JPH09327919A - Liquid discharging head, liquid discharging unit and recording method - Google Patents
Liquid discharging head, liquid discharging unit and recording methodInfo
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- JPH09327919A JPH09327919A JP14629096A JP14629096A JPH09327919A JP H09327919 A JPH09327919 A JP H09327919A JP 14629096 A JP14629096 A JP 14629096A JP 14629096 A JP14629096 A JP 14629096A JP H09327919 A JPH09327919 A JP H09327919A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望
の液体を吐出する液体吐出ヘッド、該液体吐出ヘッドを
用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置および記録方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid ejection head for ejecting a desired liquid by the generation of bubbles by applying thermal energy to the liquid, a head cartridge using the liquid ejection head, a liquid ejection device, and Regarding recording method.
【0002】特に本発明は、複数の基板または(およ
び)複数の分離壁を有する液体吐出ヘッド、該液体吐出
ヘッドを有する液体吐出装置および記録方法に関する。In particular, the present invention relates to a liquid ejection head having a plurality of substrates or / and a plurality of separation walls, a liquid ejection device having the liquid ejection head, and a recording method.
【0003】また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、
金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の
被記録媒体に対し記録を行うプリンター、複写機、通信
システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワ
ードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合
的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明であ
る。The present invention also relates to paper, yarn, fiber, fabric, leather,
A combination of a printer for performing recording on a recording medium such as metal, plastic, glass, wood, and ceramics, a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printer unit, and various processing devices. The invention can be applied to an industrial recording device.
【0004】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与
することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像
を付与することをも意味するものである。In the present invention, "recording" means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium, but also giving an image having no meaning such as a pattern. Is also meant.
【0005】[0005]
【従来の技術】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化(気泡の発生)を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわ
ゆるバブルジェット記録方法が従来知られている。この
バブルジェット記録方法を用いる記録装置には、米国特
許第4,723,129号等の公報に開示されているよ
うに、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に
連通するインク流路と、インク流路内に配されたインク
を吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変
換体が一般的に配されている。2. Description of the Related Art By giving energy such as heat to ink, a state change accompanied by a steep volume change (formation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from an ejection port by an action force based on this state change. An ink jet recording method in which an image is formed by attaching the ink onto a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, is conventionally known. As disclosed in U.S. Pat. No. 4,723,129 and the like, a recording apparatus using the bubble jet recording method includes a discharge port for discharging ink, and an ink flow communicating with the discharge port. A passage and an electrothermal converter as an energy generating means for discharging ink arranged in the ink flow path are generally arranged.
【0006】この様な記録方法によれば、品位の高い画
像を高速、低騒音で記録することができると共に、この
記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出
口を高密度に配置することができるため、小型の装置で
高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得る
ことができるという多くの優れた点を有している。この
ため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンタ
ー、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利
用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムに
まで利用されるようになってきている。According to such a recording method, a high-quality image can be recorded at a high speed and with low noise, and in a head performing this recording method, ejection ports for ejecting ink are arranged at a high density. Therefore, it has many advantages that a high-resolution recorded image and a color image can be easily obtained with a small device. For this reason, this bubble jet recording method has recently been used in many office devices such as printers, copiers, and facsimile machines, and has been used in industrial systems such as textile printing devices.
【0007】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近
年さらにたかまっている。As the bubble jet technology is used for products in various fields, the following various requirements have been increasing in recent years.
【0008】例えば、エネルギー効率の向上の要求に対
する検討としては、保護膜の厚さを調整するといった発
熱体の最適化が挙げられている。この手法は、発生した
熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。[0008] For example, as a study on a demand for improvement in energy efficiency, optimization of a heating element such as adjusting the thickness of a protective film is mentioned. This method is effective in improving the efficiency of propagation of generated heat to the liquid.
【0009】また、高画質な画像を得るために、インク
の吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好
なインク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆
動条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐
出された液体の液流路内への充填(リフィル)速度の速
い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したもの
も提案されている。In addition, in order to obtain a high quality image, a driving condition for providing a liquid discharging method or the like which can discharge ink at a high speed and perform good ink discharging based on stable bubble generation has been proposed. From the viewpoint of high-speed printing, there has also been proposed a print head having an improved flow path shape in order to obtain a liquid discharge head having a high filling (refilling) speed of the discharged liquid into the liquid flow path.
【0010】この流路形状の内、流路構造として図38
(a),(b)に示すものが、特開昭63−19997
2号公報等に記載されている。この公報に記載されてい
る流路構造やヘッド製造方法は、気泡の発生に伴って発
生するバック波(吐出口へ向かう方向とは逆の方向へ向
かう圧力、即ち、液室12へ向かう圧力)に着目した発
明である。このバック波は、吐出方向へ向かうエネルギ
ーでないため損失エネルギーとして知られている。[0010] Of the flow path shapes, FIG.
(A) and (b) are disclosed in JP-A-63-199997.
No. 2, for example. The flow path structure and the head manufacturing method described in this publication are based on the back wave (pressure in the direction opposite to the direction toward the discharge port, that is, the pressure in the liquid chamber 12) generated by the generation of bubbles. It is an invention which pays attention to. This back wave is known as loss energy because it is not energy directed toward the ejection direction.
【0011】図38、(a),(b)に示す発明は、基
板400上発熱素子402が形成する気泡の発生領域よ
りも離れ且つ、発熱素子402に関して吐出口411と
は反対側に位置する弁410を開示する。In the invention shown in FIGS. 38 (a) and 38 (b), the substrate 400 is located farther from the bubble generation region formed by the heating element 402 and on the side opposite to the ejection port 411 with respect to the heating element 402. A valve 410 is disclosed.
【0012】図38(b)においては、この弁410
は、板材等を利用する製造方法によって、流路403の
天井に貼り付いたように初期位置を持ち、気泡の発生に
伴って流路403内へ垂れ下がるものとして開示されて
いる。この発明は、上述したバック波の一部を弁410
によって制御することでエネルギー損失を抑制するもの
として開示されている。In FIG. 38 (b), this valve 410
Is disclosed as having an initial position as if attached to the ceiling of the flow channel 403 and hanging down into the flow channel 403 with the generation of bubbles by a manufacturing method using a plate material or the like. According to the present invention, a part of the back wave
It is disclosed that the energy loss is controlled by controlling the energy loss.
【0013】しかしながら、この構成において、吐出す
べき液体を保持する流路403内部に、気泡が発生した
際を検討するとわかるように、弁410によるバック波
の一部を抑制することは、液体吐出にとっては実用的な
ものでないことがわかる。However, in this structure, as can be seen by examining the case where bubbles are generated inside the flow path 403 holding the liquid to be discharged, it is necessary to suppress a part of the back wave by the valve 410. It turns out that it is not practical for.
【0014】もともとバック波自体は、前述したように
吐出に直接関係しないものである。このバック波が流路
403内に発生した時点では、図38(a)に示すよう
に、気泡のうち吐出に直接関係する圧力はすでに流路4
03から液体を吐出可能状態にしている。従って、バッ
ク波のうち、しかもその一部を抑制したからといって
も、吐出に大きな影響を与えないことは明らかである。Originally, the back wave itself is not directly related to the ejection as described above. At the time when this back wave is generated in the flow path 403, as shown in FIG.
From 03, the liquid can be discharged. Therefore, it is clear that even if only a part of the back wave is suppressed, the ejection is not greatly affected.
【0015】また、高速記録を行う手段として吐出ノズ
ルの数を増やすものがある。しかし、それに用いる各部
品が大型化するため、単一部品で構成することが困難と
なる。この場合、いくつかの複数に分割された部品を結
合して用いることで、複数の基板または(および)複数
の分離壁を有する液体吐出ヘッドに対応していた。Further, there is a means for increasing the number of ejection nozzles as means for performing high speed recording. However, since each part used for it becomes large, it is difficult to form a single part. In this case, a liquid ejection head having a plurality of substrates or / and a plurality of separating walls is used by combining and using some divided parts.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかし、複数部品を結
合した構成のヘッドの場合には、部品の結合部で生ずる
吐出特性の変化のため、ムラ等の記録画像品位の劣化の
要因は増大することになる。これは、複数の基板または
(および)複数の分離壁を有する液体吐出ヘッド化に伴
い、隣接する基板間の境界領域あるいは隣接する分離壁
間の境界領域に位置するノズルと、該境界領域以外の部
分に位置するノズルが同じ設計である場合、境界部に対
応する吐出量と境界部以外に対応する吐出量との間でバ
ラツキが生ずるからである。すなわち、境界部に対応す
る部分の吐出量低下、それによって生ずる画像濃度の低
下により、記録画像のムラ等の品位低下が生ずる。However, in the case of a head having a structure in which a plurality of parts are combined, the cause of the deterioration of the recorded image quality such as unevenness increases due to the change in the ejection characteristic occurring at the connecting part of the parts. It will be. This is because, with the liquid discharge head having a plurality of substrates or / and a plurality of separation walls, nozzles located in a boundary region between adjacent substrates or a boundary region between adjacent separation walls, and This is because when the nozzles located in the portions have the same design, there is a variation between the ejection amount corresponding to the boundary portion and the ejection amount corresponding to the portions other than the boundary portion. That is, the discharge amount of the portion corresponding to the boundary portion is reduced, and the resulting image density is reduced, resulting in deterioration of quality such as unevenness of the recorded image.
【0017】そこで本発明は上記問題点を解決し、複数
の基板または(および)複数の分離へ基を有する液体吐
出ヘッドを持ちいても、上記境界部における吐出量低下
等を引き起こすことなく、つねに安定した画像品位を得
ることが可能な液体吐出ヘッド、該ヘッドを用いた液体
吐出装置、および記録方法を提供することを目的とす
る。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and even if a liquid discharge head having a plurality of substrates or / and a plurality of separation bases is provided, the discharge amount at the boundary portion is not lowered, and the like. An object of the present invention is to provide a liquid ejection head capable of obtaining a stable image quality, a liquid ejection apparatus using the head, and a recording method.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、液体を吐出する複数の吐出口が
形成された液体吐出ヘッドであって、液体に気泡を発生
させる複数の気泡発生領域が連続的に配置されるように
配列された複数の基板と、前記気泡発生領域に面して配
され、第1の位置と該第1の位置よりも前記気泡発生領
域から遠い第2の位置との間を変位可能な可動部材が複
数設けられた少なくとも1つの分離壁とを有し、該可動
部材は、前記気泡発生部での気泡の発生に基づく圧力に
よって、前記第1の位置から前記第2の位置へ変位する
と共に、前記可動部材の変位によって前記気泡を吐出口
に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させること
で液体を吐出し、さらに、少なくとも前記複数の基板間
の境界領域で、前記気泡を発生させるためのエネルギー
発生手段の個数、寸法、および位置のいずれかの条件の
少なくとも一つと;前記可動部材の寸法および位置のい
ずれかの条件の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法
と;前記液体が流れる流路構造の寸法および形状のいず
れかの条件の少なくとも一つと、からなる群から選択さ
れる少なくとも一つの条件を変更することによってヘッ
ド内の前記ノズル全体における吐出特性分布の均一化を
達成することを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a liquid discharge head having a plurality of discharge ports for discharging a liquid, wherein a plurality of liquid bubbles generate bubbles in the liquid. A plurality of substrates arranged so that the bubble generating regions are continuously arranged, and the substrates are arranged so as to face the bubble generating regions, and the first position is farther from the bubble generating region than the first position. At least one separation wall provided with a plurality of movable members that can be displaced between the first position and the second position, and the movable member is controlled by the pressure based on the generation of bubbles in the bubble generation unit. From the position to the second position, and the displacement of the movable member causes the bubbles to expand to a greater extent downstream than upstream in the direction toward the ejection port, thereby ejecting liquid, and at least the plurality of substrates. In the boundary area between, in front At least one of the number, size, and position of energy generating means for generating bubbles; at least one of the size and position of the movable member; and the size of the discharge port; Uniformization of the ejection characteristic distribution in the entire nozzles in the head by changing at least one condition selected from the group consisting of at least one of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows Is achieved.
【0019】請求項2の発明は、液体を吐出する複数の
吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に熱
を加えることで該液体に気泡を発生させる複数の発熱体
が連続的に配置されるように配列された複数の基板と、
該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上
に液体を供給するための供給路とを有する液流路と前記
発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前記気
泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させて
前記圧力を吐出口側に導く可動部材とを有する少なくと
も1つの分離壁とを有し、さらに、少なくとも前記複数
の基板間の境界領域で、前記気泡を発生させるためのエ
ネルギー発生手段の個数、寸法、および位置のいずれか
の条件の少なくとも一つと;前記可動部材の寸法および
位置のいずれかの条件の少なくとも一つと;前記吐出口
の寸法と;前記液体が流れる流路構造の寸法および形状
のいずれかの条件の少なくとも一つと、からなる群から
選択される少なくとも一つの条件を変更することによっ
て前記ノズル全体における吐出特性分布の均一化を達成
することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements that generate bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are continuous. A plurality of substrates arranged to be arranged in
A liquid flow path having a supply path for supplying a liquid onto the heating element from an upstream side of the heating element along the heating element and a free end provided on the discharge port side facing the heating element. At least one separation wall having a movable member for displacing the free end based on the pressure generated by the bubbles and guiding the pressure to the discharge port side, and further, at least a boundary between the plurality of substrates. At least one of the conditions of the number, size and position of the energy generating means for generating the bubbles in the region; and at least one of the conditions of the size and position of the movable member; Of the entire nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of: the size of at least one of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. Characterized in that to achieve a uniformity of the definitive discharge characteristic distribution.
【0020】請求項3の発明は、液体を吐出する複数の
吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に熱
を加えることで該液体に気泡を発生させる複数の発熱体
が連続的に配置されるように配列された複数の基板と、
前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前
記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位さ
せて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と前記可動部材
の前記発熱体に近い面に沿った上流側から前記発熱体上
に液体を供給する供給路とが複数形成された少なくとも
1つの分離壁と、を有し、さらに、少なくとも前記複数
の基板間の境界領域で、前記気泡を発生させるためのエ
ネルギー発生手段の個数、寸法、および位置のいずれか
の条件の少なくとも一つと;前記可動部材の寸法および
位置のいずれかの条件の少なくとも一つと;前記吐出口
の寸法と;前記液体が流れる流路構造の寸法および形状
のいずれかの条件の少なくとも一つと、からなる群から
選択される少なくとも一つの条件を変更することによっ
て前記ノズル全体における吐出特性分布の均一化を達成
することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements that generate bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are continuous. A plurality of substrates arranged to be arranged in
A movable member provided facing the heating element, having a free end on the discharge port side, and displacing the free end based on the pressure generated by the bubbles to guide the pressure to the discharge port side; and the movable member. At least one separation wall having a plurality of supply paths for supplying liquid onto the heating element from an upstream side along a surface close to the heating element, and at least a boundary region between the plurality of substrates. And at least one of the conditions of the number, size and position of the energy generating means for generating the bubbles; and at least one of the conditions of the size and position of the movable member; The entire nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of a size and at least one of the conditions of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. Characterized in that to achieve a uniformity of the definitive discharge characteristic distribution.
【0021】請求項4の発明は、液体を吐出する複数の
吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に熱
を加えることで該液体に気泡を発生させる複数の発熱体
が連続的に配置されるように配列された複数の基板と、
吐出口に連通した第1の液流路と、液体に熱を加えるこ
とで該液体に気泡を発生させる気泡発生領域を有する第
2の液流路と、前記第1の液流路と前記気泡発生領域と
の間に配され、吐出口側に自由端を有し、前記気泡発生
領域内での気泡の発生による圧力に基づいて該自由端を
前記第1の液流路側に変位させて前記圧力を前記第1の
液流路の吐出口側に導く可動部材を複数有する少なくと
も1つの分離壁とを有し、さらに、少なくとも前記複数
の基板間の境界領域で、前記気泡を発生させるためのエ
ネルギー発生手段の個数、寸法、および位置のいずれか
の条件の少なくとも一つと;前記可動部材の寸法および
位置のいずれかの条件の少なくとも一つと;前記吐出口
の寸法と;前記液体が流れる流路構造の寸法および形状
のいずれかの条件の少なくとも一つと、からなる群から
選択される少なくとも一つの条件を変更することによっ
て前記ノズル全体における吐出特性分布の均一化を達成
することを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements which generate bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are continuous. A plurality of substrates arranged to be arranged in
A first liquid flow path communicating with the discharge port, a second liquid flow path having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid, the first liquid flow path and the bubbles It has a free end disposed on the discharge port side, which is disposed between the bubble generating region and the generating region, and the free end is displaced toward the first liquid flow path side based on the pressure generated by the bubble generation in the bubble generating region. At least one separation wall having a plurality of movable members for guiding pressure to the discharge port side of the first liquid flow path, and further for generating the bubbles in at least a boundary region between the plurality of substrates. At least one of the conditions of the number, size, and position of the energy generating means; at least one of the conditions of the size and position of the movable member; the size of the discharge port; and the flow path through which the liquid flows. Any of the dimensions and shape of the structure Characterized in that to achieve at least one and, in the ejection characteristics distribution in the entire the nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of homogenization.
【0022】請求項5に記載の発明は、液体を吐出する
複数の吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液
体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数の
発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の基
板と、それぞれの吐出口に対応して直接連通する複数の
第1の液流路を構成するための複数の溝と、前記複数の
第1の液流路に液体を供給するための第1の共通液室を
構成する凹部とを一体的に有する溝付き部材と、前記溝
付き部材と該素子基板との間に配され、前記発熱体に対
応した第2の液流路の壁の一部を構成すると共に、前記
発熱体に面した位置に前記気泡の発生に基づく圧力によ
って前記第1の液流路側に変位する複数の可動部材とを
具備した少なくとも1つの分離壁と、を有し、さらに、
少なくとも前記複数の基板間の境界領域で、前記気泡を
発生させるためのエネルギー発生手段の個数、寸法、お
よび位置のいずれかの条件の少なくとも一つと;前記可
動部材の寸法および位置のいずれかの条件の少なくとも
一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が流れる流路構
造の寸法および形状のいずれかの条件の少なくとも一つ
と、からなる群から選択される少なくとも一つの条件を
変更することによって前記ノズル全体における吐出特性
分布の均一化を達成することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are provided. A plurality of substrates arranged so as to be continuously arranged, a plurality of grooves for forming a plurality of first liquid flow paths that directly communicate with the respective ejection openings, and the plurality of first A grooved member integrally having a recess forming a first common liquid chamber for supplying a liquid to the liquid flow path, and the heating element disposed between the grooved member and the element substrate. A plurality of movable members that form a part of the wall of the second liquid flow path corresponding to the above, and that are displaced toward the first liquid flow path side by the pressure based on the generation of the bubbles at a position facing the heating element. And at least one separation wall comprising:
At least one of the number, size, and position of the energy generating means for generating the bubbles in at least the boundary region between the plurality of substrates; and any one of the size and position of the movable member. By changing at least one condition selected from the group consisting of at least one of the following: at least one of: the size of the discharge port; and at least one of the conditions of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. It is characterized by achieving uniform discharge characteristic distribution in the entire nozzle.
【0023】請求項6に記載の発明は、液体を吐出する
複数の吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液
体に気泡を発生させる気泡発生領域が複数連続的に配置
された少なくとも1つの基板と、前記気泡発生領域に面
して配され、第1の位置と該第1の位置よりも前記気泡
発生領域から遠い第2の位置との間を変位可能な可動部
材が複数設けられた少なくとも複数の分離壁とを有し、
該可動部材は、前記気泡発生部での気泡の発生に基づく
圧力によって、前記第1の位置から前記第2の位置へ変
位すると共に、前記可動部材の変位によって前記気泡を
吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させ
ることで液体を吐出し、さらに、少なくとも前記複数の
分離間の境界領域で、前記気泡を発生させるためのエネ
ルギー発生手段の個数、寸法、および位置のいずれかの
条件の少なくとも一つと;前記可動部材の寸法および位
置のいずれかの条件の少なくとも一つと;前記吐出口の
寸法と;前記液体が流れる流路構造の寸法および形状の
いずれかの条件の少なくとも一つと、からなる群から選
択される少なくとも一つの条件を変更することによって
前記ノズル全体における吐出特性分布の均一化を達成す
ることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge head having a plurality of discharge ports for discharging a liquid, wherein at least one bubble generation region for generating bubbles in the liquid is continuously arranged. A plurality of movable members, which are arranged to face one of the substrates and the bubble generating region and can be displaced between a first position and a second position farther from the bubble generating region than the first position, are provided. And at least a plurality of separating walls,
The movable member is displaced from the first position to the second position by the pressure generated by the bubble generation in the bubble generating section, and the displacement of the movable member causes the bubble to move toward the discharge port. Liquid is discharged by expanding the liquid more largely than upstream, and further, at least in the boundary region between the plurality of separations, any one of the number, size, and position of energy generating means for generating the bubbles. At least one of the following conditions; at least one of the dimensions and positions of the movable member; at least one of the discharge port dimensions; and at least one of the dimensions and shape of the flow passage structure through which the liquid flows; A uniform discharge characteristic distribution in the entire nozzle is achieved by changing at least one condition selected from the group consisting of .
【0024】請求項7の発明は、液体を吐出する複数の
吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に熱
を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱体が複数
連続的に配置された少なくとも1つの基板と、該発熱体
に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上に液体を
供給するための供給路とを有する液流路と前記発熱体に
面して設けられ吐出口側に自由端を有し前記気泡の発生
による圧力に基づいて前記自由端を変位させて前記圧力
を吐出口側に導く可動部材とを有する複数の分離壁とを
有し、さらに、少なくとも前記複数の基板間の境界領域
で、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の
個数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも
一つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条
件の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体
が流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の
少なくとも一つと、からなる群から選択される少なくと
も一つの条件を変更することによって前記ノズル全体に
おける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とす
る。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting liquid, wherein a plurality of heating elements that generate bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are continuously formed. A liquid flow path having at least one substrate arranged and a supply path along the heating element for supplying a liquid onto the heating element from an upstream side of the heating element, and the liquid passage is provided facing the heating element. And a plurality of separation walls having a free end on the discharge port side and a movable member for displacing the free end based on the pressure generated by the bubbles to guide the pressure to the discharge port side, At least one of the number, size, and position of the energy generating means for generating the bubbles in at least the boundary region between the plurality of substrates; and any one of the size and position of the movable member. At least one of In the entire nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of: the size of the discharge port; at least one of the conditions of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. It is characterized by achieving uniform discharge characteristic distribution.
【0025】請求項8に記載の発明は、液体を吐出する
複数の吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液
体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱体
が複数連続的に配置された少なくとも1つの基板と、前
記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前記
気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させ
て前記圧力を吐出口側に導く可動部材と前記可動部材の
前記発熱体に近い面に沿った上流側から前記発熱体上に
液体を供給する供給路とが複数形成された複数の分離壁
と、を有し、さらに、少なくとも前記複数の分離壁間の
境界領域で、前記気泡を発生させるためのエネルギー発
生手段の個数、寸法、および位置のいずれかの条件の少
なくとも一つと;前記可動部材の寸法および位置のいず
れかの条件の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;
前記液体が流れる流路構造の寸法および形状のいずれか
の条件の少なくとも一つと、からなる群から選択される
少なくとも一つの条件を変更することによって前記ノズ
ル全体における吐出特性分布の均一化を達成することを
特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are continuous. At least one substrate that is disposed in a fixed manner and a free end provided on the discharge port side facing the heating element and displacing the free end based on the pressure caused by the generation of the bubbles to discharge the pressure. A plurality of separation walls, each of which has a plurality of supply paths for supplying a liquid to the heating element from the upstream side along a surface of the movable member close to the heating element. At least one of the conditions of the number, size and position of the energy generating means for generating the bubbles in at least the boundary region between the plurality of separation walls; and any one of the size and position of the movable member. Under few conditions Both one and; the size of the discharge port;
At least one of the conditions of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows and at least one condition selected from the group consisting of are changed to achieve uniform discharge characteristic distribution in the entire nozzle. It is characterized by
【0026】請求項9の発明は、液体を吐出する複数の
吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に熱
を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱体が複数
連続的に配置された少なくとも1つの基板と、吐出口に
連通した第1の液流路と、液体に熱を加えることで該液
体に気泡を発生させる気泡発生領域を有する第2の液流
路と、前記第1の液流路と前記気泡発生領域との間に配
され、吐出口側に自由端を有し、前記気泡発生領域内で
の気泡の発生による圧力に基づいて該自由端を前記第1
の液流路側に変位させて前記圧力を前記第1の液流路の
吐出口側に導く可動部材を複数有する複数の分離壁とを
有し、さらに、少なくとも前記複数の分離壁間の境界領
域で、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段
の個数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくと
も一つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの
条件の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液
体が流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件
の少なくとも一つと、からなる群から選択される少なく
とも一つの条件を変更することによって前記ノズル全体
における吐出特性分布の均一化を達成することを特徴と
する。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements that generate bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are continuously formed. At least one substrate arranged, a first liquid flow path communicating with the discharge port, a second liquid flow path having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid, The free end is arranged between the first liquid flow path and the bubble generation region, has a free end on the discharge port side, and the free end is moved to the first end based on the pressure generated by the generation of bubbles in the bubble generation region.
A plurality of separation walls having a plurality of movable members that are displaced to the liquid flow path side to guide the pressure to the discharge port side of the first liquid flow path, and at least a boundary region between the plurality of separation walls. And at least one of the conditions of the number, size and position of the energy generating means for generating the bubbles; and at least one of the conditions of the size and position of the movable member; Uniformity of discharge characteristic distribution in the entire nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of size and at least one of conditions of size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. Is achieved.
【0027】請求項10の発明は、液体を吐出する複数
の吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に
熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱体が複
数連続的に配置された少なくとも1つの基板と、それぞ
れの吐出口に対応して直接連通する複数の第1の液流路
を構成するための複数の溝と、前記複数の第1の液流路
に液体を供給するための第1の共通液室を構成する凹部
とを一体的に有する溝付き部材と、前記溝付き部材と該
素子基板との間に配され、前記発熱体に対応した第2の
液流路の壁の一部を構成すると共に、前記発熱体に面し
た位置に前記気泡の発生に基づく圧力によって前記第1
の液流路側に変位する複数の可動部材とを具備した複数
の分離壁と、を有し、さらに、少なくとも前記複数の分
離壁間の境界領域で、前記気泡を発生させるためのエネ
ルギー発生手段の個数、寸法、および位置のいずれかの
条件の少なくとも一つと;前記可動部材の寸法および位
置のいずれかの条件の少なくとも一つと;前記吐出口の
寸法と;前記液体が流れる流路構造の寸法および形状の
いずれかの条件の少なくとも一つと、からなる群から選
択される少なくとも一つの条件を変更することによって
前記ノズル全体における吐出特性分布の均一化を達成す
ることを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are continuously formed. At least one substrate arranged, a plurality of grooves for forming a plurality of first liquid flow paths that directly communicate with the respective discharge ports, and a liquid in the plurality of first liquid flow paths. A grooved member that integrally has a concave portion that forms a first common liquid chamber for supplying, and a second liquid that is arranged between the grooved member and the element substrate and that corresponds to the heating element. A part of the wall of the flow path is formed, and the first face is formed at a position facing the heating element by the pressure based on the generation of the bubbles.
A plurality of separation walls provided with a plurality of movable members that are displaced toward the liquid flow path side, and further, in at least a boundary region between the plurality of separation walls, an energy generation unit for generating the bubbles. At least one of the conditions of the number, size and position; at least one of the conditions of the size and position of the movable member; the size of the discharge port; the size of the flow path structure through which the liquid flows, and It is characterized in that at least one condition of any of the shapes and at least one condition selected from the group consisting of are changed to achieve uniform discharge characteristic distribution in the entire nozzle.
【0028】また、本発明にもとづく液体吐出記録方法
は、上記液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする。A liquid discharge recording method according to the present invention is characterized by using the above liquid discharge head.
【0029】さらに、本発明にもとづく液体吐出装置
は、上記の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから液
体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給
手段と、を有する。Further, a liquid ejecting apparatus according to the present invention has the above-mentioned liquid ejecting head and drive signal supplying means for supplying a drive signal for ejecting the liquid from the liquid ejecting head.
【0030】また、本発明にもとづく液体吐出装置は、
上記の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出さ
れた液体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送
手段と、を有する。Further, the liquid ejecting apparatus according to the present invention is
It has the above-mentioned liquid ejection head, and a recording medium conveyance means for conveying the recording medium that receives the liquid ejected from the liquid ejection head.
【0031】なお、本発明の説明で用いる「上流」「下
流」とは、液体の供給源から気泡発生領域(又は可動部
材)を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、
又はこの構成上の方向に関しての表現として表されてい
る。The terms “upstream” and “downstream” used in the description of the present invention refer to the flow direction of the liquid from the liquid supply source to the discharge port through the bubble generation region (or movable member).
Alternatively, it is expressed as an expression regarding this structural direction.
【0032】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
主として液体の吐出に直接作用するとされる気泡の吐出
口側部分を代表する。より具体的には気泡の中心に対し
て、上記流れ方向や上記構成上の方向に関する下流側、
又は、発熱体の面積中心より下流側の領域で発生する気
泡を意味する。The “downstream side” of the bubble itself is as follows:
It mainly represents the portion on the discharge port side of bubbles that is said to directly act on the discharge of liquid. More specifically, with respect to the center of the bubble, the downstream side with respect to the flow direction and the structural direction,
Alternatively, it means bubbles generated in a region downstream of the area center of the heating element.
【0033】また、本発明の説明で用いる「実質的に密
閉」とは、気泡が成長するとき、可動部材が変位する前
に可動部材の周囲の隙間(スリット)から気泡がすり抜
けない程度の状態を意味する。The term “substantially sealed” used in the description of the present invention refers to a state in which bubbles do not slip through gaps (slits) around the movable member before the movable member is displaced when the bubbles grow. Means
【0034】さらに、本発明でいう「分離壁」とは、広
義では気泡発生領域と吐出口に直接連通する領域とを区
分するように介在する壁(可動部材を含んでもよい)を
意味し、狭義では気泡発生領域を含む流路を吐出口に直
接連通する液流路とを区分し、それぞれの領域にある液
体の混合を防止するものを意味する。Further, the "separation wall" in the present invention means a wall (which may include a movable member) interposed so as to separate a bubble generation region and a region directly communicating with the discharge port in a broad sense. In a narrow sense, it means that the flow path including the bubble generation area is separated from the liquid flow path that directly communicates with the discharge port, and mixing of the liquid in each area is prevented.
【0035】[0035]
<実施態様例1>図1は、本発明における第1の実施態
様例を示す液体吐出ヘッドの一部の分解斜視図である。<Embodiment 1> FIG. 1 is a partial exploded perspective view of a liquid ejection head showing a first embodiment of the present invention.
【0036】図1において、溝付部材50と分離壁30
aおよび30bと基板1aおよび1bと支持体70が接
合された状態で構成されている。液体を吐出する吐出口
18は溝付部材50のフェイス面51に形成され前記吐
出口18に対応して溝付部材50に形成された溝(不図
示)に連通する。複数の前記溝は前記溝付部材50に形
成された凹部(不図示)に連通し、これらの溝および凹
部は分離壁30aおよび30bと接合して第1液流路お
よび第1共通液室を形成する。前記分離壁30aおよび
30bには可動部材31aおよび31bと第2液流路壁
72が前記溝に対応して形成されており、前記分離壁3
0aおよび30bは支持体70に接着された基板1aお
よび1bと接合して、第2液流路を形成する。基板1a
および1bには発熱体2が形成されており前記第2液流
路に対応して配されている。前記第2液流路は分離壁3
0a,30bと基板1a,1bとの接合で形成された第
2共通液室(不図示)に連通する。第2液流路には第2
液導入路21から、分離壁貫通口22および前記第2共
通液室を介し発泡液が供給される。前記第1液流路には
第1液導入路20より前記第1共通液室を介し吐出液が
供給される。分離壁30aと30bの間および基板1a
と1bの間には、封止剤や接着剤で一部または全て満た
されている。In FIG. 1, the grooved member 50 and the separating wall 30 are shown.
a and 30b, the substrates 1a and 1b, and the support 70 are joined together. The ejection port 18 for ejecting the liquid is formed on the face surface 51 of the grooved member 50 and communicates with a groove (not shown) formed on the grooved member 50 corresponding to the ejection port 18. The plurality of grooves communicate with recesses (not shown) formed in the grooved member 50, and these grooves and recesses are joined to the separation walls 30a and 30b to form the first liquid flow path and the first common liquid chamber. Form. Movable members 31a and 31b and a second liquid passage wall 72 are formed on the separation walls 30a and 30b so as to correspond to the grooves.
0a and 30b are joined to the substrates 1a and 1b bonded to the support 70 to form a second liquid flow path. Substrate 1a
A heating element 2 is formed in the and 1b and is arranged corresponding to the second liquid flow path. The second liquid channel is the separation wall 3
0a, 30b and the substrates 1a, 1b are connected to a second common liquid chamber (not shown). The second is in the second liquid flow path.
The bubbling liquid is supplied from the liquid introduction passage 21 through the separation wall through-hole 22 and the second common liquid chamber. Discharge liquid is supplied to the first liquid flow path from the first liquid introduction path 20 via the first common liquid chamber. Between the separation walls 30a and 30b and the substrate 1a
Between 1 and 1b is partially or entirely filled with a sealant or an adhesive.
【0037】図2は図1の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of FIG.
【0038】本実施態様例においては、溝付部材50
は、吐出口18を有するオリフィスプレート51と、複
数の第1液流路14を構成する複数の溝と、複数の液流
路14に共通して連通し、各第1液流路3に液体(吐出
液)を供給するための第1共通液室15を構成する凹部
とから概略構成されている。In this embodiment, the grooved member 50 is used.
Is commonly communicated with the plurality of liquid flow paths 14 and the orifice plate 51 having the discharge port 18, the plurality of grooves forming the plurality of first liquid flow paths 14, and the liquid is supplied to each of the first liquid flow paths 3. The first common liquid chamber 15 for supplying the (discharge liquid) and the recessed portion are generally configured.
【0039】この溝付部材50の下側に分離壁30を接
合することにより複数の第1液流路14を形成すること
ができる。このような溝付部材50は、その上部から第
1共通液室15内に到達する第1液体供給路20を有し
ている。また、溝付部材50は、その上部から分離壁3
0を突き抜けて第2共通液室17内に到達する第2液体
供給路21を有している。By joining the separating wall 30 to the lower side of the grooved member 50, a plurality of first liquid flow paths 14 can be formed. Such a grooved member 50 has a first liquid supply path 20 that reaches the inside of the first common liquid chamber 15 from above. In addition, the grooved member 50 has a partition wall 3 from the top.
It has a second liquid supply passage 21 which penetrates 0 and reaches the inside of the second common liquid chamber 17.
【0040】第1の液体(吐出液)は、図2の矢印Cで
示すように、第1液体供給路20を経て、第1共通液室
15、次いで第1液流路14に供給され、第2の液体
(発泡液)は、図2の矢印Dで示すように、第2液体供
給路21を経て、第2共通液室17、次いで第2液流路
16に供給されるようになっている。The first liquid (ejection liquid) is supplied to the first common liquid chamber 15 and then to the first liquid flow path 14 via the first liquid supply passage 20 as shown by the arrow C in FIG. As shown by an arrow D in FIG. 2, the second liquid (foaming liquid) is supplied to the second common liquid chamber 17 and then the second liquid flow path 16 via the second liquid supply passage 21. ing.
【0041】本実施形態例では、第2液体供給路21
は、第1液体供給路20と平行して配されているが、こ
れに限ることはなく、第1共通液室15の外側に配され
た分離壁30を貫通して、第2共通液室17に連通する
ように形成されればどのように配されてもよい。In this embodiment, the second liquid supply passage 21
Is arranged in parallel with the first liquid supply passage 20, but is not limited to this, penetrates the separation wall 30 arranged outside the first common liquid chamber 15, and 17 may be arranged in any way as long as it is formed so as to communicate with 17.
【0042】また、第2液体供給路21の太さ(直径)
に関しては、第2液体の供給量を考慮して決められる。
第2液体供給路21の形状は丸形状である必要はなく、
矩形状等でもよい。The thickness (diameter) of the second liquid supply passage 21
Is determined in consideration of the supply amount of the second liquid.
The shape of the second liquid supply path 21 does not need to be round,
It may be rectangular or the like.
【0043】また、第2共通液室17は、溝付部材50
を分離壁30で仕切ることによって形成することができ
る。形成の方法としては、図2で示す本実施態様例の分
解斜視図のように、基板上にドライフィルムで共通液室
枠と第2液路壁を形成し、分離壁を固定した溝付部材5
0と分離壁30との結合体と基板1とを貼り合わせるこ
とにより第2共通液室17や第2液流路16を形成して
もよい。The second common liquid chamber 17 has a grooved member 50.
By the partition wall 30. As a forming method, as shown in the exploded perspective view of this embodiment example shown in FIG. 2, a common liquid chamber frame and a second liquid passage wall are formed on a substrate by a dry film, and a grooved member in which a separation wall is fixed. 5
The second common liquid chamber 17 and the second liquid flow path 16 may be formed by bonding the combined body of 0 and the separation wall 30 and the substrate 1.
【0044】本実施形態例では、アルミニュウム等の金
属で形成された支持体70上に、前述のように、発泡液
に対して膜沸騰による気泡を発生させるための熱を発生
する発熱体としての電気熱変換素子が複数設けられた基
板1が配されている。In this embodiment, as described above, as a heating element for generating heat for generating bubbles due to film boiling in the foaming liquid on the support 70 formed of a metal such as aluminum. A substrate 1 provided with a plurality of electrothermal conversion elements is arranged.
【0045】発熱体2はアルミニウム等の導電体の電極
5によって電圧を印加され発熱する。The heating element 2 generates heat by being applied with a voltage by the electrode 5 made of a conductor such as aluminum.
【0046】符号50は、溝付部材である。この溝付部
材50は、分離壁30と接合されることで吐出液流路
(第1液流路)14を構成する溝と、この吐出液流路に
連通し、それぞれの吐出液流路に吐出液を供給するため
の第1共通液室(共通吐出液室)15を構成するための
凹部と、第1共通液室に吐出液を供給するための第1供
給路(吐出液供給路)20と、第2共通液室17に発泡
液を供給するための第2供給路(発泡液供給路)21と
を有している。第2供給路21は、第1共通液室15の
外側に配された分離壁30を貫通して第2共通液室17
に連通する連通路に繋がっており、この連通路によって
吐出液と混合することなく発泡液を第2共通液室15に
供給することができる。Reference numeral 50 is a grooved member. The grooved member 50 communicates with the groove forming the discharge liquid flow path (first liquid flow path) 14 by being joined to the separation wall 30 and the discharge liquid flow path. A recess for forming a first common liquid chamber (common discharge liquid chamber) 15 for supplying the discharge liquid, and a first supply path (discharge liquid supply path) for supplying the discharge liquid to the first common liquid chamber 20 and a second supply path (foaming liquid supply path) 21 for supplying the foaming liquid to the second common liquid chamber 17. The second supply passage 21 penetrates the separation wall 30 arranged outside the first common liquid chamber 15 to pass through the second common liquid chamber 17
The bubbling liquid can be supplied to the second common liquid chamber 15 without being mixed with the discharge liquid by the communication passage.
【0047】なお、基板1、分離壁30、溝付天板50
の配置関係は、基板1の発熱体に対応して可動部材31
が配置されており、この可動部材31に対応して吐出液
流路14が配されている。また、本実施形態例では、第
2供給路を1つ溝付部材に配した例を示したが、供給量
に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供給路20と
発泡液供給路21の流路断面積は供給量に比例して決め
ればよい。The substrate 1, the separating wall 30, and the grooved top plate 50.
Of the movable member 31 corresponding to the heating element of the substrate 1.
Are arranged, and the discharge liquid flow path 14 is arranged corresponding to the movable member 31. Further, in the present embodiment example, an example in which one second supply path is arranged in the grooved member is shown, but a plurality of second supply paths may be provided depending on the supply amount. Furthermore, the flow path cross-sectional area of the discharge liquid supply path 20 and the foaming liquid supply path 21 may be determined in proportion to the supply amount.
【0048】このような流路断面積の最適化により溝付
部材50等を構成する部品をより小型化することも可能
である。By optimizing the cross-sectional area of the flow path as described above, it is possible to further reduce the size of the parts constituting the grooved member 50 and the like.
【0049】ところで、吐出ノズルを多数化する際、製
造上の都合等の理由により、大型の基板を用いるよりも
小型の基板を複数結合して用いることが好ましい。した
がって、本実施例ではすでに説明したように、2つの基
板を用いている。しかし、図1に示すように基板1aと
基板1bとの間には隙間35が生じている。この隙間3
5を介して上記発泡圧力が逃げる場合がある。また、隙
間35を封止剤でうめる等の方法があるが、この封止剤
を用いる場合、発熱体2の表面状態を不均一にて、上記
発泡が小さくなる場合がある。このような理由以外にも
様々な理由により、基板の端部の発熱体2の圧力が吐出
に際して十分に伝わらない場合があり、このため、本実
施例の基板端部の発熱体に対応して可動部材31bの形
状を発泡圧力をより十分うけられ吐出効率を高めるもの
にしてある。具体的には、他の可動部材よりもサイズを
大きくしている。これにより、各ノズルの吐出特性が均
一化され、基板端部のみの効率低下による吐出量減少
で、この部分で記録画像に濃度薄となるムラを生ずるこ
とがない。By the way, when the number of discharge nozzles is increased, it is preferable to use a plurality of small substrates in combination rather than to use a large substrate for reasons of manufacturing and the like. Therefore, in this embodiment, two substrates are used as already described. However, as shown in FIG. 1, a gap 35 is formed between the substrate 1a and the substrate 1b. This gap 3
In some cases, the bubbling pressure escapes via the 5. Further, there is a method of filling the gap 35 with a sealant, but when this sealant is used, the surface state of the heating element 2 may be non-uniform, and the foaming may be reduced. Due to various reasons other than the above, the pressure of the heating element 2 at the end of the substrate may not be sufficiently transmitted at the time of ejection. Therefore, in correspondence with the heating element at the end of the substrate of the present embodiment. The shape of the movable member 31b is such that the foaming pressure is more sufficiently received and the discharge efficiency is improved. Specifically, the size is made larger than other movable members. As a result, the ejection characteristics of the respective nozzles are made uniform, and the ejection amount is reduced due to a decrease in the efficiency of only the edge portion of the substrate, so that there is no unevenness in the recorded image where the density is low.
【0050】また、本実施例においては、分離壁30a
および30bの間の隙間36も同様に存在しているた
め、上記の基板の隙間35と同様にムラ要因となる。し
かし、前述と同様に可動部材の一部の形状を対応させる
ことで画像品位を向上させることが可能となる。Further, in this embodiment, the separation wall 30a
Since the gap 36 between 10 and 30b is also present, it becomes a cause of unevenness like the above gap 35 of the substrate. However, it is possible to improve the image quality by matching the shape of a part of the movable member as described above.
【0051】また、可動部材の対応も、サイズの他、支
点や自由端の位置など、吐出特性を変えることのできる
他の設計パラメータによってもよい。In addition to the size, the correspondence of the movable member may be based on other design parameters such as the fulcrum and the position of the free end that can change the ejection characteristics.
【0052】また逆に、この部分の吐出量が大きくなっ
た場合も同様に対応して、吐出特性が均一化するように
可動部材の設計を変えればよい。On the contrary, when the discharge amount in this portion becomes large, the design of the movable member may be changed so that the discharge characteristic becomes uniform.
【0053】以上説明したように本実施態様例によれ
ば、基板間の境界部に位置する発熱体の寸法を他の部分
に位置する発熱体の寸法よりも大きなものとすることに
よって、境界部における吐出特性の低下を防ぐことがで
きる。As described above, according to the present embodiment, the size of the heating element located at the boundary between the substrates is made larger than the size of the heating element located at the other part, so that the boundary area is improved. It is possible to prevent the deterioration of the ejection characteristics in the above.
【0054】<実施態様例2>本実施態様例を図3を用
いて説明する。<Embodiment 2> This embodiment will be described with reference to FIG.
【0055】この図における基本的な説明は図1と同様
のため省略する。The basic description in this figure is the same as that in FIG.
【0056】本実施態様例においては、分離壁30a,
30bにおけるムラ要因、たとえば分離壁30aと30
bとの間の隙間36によるものの対応を溝付部材50で
行なっている。具体的には、分離壁隙間36に対応して
吐出口18bの開口面積を大きくして、ヘッド内の各ノ
ズルの吐出特性や吐出量を均一化している。In this embodiment, the separating wall 30a,
The unevenness factor in 30b, for example, the separation walls 30a and 30
Corresponding to the gap 36 with the groove b, the grooved member 50 is used. Specifically, the opening area of the ejection port 18b is increased corresponding to the separation wall gap 36 to make the ejection characteristics and the ejection amount of each nozzle in the head uniform.
【0057】吐出口の加工は、レーザー等で遮光マスク
を用いて行なう場合、マスクのサイズを調整することで
吐出口サイズを部分的に異ならせることが出来る。この
ため、吐出特性のバラツキに応じて対応しやすい。When the discharge port is processed by using a light-shielding mask such as a laser, the discharge port size can be partially changed by adjusting the size of the mask. Therefore, it is easy to deal with variations in ejection characteristics.
【0058】<実施態様例3>本実施態様例を図4で説
明する。<Embodiment 3> This embodiment will be described with reference to FIG.
【0059】図4における基本的な説明も図1と同様な
ため省略する。The basic description in FIG. 4 is also omitted because it is the same as in FIG.
【0060】本実施態様例において、ムラ要因は分離壁
30a,30bの隙間36に対応した発熱体を2aおよ
び2bの複数個1液流路について設けることで、吐出特
性の均一化をはかっている。In the present embodiment, the cause of unevenness is to provide uniform heating characteristics by providing a heating element corresponding to the gap 36 between the separation walls 30a and 30b for a plurality of liquid passages 2a and 2b. .
【0061】この場合、吐出特性バラツキのレベルに応
じて、2aのみ発熱したり2bのみ発熱したり両方を発
熱する等駆動で対応可能である。In this case, depending on the level of variation in the ejection characteristics, it is possible to drive by heating only 2a, only 2b, or both.
【0062】<実施態様例4>図5で本実施態様例4を
説明する。<Embodiment 4> This embodiment 4 will be described with reference to FIG.
【0063】図5(a)は図1等における分離壁30
a,30bに対応するものである。図11(a)におい
て、可動部材31のサイズがすべて均一の場合前実施態
様例で説明したように、隙間36付近の吐出特性は隙間
36の影響で吐出量が低く(あるいは高く)なる。この
様子を図5(b)に示す。FIG. 5A shows the separation wall 30 shown in FIG.
It corresponds to a and 30b. In FIG. 11A, when the sizes of the movable members 31 are all uniform, as described in the previous embodiment, the ejection characteristics near the gap 36 are low (or high) due to the influence of the gap 36. This situation is shown in FIG.
【0064】しかしながら、本実施態様例においては図
5(a)に示すように、可動部材31のサイズが各々異
なっており、したがって吐出特性はランダムにバラツキ
を持っている。この場合、図5(b)の特性と重なり、
図5(c)のような吐出量のバラツキになる。However, in this embodiment, as shown in FIG. 5A, the sizes of the movable members 31 are different from each other, so that the ejection characteristics are randomly varied. In this case, the characteristics of FIG.
The discharge amount varies as shown in FIG.
【0065】このようにこまかく意図的にバラツキをも
たせることで図5(b)のように大きく規則的なムラパ
ターンのような視覚的に認識しやすい発熱体を認識しず
らいものにすることが出来る。By thus intentionally giving a variation, it is possible to make it difficult to recognize a visually recognizable heating element such as a large regular uneven pattern as shown in FIG. 5B. I can.
【0066】本実施態様例は、ムラの発生する場所にか
かわらずランダムにバラツかせるためムラパターンが発
生する場所が特定しずらい場合に有効な手段である。The example of the present embodiment is an effective means when it is difficult to specify the place where the uneven pattern is generated because the unevenness is randomly generated regardless of the place where the unevenness occurs.
【0067】<実施態様例5>図6は、複数の基板と、
複数の可動部材を有する1つの分離壁との組合せと、そ
れらの吐出量の分布の相対的なレベルを示したものであ
る。この実施態様例のヘッド全体の構成は実施態様例3
または5と同様である。<Fifth Embodiment> FIG. 6 shows a plurality of substrates,
It shows a combination with one separation wall having a plurality of movable members and the relative level of distribution of their discharge amounts. The configuration of the entire head of this embodiment is the same as Embodiment 3
Or the same as 5.
【0068】図6(a)は複数の基板の配置を示すもの
であり、この基板の吐出ヒータ2は均一な形状からなる
(例えば矩形状)。この場合、他の部材による各ノズル
の特性差がないものとすると、2つの基板間のギャップ
36の近傍のヒータ2は、ギャップへの発泡圧力に逃げ
や部品の精度や、封止剤のまわり込み等があり、このヒ
ータ2による吐出量は低下する場合がある。これは図6
(c)のように、吐出量バラツキが相対的に存在する。FIG. 6A shows the arrangement of a plurality of substrates, and the discharge heater 2 on this substrate has a uniform shape (for example, a rectangular shape). In this case, assuming that there is no characteristic difference between the nozzles due to other members, the heater 2 in the vicinity of the gap 36 between the two substrates will escape to the foaming pressure to the gap, the accuracy of the parts, and the surrounding of the sealant. The discharge amount by the heater 2 may be reduced due to the presence of jams and the like. This is Figure 6
As shown in (c), there is a relative discharge amount variation.
【0069】いま、分離壁内の可動部材31をこのヒー
タに対応した部分のみ、サイズを大きくした場合、この
可動部材のみの効果による吐出量分布は図6(d)のよ
うになる。Now, when the size of the movable member 31 in the separation wall is increased only in the portion corresponding to this heater, the discharge amount distribution due to the effect of this movable member is as shown in FIG. 6 (d).
【0070】これらの部品を組み合わせたヘッドは、吐
出量のバラツキが相殺され、図6(e)のように均一な
吐出量または吐出特性となり、画像品位が向上する。In the head in which these components are combined, variations in the ejection amount are canceled out, a uniform ejection amount or ejection characteristics are obtained as shown in FIG. 6 (e), and the image quality is improved.
【0071】以上説明したように本発明によってヘッド
内の様々なバラツキ要因、たとえば溝付き天板の吐出口
やノズルのバラツキ、複数分離壁の隙間や複数基板の隙
間によるもの等で記録画像にみだれが生じるのを防止
し、製造上の歩留りやコストダウンをはかることが出来
た。As described above, according to the present invention, various variations in the head, such as variations in the discharge ports and nozzles of the grooved top plate, gaps between a plurality of separation walls, gaps between a plurality of substrates, and the like, are found in the recorded image. It was possible to prevent the occurrence of the above, and to reduce the manufacturing yield and cost.
【0072】つぎに、上記実施態様例1ないし5に適用
可能な本発明の具体的構成例を説明する。Next, a description will be given of a concrete configuration example of the present invention applicable to the first to fifth embodiments.
【0073】<実施態様例6>以下、図面を参照して本
発明の実施形態例を詳細に説明する。<Embodiment 6> Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0074】まず本実施形態例では液体を吐出するため
の、気泡に基づく圧力の伝搬方向や気泡の成長方向を制
御することで吐出力や吐出効率の向上を図る場合の例を
説明する。First, in the present embodiment, an example will be described in which the ejection force and the ejection efficiency are improved by controlling the propagation direction of the pressure based on the bubbles and the growth direction of the bubbles for ejecting the liquid.
【0075】図7はこのような本実施形態例の液体吐出
ヘッドを液流路方向で切断した断面模式図を示してお
り、図8はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示し
ている。FIG. 7 shows a schematic sectional view of the liquid discharge head of the present embodiment cut in the liquid flow path direction, and FIG. 8 shows a partially cutaway perspective view of the liquid discharge head.
【0076】本実施形態例の液体吐出ヘッドは、液体を
吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液体に
熱エネルギーを作用させる発熱体2(本実施形態例にお
いては40μm×105μmの形状の発熱抵抗体)が素
子基板1に設けられており、この素子基板上に発熱体2
に対応して液流路10が配されている。液流路10は吐
出口18に連通していると共に、複数の液流路10に液
体を供給するための共通液室13に連通しており、吐出
口から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室
13から受け取る。The liquid discharge head of this embodiment is a heating element 2 for applying heat energy to the liquid as a discharge energy generating element for discharging the liquid (in this embodiment, a heating resistor having a shape of 40 μm × 105 μm). Body) is provided on the element substrate 1, and the heating element 2 is provided on the element substrate.
The liquid flow path 10 is arranged corresponding to the above. The liquid flow path 10 communicates with the discharge port 18 and also communicates with a common liquid chamber 13 for supplying the liquid to the plurality of liquid flow paths 10, and an amount of liquid corresponding to the liquid discharged from the discharge port. From the common liquid chamber 13.
【0077】この液流路10の素子基板上には、前述の
発熱体2に対向するように面して、金属等の弾性を有す
る材料で構成され、平面部を有する板状の可動部材31
が片持梁状に設けられている。この可動部材の一端は液
流路10の壁や素子基板上に感光性樹脂などをパターニ
ングして形成した土台(支持部材)34等に固定されて
いる。これによって、可動部材は保持されると共に支点
(支点部分)33を構成している。On the element substrate of the liquid flow path 10, a plate-like movable member 31 facing the above-mentioned heating element 2 and made of an elastic material such as metal and having a flat surface portion is formed.
Are provided in a cantilever shape. One end of the movable member is fixed to a base (supporting member) 34 formed by patterning a photosensitive resin or the like on the wall of the liquid flow path 10 or the element substrate. Thus, the movable member is held and forms a fulcrum (fulcrum portion) 33.
【0078】この可動部材31は、液体の吐出動作によ
って共通液室13から可動部材31を経て吐出口18側
へ流れる大きな流れの上流側に支点(支点部分;固定
端)33を持ち、この支点33に対して下流側に自由端
(自由端部分)32を持つように、発熱体2に面した位
置に発熱体2を覆うような状態で発熱体から15μm程
度の距離を隔てて配されている。この発熱体と可動部材
との間が気泡発生領域となる。なお発熱体、可動部材の
種類や形状および配置はこれに限られることなく、後述
するように気泡の成長や圧力の伝搬を制御しうる形状お
よび配置であればよい。なお、上述した液流路10は、
後に取り上げる液体の流れの説明のため、可動部材31
を境にして直接吐出口18に連通している部分を第1の
液流路14とし、気泡発生領域11や液体供給路12を
有する第2の液流路16の2つの領域に分けて説明す
る。The movable member 31 has a fulcrum (fulcrum portion; fixed end) 33 on the upstream side of a large flow flowing from the common liquid chamber 13 to the ejection port 18 side through the movable member 31 by the liquid ejection operation. It has a free end (free end portion) 32 on the downstream side with respect to 33, and is arranged at a position facing the heating element 2 at a distance of about 15 μm from the heating element so as to cover the heating element 2. There is. A space between the heating element and the movable member is a bubble generation area. Note that the types, shapes, and arrangements of the heating element and the movable member are not limited thereto, and may be any shape and arrangement that can control the growth of bubbles and the propagation of pressure as described later. Note that the above-described liquid flow path 10
In order to explain the flow of the liquid to be discussed later, the movable member 31
The portion directly connected to the discharge port 18 with the boundary as the first liquid flow path 14 is divided into two areas of the bubble generation area 11 and the second liquid flow path 16 having the liquid supply path 12 for explanation. I do.
【0079】発熱体2を発熱させることで可動部材31
と発熱体2との間の気泡発生領域11の液体に熱を作用
し、液体にUSP4,723,129に記載されている
ような膜沸騰現象に基づく気泡を発生させる。気泡の発
生に基づく圧力と気泡は可動部材に優先的に作用し、可
動部材31は図7(b)、(c)もしくは図7で示され
るように支点33を中心に吐出口側に大きく開くように
変位する。可動部材31の変位若しくは変位した状態に
よって気泡の発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長
が吐出口側に導かれる。By heating the heating element 2, the movable member 31
Heat is applied to the liquid in the bubble generation region 11 between the heating element 2 and the heating element 2 to generate bubbles in the liquid based on the film boiling phenomenon as described in US Pat. No. 4,723,129. The pressure based on the generation of bubbles and the bubbles preferentially act on the movable member, and the movable member 31 largely opens toward the discharge port side around the fulcrum 33 as shown in FIG. 7B, 7C or 7. To be displaced. Depending on the displacement or the displaced state of the movable member 31, the propagation of pressure based on the generation of bubbles and the growth of the bubbles themselves are guided to the ejection port side.
【0080】ここで、本発明の基本的な吐出原理の一つ
を説明する。本発明において最も重要な原理の1つは、
気泡に対面するように配された可動部材が気泡の圧力あ
るいは気泡自体に基づいて、定常状態の第1の位置から
変位後の位置である第2の位置へ変位し、この変位する
可動部材31によって気泡の発生に伴う圧力や気泡自身
を吐出口18が配された下流側へ導くことである。Here, one of the basic ejection principles of the present invention will be described. One of the most important principles of the present invention is
The movable member disposed to face the bubble is displaced from the first position in the steady state to the second position after the displacement based on the pressure of the bubble or the bubble itself. This is to guide the pressure due to the generation of bubbles and the bubbles themselves to the downstream side where the discharge port 18 is arranged.
【0081】この原理を可動部材を用いない従来の液流
路構造を模式的に示した図9と本発明の図10とを比較
してさらに詳しく説明する。なおここでは吐出口方向へ
の圧力の伝搬方向をVA、上流側への圧力の伝搬方向を
VBとして示した。This principle will be described in more detail by comparing FIG. 9 schematically showing a conventional liquid flow path structure using no movable member with FIG. 10 of the present invention. Here, the propagation direction of the pressure toward the discharge port is indicated by VA, and the propagation direction of the pressure toward the upstream side is indicated by VB.
【0082】図9で示されるような従来のヘッドにおい
ては、発生した気泡40による圧力の伝搬方向を規制す
る構成はない。このため気泡40の圧力伝搬方向はV1
〜V8のように気泡表面の垂線方向となり様々な方向を
向いていた。このうち、特に液吐出に最も影響を及ぼす
VA方向に圧力伝搬方向の成分を持つものは、V1〜V
4即ち気泡のほぼ半分の位置より吐出口に近い部分の圧
力伝搬の方向成分であり、液吐出効率、液吐出力、吐出
速度等に直接寄与する重要な部分である。さらにV1は
吐出方向VAの方向に最も近いため効率よく働き、逆に
V4はVAに向かう方向成分は比較的少ない。In the conventional head as shown in FIG. 9, there is no structure for restricting the propagation direction of pressure by the generated bubbles 40. Therefore, the pressure propagation direction of the bubble 40 is V1
As shown in V8, the direction was perpendicular to the surface of the bubble, and was oriented in various directions. Among them, those having a component in the pressure propagation direction in the VA direction which has the most influence on the liquid discharge are V1-V
4, ie, a directional component of pressure propagation in a portion closer to the discharge port than a position substantially half of the bubble, and is an important portion directly contributing to liquid discharge efficiency, liquid discharge force, discharge speed, and the like. Further, V1 works efficiently because it is closest to the ejection direction VA, while V4 has relatively little direction component toward VA.
【0083】これに対して、図10で示される本発明の
場合には、可動部材31が図8の場合のように様々な方
向を向いていた気泡の圧力伝搬方向V1〜V4を下流側
(吐出口側)へ導き、VAの圧力伝搬方向に変換するも
のであり、これにより気泡40の圧力が直接的に効率よ
く吐出に寄与することになる。そして、気泡の成長方向
自体も圧力伝搬方向V1〜V4と同様に下流方向に導か
れ、上流より下流で大きく成長する。このように、気泡
の成長方向自体を可動部材によって制御し、気泡の圧力
伝搬方向を制御することで、吐出効率や吐出力また吐出
速度等の根本的な向上を達成することができる。On the other hand, in the case of the present invention shown in FIG. 10, the movable member 31 faces various directions as in the case of FIG. It is directed to the discharge port side) and converted into the VA pressure propagation direction, whereby the pressure of the bubble 40 directly and efficiently contributes to the discharge. Then, the bubble growth direction itself is guided in the downstream direction in the same manner as the pressure propagation directions V1 to V4, and grows more downstream than upstream. As described above, by controlling the growth direction itself of the bubble by the movable member and controlling the pressure propagation direction of the bubble, it is possible to achieve a fundamental improvement in the discharge efficiency, the discharge force, the discharge speed, and the like.
【0084】次に図7に戻って、本実施形態例の液体吐
出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。Next, returning to FIG. 7, the ejection operation of the liquid ejection head of this embodiment will be described in detail.
【0085】図7(a)は、発熱体2に電気エネルギー
等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が
熱を発生する前の状態である。ここで重要なことは、可
動部材31が、発熱体の発熱によって発生した気泡に対
し、この気泡の少なくとも下流側部分に対面する位置に
設けられていることである。つまり、気泡の下流側が可
動部材に作用するように、液流路構造上では少なくとも
発熱体の面積中心3より下流(発熱体の面積中心3を通
って流路の長さ方向に直交する線より下流)の位置まで
可動部材31が配されている。FIG. 7A shows a state before energy such as electric energy is applied to the heat generating element 2, that is, a state before the heat generating element generates heat. What is important here is that the movable member 31 is provided at a position facing at least a downstream portion of the bubble generated by the heat generated by the heating element. In other words, on the liquid flow path structure, at least downstream of the area center 3 of the heating element (from a line passing through the area center 3 of the heating element and orthogonal to the length direction of the flow path, so that the downstream side of the bubble acts on the movable member. The movable member 31 is arranged to the position (downstream).
【0086】図7(b)は、発熱体2に電気エネルギー
等が印加されて発熱体2が発熱し、発生した熱によって
気泡発生領域11内を満たす液体の一部を加熱し、膜沸
騰に伴う気泡を発生させた状態である。In FIG. 7 (b), electric energy or the like is applied to the heating element 2 to heat the heating element 2, and the generated heat heats a part of the liquid filling the bubble generating region 11 to cause film boiling. This is a state in which accompanying bubbles are generated.
【0087】このとき可動部材31は気泡40の発生に
基づく圧力により、気泡40の圧力の伝搬方向を吐出口
方向に導くように第1位置から第2位置へ変位する。こ
こで重要なことは前述したように、可動部材31の自由
端32を下流側(吐出口側)に配置し、支点33を上流
側(共通液室側)に位置するように配置して、可動部材
の少なくとも一部を発熱体の下流部分すなわち気泡の下
流部分に対面させることである。At this time, the movable member 31 is displaced from the first position to the second position by the pressure based on the generation of the bubbles 40 so as to guide the propagation direction of the pressure of the bubbles 40 toward the discharge port. What is important here is that, as described above, the free end 32 of the movable member 31 is arranged on the downstream side (discharge port side), and the fulcrum 33 is arranged on the upstream side (common liquid chamber side). That is, at least a part of the movable member faces a downstream portion of the heating element, that is, a downstream portion of the bubble.
【0088】図7(c)は気泡40がさらに成長した状
態であるが、気泡40発生に伴う圧力に応じて可動部材
31はさらに変位している。発生した気泡は上流より下
流に大きく成長すると共に可動部材の第1の位置(点線
位置)を越えて大きく成長している。このように気泡4
0の成長に応じて可動部材31が徐々に変位して行くこ
とで気泡40の圧力伝搬方向や堆積移動のしやすい方
向、すなわち自由端側への気泡の成長方向を吐出口に均
一的に向かわせることができることも吐出効率を高める
と考えられる。可動部材は気泡や発泡圧を吐出口方向へ
導く際もこの伝達の妨げになることはほとんどなく、伝
搬する圧力の大きさに応じて効率よく圧力の伝搬方向や
気泡の成長方向を制御することができる。FIG. 7C shows a state in which the bubble 40 has further grown, but the movable member 31 is further displaced in accordance with the pressure caused by the generation of the bubble 40. The generated bubble grows greatly downstream from the upstream and grows greatly beyond the first position (dotted line position) of the movable member. Thus, bubble 4
When the movable member 31 is gradually displaced in accordance with the growth of 0, the pressure propagation direction of the bubble 40 and the direction in which the deposition is easily moved, that is, the growth direction of the bubble to the free end side is uniformly directed to the discharge port. It can be considered that being able to change the height also enhances the discharge efficiency. The movable member rarely hinders the transmission of bubbles or foaming pressure toward the discharge port, and efficiently controls the direction of pressure propagation and the direction of bubble growth according to the magnitude of the propagating pressure. Can be.
【0089】図7(d)は気泡40が、前述した膜沸騰
の後気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅する状態
を示している。FIG. 7D shows a state in which the bubble 40 contracts and disappears due to the decrease in the bubble internal pressure after the film boiling described above.
【0090】第2の位置まで変位していた可動部材31
は、気泡の収縮による負圧と可動部材自身のばね性によ
る復元力によって図7(a)の初期位置(第1の位置)
に復帰する。また、消泡時には、気泡発生領域11での
気泡の収縮体積を補うため、また、吐出された液体の体
積分を補うために上流側(B)、すなわち共通液室側か
ら流れのVD1、VD2のように、また、吐出口側から
流れのVcのように液体が流れ込んでくる。The movable member 31 which has been displaced to the second position
The initial position (first position) in FIG. 7A is due to the negative pressure due to the contraction of the bubble and the restoring force due to the spring property of the movable member itself.
Return to. Further, at the time of defoaming, VD1 and VD2 of the flow from the upstream side (B), that is, the common liquid chamber side, in order to supplement the contracted volume of the bubbles in the bubble generation region 11 and to supplement the volume of the discharged liquid. And the liquid flows in from the discharge port side like Vc of the flow.
【0091】以上、気泡の発生に伴う可動部材の動作と
液体の吐出動作について説明したが、以下に本発明の液
体吐出ヘッドにおける液体のリフィルについて詳しく説
明する。The operation of the movable member and the liquid ejecting operation associated with the generation of bubbles have been described above. The liquid refilling in the liquid ejecting head of the present invention will be described in detail below.
【0092】図7を用いて本発明における液供給メカニ
ズムをさらに詳しく説明する。The liquid supply mechanism in the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
【0093】図7(c)の後、気泡40が最大体積の状
態を経て消泡過程に入ったときには、消泡した体積を補
う体積の液体が気泡発生領域に、第1液流路14の吐出
口18側と第2液流路16の共通液室側13から流れ込
む。可動部材31を持たない従来の液流路構造において
は、消泡位置に吐出口側から流れ込む液体の量と共通液
室から流れ込む液体の量は、気泡発生領域より吐出口に
近い部分と共通液室に近い部分との流抵抗の大きさに起
因する(流路抵抗と液体の慣性に基づくものであ
る。)。After the state shown in FIG. 7 (c), when the bubble 40 enters the defoaming process after having reached the maximum volume state, a volume of liquid that compensates for the defoamed volume is placed in the bubble generation region of the first liquid flow path 14. It flows in from the discharge port 18 side and the common liquid chamber side 13 of the second liquid flow path 16. In the conventional liquid flow path structure without the movable member 31, the amount of the liquid flowing from the discharge port side to the defoaming position and the amount of the liquid flowing from the common liquid chamber are the same as the part closer to the discharge port than the bubble generation region and the common liquid. This is due to the magnitude of the flow resistance with the part close to the chamber (based on the flow path resistance and the inertia of the liquid).
【0094】このため、吐出口に近い側の流抵抗が小さ
い場合には、多くの液体が吐出口側から消泡位置に流れ
込みメニスカスの後退量が大きくなることになる。特
に、吐出効率を高めるために吐出口に近い側の流抵抗を
小さくして吐出効率を高めようとするほど、消泡時のメ
ニスカスMの後退が大きくなり、リフィル時間が長くな
って高速印字を妨げることとなっていた。Therefore, when the flow resistance on the side close to the ejection port is small, a large amount of liquid flows from the ejection port side to the defoaming position, and the retreat amount of the meniscus increases. In particular, as the flow resistance on the side close to the discharge port is reduced to increase the discharge efficiency in order to increase the discharge efficiency, the meniscus M at the time of defoaming becomes larger, the refill time becomes longer, and the refill time becomes longer, and high-speed printing is performed. Was to hinder.
【0095】これに対して本実施形態例は可動部材31
を設けたため、気泡の体積Wを可動部材31の第1位置
を境に上側をW1、気泡発生領域11側をW2とした場
合、消泡時に可動部材が元の位置に戻った時点でメニス
カスの後退は止まり、その後残ったW2の体積分の液体
供給は主に第2流路16の流れVD2からの液供給によ
って成される。これにより、従来、気泡Wの体積の半分
程度に対応した量がメニスカスの後退量になっていたの
に対して、それより少ないW1の半分程度のメニスカス
後退量に抑えることが可能になった。On the other hand, in this embodiment, the movable member 31 is used.
Therefore, when the volume W of the bubbles is W1 on the upper side of the first position of the movable member 31 and W2 on the side of the bubble generation region 11 when the movable member returns to the original position at the time of defoaming, The retreat is stopped, and the liquid supply of the remaining W2 volume is mainly performed by the liquid supply from the flow VD2 of the second flow path 16. Thus, while the amount corresponding to about half of the volume of the bubble W has conventionally been the meniscus retraction amount, it has become possible to suppress the meniscus retreat amount to a smaller amount, which is about half of W1.
【0096】さらに、W2の体積分の液体供給は消泡時
の圧力を利用して可動部材31の発熱体側の面に沿っ
て、主に第2液流路の上流側(VD2)から強制的に行
うことができるためより速いリフィルを実現できた。Further, the supply of the liquid of the volume of W2 is compulsorily made from the upstream side (VD2) of the second liquid flow path along the surface of the movable member 31 on the heating element side by utilizing the pressure at the time of defoaming. Since it can be performed at any time, a faster refill could be realized.
【0097】ここで特徴的なことは、従来のヘッドで消
泡時の圧力を用いたリフィルを行った場合、メニスカス
の振動が大きくなってしまい画像品位の劣化につながっ
ていたが、本実施形態例の高速リフィルにおいては可動
部材によって吐出口側の第1液流路14の領域と、気泡
発生領域11との吐出口側での液体の流通が抑制される
ためメニスカスの振動を極めて少なくすることができる
ことである。What is characteristic here is that when refilling is performed using the pressure at the time of defoaming with a conventional head, the vibration of the meniscus becomes large, leading to deterioration of image quality. In the high-speed refill of the example, the movement of the liquid between the region of the first liquid flow path 14 on the discharge port side and the bubble generation region 11 on the discharge port side is suppressed by the movable member, so that the vibration of the meniscus is extremely reduced. Is possible.
【0098】このように本発明は、第2流路16の液供
給路12を介しての発泡領域への強制リフィルと、上述
したメニスカス後退や振動の抑制によって高速リフィル
を達成することで、吐出の安定や高速繰り返し吐出、ま
た記録の分野に用いた場合、画質の向上や高速記録を実
現することができる。As described above, according to the present invention, the forced refilling of the foaming region via the liquid supply passage 12 of the second passage 16 and the high speed refilling by the above-mentioned meniscus retreat and vibration suppression are achieved. When used in the field of stable recording, high-speed repetitive ejection, and recording, it is possible to improve image quality and realize high-speed recording.
【0099】本発明の構成においてはさらに次のような
有効な機能を兼ね備えている。それは、気泡の発生によ
る圧力の上流側への伝搬(バック波)を抑制することで
ある。発熱体2上で発生した気泡の内、共通液室13側
(上流側)の気泡による圧力は、その多くが、上流側に
向かって液体を押し戻す力(バック波)になっていた。
このバック波は、上流側の圧力と、それによる液移動
量、そして液移動に伴う慣性力を引き起こし、これらは
液体の液流路内へのリフィルを低下させ高速駆動の妨げ
にもなっていた。本発明においては、まず可動部材31
によって上流側へのこれらの作用を抑えることでもリフ
ィル供給性の向上をさらに図っている。The structure of the present invention further has the following effective functions. That is, the propagation of the pressure to the upstream side (back wave) due to the generation of bubbles is suppressed. Of the bubbles generated on the heating element 2, most of the pressure caused by the bubbles on the common liquid chamber 13 side (upstream side) is a force (back wave) for pushing back the liquid toward the upstream side.
This back wave caused the pressure on the upstream side, the amount of liquid movement due thereto, and the inertia force accompanying the liquid movement, which reduced the refill of the liquid into the liquid flow path and hindered high-speed driving. . In the present invention, first, the movable member 31
By suppressing these effects on the upstream side, the refill supply property is further improved.
【0100】次に、本実施形態例の更なる特徴的な構造
と効果について、以下に説明する。Next, further characteristic structures and effects of this embodiment will be described below.
【0101】本実施形態例の第2液流路16は、発熱体
2の上流に発熱体2と実質的に平坦につながる(発熱体
表面が大きく落ち込んでいない)内壁を持つ液体供給路
12を有している。このような場合、気泡発生領域11
および発熱体2の表面への液体の供給は、可動部材31
の気泡発生領域11に近い側の面に沿って、VD2のよ
うに行われる。このため、発熱体2の表面上に液体が淀
むことが抑制され、液体中に溶存していた気体の析出
や、消泡できずに残ったいわゆる残留気泡が除去され易
く、また、液体への蓄熱が高くなりすぎることもない。
従って、より安定した気泡の発生を高速に繰り返し行う
ことができる。なお、本実施形態例では実質的に平坦な
内壁を持つ液体供給路12を持つもので説明したが、こ
れに限らず、発熱体表面となだらかに繋がり、なだらか
な内壁を有する液供給路であればよく、発熱体上に液体
の淀みや、液体の供給に大きな乱流を生じない形状であ
ればよい。The second liquid flow path 16 of the present embodiment has a liquid supply path 12 having an inner wall upstream of the heating element 2 and connected to the heating element 2 substantially flat (the surface of the heating element is not largely depressed). Have In such a case, the bubble generation region 11
The supply of the liquid to the surface of the heating element 2 is performed by the movable member 31.
VD2 is performed along the surface on the side closer to the bubble generation region 11 of FIG. Therefore, stagnation of the liquid on the surface of the heating element 2 is suppressed, and deposition of gas dissolved in the liquid and so-called residual air bubbles that cannot be defoamed are easily removed. The heat storage does not become too high.
Therefore, more stable generation of bubbles can be repeated at high speed. In the present embodiment, the liquid supply path 12 having a substantially flat inner wall has been described. However, the present invention is not limited to this. Any liquid supply path that has a gentle inner wall that is smoothly connected to the surface of the heating element. Any shape may be used as long as the shape does not cause stagnation of the liquid on the heating element or large turbulence in the supply of the liquid.
【0102】また、気泡発生領域への液体の供給は、可
動部材の側部(スリット35)を介してVD1から行わ
れるものもある。しかし、気泡発生時の圧力をさらに有
効に吐出口に導くために図6で示すように気泡発生領域
の全体を覆う(発熱体面を覆う)ように大きな可動部材
を用い、可動部材31が第1の位置へ復帰することで、
気泡発生領域11と第1液流路14の吐出口に近い領域
との液体の流抵抗が大きくなるような形態の場合、前述
のVD1から気泡発生領域11に向かっての液体の流れ
が妨げられる。しかし、本発明のヘッド構造において
は、気泡発生領域に液体を供給するための流れVD1が
あるため、液体の供給性能が非常に高くなり、可動部材
31で気泡発生領域11を覆うような吐出効率向上を求
めた構造を取っても、液体の供給性能を落とすことがな
い。In some cases, the liquid is supplied to the bubble generation region from VD1 through the side portion (slit 35) of the movable member. However, in order to more effectively guide the pressure at the time of bubble generation to the discharge port, a large movable member is used so as to cover the entire bubble generation region (covers the heating element surface) as shown in FIG. By returning to the position of
In the case where the flow resistance of the liquid between the bubble generation region 11 and the region near the discharge port of the first liquid flow path 14 is large, the flow of the liquid from the VD1 to the bubble generation region 11 is prevented. . However, in the head structure of the present invention, the flow VD1 for supplying the liquid to the bubble generation region has a very high liquid supply performance, and the discharge efficiency is such that the movable member 31 covers the bubble generation region 11. Even if a structure requiring improvement is adopted, the liquid supply performance is not reduced.
【0103】ところで、可動部材31の自由端32と支
点33の位置は、例えば図10で示されるように、自由
端が相対的に支点より下流側にある。このような構成の
ため、前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方
向を吐出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現でき
るのである。さらに、この位置関係は吐出に対する機能
や効果のみならず、液体の供給の際にも液流路10を流
れる液体に対する流抵抗を小さくしでき高速にリフィル
できるという効果を達成している。これは図11に示す
ように、吐出によって後退したメニスカスMが毛管力に
より吐出口18へ復帰する際や、消泡に対しての液供給
が行われる場合に、液流路10(第1液流路14、第2
液流路16を含む)内を流れる流れS1、S2、S3に
対し、逆らわないように自由端と支点33とを配置して
いるためである。As for the positions of the free end 32 and the fulcrum 33 of the movable member 31, the free end is relatively downstream of the fulcrum as shown in FIG. 10, for example. With such a configuration, it is possible to efficiently realize functions and effects such as guiding the pressure propagation direction and growth direction of bubbles to the ejection port side during the above-described foaming. Further, this positional relationship achieves not only a function and an effect on discharge, but also an effect that the flow resistance to the liquid flowing through the liquid flow path 10 can be reduced and the refill can be performed at a high speed even when the liquid is supplied. As shown in FIG. 11, when the meniscus M retracted by the discharge returns to the discharge port 18 by the capillary force or when the liquid is supplied to the defoaming, the liquid flow path 10 (the first liquid Channel 14, second
This is because the free end and the fulcrum 33 are arranged so as not to go against the flows S1, S2, and S3 flowing through the liquid flow path 16 (including the liquid flow path 16).
【0104】補足すれば、本実施形態例図7において
は、前述のように可動部材31の自由端32が、発熱体
2を上流側領域と下流側領域とに2分する面積中心3
(発熱体の面積中心(中央)を通り液流路の長さ方向に
直交する線)より下流側の位置に対向するように発熱体
2に対して延在している。これによって発熱体の面積中
心位置3より下流側で発生する液体の吐出に大きく寄与
する圧力、又は気泡を可動部材31が受け、この圧力及
び気泡を吐出口側に導くことができ、吐出効率や吐出力
を根本的に向上させることができる。Supplementally, in FIG. 7 of the present embodiment, as described above, the free end 32 of the movable member 31 divides the heating element 2 into the upstream side region and the downstream side region.
It extends with respect to the heating element 2 so as to face a position downstream of a line passing through the center (center) of the area of the heating element and perpendicular to the length direction of the liquid flow path. As a result, the movable member 31 receives a pressure or a bubble that greatly contributes to the discharge of the liquid generated downstream of the area center position 3 of the heating element, and the pressure and the bubble can be guided to the discharge port side, and the discharge efficiency and the like can be improved. Discharge force can be fundamentally improved.
【0105】さらに、加えて上記気泡の上流側をも利用
して多くの効果を得ている。In addition, many effects are obtained by utilizing the upstream side of the bubbles.
【0106】また、本実施形態例の構成においては可動
部材31の自由端が瞬間的な機械的変位を行っているこ
とも、液体の吐出に対して有効に寄与している考えられ
る。Further, in the structure of the present embodiment, it is considered that the free end of the movable member 31 makes an instantaneous mechanical displacement, which effectively contributes to the ejection of the liquid.
【0107】<実施形態例7>図12に本発明の実施形
態例を示す。この図12において、Aは可動部材が変位
している状態を示し(気泡は図示せず)、Bは可動部材
が初期位置(第1位置)の状態を示し、このBの状態を
もって、発泡領域11を吐出口18に対して実質的に密
閉しているとする。(ここでは、図示していないがA、
B間には流路壁があり流路と流路を分離している。) 図12における可動部材31は土台34を側部に2点設
け、その間に液供給路12を設けている。これにより、
可動部材の発熱体側の面に沿って、また、発熱体の面と
実質的に平坦もしくは、なだらかにつながる面を持つ液
供給路から液体の供給を成すことができる。<Embodiment 7> FIG. 12 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 12, A indicates a state in which the movable member is displaced (bubbles are not shown), B indicates a state in which the movable member is in the initial position (first position), and in this state of B, the foamed region 11 is substantially sealed from the discharge port 18. (Although not shown here, A,
There is a flow path wall between B and separates the flow path from the flow path. The movable member 31 in FIG. 12 is provided with two bases 34 on the side portion, and the liquid supply path 12 is provided therebetween. This allows
The liquid can be supplied along the surface of the movable member on the heating element side and from a liquid supply path having a surface that is substantially flat or smoothly connected to the surface of the heating element.
【0108】ここで、可動部材31の初期位置(第1位
置)では、可動部材31は発熱体2の下流側および横方
向に配された発熱体下流壁36と発熱体側壁37に近接
または密着しており、気泡発生領域11の吐出口18側
に実質的に密閉されている。このため、発泡時の気泡の
圧力、特に気泡の下流側の圧力を逃がさず可動部材の自
由端側に集中的に作用させることができる。Here, at the initial position (first position) of the movable member 31, the movable member 31 is close to or in close contact with the downstream side wall 36 of the heating element 2 and the heating element downstream wall 36 and the heating element side wall 37 arranged laterally. Therefore, the bubble generating region 11 is substantially sealed on the discharge port 18 side. For this reason, the pressure of the bubbles at the time of foaming, particularly the pressure on the downstream side of the bubbles, can be concentrated on the free end side of the movable member without being released.
【0109】また、消泡時には、可動部材31は第1位
置に戻り、発熱体上への消泡時の液供給は気泡発生領域
31の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニス
カスの後退抑制等、先の実施形態例で説明した種々の効
果を得ることができる。また、リフィルに関する効果に
おいても先の実施形態例と同様の機能、効果を得ること
ができる。Further, at the time of defoaming, the movable member 31 returns to the first position, and the liquid supply at the time of defoaming on the heating element is substantially sealed on the discharge port side of the bubble generating region 31, so that the meniscus is not discharged. It is possible to obtain the various effects described in the previous embodiment such as the suppression of the backward movement. Also, the same function and effect as those of the above-described embodiment can be obtained in the effect regarding the refill.
【0110】また、本実施形態例においては、図8や図
12のように、可動部材31を支持固定する土台34を
発熱体2より離れた上流に設けると共に液流路10よ
り、小さな幅の土台34とすることで前述のような液供
給路12への液体の供給を行っている。また、土台34
の形状のこれに限らず、リフィルをスムースに行えるも
のであればよい。Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 8 and 12, a base 34 for supporting and fixing the movable member 31 is provided upstream from the heating element 2 and has a width smaller than that of the liquid flow path 10. By using the base 34, the liquid is supplied to the liquid supply path 12 as described above. The base 34
The shape is not limited to this, and any shape that can smoothly perform refilling may be used.
【0111】なお、本実施形態例においては可動部材3
1と発熱体2の間隔を15μm程度としたが、気泡の発
生に基づく圧力が十分に可動部材に伝わる範囲であれば
よい。In the present embodiment, the movable member 3
Although the distance between 1 and the heating element 2 is set to about 15 μm, it may be within a range in which the pressure due to the generation of bubbles is sufficiently transmitted to the movable member.
【0112】<実施形態例8>図13は、本発明の基本
的な概念の一つを示すもので、本発明の実施形態例とな
る。図13は、一つの液流路中に気泡発生領域、そこで
発生する気泡および可動部材との位置関係を示している
と共に、本発明の液体吐出方法やリフィル方法をより分
かり易くした実施形態例である。<Embodiment 8> FIG. 13 shows one of the basic concepts of the present invention, which is an embodiment of the present invention. FIG. 13 shows an embodiment in which the bubble generation region in one liquid flow path, the positional relation between the bubble generated in the liquid flow channel and the movable member, and the liquid discharge method and refill method of the present invention are more easily understood. is there.
【0113】前述の実施形態例の多くは、可動部材の自
由端に対して、発生する気泡の圧力を集中して、急峻な
可動部材の移動と同時に気泡の移動を吐出口側に集中さ
せることを達成している。これに対して、本実施形態例
は、発生する気泡の自由度を与えながら、滴吐出に直接
作用する気泡の吐出口側である気泡の下流側部分を可動
部材の自由端側で規制するものである。In many of the above-described embodiments, the pressure of bubbles generated is concentrated on the free end of the movable member so that the movement of the bubble is concentrated on the discharge port side at the same time as the abrupt movement of the movable member. Has been achieved. On the other hand, in the present embodiment, the downstream portion of the bubble, which is the discharge port side of the bubble directly acting on the droplet discharge, is regulated by the free end side of the movable member while giving the degree of freedom of the generated bubble. It is.
【0114】構成上で説明すると、図13では、前述の
図8(第6実施形態例)に比較すると、図8の素子基板
1上に設けられた気泡発生領域の下流端に位置するバリ
ヤーとしての凸部(図の斜線部分)が本実施形態例では
設けられていない。つまり、可動部材の自由端領域およ
び両側端領域は、吐出口領域に対して気泡発生領域を実
質的に密閉せずに開放しており、この構成が本実施形態
例である。To explain the structure, in FIG. 13, as compared with FIG. 8 (sixth embodiment) described above, as a barrier located at the downstream end of the bubble generation region provided on the element substrate 1 of FIG. No convex portion (hatched portion in the figure) is provided in this embodiment. In other words, the free end region and the both end regions of the movable member are opened without substantially closing the bubble generation region with respect to the discharge port region, and this configuration is the present embodiment.
【0115】本実施形態例では、気泡の液滴吐出に直接
作用する下流側部分のうち、下流側先端部の気泡成長が
許容されているので、その圧力成分を吐出に有効に利用
している。加えて少なくともこの下流側部分の上方へ向
かう圧力(図9のVB、VB、VBの分力)を可動部材
の自由端側部分が、この下流側先端部の気泡成長に加え
られるように作用するため吐出効率を上述した実施形態
例と同様に向上する。前記実施形態例に比較して本実施
形態例は、発熱体の駆動に対する応答性が優れている。In the present embodiment, since the bubble growth at the downstream tip portion of the downstream portion that directly acts on the droplet ejection of bubbles is allowed, the pressure component thereof is effectively used for ejection. . In addition, at least the upward pressure (VB, VB, component force of VB in FIG. 9) of the downstream side portion acts so that the free end side portion of the movable member is added to the bubble growth of the downstream side tip portion. Therefore, the ejection efficiency is improved similarly to the above-described embodiment. In this embodiment, the responsiveness to driving of the heating element is superior to that of the embodiment.
【0116】また、本実施形態例は、構造上簡単である
ため製造上の利点がある。In addition, this embodiment has a manufacturing advantage because it is structurally simple.
【0117】本実施形態例の可動部材31の支点部は、
可動部材の面部に対して小さい幅の1つの土台34に固
定されている。従って、消泡時の気泡発生領域11への
液体供給は、この土台の両側を通って供給される(図の
矢印参照)。この土台は供給性を確保するものであれば
どのような構造でもよい。The fulcrum portion of the movable member 31 of this embodiment is
It is fixed to one base 34 having a small width with respect to the surface of the movable member. Therefore, the liquid is supplied to the bubble generation region 11 at the time of defoaming through both sides of the base (see arrows in the figure). This base may have any structure as long as it secures supply.
【0118】液体の供給時におけるリフィルは、本実施
形態例の場合には、可動部材の存在によって気泡の消泡
にともなって上方から気泡発生領域へ流れ込む流れが制
御されるので、従来の発熱体のみの気泡発生構造に対し
て優れたものとなる。無論、これによって、メニスカス
の後退量を減じることもできる。In the case of the present embodiment, the refilling at the time of supplying liquid is controlled by the presence of the movable member because the flow of bubbles from the upper side to the bubble generating region is controlled by the presence of the movable member, so that the conventional heating element is used. It is superior to the structure for generating only bubbles. Of course, this can also reduce the amount of meniscus retraction.
【0119】本第3実施形態例の変形実施形態例として
は、可動部材の自由端に対する両側端(一方でも可)の
みを気泡発生領域11に対して実質的に密閉状態とする
ことは好ましいものとして挙げられる。この構成によれ
ば、可動部材の側方へ向かう圧力をも先に説明した気泡
の吐出口側端部の成長に変更して利用することができる
ので、一層吐出効率が向上する。As a modified embodiment of the third embodiment, it is preferable that only the both ends of the movable member with respect to the free end (one of them is acceptable) be substantially sealed with the bubble generating region 11. As. According to this configuration, since the pressure directed to the side of the movable member can be changed and used for the growth of the discharge port side end of the bubble described above, the discharge efficiency is further improved.
【0120】<実施形態例9>前述した機械的変位によ
る液体の吐出力をさらに向上させた例を本実施形態例で
説明する。図14はこのようなヘッド構造の横断面図で
ある。図14においては、可動部材31の自由端の位置
が発熱体のさらに下流側に位置するように、可動部材が
延在している実施形態例を示している。これによって自
由端位置での可動部材の変位速度を高くすることがで
き、可動部材の変位による吐出力の発生をさらに向上さ
せることができる。<Embodiment 9> An example in which the liquid ejection force by the mechanical displacement described above is further improved will be described with reference to this embodiment. FIG. 14 is a cross-sectional view of such a head structure. FIG. 14 shows an embodiment in which the movable member extends so that the position of the free end of the movable member 31 is located further downstream of the heating element. Thereby, the displacement speed of the movable member at the free end position can be increased, and the generation of the ejection force due to the displacement of the movable member can be further improved.
【0121】また、自由端が先の実施形態例に比較して
吐出口側に近づくことになるので気泡の成長をより安定
した方向成分に集中できるので、より優れた吐出を行う
ことができる。Further, since the free end comes closer to the ejection port side as compared with the previous embodiment, the bubble growth can be concentrated on the more stable directional component, so that more excellent ejection can be performed.
【0122】また、気泡の圧力中心部の気泡成長速度に
応じて、可動部材31は変位速度R1で変位するが、こ
の位置より支点33に対して、遠い位置の自由端32は
さらに速い速度R2で変位する。これにより、自由端3
2を高い速度で機械的に液体に作用せしめ液移動を起こ
させることで吐出効率を高めている。The movable member 31 is displaced at a displacement speed R1 according to the bubble growth speed at the center of pressure of the bubble, but the free end 32 at a position farther from the fulcrum 33 than this position is at a higher speed R2. Displace with. Thereby, the free end 3
2 is applied to the liquid mechanically at a high speed to cause the liquid to move, thereby improving the discharge efficiency.
【0123】また、自由端形状は、図13と同じように
液流れに対して垂直な形状をすることにより、気泡の圧
力や可動部材の機械的な作用をより効率的に吐出に寄与
させることができる。Further, the free end shape has a shape perpendicular to the liquid flow as in FIG. 13, so that the pressure of the bubbles and the mechanical action of the movable member can contribute to the discharge more efficiently. You can
【0124】<実施形態例10>図15(a)、
(b)、(c)は本発明の実施形態例である。<Embodiment 10> FIG. 15 (a),
(B) and (c) are example embodiments of the present invention.
【0125】本実施形態例の構造は先の実施形態例と異
なり、吐出口と直接連通する領域は液室側と連通した流
路形状となっておらず、構造の簡略化が図れるものであ
る。Unlike the previous embodiments, the structure of the present embodiment does not have a flow path shape that communicates with the liquid chamber side in the region that directly communicates with the discharge port, and the structure can be simplified. .
【0126】液供給は全て、可動部材31の発泡領域側
の面に沿った液供給路12からのみ行われるもので、可
動部材31の自由端32や支点33の吐出口18に対す
る位置関係や発熱体2に面する構成は前述の実施形態例
と同様である。All the liquid is supplied only from the liquid supply path 12 along the surface of the movable member 31 on the side of the bubbling region, and the positional relationship between the free end 32 and the fulcrum 33 of the movable member 31 with respect to the discharge port 18 and heat generation. The structure facing the body 2 is similar to that of the above-described embodiment.
【0127】本実施形態例は、吐出効率や液供給性等、
前述した効果を実現するものであるが、特にメニスカス
の後退を抑制し消泡時の圧力を利用して、ほとんど全て
の液供給を消泡時の圧力を利用して、強制リフィルを行
うものである。In the present embodiment, the discharge efficiency, liquid supply property, etc.
Although it achieves the above-mentioned effects, it can suppress the retreat of the meniscus and use the pressure at the time of defoaming, in particular, to perform the forced refill by using the pressure at the time of defoaming for almost all liquid supply. is there.
【0128】図15(a)は発熱体2により液体を発泡
させた状態を示しており、図15(b)は、前記発泡が
収縮しつつある状態で、このとき可動部材31の初期位
置への復帰とS3による液供給が行われる。FIG. 15A shows a state in which the liquid is foamed by the heating element 2, and FIG. 15B shows a state in which the foaming is contracting, and at this time, the movable member 31 is moved to the initial position. And the liquid supply by S3 is performed.
【0129】図15(c)では、可動部材が初期部材が
初期位置に復帰する際のわずかなメニスカス後退Mを、
消泡後に吐出口18付近の毛細管力によって、リフィル
している状態である。In FIG. 15 (c), the movable member causes a slight meniscus retreat M when the initial member returns to the initial position.
It is in a state of being refilled by the capillary force near the discharge port 18 after the defoaming.
【0130】<実施形態例11>以下、図面を参照して
本発明の他の実施形態例について説明する。<Embodiment 11> Another embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0131】本実施形態例においても主たる液体の吐出
原理については先の実施形態例と同じであるが、本実施
形態例においては液流路を複流路構成にすることで、さ
らに熱を加えることで発泡させる液体(発泡液)と、主
として吐出される液体(吐出液)とを分けることができ
るものである。In this embodiment, the principal principle of ejecting the liquid is the same as that of the previous embodiment, but in this embodiment, the liquid flow passage has a multi-passage structure to further add heat. It is possible to separate the liquid (foaming liquid) to be foamed in (2) and the liquid to be mainly discharged (discharge liquid).
【0132】図16は、本実施形態例の液体吐出ヘッド
の流路方向の断面模式図を示しており、図17はこの液
体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。FIG. 16 is a schematic sectional view of the liquid discharge head of the present embodiment taken along the flow path, and FIG. 17 is a partially cutaway perspective view of the liquid discharge head.
【0133】本実施形態例の液体吐出ヘッドは、液体に
気泡を発生させるための熱エネルギーを与える発熱体2
が設けられた素子基板1上に、発泡用の第2液流路16
があり、その上に吐出口18に直接連通した吐出液用の
第1液流路14が配されている。The liquid discharge head of the present embodiment example has a heating element 2 which gives thermal energy for generating bubbles in the liquid.
A second liquid flow path 16 for foaming is provided on the element substrate 1 provided with
The first liquid flow path 14 for the discharged liquid which is directly communicated with the discharge port 18 is disposed thereon.
【0134】第1液流路の上流側は、複数の第1液流路
に吐出液を供給するための第1共通液室15に連通して
おり、第2液流路の上流側は、複数の第2液流路に発泡
液を供給するための第2共通液室に連通している。The upstream side of the first liquid flow path communicates with the first common liquid chamber 15 for supplying the discharge liquid to the plurality of first liquid flow paths, and the upstream side of the second liquid flow path is The plurality of second liquid flow paths communicate with a second common liquid chamber for supplying a foaming liquid.
【0135】但し、発泡液と吐出液を同じ液体とする場
合には、共通液室を一つにして共通化させてもよい。However, when the same liquid is used for the foaming liquid and the discharge liquid, the common liquid chamber may be made one and shared.
【0136】第1と第2の液流路の間には、金属等の弾
性を有する材料で構成された分離壁30が配されてお
り、第1液流路と第2の液流路とを区分している。な
お、発泡液と吐出液とができる限り混ざり合わない方が
よい液体の場合には、この分離壁によってできる限り完
全に第1液流路14と第2液流路16の液体の流通を分
離した方がよいが、発泡液と吐出液とがある程度混ざり
合っても、問題がない場合には、分離壁に完全分離の機
能を持たせなくてもよい。A separation wall 30 made of an elastic material such as a metal is provided between the first and second liquid flow paths, and the first and second liquid flow paths are separated from each other. Are classified. In the case where the foaming liquid and the discharge liquid are liquids that should not be mixed as much as possible, the flow of the liquids in the first liquid flow path 14 and the second liquid flow path 16 can be separated as completely as possible by this separation wall. It is better to perform the separation, but if there is no problem even if the foaming liquid and the discharge liquid are mixed to some extent, the separation wall may not have the function of complete separation.
【0137】発熱体の面方向上方への投影空間(以下吐
出圧発生領域という。;図16中のAの領域とBの気泡
発生領域11)に位置する部分の分離壁は、スリット3
5によって吐出口側(液体の流れの下流側)が自由端
で、共通液室(15、17)側に支点33が位置する片
持梁形状の可動部材31となっている。この可動部材3
1は、気泡発生領域11(B)に面して配されているた
め、発泡液の発泡によって第1液流路側の吐出口側に向
けて開口するように動作する(図中矢印方向)。図17
においても、発熱体2としての発熱抵抗部と、この発熱
抵抗部に電気信号を印加するための配線電極5とが配さ
れた素子基板1上に、第2の液流路を構成する空間を介
して分離壁30が配置されている。The slit 3 is formed in the partition wall located in the projection space of the heating element in the upward direction of the plane (hereinafter referred to as the discharge pressure generation region; the region A in FIG. 16 and the bubble generation region 11 in B).
5, the discharge port side (downstream side of the liquid flow) is a free end, and a cantilever-shaped movable member 31 having a fulcrum 33 located on the common liquid chamber (15, 17) side. This movable member 3
1 is arranged so as to face the bubble generation region 11 (B), so that it operates so as to open toward the discharge port side on the first liquid flow path side by foaming of the foaming liquid (in the direction of the arrow in the figure). FIG.
Also, in the element substrate 1 on which the heating resistor portion as the heating element 2 and the wiring electrode 5 for applying an electric signal to the heating resistor portion, a space constituting the second liquid flow path is formed. A separation wall 30 is disposed through the separation wall 30.
【0138】可動部材31の支点33、自由端32の配
置と、発熱体との配置の関係については、先の実施形態
例と同様にしている。The relationship between the disposition of the fulcrum 33 and the free end 32 of the movable member 31 and the disposition with the heating element is the same as in the previous embodiment.
【0139】また、先の実施形態例で液供給路12と発
熱体2との構造の関係について説明したが、本実施形態
例においても第2液流路16と発熱体2との構造の関係
を同じくしている。Although the structural relationship between the liquid supply passage 12 and the heating element 2 has been described in the previous embodiment, the structural relationship between the second liquid flow path 16 and the heating element 2 is also described in this embodiment. Are the same.
【0140】次に図18を用いて本実施形態例の液体吐
出ヘッドの動作を説明する。Next, the operation of the liquid ejection head of this embodiment will be described with reference to FIG.
【0141】ヘッドを駆動させるにあたっては、第1液
流路14に供給される吐出液と第2の液流路16に供給
される発泡液として同じ水系のインクを用いて動作させ
た。In driving the head, the same aqueous ink was used as the discharge liquid supplied to the first liquid flow path 14 and the foaming liquid supplied to the second liquid flow path 16.
【0142】発熱体2が発生した熱が、第2液流路の気
泡発生領域内の発泡液に作用することで、先の実施形態
例で説明したのと同様に発泡液に米国特許第4,72
3,129号に記載されているような膜沸騰現象に基づ
く気泡40を発生させる。The heat generated by the heating element 2 acts on the bubbling liquid in the bubble generating region of the second liquid flow path, so that the bubbling liquid is treated in the same manner as described in the previous embodiment. , 72
A bubble 40 is generated based on a film boiling phenomenon as described in Japanese Patent No. 3,129.
【0143】本実施形態例においては、気泡発生領域の
上流側を除く、3方からの発泡圧の逃げがないため、こ
の気泡発生にともなう圧力が吐出圧発生部に配された可
動部材6側に集中して伝搬し、気泡の成長をともなって
可動部材6が図18(a)の状態から図18(b)のよ
うに第1液流路側に変位する。この可動部材の動作によ
って第1液流路14と第2液流路16とが大きく連通
し、気泡の発生に基づく圧力が第1液流路の吐出口側の
方向(A方向)に主に伝わる。この圧力の伝搬と、前述
のような可動部材の機械的変位によって液体が吐出口か
ら吐出される。In the present embodiment, there is no escape of the bubbling pressure from the three sides except the upstream side of the bubble generating region, so the pressure due to the bubble generation is on the side of the movable member 6 disposed in the discharge pressure generating portion. 18A, and the movable member 6 is displaced from the state of FIG. 18A to the first liquid flow path side as shown in FIG. 18B with the growth of bubbles. Due to the operation of the movable member, the first liquid flow path 14 and the second liquid flow path 16 communicate with each other largely, and the pressure based on the generation of bubbles mainly occurs in the direction (A direction) on the discharge port side of the first liquid flow path. Convey. The liquid is discharged from the discharge port by the propagation of the pressure and the mechanical displacement of the movable member as described above.
【0144】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材3
1が図18(a)の位置まで戻ると共に、第1液流路1
4では吐出された吐出液体の量に見合う量の吐出液体が
上流側から供給される。本実施形態例においても、この
吐出液体の供給は前述の実施形態例と同様に可動部材が
閉じる方向であるため、吐出液体のリフィルを可動部材
で妨げることがない。Next, as the bubbles contract, the movable member 3
1 returns to the position shown in FIG.
In 4, the amount of the discharged liquid corresponding to the amount of the discharged liquid is supplied from the upstream side. Also in the present embodiment, the supply of the discharge liquid is in the direction in which the movable member closes, similarly to the above-described embodiment, so that the refill of the discharge liquid is not hindered by the movable member.
【0145】本実施形態例は、可動部材の変位に伴う発
泡圧力の伝搬、気泡の成長方向、バック波の防止等に関
する主要部分の作用や効果については先の第1実施形態
例等と同じであるが、本実施形態例のような2流路構成
をとることによって、さらに次のような長所がある。The present embodiment is the same as the first embodiment and the like with respect to the action and effect of the main part concerning the propagation of the foaming pressure due to the displacement of the movable member, the growth direction of bubbles, the prevention of the back wave and the like. However, by adopting the two-passage structure as in this embodiment, there are the following advantages.
【0146】すなわち、上述の実施形態例の構成による
と、吐出液と発泡液とを別液体とし、発泡液の発泡で生
じた圧力によって吐出液を吐出することができる。この
ため従来、熱を加えても発泡が十分に行われにくく吐出
力が不十分であったポリエチレングリコール等の高粘度
の液体であっても、この液体を第1の液流路に供給し、
発泡液に発泡が良好に行われる液体(エタノール:水=
4:6の混合液1〜2cP程度等)や低沸点の液体を第
2の液流路に供給することで良好に吐出させることがで
きる。That is, according to the configuration of the above-described embodiment, the discharge liquid and the foaming liquid can be different liquids, and the discharge liquid can be discharged by the pressure generated by the foaming of the foaming liquid. For this reason, conventionally, even if it is a high-viscosity liquid such as polyethylene glycol, which has been insufficiently foamed even when heat is applied and discharge power is insufficient, this liquid is supplied to the first liquid flow path,
Liquid that foams well in the foaming liquid (ethanol: water =
By supplying a liquid having a low boiling point and a liquid having a low boiling point to the second liquid flow path, a good discharge can be achieved.
【0147】また、発泡液として、熱を受けても発熱体
の表面にコゲ等の堆積物を生じない液体を選択すること
で、発泡を安定化し、良好な吐出を行うことができる。Further, by selecting as the bubbling liquid a liquid that does not generate deposits such as kogation on the surface of the heating element even when it receives heat, it is possible to stabilize the bubbling and perform good ejection.
【0148】さらに、本発明のヘッドの構造においては
先の実施形態例で説明したような効果をも生じるため、
さらに高吐出効率、高吐出力で高粘性液体等の液体を吐
出することができる。Further, in the structure of the head of the present invention, the effects as described in the previous embodiment are also produced,
Further, a liquid such as a highly viscous liquid can be discharged with high discharge efficiency and high discharge force.
【0149】また、加熱に弱い液体の場合においてもこ
の液体を第1の液流路に吐出液として供給し、第2の液
流路で熱的に変質しにくく良好に発泡を生じる液体を供
給すれば、加熱に弱い液体に熱的な害を与えることな
く、しかも上述のように高吐出効率、高吐出力で吐出す
ることができる。Further, even in the case of a liquid that is weak against heating, this liquid is supplied to the first liquid flow path as a discharge liquid, and a liquid which is not easily thermally deteriorated and satisfactorily foams is supplied in the second liquid flow path. By doing so, it is possible to perform ejection with high ejection efficiency and high ejection force, as described above, without thermally damaging the liquid that is vulnerable to heating.
【0150】<その他の実施形態例>以上、本発明の液
体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施形態例につい
て説明を行ったが、以下にこれらの実施形態例に好まし
く適用できる実施態様例について図面を用いて説明す
る。但し、以下の説明においては前述の1流路形態の実
施形態例と2流路形態の実施形態例のいずれかを取り上
げて説明する場合があるが特に記載しない限り、両実施
形態例に適用しうるものである。<Other Embodiments> The embodiments of the essential parts of the liquid ejection head and the liquid ejection method according to the present invention have been described above, but the embodiments which can be preferably applied to these embodiments will be described below. Will be described with reference to the drawings. However, in the following description, there is a case where either one of the above-described embodiment of the one-passage form and the embodiment of the two-passage form is described. However, unless otherwise specified, the present invention is applied to both embodiments. It is a good thing.
【0151】<液流路の天井形状>図19は本発明の液
体吐出ヘッドの流路方向断面図であるが、第1液流路1
3(若しくは図1における液流路10)を構成するため
の溝が設けられた溝付き部材50が分離壁30上に設け
られている。本実施形態例においては可動部材の自由端
32位置近傍の流路天井の高さが高くなっており、可動
部材の動作角度θをより大きく取れるようにしている。
この可動部材の動作範囲は、液流路の構造、可動部材の
耐久性や発泡力等を考慮して決定すればよいが、吐出口
の軸方向の角度を含む角度まで動作することが望ましい
と考えられる。<Ceiling Shape of Liquid Flow Path> FIG. 19 is a cross-sectional view of the liquid discharge head of the present invention in the flow path direction.
A grooved member 50 provided with a groove for constituting 3 (or the liquid flow path 10 in FIG. 1) is provided on the separation wall 30. In the present embodiment, the height of the flow path ceiling near the position of the free end 32 of the movable member is increased, so that the operation angle θ of the movable member can be made larger.
The operation range of the movable member may be determined in consideration of the structure of the liquid flow path, durability and bubbling force of the movable member, but it is desirable that the movable member be operated up to an angle including the angle in the axial direction of the discharge port. Conceivable.
【0152】また、この図で示されるように吐出口の直
径より可動部材の自由端の変位高さを高くすることで、
より十分な吐出力の伝達が成される。また、この図で示
されるように、可動部材の自由端32位置の液流路天井
の高さより可動部材の支点33位置の液流路天井の高さ
の方が低くなっているため、可動部材の変位よる上流側
への圧力波の逃げがさらに有効に防止できる。Further, as shown in this figure, by making the displacement height of the free end of the movable member higher than the diameter of the discharge port,
More sufficient ejection force is transmitted. Further, as shown in this figure, the height of the liquid flow path ceiling at the fulcrum 33 position of the movable member is lower than the height of the liquid flow path ceiling at the free end 32 position of the movable member. It is possible to more effectively prevent the pressure wave from escaping to the upstream side due to the displacement of.
【0153】<第2液流路と可動部材との配置関係>図
20は、上述の可動部材31と第2の液流路16との配
置関係を説明するための図であり、同図(a)は分離壁
30、可動部材31近傍を上方から見た図であり、同図
(b)は、分離壁30を外した第2液流路16を上方か
ら見た図である。そして、同図(c)は、可動部材6と
第2液流路16との配置関係を、これらの各要素を重ね
ることで模式的に示した図である。なお、いずれの図も
図面下方が吐出口が配されている前面側である。<Arrangement Relationship between Second Liquid Flow Path and Movable Member> FIG. 20 is a diagram for explaining the arrangement relationship between the movable member 31 and the second liquid flow path 16 described above. (a) is a view of the separation wall 30 and the vicinity of the movable member 31 as viewed from above, and (b) of the same figure is a view of the second liquid flow path 16 with the separation wall 30 removed as viewed from above. FIG. 3C is a diagram schematically showing the arrangement relationship between the movable member 6 and the second liquid flow path 16 by overlapping these elements. In each of the figures, the lower part of the drawing is the front side where the discharge ports are arranged.
【0154】本実施形態例の第2の液流路16は発熱体
2の上流側(ここでの上流側とは第2共通液室側から発
熱体位置、可動部材、第1流路を経て吐出口に向う大き
な流れの中の上流側のことである。)に狭窄部19を持
っており、発泡時の圧力が第2液流路16の上流側に容
易に逃げることを抑制するような室(発泡室)構造とな
っている。The second liquid flow path 16 of the present embodiment is located upstream of the heating element 2 (the upstream side here is from the second common liquid chamber side through the heating element position, the movable member, and the first flow path). The upstream side of the large flow toward the discharge port) has a narrowed portion 19 so that the pressure during bubbling is prevented from easily escaping to the upstream side of the second liquid flow path 16. It has a chamber (foaming chamber) structure.
【0155】従来のヘッドのように、発泡する流路と液
体を吐出するための流路とが同じで、発熱体より液室側
に発生した圧力が共通液室側に逃げないように狭窄部を
設けるヘッドの場合には、液体のリフィルを充分考慮し
て、狭窄部における流路断面積があまり小さくならない
構成を採る必要があった。Like the conventional head, the flow path for foaming and the flow path for discharging the liquid are the same, and the constriction is formed so that the pressure generated on the liquid chamber side of the heating element does not escape to the common liquid chamber side. In the case of the head provided with, it is necessary to take into consideration the refilling of the liquid, and to adopt a configuration in which the flow passage cross-sectional area in the narrowed portion is not so small.
【0156】しかし、本実施形態例の場合、吐出される
液体の多くを第1液流路内の吐出液とすることができ、
発熱体が設けられた第2液流路内の発泡液はあまり消費
されないようにできるため、第2液流路の気泡発生領域
11への発泡液の充填量は少なくて良い。従って、上述
の狭窄部19における間隔を数μm〜十数μmと非常に
狭くできるため、第2液流路で発生した発泡時の圧力を
あまり周囲に逃がすことをさらに抑制でき、集中して可
動部材側に向けることができる。そしてこの圧力を可動
部材31を介して吐出力として利用することができるた
め、より高い吐出効率、吐出力を達成することができ
る。ただ、第1液流路16の形状は上述の構造に限られ
るものではなく、気泡発生に伴う圧力が効果的に可動部
材側に伝えられる形状であれば良い。However, in the case of this embodiment, most of the discharged liquid can be used as the discharge liquid in the first liquid flow path,
Since the foaming liquid in the second liquid flow path provided with the heating element can be prevented from being consumed so much, the amount of the foaming liquid filled in the bubble generation region 11 of the second liquid flow path may be small. Therefore, since the interval in the constricted portion 19 can be made very small, that is, several μm to several tens of μm, it is possible to further suppress the pressure at the time of foaming generated in the second liquid flow path from being released too much to the surroundings, and to concentrate and move. It can be turned to the member side. Since this pressure can be used as the discharge force via the movable member 31, higher discharge efficiency and discharge force can be achieved. However, the shape of the first liquid flow path 16 is not limited to the above-described structure, and may be any shape as long as the pressure accompanying the generation of bubbles can be effectively transmitted to the movable member side.
【0157】なお、図20(c)で示されるように可動
部材31の側方は、第2液流路を構成する壁の一部を覆
っており、このことで、可動部材31の第2液流路への
落ち込みが防止できる。これによって、前述した吐出液
と発泡液との分離性をさらに高めることができる。ま
た、気泡のスリットからの逃げの抑制ができるため、さ
らに吐出圧や吐出効率を高めることができる。さらに、
前述の消泡時の圧力による上流側からのリフィルの効果
を高めることができる。As shown in FIG. 20 (c), the side of the movable member 31 covers a part of the wall forming the second liquid flow path, whereby the second side of the movable member 31 is covered. It is possible to prevent the liquid from flowing into the liquid channel. This can further enhance the separability between the ejection liquid and the foaming liquid described above. In addition, since the escape of bubbles from the slits can be suppressed, the discharge pressure and the discharge efficiency can be further increased. further,
The effect of the refill from the upstream side by the pressure at the time of the defoaming can be enhanced.
【0158】なお、図18(b)や図19においては、
可動部材6の第1の液流路14側への変位に伴って第2
の液流路4の気泡発生領域で発生した気泡の一部が第1
の液流路14側に延在しているが、この様に気泡が延在
するような第2流路の高さにすることで、気泡が延在し
ない場合に比べ更に吐出力を向上させることができる。
この様に気泡が第1の液流路14に延在するようにする
ためには、第2の液流路16の高さを最大気泡の高さよ
り低くすることが望ましく、この高さを数μm〜30μ
mとすることが望ましい。なお、本実施形態例において
はこの高さを15μmとした。Incidentally, in FIG. 18B and FIG.
With the displacement of the movable member 6 toward the first liquid flow path 14, the second
Some of the bubbles generated in the bubble generation region of the liquid flow path 4
However, by setting the height of the second flow path such that the bubbles extend, the ejection force can be further improved as compared with the case where the bubbles do not extend. be able to.
In order for the bubbles to extend into the first liquid flow path 14 in this manner, it is desirable that the height of the second liquid flow path 16 be lower than the height of the maximum bubble. μm to 30μ
m is desirable. In this embodiment, the height is set to 15 μm.
【0159】<可動部材および分離壁>図21は可動部
材31の他の形状を示すもので、35は、分離壁に設け
られたスリットであり、このスリットによって、可動部
材31が形成されている。同図(a)は長方形の形状で
あり、(b)は支点側が細くなっている形状で可動部材
の動作が容易な形状であり、同図(c)は支点側が広く
なっており、可動部材の耐久性が向上する形状である。
動作の容易性と耐久性が良好な形状として、図20
(a)で示したように、支点側の幅が円弧状に狭くなっ
ている形態が望ましいが、可動部材の形状は第2の液流
路側に入り込むことがなく、容易に動作可能な形状で、
耐久性に優れた形状であればよい。<Movable Member and Separation Wall> FIG. 21 shows another shape of the movable member 31, and 35 is a slit provided in the separation wall, and the slit forms the movable member 31. . (A) is a rectangular shape, (b) is a shape where the fulcrum side is narrower and the movable member is easy to operate, and (c) is a shape where the fulcrum side is wider and the movable member is wider. This is a shape that improves the durability of the device.
As a shape having good operability and durability, FIG.
As shown in (a), it is desirable that the width on the fulcrum side is narrowed in an arc shape, but the shape of the movable member is a shape that can easily operate without entering the second liquid flow path side. ,
Any shape having excellent durability may be used.
【0160】先の実施形態例においては、板状可動部材
31をおよびこの可動部材を有する分離壁5は厚さ5μ
mのニッケルで構成したが、これに限られることなく可
動部材、分離壁を構成する材質としては発泡液と吐出液
に対して耐溶剤性があり、可動部材として良好に動作す
るための弾性を有し、微細なスリットが形成できるもの
であればよい。In the previous embodiment, the plate-shaped movable member 31 and the separation wall 5 having this movable member have a thickness of 5 μm.
However, the material of the movable member and the separation wall is not limited to this, and has a solvent resistance to the foaming liquid and the discharge liquid, and has elasticity to operate well as the movable member. What is necessary is just to be able to form a fine slit.
【0161】可動部材の材料としては、耐久性の高い、
銀、ニッケル、金、鉄、チタン、アルミニュウム、白
金、タンタル、ステンレス、りん青銅等の金属、および
その合金、または、アクリロニトリル、ブタジエン、ス
チレン等のニトリル基を有する樹脂、ポリアミド等のア
ミド基を有する樹脂、ポリカーボネイト等のカルボキシ
ル基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を
持つ樹脂、ポリサルフォン等のスルホン基を持つ樹脂、
そのほか液晶ポリマー等の樹脂およびその化合物、耐イ
ンク性の高い、金、タングステン、タンタル、ニッケ
ル、ステンレス、チタン等の金属、これらの合金および
耐インク性に関してはこれらを表面にコーティングした
もの若しくは、ポリアミド等のアミド基を有する樹脂、
ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリエー
テルエーテルケトン等のケトン基を有する樹脂、ポリイ
ミド等のイミド基を有する樹脂、フェノール樹脂等の水
酸基を有する樹脂、ポリエチレン等のエチル基を有する
樹脂、ポリプロピレン等のアルキル基を持つ樹脂、エポ
キシ樹脂等のエポキシ基を持つ樹脂、メラミン樹脂等の
アミノ基を持つ樹脂、キシレン樹脂等のメチロール基を
持つ樹脂およびその化合物、さらに二酸化珪素等のセラ
ミックおよびその化合物が望ましい。The material of the movable member has high durability,
Metals such as silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and alloys thereof, or resins having a nitrile group such as acrylonitrile, butadiene, styrene, and amide groups such as polyamide Resin, resin having a carboxyl group such as polycarbonate, resin having an aldehyde group such as polyacetal, resin having a sulfone group such as polysulfone,
In addition, resins and compounds such as liquid crystal polymers, highly ink-resistant metals such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, titanium, alloys of these and those with ink resistance coated on the surface or polyamide A resin having an amide group such as
Resins having an aldehyde group such as polyacetal, resins having a ketone group such as polyetheretherketone, resins having an imide group such as polyimide, resins having a hydroxyl group such as a phenol resin, resins having an ethyl group such as polyethylene, polypropylene, etc. A resin having an alkyl group, a resin having an epoxy group such as an epoxy resin, a resin having an amino group such as a melamine resin, a resin having a methylol group such as a xylene resin and its compound, and a ceramic such as silicon dioxide and its compound. desirable.
【0162】分離壁の材質としては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレー
ト、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポ
リブタジエン、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリ
イミド、ポリサルフォン、液晶ポリマー(LCP)等の
近年のエンジニアリングプラスチックに代表される耐熱
性、耐溶剤性、成型性の良好な樹脂、およびその化合
物、もしくは、二酸化珪素、チッ化珪素、ニッケル、
金、ステンレス等の金属、合金およびその化合物、もし
くは表面にチタンや金をコーティングしたものが望まし
い。The material of the separating wall is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, polybutadiene, polyurethane, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyarylate, polyimide, polysulfone, liquid crystal. Resins having good heat resistance, solvent resistance, and moldability represented by recent engineering plastics such as polymers (LCP), and compounds thereof, or silicon dioxide, silicon nitride, nickel,
Metals such as gold and stainless steel, alloys and their compounds, or those whose surfaces are coated with titanium or gold are desirable.
【0163】また、分離壁の厚さは、分離壁としての強
度を達成でき、可動部材として良好に動作するという観
点からその材質と形状等を考慮して決定すればよいが、
0.5μm〜10μm程度が望ましい。The thickness of the separation wall may be determined in consideration of its material and shape from the viewpoint that the strength as the separation wall can be achieved and the movable member can operate satisfactorily.
A thickness of about 0.5 to 10 μm is desirable.
【0164】なお、可動部材31を形成するためのスリ
ット35の幅は本実施形態例では2μmとしたが、発泡
液と吐出液とが異なる液体であり、両液体の混液を防止
したい場合は、スリット幅を両者の液体間でメニスカス
を形成する程度の間隔とし、夫々の液体同士の流通を抑
制すればよい。例えば、発泡液として2cP(センチポ
アズ)程度の液体を用い、吐出液として100cP以上
の液体を用いた場合には、5μm程度のスリットでも混
液を防止することができるが、3μm以下にすることが
望ましい。The width of the slit 35 for forming the movable member 31 is set to 2 μm in the present embodiment, but when the bubbling liquid and the discharge liquid are different liquids and it is desired to prevent the mixture of both liquids, The slit width may be set to an interval such that a meniscus is formed between the two liquids to suppress the flow of the respective liquids. For example, when a liquid of about 2 cP (centipoise) is used as the foaming liquid and a liquid of 100 cP or more is used as the discharge liquid, the liquid mixture can be prevented even with a slit of about 5 μm, but it is preferable that the slit be 3 μm or less. .
【0165】本発明における可動部材としてはμmオー
ダーの厚さ(tμm)を対象としており、cmオーダー
の厚さの可動部材は意図していない。μmオーダーの厚
さの可動部材にとって、μmオーダーのスリット幅(W
μm)を対象とする場合、製造のバラツキをある程度考
慮することが望ましい。As the movable member in the present invention, the thickness (t μm) on the order of μm is targeted, and the movable member having the thickness on the order of cm is not intended. For a movable member having a thickness on the order of μm, a slit width (W
μm), it is desirable to consider the manufacturing variations to some extent.
【0166】スリットを形成する可動部材の自由端ある
いは/且つ側端に対向する部材の厚みが可動部材の厚み
と同等の場合(図18、図19等)、スリット幅と厚み
の関係を製造のバラツキを考慮して以下のような範囲に
することで発泡液と吐出液の混液を安定的に抑制するこ
とができる。このことは限られた条件ではあるが設計上
の観点として、3cp以下の粘度の発泡液に対して高粘
度インク(5cp、10cp等)を用いる場合、W/t
≦1を満足するようにすることで、2液の混合を長期に
わたって抑制することが可能な構成となった。When the thickness of the member facing the free end and / or the side end of the movable member forming the slit is equal to the thickness of the movable member (FIGS. 18, 19 and the like), the relationship between the slit width and the thickness is calculated. By considering the variation and setting it in the following range, it is possible to stably suppress the mixture of the foaming liquid and the discharge liquid. Although this is a limited condition, when a high-viscosity ink (5 cp, 10 cp, etc.) is used for a foaming liquid having a viscosity of 3 cp or less, W / t
By satisfying ≦ 1, it became possible to suppress the mixing of the two liquids for a long period of time.
【0167】本発明の「実質的な密閉状態」を与えるス
リットとしては、このような数μmオーダであればより
確実である。It is more certain that the slit which gives the "substantially closed state" of the present invention is of the order of several μm.
【0168】上述のように、発泡液と吐出液とに機能分
離させた場合、可動部材がこれらの実質的な仕切部材と
なる。この可動部材が気泡の生成に伴って移動する際に
吐出液に対して発泡液がわずかに混入することが見られ
る。画像を形成する吐出液は、インクジェット記録の場
合、色材濃度を3%乃至5%程度有するものが一般的で
あることを考慮すると、この発泡液が吐出液滴に対して
20%以下の範囲で含まれても大きな濃度変化をもたら
さない。従って、このような混液としては、吐出液滴に
対して20%以下となるような発泡液と吐出液との混合
を本発明に含むものとする。As described above, when the foaming liquid and the discharge liquid are functionally separated, the movable member serves as a substantial partitioning member for these. It can be seen that the foaming liquid mixes slightly with the discharge liquid when the movable member moves with the generation of bubbles. In consideration of the fact that an ejection liquid for forming an image generally has a colorant density of about 3% to 5% in the case of ink jet recording, this foaming liquid is in a range of 20% or less with respect to the ejection droplet. Does not cause a large change in concentration. Therefore, the present invention includes such a mixed liquid as a mixture of a foaming liquid and an ejected liquid such that the amount thereof is 20% or less of the ejected liquid droplets.
【0169】尚、上記構成例の実施では、粘性を変化さ
せても上限で15%の発泡液の混合であり、5cP以下
の発泡液では、この混合比率は、駆動周波数にもよる
が、10%程度を上限とするものであった。In the implementation of the above configuration example, the foaming liquid is mixed at an upper limit of 15% even if the viscosity is changed. For a foaming liquid of 5 cP or less, this mixing ratio depends on the driving frequency, but is 10%. The upper limit was about%.
【0170】特に、吐出液の粘度を20cP以下にすれ
ばする程、この混液は低減(例えば5%以下)できる。In particular, as the viscosity of the discharge liquid is set to 20 cP or less, this mixed liquid can be reduced (for example, 5% or less).
【0171】次に、このヘッドにおける発熱体と可動部
材の配置関係について、図を用いて説明する。ただし、
可動部材と発熱体の形状および寸法,数は、以下に限定
されるものではない。発熱体と可動部材の最適な配置に
よって、発熱体による発泡時の圧力を吐出圧として有効
に利用することが可能となる。Next, the positional relationship between the heating element and the movable member in this head will be described with reference to the drawings. However,
The shapes, dimensions, and numbers of the movable member and the heating element are not limited to the following. By the optimal arrangement of the heating element and the movable member, the pressure at the time of foaming by the heating element can be effectively used as the discharge pressure.
【0172】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化(気泡の発生)を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行うインクジェット記録方法、いわゆ
るバブルジェット記録方法の従来技術においては、図2
2に示すように、発熱体面積とインク吐出量は比例関係
にあるが、インク吐出に寄与しない非発泡有効領域Sが
存在していることがわかる。また、発熱体上のコゲの様
子から、この非発泡有効領域Sが発熱体の周囲に存在し
ていることがわかる。これらの結果から、発熱体周囲の
約4μm幅は、発泡に関与されていないとされている。By applying energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a sharp volume change (generation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from the ejection port by the action force based on this state change. In a conventional technique of an ink jet recording method in which an image is formed by adhering a recording medium onto a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, as shown in FIG.
As shown in FIG. 2, it can be seen that there is a non-foaming effective region S that does not contribute to ink ejection, although the heating element area and the ink ejection amount are in a proportional relationship. In addition, from the appearance of the kogation on the heating element, it can be seen that the non-foaming effective area S exists around the heating element. From these results, it is considered that the width of about 4 μm around the heating element is not involved in foaming.
【0173】したがって、発泡圧を有効利用するために
は、発熱体の周囲から約4μm以上内側の発泡有効領域
の直上が可動部材の可動領域で覆われるように、可動部
材を配置するのが効果的であると、言える。本実施形態
例においては、発泡有効領域を発熱体周囲から約4μm
以上内側としたが、発熱体の種類や形成方法によって
は、これに限定されるものではない。Therefore, in order to effectively utilize the foaming pressure, it is effective to dispose the movable member such that the region directly above the effective foaming region of about 4 μm or more from the periphery of the heating element is covered with the movable region of the movable member. Can be said to be target. In the present embodiment, the effective foaming area is about 4 μm from the periphery of the heating element.
Although the inside is described above, it is not limited to this depending on the type of the heating element and the forming method.
【0174】図23に、58×150μmの発熱体2に
可動領域の総面積が異なる可動部材301((a)
図)、可動部材302((b)図)を配置したときの上
部から見た模式図を示す。FIG. 23 shows a movable member 301 ((a) in which the total area of the movable region is different from that of the heating element 2 of 58 × 150 μm.
FIG. 2 is a schematic diagram viewed from above when the movable member 302 (FIG. 2B) is arranged.
【0175】可動部材301の寸法は、53×145μ
mで、発熱体2の面積よりも小さいが、発熱体2の発泡
有効領域と同じ程度の寸法であり、該発泡有効領域を覆
うように、配置されている。一方、可動部材302の寸
法は、53×220μmで発熱体2の面積よりも大きく
(幅寸法を同じにした場合、支点〜可動先端間の寸法が
発熱体の長さよりも長い)、可動部材301と同じよう
に発泡有効領域を覆うように配置されている。上記2種
の可動部材301、302に対し、それらの耐久性と吐
出効率について測定を行った。測定条件は以下の通りで
ある。The size of the movable member 301 is 53 × 145 μ.
m, which is smaller than the area of the heating element 2, but approximately the same as the effective foaming area of the heating element 2, and is arranged so as to cover the effective foaming area. On the other hand, the size of the movable member 302 is 53 × 220 μm, which is larger than the area of the heating element 2 (when the width is the same, the dimension between the fulcrum and the movable tip is longer than the length of the heating element). Is arranged so as to cover the effective foaming area. The durability and discharge efficiency of the two types of movable members 301 and 302 were measured. The measurement conditions are as follows.
【0176】 発泡液 : エタノール40%水溶液 吐出用インク : 染料インク 電圧 : 20.2V 周波数 : 3kHz この測定条件で実験を行った結果、可動部材の耐久性に
関しては、(a)可動部材301の方は、1×107 パ
ルス印加したところで可動部材301の支点部分に損傷
が見られた。(b)可動部材302の方は、3×108
パルス印加しても、損傷は見られなかった。また、投入
エネルギーに対する吐出量と吐出速度からもとまる運動
エネルギーも約1.5〜2.5倍程度向上することが確
認された。Foaming liquid: Ethanol 40% aqueous solution Ejection ink: Dye ink Voltage: 20.2V Frequency: 3 kHz As a result of conducting an experiment under these measurement conditions, the durability of the movable member is (a) the movable member 301. When 1 × 10 7 pulses were applied, the fulcrum of the movable member 301 was damaged. (B) 3 × 10 8 for the movable member 302
No damage was seen when the pulse was applied. It was also confirmed that the kinetic energy based on the discharge amount and the discharge speed with respect to the input energy was improved by about 1.5 to 2.5 times.
【0177】以上の結果から、耐久性、吐出効率の両面
からみても、発泡有効領域の真上を覆うように可動部材
を設け、該可動部材の面積が発熱体の面積よりも大きい
方が、優れていることがわかる。From the above results, in terms of both durability and ejection efficiency, it is preferable that the movable member is provided so as to cover the bubbling effective area and the area of the movable member is larger than the area of the heating element. It turns out to be excellent.
【0178】図24に発熱体のエッジから可動部材の支
点までの距離と、可動部材の変位量の関係を示す。ま
た、図25に、発熱体2と可動部材31との位置関係を
側面方向から見た断面構成図を示す。発熱体2は40×
105μmのものを用いた。発熱体2のエッジから可動
部材31の支点33までの距離lが大きい程、変位量が
大きいことがわかる。したがって、要求されるインクの
吐出量や吐出液の流路構造および発熱体形状などによっ
て、最適変位量を求め、可動部材の支点の位置を決める
ことが望ましい。FIG. 24 shows the relationship between the distance from the edge of the heating element to the fulcrum of the movable member and the amount of displacement of the movable member. FIG. 25 is a sectional view showing the positional relationship between the heating element 2 and the movable member 31 as viewed from the side. Heating element 2 is 40 ×
The one having a size of 105 μm was used. It can be seen that the greater the distance l from the edge of the heating element 2 to the fulcrum 33 of the movable member 31, the greater the displacement. Therefore, it is desirable to determine the optimal displacement amount and determine the position of the fulcrum of the movable member based on the required ink discharge amount, the discharge liquid flow path structure, and the shape of the heating element.
【0179】また、可動部材の支点が発熱体の発泡有効
領域直上に位置する場合は、可動部材の変位による応力
に加え、発泡圧力が直接支点に加わるため可動部材の耐
久性が低下してしまう。本発明者の実験によると、発泡
有効領域の真上に支点を設けたものでは、1×106 パ
ルス程度で、可動壁に損傷が生じており、耐久性が低下
してしまうことが分かっている。したがって、可動部材
の支点は、発熱体の発泡有効領域直上外に配置すること
で耐久性がそれ程高くない形状や材質の可動部材であっ
ても実用可能性が高くなる。ただし、前記発泡有効領域
直上に支点がある場合でも形状や材質を選択すれば、良
好に用いることができる。かかる構成において、高吐出
効率および耐久性に優れた液体吐出ヘッドが得られる。When the fulcrum of the movable member is located immediately above the effective foaming area of the heating element, the foaming pressure is directly applied to the fulcrum in addition to the stress due to the displacement of the movable member, and the durability of the movable member is reduced. . According to the experiment of the present inventor, it was found that, in the case where the fulcrum was provided right above the effective foaming area, the movable wall was damaged by about 1 × 10 6 pulses, and the durability was reduced. I have. Therefore, by arranging the fulcrum of the movable member just above the effective foaming area of the heating element, the practicability increases even if the movable member has a shape or material whose durability is not so high. However, even if there is a fulcrum just above the effective foaming area, it can be used favorably if the shape and material are selected. With this configuration, a liquid ejection head having high ejection efficiency and excellent durability can be obtained.
【0180】<素子基板>以下に液体に熱を与えるため
の発熱体が設けられた素子基板の構成について説明す
る。<Element Substrate> The structure of the element substrate provided with a heating element for applying heat to the liquid will be described below.
【0181】図26は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面
図を示したもので、図26(a)は後述する保護膜があ
るヘッド、同図(b)は保護膜がないものである。FIG. 26 is a vertical sectional view of a liquid discharge head according to the present invention. FIG. 26 (a) shows a head having a protective film, which will be described later, and FIG. 26 (b), which does not have the protective film.
【0182】素子基板1上に第2液流路16、分離壁3
0、第1液流路14、第1液流路を構成する溝を設けた
溝付き部材50が配されている。The second liquid flow path 16 and the separation wall 3 are provided on the element substrate 1.
0, a first liquid flow path 14, and a grooved member 50 provided with grooves forming the first liquid flow path.
【0183】素子基板1には、シリコン等の気体107
に絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜またはチ
ッ化シリコン膜106を成膜し、その上に発熱体を構成
するハフニュウムボライド(HfB2 )、チッ化タンタ
ル(TaN)、タンタルアルミ(TaAl)等の電気抵
抗層105(0.01〜0.2μm厚)とアルミニュウ
ム等の配線電極(0.2〜1.0μm厚)を図17のよ
うにパターニングされている。この2つの配線電極10
4から抵抗層105に電圧を印加し、抵抗層に電流を流
し発熱させる。配線電極間の抵抗層上には、酸化シリコ
ンやチッ化シリコン等の保護層を0.1〜2.0μm厚
で形成し、さらにそのうえにタンタル等の耐キャビテー
ション層(0.1〜0.6μm厚)が成膜されており、
インク等の各種の液体から抵抗層105を保護してい
る。A gas 107 such as silicon is formed on the element substrate 1.
A silicon oxide film or a silicon nitride film 106 for insulation and heat storage is formed thereon, and hafnium boride (HfB 2 ), tantalum nitride (TaN), and tantalum aluminum (TaAl) constituting a heating element are formed thereon. 17) and a wiring electrode (0.2 to 1.0 μm thick) of aluminum or the like are patterned as shown in FIG. These two wiring electrodes 10
From 4, a voltage is applied to the resistance layer 105, and a current flows through the resistance layer to generate heat. On the resistance layer between the wiring electrodes, a protective layer such as silicon oxide or silicon nitride is formed with a thickness of 0.1 to 2.0 μm, and further thereon, a cavitation resistant layer such as tantalum (with a thickness of 0.1 to 0.6 μm) is formed. ) Is deposited,
The resistance layer 105 is protected from various liquids such as ink.
【0184】特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧
力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性
を著しく低下させるため、金属材料のタンタル(Ta)
等が耐キャビテーション層として用いられる。In particular, the pressure and shock wave generated at the time of bubble generation and defoaming are very strong, and the durability of a hard and brittle oxide film is remarkably reduced. Therefore, tantalum (Ta) of a metal material is used.
Are used as a cavitation-resistant layer.
【0185】また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み
合わせにより上述の保護層を必要としない構成でもよく
その例を図26(b)に示す。このような保護層を必要
としない抵抗層の材料としてはイリジュウム−タンタル
−アルミ合金等が挙げられる。Further, a constitution in which the above-mentioned protective layer is not necessary depending on the combination of the liquid, the liquid flow path constitution, and the resistance material may be used, and an example thereof is shown in FIG. 26 (b). Examples of the material of the resistance layer that does not require such a protective layer include an iridium-tantalum-aluminum alloy.
【0186】このように、前述の各実施形態例における
発熱体の構成としては、前述の電極間の抵抗層(発熱
部)だけででもよく、また抵抗層を保護する保護層を含
むものでもよい。As described above, the structure of the heating element in each of the above-described embodiments may be only the resistance layer (heat generating portion) between the electrodes described above, or may include a protective layer for protecting the resistance layer. .
【0187】本実施形態例においては、発熱体として電
気信号に応じて発熱する抵抗層で構成された発熱部を有
するものを用いたが、これに限られることなく、吐出液
を吐出させるのに十分な気泡を発泡液に生じさせるもの
であればよい。例えば、発熱部としてレーザ等の光を受
けることで発熱するような光熱変換体や高周波を受ける
ことで発熱するような発熱部を有する発熱体でもよい。In the present embodiment, the heating element having the heating portion composed of the resistance layer that generates heat in response to the electric signal is used. However, the heating element is not limited to this and may be used for discharging the discharge liquid. Any material may be used as long as it produces sufficient bubbles in the foaming liquid. For example, a light-to-heat converter that generates heat by receiving light from a laser or the like, or a heat generator that has a heat generating unit that generates heat by receiving a high frequency may be used as the heat generating unit.
【0188】なお、前述の素子基板1には、前述の発熱
部を構成する抵抗層105とこの抵抗層に電気信号を供
給するための配線電極104で構成される電気熱変換体
の他に、この電気熱変換素子を選択的に駆動するための
トランジスタ、ダイオード、ラッチ、シフトレジスタ等
の機能素子が一体的に半導体製造工程によって作り込ま
れていてもよい。On the element substrate 1 described above, in addition to the electrothermal converter constituted by the resistance layer 105 forming the heat generating section and the wiring electrode 104 for supplying an electric signal to the resistance layer, Functional elements such as a transistor, a diode, a latch, and a shift register for selectively driving the electrothermal conversion element may be integrally formed in the semiconductor manufacturing process.
【0189】また、前述のような素子基板1に設けられ
ている電気熱変換体の発熱部を駆動し、液体を吐出する
ためには、前述の抵抗層105に配線電極104を介し
て図27で示されるような矩形パルスを印加し、配線電
極間の抵抗層105を急峻に発熱させる。前述の各実施
形態例のヘッドにおいては、それぞれ電圧24V、パル
ス幅7μsec、電流150mA、電気信号を6kHz
で加えることで発熱体を駆動させ、前述のような動作に
よって、吐出口から液体であるインクを吐出させた。し
かしながら、駆動信号の条件はこれに限られることな
く、発泡液を適正に発泡させることができる駆動信号で
あればよい。Further, in order to drive the heat generating portion of the electrothermal converter provided on the element substrate 1 as described above and eject the liquid, the resistance layer 105 is connected to the resistance layer 105 via the wiring electrode 104 as shown in FIG. A rectangular pulse as shown by is applied to rapidly generate heat in the resistance layer 105 between the wiring electrodes. In the head of each of the above embodiments, the voltage is 24 V, the pulse width is 7 μsec, the current is 150 mA, and the electric signal is 6 kHz.
Then, the heating element was driven, and the liquid ink was ejected from the ejection port by the above-described operation. However, the condition of the drive signal is not limited to this, and any drive signal can be used as long as it can appropriately foam the foaming liquid.
【0190】<2流路構成のヘッド構造>以下に、第
1、第2の共通液室に異なる液体を良好に分離して導入
でき部品点数の削減を図れ、コストダウンを可能とする
液体吐出ヘッドの構造例について説明する。<Head Structure with Two-Channel Structure> In the following, different liquids can be satisfactorily separated and introduced into the first and second common liquid chambers, the number of parts can be reduced, and the liquid discharge which enables cost reduction. A structural example of the head will be described.
【0191】図28は、このような液体吐出ヘッドの構
造を示す模式図であり、先の実施形態例と同じ構成要素
については同じ符号を用いており、詳しい説明はここで
は省略する。FIG. 28 is a schematic view showing the structure of such a liquid discharge head, and the same reference numerals are used for the same components as those of the previous embodiment, and detailed description thereof will be omitted here.
【0192】本実施形態例においては、溝付き部材50
は、吐出口18を有するオリフィスプレート51と、複
数の第1液流路14を構成する複数の溝と、複数の液流
路14に共通して連通し、各第1の液流路3に液体(吐
出液)を供給するための第1の共通液室15を構成する
凹部とから概略構成されている。In this embodiment, the grooved member 50 is used.
Communicates in common with the orifice plate 51 having the discharge port 18, the plurality of grooves constituting the plurality of first liquid flow paths 14, and the plurality of liquid flow paths 14, and communicates with each of the first liquid flow paths 3. And a recess forming a first common liquid chamber 15 for supplying a liquid (ejection liquid).
【0193】この溝付部材50の下側部分に分離壁30
を接合することにより複数の第1液流路14を形成する
ことができる。このような溝付部材50は、その上部か
ら第1共通液室15内に到達する第1液体供給路20を
有している。また、溝付部材50は、その上部から分離
壁30を突き抜けて第2共通液室17内に到達する第2
の液体供給路21を有している。The separating wall 30 is provided on the lower side of the grooved member 50.
Can be formed to form a plurality of first liquid flow paths 14. Such a grooved member 50 has a first liquid supply path 20 that reaches the inside of the first common liquid chamber 15 from above. Further, the grooved member 50 penetrates the separation wall 30 from the upper part thereof and reaches the second common liquid chamber 17 in the second common liquid chamber 17.
The liquid supply path 21 of FIG.
【0194】第1の液体(吐出液)は、図28の矢印C
で示すように、第1液体供給路20を経て、第1の共通
液室15、次いで第1の液流路14に供給され、第2の
液体(発泡液)は、図28の矢印Dで示すように、第2
液体供給路21を経て、第2共通液室17、次いで第2
液流路16に供給されるようになっている。The first liquid (discharge liquid) is the arrow C in FIG.
As shown by, the liquid is supplied to the first common liquid chamber 15 and then to the first liquid flow path 14 through the first liquid supply path 20, and the second liquid (foaming liquid) is indicated by an arrow D in FIG. As shown, the second
The second common liquid chamber 17 and then the second common liquid chamber 17 via the liquid supply passage 21.
The liquid is supplied to the liquid flow path 16.
【0195】本実施形態例では、第2液体供給路21
は、第1液体供給路20と平行して配されているが、こ
れに限ることはなく、第1共通液室15の外側に配され
た分離壁30を貫通して、第2共通液室17に連通する
ように形成されればどのように配されてもよい。In this embodiment, the second liquid supply passage 21
Is arranged in parallel with the first liquid supply passage 20, but is not limited to this, penetrates the separation wall 30 arranged outside the first common liquid chamber 15, and 17 may be arranged in any way as long as it is formed so as to communicate with 17.
【0196】また、第2液体供給路21の太さ(直径)
に関しては、第2液体の供給量を考慮して決められる。
第2液体供給路21の形状は丸形状である必要はなく、
矩形状等でもよい。The thickness (diameter) of the second liquid supply passage 21
Is determined in consideration of the supply amount of the second liquid.
The shape of the second liquid supply path 21 does not need to be round,
It may be rectangular or the like.
【0197】また、第2共通液室17は、溝付部材50
を分離壁30で仕切ることによって形成することができ
る。形成の方法としては、図29で示す本実施形態例の
分解斜視図(この図では説明を容易とするために単一ヒ
ータボードとしている)のように、素子基板上にドライ
フィルムで共通液室枠と第2液路壁を形成し、分離壁を
固定した溝付部材50と分離壁30との結合体と素子基
板1とを貼り合わせることにより第2共通液室17や第
2液流路16を形成してもよい。The second common liquid chamber 17 has the grooved member 50.
By the partition wall 30. As a forming method, as shown in an exploded perspective view of the present embodiment example shown in FIG. 29 (a single heater board is shown in this drawing for ease of explanation), a common liquid chamber is formed on the element substrate by a dry film. The second common liquid chamber 17 and the second liquid flow path are formed by bonding the combination of the grooved member 50 to which the frame and the second liquid passage wall are fixed and the separation wall is fixed, and the element substrate 1 to each other. 16 may be formed.
【0198】本実施形態例では、アルミニュウム等の金
属で形成された支持体70上に、前述のように、発泡液
に対して膜沸騰による気泡を発生させるための熱を発生
する発熱体としての電気熱変換素子が複数設けられた素
子基板1が配されている。In the present embodiment, as described above, as a heating element that generates heat for generating bubbles due to film boiling in the foaming liquid on the support 70 formed of a metal such as aluminum. An element substrate 1 provided with a plurality of electrothermal conversion elements is arranged.
【0199】この素子基板1上には、第2液路壁により
形成された液流路16を構成する複数の溝と、複数の発
泡液流路に連通し、それぞれの発泡液路に発泡液を供給
するための第2共通液室(共通発泡液室)17を構成す
る凹部と、前述した可動壁31が設けられた分離壁30
とが配されている。On the element substrate 1, the plurality of grooves forming the liquid flow path 16 formed by the second liquid path wall and the plurality of foaming liquid flow paths are communicated with each other, and the foaming liquid paths are formed in the respective foaming liquid paths. For forming the second common liquid chamber (common bubbling liquid chamber) 17 and the separation wall 30 provided with the movable wall 31 described above.
And are arranged.
【0200】符号50は、溝付部材である。この溝付部
材は、分離壁30と接合されることで吐出液流路(第1
液流路)14を構成する溝と、吐出液流路に連通し、そ
れぞれの吐出液流路に吐出液を供給するための第1の共
通液室(共通吐出液室)15を構成するための凹部と、
第1共通液室に吐出液を供給するための第1供給路(吐
出液供給路)20と、第2の共通液室17に発泡液を供
給するための第2の供給路(発泡液供給路)21とを有
している。第2の供給路21は、第1の共通液室15の
外側に配された分離壁30を貫通して第2の共通液室1
7に連通する連通路に繋がっており、この連通路によっ
て吐出液と混合することなく発泡液を第2の共通液室1
5に供給することができる。Reference numeral 50 is a grooved member. The grooved member is joined to the separation wall 30 to form a discharge liquid flow path (first
A first common liquid chamber (common discharge liquid chamber) 15 which communicates with the groove forming the liquid flow path) 14 and the discharge liquid flow path to supply the discharge liquid to each discharge liquid flow path; Of the recess,
A first supply path (discharge liquid supply path) 20 for supplying discharge liquid to the first common liquid chamber, and a second supply path (foam liquid supply) for supplying foaming liquid to the second common liquid chamber 17. (Road) 21. The second supply passage 21 penetrates the separation wall 30 disposed outside the first common liquid chamber 15 and
7, the foaming liquid is not mixed with the discharge liquid by the communication path, and the foamed liquid is mixed with the second common liquid chamber 1.
5 can be supplied.
【0201】なお、素子基板1、分離壁30、溝付天板
50の配置関係は、素子基板1の発熱体に対応して可動
部材31が配置されており、この可動部材31に対応し
て吐出液流路14が配されている。また、本実施形態例
では、第2の供給路を1つ溝付部材に配した例を示した
が、供給量に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供
給路20と発泡液供給路21の流路断面積は供給量に比
例して決めればよい。The arrangement relationship among the element substrate 1, the separating wall 30, and the grooved top plate 50 is that the movable member 31 is arranged corresponding to the heating element of the element substrate 1, and corresponds to this movable member 31. A discharge liquid flow path 14 is arranged. Further, in the present embodiment, an example in which one second supply path is arranged in the grooved member is shown, but a plurality of second supply paths may be provided depending on the supply amount. Furthermore, the flow path cross-sectional area of the discharge liquid supply path 20 and the foaming liquid supply path 21 may be determined in proportion to the supply amount.
【0202】このような流路断面積の最適化により溝付
部材50等を構成する部品をより小型化することも可能
である。By optimizing the flow path cross-sectional area as described above, it is possible to further reduce the size of the parts constituting the grooved member 50 and the like.
【0203】以上説明したように本実施形態例によれ
ば、第2液流路に第2液体を供給する第2の供給路と、
第1液流路に第1液体を供給する第1の供給路とが同一
の溝付部材としての溝付天板からなることにより部品点
数が削減でき、工程の短縮化とコストダウンが可能とな
る。As described above, according to the present embodiment, the second supply passage for supplying the second liquid to the second liquid passage,
Since the first supply path for supplying the first liquid to the first liquid flow path is formed of the same grooved top plate as the grooved member, the number of parts can be reduced, and the process can be shortened and the cost can be reduced. Become.
【0204】また第2液流路に連通した第2の共通液室
への、第2液体の供給は、第1液体と第2液体を分離す
る分離壁を突き抜ける方向で第2液流路によって行なわ
れる構造であるため、前記分離壁と溝付部材と発熱体形
成基板との貼り合わせ工程が1度で済み、作りやすさが
向上すると共に、貼り合わせ精度が向上し、良好に吐出
することができる。Further, the supply of the second liquid to the second common liquid chamber communicating with the second liquid flow passage is performed by the second liquid flow passage in the direction of penetrating the separation wall for separating the first liquid and the second liquid. Since the structure is performed, the step of attaching the separating wall, the grooved member, and the heating element forming substrate only needs to be performed once, and the easiness of making is improved, the attaching accuracy is improved, and good ejection is achieved. You can
【0205】また、第2液体は、分離壁を突き抜けて第
2液体共通液室へ供給されるため、第2液流路に第2液
体の供給が確実となり、供給量が十分確保できるため、
安定した吐出が可能となる。Further, since the second liquid penetrates the separation wall and is supplied to the second liquid common liquid chamber, the second liquid can be reliably supplied to the second liquid flow path, and a sufficient supply amount can be secured.
Stable discharge is possible.
【0206】<吐出液体、発泡液体>先の実施形態例で
説明したように本発明においては、前述のような可動部
材を有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも
高い吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出するこ
とができる。本実施形態例の内、発泡液と吐出液とに同
じ液体を用いる場合には、発熱体から加えられる熱によ
って劣化せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を
生じにくく、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を
行うことが可能であり、さらに液流路や可動部材や分離
壁等を劣化させない液体であれば種々の液体を用いるこ
とができる。<Discharging Liquid, Foaming Liquid> As described in the above embodiment, in the present invention, by the structure having the movable member as described above, the discharging force and the discharging efficiency are higher than those of the conventional liquid discharging head. Moreover, the liquid can be discharged at high speed. When the same liquid is used as the foaming liquid and the discharge liquid in the embodiment, the heat is not deteriorated by the heat applied from the heating element, the deposit is hardly generated on the heating element by heating, and the vaporization is caused by the heat. In addition, various liquids can be used as long as they can change the reversible state of condensation and do not deteriorate the liquid flow path, the movable member, the separation wall, and the like.
【0207】このような液体の内、記録を行う上で用い
る液体(記録液体)としては従来のバブルジェット装置
で用いられていた組成のインクを用いることができる。Among such liquids, as the liquid used for recording (recording liquid), the ink having the composition used in the conventional bubble jet device can be used.
【0208】一方、本発明の2流路構成のヘッドを用
い、吐出液と発泡液を別液体とした場合には、発泡液と
して前述のような性質の液体を用いればよく、具体的に
は、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソ
プロパノール、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オク
タン、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、トリクレ
ン、フレオンTF、フレオンBF、エチルエーテル、ジ
オキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、
アセトン、メチルエチルケトン、水等およびこれらの混
合物が挙げられる。On the other hand, when the head having the two-channel structure of the present invention is used and the discharge liquid and the foaming liquid are different liquids, the liquid having the above-mentioned properties may be used as the foaming liquid. , Methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-hexane, n-heptane, n-octane, toluene, xylene, methylene dichloride, trichlene, Freon TF, Freon BF, ethyl ether, dioxane, cyclohexane, methyl acetate, acetic acid ethyl,
Examples include acetone, methyl ethyl ketone, water, and the like, and mixtures thereof.
【0209】吐出液としては、発泡性の有無、熱的性質
に関係なく様々な液体を用いることができる。また、従
来吐出が困難であった発泡性が低い液体、熱によって変
質、劣化しやすい液体や高粘度液体等であっても利用で
きる。As the discharge liquid, various liquids can be used regardless of the presence or absence of foaming property and the thermal property. In addition, liquids having low foaming properties, liquids which are easily deteriorated or deteriorated by heat, high-viscosity liquids, and the like, which have been difficult to discharge conventionally, can be used.
【0210】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
又は発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動部材
の動作等を妨げるような液体でないことが望まれる。However, as the properties of the discharge liquid, the discharge liquid itself,
Alternatively, it is desirable that the liquid is not a liquid that hinders ejection, foaming, operation of the movable member, or the like due to a reaction with the foaming liquid.
【0211】記録用の吐出液体としては、高粘度インク
等をも利用することができる。その他の吐出液体として
は、熱に弱い医薬品や香水等の液体を利用することもで
きる。High-viscosity ink or the like can be used as the ejection liquid for recording. As other discharge liquids, liquids such as medicines and perfumes that are vulnerable to heat can be used.
【0212】本発明においては、吐出液と発泡液の両方
に用いることができる記録液体として以下のような組成
のインクを用いて記録を行ったが、吐出力の向上によっ
てインクの吐出速度が高くなったため、液滴の着弾精度
が向上し非常に良好な記録画像を得ることができた。In the present invention, recording was performed using an ink having the following composition as a recording liquid that can be used as both a discharge liquid and a foaming liquid. As a result, the droplet landing accuracy was improved and a very good recorded image could be obtained.
【0213】 染料インク(粘度2cP)の組成 (C.I.フードブラック2)染料 3重量% ジエチレングリコール 10重量% チオジグリコール 5重量% エタノール 5重量% 水 77重量% また、発泡液と吐出液に以下で示すような組成の液体を
組み合わせて吐出させて記録を行った。その結果、従来
のヘッドでは吐出が困難であった十数cP粘度の液体は
もちろん150cPという非常に高い粘度の液体でさえ
も良好に吐出でき、高画質な記録物を得ることができ
た。Composition of dye ink (viscosity 2 cP) (CI Food Black 2) Dye 3% by weight Diethylene glycol 10% by weight Thiodiglycol 5% by weight Ethanol 5% by weight Water 77% by weight Recording was performed by ejecting a combination of liquids having the compositions shown below. As a result, it was possible to satisfactorily eject a liquid having a viscosity as high as 150 cP as well as a liquid having a viscosity of more than 10 cP, which was difficult to eject with a conventional head, and to obtain a high-quality recorded matter.
【0214】 発泡液1の組成 エタノール 40重量% 水 60重量% 発泡液2の組成 水 100重量% 発泡液3の組成 イソプロピルアルコール 10重量% 水 90重量% 吐出液1顔料インク(粘度約15cP)の組成 カーボンブラック 5重量% スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体 1重量% (酸価140、重量平均分子量8000) モノエタノールアミン 0.25重量% グリセリン 69重量% チオジグリコール 5重量% エタノール 3重量% 水 16.75重量% 吐出液2(粘度55cP)の組成 ポリエチレングリコール200 100重量% 吐出液3(粘度150cP)の組成 ポリエチレングリコール600 100重量% ところで、前述したような従来吐出されにくいとされて
いた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向
性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が
悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこ
れらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上
述の実施形態例の構成においては、気泡の発生を発泡液
を用いることで充分に、しかも安定して行うことができ
る。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の
安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上する
ことができた。Composition of foaming liquid 1 Ethanol 40% by weight Water 60% by weight Composition of foaming liquid 2 Water 100% by weight Composition of foaming liquid 3 Isopropyl alcohol 10% by weight Water 90% by weight Discharge liquid 1 Pigment ink (viscosity about 15 cP) Composition Carbon black 5% by weight Styrene-acrylic acid-ethyl acrylate copolymer 1% by weight (acid value 140, weight average molecular weight 8000) Monoethanolamine 0.25% by weight Glycerin 69% by weight Thiodiglycol 5% by weight Ethanol 3 % By weight Water 16.75% by weight Composition of ejection liquid 2 (viscosity 55 cP) Polyethylene glycol 200 100% by weight Composition of ejection liquid 3 (viscosity 150 cP) Polyethylene glycol 600 100% by weight By the way, it is said that the conventional ejection is difficult. If the liquid used was Because, the conducive variation in ejection directionality is poor landing accuracy of the dot on the recording paper, also by variation in the discharge amount due to unstable discharge occurs in these, high-quality image was difficult to obtain. However, in the configuration of the above-described embodiment, it is possible to generate bubbles sufficiently and stably by using the foaming liquid. As a result, it is possible to improve the landing accuracy of the droplets and stabilize the ink discharge amount, and it is possible to remarkably improve the quality of the recorded image.
【0215】<液体吐出ヘッドの製造>次に、本発明の
液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。<Manufacturing of Liquid Discharging Head> Next, the manufacturing process of the liquid discharging head of the present invention will be described.
【0216】図7で示したような液体吐出ヘッドの場合
には、素子基板1上に可動部材31を設けるための土台
34をドライフィルム等をパターニングすることで形成
し、この土台34に可動部材31を接着、もしくは溶着
固定した。その後、各液流路10を構成する複数の溝と
吐出口18と共通液室13を構成する凹部を有する溝付
部材を、溝と可動部材が対応するような状態で素子基板
1に接合することで形成した。In the case of the liquid discharge head as shown in FIG. 7, a base 34 for providing the movable member 31 on the element substrate 1 is formed by patterning a dry film or the like, and the base 34 is provided with a movable member. 31 was adhered or fixed by welding. Thereafter, a grooved member having a plurality of grooves forming each liquid flow path 10, a discharge port 18, and a concave part forming the common liquid chamber 13 is joined to the element substrate 1 in such a manner that the grooves correspond to the movable members. It was formed by doing.
【0217】次に、図16や図29で示されるような2
流路構成の液体吐出ヘッドの製造工程について説明す
る。Next, as shown in FIG. 16 and FIG.
The manufacturing process of the liquid discharge head having the flow path configuration will be described.
【0218】大まかには、素子基板1上に第2液流路1
6の壁を形成し、その上に分離壁30を取り付け、さら
にその上に第1液流路14を構成する溝等が設けられた
溝付き部材50を取り付ける。もしくは、第2液流路1
6の壁を形成した後、この壁の上に分離壁30を取り付
けた溝付き部材50を接合することでヘッドの製造を行
った。Roughly speaking, the second liquid flow path 1 is formed on the element substrate 1.
6, a separation wall 30 is mounted thereon, and a grooved member 50 provided with a groove or the like constituting the first liquid flow path 14 is further mounted thereon. Alternatively, the second liquid flow path 1
After forming the wall of No. 6, the head was manufactured by joining the grooved member 50 on which the separation wall 30 was attached to the wall.
【0219】さらに第2液流路の作製方法について詳し
く説明する。Further, the method for producing the second liquid flow path will be described in detail.
【0220】図30(a)〜(e)は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第1の実施態様例を説明するため
の概略断面図である。30 (a) to 30 (e) are schematic cross-sectional views for explaining an example of the first embodiment of the method for manufacturing a liquid discharge head of the present invention.
【0221】本実施態様例においては、(a)に示すよ
うに、素子基板(シリコンウエハ)1上に半導体製造工
程で用いるのと同様の製造装置を用いてハフニュウムボ
ライドやチッ化タンタル等からなる発熱体2を有する電
気熱変換用素子を形成した後、次工程における感光性樹
脂との密着性の向上を目的として素子基板1の表面に洗
浄を施した。さらに、密着性を向上させるには、素子基
板表面に紫外線−オゾン等による表面改質を行った後、
例えばシランカップリング剤(日本ユニカ製:A18
9)をエチルアルコールで1重量%に希釈した液を上記
改質表面上にスピンコートすることで達成される。In this embodiment, as shown in (a), hafnium boride, tantalum nitride, etc. are formed on the element substrate (silicon wafer) 1 by using the same manufacturing apparatus used in the semiconductor manufacturing process. After forming the electrothermal conversion element having the heating element 2 made of, the surface of the element substrate 1 was washed for the purpose of improving the adhesion to the photosensitive resin in the next step. Furthermore, in order to improve the adhesion, after performing a surface modification on the surface of the element substrate with UV-ozone or the like,
For example, a silane coupling agent (manufactured by Nippon Yunika: A18
This is achieved by spin-coating a liquid obtained by diluting 9) to 1% by weight with ethyl alcohol on the modified surface.
【0222】次に、表面洗浄を行い、密着性を向上した
基板1上に、(b)に示すように、紫外線感光性樹脂フ
ィルム(東京応化製:ドライフィルム オーディルSY
−318)DFをラミネートした。Next, as shown in (b), an ultraviolet-sensitive resin film (manufactured by Tokyo Ohka: Dry Film Audyl SY) was washed on the surface of the substrate 1 having improved adhesion.
-318) DF was laminated.
【0223】次に、(c)に示すように、ドライフィル
ムDF上にフォトマスクPMを配し、このフォトマスク
PMを介してドライフィルムDFのうち、第2の流路壁
として残す部分に紫外線を照射した。この露光工程は、
キヤノン(株)製:MPA−600を用いて行い、約6
00mJ/cm2 の露光量で行った。Next, as shown in (c), a photomask PM is arranged on the dry film DF, and the portion of the dry film DF left as the second flow path wall is exposed to ultraviolet rays through the photomask PM. Was irradiated. This exposure step
Manufactured by Canon Inc .: MPA-600, about 6
The exposure amount was 00 mJ / cm 2 .
【0224】次に、(d)に示すように、ドライフィル
ムDFを、キシレンとブチルセルソルブアセテートとの
混合液からなる現像液(東京応化製:BMRC−3)で
現像し、未露光部分を溶解させ、露光して硬化した部分
を第2液流路16の壁部分として形成した。さらに、素
子基板1表面に残った残渣を酸素プラズマアッシング装
置(アルカンテック社製:MAS−800)で約90秒
間処理して取り除き、引き続き、150℃で2時間、さ
らに紫外線照射100mJ/cm2 を行って露光部分を
完全に硬化させた。Next, as shown in (d), the dry film DF is developed with a developing solution (BMRC-3 manufactured by Tokyo Ohka Kabushiki Kaisha) made of a mixed solution of xylene and butyl cellosolve acetate, and the unexposed portion is exposed. The portion which was dissolved, exposed and cured was formed as the wall portion of the second liquid flow path 16. Further, the residue remaining on the surface of the element substrate 1 is removed by treating it with an oxygen plasma ashing apparatus (MAS-800, manufactured by Alcantech) for about 90 seconds, and subsequently, at 150 ° C. for 2 hours, and further 100 mJ / cm 2 of ultraviolet irradiation. The exposure was completely cured.
【0225】以上の方法により、上記シリコン基板から
分割、作製される複数のヒータボード(素子基板)に対
し、一様に第2の液流路を精度よく形成することができ
る。シリコン基板を、厚さ0.05mmのダイヤモンド
ブレードを取り付けたダイシングマシン(東京精密製:
AWD−4000)で各々のヒータボード1に切断、分
離した。分離されたヒータボード1を接着剤(東レ製:
SE4400)でアルミベースプレート70上に固定し
た(図33)。次いで、予めアルミベースプレート70
上に接合しておいたプリント配線基板71と、ヒータボ
ード1とを直径0.05mmのアルミワイヤ(図示略)
で接続した。By the above method, the second liquid flow path can be formed uniformly and accurately on a plurality of heater boards (element substrates) divided and manufactured from the silicon substrate. A dicing machine (manufactured by Tokyo Seimitsu:
(AWD-4000) to cut and separate each heater board 1. An adhesive (made by Toray:
It was fixed on the aluminum base plate 70 by SE4400) (FIG. 33). Next, the aluminum base plate 70
An aluminum wire (not shown) having a diameter of 0.05 mm is formed by connecting the printed wiring board 71 bonded above and the heater board 1 to each other.
Connected with.
【0226】次に、このようにして得られたヒータボー
ド1に、図30(e)に示すように、上述の方法で溝付
部材50と分離壁30との接合体を位置決め接合した。
すなわち、分離壁30を有する溝付部材とヒータボード
1とを位置決めし、押さえバネ78により係合、固定し
た後、インク・発泡液用供給部材80をアルミベースプ
レート70上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付部材
50とヒータボード1とインク・発泡液用供給部材80
との隙間をシリコーンシーラント(東芝シリコーン製:
TSE399)で封止して完成させた。Next, as shown in FIG. 30 (e), the joined body of the grooved member 50 and the separating wall 30 was positioned and joined to the heater board 1 thus obtained by the method described above.
That is, the grooved member having the separating wall 30 and the heater board 1 are positioned and engaged and fixed by the pressing spring 78, and then the ink / foaming liquid supply member 80 is joined and fixed on the aluminum base plate 70, and the aluminum wire is fixed. , Grooved member 50, heater board 1, and ink / foaming liquid supply member 80
Silicone sealant (Toshiba Silicone:
It was completed by sealing with TSE399).
【0227】以上の製法で、第2の液流路を形成するこ
とにより、各ヒータボードのヒータに対して位置ズレの
ない精度の良い流路を得ることができる。特に、溝付部
材50と分離壁30とをあらかじめ先の工程で接合して
おくことで、第1液流路14と可動部材31の位置精度
を高めることができる。By forming the second liquid flow path by the above manufacturing method, it is possible to obtain a highly accurate flow path with no positional deviation with respect to the heater of each heater board. In particular, by joining the grooved member 50 and the separation wall 30 in the previous step in advance, the positional accuracy of the first liquid flow path 14 and the movable member 31 can be improved.
【0228】そして、これらの高精度製造技術によっ
て、吐出安定化が図られ印字品位が向上する。また、ウ
エハ上に一括で形成することが可能なため、多量に低コ
ストで製造することが可能である。By these high-precision manufacturing techniques, the ejection is stabilized and the printing quality is improved. Further, since it can be formed on a wafer all at once, a large amount can be manufactured at low cost.
【0229】なお、本実施態様例では、第2の液流路を
形成するために紫外線硬化型のドライフィルムを用いた
が、紫外域、特に248nm付近に吸収帯域をもつ樹脂
を用い、ラミネート後、硬化させ、エキシマレーザで第
2の液流路となる部分の樹脂を直接除去することによっ
ても得ることが可能である。In this embodiment, a UV-curable dry film was used to form the second liquid flow path. However, a resin having an absorption band in the UV region, especially around 248 nm was used, and after lamination. It is also possible to obtain it by curing, and by directly removing the resin of the portion which will be the second liquid flow path by an excimer laser.
【0230】図31(a)〜(d)は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第2の実施態様例を説明するため
の概略断面図である。31 (a) to 31 (d) are schematic cross-sectional views for explaining a second embodiment of the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention.
【0231】本実施態様例においては、(a)に示すよ
うに、SUS基板100上に厚さ15μmのレジスト1
01を第2の液流路の形状でパターニングした。In this embodiment, as shown in (a), the resist 1 having a thickness of 15 μm is formed on the SUS substrate 100.
01 was patterned in the shape of the second liquid flow path.
【0232】次に、(b)に示すように、SUS基板1
00に対して電気メッキを行ってSUS基板100上に
ニッケル層102を同じく15μm成長させた。メッキ
液としては、スルフォミン酸ニッケルに応力減少剤(ワ
ールドメタル社製:ゼロオール)とほう酸、ピット防止
剤(ワールドメタル社製:NP−APS)、塩化ニッケ
ルを使用した。電着時の電界のかけ方としては、アノー
ド側に電極を付け、カソード側に既にパターニングした
SUS基板100を取り付け、メッキ液の温度を50℃
とし、電流密度を5A/cm2 とした。Next, as shown in (b), the SUS substrate 1
00 was electroplated to grow a nickel layer 102 on the SUS substrate 100 by 15 μm. As a plating solution, a stress reducing agent (manufactured by World Metal Co., Ltd .: Zerool), boric acid, a pit inhibitor (World Metal Co., Ltd .: NP-APS), and nickel chloride were used in nickel sulphomate. As for the method of applying an electric field at the time of electrodeposition, an electrode was attached to the anode side, the already patterned SUS substrate 100 was attached to the cathode side, and the temperature of the plating solution was set to 50 ° C.
And the current density was 5 A / cm 2 .
【0233】次に、(c)に示すように、上記のような
メッキを終了したSUS基板100に超音波振動を与
え、ニッケル層102の部分をSUS基板100から剥
離し、所望の第2の液流路を得た。Next, as shown in (c), an ultrasonic vibration is applied to the SUS substrate 100 which has been plated as described above, and the nickel layer 102 is peeled off from the SUS substrate 100, and the desired second A liquid flow path was obtained.
【0234】一方、電気熱変換用素子を配設したヒータ
ボードを、半導体と同様の製造装置を用いてシリコンウ
エハに形成した。このウエハを先の実施態様例と同様
に、ダイシングマシンで各々のヒータボードに分離し
た。このヒータボード1を、予めプリント基板104が
接合されたアルミベースプレート70に接合し、プリン
ト基板71とアルミワイヤ(図示略)とを接続すること
で電気的配線を形成した。このような状態のヒータボー
ド1上に、図31(d)に示すように、先の工程で得た
第2液流路と位置決め固定した。この固定に際しては、
後工程で第1の実施態様例と同様に分離壁を固定した天
板と押さえバネによって係合・密着されるため、天板接
合時に位置ズレが発生しない程度に固定されていれば十
分である。On the other hand, a heater board provided with an electrothermal conversion element was formed on a silicon wafer using the same manufacturing apparatus as that for semiconductors. This wafer was separated into each heater board by a dicing machine in the same manner as in the previous embodiment. The heater board 1 was joined to an aluminum base plate 70 to which a printed board 104 had been joined in advance, and electrical wiring was formed by connecting the printed board 71 and aluminum wires (not shown). On the heater board 1 in such a state, as shown in FIG. 31 (d), it was positioned and fixed to the second liquid channel obtained in the previous step. When fixing this,
As in the case of the first embodiment, in the subsequent step, the top plate having the separation wall fixed thereto is engaged and brought into close contact with the pressing spring, so it is sufficient if the top plate is fixed to the extent that no positional displacement occurs during joining. .
【0235】本実施態様例では、上記位置決め固定に紫
外線硬化型接着剤(グレースジャパン製:アミコンUV
−300)を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を
100mJ/cm2 として約3秒間で固定を完了した。In this embodiment, an ultraviolet curable adhesive (made by Grace Japan: Amicon UV) is used for the positioning and fixing.
-300) was applied, and the fixing was completed in about 3 seconds with an exposure amount of 100 mJ / cm 2 using an ultraviolet irradiation device.
【0236】本実施態様例の製法によれば、発熱体に対
して位置ズレのない精度の高い第2の液流路を得ること
ができることに加え、ニッケルで流路壁を形成している
ため、アルカリ性の液体に強く、信頼性の高いヘッドを
提供することが可能となる。According to the manufacturing method of the present embodiment example, in addition to being able to obtain a highly accurate second liquid flow path with no positional deviation with respect to the heating element, the flow path wall is formed of nickel. It is possible to provide a head that is strong against alkaline liquid and has high reliability.
【0237】図32(a)〜(d)は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第3の実施態様例を説明するため
の概略断面図である。32 (a) to 32 (d) are schematic sectional views for explaining a third embodiment of the method for manufacturing a liquid discharge head of the present invention.
【0238】本実施態様例においては、(a)に示すよ
うに、アライメント穴あるいはマーク100aを有する
厚さ15μmのSUS基板100の両面にレジスト31
を塗布した。ここで、レジストとしては、東京応化製の
PMERP−AR900を使用した。In this embodiment, as shown in (a), the resist 31 is formed on both surfaces of the SUS substrate 100 having a thickness of 15 μm and having alignment holes or marks 100a.
Was applied. Here, as the resist, PMERP-AR900 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was used.
【0239】この後、(b)に示すように、素子基板1
00のアライメント穴100aに合わせて、露光装置
(キヤノン(株)製:MPA−600)を用いて露光
し、第2の液流路を形成すべき部分のレジスト103を
除去した。露光は800mJ/cm2 の露光量で行っ
た。Thereafter, as shown in (b), the element substrate 1
Exposure was performed using an exposure apparatus (MPA-600, manufactured by Canon Inc.) in accordance with the alignment hole 100a of No. 00, and the resist 103 in the portion where the second liquid flow path was to be formed was removed. The exposure was performed at an exposure amount of 800 mJ / cm 2 .
【0240】次に、(c)に示すように、両面のレジス
ト103がパターニングされたSUS基板100を、エ
ッチング液(塩化第2鉄または塩化第2銅の水溶液)に
浸漬し、レジスト103から露出している部分をエッチ
ングした後、レジストを剥離した。Next, as shown in (c), the SUS substrate 100 having the resist 103 on both sides patterned is immersed in an etching solution (an aqueous solution of ferric chloride or cupric chloride) to expose it from the resist 103. After etching the affected portion, the resist was peeled off.
【0241】次に、(d)に示すように、先の製造方法
の実施態様例と同様に、ヒータボード1上に、エッチン
グされたSUS基板100を位置決め固定して第2の液
流路4を有する液体吐出ヘッドを組み立てた。Next, as shown in (d), the etched SUS substrate 100 is positioned and fixed on the heater board 1 in the same manner as in the previous embodiment of the manufacturing method, and the second liquid flow path 4 is formed. A liquid ejection head having the above was assembled.
【0242】本実施態様例の製法によれば、ヒータに対
し位置ズレのない精度の高い第2液流路4を得ることが
できることに加え、SUSで流路を形成しているため、
酸やアルカリ性の液体に強く信頼性の高い液体吐出ヘッ
ドを提供することができる。According to the manufacturing method of this embodiment, since the second liquid flow path 4 with high accuracy and no positional deviation with respect to the heater can be obtained, and since the flow path is formed of SUS,
It is possible to provide a highly reliable liquid ejection head that is resistant to acid and alkaline liquids.
【0243】以上説明したように、本実施態様例の製造
方法によれば、素子基板状に予め第2液流路の壁を配設
することによって、電気熱変換体と第2液流路とが高精
度に位置決めすることが可能となる。また、切断、分離
前の基板上の多数の素子基板に対して第2の液流路を同
時に形成することができるので、多量に、かつ、低コス
トの液体吐出ヘッドを提供することができる。As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the electrothermal converter and the second liquid flow path are formed by previously disposing the walls of the second liquid flow path in the element substrate shape. Can be positioned with high accuracy. Further, since the second liquid flow paths can be simultaneously formed on a large number of element substrates on the substrate before cutting and separating, it is possible to provide a large amount and low cost of the liquid ejection head.
【0244】また、本実施態様例の製造方法の液体吐出
ヘッドの製造方法を実施することによって得られた液体
吐出ヘッドは、発熱体と第2液流路とが高精度に位置決
めされているので、電気熱変換体の発熱による発泡の圧
力を効率よく受けることができ、吐出効率に優れたもの
となる。Further, in the liquid discharge head obtained by carrying out the method of manufacturing the liquid discharge head of the manufacturing method of the present embodiment example, the heating element and the second liquid flow path are positioned with high precision. Further, the pressure of foaming due to the heat generation of the electrothermal converter can be efficiently received, and the discharge efficiency becomes excellent.
【0245】<液体吐出ヘッドカートリッジ>次に、上
記実施形態例に係る液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出
ヘッドカートリッジを概略説明する。<Liquid Ejection Head Cartridge> Next, a liquid ejection head cartridge equipped with the liquid ejection head according to the above-described embodiment will be schematically described.
【0246】図33は、前述した液体吐出ヘッドを含む
液体吐出ヘッドカートリッジの模式的分解斜視図であ
り、液体吐出ヘッドカートリッジは、主に液体吐出ヘッ
ド部200と液体容器80とから概略構成されている。FIG. 33 is a schematic exploded perspective view of a liquid discharge head cartridge including the above-described liquid discharge head. The liquid discharge head cartridge is mainly composed of a liquid discharge head portion 200 and a liquid container 80. There is.
【0247】液体吐出ヘッド部200は、素子基板1、
分離壁30、溝付部材50、押さえバネ78、液体供給
部材90、支持体70等から成っている。素子基板1に
は、前述のように発泡液に熱を与えるための発熱抵抗体
が、複数個、列状に設けられており、また、この発熱抵
抗体を選択的に駆動するための機能素子が複数設けられ
ている。この素子基板1と可動壁を持つ前述の分離壁3
0との間に発泡液路が形成され発泡液が流通する。この
分離壁30と溝付天板50との接合によって、吐出され
る吐出液体が流通する吐出流路(不図示)が形成され
る。The liquid discharge head section 200 comprises the element substrate 1,
It comprises a separation wall 30, a grooved member 50, a pressing spring 78, a liquid supply member 90, a support 70 and the like. As described above, the element substrate 1 is provided with a plurality of heating resistors for applying heat to the foaming liquid in a row, and a functional element for selectively driving the heating resistors. Are provided. This element substrate 1 and the aforementioned separation wall 3 having a movable wall
0, a foaming liquid passage is formed, and the foaming liquid flows. By joining the separation wall 30 and the grooved top plate 50, a discharge flow path (not shown) through which the discharged liquid to be discharged flows is formed.
【0248】押さえバネ78は、溝付部材50に素子基
板1方向への付勢力を作用させる部材であり、この付勢
力により素子基板1、分離壁30、溝付部材50と、後
述する支持体70とを良好に一体化させている。The pressing spring 78 is a member for exerting an urging force on the grooved member 50 in the direction of the element substrate 1, and the urging force causes the element substrate 1, the separation wall 30, the grooved member 50, and a support member described later. 70 and 70 are well integrated.
【0249】支持体70は、素子基板1等を支持するた
めのものであり、この支持体70上にはさらに素子基板
1に接続し電気信号を供給するための回路基板71や、
装置側と接続することで装置側と電気信号のやりとりを
行うためのコンタクトパッド72が配置されている。The support body 70 is for supporting the element substrate 1 and the like, and on the support body 70, a circuit board 71 for connecting to the element substrate 1 and supplying an electric signal,
Contact pads 72 are provided for exchanging electrical signals with the device side by connecting to the device side.
【0250】液体容器90は、液体吐出ヘッドに供給さ
れる、インク等の吐出液体と気泡を発生させるための発
泡液とを内部に区分収容している。液体容器90の外側
には、液体吐出ヘッドと液体容器との接続を行う接続部
材を配置するための位置決め部94と接続部を固定する
ための固定軸95が設けられている。吐出液体の供給
は、液体容器の吐出液体供給路92から接続部材の供給
路84を介して液体供給部材80の吐出液体供給路81
に供給され、各部材の吐出液体供給路83,71,21
を介して第1の共通液室に供給される。発泡液も同様
に、液体容器の供給路93から接続部材の供給路を介し
て液体供給部材80の発泡液供給路82に供給され、各
部材の発泡液体供給路84,71,22を介して第2液
室に供給される。The liquid container 90 contains the ejection liquid such as ink and the bubbling liquid for generating bubbles, which are supplied to the liquid ejection head, separately. Outside the liquid container 90, a positioning portion 94 for arranging a connection member for connecting the liquid ejection head and the liquid container and a fixed shaft 95 for fixing the connection portion are provided. The discharge liquid is supplied from the discharge liquid supply path 92 of the liquid container to the discharge liquid supply path 81 of the liquid supply member 80 via the supply path 84 of the connection member.
And the discharge liquid supply paths 83, 71, 21 of each member
To the first common liquid chamber. Similarly, the foaming liquid is supplied from the supply path 93 of the liquid container to the foaming liquid supply path 82 of the liquid supply member 80 via the supply path of the connecting member, and is supplied via the foaming liquid supply paths 84, 71, and 22 of the respective members. The liquid is supplied to the second liquid chamber.
【0251】以上の液体吐出ヘッドカートリッジにおい
ては、発泡液と吐出液が異なる液体である場合も、供給
を行いうる供給形態および液体容器で説明したが、吐出
液体と発泡液体とが同じである場合には、発泡液と吐出
液の供給経路および容器を分けなくてもよい。In the liquid ejection head cartridge described above, the supply form and the liquid container capable of supplying even when the bubbling liquid and the ejection liquid are different liquids have been described. However, when the ejection liquid and the bubbling liquid are the same. In addition, it is not necessary to separate the supply path and container for the foaming liquid and the discharge liquid.
【0252】なお、この液体容器には、各液体の消費後
に液体を再充填して使用してもよい。このためには液体
容器に液体注入口を設けておくことが望ましい。又、液
体吐出ヘッドと液体容器とは一体であってもよく、分離
可能としてもよい。The liquid container may be refilled with the liquid after the consumption of each liquid. For this purpose, it is desirable to provide a liquid inlet in the liquid container. Further, the liquid discharge head and the liquid container may be integrated or may be separable.
【0253】<液体吐出装置>図34は、前述の液体噴
射ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示してい
る。本実施態様例では特に吐出液体としてインクを用い
たインク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置の
キャリッジHCは、インクを収容する液体タンク部90
と液体吐出ヘッド部200とが着脱可能なヘッドカート
リッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送され
る記録紙等の被記録媒体150の幅方向に往復移動す
る。<Liquid Ejecting Device> FIG. 34 shows a schematic structure of a liquid ejecting device equipped with the above-mentioned liquid ejecting head. In the present embodiment, a carriage HC of a liquid ejecting apparatus, which will be described using an ink ejecting recording apparatus that uses ink as an ejecting liquid, is a liquid tank unit 90 that contains ink.
The liquid ejection head unit 200 is mounted with a detachable head cartridge, and reciprocates in the width direction of the recording medium 150 such as recording paper conveyed by the recording medium conveying means.
【0254】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号
に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液
体が吐出される。When a drive signal is supplied from the drive signal supply means (not shown) to the liquid discharge means on the carriage, the recording liquid is discharged from the liquid discharge head onto the recording medium in response to this signal.
【0255】また、本実施態様例の液体吐出装置におい
ては、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するため
の駆動源としてのモータ111、駆動源からの動力をキ
ャリッジに伝えるためのギア112、113キャリッジ
軸115等を有している。この記録装置及びこの記録装
置で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体に対
して液体を吐出することで良好な画像の記録物を得るこ
とができた。Further, in the liquid ejecting apparatus of this embodiment, the motor 111 as a drive source for driving the recording medium conveying means and the carriage, and the gears 112, 113 for transmitting the power from the drive source to the carriage. It has a carriage shaft 115 and the like. With this recording apparatus and the liquid ejection method performed by this recording apparatus, a recorded matter of a good image could be obtained by ejecting liquid to various recording media.
【0256】図35は、本発明の液体吐出方法および液
体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作させるた
めの装置全体のブロック図である。FIG. 35 is a block diagram of the entire apparatus for operating ink discharge recording to which the liquid discharge method and liquid discharge head of the present invention are applied.
【0257】記録装置は、ホストコンピュータ300よ
り印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装
置内部の入力インタフェイス301に一時保存されると
同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘ
ッド駆動信号供給手段を兼ねるCPU302に入力され
る。CPU302はROM303に保存されている制御
プログラムに基づき、前記CPU302に入力されたデ
ータをRAM304等の周辺ユニットを用いて処理し、
印字するデータ(画像データ)に変換する。The recording apparatus receives print information as a control signal from the host computer 300. The print information is temporarily stored in an input interface 301 inside the printing apparatus, and at the same time, is converted into data that can be processed in the printing apparatus, and is input to the CPU 302 also serving as a head drive signal supply unit. The CPU 302 processes data input to the CPU 302 using a peripheral unit such as the RAM 304 based on a control program stored in the ROM 303,
Convert to print data (image data).
【0258】またCPU302は前記画像データを記録
用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに同
期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モー
タを駆動するための駆動データを作る。画像データおよ
びモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ307と、
モータドライバ305を介し、ヘッド200および駆動
モータ306に伝達され、それぞれ制御されたタイミン
グで駆動され画像を形成する。Further, the CPU 302 produces drive data for driving a drive motor that moves the recording sheet and the recording head in synchronization with the image data in order to record the image data at an appropriate position on the recording sheet. The image data and the motor drive data are respectively supplied to the head driver 307,
The image is formed by being transmitted to the head 200 and the drive motor 306 via the motor driver 305 and being driven at respective controlled timings.
【0259】上述のような記録装置に適用でき、インク
等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の
紙やOHPシート、コンパクトディスクや装飾板等に用
いられるプラスチック材、布帛、アルミニュウムや銅等
の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板
等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ
等の三次元構造体等を対象とすることができる。The recording medium that can be applied to the recording apparatus as described above and to which liquid such as ink is applied is various kinds of paper, OHP sheets, plastic materials, cloth, aluminum used for compact discs, decorative plates, etc. Metal materials such as copper and copper, leather materials such as cowhide, pigskin and artificial leather, wood materials such as wood and plywood, bamboo materials, ceramic materials such as tiles, and three-dimensional structures such as sponges can be targeted.
【0260】また上述の記録装置として、各種の紙やO
HPシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパ
クトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチ
ック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、
皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木
材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミック
ス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して
記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等を
も含むものである。As the recording device described above, various types of paper and O
A printer device for recording on an HP sheet or the like, a recording device for a plastic for recording on a plastic material such as a compact disc, a recording device for a metal for recording on a metal plate,
Leather recording device for recording on leather, wood recording device for recording on wood, ceramic recording device for recording on ceramics material, recording device for recording on three-dimensional mesh structure such as sponge, and cloth It also includes a printing device and the like for recording on.
【0261】またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液
としては、夫々の被記録媒体や記録条件に合わせた液体
を用いればよい。As the ejection liquid used in these liquid ejection devices, liquids suitable for each recording medium and recording conditions may be used.
【0262】<記録システム>次に、本発明の液体吐出
ヘッドを記録ヘッドとして用い被記録媒体に対して記録
を行う、インクジェット記録システムの一例を説明す
る。<Recording System> Next, an example of an ink jet recording system for recording on a recording medium using the liquid discharge head of the present invention as a recording head will be described.
【0263】図36は、前述した本発明の液体吐出ヘッ
ド201を用いたインクジェット記録システムの構成を
説明するための模式図である。本実施態様例における液
体吐出ヘッドは、被記録媒体150の記録可能幅に対応
した長さに360dpiの間隔で吐出口を複数配したフ
ルライン型のヘッドであり、イエロー(Y),マゼンタ
(M),シアン(C),ブラック(Bk)の4色に対応
した4つのヘッドをホルダ202によりX方向に所定の
間隔を持って互いに平行に固定支持されている。FIG. 36 is a schematic diagram for explaining the structure of an ink jet recording system using the above-described liquid discharge head 201 of the present invention. The liquid ejection head according to the present embodiment is a full-line type head in which a plurality of ejection openings are arranged at intervals of 360 dpi in a length corresponding to the recordable width of the recording medium 150, and a yellow (Y), magenta (M ), Cyan (C), and black (Bk), four heads corresponding to four colors are fixedly supported by a holder 202 in parallel with each other at predetermined intervals in the X direction.
【0264】これらのヘッドに対してそれぞれ駆動信号
供給手段を構成するヘッドドライバ307から信号が供
給され、この信号に基づいて各ヘッドの駆動が成され
る。A signal is supplied to each of these heads from a head driver 307 which constitutes a drive signal supply means, and each head is driven based on this signal.
【0265】各ヘッドには、吐出液としてY,M,C,
Bkの4色のインクがそれぞれ204a〜204dのイ
ンク容器から供給されている。なお、符号204eは発
泡液が蓄えられた発泡液容器であり、この容器から各ヘ
ッドに発泡液が供給される構成になっている。Each head is supplied with Y, M, C, and
Bk four color inks are supplied from ink containers 204a to 204d, respectively. Reference numeral 204e denotes a foaming liquid container in which a foaming liquid is stored, and the foaming liquid is supplied from the container to each head.
【0266】また、各ヘッドの下方には、内部にスポン
ジ等のインク吸収部材が配されたヘッドキャップ203
a〜203dが設けられており、非記録時に各ヘッドの
吐出口を覆うことでヘッドの保守を成すことができる。A head cap 203 having an ink absorbing member such as a sponge inside is disposed below each head.
a to 203d are provided, and the maintenance of the head can be performed by covering the ejection openings of each head during non-printing.
【0267】符号206は、先の各実施態様例で説明し
たような各種、非記録媒体を搬送するための搬送手段を
構成する搬送ベルトである。搬送ベルト206は、各種
ローラにより所定の経路に引き回されており、モータド
ライバ305に接続された駆動用ローラにより駆動され
る。Reference numeral 206 is a conveyor belt which constitutes a conveying means for conveying various kinds of non-recording media as described in the above embodiments. The conveyor belt 206 is wound around a predetermined path by various rollers, and is driven by a driving roller connected to a motor driver 305.
【0268】本実施態様例のインクジェット記録システ
ムにおいては、記録を行う前後に被記録媒体に対して各
種の処理を行う前処理装置251および後処理装置25
2をそれぞれ被記録媒体搬送経路の上流と下流に設けて
いる。In the ink jet recording system of this embodiment, the pre-processing device 251 and the post-processing device 25 which perform various kinds of processing on the recording medium before and after recording.
2 are provided upstream and downstream of the recording medium transport path, respectively.
【0269】前処理と後処理は、記録を行う被記録媒体
の種類やインクの種類に応じて、その処理内容が異なる
が、例えば、金属、プラスチック、セラミックス等の被
記録媒体に対しては、前処理として、紫外線とオゾンの
照射を行い、その表面を活性化することでインクの付着
性の向上を図ることができる。また、プラスチック等の
静電気を生じやすい被記録媒体においては、静電気によ
ってその表面にゴミが付着しやすく、このゴミによって
良好な記録が妨げられる場合がある。このため、前処理
としてイオナイザ装置を用い被記録媒体の静電気を除去
することで、被記録媒体からごみの除去を行うとよい。
また、被記録媒体として布帛を用いる場合には、滲み防
止、先着率の向上等の観点から布帛にアルカリ性物質、
水溶性物質、合成高分子、水溶性金属塩、尿素およびチ
オ尿素から選択される物質を付与する処理を前処理とし
て行えばよい。前処理としては、これらに限らず、被記
録媒体の温度を記録に適切な温度にする処理等であって
もよい。The contents of the pre-treatment and the post-treatment differ depending on the type of recording medium on which recording is performed and the type of ink. For example, for a recording medium such as metal, plastic or ceramics, As pretreatment, ultraviolet rays and ozone are irradiated to activate the surface of the material, so that the adhesion of the ink can be improved. Further, in a recording medium such as plastic which easily generates static electricity, dust easily adheres to the surface due to the static electricity, and good recording may be hindered by the dust. For this reason, it is preferable to remove dust from the recording medium by removing static electricity from the recording medium using an ionizer device as a pretreatment.
When a cloth is used as the recording medium, an alkaline substance is added to the cloth in order to prevent bleeding and improve the first-arrival rate.
A treatment for providing a substance selected from a water-soluble substance, a synthetic polymer, a water-soluble metal salt, urea, and thiourea may be performed as pretreatment. The pre-processing is not limited to these, and may be a process of setting the temperature of the recording medium to a temperature suitable for recording.
【0270】一方、後処理は、インクが付与された被記
録媒体に対して熱処理、紫外線照射等によるインクの定
着を促進する定着処理や、前処理で付与し未反応で残っ
た処理剤を洗浄する処理等を行うものである。On the other hand, the post-treatment is a fixing treatment for accelerating the fixing of the ink by heat treatment, ultraviolet irradiation or the like on the recording medium to which the ink has been applied, or washing of the unreacted treatment agent applied in the pre-treatment. The processing is performed.
【0271】なお、本実施態様例では、ヘッドとしてフ
ルラインヘッドを用いて説明したが、これに限らず、前
述したような小型のヘッドを被記録媒体の幅方向に搬送
して記録を行う形態のものであってもよい。Although the full line head is used as the head in this embodiment, the present invention is not limited to this, and the small head as described above is conveyed in the width direction of the recording medium to perform recording. It may be one.
【0272】<ヘッドキット>以下に、本発明の液体吐
出ヘッドを有するヘッドキットを説明する。図37は、
このようなヘッドキットを示した模式図であり、このヘ
ッドキットは、インクを吐出するインク吐出部511を
有する本発明のヘッド510と、このヘッドと不可分も
しくは分離可能な液体容器であるインク容器520と、
このインク容器にインクを充填するためのインクを保持
したインク充填手段とを、キット容器501内に納めた
ものである。<Head Kit> A head kit having the liquid ejection head of the present invention will be described below. FIG. 37 shows
FIG. 2 is a schematic view showing such a head kit. The head kit includes a head 510 of the present invention having an ink ejection unit 511 for ejecting ink, and an ink container 520 which is an inseparable or separable liquid container from the head. When,
An ink filling means holding the ink for filling the ink container with ink is contained in a kit container 501.
【0273】インクを消費し終わった場合には、インク
容器の大気連通口521やヘッドとの接続部や、もしく
はインク容器の壁に開けた穴などに、インク充填手段の
挿入部(注射針等)531の一部を挿入し、この挿入部
を介してインク充填手段内のインクをインク容器内に充
填すればよい。When the ink has been consumed, the insertion portion of the ink filling means (such as an injection needle) is inserted into the atmosphere communication port 521 of the ink container, the connection portion with the head, or the hole formed in the wall of the ink container. ) A part of 531 may be inserted, and the ink in the ink filling means may be filled in the ink container via the insertion portion.
【0274】このように、本発明の液体吐出ヘッドと、
インク容器やインク充填手段等を一つのキット容器内に
納めてキットにすることで、インクが消費されてしまっ
ても前述のようにすぐに、また容易にインクをインク容
器内に充填することができ、記録の開始を迅速に行うこ
とができる。In this way, the liquid discharge head of the present invention,
By packing the ink container and ink filling means into one kit container to make a kit, even if the ink is consumed, the ink can be quickly and easily filled into the ink container as described above. Recording can be started quickly.
【0275】なお、本実施態様例のヘッドキットでは、
インク充填手段が含まれるもので説明を行ったが、ヘッ
ドキットとしては、インク充填手段を持たず、インクが
充填された分離可能タイプのインク容器とヘッドとがキ
ット容器510内に納められている形態のものであって
もよい。In the head kit of this embodiment,
Although the description has been given with the one including the ink filling means, the head kit does not have the ink filling means and the separable type ink container filled with ink and the head are housed in the kit container 510. It may be in the form.
【0276】また、この図37では、インク容器に対し
てインクを充填するインク充填手段のみを示している
が、インク容器の他に発泡液を発泡液容器に充填するた
めの発泡液充填手段をキット容器内に納めた形態のもの
であってもよい。Further, although FIG. 37 shows only the ink filling means for filling the ink into the ink container, a foaming liquid filling means for filling the foaming liquid container with the foaming liquid is provided in addition to the ink container. It may be in the form of being housed in a kit container.
【0277】[0277]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば複
数の基板および(または)複数の分離壁を有する液体吐
出ヘッドにおいて吐出特性分布を均一化することが可能
となるので、複数分離壁の隙間や複数基板の隙間による
もの等で記録画像にみだれが生じるのを防止し、製造上
の歩留りやコストダウンをはかることが可能となる。As described above, according to the present invention, it is possible to make the ejection characteristic distribution uniform in a liquid ejection head having a plurality of substrates and / or a plurality of separation walls, so that a plurality of separation walls are provided. It is possible to prevent the occurrence of bleeding in the recorded image due to the gaps between the substrate and the gap between the plurality of substrates, and to reduce the manufacturing yield and the cost.
【図1】本発明における第1の実施態様例を示すヘッド
の一部の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a part of a head showing a first embodiment example of the present invention.
【図2】本発明における第1の実施態様例を示すヘッド
の一部の断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a head showing a first embodiment example of the present invention.
【図3】本発明における第2の実施態様例を示すヘッド
の一部の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a part of a head showing a second embodiment example of the present invention.
【図4】本発明における第3の実施態様例を示すヘッド
の一部の分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of a part of a head showing a third embodiment example of the present invention.
【図5】本発明における第4の実施態様例(a)は各基
板に設けられた可動部材の構成を示す模式的平面図、
(b)は吐出量を示すグラフ、(c)は総吐出量を示す
グラフである。FIG. 5 is a schematic plan view showing a configuration of a movable member provided on each substrate according to a fourth embodiment example (a) of the present invention;
(B) is a graph showing the discharge amount, and (c) is a graph showing the total discharge amount.
【図6】本発明における第5の実施態様例(a)および
(b)はそれぞれ各基板に設けられた発熱体および可動
部材の構成を示す模式的平面図、(c)および(d)は
吐出量を示すグラフ、(e)は総吐出量を示すグラフで
ある。6 (a) and 6 (b) are schematic plan views showing the configurations of a heating element and a movable member provided on each substrate, respectively. A graph showing the discharge amount, (e) is a graph showing the total discharge amount.
【図7】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面
図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a liquid ejection head of the present invention.
【図8】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図であ
る。FIG. 8 is a partially cutaway perspective view of the liquid ejection head of the present invention.
【図9】従来のヘッドにおける気泡からの圧力伝搬を示
す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing pressure propagation from bubbles in a conventional head.
【図10】本発明のヘッドにおける気泡からの圧力伝搬
を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing pressure propagation from bubbles in the head of the present invention.
【図11】本発明の液体の流れを説明するための模式図
である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the flow of the liquid of the present invention.
【図12】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図で
ある。FIG. 12 is a partially cutaway perspective view of the liquid ejection head of the present invention.
【図13】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図で
ある。FIG. 13 is a partially cutaway perspective view of the liquid ejection head of the present invention.
【図14】本発明のる液体吐出ヘッドの断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a liquid ejection head according to the present invention.
【図15】本発明の液体吐出ヘッドの模式断面図であ
る。FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a liquid ejection head of the present invention.
【図16】本発明の液体吐出ヘッド(2流路)の断面図
である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a liquid ejection head (two channels) of the present invention.
【図17】本発明の第6の実施態様例における液体吐出
ヘッドの部分破断斜視図である。FIG. 17 is a partially cutaway perspective view of a liquid ejection head according to a sixth embodiment of the present invention.
【図18】可動部材の動作を説明するための図である。FIG. 18 is a view for explaining the operation of the movable member.
【図19】可動部材と第1液流路の構造を説明するため
の図である。FIG. 19 is a view for explaining a structure of a movable member and a first liquid flow path.
【図20】可動部材と液流路の構造を説明するための図
である。FIG. 20 is a view for explaining a structure of a movable member and a liquid flow path.
【図21】可動部材の他の形状を説明するための図であ
る。FIG. 21 is a view for explaining another shape of the movable member.
【図22】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図で
ある。FIG. 22 is a diagram illustrating a relationship between a heating element area and an ink ejection amount.
【図23】可動部材と発熱体との配置関係を示す図であ
る。FIG. 23 is a diagram showing an arrangement relationship between a movable member and a heating element.
【図24】発熱体のエッジと支点までの距離と可動部材
の変位量の関係を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a relationship between a distance between an edge of a heating element and a fulcrum and a displacement amount of a movable member.
【図25】発熱体と可動部材との配置関係を説明するた
めの図である。FIG. 25 is a diagram for explaining an arrangement relationship between a heating element and a movable member.
【図26】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。FIG. 26 is a longitudinal sectional view of the liquid ejection head of the present invention.
【図27】駆動パルスの形状を示す模式図である。FIG. 27 is a schematic diagram showing the shape of a drive pulse.
【図28】本発明の液体吐出ヘッドの供給路を説明する
ための断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view for explaining a supply path of the liquid ejection head of the present invention.
【図29】本発明のヘッドの分解斜視図である。FIG. 29 is an exploded perspective view of the head of the present invention.
【図30】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。FIG. 30 is a process chart for describing the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention.
【図31】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。FIG. 31 is a process diagram for describing the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention.
【図32】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。FIG. 32 is a process diagram for describing the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention.
【図33】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。FIG. 33 is an exploded perspective view of the liquid ejection head cartridge.
【図34】液体吐出装置の概略構成図である。FIG. 34 is a schematic configuration diagram of a liquid ejection device.
【図35】装置ブロック図である。FIG. 35 is a device block diagram.
【図36】液体吐出記録システムを示す図である。FIG. 36 is a view showing a liquid ejection recording system.
【図37】ヘッドキットの模式図である。FIG. 37 is a schematic diagram of a head kit.
【図38】従来の液体吐出ヘッドの液流路構造を説明す
るための図である。FIG. 38 is a view for explaining a liquid flow path structure of a conventional liquid discharge head.
1 素子基板 2 発熱体 3 面積中心 10 液流路 11 気泡発生領域 12 供給路 13 共通液室 14 第1液流路 15 第1共通液室 16 第2液流路 17 第2共通液室 18 吐出口 19 狭窄部 20 第1供給路 21 第2供給路 22 第1液流路壁 23 第2液流路壁 24 凸部 30 分離壁 31 可動部材 32 自由端 33 支点 34 支持部材 35 スリット 36 気泡発生領域前壁 37 気泡発生領域側壁 40 気泡 45 液滴 50 溝付き部材 51 オリフィスプレート 70 支持体 78 ばね 80 供給部材 Reference Signs List 1 element substrate 2 heating element 3 area center 10 liquid flow path 11 bubble generation area 12 supply path 13 common liquid chamber 14 first liquid flow path 15 first common liquid chamber 16 second liquid flow path 17 second common liquid chamber 18 Outlet 19 Narrowed part 20 First supply path 21 Second supply path 22 First liquid flow path wall 23 Second liquid flow path wall 24 Convex part 30 Separation wall 31 Movable member 32 Free end 33 Support point 34 Support member 35 Slit 36 Bubble generation Area front wall 37 Bubble generation area side wall 40 Bubble 45 Droplet 50 Grooved member 51 Orifice plate 70 Support 78 Spring 80 Supply member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 清光 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 中田 佳恵 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 杉谷 博志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kiyomitsu Kudo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yoshie Nakata 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Incorporated (72) Inventor Hiroshi Sugitani 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (16)
た液体吐出ヘッドであって、 液体に気泡を発生させる複数の気泡発生領域が連続的に
配置されるように配列された複数の基板と、 前記気泡発生領域に面して配され、第1の位置と該第1
の位置よりも前記気泡発生領域から遠い第2の位置との
間を変位可能な可動部材が複数設けられた少なくとも1
つの分離壁とを有し、 該可動部材は、前記気泡発生部での気泡の発生に基づく
圧力によって、前記第1の位置から前記第2の位置へ変
位すると共に、前記可動部材の変位によって前記気泡を
吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させ
ることで液体を吐出し、さらに、少なくとも前記複数の
基板間の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによってヘッド内の前記ノズ
ル全体における吐出特性分布の均一化を達成することを
特徴とする液体吐出ヘッド。1. A liquid discharge head having a plurality of discharge ports for discharging a liquid, wherein a plurality of substrates arranged so that a plurality of bubble generation regions for generating bubbles in the liquid are continuously arranged. The first position and the first position.
At least one movable member displaceable between a second position farther from the bubble generation region than the second position.
The movable member is displaced from the first position to the second position by a pressure based on the generation of bubbles in the bubble generating section, and the movable member is displaced by the displacement of the movable member. The number of the energy generating means for generating the bubbles is increased by expanding the bubbles more largely in the downstream direction than in the direction toward the discharge port to discharge the liquid, and at least in the boundary region between the plurality of substrates. , And at least one of the conditions; at least one of the conditions and the dimensions of the movable member; the size of the discharge port; and the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. Of at least one of the above conditions and at least one condition selected from the group consisting of A liquid discharge head is characterized in that to achieve a uniform.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数
の発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の
基板と、 該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上
に液体を供給するための供給路とを有する液流路と前記
発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前記気
泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させて
前記圧力を吐出口側に導く可動部材とを有する少なくと
も1つの分離壁とを有し、さらに、少なくとも前記複数
の基板間の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。2. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements that generate bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are arranged continuously. A plurality of substrates arranged in a line, a liquid flow path having a supply path along the heating element for supplying liquid onto the heating element from an upstream side of the heating element, and a liquid passage provided facing the heating element. At least one separating wall having a free end on the discharge port side and having a movable member for displacing the free end on the basis of the pressure generated by the generation of the bubbles to guide the pressure to the discharge port side, At least one of the number, size and position of energy generating means for generating the bubbles in at least the boundary region between the plurality of substrates; and any one of the size and position of the movable member. At least of the conditions The entire nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of one: the size of the discharge port, and at least one of the conditions of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. A liquid discharge head, which achieves uniform discharge property distribution in the liquid discharge head.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数
の発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の
基板と、 前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前
記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位さ
せて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と前記可動部材
の前記発熱体に近い面に沿った上流側から前記発熱体上
に液体を供給する供給路とが複数形成された少なくとも
1つの分離壁と、を有し、さらに、少なくとも前記複数
の基板間の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。3. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are arranged continuously. A plurality of substrates arranged in a line, and having a free end provided on the discharge port side facing the heating element, and displacing the free end based on the pressure generated by the generation of the bubbles to bring the pressure to the discharge port side. A movable member that guides the movable member, and at least one separation wall having a plurality of supply paths that supply liquid onto the heat generating element from the upstream side along a surface of the movable member that is close to the heat generating element, and At least one of the conditions of the number, size and position of the energy generating means for generating the bubbles in at least the boundary region between the plurality of substrates; and the condition of any of the size and position of the movable member. At least The entire nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of one: the size of the discharge port, and at least one of the conditions of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. A liquid discharge head, which achieves uniform discharge property distribution in the liquid discharge head.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数
の発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の
基板と、 吐出口に連通した第1の液流路と、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる気泡
発生領域を有する第2の液流路と、 前記第1の液流路と前記気泡発生領域との間に配され、
吐出口側に自由端を有し、前記気泡発生領域内での気泡
の発生による圧力に基づいて該自由端を前記第1の液流
路側に変位させて前記圧力を前記第1の液流路の吐出口
側に導く可動部材を複数有する少なくとも1つの分離壁
とを有し、さらに、少なくとも前記複数の基板間の境界
領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。4. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements that generate bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are arranged continuously. A plurality of substrates arranged in a row, a first liquid flow path communicating with a discharge port, a second liquid flow path having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid, Disposed between the first liquid flow path and the bubble generation region,
The discharge port side has a free end, and the free end is displaced toward the first liquid flow path side based on the pressure generated by the generation of bubbles in the bubble generation region to adjust the pressure to the first liquid flow path. And at least one separation wall having a plurality of movable members that lead to the ejection port side, and further, at least in the boundary region between the plurality of substrates, the number, size, and size of energy generating means for generating the bubbles, and At least one of the conditions of any of the positions; at least one of the conditions of the dimensions and the position of the movable member; the dimension of the discharge port; any of the dimensions and the shape of the flow path structure through which the liquid flows. At least one of the conditions and at least one condition selected from the group consisting of: changing the at least one condition to achieve uniform discharge characteristic distribution in the entire nozzle. Dead.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数
の発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の
基板と、 それぞれの吐出口に対応して直接連通する複数の第1の
液流路を構成するための複数の溝と、前記複数の第1の
液流路に液体を供給するための第1の共通液室を構成す
る凹部とを一体的に有する溝付き部材と、 前記溝付き部材と該素子基板との間に配され、前記発熱
体に対応した第2の液流路の壁の一部を構成すると共
に、前記発熱体に面した位置に前記気泡の発生に基づく
圧力によって前記第1の液流路側に変位する複数の可動
部材とを具備した少なくとも1つの分離壁と、を有し、
さらに、少なくとも前記複数の基板間の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。5. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein a plurality of heating elements for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid are arranged continuously. A plurality of substrates arranged in a plurality of grooves, a plurality of grooves for forming a plurality of first liquid flow paths that directly communicate with the respective ejection ports, and a liquid in the plurality of first liquid flow paths. A grooved member that integrally has a concave portion that forms a first common liquid chamber for supplying, and a second liquid that is disposed between the grooved member and the element substrate and that corresponds to the heating element. At least one separation member that constitutes a part of the wall of the flow path, and is provided with a plurality of movable members that are displaced toward the first liquid flow path side at a position facing the heating element by a pressure based on the generation of the bubbles. Has a wall,
Furthermore, at least one of the conditions of the number, size, and position of the energy generating means for generating the bubbles in at least the boundary region between the plurality of substrates; and any one of the size and position of the movable member. Changing at least one condition selected from the group consisting of at least one of the following conditions; the size of the discharge port; and at least one of the size and shape of the flow channel structure through which the liquid flows. A liquid discharge head, which achieves uniform discharge characteristic distribution in the entire nozzle.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に気泡を発生させる気泡発生領域が複数連続的に配
置された少なくとも1つの基板と、 前記気泡発生領域に面して配され、第1の位置と該第1
の位置よりも前記気泡発生領域から遠い第2の位置との
間を変位可能な可動部材が複数設けられた少なくとも複
数の分離壁とを有し、 該可動部材は、前記気泡発生部での気泡の発生に基づく
圧力によって、前記第1の位置から前記第2の位置へ変
位すると共に、前記可動部材の変位によって前記気泡を
吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させ
ることで液体を吐出し、さらに、少なくとも前記複数の
分離間の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。6. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting liquid, wherein at least one substrate in which a plurality of bubble generation regions for generating bubbles in the liquid are continuously arranged; The first position and the first position.
At least a plurality of separation walls provided with a plurality of movable members that can be displaced between a second position farther from the bubble generating region than the position of the bubble generating region, By the pressure based on the generation of the liquid, the liquid is displaced from the first position to the second position, and by the displacement of the movable member, the bubbles are largely expanded downstream rather than upstream in the direction toward the discharge port. And at least one of the number, size, and position of the energy generating means for generating the bubbles, at least in the boundary region between the plurality of separations; and the size and position of the movable member. At least one of the following conditions; a size of the discharge port; and at least one of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. A liquid discharge head is characterized in that to achieve a uniform discharge characteristic distribution in the entire the nozzle by changing at least one condition is al selected.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱
体が複数連続的に配置された少なくとも1つの基板と、 該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上
に液体を供給するための供給路とを有する液流路と前記
発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前記気
泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させて
前記圧力を吐出口側に導く可動部材とを有する複数の分
離壁とを有し、さらに、少なくとも前記複数の基板間の
境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。7. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein at least one heating element for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid is continuously arranged. A liquid flow path having two substrates and a supply path along the heating element for supplying a liquid onto the heating element from the upstream side of the heating element; A plurality of separation walls each having a free end and a movable member for displacing the free end based on the pressure generated by the generation of the bubbles to guide the pressure to the discharge port side; and at least the plurality of substrates. In the boundary region between them, at least one of the conditions of the number, size, and position of the energy generating means for generating the bubbles; and at least one of the conditions of the size and position of the movable member; The discharge port Of at least one of the conditions of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows, by changing at least one condition selected from the group consisting of A liquid discharge head, which is characterized by achieving high performance.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱
体が複数連続的に配置された少なくとも1つの基板と、 前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前
記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位さ
せて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と前記可動部材
の前記発熱体に近い面に沿った上流側から前記発熱体上
に液体を供給する供給路とが複数形成された複数の分離
壁と、を有し、さらに、少なくとも前記複数の分離壁間
の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。8. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein at least one heating element for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid is continuously arranged. Two substrates, a movable member provided facing the heating element, having a free end on the discharge port side, and displacing the free end based on pressure generated by the bubbles to guide the pressure to the discharge port side; A plurality of separation walls having a plurality of supply paths for supplying a liquid onto the heating element from an upstream side along a surface of the movable member close to the heating element; and at least the plurality of separation walls. In the boundary region between them, at least one of the conditions of the number, size, and position of the energy generating means for generating the bubbles; and at least one of the conditions of the size and position of the movable member; Discharge Of the ejection characteristic distribution in the entire nozzle by changing at least one condition selected from the group consisting of the size of the mouth and at least one of the condition of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. A liquid ejection head characterized by achieving uniformity.
た液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱
体が複数連続的に配置された少なくとも1つの基板と、 吐出口に連通した第1の液流路と、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる気泡
発生領域を有する第2の液流路と、 前記第1の液流路と前記気泡発生領域との間に配され、
吐出口側に自由端を有し、前記気泡発生領域内での気泡
の発生による圧力に基づいて該自由端を前記第1の液流
路側に変位させて前記圧力を前記第1の液流路の吐出口
側に導く可動部材を複数有する複数の分離壁とを有し、
さらに、少なくとも前記複数の分離壁間の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。9. A liquid ejection head having a plurality of ejection ports for ejecting a liquid, wherein at least one heating element for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid is continuously arranged. One substrate, a first liquid flow path communicating with the discharge port, a second liquid flow path having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid, and the first liquid flow Disposed between the passage and the bubble generation region,
The discharge port side has a free end, and the free end is displaced toward the first liquid flow path side based on the pressure generated by the generation of bubbles in the bubble generation region to adjust the pressure to the first liquid flow path. A plurality of separating walls having a plurality of movable members that are guided to the discharge port side of
Furthermore, at least one of the conditions of the number, size and position of the energy generating means for generating the bubbles in at least the boundary region between the plurality of separation walls; and any of the size and position of the movable member. At least one condition selected from the group consisting of at least one of the following conditions; the size of the discharge port; and at least one of the size and shape of the flow path structure through which the liquid flows. As a result, it is possible to achieve uniform discharge characteristic distribution in the entire nozzle, and a liquid discharge head.
れた液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱
体が複数連続的に配置された少なくとも1つの基板と、 それぞれの吐出口に対応して直接連通する複数の第1の
液流路を構成するための複数の溝と、前記複数の第1の
液流路に液体を供給するための第1の共通液室を構成す
る凹部とを一体的に有する溝付き部材と、 前記溝付き部材と該素子基板との間に配され、前記発熱
体に対応した第2の液流路の壁の一部を構成すると共
に、前記発熱体に面した位置に前記気泡の発生に基づく
圧力によって前記第1の液流路側に変位する複数の可動
部材とを具備した複数の分離壁と、を有し、さらに、少
なくとも前記複数の分離壁間の境界領域で、 前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の個
数、寸法、および位置のいずれかの条件の少なくとも一
つと;前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと;前記吐出口の寸法と;前記液体が
流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少
なくとも一つと、からなる群から選択される少なくとも
一つの条件を変更することによって前記ノズル全体にお
ける吐出特性分布の均一化を達成することを特徴とする
液体吐出ヘッド。10. A liquid discharge head having a plurality of discharge ports for discharging a liquid, wherein at least one heating element for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid is continuously arranged. One substrate, a plurality of grooves for forming a plurality of first liquid flow paths that directly communicate with the respective discharge ports, and a first groove for supplying a liquid to the plurality of first liquid flow paths. And a grooved member integrally having a concave portion forming one common liquid chamber, and a wall of a second liquid flow path disposed between the grooved member and the element substrate and corresponding to the heating element. A plurality of separation walls that form a part and that include a plurality of movable members that are displaced toward the first liquid flow path side by a pressure based on the generation of the bubbles at a position facing the heating element. Further, at least in the boundary region between the plurality of separation walls, the bubbles are At least one of the conditions of the number, size, and position of the energy generating means for generating; at least one of the conditions of the size and position of the movable member; the size of the discharge port; the liquid At least one of the conditions of the size and the shape of the flow channel structure in which the liquid flows, and at least one condition selected from the group consisting of: Characteristic liquid ejection head.
記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする液体吐
出記録方法。11. A liquid discharge recording method using the liquid discharge head according to claim 1. Description:
記載の液体吐出ヘッドと、 該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号
を供給する駆動信号供給手段と、を有することを特徴と
する液体吐出装置。12. A liquid discharge head according to claim 1, and drive signal supply means for supplying a drive signal for discharging liquid from the liquid discharge head. Liquid ejecting device.
記載の液体吐出ヘッドと、 該液体吐出ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒
体を搬送する被記録媒体搬送手段と、を有することを特
徴とする液体吐出装置。13. A liquid ejecting head according to claim 1, and a recording medium conveying unit that conveys a recording medium that receives the liquid ejected from the liquid ejecting head. A liquid ejecting device.
ラスチック、金属、木材、および皮革からなる群から選
択されることを特徴とする請求項12または13に記載
の液体吐出装置。14. The liquid ejecting apparatus according to claim 12, wherein the recording medium is selected from the group consisting of recording paper, cloth, plastic, metal, wood, and leather.
液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付
着させることでカラー記録を行うことを特徴とする請求
項12ないし14のいずれか一項に記載の液体吐出装
置。15. The color recording is performed by ejecting recording liquids of a plurality of colors from the liquid ejection head and adhering the recording liquids of a plurality of colors to a recording medium. The liquid ejection device according to any one of items 1 to 5.
域の全幅に渡って、複数配されていることを特徴とする
請求項12ないし15のいずれか一項に記載の液体吐出
装置。16. The liquid ejection apparatus according to claim 12, wherein a plurality of the ejection ports are arranged over the entire width of the recordable area of the recording medium.
Priority Applications (8)
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---|---|---|---|
JP14629096A JP3710206B2 (en) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and recording method |
DE69728082T DE69728082T2 (en) | 1996-06-07 | 1997-06-06 | Liquid ejection head, liquid ejection device and printing system |
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