とを備え、前記気泡を前
記吐出口において外気と連通させてインク吐出を行うイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、前記熱エネルギー供
給手段と前記吐出口との間の距離をH、前記液路の高さ
をh、前記熱エネルギー供給手段の中心と前記液路の終
端部との間の距離をLとしたときに、0.1≦Lh/H
2≦10を満たすことを特徴とする。
The ink jet recording head of the present invention applies heat energy to a liquid passage communicating with the ink supply source for receiving the ink supply from the ink supply source and the ink in the liquid passage. The bubble is provided with thermal energy supply means for generating a bubble by a temperature rise that rapidly exceeds nucleate boiling, and an ejection port provided opposite to the thermal energy supply means for ejecting the ink. In an inkjet recording head that discharges ink by communicating with outside air at the discharge port, the distance between the thermal energy supply unit and the discharge port is H, the height of the liquid path is h, and the thermal energy supply unit When the distance between the center and the end of the liquid path is L, 0.1 ≦ Lh / H
It is characterized by satisfying 2 ≦ 10.

【0013】本発明のインクジェット記録方法は、イン
ク供給源からインクの供給を受けるために該供給源に連
通している液路と、該液路内のインクに熱エネルギーを
与えて核沸騰を急激に越える温度上昇により気泡を生成
させるための熱エネルギー供給手段と、該熱エネルギー
供給手段に対向して設けられ前記インクを吐出させるた
めの吐出口とを備え、前記熱エネルギー供給手段と前記
吐出口との間の距離をH、前記液路の高さをh、前記熱
エネルギー供給手段の中心と前記液路の終端部との間の
距離をLとしたときに、0.1≦Lh/H2 ≦10を満
たすインクジェット記録ヘッドを用い、前記熱エネルギ
ー供給手段により前記インクに熱エネルギーを与えて該
インクに核沸騰を急激に超える温度上昇により気泡を生
成させ、該気泡を外気と連通させるとともに前記吐出口
近傍のインクの少なくとも一部を吐出させることを特徴
とする。
According to the ink jet recording method of the present invention, a liquid channel communicating with the ink source for receiving the ink from the ink source and a thermal energy is applied to the ink in the liquid channel to rapidly generate nucleate boiling. The thermal energy supply means for generating bubbles due to the temperature rise exceeding the temperature, and the ejection port provided opposite to the thermal energy supply means for ejecting the ink, and the thermal energy supply means and the ejection port. Is H, the height of the liquid passage is h, and the distance between the center of the thermal energy supply means and the end portion of the liquid passage is L, 0.1 ≦ Lh / H using an inkjet recording head that satisfies 2 ≦ 10, to produce a bubble by rapidly than the temperature rise nucleate boiling to the ink by applying thermal energy to the ink by the heat energy supply means, the bubble Characterized in that in conjunction with communicating the gas-ejecting at least a part of the ink of the discharge opening neighborhood.

【0014】また、気泡を外気と連通する状態をより安
定させるための条件としては、第1に前記連通時に、前
記気泡によって前記液路を遮断しないことを特徴とする
こと、第2に前記連通時は、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で、第3に
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上記気泡を外気と連通させるこ
との少なくとも1つを挙げることができる。
As conditions for further stabilizing the state in which the bubbles communicate with the outside air, firstly, the liquid passage is not blocked by the bubbles during the communication, and secondly, the communication is performed. When the internal pressure of the bubbles is equal to or lower than the external pressure, the bubbles are communicated with the outside air. Thirdly, during the communication, the acceleration of the moving speed of the tip portion of the bubbles in the discharge direction is not positive. At least one of communicating air bubbles with the outside air can be mentioned.

【0015】また、本発明のインクジェット記録装置
は、前記のインクジェット記録ヘッドと、該インクジェ
ット記録ヘッドと記録媒体とを相対的に移動させる手段
と、前記熱エネルギー供給手段を駆動させる手段と、を
具えたことを特徴とする。
The ink jet recording apparatus of the present invention comprises the above ink jet recording head, means for relatively moving the ink jet recording head and the recording medium, and means for driving the thermal energy supply means. It is characterized by that.

【0016】[0016]

【作用】本発明は、熱エネルギー供給手段と吐出口とが
対向する連通吐出方式の構成において、前記熱エネルギ
ー供給手段と前記吐出口との間の距離H、液路の高さ
H、前記熱エネルギー供給手段の中心と前記液路の終端
部との間の距離Lとが、0.1≦Lh/H2 ≦10を満
たすように設定することによって、気泡を外気と連通さ
せてインク滴を吐出させる際に、複雑な構成を必要とす
ることなく、環境等で気泡の形成が変化しても適正なイ
ンク滴の吐出を達成し、そして、画質を安定化させて、
画像乱れのない高品位な記録画像を実現する。
According to the present invention, in the structure of the continuous discharge system in which the thermal energy supply means and the discharge opening face each other, the distance H between the thermal energy supply means and the discharge opening, the height H of the liquid passage, and the heat By setting the distance L between the center of the energy supply means and the end portion of the liquid path so as to satisfy 0.1 ≦ Lh / H 2 ≦ 10, the bubbles are made to communicate with the outside air and ink droplets are formed. When ejecting, it does not require a complicated configuration, achieves proper ejection of ink droplets even when the formation of bubbles changes due to the environment, etc., and stabilizes the image quality.
Realizes high-quality recorded images without image distortion.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1(a),(b)は、本発明の前提とな
る連通吐出方式、つまり熱エネルギー発生手段と吐出口
とが対向する構成を前提とした連通吐出方式による記録
原理の説明図である。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) are explanatory views of the recording principle by the continuous discharge method which is the premise of the present invention, that is, the continuous discharge method which presupposes that the thermal energy generating means and the discharge port are opposed to each other. Is.

【0019】図1(a)はインクジェット記録ヘッドの
要部の断面図であり、同図において、基板1上には発熱
抵抗層(熱エネルギー供給手段)2が備えられ、その基
板1上に装着されるオリフィスプレートOPによって、
インクの共通液室Cに連通しかつ屈曲する液路Bと、吐
出口5が形成されている。発熱抵抗層2と吐出口5は対
向している。そして、発熱抵抗層2は、記録信号に応じ
た電極信号(パルス信号)が供給されることにより、液
路B内のインク(斜線を付して示す)に膜沸騰を生じさ
せる急激な温度上昇を短時間のうちに生じて(300℃
以上)、気泡(バブル)6を生成せしめる。その気泡6
は成長して、オリフィスプレートOPの厚み部分のイン
クを押しやり、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における吐出
口近傍領域A2にて大気(外気)と連通する。このよう
な連通状態によれば、スプラッシュすることなく、また
霧(ミスト)状のインク滴も発生せずに、図1(a)中
の破線で示すような安定したインク液滴7を吐出口5の
中心部から吐出することができる。この時、気泡6の成
長は、液路Bを遮断するものではないので、吐出方向へ
向かう必要のないインクを、液路B内のインクと連続し
た集合体として残すことができ、この結果、インク液滴
7の吐出量の安定化及び吐出速度の安定化が実現でき
る。また、膜沸騰のうち、特に300℃以上の安定化域
を利用して、気泡6を吐出口5の近傍において急激にし
かも確実に発生させることができるので、非遮断状態と
なる液路Bのリフィル性と相俟って高安定かつ高速記録
を達成することができる。
FIG. 1A is a sectional view of a main part of an ink jet recording head. In FIG. 1A, a heating resistance layer (heat energy supplying means) 2 is provided on a substrate 1 and mounted on the substrate 1. With the orifice plate OP
A liquid path B that communicates with the common liquid chamber C for ink and is bent, and a discharge port 5 are formed. The heat generation resistance layer 2 and the ejection port 5 face each other. Then, the heating resistance layer 2 is supplied with an electrode signal (pulse signal) corresponding to the recording signal, so that the ink in the liquid path B (shown by hatching) causes a rapid temperature rise that causes film boiling. Occurs within a short time (300 ° C
Above), the bubbles 6 are generated. That bubble 6
Grows and pushes out the ink in the thickness portion of the orifice plate OP, and dilutes the ink in that portion. After that, the bubbles 6 communicate with the atmosphere (outside air) in the area A2 near the outlet on the outside-side peripheral edge A1 of the outlet 5. According to such a communication state, a stable ink droplet 7 as shown by a broken line in FIG. 1A is ejected without splashing and without generating mist-like ink droplets. 5 can be discharged from the central part. At this time, since the growth of the bubbles 6 does not block the liquid path B, it is possible to leave the ink that does not have to go in the ejection direction as an aggregate that is continuous with the ink in the liquid path B. As a result, It is possible to realize the stabilization of the ejection amount of the ink droplet 7 and the stabilization of the ejection speed. In addition, since the bubble 6 can be rapidly and reliably generated in the vicinity of the discharge port 5 by utilizing the stabilization region of film boiling of 300 ° C. or more, the liquid passage B in the non-blocking state can be formed. Highly stable and high-speed recording can be achieved in combination with refillability.

【0020】図1(b)は、同図(a)における断面位
置を液路Bの幅方向(紙面の表示方向)にずらして示す
断面図である。図1(b)からも分かるように、液路B
中のインク(斜線を付して示す)は、インク液滴7に対
して連通しており、気泡6の中央部分が吐出口5の近傍
で大気と連通する際に、気泡6の中央からはずれた位置
において液滴7と液路B内のインクとが連通状態を保っ
ていることが理解されよう。6Wは、気泡の端部の形状
を示している。
FIG. 1 (b) is a sectional view showing the position of the cross section in FIG. 1 (a) shifted in the width direction of the liquid passage B (the display direction on the paper surface). As can be seen from FIG. 1 (b), the liquid path B
The ink inside (shown with diagonal lines) communicates with the ink droplet 7, and when the central portion of the bubble 6 communicates with the atmosphere in the vicinity of the ejection port 5, the ink deviates from the center of the bubble 6. It will be understood that the droplet 7 and the ink in the liquid path B maintain communication with each other at different positions. 6W has shown the shape of the edge part of a bubble.

【0021】上記図1のインクジェット記録ヘッドにお
いて、より一層好ましい液滴形成を達成するための条件
を以下に挙げる。
The conditions for achieving more preferable droplet formation in the ink jet recording head shown in FIG. 1 are listed below.

【0022】第1条件は、バブルbの内圧が外気圧より
低い条件でバブル6を外気と連通させることである。
The first condition is that the bubble 6 communicates with the outside air under the condition that the inner pressure of the bubble b is lower than the outer pressure.

【0023】すなわち、バブル6の内圧が外気圧より低
い条件でバブル6を外気と連通させることは、バブル6
の内圧が外気圧より高い条件で連通させる場合に生じる
問題、つまり吐出口5近傍の不安定なインクを飛散させ
るという問題がなく、また更に、それらの圧力が等しい
場合よりも、その吐出口5の近傍の不安定なインクを液
路B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の吐出の実現と、不要インクの飛散
防止を図ることができる。
That is, to make the bubble 6 communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble 6 is lower than the outside pressure,
There is no problem that occurs when the internal pressure of the ink is communicated under the condition that the pressure is higher than the external pressure, that is, the problem that the unstable ink in the vicinity of the ejection port 5 is scattered. Since a force for drawing the unstable ink in the vicinity of the above into the liquid path B is small, it is possible to realize more stable ink ejection and prevent scattering of unnecessary ink.

【0024】第2条件は、吐出口5の先端におけるバブ
ル6の移動速度の1次微分値が負となる条件でバブル5
と外気とを連通させることである。この第2条件は、上
記第1条件の別表現でもあり、バブル6の膨張速度の1
次微分が負となるときに、バブル6と外気とを連通させ
ることにより、バブル6の内圧が外気圧よりも低い条件
で連通することになる。この第2条件によれば、バブル
6と外気との連通時に、その連通部近傍のインクがイン
クを吐出するために過度に加速度を受けることによる問
題、つまりその連通部近傍のインクが主インク滴と分離
してしまうといった問題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、しかも高密度に吐出口5を配置した場合では、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。
The second condition is that the first differential value of the moving speed of the bubble 6 at the tip of the discharge port 5 is negative.
To communicate with the outside air. This second condition is also another expression of the above-mentioned first condition, and the expansion speed of the bubble 6 is 1
By making the bubble 6 communicate with the outside air when the second derivative becomes negative, the bubbles 6 communicate with each other under the condition that the internal pressure of the bubble 6 is lower than the outside atmospheric pressure. According to the second condition, when the bubble 6 and the outside air are communicated with each other, the ink in the vicinity of the communication portion is excessively accelerated due to the ejection of the ink, that is, the ink in the vicinity of the communication portion is the main ink droplet. It is also possible to solve the problem of being separated from. When the above-mentioned separation occurs, the ink in the vicinity thereof is significantly scattered in the form of a splash or becomes a mist, and when the ejection ports 5 are arranged at a high density, the ink adheres to the ejection port surface. In some cases, the ejection failure may be caused by the above, but this can be solved by the second condition.

【0025】図2(a),(b)は、本発明が適用され
ているインクジェット記録ヘッドの部分構造を開示する
もので、5は断面円形の吐出口、12はインク供給路
(以下、「液路」ともいう)、2は略正方形の発熱抵抗
部の発熱部(熱エネルギー供給手段)である。1は絶縁
基板であり、その表面に発熱抵抗部を有している。イン
ク供給路12は、発熱部2(以下、「ヒータ」ともい
う)の位置にて屈曲しており、発熱部2と吐出口5とは
対向している。8は、インク供給路12と吐出口5を形
成するオリフィスプレートである。また、そのオリフィ
スプレート8は、インク供給路12に連通する共通液室
10をも形成している。
2 (a) and 2 (b) disclose a partial structure of an ink jet recording head to which the present invention is applied, 5 is an ejection port having a circular cross section, 12 is an ink supply path (hereinafter, referred to as " Also referred to as a "liquid passage") 2 is a heat generating portion (heat energy supplying means) of a substantially square heat generating resistance portion. Reference numeral 1 is an insulating substrate having a heating resistor portion on its surface. The ink supply path 12 is bent at the position of the heat generating portion 2 (hereinafter, also referred to as “heater”), and the heat generating portion 2 and the ejection port 5 face each other. Reference numeral 8 is an orifice plate that forms the ink supply path 12 and the ejection port 5. The orifice plate 8 also forms a common liquid chamber 10 that communicates with the ink supply passage 12.

【0026】ヒータ2にて生起したインク中の気泡(バ
ブル)を吐出口5より外気と連通させて、後述するよう
にインクを吐出させるためには、ヒータ2の大きさや、
吐出口5とヒータ2との間の距離、液路12の幅や長さ
や高さ、吐出口5の大きさ等の条件を考慮して適宜設定
すれば良い。特に、ヒータ2にて生起したバブルを効率
良く吐出口5より外気と連通させ、且つ本記録方式の特
長の一つであるところの吐出するインク滴の大きさ(体
積)を一定にするためには、後述するように、前記した
諸条件の中でも、吐出口5とヒータ2との間の距離H
と、液路12の高さhと、液路12の長さLとの関係が
重要である。
In order to make air bubbles in the ink generated in the heater 2 communicate with the outside air from the discharge port 5 to discharge the ink as described later, the size of the heater 2 and
It may be appropriately set in consideration of the distance between the discharge port 5 and the heater 2, the width, length and height of the liquid passage 12, the size of the discharge port 5, and the like. In particular, in order to efficiently communicate the bubble generated in the heater 2 with the outside air from the ejection port 5 and to keep the size (volume) of the ejected ink droplet, which is one of the features of this recording method, constant. As will be described later, among the above-mentioned conditions, the distance H between the discharge port 5 and the heater 2 is
And the relationship between the height h of the liquid passage 12 and the length L of the liquid passage 12 is important.

【0027】すなわち、バブル6を外気に連通させてイ
ンク吐出を行う連通吐出方式の場合には、特に、次のよ
うな機能の安定化が要求される。
That is, in the case of the continuous discharge method in which the bubbles 6 are communicated with the outside air to discharge the ink, it is particularly required to stabilize the following functions.

【0028】インクの吐出方向の安定化 バブル6の成長の安定化 インクの連続吐出の安定化 吐出口5とヒータ2との間の距離Hと、液路12の高さ
hは、特に、上記,の安定化に大きな影響を及ぼ
す。すなわち、バブル6が外気を連通してインク液滴7
が吐出する際には、図3に示すように、吐出口5内にお
ける液滴7の基端部分にはメニスカスが生じ、そのメニ
スカスの高さは、液路12側の方がその反対側よりも高
くなる。したがって、前者側のメニスカスの部分M1
液滴7を引く力F1 は、後者側のメニスカスの部分M2
が液滴7を引く力F2 よりも大きくなり、それらの力F
1 ,F2 の差が大きい場合には、液滴7が吐出方向が矢
印D方向に傾いて、上記のインクの吐出方向の安定化
と、のバブル6の成長の安定化が損なわれることにな
る。メニスカスの部分M1 ,M2 の高低差、つまり力F
1 ,F2 の差は、吐出口5とヒータ2との間の距離H
と、液路12の高さhとの比h/Hに応じて変化する。
Stabilization of ink discharge direction Stabilization of growth of bubble 6 Stabilization of continuous ink discharge The distance H between the discharge port 5 and the heater 2 and the height h of the liquid passage 12 are, in particular, as described above. Has a great influence on the stabilization of. That is, the bubble 6 communicates with the outside air and the ink droplet 7
As shown in FIG. 3, a meniscus is generated at the base end portion of the droplet 7 in the discharge port 5, and the height of the meniscus is higher on the liquid passage 12 side than on the opposite side. Will also be higher. Thus, the force F 1 which portion M 1 of the meniscus of the former side pulls the droplet 7, the portion of the meniscus of the latter side M 2
Becomes larger than the force F 2 that pulls the droplet 7, and these forces F
When the difference between 1 and F 2 is large, the ejection direction of the droplet 7 is inclined in the direction of arrow D, and the stabilization of the ejection direction of the ink and the stabilization of the growth of the bubble 6 are impaired. Become. The height difference between the meniscus portions M 1 and M 2 , that is, the force F
The difference between 1 and F 2 is the distance H between the discharge port 5 and the heater 2.
, And the height h of the liquid passage 12 and the ratio h / H.

【0029】一方、液路12の長さLと距離Hは、特
に、上記の安定化に大きな影響を及ぼす。すなわち、
長さLは、共通液室10との境の終端部から、ヒータ2
の中心、つまりバブル6の発生中心となる発泡点Pまで
の間の液路12の長さであり、また、距離Hは、発泡点
Pから吐出口5までの間の長さであり、前者の長さLに
相当する液路12の部分12Aを通して発泡点Pにイン
クが供給され、後者の距離Hに相当する液路12の部分
12Bを通して発泡点からインクが吐出することにな
る。そして、両者の部分12A,12Bにおけるインク
の流路抵抗大きさの関係は、インクのリフィル性、つま
りインクの連続吐出の安定性に大きく影響することにな
る。両者の部分12A,12Bの流路抵抗は、長さLと
距離Hに応じて変化するため、結局、それらの比L/H
が上記のインクの連続吐出の安定化に特に大きな影響
を及ぼすことになる。
On the other hand, the length L and the distance H of the liquid passage 12 have a great influence particularly on the above-mentioned stabilization. That is,
The length L is measured from the end of the boundary with the common liquid chamber 10 to the heater 2
Is the length of the liquid path 12 between the center of the bubble, that is, the bubble point P at which the bubble 6 is generated, and the distance H is the length between the bubble point P and the discharge port 5. The ink is supplied to the bubbling point P through the portion 12A of the liquid path 12 corresponding to the length L of the above, and the ink is ejected from the bubbling point through the portion 12B of the liquid path 12 corresponding to the latter distance H. The relationship between the flow path resistance of the ink in the portions 12A and 12B greatly affects the refillability of the ink, that is, the stability of continuous ink ejection. Since the flow path resistances of both parts 12A and 12B change according to the length L and the distance H, their ratio L / H
Has a particularly great influence on the stabilization of the continuous ejection of the ink.

【0030】そこで、本発明では、H,h,Lの値を下
式(1)の関係を満たすように設定した。
Therefore, in the present invention, the values of H, h, and L are set so as to satisfy the relationship of the following expression (1).

【0031】[0031]

【数1】 [Equation 1]

【0032】つまり、0.1≦Lh/H2 ≦10の関係
を満たすように構成した。
In other words, the constitution is such that the relation of 0.1 ≦ Lh / H 2 ≦ 10 is satisfied.

【0033】上記の関係式を満たさない場合、例えば、
Lh/H2 <0.1の場合、つまりHが比較的大きくか
つhとLが比較的小さい場合は、ヒータ2で生起したバ
ルブ6を効率良く吐出口5より外気と連通させてインク
を吐出させることが困難となり、ヒータ2で生起したバ
ブル6が液路12の方向へも成長しやすくなって、バブ
ル6を効率的に外気と連通させることが難しくなる。ま
た、バブル6が外気と連通した後に、吐出口5とヒータ
2との間にインク残りが生じる場合があり、インク滴7
の大きさが不安定となる。
When the above relational expression is not satisfied, for example,
When Lh / H 2 <0.1, that is, when H is relatively large and h and L are relatively small, the valve 6 generated in the heater 2 is efficiently communicated with the outside air from the ejection port 5 to eject ink. It becomes difficult to cause the bubble 6 to grow, and the bubble 6 generated in the heater 2 easily grows in the direction of the liquid path 12, and it becomes difficult to efficiently communicate the bubble 6 with the outside air. Further, after the bubble 6 communicates with the outside air, ink may remain between the ejection port 5 and the heater 2, and the ink droplet 7
Becomes unstable.

【0034】さらに、Lh/H2 >10の場合、つまり
Hが比較的小さくかつhとLが比較的大きい場合は、実
質的に液路12の長さLが長くなり、インク吐出後のイ
ンクのリフィルに長い時間を要することになって、高い
周波数で記録ヘッドを駆動することが困難となる。
Further, when Lh / H 2 > 10, that is, when H is relatively small and h and L are relatively large, the length L of the liquid passage 12 is substantially long, and the ink after ink ejection is long. Therefore, it takes a long time to refill, and it becomes difficult to drive the recording head at a high frequency.

【0035】上記関係式において、より好ましい範囲は
0.3≦Lh/H2 ≦7であって、この範囲であれば、
バブル6を効率良く吐出口5より外気と連通させてイン
ク液滴7を吐出させることができて、吐出口5の近傍
に、実質的にインク残りを生じさせずに、特に微小なイ
ンク液滴7の体積を常に安定化させることができる。し
かも、実用的な高い周波数で記録ヘッドを駆動すること
が可能となる。
In the above relational expression, the more preferable range is 0.3 ≦ Lh / H 2 ≦ 7.
The ink droplet 7 can be ejected by efficiently communicating the bubble 6 with the outside air from the ejection port 5, and ink residue is not generated substantially in the vicinity of the ejection port 5, and a particularly small ink droplet is formed. The volume of 7 can always be stabilized. Moreover, it becomes possible to drive the recording head at a practically high frequency.

【0036】さらに好ましい範囲は、0.5≦Lh/H
2 ≦5であって、この範囲であれば、インクのリフィル
性を向上させると共にバブル6の成長を液路12側では
なく確実に吐出口5側に向かわせることができて、他の
不安定要素があっても、極めて安定した記録を行なうこ
とが可能となる。したがって、特に、吐出口5が多数隣
接して形成されるいわゆるマルチノズルの場合に、それ
らの吐出口5の内径精度のバラツキや液路12の幅精度
のバラツキの影響を小さく抑えることができる。
A more preferable range is 0.5≤Lh / H
In the case of 2 ≦ 5 and within this range, it is possible to improve the refillability of the ink and surely direct the growth of the bubble 6 not to the liquid passage 12 side but to the ejection port 5 side, which causes other instability. Even with the elements, extremely stable recording can be performed. Therefore, particularly in the case of a so-called multi-nozzle in which a large number of ejection ports 5 are formed adjacent to each other, it is possible to suppress the influence of variations in the inner diameter accuracy of the ejection ports 5 and variations in the width accuracy of the liquid passages 12 to be small.

【0037】下表1は、本発明の効果を説明するための
実験例を示す。
Table 1 below shows experimental examples for explaining the effects of the present invention.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】表1において、長さの単位はμmであり、
実験例1〜5では、吐出周波数を4KHz,駆動パルス
を3μsecとし、また実験例1,3,6,7では、吐
出口5の内径B(図2(b)参照)と液路12の幅b
(同図2(b)参照)を共に30μmとし、他の実験例
2,4,5では、それらの内径Bと幅bを共に50μm
とした。実験の結果は、本発明の関係式(1)の条件を
満足する実験例1〜3では良好であるが、実験例4,5
では、この条件から外れているために、安定したインク
吐出ができなかった。
In Table 1, the unit of length is μm,
In Experimental Examples 1 to 5, the ejection frequency was 4 KHz and the driving pulse was 3 μsec. In Experimental Examples 1, 3, 6, and 7, the inner diameter B of the ejection port 5 (see FIG. 2B) and the width of the liquid passage 12 were set. b
(See FIG. 2B), both are set to 30 μm, and in other experimental examples 2, 4 and 5, the inner diameter B and the width b are both set to 50 μm.
And Although the experimental results are good in Experimental Examples 1 to 3 that satisfy the condition of the relational expression (1) of the present invention, Experimental Examples 4 and 5
However, since this condition is not satisfied, stable ink ejection was not possible.

【0040】ところで、吐出口5の内径Bと液路12の
幅bは、前述した,,の安定化に対して、さほど
大きな影響はない。それは、液路12の部分12Bにお
いては、インクの吐出圧によって吐出口5の内周面に生
じる反力が互いに相殺し合い、また、液路12の部分1
2Aにおいては、インクの吐出圧によってその部分12
Aの内側面に生じる反力が互いに相殺し合うと考えられ
るからである。
By the way, the inner diameter B of the discharge port 5 and the width b of the liquid passage 12 do not significantly affect the above-described stabilization of. In the portion 12B of the liquid passage 12, the reaction forces generated on the inner peripheral surface of the ejection port 5 due to the ejection pressure of the ink cancel each other out.
In 2A, the portion 12 is affected by the ink ejection pressure.
This is because the reaction forces generated on the inner surface of A are considered to cancel each other out.

【0041】しかし、環境温度の変化が大きい場合に
は、インクの大きな粘性変化によって、安定したインク
吐出が阻害されることも考えられるため、上記Bとbの
比b/Bを考慮して、H,h,Lの値を下式(2)の関
係式を満たすように設定することが望ましい。
However, when the change in the environmental temperature is large, it is possible that stable ink ejection is hindered by the large change in the viscosity of the ink. Therefore, considering the ratio b / B of B and b, It is desirable to set the values of H, h, and L so as to satisfy the relational expression of the following expression (2).

【0042】[0042]

【数2】 [Equation 2]

【0043】なお、上式(1)における下限値0.1と
上限値10は、前述した実施例の場合と同様に、より好
ましくは0.3と7とすることが良く、さらには0.5
と5とすることが望ましい。
Incidentally, the lower limit value 0.1 and the upper limit value 10 in the above equation (1) are more preferably 0.3 and 7, similarly to the case of the above-mentioned embodiment, and further, 0. 5
It is desirable to set to 5.

【0044】図4は、吐出口5を多数接近させて形成し
た場合の好適な構成例を示す。吐出口5を多数接近させ
た場合には、インクの吐出圧によって生じるいわゆるバ
ック波、つまりインク吐出時に液路12から共通液室1
0に伝わる圧力変動は、隣接する他の液路12内に伝わ
って、インク液滴の安定した吐出に悪影響を及ぼすおそ
れがある。そこで、この図4のように、吐出口5をいわ
ゆる千鳥状に配置して、液路12を同図中の上下にずら
した。この結果、吐出口5の高密度な配置が可能とな
る。
FIG. 4 shows an example of a suitable structure when a large number of ejection ports 5 are formed close to each other. When a large number of ejection ports 5 are brought close to each other, a so-called back wave generated by the ejection pressure of ink, that is, from the liquid passage 12 to the common liquid chamber 1 at the time of ink ejection
The pressure fluctuation transmitted to 0 may be transmitted to another adjacent liquid passage 12 and adversely affect stable ejection of ink droplets. Therefore, as shown in FIG. 4, the discharge ports 5 are arranged in a so-called zigzag pattern, and the liquid passages 12 are vertically displaced in the drawing. As a result, the discharge ports 5 can be arranged at a high density.

【0045】図5(a)〜(e)は、バブル6の内圧と
体積の時間変化の説明図である。バブル6が外気と連通
するときには、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する上において、バブルの内
圧が外気圧より低い条件でバブルを外気と連通させるこ
とが好ましい。
FIGS. 5 (a) to 5 (e) are explanatory views of changes in the internal pressure and volume of the bubble 6 with time. When the bubble 6 communicates with the outside air, it is preferable that the bubble communicates with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the outside atmospheric pressure in order to prevent the mist of the ink and the splash from contaminating the inside of the recording paper and the apparatus.

【0046】この条件を満足させるためには、図5
(a)中のt≧t1の時刻においてバブル6と外気とを
連通させれば良い。実際には、バブル6の成長にともな
ってインクが吐出されてしまうため、バブル6の内圧又
は体積と時間との関係のグラフは図5(b)に示される
ようになる。すなわち、図5(b)においてt=tb
(t1≦tb)の時刻でバブルを外気と連通させればよ
い。
In order to satisfy this condition, FIG.
The bubble 6 and the outside air may be communicated with each other at the time of t ≧ t1 in (a). In reality, since the ink is ejected as the bubble 6 grows, a graph of the relationship between the internal pressure or volume of the bubble 6 and time is as shown in FIG. 5B. That is, t = tb in FIG.
The bubble may be communicated with the outside air at the time of (t1 ≦ tb).

【0047】この条件でインク液滴7を吐出させるとバ
ブル6の内圧が外気圧より高い条件でバブル6を外気と
連通させて液滴を吐出させる(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、バブル6の体積が増大してからバブル6を外気と連
通させるので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が
得られる。また、バブル6の内圧が外気圧より低い条件
でバブル6を外気と連通させることは上記効果をより顕
著なものにすることができるという点においてより望ま
しい。
When the ink droplet 7 is discharged under this condition, compared with the case where the bubble 6 is communicated with the outside air and the droplet is discharged under the condition that the internal pressure of the bubble 6 is higher than the outside pressure (gas is ejected into the atmosphere). As described above, it is possible to prevent the recording paper and the inside of the apparatus from being contaminated by the mist of the ink and the splash. Further, since the bubble 6 is communicated with the outside air after the volume of the bubble 6 is increased, sufficient kinetic energy can be transmitted to the ink, and the effect of increasing the ejection speed can be obtained. Further, it is more desirable to make the bubble 6 communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble 6 is lower than the outside pressure because the above effect can be made more remarkable.

【0048】すなわち、バブル6の内圧が外気圧より低
い条件でバブル6を外気と連通させることはバブル6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
た吐出口近傍の不安定な液体を飛散させる事がなく、ま
た更には、該圧力が等しい場合よりもその不安定な液体
に液路内に引き込む力がわずかではあるが働くため、よ
り一層安定した液体の吐出と不要液体の飛散防止を図る
ことができる。
That is, making the bubble 6 communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble 6 is lower than the outside air pressure causes unstable in the vicinity of the discharge port which occurs when the inside pressure of the bubble 6 is communicated under the condition that the inside pressure of the bubble 6 is higher than the outside air pressure. The liquid is not scattered, and moreover, the force that draws the unstable liquid into the liquid passage works slightly more than in the case where the pressure is equal, so that more stable liquid discharge and unnecessary liquid It is possible to prevent scattering.

【0049】次に、バブルの内圧と外気圧との関係を測
定する方法について説明する。
Next, a method for measuring the relationship between the internal pressure of the bubble and the external pressure will be described.

【0050】バブルの内圧と外気圧との大小関係は、直
接バブル内の圧力を測定することは難しいので以下に示
す方法によって、あるいは、それら方法を適宜組み合わ
せることによって知ることができる。先ず、バブルの体
積、または吐出口より外側にあるインクの体積の時間変
化を測定することによって、バブルの内圧と外気圧との
大小関係を知る方法について説明する。
Since it is difficult to directly measure the pressure inside the bubble, the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external atmospheric pressure can be known by the method shown below or by appropriately combining these methods. First, a method of knowing the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external atmospheric pressure by measuring the time change of the volume of the bubble or the volume of the ink outside the ejection port will be described.

【0051】インクが発泡を開始してからバブルが外気
と連通するまでの時間におけるバブルの体積Vを測定
し、Vの二次微分d2V/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、d2V/dt2>0であればバブルの内圧は
外圧よりも高く、d2V/dt2≦0であればバブルの
内圧は外圧以下である。図5(c)で説明すると、発泡
開始t=t0よりt=t1まではバブルの内圧は外気圧
よりも高くd2V/dt2>0となり、t=t1よりバ
ブルが外気と連通するまでの時間t=tbまではバブル
の内圧は外気圧以下であり、d2V/dt2≦0とな
る。以上のようにVの二次微分d2V/dt2を求める
ことでバブルの内圧と外気圧との大小関係を知ることが
できる。
The volume relationship V between the internal pressure and the external pressure of the bubble is determined by measuring the volume V of the bubble from the time when the ink starts foaming to the time when the bubble communicates with the outside air and obtaining the second derivative of V d2V / dt2. You can know.
That is, if d2V / dt2> 0, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure, and if d2V / dt2 ≦ 0, the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external pressure. Explaining with reference to FIG. 5C, the internal pressure of the bubble becomes higher than the external pressure and becomes d2V / dt2> 0 from t = t0 to t = t1 from the start of foaming, and the time t from the time t = t1 until the bubble communicates with the external air. The internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external atmospheric pressure until tb, and d2V / dt2 ≦ 0. As described above, the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external atmospheric pressure can be known by obtaining the second derivative d2V / dt2 of V.

【0052】なお、この場合、バブルが記録ヘッドの外
側から見えることが必要である。記録ヘッドの外側から
バブルを観察するためには、記録ヘッドの一部が透明な
部材で形成され、バブルの発泡、成長等が記録ヘッドの
外部から観察できるような構成であることが望ましい。
記録ヘッドの構成部材が非透明である場合には、例え
ば、記録ヘッドの天板等を透明な部材に置き換えればよ
い。このとき、置き換えられる部材と置き換える部材の
硬度、弾性度等は極力同じに選ぶのが望ましい。
In this case, it is necessary that the bubble be visible from the outside of the recording head. In order to observe the bubble from the outside of the recording head, it is desirable that a part of the recording head is formed of a transparent member and the bubble formation, growth, etc. of the bubble can be observed from the outside of the recording head.
When the constituent members of the recording head are non-transparent, for example, the top plate of the recording head may be replaced with a transparent member. At this time, it is desirable that the member to be replaced and the member to be replaced have the same hardness, elasticity, etc. as much as possible.

【0053】構成部材の置き換えとしては、記録ヘッド
の天板が例えば金属、不透明なセラミックあるいは着色
されたプラスチックの場合は、透明なプラスチック(一
例としては透明アクリル)、ガラス等に変更すればよい
が、もちろん置き換え場所とそれに用いられる材料は上
記した場所および材料に限られるものではない。
When the top plate of the recording head is made of, for example, metal, opaque ceramic, or colored plastic, the constituent members may be replaced with transparent plastic (transparent acrylic, for example), glass, or the like. Of course, the replacement place and the material used therefor are not limited to the above-mentioned place and material.

【0054】しかしながら、このとき部材の物性の違い
による発泡特性の違いを回避するためにできるだけイン
クに対する濡れ性などの物性が元の部材に近いものを選
ぶことが望ましい。元の部材のものと同等の発泡状態で
あるかどうかは、吐出させてその吐出速度や吐出体積が
元の状態と同じかどうかを見ることによって確認するこ
とができる。予め透明な部材で構成されている場合は以
上の操作は不要である。
However, at this time, in order to avoid the difference in the foaming characteristics due to the difference in the physical properties of the members, it is desirable to select the one whose physical properties such as wettability to ink are as close as possible to the original member. Whether or not the foamed state is equivalent to that of the original member can be confirmed by discharging and checking whether or not the discharge speed and the discharge volume are the same as the original state. If it is made of a transparent member in advance, the above operation is not necessary.

【0055】また、記録ヘッドの構成部材を他の部材に
置き換えなくとも、あるいは、記録ヘッドの構成上他の
部材に置き換えられない場合でも以下の方法によってバ
ブルの内圧と外圧との大小関係を知ることができる。
Further, even if the constituent members of the recording head are not replaced with other members, or even if the constituent members of the recording head cannot be replaced with other members, the magnitude relation between the internal pressure and the external pressure of the bubble is known by the following method. be able to.

【0056】別の方法は発泡を開始してからインク滴が
飛翔するまでの時間において、吐出口より外側に飛び出
したインクの体積Vdを測定し、Vdの二次微分d2V
d/dt2を求めることによってバブルの内圧と外気圧
の大小関係を知ることができる。即ち、d2Vd/dt
2>0であればバブルの内圧は外気圧よりも高く、d2
Vd/dt2≦0であればバブルの内圧が外気圧以下で
ある。図5(d)はバブルの内圧が外気圧よりも高い状
態でバブルを連通したときに、吐出口より飛び出したイ
ンクの体積Vdの一次微分dVd/dtの時間変化を示
したものであるが、発泡開始t=t0よりバブルが外気
と連通するまでの時間t=taまでは、バブルの内圧は
外気圧よりも高く、d2Vd/dt2>0となる。一
方、図5(b)はバブルの内圧が外気圧以下の状態でバ
ブルを外気と連通させたときのVdの一次微分dVd/
dtの時間変化を示したものである。同図より、発泡開
始t=t0よりt=t1まではバブルの内圧は外気圧よ
りも高くd2Vd/dt2>0であるが、t=t1より
t=tbまではバブルの内圧は外気圧以下でありd2V
d/dt2≦0となる。
Another method is to measure the volume Vd of the ink ejected from the ejection port in the time from the start of foaming until the ink droplet is ejected, and the second derivative d2V of Vd is measured.
By determining d / dt2, it is possible to know the magnitude relationship between the internal pressure and the external pressure of the bubble. That is, d2Vd / dt
If 2> 0, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure, and d2
If Vd / dt2 ≦ 0, the internal pressure of the bubble is below the external pressure. FIG. 5D shows a time change of the first derivative dVd / dt of the volume Vd of the ink ejected from the ejection port when the bubbles are communicated with each other in a state where the inner pressure of the bubble is higher than the outer pressure. From the start of foaming t = t0 until the time t = ta until the bubble communicates with the outside air, the internal pressure of the bubble is higher than the outside air pressure, and d2Vd / dt2> 0. On the other hand, FIG. 5B shows the first derivative dVd / of Vd when the bubble is communicated with the outside air in a state where the inside pressure of the bubble is equal to or less than the outside pressure.
It shows the change over time of dt. From the figure, from the start of foaming t = t0 to t = t1, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure and is d2Vd / dt2> 0, but from t = t1 to t = tb, the internal pressure of the bubble is below the external pressure. Yes d2V
d / dt2 ≦ 0.

【0057】以上のようにVdの二次微分d2Vd/d
t2を求めることでバブルの内圧と外気圧との大小関係
を知ることができる。
As described above, the second derivative of Vd d2Vd / d
By determining t2, it is possible to know the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external atmospheric pressure.

【0058】吐出口より外側に存在するインクの体積V
dの測定法を説明する。吐出後各時刻における液滴の形
状は、ストロボやLED、レーザなどの光源を用いてパ
ルス光で吐出口から飛び出している液滴を照明しながら
顕微鏡で観察することによって測定することができる。
即ち、一定周波数で連続して吐出している記録ヘッドに
対して、その駆動パルスに同期してかつ所定のディレイ
時間をおいてパルス光を発光させることにより、その吐
出から所定時間後における一方向から見た液滴の投影形
状を測定できる。このときパルス光のパルス幅は測定に
十分な光量が確保できる範囲でできるだけ小さい方がよ
り正確に測定を行なうことができる。
Volume V of ink existing outside the ejection port
The measuring method of d will be described. The shape of the droplet at each time after ejection can be measured by observing with a microscope while illuminating the droplet ejecting from the ejection port with pulsed light using a light source such as a strobe, an LED, or a laser.
That is, the recording head ejecting continuously at a constant frequency is caused to emit pulsed light in synchronization with the drive pulse and after a predetermined delay time, so that one direction after a predetermined time from the ejection The projected shape of the droplet viewed from can be measured. At this time, the pulse width of the pulsed light can be more accurately measured if the pulse width is as small as possible within a range in which a sufficient amount of light can be secured for measurement.

【0059】これらの方法によって、バブルが外気に連
通する瞬間に液路側から外側に向かっての気流が観測さ
れれば、バブルの内圧が外気圧よりも高い状態で連通し
たことを示し、液路内へ流入する気流が観測されればバ
ブルの内圧が外気圧よりも低い状態で連通したことを示
す。
By these methods, if an air flow from the liquid passage side to the outside is observed at the moment when the bubble communicates with the outside air, it indicates that the internal pressure of the bubble is higher than the outside air pressure, and the liquid passage is communicated. If the airflow flowing in is observed, it indicates that the bubbles communicated with each other in a state where the internal pressure was lower than the external pressure.

【0060】バブルと外気との連通時の他の条件として
は、図6に示したようにバブルの吐出口方向先端の移動
速度の一次微分値が負となる条件でバブルと外気とを連
通させる条件が好ましい。
As another condition when the bubble and the outside air are communicated with each other, the bubble and the outside air are communicated with each other under the condition that the primary differential value of the moving speed of the tip of the bubble toward the discharge port is negative as shown in FIG. Conditions are preferred.

【0061】すなわち、この条件は、バブルと外気との
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、主インク滴と分離して
しまうことを主たる技術課題と認識したものである。こ
の分離によると、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結果となる。このような問
題が発生するのは、図6(a),(b)にそれぞれ示さ
れた曲線Aの場合であって、バブルの吐出口方向先端の
移動速度の1次微分値が正であることが確認された。
That is, this condition has a technical problem that the ink in the vicinity of the communication portion is excessively accelerated due to the ejection of the ink during the communication between the bubble and the outside air, so that the ink is separated from the main ink droplet. It is the one I have recognized. According to this separation, it is noticeable that the ink in the vicinity thereof is splashed or becomes a mist, and in addition, in a high-density ejection port arrangement, ejection failure due to adhesion of ink to the ejection port surface is caused. Become. Such a problem occurs in the case of the curve A shown in FIGS. 6A and 6B, respectively, and the first-order differential value of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction is positive. It was confirmed.

【0062】図7(a),(b)に示した曲線Bは、バ
ブルの吐出口方向先端の移動速度の1次微分値が負の条
件下で、生起されたバブルを外気と連通させて液滴を吐
出させるので、液滴の体積を常に安定化させ高品位な記
録画像を得ることができる。従って、インクミストやス
プラッシュによる記録紙の地汚れや装置内の汚れを防止
できる。
The curves B shown in FIGS. 7A and 7B are obtained by communicating the generated bubbles with the outside air under the condition that the first differential value of the moving velocity of the tip of the bubble in the outlet direction is negative. Since the droplets are ejected, the volume of the droplets can always be stabilized and a high quality recorded image can be obtained. Therefore, it is possible to prevent the background stain of the recording paper and the stain inside the apparatus due to the ink mist and the splash.

【0063】更に、インクに対してバブルの運動エネル
ギーを十分に伝達することができるので、吐出効率が高
くなり、目詰まりを解消できる。また液滴の吐出速度が
向上するため液滴の吐出方向が安定するとともに、記録
ヘッドと記録紙間の距離を広げることができ、装置設計
が容易になる。更に、生起したバブルの消泡過程がない
ため、消泡によるヒータ破壊現象が解消され、記録ヘッ
ドの寿命が向上する。
Furthermore, since the kinetic energy of the bubble can be sufficiently transmitted to the ink, the ejection efficiency is improved and clogging can be eliminated. Further, since the droplet discharge speed is improved, the droplet discharge direction is stabilized, and the distance between the recording head and the recording paper can be increased, which facilitates device design. Further, since there is no defoaming process of the bubble that has occurred, the heater destruction phenomenon due to the defoaming is eliminated and the life of the recording head is improved.

【0064】次に、本発明を実施する上で、バブルの吐
出口方向先端の移動速度、該移動速度の1次微分値を求
める方法について以下に説明する。
Next, in carrying out the present invention, a method of obtaining the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction and the first-order differential value of the moving speed will be described below.

【0065】発泡開始後各時刻におけるバブルの吐出口
方向先端の位置は、ストロボやLED、レーザなどのパ
ルス光で記録ヘッドの天板面、あるいは側面からノズル
内に発生するバブルを照明し顕微鏡を用いて、観察する
ことができる。具体的には、図7に模式的断面図として
時系列的に示されるように、発泡開始よりバブルが外気
と連通するまでのバブルの吐出口方向先端のヒータ部の
吐出口端部からの変位量xb−nの時間変化を測定する
ことができる。該測定結果をもとに、該変位量の1次微
分dxb−n/dtを求めることにより、バブルの吐出
口方向先端の移動速度vxが求められる。次に、該移動
速度の1次微分dvx/dt(変位量の2次微分d2x
b−n/d2t)を求めることができる。
The position of the tip of the bubble in the direction of the ejection port at each time after the start of foaming is controlled by illuminating the bubble generated in the nozzle from the top plate surface or side surface of the recording head with pulsed light from a strobe, an LED, a laser, etc. Can be used and observed. Specifically, as shown in time series as a schematic cross-sectional view in FIG. 7, the displacement of the tip of the bubble in the discharge port direction from the discharge port end part from the start of foaming until the bubble communicates with the outside air. The time variation of the quantity xb-n can be measured. The moving speed vx of the tip of the bubble in the discharge port direction is calculated by calculating the first derivative dxb-n / dt of the displacement amount based on the measurement result. Next, the first derivative dvx / dt of the moving speed (second derivative d2x of the displacement amount)
b−n / d2t) can be obtained.

【0066】なお、この場合、バブルが記録ヘッドの外
側から見えることが必要である。記録ヘッドの外側から
バブルを観察するためには、記録ヘッドの一部が透明な
部材で形成され、バブルの発泡、成長等が記録ヘッドの
外部から観察できるような構成であることが望ましい。
記録ヘッドの構成部材が非透明である場合には、例え
ば、記録ヘッドの天板等を透明な部材に置き換えればよ
い。このとき、置き換えられる部材と置き換える部材の
硬度、弾性度等は極力同じに選ぶのが望ましい。
In this case, it is necessary that the bubble be visible from the outside of the recording head. In order to observe the bubble from the outside of the recording head, it is desirable that a part of the recording head is formed of a transparent member and the bubble formation, growth, etc. of the bubble can be observed from the outside of the recording head.
When the constituent members of the recording head are non-transparent, for example, the top plate of the recording head may be replaced with a transparent member. At this time, it is desirable that the member to be replaced and the member to be replaced have the same hardness, elasticity, etc. as much as possible.

【0067】構成部材の置き換えとしては、記録ヘッド
の天板が例えば金属、不透明なセラミックあるいは着色
されたプラスチックの場合は、透明なプラスチック(一
例としては透明アクリル)、ガラス等に変更すればよい
が、もちろん置き換え場所とそれに用いる材料は上記し
た場所および材料に限られるものではない。
When the top plate of the recording head is made of metal, opaque ceramic, or colored plastic, for example, transparent plastic (transparent acrylic, for example), glass, or the like may be used as a replacement of the constituent members. Of course, the replacement place and the material used therefor are not limited to the above-mentioned place and material.

【0068】しかしながら、このとき部材の物性の違い
による発泡特性の違いを回避するためにできるだけイン
クに対する濡れ性などの物性が元の部材に近いものを選
ぶことが望ましい。元の部材のものと同等の発泡状態で
あるかどうかは、吐出させてその吐出速度や吐出体積が
元の状態と同じかどうかを見ることによって確認するこ
とができる。予め透明な部材で構成されている場合は以
上の操作は不要である。
However, at this time, in order to avoid the difference in the foaming characteristics due to the difference in the physical properties of the members, it is desirable to select the one whose physical properties such as wettability to ink are as close as possible to the original member. Whether or not the foamed state is equivalent to that of the original member can be confirmed by discharging and checking whether or not the discharge speed and the discharge volume are the same as the original state. If it is made of a transparent member in advance, the above operation is not necessary.

【0069】図8は上記実施例にかかる記録ヘッドを用
いて構成したインクジェット記録装置の実施例の要部を
示す概略斜視図である。
FIG. 8 is a schematic perspective view showing a main part of an embodiment of an ink jet recording apparatus constructed by using the recording head according to the above embodiment.

【0070】図8において、記録ヘッド101は、紙等
の記録媒体(以下、「記録紙」という)107と対向す
る面に、記録紙107の搬送方向に複数個のインク吐出
口(不図示)を具える。記録ヘッド101は、前述した
実施例の記録ヘッドと同様の構成となっている。すなわ
ち、記録ヘッド101には、複数の吐出口それぞれに連
通して液路(不図示)が設けられ、それぞれの液路に対
応して、記録ヘッド101を構成する基板にインク吐出
のために利用される熱エネルギーを作用するヒータが形
成されている。ヒータに対応する電気熱変換素子は、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させ、
この沸騰膜による気泡の生成に伴なって上記吐出口から
インクを吐出させる。各液路には、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、各液路での吐出動作に応じてその液路に供給され
る。
In FIG. 8, the recording head 101 has a plurality of ink ejection ports (not shown) on the surface facing a recording medium 107 such as paper (hereinafter referred to as “recording paper”) in the conveying direction of the recording paper 107. Equipped with. The recording head 101 has the same configuration as the recording head of the above-described embodiment. That is, the recording head 101 is provided with liquid passages (not shown) communicating with each of the plurality of ejection ports, and is used for ejecting ink to the substrate constituting the recording head 101 corresponding to each liquid passage. A heater is formed which acts on the generated heat energy. The electrothermal conversion element corresponding to the heater generates heat by the electric pulse applied to the heater according to the recording data, thereby causing a boiling film in the ink,
Ink is ejected from the ejection port as bubbles are generated by the boiling film. Each liquid passage is provided with a common liquid chamber that communicates with them in common, and the ink stored therein is supplied to the liquid passage according to the ejection operation in each liquid passage.

【0071】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1
07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 1
Recording will be sequentially performed at 07.

【0072】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一対の搬送ローラ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-described conveyance of the recording paper 107 is performed by the pair of conveying rollers 1 disposed above and below the recording surface.
This is done by rotating 04 and 105. A platen 106 for maintaining the flatness of the recording surface is provided on the back side of the recording surface of the recording paper 107.

【0073】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 carriage 102 can be moved by driving a belt (not shown) attached to the carriage 102 by a motor, and the transport rollers 104 and 105 are also rotated by the motor. It becomes possible by being transmitted to.

【0074】図9は、図8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. 9 is a block diagram showing the control arrangement of the ink jet recording apparatus shown in FIG.

【0075】図9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。ROM2
00Aには、その処理手順等が格納される。また、RA
M200Bは上記処理実行のワークエリアとして用いら
れる。
In FIG. 9, the CPU 200 executes control processing, data processing, etc. of the operation of each part of the apparatus. ROM2
The processing procedure and the like are stored in 00A. Also, RA
The M200B is used as a work area for executing the above processing.

【0076】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 from the recording head 101 is
The CPU 200 supplies print data and drive control signals for driving the heater to the head driver 101A. The CPU 200 also includes 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.

【0077】(その他)なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化,高精細化が
達成できるからである。
(Others) The present invention is particularly provided with a means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) for generating thermal energy as energy used for ejecting ink, even in the ink jet recording system. The present invention brings about excellent effects in a recording head and a recording apparatus of the type in which the state of ink is changed by the heat energy. This is because such a system can achieve high density recording and high definition recording.

【0078】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書,同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型,
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長,収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐
出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第4463359号明細書,同第
4345262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4313124号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。
Regarding its typical structure and principle, see, for example, US Pat. No. 4,723,129 and US Pat. No. 4,740.
What is done using the basic principles disclosed in 796 is preferred. This method is a so-called on-demand type,
It can be applied to any of the continuous type, but especially in the case of the on-demand type, it can be applied to the sheet holding the liquid (ink) or the electrothermal converter arranged corresponding to the liquid path. By applying at least one drive signal corresponding to the recording information and giving a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling, heat energy is generated in the electrothermal converter, and film boiling is caused on the heat acting surface of the recording head. Liquid (ink) corresponding to this drive signal in a one-to-one correspondence
It is effective because bubbles can be formed inside. Due to the growth and contraction of the bubbles, the liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. It is more preferable to make this drive signal into a pulse shape because bubbles can be immediately and appropriately grown and contracted, so that liquid (ink) ejection with excellent responsiveness can be achieved. As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. If the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the rate of temperature rise on the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.

【0079】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口,液路,電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第4558333号明細書,米国特許第44
59600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭59−123670号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭59−138461号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。
As the constitution of the recording head, in addition to the combination constitution of the discharge port, the liquid passage, and the electrothermal converter (the linear liquid passage or the right-angled liquid passage) as disclosed in the above-mentioned specifications, US Pat. No. 4,558,333, US Pat. No. 4,558,333, which discloses a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bending region.
The structure using the specification of No. 59600 is also included in the present invention. In addition, Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and an opening for absorbing a pressure wave of thermal energy is provided. The effect of the present invention is effective even if the configuration corresponding to the ejection portion is disclosed in JP-A-59-138461. That is, according to the present invention, recording can be surely and efficiently performed regardless of the form of the recording head.

【0080】さらに、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。
Further, 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.

【0081】加えて、上例のような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 as in the above example, the recording head fixed to the apparatus main body, or the electrical connection with the apparatus main body or the ink from the apparatus main body by being attached to the apparatus main body 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.

【0082】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 the ejection recovery means of the recording head, the 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 unit, a cleaning unit, a pressure or suction unit 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.

【0083】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 and 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 it may be either the recording head is integrally formed or a plurality of combinations may be used. The present invention is also extremely effective for an apparatus provided with at least one of full-color recording modes by color mixing.

【0084】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−7
1260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。
In addition, in the above-described embodiments of the present invention, the ink is described as a liquid, but an ink that solidifies at room temperature or lower and that softens or liquefies at room temperature may be used. Or, in the inkjet system, it is common to control the temperature of the ink itself within the range of 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower to control the temperature so that the viscosity of the ink is within the stable ejection range. Sometimes, a liquid ink may be used. In addition, the temperature rise due to thermal energy is positively prevented by using it as the energy of the state change of the ink from the solid state to the liquid state, or in order to prevent the evaporation of the ink, it is solidified and heated in the standing state. You may use the ink liquefied by. In any case, by applying thermal energy such as ink that is liquefied by applying thermal energy according to the recording signal and liquid ink is ejected, or that begins to solidify when it reaches the recording medium. The present invention can be applied to the case where an ink having a property of being liquefied for the first time is used. In this case, the ink is
JP-A-54-56847 or JP-A-60-7
As described in Japanese Patent No. 1260, it may be configured to face the electrothermal converter in a state of being held as a liquid or a solid in the concave portion or the through hole of the porous sheet. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.

【0085】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 a form or the like.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、熱エネ
ルギー供給手段と吐出口とが対向する連通吐出方式の構
成において、前記熱エネルギー供給手段と前記吐出口と
の間の距離H、液路の高さH、前記熱エネルギー供給手
段の中心と前記液路の終端部との間の距離Lとが、0.
1≦Lh/H2 ≦10を満たすように設定することによ
って、気泡を外気と連通させてインク滴を吐出させる際
に、複雑な構成を必要とすることなく、環境等で気泡の
形成が変化しても適正なインク滴の吐出を達成すること
ができ、この結果、画質を安定化させて画像乱れのない
高品位な記録画像を得ることができる。
As described above, according to the present invention, in the structure of the continuous discharge system in which the thermal energy supply means and the discharge opening face each other, the distance H between the thermal energy supply means and the discharge opening, the liquid The height H of the passage and the distance L between the center of the heat energy supply means and the end of the liquid passage are 0.
By setting so that 1 ≦ Lh / H 2 ≦ 10, when the bubble is communicated with the outside air and the ink droplet is ejected, the formation of the bubble changes depending on the environment without requiring a complicated configuration. Even in this case, it is possible to achieve proper ejection of ink droplets, and as a result, it is possible to stabilize the image quality and obtain a high-quality recorded image without image distortion.

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

【図1】連通吐出方式による記録原理の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a recording principle by a continuous discharge method.

【図2】本発明の一実施例の記録ヘッドを説明する図で
ある。
FIG. 2 is a diagram illustrating a recording head according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図3】図2に示す記録ヘッドの要部の拡大断面図であ
る。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the recording head shown in FIG.

【図4】本発明の他の実施例の記録ヘッドを説明する図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a recording head according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明が適用されるインクジェット記録方法、
および装置の新規な具体例の説明図で、バブルの内圧と
体積の時間変化を順に説明する図である。
FIG. 5 is an inkjet recording method to which the present invention is applied.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a new specific example of the apparatus, and is a diagram sequentially illustrating temporal changes in the internal pressure and volume of the bubble.

【図6】本発明が適用されるインクジェット記録方法、
および装置の他の新規な具体例の説明図である。
FIG. 6 is an inkjet recording method to which the present invention is applied;
It is explanatory drawing of the other novel example of an apparatus and.

【図7】気泡の先端の単位時間当たりの変化を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing changes in the tip of a bubble per unit time.

【図8】本発明のインクジェット記録装置の要部の斜視
図である。
FIG. 8 is a perspective view of a main part of the inkjet recording apparatus of the present invention.

【図9】図8に示すインクジェット記録装置の制御系の
ブロック構成図である。
9 is a block configuration diagram of a control system of the inkjet recording apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 発熱抵抗層 5 吐出口 6 気泡 7 液滴 6W 端部(気泡) A 連通部 B 液路 2 Heat generating resistance layer 5 Discharge port 6 Bubble 7 Droplet 6W End (bubble) A Communication part B Liquid path

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク供給源からインクの供給を受ける
ために該供給源に連通している液路と、該液路内のイン
クに熱エネルギーを与えて核沸騰を急激に越える温度上
昇により気泡を生成させるための熱エネルギー供給手段
と、該熱エネルギー供給手段に対向して設けられ前記イ
ンクを吐出させるための吐出口とを備え、前記気泡を前
記吐出口において外気と連通させてインク吐出を行うイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、 前記熱エネルギー供給手段と前記吐出口との間の距離を
H、前記液路の高さをh、前記熱エネルギー供給手段の
中心と前記液路の終端部との間の距離をLとしたとき
に、0.1≦Lh/H2 ≦10を満たすことを特徴とす
るインクジェット記録ヘッド。
1. A liquid channel communicating with the ink source for receiving the ink from the ink source, and thermal energy to the ink in the liquid channel to rapidly increase the temperature to rapidly exceed the nucleate boiling to cause bubbles. And a discharge port provided to face the heat energy supply unit to discharge the ink, and the bubble is communicated with the outside air at the discharge port to discharge the ink. In the ink jet recording head to be performed, the distance between the thermal energy supply means and the ejection port is H, the height of the liquid passage is h, and the center of the thermal energy supply means and the end portion of the liquid passage are provided. An ink jet recording head characterized by satisfying 0.1 ≦ Lh / H 2 ≦ 10, where L is a distance.
【請求項2】 インク供給源からインクの供給を受ける
ために該供給源に連通している液路と、該液路内のイン
クに熱エネルギーを与えて核沸騰を急激に越える温度上
昇により気泡を生成させるための熱エネルギー供給手段
と、該熱エネルギー供給手段に対向して設けられ前記イ
ンクを吐出させるための吐出口とを備え、前記熱エネル
ギー供給手段と前記吐出口との間の距離をH、前記液路
の高さをh、前記熱エネルギー供給手段の中心と前記液
路の終端部との間の距離をLとしたときに、0.1≦L
h/H2 ≦10を満たすインクジェット記録ヘッドを用
い、 前記熱エネルギー供給手段により前記インクに熱エネル
ギーを与えて該インクに核沸騰を急激に超える温度上昇
により気泡を生成させ、該気泡を外気と連通させるとと
もに前記吐出口近傍のインクの少なくとも一部を吐出さ
せることを特徴とするインクジェット記録方法。
2. A liquid passage communicating with the ink supply source for receiving the ink supply from the ink supply source, and thermal energy is given to the ink in the liquid supply passage to rapidly increase the temperature beyond the nucleate boiling. A thermal energy supply unit for generating the ink, and an ejection port provided to face the thermal energy supply unit for ejecting the ink, and a distance between the thermal energy supply unit and the ejection port is Where H is H, the height of the liquid passage is h, and the distance between the center of the thermal energy supply means and the end portion of the liquid passage is L, 0.1 ≦ L
Using an ink jet recording head satisfying h / H 2 ≦ 10, thermal energy is applied to the ink by the thermal energy supply means to generate bubbles in the ink due to a temperature rise that rapidly exceeds nucleate boiling, and the bubbles are used as outside air. An ink jet recording method, characterized in that the ink is made to communicate with each other and at least a part of the ink in the vicinity of the ejection port is ejected.
【請求項3】 前記連通時は、前記気泡によって前記液
路を遮断しないことを特徴とする請求項2に記載のイン
クジェット記録方法。
3. The ink jet recording method according to claim 2, wherein the liquid 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を連通させるものである
ことを特徴とする請求項2または請求項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 2, 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
と連通させるものであることを特徴とする請求項2,3
または4いずれかに記載のインクジェット記録方法。
5. The bubble is communicated with the outside air under the condition that the acceleration of the moving speed of the tip portion in the discharge direction of the bubble is not positive at the time of the communication.
Or the inkjet recording method according to any one of 4 above.
【請求項6】 請求項1に記載のインクジェット記録ヘ
ッドと、該インクジェット記録ヘッドと記録媒体とを相
対的に移動させる手段と、前記熱エネルギー供給手段を
駆動させる手段と、を具えたことを特徴とするインクジ
ェット記録装置。
6. An ink jet recording head according to claim 1, comprising means for relatively moving the ink jet recording head and a recording medium, and means for driving the thermal energy supply means. Inkjet recording device.
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