JPH1024564A - Liquid discharge recording and liquid discharge head - Google Patents

Liquid discharge recording and liquid discharge head

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JPH1024564A
JPH1024564A JP8181889A JP18188996A JPH1024564A JP H1024564 A JPH1024564 A JP H1024564A JP 8181889 A JP8181889 A JP 8181889A JP 18188996 A JP18188996 A JP 18188996A JP H1024564 A JPH1024564 A JP H1024564A
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JP
Japan
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liquid
movable member
heating element
flow path
discharge
Prior art date
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JP8181889A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikifumi Ogasawara
幹史 小笠原
Satoshi Nagashima
聡 永嶋
Toshio Kashino
俊雄 樫野
Yoshie Nakada
佳恵 中田
Hiroyuki Ishinaga
博之 石永
Sadayuki Sugama
定之 須釜
Fumi Yoshihira
文 吉平
Kiyomitsu Kudo
清光 工藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14048Movable member in the chamber

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique to efficiently and more accurately perform a method for discharging a two-part liquid and recording an image by which it is possible to make a coloring material insoluble on a medium into which data is recorded, without the necessity to scale up a device and set complicated recording conditions. SOLUTION: The liquid flow path of a liquid discharge head is divided into a first liquid flow path 14 communicating with a discharge aperture 18 and a second liquid flow path 16 with a movable member 31 facing a bubble generating area 11. In addition, the direction in which a bubble grows is controlled by the displacement of the movable member 31 for discharging a liquid droplet from the discharge aperture 18. Further, a combination of two different liquid for generating the insolubilization reaction of the coloring material which are mixed when discharged from the discharge aperture 18 are used as liquids to be supplied to the first liquid flow path 14 and the second liquid flow path 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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
の液体を吐出させて記録を行う液体吐出記録方法に関す
る。本発明は更に、該液体吐出記録方法に用い得る液体
吐出ヘッドに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a liquid discharge recording method for discharging a desired liquid to perform recording by generating bubbles caused by applying thermal energy to the liquid. The present invention further relates to a liquid discharge head that can be used in the liquid discharge recording method.

【0002】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。
[0002] The present invention also relates to paper, yarn, fiber, fabric, leather,
Printer, copier, facsimile with communication system, word processor with printer unit, etc. that record on recording media such as metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. This is an invention applicable to an industrial recording apparatus.

【0003】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.

【0004】[0004]

【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号明細書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. In a printing apparatus using this bubble jet printing method, as disclosed in US Pat. No. 4,723,129 or the like, a discharge port for discharging ink and a communication with the discharge port. Generally, an ink flow path and an electrothermal converter as an energy generating means for discharging ink arranged in the ink flow path are arranged.

【0005】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 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.

【0006】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。
[0006] As the bubble jet technology is used for products in various fields, the following various requirements have been increasing in recent years.

【0007】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。
[0007] 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 propagation efficiency of generated heat to the liquid.

【0008】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 in which the ink discharging speed is high and a good ink discharging can be performed 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.

【0009】この流路形状の内、流路構造として図23
(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。
[0009] 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.

【0010】図23、(a),(b)に示す発明は、発
熱素子2が形成する気泡の発生領域よりも離れ且つ、発
熱素子2に関して吐出口11とは反対側に位置する弁1
0を開示する。
In the invention shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b), the valve 1 is located farther from the bubble generation region formed by the heating element 2 and on the opposite side of the discharge port 11 with respect to the heating element 2.
0 is disclosed.

【0011】図23(b)においては、この弁10は、
板材等を利用する製造方法によって、流路3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3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10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. 23 (b), this valve 10
It is disclosed that it has an initial position as attached to the ceiling of the flow channel 3 and hangs down into the flow channel 3 with the generation of bubbles by a manufacturing method using a plate material or the like. The present invention is disclosed as controlling the energy loss by controlling a part of the back wave by the valve 10.

【0012】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3内部に、気泡が発生した際を
検討するとわかるように、弁10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 configuration, as will be understood from consideration of the case where air bubbles are generated inside the flow path 3 for holding the liquid to be discharged, suppression of a part of the back wave by the valve 10 is not possible with liquid discharge. Is not practical.

【0013】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
3内に発生した時点では、図23(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3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 3, as shown in FIG.
The pressure of the bubbles that is directly related to the discharge has already made the liquid dischargeable from the flow path 3. Therefore, it is clear that even if only a part of the back wave is suppressed, the ejection is not greatly affected.

【0014】他方、バブルジェット記録方法において
は、発熱体がインクに接した状態で加熱を繰り返すた
め、発熱体の表面にインクの焦げによる堆積物が発生す
るが、インクの種類によってはこの堆積物が多く発生す
ることで、気泡の発生を不安定にしてしまい、良好なイ
ンクの吐出を行うことが困難な場合があった。また、吐
出すべき液体が熱によって劣化しやすい液体の場合や十
分に発泡が得られにくい液体の場合においても、吐出す
べき液体を変質させず、良好に吐出するための方法が望
まれていた。
On the other hand, in the bubble jet recording method, since heating is repeated while the heating element is in contact with the ink, deposits are generated on the surface of the heating element due to scorching of the ink. In some cases, the generation of bubbles causes the generation of bubbles to be unstable, making it difficult to discharge ink satisfactorily. Further, even in the case where the liquid to be discharged is a liquid which is easily deteriorated by heat or a liquid in which foaming is difficult to be sufficiently obtained, a method for discharging the liquid to be discharged without changing the quality is desired. .

【0015】このような観点から、熱により気泡を発生
させる液体(発泡液)と吐出する液体(吐出液)とを別
液体とし、発泡による圧力を吐出液に伝達することで吐
出液を吐出する方法が、特開昭61−69467号公
報、特開昭55−81172号公報、米国特許第4,4
80,259号明細書等の公報に開示されている。これ
らの公報では、吐出液であるインクと発泡液とをシリコ
ンゴムなどの可撓性膜で完全分離し、発熱体に吐出液が
直接接しないようにすると共に、発泡液の発泡による圧
力を可撓性膜の変形によって吐出液に伝える構成をとっ
ている。このような構成によって、発熱体表面の堆積物
の防止や、吐出液体の選択自由度の向上等を達成してい
る。
[0015] From such a viewpoint, the liquid (foaming liquid) that generates bubbles by heat and the liquid (ejected liquid) to be ejected are separated liquids, and the ejected liquid is ejected by transmitting the pressure due to foaming to the ejected liquid. The method is described in JP-A-61-69467, JP-A-55-81172, U.S. Pat.
80,259 and the like. In these publications, the ink, which is the ejection liquid, and the foaming liquid are completely separated by a flexible film such as silicon rubber so that the ejection liquid does not come into direct contact with the heating element, and the pressure due to the foaming of the foaming liquid is controlled. The configuration is such that the liquid is transmitted to the discharge liquid by deformation of the flexible film. Such a configuration achieves prevention of deposits on the surface of the heating element, improvement in the degree of freedom in selecting the liquid to be discharged, and the like.

【0016】しかしながら、前述のように吐出液と発泡
液とを完全分離する構成のヘッドにおいては、発泡時の
圧力を可撓性膜の伸縮変形によって吐出液に伝える構成
であるため、発泡による圧力を可撓性膜がかなり吸収し
てしまう。また、可撓性膜の変形量もあまり大きくない
ため、吐出液と発泡液とを分離することによる効果を得
ることはできるものの、エネルギー効率や吐出力が低下
してしまう虞があった。
However, as described above, in the head having a structure in which the discharge liquid and the foaming liquid are completely separated, the pressure at the time of foaming is transmitted to the discharge liquid by expansion and contraction deformation of the flexible film. Is considerably absorbed by the flexible membrane. Further, since the amount of deformation of the flexible film is not so large, the effect of separating the ejection liquid and the foaming liquid can be obtained, but there is a possibility that the energy efficiency and the ejection force are reduced.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】本願出願人は、基本的
に従来の気泡(特に膜沸騰に伴う気泡)を液流路中に形
成して液体を吐出する方式の、根本的な吐出特性を、従
来では考えられなかった観点から、従来では予想できな
い水準に高めることを主たる課題とし、可動部材の支点
と自由端の配置関係を吐出口側つまり下流側に自由端が
位置する関係にすること、また可動部材を発熱体もしく
は、気泡発生領域に面して配することで積極的に気泡を
制御する全く新規な発明を出願した。
The applicant of the present application basically discloses a fundamental discharge characteristic of a conventional system in which a bubble (particularly, a bubble accompanying film boiling) is formed in a liquid flow path to discharge a liquid. The main problem is to increase the fulcrum and the free end of the movable member to a position where the free end is located on the discharge port side, that is, on the downstream side, from a point of view that has not been considered in the past, and the main problem is to raise the level to a level that cannot be predicted in the past. Further, the present inventors have applied for a completely new invention in which the movable member is disposed so as to face the heating element or the bubble generation region to actively control the bubbles.

【0018】この発明は、気泡自体が吐出量に与えるエ
ネルギーを考慮すると気泡の下流側の成長成分を考慮す
るもので、気泡の下流側の成長成分を吐出方向へ効率よ
く変換させることで吐出効率、吐出速度の向上をもたら
すことを開示している。
The present invention considers the growth component on the downstream side of the bubble in consideration of the energy given to the ejection amount by the bubble itself. The ejection efficiency is improved by efficiently converting the growth component on the downstream side of the bubble in the ejection direction. And that the discharge speed is improved.

【0019】ところで、従来画質向上性を得るために、
インクに対して色材を含まない反応性インク固着剤をイ
ンク吐出ヘッドとは別のヘッドや別の吐出口から吐出さ
せて、記録媒体上で反応させるものが知られているが、
これは複数のヘッドや吐出部を新たに必要とするため、
ヘッド構成が大型化したり、回復手段をそれぞれ別々に
設ける必要がある。本発明者らは、これらのように互い
に反応することで画質を向上できるような複数の液体を
用いても、ヘッド構成が簡単になるだけでなく、互いの
ヘッドから着弾した際の着弾ずれや、反応時間の必要か
らもたらされる数々の不安定要素を一掃できることを課
題とするに至った。
By the way, conventionally, in order to obtain image quality improvement,
It is known that a reactive ink fixing agent containing no coloring material for ink is ejected from a head or another ejection port different from the ink ejection head and reacted on a recording medium.
Since this requires multiple heads and ejection units,
It is necessary to increase the size of the head configuration or to provide recovery means separately. The present inventors have found that even if a plurality of liquids that can improve image quality by reacting with each other as described above are used, not only the head configuration is simplified, but also landing deviation when landing from each other's heads is reduced. Therefore, it has become an object to be able to eliminate a number of unstable factors caused by the need for the reaction time.

【0020】本発明の主たる目的は、互いに化学反応を
生じ得る第1及び第2液体を必要な時に確実に所望量を
組合せることができ、しかも確実な画像を精度よく形成
できるヘッド及び吐出法を提供することにある。
A main object of the present invention is to provide a head and a discharge method which can surely combine desired amounts of first and second liquids which can cause a chemical reaction with each other when necessary, and which can form a reliable image with high accuracy. Is to provide.

【0021】本発明の別の目的は、反応性の2種の液体
を、ヘッド内の隔離された領域にそれぞれ保持してお
き、吐出の際にこれらの液体を混合して吐出口から被記
録媒体に付着させて記録を行うことで、従来のインクと
固化剤をそれぞれ別の液滴として被記録媒体に付着させ
て反応させる方法における問題点を解決することにあ
る。
Another object of the present invention is to hold two kinds of reactive liquids in isolated areas in a head, mix these liquids at the time of discharge, and record the liquid through a discharge port. An object of the present invention is to solve the problem in the conventional method of causing ink and a solidifying agent to adhere to a recording medium and react by attaching the ink and the solidifying agent to the recording medium as separate liquid droplets by recording the ink on the medium.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するための本発明の代表的な態様は、次のようなもので
ある。
A typical embodiment of the present invention for achieving the above object is as follows.

【0023】本発明の一態様としての液体吐出記録方法
は、液体を吐出する吐出口を備え、第1の液体が供給さ
れた第1領域と、第2の液体を備え該第2の液体に気泡
を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面し
て配された第1の位置と該第1領域内で該気泡発生領域
から遠ざかる第2の位置との間を変位可能であって自由
端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該
気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を
該第1の位置から該第2の位置の方向へ変位させると共
に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘ
ッド用い、被記録媒体に液体を付着させることで記録を
行う液体吐出記録方法において、前記第1の液体と前記
第2の液体の少なくとも一方が色材を含有し、前記第1
の液体と前記第2の液体とが互いに化学反応する特性を
有していると共に、前記第1の液体と前記第2の液体と
を前記吐出口から吐出せしめ、これらの第1の液体と第
2の液体により画像を形成することを特徴とする。
A liquid discharge recording method according to one aspect of the present invention includes a discharge port for discharging a liquid, a first region to which a first liquid is supplied, and a second liquid including a second liquid. An air bubble generating area for generating air bubbles, a first position disposed facing the air bubble generating area, and a second position away from the air bubble generating area within the first area, the air bubble generating area being displaceable; A movable member having a fulcrum on the upstream side of the free end, and displacing the movable member from the first position to the second position with the generation of bubbles in the bubble generation region; In a liquid discharge recording method in which recording is performed by attaching a liquid to a recording medium using a liquid discharge head that guides the bubble to a discharge port side by a movable member, at least one of the first liquid and the second liquid is used. A coloring material;
Liquid and the second liquid have a characteristic of chemically reacting with each other, and the first liquid and the second liquid are discharged from the discharge port, and the first liquid and the second liquid are discharged. An image is formed using the liquid No. 2 above.

【0024】本発明の他の態様としての液体吐出ヘッド
は、液体を吐出する吐出口を備え、第1の液体が供給さ
れた第1領域と、第2の液体を備え該第2の液体に気泡
を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面し
て配された第1の位置と該第1領域内で該気泡発生領域
から遠ざかる第2の位置との間を変位可能であって自由
端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該
気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を
該第1の位置から該第2の位置の方向へ変位させると共
に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘ
ッドであって、前記第1領域と前記気泡発生領域のそれ
ぞれに第1の液体及び第2の液体を供給する液体供給手
段を有し、該液体供給手段から供給される第1の液体と
第2の液体の少なくとも一方が色材を含有し、かつ前記
第1の液体前記と第2の液体とが互いに化学反応する特
性を有していると共に、前記第1の液体と前記第2の液
体とを前記吐出口から吐出せしめ、これらの第1の液体
と第2の液体により画像を形成することを特徴とする。
A liquid discharge head according to another aspect of the present invention includes a discharge port for discharging a liquid, a first region to which a first liquid is supplied, and a second liquid including a second liquid. An air bubble generating area for generating air bubbles, a first position disposed facing the air bubble generating area, and a second position away from the air bubble generating area within the first area, the air bubble generating area being displaceable; A movable member having a fulcrum on the upstream side of the free end, and displacing the movable member from the first position to the second position with the generation of bubbles in the bubble generation region; A liquid discharge head for guiding the bubbles to a discharge port side by a movable member, comprising a liquid supply unit for supplying a first liquid and a second liquid to each of the first region and the bubble generation region; A small amount of the first liquid and the second liquid supplied from the liquid supply means; One of them contains a colorant, and the first liquid and the second liquid have a property of chemically reacting with each other, and the first liquid and the second liquid are discharged from the first liquid and the second liquid. The method is characterized in that an image is ejected from an outlet and an image is formed using the first liquid and the second liquid.

【0025】本発明によれば、2種の液体を同一ヘッド
中に保持させ、吐出の際に初めてこれらを混合する過程
を通して、これらの化学反応、例えば色材の固化反応を
開始させるという構成により、従来の固化剤とインクを
別々に吐出する2液型の記録方法における問題点を効果
的に解決することができる。すなわち、本発明によれば
2種の液体は吐出時に混合され、その混合時にまたは混
合後にこれらの反応が開始され、更に反応を部分的に進
行させ、色材が過度に拡散しにくい状態で記録媒体に付
着させることもでき、被記録媒体の特性に大きく左右さ
れることなく2液を反応させる効果をより確実に達成で
きる。
According to the present invention, two kinds of liquids are held in the same head, and a chemical reaction of these two kinds of liquids, for example, a solidification reaction of a coloring material is started through a process of mixing them for the first time at the time of ejection. Thus, it is possible to effectively solve the problems in the conventional two-liquid recording method in which the solidifying agent and the ink are ejected separately. That is, according to the present invention, two kinds of liquids are mixed at the time of ejection, and these reactions are started at the time of mixing or after the mixing, and further partially progress the reaction, so that the recording is performed in a state where the coloring material is not excessively diffused. It can be attached to a medium, and the effect of reacting the two liquids can be more reliably achieved without being largely influenced by the characteristics of the recording medium.

【0026】しかも、本発明では、従来法のように2液
のそれぞれを吐出するヘッドや吐出口を別々に設ける必
要がないので、2液を別々に精度良く吐出するための装
置の高性能化や装置の大型化の必要はない。
In addition, in the present invention, it is not necessary to separately provide a head or a discharge port for discharging each of the two liquids unlike the conventional method. There is no need to increase the size of the device or equipment.

【0027】加えて、本発明によると、発生する気泡と
これによって変位する可動部材との相乗効果を得ること
ができ、吐出口近傍の液体を効率よく吐出できるため、
従来のバブルジェット方式の吐出方法、ヘッド等に比べ
て、吐出効率を向上できる。例えば本発明の最も好まし
い形態においては2倍以上という飛躍的な吐出効率の向
上を達成できた。
In addition, according to the present invention, a synergistic effect between the generated bubble and the movable member displaced by the bubble can be obtained, and the liquid near the discharge port can be efficiently discharged.
The ejection efficiency can be improved as compared with the conventional bubble jet ejection method, head, and the like. For example, in the most preferred embodiment of the present invention, a dramatic improvement in the discharge efficiency of twice or more could be achieved.

【0028】この発明の特徴的な構成によれば、低温や
低湿で長期放置を行った場合であっても不吐出になるこ
とを防止でき、仮に不吐出になっても、予備吐出や吸引
回復といった回復処理をわずかに行うだけで正常状態に
即座に復帰できる利点もある。
According to the characteristic structure of the present invention, it is possible to prevent non-ejection even when the apparatus is left for a long time at a low temperature or low humidity. There is also an advantage that it is possible to immediately return to a normal state by performing a slight recovery process.

【0029】また、特に本発明のリフィル特性を向上し
た構成によれば、連続吐出時の応答性、気泡の安定成
長、液滴の安定化を達成して、高速液体吐出による高速
記録また高画質記録を可能にすることができた。
In particular, according to the configuration of the present invention having improved refill characteristics, responsiveness at the time of continuous ejection, stable growth of bubbles, and stabilization of droplets are achieved, and high-speed recording by high-speed liquid ejection and high image quality are achieved. Recording could be enabled.

【0030】本発明のその他の効果については、以下の
記載からも理解される。
Other effects of the present invention will be understood from the following description.

【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、
主として液滴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 a portion on the ejection port side of a bubble which is considered to directly act on ejection of a droplet. 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]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0036】まず図面を参照しつつ本発明で利用する可
動部材の機能について説明する。すなわち、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。なお、以下の各例での説明は、液体
補給タンク、可動部材変位領域や気泡発生領域へ至る液
流路は互いに分離されたものであることを前提とする。
First, the function of the movable member used in the present invention will be described with reference to the drawings. That is, an example will be described in which the ejection force and the ejection efficiency are improved by controlling the direction of propagation of pressure based on bubbles and the direction of growth of bubbles for ejecting liquid. The description in each of the following examples is based on the premise that the liquid supply tank, the liquid flow path to the movable member displacement area and the bubble generation area are separated from each other.

【0037】図1は可動部材を用いた液体吐出ヘッドを
液流路方向で切断した断面模式図を示している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid discharge head using a movable member, which is cut in a liquid flow direction.

【0038】こ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(この例においては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。
This liquid discharge head is a heating element 2 (40 μm × 40 μm in this example) for applying thermal energy to the liquid as a discharge energy generating element for discharging the liquid.
A heating resistor having a shape of 105 μm) is provided on the element substrate 1, and a liquid flow path 10 is arranged on the element substrate in correspondence with the heating element 2. 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.

【0039】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。
A plate-like movable member 31 made of an elastic material such as metal and having a flat portion is provided on the element substrate of the liquid flow path 10 so as to face the heating element 2.
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.

【0040】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 through the movable member 31 to the ejection port 18 by the liquid discharging operation. 33 is disposed 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 so as to have a free end (free end portion) 32 on the downstream side with respect to 33. I have. 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.

【0041】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、液体に米国特許第4,723,129号明細書に記載されて
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1(b)、(c)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。
The movable member 31 is generated by causing the heating element 2 to generate heat.
Heat is applied to the liquid in the bubble generation region 11 between the heater 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 the bubbles and the bubbles act on the movable member preferentially, and the movable member 31 is displaced so as to open largely to the discharge port side around the fulcrum 33 as shown in FIGS. 1B and 1C. I do. 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.

【0042】ここで、以上述べた可動部材を用いた場合
の基本的な吐出原理の一つを以下に説明する。この吐出
方法における最も重要な原理の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 discharge principles when the above-described movable member is used will be described below. One of the most important principles in this ejection method is that the movable member arranged to face the bubble is at a position after displacement from the first position in the steady state based on the pressure of the bubble or the bubble itself. 2, and the movable member 31 that is displaced guides the pressure associated with the generation of bubbles and the bubbles themselves to the downstream side where the discharge port 18 is arranged.

【0043】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2と可動部材を用いた図3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. 2 schematically showing a conventional liquid flow path structure without using a movable member with FIG. 3 using a movable member. 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.

【0044】図2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〜V4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V
A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. 2, there is no structure for regulating the direction of pressure propagation by the generated bubbles 40. Therefore, the pressure propagation direction of the bubble 40 is V1 to
As in V8, it was perpendicular to the surface of the bubble and was oriented in various directions. Among them, VA which has the most influence on liquid ejection
The component having the pressure propagation direction in the direction is the direction component of the pressure propagation of V1 to V4, that is, the part closer to the discharge port than the position of almost half of the bubble, and directly affects the liquid discharge efficiency, liquid discharge force, discharge speed, etc. It is an important part to contribute. V1 is the ejection direction V
Since it is closest to the direction of A, it works efficiently. Conversely, V4 has a relatively small direction component toward VA.

【0045】これに対して、図3で示される可動部材を
用いた場合には、可動部材31が図2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 where the movable member shown in FIG. 3 is used, the movable member 31 moves downstream in the pressure propagation directions V1 to V4 of the bubbles which are oriented in various directions as in the case of FIG. Side (discharge port side), and converts the pressure into the pressure propagation direction of VA, whereby the pressure of the bubbles 40 directly and efficiently contributes to the discharge. Then, the bubble growth direction itself is guided in the downstream direction similarly to the pressure propagation directions V1 to V4, and the bubble 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.

【0046】次に図1に戻って、可動部材を用いた液体
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. 1, the discharge operation of the liquid discharge head using the movable member will be described in detail.

【0047】図1(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. 1A shows a state before energy such as electric energy is applied to the heating element 2 and a state before the heating 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).

【0048】図1(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。
FIG. 1B shows that the heating element 2 generates heat when electric energy or the like is applied to the heating element 2 and a part of the liquid filling the bubble generation region 11 is heated by the generated heat, thereby causing film boiling. This is a state in which accompanying air bubbles are generated.

【0049】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 bubble 40 so as to guide the pressure propagation direction of the bubble 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.

【0050】図1(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. 1C shows a state in which the bubbles 40 have further grown, but the movable member 31 has been further displaced in accordance with the pressure accompanying the generation of the bubbles 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.

【0051】図1(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. 1D shows a state in which the bubble 40 contracts and disappears due to the decrease in the internal pressure of the bubble after the above-mentioned film boiling.

【0052】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1(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)、すなわち共通液室夫々
の側から流れの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 displaced to the second position
Is the initial position (first position) in FIG. 1A 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, in order to compensate for the contracted volume of the bubbles in the bubble generation region 11 and to compensate for the volume of the discharged liquid, the flow V from the upstream side (B), that is, from each side of the common liquid chamber. D1, as V D2, also come flows liquid as from the discharge port side of the flow Vc.

【0053】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、以下に可動部材を
用いた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 discharge operation of the liquid accompanying the generation of bubbles have been described above. The refilling of the liquid in the liquid discharge head using the movable member will be described in detail below.

【0054】図1を用いて可動部材を用いた場合の液供
給メカニズムをさらに詳しく説明する。
The liquid supply mechanism using a movable member will be described in more detail with reference to FIG.

【0055】図1(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 bubble 40 has reached the maximum volume state and enters the defoaming process after the state shown in FIG. 1C, a liquid having a volume supplementing the defoamed volume is supplied to the bubble generation region in the first liquid flow path 14. The liquid flows 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).

【0056】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 discharge port is small, a lot of liquid flows from the discharge port side to the defoaming position, and the retreat amount of the meniscus becomes large. 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 retreat at the time of defoaming becomes larger, the refill time becomes longer, and high-speed printing is hindered. Was supposed to be.

【0057】これに対して本例は可動部材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 the present embodiment, since the movable member 31 is provided, the volume W of the bubble is set to W1 above the boundary of the first position of the movable member 31 and W2 to the bubble generation region 11 side. When the movable member returns to the original position, the retraction of the meniscus stops, and the liquid supply for the remaining W2 volume is mainly made by the liquid supply from the flow VD2 of the second flow path 16. Thereby, conventionally, the amount corresponding to about half of the volume of the bubble W has been the retreat amount of the meniscus,
It is possible to suppress the meniscus retreat amount to about half of W1 which is smaller than that.

【0058】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 for the volume of W2 is forcibly performed mainly from the upstream side (VD2) of the second liquid flow path along the surface of the movable member 31 on the side of the heating element using the pressure at the time of defoaming. Faster refilling was achieved.

【0059】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。
The characteristic feature here is that when refilling is performed using the pressure at the time of defoaming with the conventional head, the vibration of the meniscus becomes large and the image quality is deteriorated. In the high-speed refill, the flow of the liquid on the discharge port side between the area of the first liquid flow path 14 on the discharge port side and the bubble generation area 11 is suppressed by the movable member, so that the vibration of the meniscus can be extremely reduced. It is.

【0060】このように可動部材を用いた場合は、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。
When the movable member is used as described above, the second
Achieving high-speed refilling by forcibly refilling the bubbling region via the liquid supply path 12 of the flow path 16 and suppressing the meniscus retraction and vibration described above enables stable ejection, high-speed repetitive ejection, and recording. When used, improvement in image quality and high-speed recording can be realized.

【0061】可動部材を用いた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。可動部材を用いた場合は、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 configuration using the movable member 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. Among the bubbles generated on the heating element 2, the pressure due to the bubbles on the common liquid chamber 13 side (upstream side) is mostly
It was a force (back wave) that pushed the liquid back 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. . When a movable member is used, the refill supply property is further improved by first suppressing these effects on the upstream side by the movable member 31.

【0062】次に、可動部材を用いた場合における更な
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 when the movable member is used will be described below.

【0063】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、この例では実質的に平坦な内壁を持つ液体供給路1
2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 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 heating element surface is not greatly reduced). In such a case, the bubble generation region 11 and the heating element 2
Supply of the liquid to the surface of, along the side surface closer to the bubble generation region 11 of the movable member 31 is performed as V D2. 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 this example, the liquid supply path 1 having a substantially flat inner wall is used.
However, the present invention is not limited to this, and any liquid supply path that is smoothly connected to the surface of the heating element and has a gentle inner wall may be used. Any shape that does not generate a flow may be used.

【0064】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1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
D1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、可動部材を用いたヘッド構造におい
ては、気泡発生領域に液体を供給するための流れVD1
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 supply of the liquid to the bubble generation region is performed from VD1 via 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 (cover the heating element surface) as shown in FIG. by return to the position, in the case of forms, such as the flow resistance of the liquid becomes large between the region near the the bubble generation region 11 discharge ports of the first liquid flow path 14, the bubble generating area 11 from the aforementioned V D1 Incoming liquid flow is impeded. However, in the head structure using the movable member, since the flow V D1 for supplying the liquid to the bubble generation region is provided, the liquid supply performance is extremely high, and the movable member 31 covers the bubble generation region 11. Even if a structure is required to improve the discharge efficiency, the liquid supply performance is not reduced.

【0065】ところで、可動部材31の自由端32と支
点33の位置は、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、吐出によって後退したメニスカスが毛管力
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13、第
2液流路12を含む)内を流れる流れVD1、VD2夫々に
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。
The free end 32 and the fulcrum 33 of the movable member 31 are located such that the free end is relatively downstream from the fulcrum. 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. This is because the liquid flow path 10 (the first liquid flow path 13 and the second liquid flow path 13) is used when the meniscus receded by the discharge returns to the discharge port 18 by the capillary force or when the liquid is supplied to the defoaming. This is because the free end and the fulcrum 33 are arranged so as not to oppose each of the flows V D1 and V D2 flowing in the flow path (including the flow path 12).

【0066】補足すれば、図1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。
In addition, in FIG. 1, as described above, the free end 32 of the movable member 31 has the area center 3 (the area center of the heating element 2) that divides the heating element 2 into an upstream area and a downstream area. (A line passing through the (center) and orthogonal to the length direction of the liquid flow path) and extends to the heat generating element 2 so as to face a position on the downstream side. 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.

【0067】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。また、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。
In addition, many effects are obtained by utilizing the upstream side of the bubble. In addition, the fact that the free end of the movable member 31 makes an instantaneous mechanical displacement is also considered to contribute effectively to the ejection of the liquid.

【0068】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図4に示す。図4はこのようなヘ
ッド構造の横断面図である。図4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。
FIG. 4 shows an example in which the liquid ejection force due to the mechanical displacement described above is further improved. FIG. 4 is a cross-sectional view of such a head structure. FIG. 4 shows an example in which the movable member extends such 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.

【0069】また、自由端が先の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 is closer to the ejection port side than in the previous example, the growth of bubbles can be concentrated on a more stable directional component, so that more excellent ejection can be performed.

【0070】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。
Further, the movable member 31 is displaced at a displacement speed R1 in accordance with the bubble growth speed at the pressure center of the bubble. The free end 32 farther from the fulcrum 33 than the fulcrum 33 has a higher speed R2. Is displaced. 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.

【0071】また、自由端形状は、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。
The free end shape has a shape perpendicular to the liquid flow, so that the pressure of the bubbles and the mechanical action of the movable member can more efficiently contribute to the ejection.

【0072】以上説明した可動部材を用いた吐出方式を
適用して本発明を構成することができる。なお、本発明
で用いるヘッドは、上記の可動部材を用いたヘッドにお
ける構成や特性、あるいは吐出原理などを基本的に有す
るもので、この基本的な事項に加えて、液流路を第1の
液流路と第2の液流路に分割し、かつ、第1の液流路に
供給される第1の液体と、第2の液流路に供給され、加
熱により発泡させる第2の液体とを分けた構成を有す
る。
The present invention can be configured by applying the discharge method using the movable member described above. The head used in the present invention basically has the configuration and characteristics of the head using the above-described movable member, the ejection principle, and the like. A first liquid that is divided into a liquid flow path and a second liquid flow path and is supplied to the first liquid flow path, and a second liquid that is supplied to the second liquid flow path and foamed by heating And the configuration is divided.

【0073】図5は、本発明の液体吐出ヘッドの他の例
における流路方向の断面模式図を示しており、図6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. 5 is a schematic cross-sectional view of another example of the liquid discharge head of the present invention in the flow direction, and FIG. 6 is a partially cutaway perspective view of the liquid discharge head.

【0074】本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に直接連通した第1液流路14が配
されている。
In the liquid discharge head of this embodiment, a second liquid flow path 16 for foaming is provided on the element substrate 1 on which the heating element 2 for applying thermal energy for generating bubbles in the liquid is provided.
The first liquid flow path 14 directly communicating with the discharge port 18 is disposed thereon.

【0075】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液流路に液体
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 liquid.

【0076】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液流路中の第1の液体と第2の液流路中の第2
の液体とが混合しないようにこれらを液密に区分してい
る。
A separation wall 30 made of an elastic material such as metal is disposed between the first and second liquid flow paths, and the first liquid in the first liquid flow path and the second liquid flow path are separated from each other. The second in the second liquid flow path
These are liquid-tightly divided so as not to mix with the liquid.

【0077】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5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35
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31
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6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 separation wall of the portion located in the projection space above the heating element in the plane direction (hereinafter referred to as the discharge pressure generation area; area A in FIG. 5 and bubble generation area 11 in B) is formed by a slit 35.
The discharge port side (downstream side of the liquid flow) is a free end,
The movable member 31 has a cantilever shape in which the fulcrum 33 is located on the common liquid chamber (15, 17) side. This movable member 31
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). In FIG. 6 as well, a second liquid flow path is formed on the element substrate 1 on which a heating resistor as the heating element 2 and a wiring electrode 5 for applying an electric signal to the heating resistor are arranged. The separation wall 30 is arranged via the space.

【0078】なお、可動部材の自由端におけるスリット
での2液の混合の防止は、後述するように、このスリッ
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
とする方法などによって達成することができる。また、
可動部材の側方における混液の防止は、可動部材設置位
置における第2の液流路の幅を、可動部材の幅よりも小
さくする構成等によって達成することができる。
The prevention of mixing of the two liquids in the slit at the free end of the movable member is achieved by a method of setting the width of the slit to an interval such that a meniscus is formed between the two liquids, as described later. be able to. Also,
Prevention of liquid mixture on the side of the movable member can be achieved by a configuration or the like in which the width of the second liquid flow path at the movable member installation position is smaller than the width of the movable member.

【0079】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、先の図1等で
説明した例と同様にしている。
The relationship between the arrangement of the fulcrum 33 and the free end 32 of the movable member 31 and the arrangement with the heating element is the same as in the example described with reference to FIG.

【0080】また、先の例で液供給路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。
The structure of the liquid supply passage 12 and the heating element 2 has been described in the previous example.
The structure relationship between the liquid flow path 16 and the heating element 2 is the same.

【0081】次に図7を用いて本例の液体吐出ヘッドの
動作を説明する。ヘッドを駆動させるにあたっては、第
1液流路14に供給される第1の液体と第2の液流路1
6に供給される発泡液としての第2の液体を用いて動作
させた。発熱体2で発生した熱が、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、先例で説明したの
と同様に発泡液に米国特許第4,723,129号明細書に記載
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。
Next, the operation of the liquid ejection head of this embodiment will be described with reference to FIG. In driving the head, the first liquid supplied to the first liquid flow path 14 and the second liquid flow path 1
6 was operated using the second liquid as a foaming liquid. The heat generated by the heating element 2 acts on the foaming liquid in the bubble generation region of the second liquid flow path, so that the foaming liquid is described in US Pat. No. 4,723,129 as described in the previous example. A bubble 40 is generated based on the film boiling phenomenon.

【0082】本例においては、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3
1側に集中して伝搬し、気泡の成長をともなって可動部
材31が図7(a)の状態から図7(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 foaming pressure from the three sides except for the upstream side of the bubble generation region, so that the pressure accompanying the bubble generation is applied to the movable member 3 arranged in the discharge pressure generating section.
As shown in FIG. 7B, the movable member 31 moves from the state of FIG. 7A to the first state as shown in FIG.
Displaced toward the liquid flow path. By the operation of the movable member, the first
The liquid flow path 14 and the second liquid flow path 16 are in large communication, and the pressure based on the generation of bubbles is mainly transmitted in the direction (A direction) on the discharge port side of the first liquid flow path. 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.

【0083】この時、第2の液流路16内の第2の液体
の内の第1の液流路14側へ移動した部分が、第1の液
流路14内の吐出口側にあって吐出される部分とが混合
されて、吐出口から吐出される。この時、第1の液体と
第2の液体の化学反応に必要な混合が行われる。
At this time, the portion of the second liquid in the second liquid flow path 16 that has moved toward the first liquid flow path 14 is located on the discharge port side in the first liquid flow path 14. And the part to be discharged is mixed and discharged from the discharge port. At this time, mixing necessary for a chemical reaction between the first liquid and the second liquid is performed.

【0084】このような第1の液体と第2の液体の組合
せとしては、これら液体の一方に色材を含有し、かつ、
これら液体が混合されて前記吐出口から吐出された際
に、あるいは吐出後にこれらの化学反応、例えば色材の
固化反応が開始される液体の組合せを挙げることができ
る。
As a combination of such a first liquid and a second liquid, one of these liquids contains a coloring material, and
When these liquids are mixed and discharged from the discharge port, or after the discharge, a chemical combination of these liquids, for example, a combination of liquids in which a solidification reaction of a coloring material is started can be given.

【0085】固化反応を生じさせる成分の組合せとして
は、(a)色材としてのアニオン系染料に、これと反応
して凝集体を形成し得るカチオン系物質の組合せ、
(b)色材としてのカチオン系染料に、これと反応して
凝集体を形成し得るアニオン系物質の組合せ、などを挙
げることができる。
Examples of the combination of components that cause the solidification reaction include (a) a combination of an anionic dye as a coloring material, a cationic substance capable of reacting with the anionic dye to form an aggregate,
(B) A combination of a cationic dye as a coloring material with an anionic substance capable of reacting with the cationic dye to form an aggregate.

【0086】なお、第1の液体においては発泡に必要な
特性が要求されないという利点を生かすには、第1の液
体に色材を含有させて、これを主成分として吐出させる
のが好ましい。第1の液体に色材を含有させる場合は、
例えば、カチオン系染料を少なくとも吐出に必要な特性
を満たす液媒体に溶解または分散させた液体や、各種染
料や顔料等の色材をアニオン系樹脂等のアニオン系物質
とともに少なくとも吐出に必要な特性を満たす液媒体に
溶解または分散させた液体などを挙げることができる。
In order to take advantage of the fact that the properties required for foaming are not required in the first liquid, it is preferable that the first liquid contains a coloring material and the first liquid is discharged as a main component. When the first liquid contains a coloring material,
For example, a liquid in which a cationic dye is dissolved or dispersed in a liquid medium that satisfies at least the characteristics required for ejection, or a coloring material such as various dyes and pigments together with an anionic material such as an anionic resin has at least the characteristics necessary for ejection. Examples thereof include a liquid dissolved or dispersed in a liquid medium to be filled.

【0087】第2の液体は、例えばカチオン系樹脂等の
カチオン系物質、カチオン系界面活性剤、カチオン系染
料、カチオン系顔料、多価金属、塩基性アミノ酸、両性
界面活性剤等から、少なくとも発泡液としての特性を満
たし、かつ、上記の第1の液体との所望とする反応を達
成できる成分を適宜選択して調製することができる。
The second liquid is at least foamed from a cationic substance such as a cationic resin, a cationic surfactant, a cationic dye, a cationic pigment, a polyvalent metal, a basic amino acid, an amphoteric surfactant, or the like. A component that satisfies the properties as a liquid and can achieve a desired reaction with the first liquid can be appropriately selected and prepared.

【0088】第1の液体及び第2の液体の少なくとも一
方に含有させる色材としては、色材自身が反応性を有す
る必要はなく、他の反応性物質間の反応によって固定化
されるものであってもよい。この場合には、例えばイン
クジェット記録法などの各種の記録方法で使用されてい
る染料、顔料、分散性トナー等の色材を目的に応じて第
1の液体または第2の液体に溶解または分散させて用い
ることができる。
As the coloring material contained in at least one of the first liquid and the second liquid, the coloring material does not need to have reactivity, and is fixed by a reaction between other reactive substances. There may be. In this case, a coloring material such as a dye, a pigment, and a dispersible toner used in various recording methods such as an ink jet recording method is dissolved or dispersed in the first liquid or the second liquid according to the purpose. Can be used.

【0089】第1及び第2の液体の調製に使用し得る液
媒体としては、水、または水と水溶性有機溶剤との混合
物を挙げることができ、通常のインクジェット記録用イ
ンクの調製に用いられているものが好適に利用し得る。
水溶性有機溶剤の具体例としては、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン等の
ケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテ
ル類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール等のポリアルキレングリコール類;エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ト
リエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオー
ル、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチ
レングリコール等のアルキレングリコール類;エチレン
グリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール
モノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチ
ルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル
類;エタノール、イソプロピルアルコール等の1価のア
ルコール類;グリセリン;N−メチル−2−ピロリド
ン;1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン;トリエ
タノールアミン;スルホラン;ジメチルスルホキシド;
及びシクロヘキサノール等を挙げることができ、これら
は単独で、あるいはこれらの2種以上の組合せで用いる
ことができる。
Examples of the liquid medium that can be used for the preparation of the first and second liquids include water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent. What is used can be suitably used.
Specific examples of the water-soluble organic solvent include amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones such as acetone; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; ethylene glycol and propylene. Alkylene glycols such as glycol, butylene glycol, triethylene glycol, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol, hexylene glycol and diethylene glycol; and ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether and triethylene glycol monomethyl ether. Lower alkyl ethers of polyhydric alcohols; monohydric alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol; Phosphorus; N- methyl-2-pyrrolidone; 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone; triethanolamine; sulfolane; dimethyl sulfoxide;
And cyclohexanol and the like, and these can be used alone or in combination of two or more thereof.

【0090】水溶性有機溶剤の含有量は、第1及び第2
の液体のそれぞれに要求される特性等に応じて適宜選択
されるが、例えば1〜80重量%の量で配合することが
できる。
The content of the water-soluble organic solvent depends on the first and second
The liquid is appropriately selected depending on the characteristics required for each of the liquids, but may be blended in an amount of, for example, 1 to 80% by weight.

【0091】第1の液体または第2の液体の少なくとも
1方に含有させる色材の量としては、所望とする画像濃
度や色材を反応要素として利用する場合の反応性等に応
じて選択されるが、例えば0.1〜20重量%の量で使
用することができる。
The amount of the coloring material contained in at least one of the first liquid and the second liquid is selected according to the desired image density, the reactivity when the coloring material is used as a reaction element, and the like. However, it can be used in an amount of, for example, 0.1 to 20% by weight.

【0092】第1の液体及び第2の液体には、必要に応
じて界面活性剤、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤、溶
解補助剤、分散剤等種々の添加剤を、単独であるいは2
種以上の組合せで含有させることができる。これらの中
では、表面張力調整剤としても機能し得る界面活性剤を
用いるのが好ましい。界面活性剤としては、脂肪酸塩
類、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルベンゼン
スルホン酸塩類、高級アルコールリン酸エステル塩等の
アニオン界面活性剤、脂肪族アミン類、第4級アンモニ
ム塩類等のカチオン界面活性剤、高級アルコールエチレ
ンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキ
サイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価
アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、
高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸
アミドエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリ
コールエチレンオキサイド付加物、多価アルコールの脂
肪酸エステル、アルカノールアミンの脂肪酸アミド類等
の非イオン界面活性剤、アミノ型両性界面活性剤、ベタ
イン型界面活性剤等を挙げることができる。
The first liquid and the second liquid may contain various additives such as a surfactant, a pH adjuster, a preservative, an antioxidant, a solubilizing agent, and a dispersant, if necessary, alone or in combination. 2
It can be contained in a combination of more than one kind. Among these, it is preferable to use a surfactant that can also function as a surface tension modifier. Examples of the surfactant include anionic surfactants such as fatty acid salts, higher alcohol sulfates, alkylbenzene sulfonates and higher alcohol phosphates, and cationic surfactants such as aliphatic amines and quaternary ammonium salts. Higher alcohol ethylene oxide adduct, alkylphenol ethylene oxide adduct, fatty acid ethylene oxide adduct, polyhydric alcohol fatty acid ester ethylene oxide adduct,
Nonionic surfactants such as higher alkylamine ethylene oxide adducts, fatty acid amide ethylene oxide adducts, polypropylene glycol ethylene oxide adducts, fatty acid esters of polyhydric alcohols, fatty acid amides of alkanolamines, amino-type amphoteric surfactants, Betaine type surfactants and the like can be mentioned.

【0093】なお、第1の液体及び第2の液体の物性、
例えば粘度や表面張力は、その組成を選択することで調
整することができる。
The physical properties of the first liquid and the second liquid,
For example, viscosity and surface tension can be adjusted by selecting the composition.

【0094】第1の液体と第2の液体が混合することで
生じる化学反応の調整には種々の方法が利用できるが、
反応する物質の種類を選択することで達成することがで
きる。カチオン性物質を反応物質の1つとして用いる場
合には、例えば分子量が2000程度のものを用いるこ
とで反応時間を長くして、吐出時には反応せずに、吐出
後1秒程度以内で反応するように調整することができ
る。
Various methods can be used to adjust the chemical reaction caused by mixing the first liquid and the second liquid.
This can be achieved by selecting the type of reacting substance. When a cationic substance is used as one of the reactants, for example, a substance having a molecular weight of about 2,000 is used to lengthen the reaction time so that the substance does not react at the time of ejection but reacts within about one second after ejection. Can be adjusted.

【0095】更に、第1の液体と第2の液体の両方のp
Hを10またはその近傍に調整しておき、カチオン性物
質としても機能し得る両性界面活性剤または塩基性アミ
ノ酸を反応物質の1つとして用いると、pHが10また
はその近傍に保たれるヘッド内ではこれらの物質はカチ
オン性物質としては機能せず、反応を生じることはな
い。そして、これらの液体を吐出させて、中性紙や酸性
紙等の被記録媒体に付着させて記録を行えば、付着した
液体のpHが変化(低下)して、上記の物質がカチオン
性物質して機能するようになり、被記録媒体上で色材の
固化反応を行わせることが可能となる。
Further, p of both the first liquid and the second liquid
When H is adjusted to 10 or its vicinity and an amphoteric surfactant or a basic amino acid which can also function as a cationic substance is used as one of the reactants, the pH in the head where the pH is maintained at or around 10 is obtained. Then, these substances do not function as cationic substances and do not cause a reaction. Then, when these liquids are ejected and attached to a recording medium such as neutral paper or acidic paper for recording, the pH of the attached liquid changes (decreases), and the above substance becomes a cationic substance. As a result, it becomes possible to cause a solidification reaction of the coloring material on the recording medium.

【0096】なお、これらの液体の粘度は、所望とする
機能や特性を満足するように適宜調整されるが、例えば
1cp〜10cp程度とすることができる。
The viscosity of these liquids is appropriately adjusted so as to satisfy desired functions and characteristics, and can be, for example, about 1 cp to 10 cp.

【0097】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材3
1が図7(a)の位置まで戻ると共に、第1液流路14
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。本例においても、この吐出液体の
供給は前述の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 shrink, the movable member 3
1 returns to the position shown in FIG.
In the case, the amount of the discharged liquid corresponding to the amount of the discharged liquid is supplied from the upstream side. Also in this example, since the supply of the discharge liquid is in the direction in which the movable member closes as in the above-described example, the refill of the discharge liquid is not hindered by the movable member.

【0098】本例は、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に図1等を用いて説明し
た例と同じであるが、本例のような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。
In this embodiment, the operation and effect of the main parts relating to the propagation of the foaming pressure due to the displacement of the movable member, the growth direction of the bubble, the prevention of the back wave, etc. are the same as those described above with reference to FIG. However, by adopting the two-channel configuration as in this example, there are further advantages as follows.

【0099】すなわち、第1の液体と第2の液体とを別
液体とし、第2の液体の発泡で生じた圧力によってこれ
らの混合液を吐出するので、例えば第1の液体には発泡
に必要な熱的特性は要求されず、第1の液体の設計条件
が大幅に緩和できる。例えば、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
リコール等を含む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、第2の液体として発泡が良好に
行われる液体[エタノール:水=4:6の混合液(粘度
1〜2cP程度)をベースとするものなど]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, since the first liquid and the second liquid are separated from each other, and the mixed liquid is discharged by the pressure generated by the foaming of the second liquid, the first liquid is required for foaming, for example. No thermal characteristics are required, and the design conditions for the first liquid can be greatly reduced. For example, even if a high-viscosity liquid containing polyethylene glycol or the like, which was not sufficiently foamed even when heat was applied and had an insufficient discharge force, this liquid was supplied to the first liquid flow path, A liquid having good bubbling as the second liquid [such as a liquid based on a mixed liquid of ethanol: water = 4: 6 (viscosity of about 1 to 2 cP)] or a liquid having a low boiling point is supplied to the second liquid flow path. By doing so, it is possible to discharge well.

【0100】また、第2の液体として、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 a liquid which does not generate deposits such as kogation on the surface of the heating element even when it receives heat as the second liquid, foaming can be stabilized and good ejection can be performed.

【0101】さらに、本発明のヘッドの構造においては
先に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, since the effects described above are also produced, it is possible to discharge a liquid such as a high-viscosity liquid with higher discharge efficiency and higher discharge force.

【0102】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 weak to heating, if this liquid is supplied to the first liquid flow path and a liquid which is hardly thermally deteriorated in the second liquid flow path and which produces good foaming is supplied, Discharge can be performed at a high discharge efficiency and a high discharge force as described above without causing thermal damage to a liquid weak to heating.

【0103】以上、本発明の液体吐出ヘッドや液体吐出
方法の要部の例について説明を行ったが、以下にこれら
の例に好ましく適用できる構成例について図面を用いて
説明する。
The examples of the main parts of the liquid discharge head and the liquid discharge method according to the present invention have been described above. Hereinafter, a configuration example which can be preferably applied to these examples will be described with reference to the drawings.

【0104】図8は本発明の液体吐出ヘッドの一例の流
路方向断面図であるが、第1液流路13(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。
FIG. 8 is a sectional view in the direction of the flow path of an example of the liquid discharge head of the present invention. The first liquid flow path 13 (or FIG.
A grooved member 50 provided with a groove for forming the liquid flow path 10) is provided on the separation wall 30. In this example, 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 increased. 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.

【0105】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。
Also, 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,
A more sufficient transmission of the discharge force is achieved. As shown in this figure, the height of the liquid flow path ceiling at the fulcrum 33 of the movable member is lower than the height of the liquid flow path ceiling at the free end 32 of the movable member. The escape of the pressure wave to the upstream side due to the displacement can be more effectively prevented.

【0106】図9は、第2液流路と可動部材との配置関
係の変形例を、可動部材31と第2の液流路16との配
置関係において説明するための図であり、同図(a)は
可動部材31近傍を上方から見た図であり、同図(b)
は、可動部材31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31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。
FIG. 9 is a view for explaining a modified example of the arrangement relationship between the second liquid flow path and the movable member in the arrangement relation between the movable member 31 and the second liquid flow path 16. (A) is a diagram of the vicinity of the movable member 31 as viewed from above, and (b) of FIG.
FIG. 5 is a view of the second liquid flow path 16 from which the movable member 31 is removed, as viewed from above. FIG. 3C is a diagram schematically illustrating the arrangement relationship between the movable member 31 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.

【0107】本例の第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。
In this embodiment, the second liquid flow path 16 is located on the upstream side of the heating element 2 (here, the upstream side is the discharge port via the heating element position, the movable member, and the first flow path from the second common liquid chamber side). A chamber having a constricted portion 19 at the upstream side in a large flow toward the second liquid flow path 16 to prevent the pressure at the time of foaming from easily escaping to the upstream side of the second liquid flow path 16. (Foaming chamber) structure.

【0108】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。
As in the conventional head, the flow path for bubbling and the flow path for discharging the liquid are the same, and a constricted portion is formed so that the pressure generated on the liquid chamber side from the heating element does not escape to the common liquid chamber side. In the case of the head provided with the above, it is necessary to adopt a configuration in which the cross-sectional area of the flow path in the constricted portion does not become so small in consideration of liquid refilling.

【0109】しかし、本例の場合、吐出される液体の多
くを第1液流路内に第1の液体として供給し、発熱体が
設けられた第2液流路内の第2の液体(発泡液)の消費
量を第1の液体に対して大幅に少なくすることもでき、
そのような場合には、第2液流路の気泡発生領域11へ
の発泡液の充填量も少なくてすむ。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3
1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 example, most of the liquid to be discharged is supplied as the first liquid into the first liquid flow path, and the second liquid (the second liquid) within the second liquid flow path provided with the heating element is provided. Consumption amount of the foaming liquid) with respect to the first liquid,
In such a case, the filling amount of the foaming liquid into 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. This pressure is applied to the movable member 3
1 can be used as the discharge force, so that 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.

【0110】なお、図9(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、第1の液流路側の
第1の液体と、第2の液流路側の第2の液体との不吐出
時における分離性を確保することが可能となる。また、
この構成によれば、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. 9 (c), the side of the movable member 31 covers a part of the wall constituting the second liquid flow path. Dropping into the liquid flow path can be prevented. Accordingly, it is possible to ensure the separability of the first liquid on the first liquid flow path side and the second liquid on the second liquid flow path side during non-ejection. Also,
According to this configuration, the escape of bubbles from the slits can be suppressed, so that the discharge pressure and the discharge efficiency can be further increased. Further, the effect of refilling from the upstream side by the pressure at the time of defoaming can be enhanced.

【0111】なお、図7(b)や図8においては、可動
部材31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〜30μm
とすることが望ましい。なお、本例においてはこの高さ
を15μmとした。
In FIGS. 7B and 8, the bubbles generated in the bubble generation region of the second liquid flow path 4 due to the displacement of the movable member 31 toward the first liquid flow path 14 are shown. Although a part extends to the first liquid flow path 14 side, by setting the height of the second flow path such that the bubble extends in this way, it is further improved as compared with a case where the bubble does not extend. Discharge force can be improved. 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 30 μm
It is desirable that In this example, this height was 15 μm.

【0112】図10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9(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。
FIG. 10 shows another shape of the movable member 31. Reference numeral 35 denotes a slit provided on the separation wall, and the movable member 31 is formed by this slit.
(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, it is desirable that the width of the fulcrum side is narrowed in an arc shape as shown in FIG. 9A, but the shape of the movable member is the second liquid. Any shape may be used as long as it has a shape that can be easily operated without entering the flow path side and has excellent durability.

【0113】先の例においては、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5μm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そこに接触する液体に対
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 above example, the plate-shaped movable member 31 and the separation wall 5 having the movable member are made of nickel having a thickness of 5 μm. However, the present invention is not limited to this.
The material forming the separation wall may be any material as long as it has solvent resistance to the liquid in contact therewith, has elasticity to operate well as a movable member, and can form fine slits.

【0114】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。
As a material of the movable member, a material having high durability is used.
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.

【0115】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。
Examples of the material of the separation wall include polyethylene, polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, polybutadiene, polyurethane, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyarylate, polyimide, polysulfone, and liquid crystal. A resin having good heat resistance, solvent resistance and moldability represented by recent engineering plastics such as polymer (LCP) and its compound, 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.

【0116】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 the material and shape thereof from the viewpoint that the strength as the separation wall can be achieved and the movable member operates well.
A thickness of about 0.5 to 10 μm is desirable.

【0117】なお、可動部材31を形成するためのスリ
ット35の幅は本例では2μmとしたが、スリットの幅
は可動部材を設けることによる効果が発揮できる範囲内
で適宜変更可能であるが、例えば、好ましくは5μm以
下、より好ましくは3μm以下にすることが望ましい。
Although the width of the slit 35 for forming the movable member 31 is 2 μm in this embodiment, the width of the slit can be appropriately changed within a range where the effect of providing the movable member can be exhibited. For example, it is preferable that the thickness be 5 μm or less, more preferably 3 μm or less.

【0118】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。
The movable member in the present invention has a thickness of the order of μm (t μm), and a movable member having a thickness of 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 variation to some extent.

【0119】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7、図8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2種の液体の吐出動作にない状態での混液を更に
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
第2の液体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 (FIG. 7, FIG. 8, etc.), the relationship between the slit width and the thickness is determined by manufacturing. By setting the following range in consideration of the variation, it is possible to further stably suppress the liquid mixture in a state where the two kinds of liquids are not ejected. Although this is a limited condition, as a design point of view, a high-viscosity ink (5 cp, 10 cp) is applied to the second liquid having a viscosity of 3 cp or less.
In the case of using (e.g.), it is possible to suppress the mixing of the two liquids for a long time by satisfying W / t ≦ 1.

【0120】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。
The slit which gives the “substantially closed state” of the present invention is more reliable if it is on the order of several μm.

【0121】上述のように、可動部材は、第1の液体と
第2の液体との仕切部材の一部としても機能するものと
なる。この可動部材が気泡の生成に伴って移動する際に
第1の液流路側の第1の液体に対して、第2の液流路側
の第2の液体が混入してこれらが混合される。画像を形
成する吐出液におけるこれらの液体の混合割合は、ヘッ
ドの構成等に応じて適宜選択可能であるが、発泡に必要
な熱的な要件を大幅に緩和できるという利点を有効に発
揮させるには、2液の良好な化学反応を達成できる範囲
内で第1の液体の割合がより多くなるのが好ましい。例
えば、第1の液体と2の液体との混合比が85:15〜
95:5の範囲となるように設定するのが好ましい。な
お、第1の液体と第2の液体の混合割合から色材の濃度
を設定すると良い。また、第1の液体と第2の液体の混
合割合は、これらの液体の粘度の調整、例えば、第2の
液体の粘度を5cps以下とすることで第1の液体に対
する第2の液体の混合割合を10%以下に調整すること
ができ、また、第1の液体の粘度を20cps以下で、
より低く設定すればするほど混合率を5%以下に調整す
ることができる。
As described above, the movable member also functions as a part of the partition member for the first liquid and the second liquid. When the movable member moves with the generation of bubbles, the second liquid on the second liquid flow path is mixed with the first liquid on the first liquid flow path and mixed. The mixing ratio of these liquids in the ejection liquid for forming an image can be appropriately selected according to the configuration of the head and the like, but it is necessary to effectively exert the advantage that the thermal requirements required for foaming can be greatly reduced. It is preferable that the proportion of the first liquid is larger within a range where a good chemical reaction of the two liquids can be achieved. For example, the mixing ratio of the first liquid and the second liquid is 85:15
It is preferable to set so as to be in the range of 95: 5. Note that the concentration of the coloring material may be set based on the mixing ratio of the first liquid and the second liquid. The mixing ratio of the first liquid and the second liquid is adjusted by adjusting the viscosities of these liquids, for example, by adjusting the viscosity of the second liquid to 5 cps or less, by mixing the second liquid with the first liquid. The ratio can be adjusted to 10% or less, and the viscosity of the first liquid is 20 cps or less.
The lower the setting, the more the mixing ratio can be adjusted to 5% or less.

【0122】更に、第1の液体と第2の液体に混合割合
は、例えば、気泡発生領域に配置した発熱体の駆動条件
を変化させることによって調整することも可能であり、
この方法は、例えば濃度諧調を表現する場合に好適に適
用し得る。
Further, the mixing ratio of the first liquid and the second liquid can be adjusted, for example, by changing the driving conditions of the heating element disposed in the bubble generation area.
This method can be suitably applied, for example, when expressing density gradation.

【0123】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 the 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.

【0124】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1
1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 giving energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a steep 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 the related art of an ink jet recording method for forming an image by adhering a liquid on a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, FIG.
As shown in FIG. 1, although the heating element area and the ink ejection amount are in a proportional relationship, it can be seen that there is a non-foaming effective region S that does not contribute to ink ejection. 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.

【0125】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 use the foaming pressure, it is effective to dispose the movable member such that the movable area of the movable member covers the area directly above the effective foaming area at least about 4 μm from the periphery of the heating element. It can be said that it is a target. In this example, the effective foaming area is set at about 4 μm or more inside the periphery of the heating element, but the present invention is not limited to this type depending on the type of heating element and the forming method.

【0126】図12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. 12 shows that the heating element 2 of 58 × 150 μm has a movable member 301 ((a)
FIG. 2 is a schematic diagram viewed from above when the movable member 302 (FIG. 2B) is arranged.

【0127】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
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。
The size of the movable member 301 is 53 × 145 μm.
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). It is arranged so as to cover the effective foaming area in the same manner as the above. An experiment was conducted on the durability and discharge efficiency of the two types of movable members 301 and 302. As a result, regarding the durability of the movable members, (a) 1 × 10 7 pulses were applied to the movable member 301. At this point, damage was observed at the fulcrum of the movable member 301. (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.

【0128】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, from the viewpoints of both durability and discharge efficiency, it is preferable that the movable member is provided so as to cover directly above the effective foaming area, and that the area of the movable member is larger than the area of the heating element. It turns out that it is excellent.

【0129】図13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14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. 13 shows the relationship between the distance from the edge of the heating element to the fulcrum of the movable member and the displacement of the movable member. FIG. 14 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.

【0130】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
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 durability of the movable member is reduced because the foaming pressure is directly applied to the fulcrum in addition to the stress caused by the displacement of the movable member. . 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.

【0131】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。
The structure of the element substrate provided with a heating element for applying heat to the liquid will be described below.

【0132】図15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15(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. 15 is a longitudinal sectional view of a liquid discharge head according to the present invention. FIG. 15A shows a head having a protective film described later, and FIG. 15B shows a head without a protective film.

【0133】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。
On the element substrate 1, the second liquid flow path 16, the separation wall 3
0, a first liquid flow path 14, and a grooved member 50 provided with grooves forming the first liquid flow path.

【0134】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6のよう
にパターニングされている。この2つの配線電極104
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。
The element substrate 1 contains a gas 107 such as silicon.
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. ) And wiring electrodes (0.2 to 1.0 μm thick) of aluminum or the like are patterned as shown in FIG. These two wiring electrodes 104
Then, 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 formed to protect the resistance layer 105 from various liquids such as ink.

【0135】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 waves generated during the generation and defoaming of air bubbles are extremely strong, and significantly reduce the durability of a hard and brittle oxide film.
Are used as a cavitation-resistant layer.

【0136】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15(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。
A structure that does not require the above-described protective layer may be used according to the combination of the liquid, the liquid flow path structure, and the resistance material. FIG. Examples of the material of the resistance layer that does not require such a protective layer include an iridium-tantalum-aluminum alloy.

【0137】このように、前述の各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 examples may be only the above-described resistance layer (heating section) between the electrodes, or may include a protective layer for protecting the resistance layer.

【0138】本例においては、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としての第2の液体に生じ
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, a heating element having a heating portion composed of a resistance layer that generates heat in response to an electric signal is used as the heating element. However, the present invention is not limited to this. What is necessary is just to generate | occur | produce a bubble in the 2nd liquid as a 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.

【0139】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。
The above-mentioned element substrate 1 includes, in addition to the electrothermal transducer composed of the above-described resistance layer 105 constituting the heating section and the wiring electrode 104 for supplying an electric signal to this 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 by a semiconductor manufacturing process.

【0140】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16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。前述の各例の
ヘッドにおいては、それぞれ電圧24V、パルス幅7μ
sec、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 transducer provided on the element substrate 1 as described above and discharge the liquid, the above-described resistance layer 105 is connected to the resistance layer 105 through the wiring electrode 104 as shown in FIG. A rectangular pulse as shown by is applied to cause the resistance layer 105 between the wiring electrodes to generate heat sharply. In each of the above-described heads, the voltage was 24 V and the pulse width was 7 μm.
The heating element is driven by applying a current of 150 mA and an electric signal at 6 kHz for 6 sec.
Liquid ink was ejected from the ejection port. 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.

【0141】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。
Hereinafter, a description will be given of an example of the structure of a liquid discharge head which can satisfactorily separate and introduce different liquids into the first and second common liquid chambers, reduce the number of parts, and reduce the cost.

【0142】図17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. 17 is a schematic diagram showing the structure of such a liquid discharge head, in which the same reference numerals are used for the same components as in the previous example, and a detailed description is omitted here.

【0143】本例においては、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に第1の液体を供給
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 the present embodiment, the grooved member 50 includes an orifice plate 51 having the discharge port 18 and a plurality of first orifices.
A plurality of grooves forming the liquid flow path 14 and a first common liquid chamber 15 communicating with the plurality of liquid flow paths 14 in common and supplying the first liquid to each of the first liquid flow paths 3. And a concave portion that constitutes the above.

【0144】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 separation wall 30 is provided below 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.

【0145】第1の液体は、図17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17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 passes through the first liquid supply path 20 as shown by the arrow C in FIG.
Next, the second liquid (foaming liquid) is supplied to the first liquid flow path 14, passes through the second liquid supply path 21, passes through the second common liquid chamber 17, and then flows through the second liquid supply path 21, as indicated by the arrow D in FIG. 17. Two-liquid channel 16
It is supplied to.

【0146】本例では、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3
0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 the present embodiment, the second liquid supply passage 21 is arranged in parallel with the first liquid supply passage 20, but is not limited to this, and is arranged outside the first common liquid chamber 15. Separation wall 3
Any arrangement may be made as long as it is formed so as to penetrate through the zero and communicate with the second common liquid chamber 17.

【0147】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 path 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.

【0148】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18で示す本例の分解斜視
図のように、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 is provided with a grooved member 50.
By the partition wall 30. As a forming method, as shown in an exploded perspective view of this example shown in FIG. 18, a common liquid chamber frame and a second liquid path wall are formed on an element substrate with a dry film, and a grooved member 50 in which a separation wall is fixed is formed.
The second common liquid chamber 17 and the second liquid flow path 16 may be formed by bonding the combined body of the element and the separation wall 30 to the element substrate 1.

【0149】本例では、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 this embodiment, as described above, the electric heat as the heating element for generating heat for generating bubbles for the foaming liquid by film boiling on the support 70 formed of a metal such as aluminum. Element substrate 1 provided with a plurality of conversion elements
Is arranged.

【0150】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, a plurality of grooves forming the liquid flow path 16 formed by the second liquid path wall and a plurality of the foaming liquid flow paths are communicated. Forming a second common liquid chamber (common bubbling liquid chamber) 17 for supplying water, and a separation wall 30 provided with the movable wall 31 described above.
And are arranged.

【0151】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共通液室に第1の液体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に第2の
液体(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第2の液体を第1の液体と混合
することなく第2の共通液室15に供給することができ
る。
Reference numeral 50 denotes 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 the first liquid to the first common liquid chamber, and a second supply path (foaming liquid) for supplying the second liquid (foaming liquid) to the second common liquid chamber 17. And two supply paths (foaming liquid supply paths) 21. The second supply passage 21 is connected to a communication passage that communicates with the second common liquid chamber 17 through the separation wall 30 disposed outside the first common liquid chamber 15, and is connected to the second communication passage 21 by the communication passage. The second liquid can be supplied to the second common liquid chamber 15 without being mixed with the first liquid.

【0152】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
て液流路14が配されている。また、本例では、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。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。
The arrangement relationship between the element substrate 1, the separation wall 30, and the grooved top plate 50 is such that the movable member 31 is arranged corresponding to the heating element of the element substrate 1, and corresponds to the movable member 31. A liquid flow path 14 is provided. Further, in this example, an example is shown in which one second supply path is provided in the grooved member, but a plurality of second supply paths may be provided according to the supply amount. Furthermore, the flow path cross-sectional area of the supply path 20 and the foaming liquid supply path 21 may be determined in proportion to the supply amount. By optimizing the cross-sectional area of the flow path, the grooved member 50 can be formed.
It is also possible to further reduce the size of the components constituting the device.

【0153】以上説明したように本例によれば、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 this embodiment, the second supply path for supplying the second liquid to the second liquid flow path and the first supply path for supplying the first liquid to the first liquid flow path Are made 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.

【0154】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 path is performed by the second liquid flow path in a direction penetrating the separation wall separating the first liquid and the second liquid. Since the structure is performed, the bonding step of the separation wall, the grooved member, and the heating element forming substrate only needs to be performed once, thereby improving the ease of manufacturing, improving the bonding accuracy, and discharging well. Can be.

【0155】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 through the separation wall and is supplied to the second liquid common liquid chamber, the supply of the second liquid to the second liquid flow path is ensured, and the supply amount can be sufficiently secured.
Stable discharge is possible.

【0156】先の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。
As described in the previous example, according to the present invention, the structure having the movable member as described above makes it possible to discharge a liquid at a higher discharge force and a higher discharge efficiency than a conventional liquid discharge head and at a higher speed. it can.

【0157】次に、上記の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。
Next, a liquid discharge head cartridge equipped with the liquid discharge head according to the above example will be schematically described.

【0158】図19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. 19 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 schematically composed mainly of a liquid discharge head section 200 and a liquid container 80. I have.

【0159】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、液体が流
通する吐出流路(不図示)が形成される。
The liquid discharge head unit 200 includes 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 channel (not shown) through which the liquid flows is formed.

【0160】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 applying a biasing force in the direction of the element substrate 1 to the grooved member 50, and the biasing force causes the element substrate 1, the separating wall 30, the grooved member 50 and a support member to be described later. 70 and satisfactorily integrated.

【0161】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 70 is for supporting the element substrate 1 and the like. On the support 70, a circuit board 71 for connecting to the element substrate 1 and supplying an electric signal,
A contact pad 72 for exchanging electrical signals with the device by connecting to the device is provided.

【0162】液体容器90は、液体吐出ヘッドに供給さ
れる2種の液体を内部に区分収容している。液体容器9
0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。第1の液
流路に供給される第1の液体の供給は、液体容器の供給
路92から接続部材の供給路84を介して液体供給部材
80の供給路81に供給され、各部材の供給路83、7
1、21を介して第1の共通液室に供給される。第2の
液体(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の供給路82
に供給され、各部材の供給路84、71、22を介して
第2液室に供給される。
The liquid container 90 contains therein two kinds of liquids to be supplied to the liquid discharge head. Liquid container 9
On the outside of 0, 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 supply of the first liquid supplied to the first liquid flow path is supplied from the supply path 92 of the liquid container to the supply path 81 of the liquid supply member 80 via the supply path 84 of the connection member, and the supply of each member is performed. Roads 83, 7
The liquid is supplied to the first common liquid chamber via the first and the second liquid chambers 21. Similarly, the second liquid (foaming liquid) is supplied from the supply path 93 of the liquid container to the supply path 82 of the liquid supply member 80 via the supply path of the connection member.
And supplied to the second liquid chamber via the supply paths 84, 71, and 22 of each member.

【0163】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。
It is to be noted that the liquid container may be refilled and used 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.

【0164】図20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。キャリッジH
Cは、第1の液体と第2の液体を区分して収容する液体
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。
FIG. 20 shows a schematic configuration of a liquid ejection apparatus equipped with the above-described liquid ejection head. Carriage H
C has a head cartridge in which a liquid tank unit 90 for separately storing the first liquid and the second liquid and a liquid ejection head unit 200 are mounted, and is transported by a recording medium transport unit. It reciprocates in the width direction of the recording medium 150 such as recording paper.

【0165】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第1の
液体と第2の液体が混合された状態で吐出される。
When a drive signal is supplied from a drive signal supply means (not shown) to the liquid discharge means on the carriage, the first liquid and the second liquid are supplied from the liquid discharge head to the recording medium in response to this signal. Are discharged in a mixed state.

【0166】また、本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。
In the liquid discharge apparatus of this embodiment, a motor 111 as a drive source for driving the recording medium transport means and the carriage, gears 112 and 113 for transmitting power from the drive source to the carriage, and a carriage shaft 115
Etc. 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.

【0167】図21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. 21 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.

【0168】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 device receives print information from the host computer 300 as a control signal. 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).

【0169】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。
In order to record the image data at an appropriate position on the recording paper, the CPU 302 generates driving data for driving a driving motor for moving the recording paper and the recording head in synchronization with the image data. The image data and the motor drive data are respectively
The image is transmitted to the head 200 and the drive motor 306 via the motor driver 305, and is driven at a controlled timing to form an image.

【0170】上述のような記録装置に適用できる被記録
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。
Examples of the recording medium applicable to the recording apparatus described above include plastics, fabrics, and the like used for various types of paper, OHP sheets, compact disks, decorative plates, and the like.
Metal materials such as aluminum and copper, leather materials such as cow skin, pig skin, artificial leather, wood such as wood and plywood, ceramic materials such as bamboo materials and tiles, and three-dimensional structures such as sponges can be targeted. .

【0171】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 above-described recording device, 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,
A recording device for leather for recording on leather, a recording device for wood for recording on wood, a recording device for ceramics for recording on ceramic materials, a recording device for recording on a three-dimensional network structure such as a sponge, and a cloth Also includes a textile printing device for performing recording on the paper.

【0172】またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液
としては、本発明の構成を少なくとも有し、更に夫々の
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 a discharge liquid used in these liquid discharge devices, a liquid which has at least the structure of the present invention and which is adapted to each recording medium and recording conditions may be used.

【0173】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。
Next, an example of an ink jet recording system in which recording is performed on a recording medium using the liquid discharge head of the present invention as a recording head will be described.

【0174】図22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. 22 is a schematic diagram for explaining the configuration of an ink jet recording system using the above-described liquid discharge head 201 of the present invention. The liquid ejection head in this example is a full line type head in which a plurality of ejection ports are arranged at intervals of 360 dpi in a length corresponding to the recordable width of the recording medium 150, and includes yellow (Y), magenta (M),
Four heads corresponding to four colors of cyan (C) and black (Bk) are fixedly supported by a holder 202 in parallel with each other at a predetermined interval in the X direction.

【0175】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 constituting drive signal supply means, and each head is driven based on this signal.

【0176】各ヘッドには、第1の液体としてのY,
M,C,Bkの4色のインクがそれぞれ204a〜20
4dのインク容器から供給されている。なお、符号20
4eは第2の液体(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 has Y,
M, C, Bk four color inks 204a to 20 respectively
It is supplied from a 4d ink container. Note that reference numeral 20
A foaming liquid container 4e stores a second liquid (foaming liquid). The foaming liquid is supplied from the container to each head.

【0177】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。
Below each head, a head cap 203 having an ink absorbing member such as a sponge disposed therein.
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.

【0178】符号206は、先の各例で説明したような
各種、被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3
05に接続された駆動用ローラにより駆動される。
Reference numeral 206 denotes a transport belt which constitutes transport means for transporting various types of recording media as described in the above examples. The transport belt 206 is routed around a predetermined path by various rollers, and the motor driver 3
Driven by a drive roller connected to the drive roller 05.

【0179】本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252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, a pre-processing device 251 and a post-processing device 252 for performing various processes on the recording medium before and after recording are provided upstream and downstream of the recording medium transport path, respectively. ing.

【0180】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-processing and post-processing differ depending on the type of recording medium on which recording is performed and the type of ink. For example, for recording media such as metal, plastic, and ceramics, As a pretreatment, irradiation of ultraviolet rays and ozone is performed to activate the surface, thereby improving the adhesion of the ink. 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 a recording medium, an alkaline substance,
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.

【0181】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-processing is a fixing process for promoting the fixing of the ink to the recording medium to which the ink has been applied by heat treatment, irradiation of ultraviolet rays, or the like, or a cleaning process for applying the pre-processing and remaining unreacted processing agent. And the like.

【0182】なお、本例では、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。
In this embodiment, a full-line head is used as the head. However, the present invention is not limited to this, and a small-sized head as described above is conveyed in the width direction of the recording medium to perform recording. It may be.

【0183】[0183]

【実施例】【Example】

実施例1 表1に示す成分を用いて第1の液流路に供給する第1の
液体及び第2の液流路の供給する第2の液体(発泡液)
をそれぞれ常法により調製した。
Example 1 A first liquid supplied to the first liquid flow path and a second liquid supplied to the second liquid flow path (foaming liquid) using the components shown in Table 1.
Were prepared by conventional methods.

【0184】[0184]

【表1】 *)MCF88(商品名、カーボンブラック、三菱化学株式会社)10重量部、 スチレンアクリル共重合樹脂(分子量8000、星光化学)10重量部及び水8 0重量を混合調製した分散トナー 次に、表2に示す組合せで第1の液体と第2の液体を用
い、図9で説明した構成を有し、液体の吐出時における
吐出液中の第1の液体と第2の液体の混合割合が、8
5:15程度に設定された液体吐出ヘッドを搭載した記
録装置で液体吐出記録を行い、種々のキャラクターや、
1cm×1cmのベタ部を印字し、プリントサンプルを
得た。
[Table 1] *) Dispersion toner prepared by mixing and preparing 10 parts by weight of MCF88 (trade name, carbon black, Mitsubishi Chemical Corporation), 10 parts by weight of styrene acrylic copolymer resin (molecular weight: 8000, Hoshi Kagaku) and 80 parts by weight of water. The first liquid and the second liquid are used in the combination shown in FIG. 9 and has the configuration described with reference to FIG. 9, and the mixing ratio of the first liquid and the second liquid in the discharged liquid at the time of discharging the liquid is 8
Liquid ejection recording is performed by a recording apparatus equipped with a liquid ejection head set at about 5:15, and various characters,
A solid portion of 1 cm × 1 cm was printed to obtain a print sample.

【0185】[0185]

【表2】 得たれたプリントサンプルについて以下の項目に関する
評価を行った。得られた結果は表3に示す。 1)耐水性 プリントサンプルを画像面を上にして45°に傾け、そ
の面の上部から1mlの水を滴下して水滴に画像面上を
降下させ、色材の流れ出しがあるかどうかを観察し、色
材の流れ出しが観察されない場合を○、観察された場合
は△とした。 2)画像品位 フェザリングの発生を目視によって観察した。フェザリ
ングの発生が全くない場合を◎、発生はあるが問題とな
らないものを○、フェザリングの発生により画像品位が
低下してるものを×とした。 3)ブリーディング 隣合うベタ印字部間でのブリーディングの発生を目視に
より観察した。ブリーディングの発生がないか、あって
も問題にならないものを○、発生が観察された場合を×
とした。なお、ブリーディングは予め他のヘッドからダ
イレクトイエロー86(3重量部)、グリセリン(10
重量部)、ジエチレングリコール(16重量部)、イソ
プロピルアルコール(4重量部)及び水(67重量部)
のインクを記録媒体に記録して形成したドットに隣接さ
せて印字した場合を評価した。
[Table 2] The obtained print samples were evaluated for the following items. Table 3 shows the obtained results. 1) Water resistance The print sample was tilted at an angle of 45 ° with the image side up, and 1 ml of water was dropped from the top of the surface, and the water drop was dropped on the image side, and it was observed whether or not the colorant had flowed out. ○, when no outflow of coloring material was observed, and △ when observed. 2) Image quality The occurrence of feathering was visually observed. ◎: No occurrence of feathering, 、: occurrence but no problem, and ×: occurrence of feathering that degraded image quality. 3) Bleeding The occurrence of bleeding between adjacent solid printing portions was visually observed. ○: No occurrence of bleeding or no problem even if present
And In addition, bleeding was carried out in advance from other heads using direct yellow 86 (3 parts by weight) and glycerin (10 parts by weight).
Parts by weight), diethylene glycol (16 parts by weight), isopropyl alcohol (4 parts by weight) and water (67 parts by weight)
Was evaluated adjacent to the dot formed by recording the ink on a recording medium.

【0186】[0186]

【表3】 [Table 3]

【0187】[0187]

【発明の効果】本発明は、2種の互いに反応可能な液体
を同一ヘッド中に分離した状態で保持させ、吐出の際に
初めてこれらを混合し、この混合過程を通してこれらの
化学反応、例えば色材の固化反応を開始させるという構
成により、従来の固化剤とインクを別々に吐出する2液
型の記録方法における問題点を効果的に解決することが
できる。すなわち、本発明によれば2種の液体は吐出時
に、反応に必要な混合が行われ、しかも反応を部分的に
進行させて色材が過度に拡散しにくい状態で被記録媒体
に付着させることもできるので、被記録媒体の特性に大
きく左右されることなく2液を反応させる効果をより確
実に達成でき、耐水性に優れ、ブリーディングの発生の
ない高品位な記録画像を得ることが可能となる。
According to the present invention, two kinds of liquids which can react with each other are kept separated in the same head, they are mixed for the first time at the time of ejection, and these chemical reactions such as color are performed through this mixing process. With the configuration in which the solidification reaction of the material is started, it is possible to effectively solve the problem in the conventional two-liquid recording method in which the solidifying agent and the ink are separately discharged. That is, according to the present invention, the two kinds of liquids are mixed at the time of ejection, necessary for the reaction, and are allowed to partially progress the reaction to adhere to the recording medium in a state where the colorant is not excessively diffused. Therefore, it is possible to more reliably achieve the effect of reacting the two liquids without being largely affected by the characteristics of the recording medium, and to obtain a high-quality recorded image having excellent water resistance and no occurrence of bleeding. Become.

【0188】しかも、本発明では、従来法のように2液
のそれぞれを吐出するヘッドや吐出口を別々に設ける必
要がないので、2液を別々に精度良く吐出するための装
置の高性能化や装置の大型化の必要はない。
Further, according to the present invention, it is not necessary to separately provide a head or a discharge port for discharging each of the two liquids unlike the conventional method. Therefore, the performance of an apparatus for separately and precisely discharging the two liquids is improved. There is no need to increase the size of the device or equipment.

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

【図1】可動部材を用いた液体吐出ヘッドの一例を示す
模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a liquid ejection head using a movable member.

【図2】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. 2 is a schematic diagram showing pressure propagation from bubbles in a conventional head.

【図3】可動部材を用いた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. 3 is a schematic diagram showing pressure propagation from bubbles in a head using a movable member.

【図4】可動部材を用いた液体吐出ヘッドの他の例の断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view of another example of a liquid ejection head using a movable member.

【図5】本発明の液体吐出ヘッドの一例の模式断面図で
ある。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an example of the liquid ejection head of the present invention.

【図6】本発明の液体吐出ヘッドの一例の部分破断斜視
図である。
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view of an example of the liquid ejection head of the present invention.

【図7】可動部材の動作を説明するための図である。FIG. 7 is a view for explaining the operation of the movable member.

【図8】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. 8 is a diagram for explaining a structure of a movable member and a first liquid flow path.

【図9】可動部材と液流路の構造を説明するための図で
ある。
FIG. 9 is a view for explaining a structure of a movable member and a liquid flow path.

【図10】可動部材の他の形状を説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a view for explaining another shape of the movable member.

【図11】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a heating element area and an ink ejection amount.

【図12】可動部材と発熱体との配置関係を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing an arrangement relationship between a movable member and a heating element.

【図13】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. 13 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14】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. 14 is a diagram for explaining an arrangement relationship between a heating element and a movable member.

【図15】本発明の液体吐出ヘッドの他の例の縦断面図
である。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of another example of the liquid ejection head of the present invention.

【図16】駆動パルスの形状を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a shape of a driving pulse.

【図17】本発明の液体吐出ヘッドの供給路の一例を説
明するための断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating an example of a supply path of the liquid ejection head of the present invention.

【図18】本発明のヘッドの一例の分解斜視図である。FIG. 18 is an exploded perspective view of an example of the head of the present invention.

【図19】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。
FIG. 19 is an exploded perspective view of the liquid ejection head cartridge.

【図20】液体吐出装置の概略構成図である。FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a liquid ejection device.

【図21】装置ブロック図である。FIG. 21 is a device block diagram.

【図22】液体吐出記録システムを示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a liquid ejection recording system.

【図23】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. 23 is a view for explaining a liquid flow path structure of a conventional liquid discharge head.

【符号の説明】 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[Description of Signs] 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 Discharge port 19 Narrowed portion 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 Front wall of bubble generation area 37 Side wall of bubble generation area 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 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 石永 博之 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 須釜 定之 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 吉平 文 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 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Continued on the front page (72) Inventor Yoshie Nakata 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Hiroyuki Ishinaga 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Sadayuki Sugama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Fumi Yoshihira 3-30-2, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Kiyomitsu Kudo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc.

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体を吐出する吐出口を備え、第1の液
体が供給された第1領域と、第2の液体を備え該第2の
液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領
域に対面して配された第1の位置と該第1領域内で該気
泡発生領域から遠ざかる第2の位置との間を変位可能で
あって自由端よりも上流側に支点部を有する可動部材と
を備え、該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該
可動部材を該第1の位置から該第2の位置の方向へ変位
させると共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く
液体吐出ヘッドを用い、被記録媒体に液体を付着させる
ことで記録を行う液体吐出記録方法において、 前記第1の液体と前記第2の液体の少なくとも一方が色
材を含有し、かつ前記第1の液体と前記第2の液体とが
互いに化学反応する特性を有していると共に、前記第1
の液体と前記第2の液体とを前記吐出口から吐出せし
め、これらの第1の液体と第2の液体により画像を形成
することを特徴とする液体吐出記録方法。
A first region to which a first liquid is supplied, a first region to which a first liquid is supplied, a bubble generation region to include a second liquid, and generate a bubble in the second liquid; A fulcrum portion is displaceable between a first position facing the generation region and a second position away from the bubble generation region in the first region, and has a fulcrum portion upstream of the free end. A movable member for displacing the movable member from the first position to the second position with the generation of bubbles in the bubble generation region, and guiding the bubbles toward the discharge port by the movable member. In a liquid ejection recording method for performing recording by attaching a liquid to a recording medium using a liquid ejection head, at least one of the first liquid and the second liquid contains a coloring material, and And the second liquid are chemically reacted with each other. Together we are, first
And discharging the liquid and the second liquid from the discharge port, and forming an image with the first liquid and the second liquid.
【請求項2】 前記第1の液体と第2の液体との混合に
よる前記色材の化学反応が、前記被記録媒体への付着後
に完了する請求項1に記載の液体吐出記録方法。
2. The liquid discharge recording method according to claim 1, wherein the chemical reaction of the coloring material due to the mixing of the first liquid and the second liquid is completed after the coloring material adheres to the recording medium.
【請求項3】 前記可動部材に面した位置に発熱体が設
けられており、該可動部材と該発熱体との間が前記気泡
発生領域である請求項1または2に記載の液体吐出記録
方法。
3. The liquid discharge recording method according to claim 1, wherein a heating element is provided at a position facing the movable member, and a space between the movable member and the heating element is the bubble generation region. .
【請求項4】 前記発熱体の面積中心より、液体の流れ
の下流側に前記自由端が位置する請求項3に記載の液体
吐出記録方法。
4. The liquid ejection recording method according to claim 3, wherein the free end is located downstream of a flow of the liquid from an area center of the heating element.
【請求項5】 前記可動部材の変位に伴って、発生した
気泡の一部が前記第1の液流路に延在する請求項1〜4
のいずれかに記載の液体吐出記録方法。
5. A part of a bubble generated along with the displacement of the movable member extends to the first liquid flow path.
The liquid ejection recording method according to any one of the above.
【請求項6】 前記可動部材の変位中に前記発生した気
泡が前記可動部材に接触した状態がある請求項1〜5の
いずれかに記載の液体吐出記録方法。
6. The liquid discharge recording method according to claim 1, wherein there is a state in which the bubbles generated during the displacement of the movable member are in contact with the movable member.
【請求項7】 前記気泡は、発熱体が発生した熱を液体
に伝えることで、液体に膜沸騰現象を生じさせ、該膜沸
騰現象によって発生した気泡である請求項3〜7のいず
れかに記載の液体吐出記録方法。
7. The air bubble according to claim 3, wherein the air bubble generates a film boiling phenomenon in the liquid by transferring heat generated by the heating element to the liquid, and is an air bubble generated by the film boiling phenomenon. The liquid ejection recording method as described in the above.
【請求項8】 前記発熱体上には、発熱体より上流側の
実質的に平坦、もしくはなだらかな内壁に沿って液体が
供給される請求項3〜7のいずれかに記載の液体吐出記
録方法。
8. The liquid discharge recording method according to claim 3, wherein the liquid is supplied onto the heating element along a substantially flat or gentle inner wall upstream of the heating element. .
【請求項9】 前記発熱体の有効発泡領域の総てが前記
可動部材に面している請求項3〜8のいずれかに記載の
液体吐出記録方法。
9. The liquid discharge recording method according to claim 3, wherein all of the effective foaming regions of the heating element face the movable member.
【請求項10】 前記発熱体の全面が前記可動部材に面
している請求項3〜8のいずれかに記載の液体吐出記録
方法。
10. The liquid discharge recording method according to claim 3, wherein the entire surface of the heating element faces the movable member.
【請求項11】 前記可動部材の支点が前記発熱体の直
上に位置しない請求項3〜7のいずれかに記載の液体吐
出記録方法。
11. The liquid discharge recording method according to claim 3, wherein a fulcrum of the movable member is not located immediately above the heating element.
【請求項12】 前記可動部材の前記自由端は前記発熱
体より吐出口側に配されている請求項3〜7のいずれか
に記載の液体吐出記録方法。
12. The liquid discharge recording method according to claim 3, wherein the free end of the movable member is disposed closer to a discharge port than the heating element.
【請求項13】 前記第2の液流路に供給される液体
は、前記第1の液流路に供給される液体に比べ、低粘度
性、発泡性、熱安定性の少なくとも1つの性質で優れて
いる液体である請求項1〜12のいずれかに記載の液体
吐出記録方法。
13. The liquid supplied to the second liquid flow path has at least one of low viscosity, foaming property, and heat stability as compared with the liquid supplied to the first liquid flow path. The liquid ejection recording method according to claim 1, wherein the liquid ejection recording method is an excellent liquid.
【請求項14】 液体を吐出する吐出口を備え、第1の
液体が供給された第1領域と、第2の液体を備え該第2
の液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生
領域に対面して配された第1の位置と該第1領域内で該
気泡発生領域から遠ざかる第2の位置との間を変位可能
であって自由端よりも上流側に支点部を有する可動部材
とを備え、該気泡発生領域における気泡の発生に伴って
該可動部材を該第1の位置から該第2の位置の方向へ変
位させると共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導
く液体吐出ヘッドであって、 前記第1領域と前記気泡発生領域のそれぞれに第1の液
体及び第2の液体を供給する液体供給手段を有し、該液
体供給手段から供給される第1の液体と第2の液体の液
体の少なくとも一方が色材を含有し、かつ前記第1の液
体と前記第2の液体とが互いに化学反応する特性を有し
ていると共に、前記第1の液体と前記第2の液体とを前
記吐出口から吐出せしめ、これらの第1の液体と第2の
液体により画像を形成することを特徴とする液体吐出ヘ
ッド。
14. A liquid ejection apparatus comprising: a discharge port for discharging a liquid; a first region to which a first liquid is supplied; and a second region including a second liquid.
Displaceable between a bubble generation region for generating bubbles in the liquid, a first position facing the bubble generation region, and a second position away from the bubble generation region within the first region And a movable member having a fulcrum on the upstream side of the free end, and displaces the movable member from the first position to the second position with the generation of bubbles in the bubble generation region. A liquid supply head for supplying the first liquid and the second liquid to each of the first region and the bubble generation region, wherein the liquid discharge head guides the bubbles toward the discharge port by the movable member. And a characteristic that at least one of the first liquid and the second liquid supplied from the liquid supply means contains a coloring material, and the first liquid and the second liquid chemically react with each other. And the first liquid and the second liquid A liquid discharge head which discharges a liquid from the discharge port, and forms an image with the first liquid and the second liquid.
【請求項15】 前記第1の液体と第2の液体との混合
による前記色材の化学反応が、前記被記録媒体への付着
後に完了する請求項14に記載の液体吐出ヘッド。
15. The liquid discharge head according to claim 14, wherein the chemical reaction of the coloring material due to the mixing of the first liquid and the second liquid is completed after the coloring material adheres to the recording medium.
【請求項16】 前記可動部材に面した位置に発熱体が
設けられており、該可動部材と該発熱体との間が前記気
泡発生領域である請求項14または15に記載の液体吐
出ヘッド。
16. The liquid ejection head according to claim 14, wherein a heating element is provided at a position facing the movable member, and a space between the movable member and the heating element is the bubble generation region.
【請求項17】 前記可動部材の自由端は、前記発熱体
の面積中心より下流に位置する請求項16に記載の液体
吐出ヘッド。
17. The liquid ejection head according to claim 16, wherein a free end of the movable member is located downstream from an area center of the heating element.
【請求項18】 前記該発熱体に沿った該発熱体より上
流から前記発熱体上に液体を供給するための供給路を有
する請求項16または17に記載の液体吐出ヘッド。
18. The liquid ejection head according to claim 16, further comprising a supply path for supplying liquid onto the heating element from the upstream of the heating element along the heating element.
【請求項19】 前記供給路は、前記発熱体より上流側
に実質的に平坦、もしくはなだらかな内壁を有し、該内
壁に沿って液体を前記発熱体上に供給する供給路である
請求項18に記載の液体吐出ヘッド。
19. The supply path has a substantially flat or gentle inner wall on the upstream side of the heating element, and supplies the liquid onto the heating element along the inner wall. 19. The liquid ejection head according to 18.
【請求項20】 前記気泡は前記発熱体が発生する熱に
よって液体に膜沸騰を生じることで発生する気泡である
請求項16〜19のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
20. The liquid discharge head according to claim 16, wherein the bubbles are bubbles generated by causing a film to boil in a liquid by heat generated by the heating element.
【請求項21】 前記可動部材は板状である請求項14
〜20のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
21. The movable member is plate-shaped.
21. The liquid ejection head according to any one of items 20 to 20.
【請求項22】 前記発熱体の有効発泡領域の総てが前
記可動部材に面している請求項16〜21のいずれかに
記載の液体吐出ヘッド。
22. The liquid discharge head according to claim 16, wherein all of the effective foaming regions of the heating element face the movable member.
【請求項23】 前記発熱体の全面が前記可動部材に面
している請求項16〜21のいずれかに記載の液体吐出
ヘッド。
23. The liquid discharge head according to claim 16, wherein the entire surface of the heating element faces the movable member.
【請求項24】 前記可動部材の総面積が前記発熱体の
総面積より大である請求項22または23に記載の液体
吐出ヘッド。
24. The liquid discharge head according to claim 22, wherein a total area of the movable member is larger than a total area of the heating element.
【請求項25】 前記可動部材の支点が前記発熱体の直
上から外れた位置に配されている請求項16〜24のい
ずれかに記載の液体吐出ヘッド。
25. The liquid discharge head according to claim 16, wherein a fulcrum of the movable member is disposed at a position deviated from immediately above the heating element.
【請求項26】 前記可動部材の自由端は前記発熱体が
配された液流路を実質的に直交する形状を有する請求項
16〜25のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
26. The liquid discharge head according to claim 16, wherein a free end of the movable member has a shape substantially orthogonal to a liquid flow path in which the heating element is arranged.
【請求項27】 前記可動部材の前記自由端は前記発熱
体より吐出口側に配されている請求項16〜25のいず
れかに記載の液体吐出ヘッド。
27. The liquid discharge head according to claim 16, wherein the free end of the movable member is disposed closer to a discharge port than the heating element.
【請求項28】 前記可動部材は前記第1流路と第2流
路との間に配された分離壁の一部として構成されている
請求項14〜27のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
28. The liquid discharge head according to claim 14, wherein the movable member is configured as a part of a separation wall disposed between the first flow path and the second flow path. .
【請求項29】 前記分離壁は、金属材料、樹脂または
セラミックで構成されている請求項28に記載の液体吐
出ヘッド。
29. The liquid discharge head according to claim 28, wherein the separation wall is made of a metal material, resin or ceramic.
【請求項30】 前記金属材料は、ニッケル若しくは金
である請求項29のに記載の液体吐出ヘッド。
30. The liquid discharge head according to claim 29, wherein the metal material is nickel or gold.
【請求項31】 前記第1の液流路の複数に第1の液体
を供給するための第1の共通液室と、前記第2の液流路
の複数に第2の液体を供給するための第2の共通液室と
が配されている請求項14〜30のいずれかに記載の液
体吐出ヘッド。
31. A first common liquid chamber for supplying a first liquid to a plurality of the first liquid flow paths, and a second liquid for supplying a second liquid to a plurality of the second liquid flow paths. 31. The liquid discharge head according to claim 14, further comprising a second common liquid chamber.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6557767B1 (en) * 1999-03-01 2003-05-06 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Antenna frame for IC card and process for manufacturing the same or IC card using the same
US7448710B2 (en) 2004-07-16 2008-11-11 Fujifilm Corporation Liquid droplet ejection head and image forming apparatus

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