JPH1071719A - Liquid discharging head and liquid discharging apparatus - Google Patents

Liquid discharging head and liquid discharging apparatus

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JPH1071719A
JPH1071719A JP17947597A JP17947597A JPH1071719A JP H1071719 A JPH1071719 A JP H1071719A JP 17947597 A JP17947597 A JP 17947597A JP 17947597 A JP17947597 A JP 17947597A JP H1071719 A JPH1071719 A JP H1071719A
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Japan
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liquid
heating element
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movable member
discharge head
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Fumi Yoshihira
文 吉平
Toshio Kashino
俊雄 樫野
Hiroyuki Ishinaga
博之 石永
Kiyomitsu Kudo
清光 工藤
Yoshie Asakawa
佳恵 浅川
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    • B41J2/135Nozzles
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    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14048Movable member in the chamber

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To transmit the growth of a generated bubble further intensively efficiently to an upper side or to a discharge opening side by a method wherein a bubble is more largely expanded to a downstream than an upperstream in a direction toward the discharge opening by displacement of a movable component to discharge liquid, and a bubble forming area is so formed as to satisfy a specific relation. SOLUTION: A heating element 2 is heated, and a bubble based on a film boiling phenomenon is generated in liquid 11 of a bubble generation area 11. Propagation of pressure based on generation of the bubble and growth of the bubble itself are transmitted to the discharge opening 18 side by displacing a movable component 31 on which the pressure and the bubble based on generation of the bubble are acted, so as to be largely opened to the discharge opening 13 side by taking a fulcram 33 as a center. In this case, the expansion area related to the foam 2 of the bubble is formed to satisfy the relation, (width of expansion effective area)<=(width of bubble generation area)<=(width of heating element). The relation is preferably (width of heating element)-8μm<=(width of bubble generation area), and further, (area of expansion effective area)<=(area of movable component). Under a standstill state, the movable component 31 is constituted so as to seal the expansion effective area hermetically.

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、新規な吐出原理に
よって所望の液体を吐出する液体吐出ヘッドに関し、、
特に、気泡の発生を利用して可動部材を変位させる構造
を有する液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid discharge head for discharging a desired liquid by a novel discharge principle,
In particular, the present invention relates to a liquid ejection head and a liquid ejection apparatus having a structure in which a movable member is displaced by utilizing generation of bubbles.

【0002】また、本発明の液体吐出ヘッドは、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] Further, the liquid discharge head of the present invention comprises paper,
Thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass,
Applied to printers, copiers, facsimile machines with communication systems, word processors with printer units, etc. that record on recording media such as wood and ceramics, as well as industrial recording devices combined with various processing devices. This is a possible invention.

【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明細書に開示されているよう
に、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に連
通するインク流路と、インク流路内に配されたインクを
吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変換
体が一般的に配されている。
2. Description of the Related Art By giving energy such as heat to ink, a state change accompanied by a steep volume change (formation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from an ejection port by an action force based on this state change. An ink jet recording method in which an image is formed by attaching the ink onto a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, is conventionally known. As disclosed in U.S. Pat. No. 4,723,129, a recording apparatus using this bubble jet recording method includes a discharge port for discharging ink, and an ink flow path communicating with the discharge port. Generally, an electrothermal converter as an energy generating means for discharging ink arranged in the ink flow path is generally 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22
(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22、(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。
The invention shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b) shows a valve 1 which is located farther from the bubble generation region formed by the heating element 2 and located on the opposite side of the discharge port 11 with respect to the heating element 2.
0 is disclosed.

【0011】図22(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. 22B, this valve 10 is
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22(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、USP4,48
0,259号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, US Pat.
No. 0,259, 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】本発明は、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する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the fundamental discharge characteristics 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 task is to raise the level to a level that cannot be predicted in the past, from a viewpoint that could not be considered in the past.

【0018】発明者達の一部は、液滴吐出の原理に立ち
返り、従来では得られなかった気泡を利用した新規な液
滴吐出方法及びそれに用いられるヘッド等を提供すべく
鋭意研究を行った。このとき、流路中の可動部材の機構
の原理を解析すると言った液流路中の可動部材の動作を
起点とする第1技術解析、及び気泡による液滴吐出原理
を起点とする第2技術解析、さらには、気泡形成用の発
熱体の気泡形成領域を起点とする第3解析を行うことに
した。
Some of the inventors went back to the principle of droplet discharge and conducted intensive research to provide a novel droplet discharge method utilizing bubbles which could not be obtained conventionally, and a head and the like used therefor. . At this time, the first technology analysis starting from the operation of the movable member in the liquid flow path, which is to analyze the principle of the mechanism of the movable member in the flow path, and the second technology starting from the principle of discharging droplets by bubbles The analysis, and further, the third analysis starting from the bubble formation region of the heating element for forming bubbles is performed.

【0019】これらの解析によって、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技術を確立するに至った。
According to these analyses, the positional relationship between the fulcrum and the free end of the movable member is determined to be such that the free end is located on the discharge port side, that is, on the downstream side, and the movable member faces the heating element or the bubble generation region. This has led to the establishment of a completely new technology for actively controlling air bubbles.

【0020】つぎに、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こ
とが吐出特性を格段に向上できる要因として最大である
との知見に至った。つまり、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こそ吐出効率、吐出
速度の向上をもたらすことも判明した。このことから、
発明者らは気泡の下流側の成長成分を積極的に可動部材
の自由端側に移動させるという従来の技術水準に比べ極
めて高い技術水準に至った。
Next, it has been found that considering the energy that the bubble itself gives to the ejection amount, consideration of the growth component on the downstream side of the bubble is the largest factor that can significantly improve the ejection characteristics. That is, it has been found that the efficient conversion of the growth component on the downstream side of the bubble in the ejection direction leads to the improvement of the ejection efficiency and the ejection speed. From this,
The inventors have reached a very high technical level as compared with the conventional state of the art in which the growth component on the downstream side of the bubble is positively moved to the free end side of the movable member.

【0021】さらに、気泡を形成するための発熱領域、
例えば電気熱変換体の液体の流れ方向の面積中心を通る
中心線から下流側、あるいは、発泡を司る面における面
積中心等の気泡下流側の成長にかかわる可動部材や液流
路等の構造的要素を勘案することも好ましいということ
がわかった。
Further, a heating area for forming bubbles,
For example, a structural element such as a movable member or a liquid flow path that is involved in the growth of the downstream side of the bubble, such as the area center on the surface that controls foaming, downstream from the center line passing through the area center in the liquid flow direction of the electrothermal converter. It has been found that it is also preferable to take into account the above.

【0022】また、一方、可動部材の配置と液供給路の
構造を考慮することで、リフィル速度を大幅に向上する
ことができることがわかった。
On the other hand, it has been found that the refill speed can be greatly improved by considering the arrangement of the movable member and the structure of the liquid supply path.

【0023】本発明者達の一部及び出願人は、このよう
に研究で得られた知見および、総合的観点から優れた液
体の吐出原理を出願しているが、本発明者達はこの発明
を前提により好ましい着想を想起するに至った。
Some of the present inventors and the applicant have applied for the knowledge obtained through such research and the principle of excellent liquid ejection from a comprehensive point of view. This led to recalling a more favorable idea.

【0024】本発明者達が認識した点は、特に本発明で
は、発熱体と第2液路の配置関係を考慮することで、吐
出力を一層安定させつつ、高密度の液体吐出ヘッドを提
供するということである。
The present inventors have recognized that the present invention particularly provides a high-density liquid discharge head while further stabilizing the discharge force by considering the arrangement relationship between the heating element and the second liquid path. That is to do.

【0025】本発明の主たる目的は以下の通りである 第1の目的は、発生した気泡の成長を気泡発生領域と発
熱体の配置関係により、より集中的に効率よく上側ある
いは吐出口側へ向けて伝えることのできる液体吐出ヘッ
ド及び液体吐出装置を提供することにある。
The main objects of the present invention are as follows. The first object is to direct the growth of the generated bubbles more efficiently and efficiently to the upper side or the discharge port side depending on the arrangement relationship between the bubble generation region and the heating element. It is an object of the present invention to provide a liquid discharge head and a liquid discharge device which can transmit and transmit information.

【0026】本発明の第2の目的は、吐出効率、吐出圧
力の向上を図りつつ、発熱体上の液体への蓄熱を大幅に
軽減できると共に、発熱体上の残留気泡の低減を図るこ
とで、良好な液体の吐出を行いうる液体吐出ヘッド及び
液体吐出装置を提供することにある。
The second object of the present invention is to improve the discharge efficiency and the discharge pressure, to greatly reduce the heat storage in the liquid on the heating element, and to reduce the residual bubbles on the heating element. Another object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge device capable of discharging a good liquid.

【0027】本発明の第3の目的は、バック波による液
体供給方向とは逆方向への慣性力が働くのを抑えると同
時に、可動部材の弁機能によって、メニスカス後退量を
低減させることで、リフィル周波数を高め、印字スピー
ド等を向上させた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提
供することにある。
A third object of the present invention is to reduce the amount of meniscus retreat by suppressing the inertial force acting in the direction opposite to the liquid supply direction due to the back wave and at the same time by using the valve function of the movable member. It is an object of the present invention to provide a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus in which a refill frequency is increased and a printing speed and the like are improved.

【0028】本発明の第4の目的は、発熱体上への堆積
物を低減すると共に、吐出用液の用途範囲を広げること
ができ、しかも吐出効率や吐出力が十分に高い液体吐出
ヘッド及び液体吐出装置を提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge head which can reduce deposits on a heating element and can widen a range of use of a discharge liquid, and have sufficiently high discharge efficiency and discharge force. It is to provide a liquid ejection device.

【0029】本発明の第5の目的は、吐出する液体の選
択自由度を高くできる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
を提供することにある。
A fifth object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus which can increase the degree of freedom in selecting a liquid to be discharged.

【0030】本発明の第6の目的は前述のような液体吐
出ヘッドの製造を容易に成しうる液体吐出ヘッド及び液
体吐出装置を提供することにある。
A sixth object of the present invention is to provide a liquid discharge head and a liquid discharge apparatus which can easily manufacture the above-described liquid discharge head.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、液体を吐出する吐出口と、液体に発熱
体で熱を加えることで気泡を発生させる気泡発生領域
と、前記気泡発生領域に面して配され、第1の位置と該
第1の位置よりも前記気泡発生領域から遠い第2の位置
との間を変位可能な可動部材とを有し、該可動部材は、
前記気泡発生部での気泡の発生に基づく圧力によって、
前記第1の位置から前記第2の位置へ変位すると共に、
前記可動部材の変位によって前記気泡を吐出口に向かう
方向の上流よりも下流に大きく膨張させることで液体を
吐出する液体吐出ヘッドであって、発熱体には発泡に関
与する発泡領域なるものが存在し、液体の流れ方向に対
する発熱体及び発泡有効領域の幅中心は等しく、気泡発
生領域の条件が 発泡有効領域の幅≦気泡発生領域の幅≦発熱体の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッドにある。
In order to achieve the above object, the present invention provides a discharge port for discharging a liquid, a bubble generation region for generating bubbles by applying heat to the liquid with a heating element, and A movable member disposed to face the bubble generation region and capable of being displaced between a first position and a second position farther from the bubble generation region than the first position; ,
By the pressure based on the generation of bubbles in the bubble generator,
Displaced from the first position to the second position,
A liquid ejection head that ejects liquid by greatly expanding the bubble downstream from an upstream in a direction toward an ejection port by displacement of the movable member, wherein a heating element includes a foaming region that is involved in foaming. The liquid discharge is characterized in that the width centers of the heating element and the effective foaming area in the flow direction of the liquid are equal, and the condition of the bubble generation area is: effective foaming area ≦ width of bubble generation area ≦ heating element width. In the head.

【0032】また、本発明は、上記液体吐出ヘッドにお
いて、発熱体の幅−8μm≦気泡発生領域の幅、である
ことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that in the above-described liquid discharge head, the width of the heating element−8 μm ≦ the width of the bubble generation region.

【0033】さらに、本発明は、上記液体吐出ヘッドに
おいて、液体の流れ方向を発熱体及び発泡有効領域の長
さ方向とすると、気泡発生領域の条件が、発泡有効領域
の長さ≦気泡発生領域の長さ≦発熱体の長さ、であるこ
とを特徴とする。
Further, according to the present invention, in the above-described liquid discharge head, when the flow direction of the liquid is the length direction of the heating element and the effective foaming area, the condition of the bubble generating area is: length of the effective foaming area ≦ bubble generating area. Length ≦ the length of the heating element.

【0034】また、本発明は、上記液体吐出ヘッドにお
いて、発泡有効領域の面積≦可動部材の面積であって、
静止状態において可動部材は前記発泡有効領域を密閉す
ることを特徴とする。
Further, according to the present invention, in the above liquid discharge head, the area of the effective bubbling area ≦ the area of the movable member,
In a stationary state, the movable member seals the effective foaming area.

【0035】本発明においては、(発泡有効領域の幅≦
気泡発生領域の幅≦発熱体の幅)とすることで、発生し
た気泡を上側あるいは吐出口側へ成長させることができ
る。これにより、吐出力をより安定にすることができ
る。また、高密度化することが可能となり画像品位を向
上できる。
In the present invention, (width of effective foaming area ≦
By setting (the width of the bubble generation area ≦ the width of the heating element), the generated bubbles can be grown upward or toward the discharge port. Thereby, the ejection force can be made more stable. Further, the density can be increased, and the image quality can be improved.

【0036】加えて、上述したような、極めて新規な吐
出原理に基づく本発明の液体吐出方法、ヘッド等による
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 liquid ejection method, the head and the like of the present invention based on the extremely novel ejection principle as described above, it is possible to obtain a synergistic effect between the generated bubble and the movable member displaced by the bubble. Since the liquid in the vicinity of the discharge port can be efficiently discharged, the discharge efficiency can be improved as compared with the conventional bubble jet 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.

【0037】この発明のさらに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 a further characteristic configuration of the present invention,
Even if it is left for a long time at low temperature or low humidity, it is possible to prevent non-discharging, and even if it becomes non-discharging, it is possible to immediately return to a normal state by performing a slight recovery process such as preliminary discharge and suction recovery There is also an advantage that you can return.

【0038】具体的には64個の吐出口を持つ従来のバ
ブルジェット方式のヘッドの大半が不吐出になるような
長期放置条件においても、本発明のヘッドでは約半分以
下の吐出口が吐出不良になるだけである。また、これら
のヘッドを予備吐出で回復した場合、各吐出口に対して
従来ヘッドで数千発の予備吐出を行う必要があったが、
本発明では100発程度の予備吐出で回復を行うだけで
十分であった。これは、回復時間の短縮や回復による液
体の損失を低減でき、ランニングコストも大幅に下げる
ことが可能であることを意味する。
More specifically, even under a long-term storage condition in which most of the conventional bubble jet type heads having 64 discharge ports do not discharge, about half or less discharge ports of the head of the present invention have defective discharge. It just becomes. In addition, when these heads are recovered by preliminary ejection, it is necessary to perform thousands of preliminary ejections with the conventional head for each ejection port,
In the present invention, it was sufficient to perform the recovery with about 100 preliminary ejections. This means that the recovery time can be shortened, the loss of liquid due to recovery can be reduced, and the running cost can be significantly reduced.

【0039】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 liquid droplets are achieved, and high-speed recording by high-speed liquid ejection and high image quality are achieved. Recording could be enabled.

【0040】本発明のその他の効果については、各実施
例の記載から理解される。
The other effects of the present invention will be understood from the description of each embodiment.

【0041】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.

【0042】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.

【0043】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 means that the bubble does not slip through a gap (slit) around the movable member before the movable member is displaced when the bubble grows. Means

【0044】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 term "separation wall" in the present invention means, in a broad sense, a wall (which may include a movable member) interposed so as to divide a bubble generation region and a region directly communicating with the discharge port. 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.

【0045】さらに、本発明でいう可動部材の「自由端
部」とは、可動部材の下流側端部である自由端およびそ
の近傍を含み、また可動部材の下流側の角近傍を含むも
のを意味している。さらに、本発明でいう可動部材の
「自由端領域」とは、可動部材の下流側端部である自由
端自体、あるいは自由端近傍、自由端と側端を合わせた
領域のいずれかを意味している。
Further, the "free end" of the movable member referred to in the present invention includes a free end which is a downstream end of the movable member and its vicinity, and also includes a vicinity of a downstream corner of the movable member. Means. Further, the "free end region" of the movable member in the present invention means any one of the free end itself, which is the downstream end of the movable member, or the vicinity of the free end, or the region where the free end and the side end are combined. ing.

【0046】また、本発明でいう「可動部材に対する液
流路の抵抗」とは、可動部材が気泡の発生に伴って、気
泡発生領域から遠ざかる方向に移動する際に、液流路内
の液体が可動部材に与える抵抗を意味する。従って、本
発明は、この抵抗を変化させること、即ち抵抗勾配を持
たせたり、物理的なストッパによる抵抗や液体を介在さ
せての実質的なストッパによる抵抗等を用いることで、
可動部材の挙動を制御しようとする技術内容を全て含む
ものである。以下、この抵抗を単に「抵抗」または「流
抵抗」と表現する。
The “resistance of the liquid flow path with respect to the movable member” in the present invention refers to the resistance of the liquid in the liquid flow path when the movable member moves away from the bubble generation region as bubbles are generated. Means the resistance applied to the movable member. Therefore, the present invention, by changing this resistance, that is, by having a resistance gradient, or by using the resistance of a physical stopper or the resistance of a substantial stopper with a liquid interposed,
It includes all technical contents for controlling the behavior of the movable member. Hereinafter, this resistance is simply expressed as “resistance” or “flow resistance”.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(吐出原理)新たな吐出原理による本発明に適用される
液体吐出ヘッドについて説明する。
(Ejection Principle) A liquid ejection head applied to the present invention based on a new ejection principle will be described.

【0048】まず、液体を吐出するための、気泡に基づ
く圧力の伝搬方向や気泡の成長方向を制御することで吐
出力や吐出効率の向上を図る場合の例を説明する。
First, an example in which the direction of propagation of pressure based on bubbles for ejecting liquid and the direction of growth of bubbles are controlled to improve the ejection force and ejection efficiency will be described.

【0049】図1はこのような本発明に適用される液体
吐出ヘッドを液流路方向で切断した断面模式図を示して
おり、図2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. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid discharge head applied to the present invention cut in the liquid flow direction, and FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the liquid discharge head. .

【0050】本発明に適用される液体吐出ヘッドは、液
体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液
体に熱エネルギーを作用させる発熱体2(本実施例にお
いては40μm×105μmの形状の発熱抵抗体)が素
子基板1に設けられており、この素子基板上に発熱体2
に対応して液流路10が配されている。液流路10は吐
出口18に連通していると共に、複数の液流路10に液
体を供給するための共通液室13に連通しており、吐出
口から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室
13から受け取る。
The liquid discharge head applied to the present invention has a heating element 2 (in this embodiment, a heating resistor having a shape of 40 μm × 105 μm) acting as a discharge energy generating element for discharging the liquid. Is provided on the element substrate 1, and the heating element 2 is provided on the element substrate.
The liquid flow path 10 is arranged corresponding to the above. The liquid flow path 10 communicates with the discharge port 18 and also communicates with a common liquid chamber 13 for supplying the liquid to the plurality of liquid flow paths 10, and an amount of liquid corresponding to the liquid discharged from the discharge port. From the common liquid chamber 13.

【0051】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-shaped 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.

【0052】この可動部材31は、液体の吐出動作によ
って共通液室13から可動部材31を経て吐出口18側
へ流れる大きな流れの上流側に支点(支点部分;固定
端)33を持ち、この支点33に対して下流側に自由端
(自由端部分)32を持つように、発熱体2に面した位
置に発熱体2を覆うような状態で発熱体から15μm程
度の距離を隔てて配されている。この発熱体と可動部材
との間が気泡発生領域となる。なお発熱体、可動部材の
種類や形状および配置はこれに限られることなく、後述
するように気泡の成長や圧力の伝搬を制御しうる形状お
よび配置であればよい。なお、上述した液流路10は、
後に取り上げる液体の流れの説明のため、可動部材31
を境にして直接吐出口18に連通している部分を第1の
液流路14とし、気泡発生領域11や液体供給路12を
有する第2の液流路16の2つの領域に分けて説明す
る。
The movable member 31 has a fulcrum (fulcrum portion; fixed end) 33 on the upstream side of a large flow flowing from the common liquid chamber 13 to the discharge port 18 through the movable member 31 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.

【0053】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)もしくは
図2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 air bubbles and the air bubbles act preferentially on the movable member, and the movable member 31 opens largely toward the discharge port around the fulcrum 33 as shown in FIG. 1 (b), (c) or FIG. To be displaced. Depending on the displacement or the displaced state of the movable member 31, the propagation of pressure based on the generation of bubbles and the growth of the bubbles themselves are guided to the ejection port side.

【0054】ここで、本発明に適用される基本的な吐出
原理の一つを説明する。本発明において最も重要な原理
の1つは、気泡に対面するように配された可動部材が気
泡の圧力あるいは気泡自体に基づいて、定常状態の第1
の位置から変位後の位置である第2の位置へ変位し、こ
の変位する可動部材31によって気泡の発生に伴う圧力
や気泡自身を吐出口18が配された下流側へ導くことで
ある。
Here, one of the basic ejection principles applied to the present invention will be described. One of the most important principles in the present invention is that a movable member arranged to face a bubble is a first member in a steady state based on the pressure of the bubble or the bubble itself.
Is displaced from the position (1) to the second position, which is the position after the displacement, and the pressure accompanying the generation of bubbles and the bubbles themselves are guided by the displaceable movable member 31 to the downstream side where the discharge port 18 is arranged.

【0055】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3と本発明の図4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. 3 schematically showing a conventional liquid flow path structure without using a movable member with FIG. 4 of the present invention. Here, the propagation direction of the pressure toward the discharge port is V A , and the propagation direction of the pressure toward the upstream side is V B
As shown.

【0056】図3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
A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V 1は吐
出方向VAの方向に最も近いため効率よく働き、逆にV4
はVAに向かう方向成分は比較的少ない。
A conventional head as shown in FIG.
The direction of pressure propagation by the generated bubbles 40
There is no configuration. Therefore, the pressure propagation direction of the bubble 40 is V1
~ V8As shown in the figure, the direction is perpendicular to the bubble surface.
I was right. Among them, it has the greatest effect on liquid ejection
VAA component having a component in the pressure propagation direction in the direction1~ VFour
That is, the pressure of the part closer to the discharge port than the position of almost half of the bubble
Direction component of propagation, liquid discharge efficiency, liquid discharge force, discharge speed
This is an important part that directly contributes to the degree. Further V 1Is a vomit
Outgoing direction VAWorks efficiently because it is closest to the direction ofFour
Is VAThe direction component toward is relatively small.

【0057】これに対して、図4で示される本発明の場
合には、可動部材31が図3の場合のように様々な方向
を向いていた気泡の圧力伝搬方向V1〜V4を下流側(吐
出口側)へ導き、VAの圧力伝搬方向に変換するもので
あり、これにより気泡40の圧力が直接的に効率よく吐
出に寄与することになる。そして、気泡の成長方向自体
も圧力伝搬方向V1〜V4と同様に下流方向に導かれ、上
流より下流で大きく成長する。このように、気泡の成長
方向自体を可動部材によって制御し、気泡の圧力伝搬方
向を制御することで、吐出効率や吐出力また吐出速度等
の根本的な向上を達成することができる。
On the other hand, in the case of the present invention shown in FIG. 4, the movable member 31 moves downstream in the pressure propagation directions V 1 to V 4 of the bubbles which have been oriented in various directions as in the case of FIG. Side (discharge port side), and converts the pressure into the VA propagation direction, 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 V 1 to V 4, and grows more downstream than upstream. As described above, by controlling the growth direction itself of the bubble by the movable member and controlling the pressure propagation direction of the bubble, it is possible to achieve a fundamental improvement in the discharge efficiency, the discharge force, the discharge speed, and the like.

【0058】次に図1に戻って、本実施例の液体吐出ヘ
ッドの吐出動作について詳しく説明する。
Next, returning to FIG. 1, the discharge operation of the liquid discharge head of this embodiment will be described in detail.

【0059】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).

【0060】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 the generated heat heats a part of the liquid filling the bubble generation region 11 to cause film boiling. This is a state in which accompanying air bubbles are generated.

【0061】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.

【0062】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.

【0063】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.

【0064】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, V D1 of the flow from the upstream side (B), that is, the common liquid chamber side, to compensate for the contracted volume of the bubbles in the bubble generation region 11 and to supplement the volume of the discharged liquid. like the V D2, also come flows liquid as V C of the flow from the discharge port side.

【0065】以上、気泡の発生に伴う可動部材の動作と
液体の吐出動作について説明したが、以下に本発明に適
用される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 liquid refill in the liquid discharge head applied to the present invention will be described in detail below.

【0066】図1を用いて本発明における液供給メカニ
ズムをさらに詳しく説明する。
The liquid supply mechanism of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

【0067】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。)。
When the bubble 40 enters the defoaming process after passing through the state of the maximum volume after the state shown in FIG. 1 (c), a liquid having a volume supplementing the defoamed volume is placed in 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).

【0068】このため、吐出口に近い側の流抵抗が小さ
い場合には、多くの液体が吐出口側から消泡位置に流れ
込みメニスカスの後退量が大きくなることになる。特
に、吐出効率を高めるために吐出口に近い側の流抵抗を
小さくして吐出効率を高めようとするほど、消泡時のメ
ニスカスMの後退が大きくなり、リフィル時間が長くな
って高速印字を妨げることとなっていた。
Therefore, when the flow resistance on the side close to the 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 M at the time of defoaming becomes larger, the refill time becomes longer, and the refill time becomes longer, and high-speed printing is performed. Was to hinder.

【0069】これに対し、本構成は可動部材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 configuration, since the movable member 31 is provided, when the volume W of the bubble is W1 on the upper side of the first position of the movable member 31 and W2 is on the bubble generation region 11 side, when the bubble disappears, Silence the retraction of the meniscus at the time when the movable member returns to the original position, the liquid supply for the volume of the subsequent remaining W2 is made mainly by the liquid supply from the flow V D2 in the second flow path 16. Thus, while the amount corresponding to about half of the volume of the bubble W has conventionally been the meniscus retraction amount, it has become possible to suppress the meniscus retreat amount to a smaller amount, which is about half of W1.

【0070】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 (V D2 ) 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 refill was realized because of the efficient refilling.

【0071】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、本構成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.

【0072】このように本構成は、第2流路16の液供
給路12を介しての発泡領域への強制リフィルと、上述
したメニスカス後退や振動の抑制によって高速リフィル
を達成することで、吐出の安定や高速繰り返し吐出、ま
た記録の分野に用いた場合、画質の向上や高速記録を実
現することができる。
As described above, the present structure achieves the high-speed refill by forcibly refilling the foaming region via the liquid supply passage 12 of the second flow passage 16 and suppressing the meniscus retreat and vibration as described above. When used in the fields of stable printing, high-speed repetitive ejection, and printing, improvement in image quality and high-speed printing can be realized.

【0073】本発明の構成においてはさらに次のような
有効な機能を兼ね備えている。それは、気泡の発生によ
る圧力の上流側への伝搬(バック波)を抑制することで
ある。発熱体2上で発生した気泡の内、共通液室13側
(上流側)の気泡による圧力は、その多くが、上流側に
向かって液体を押し戻す力(バック波)になっていた。
このバック波は、上流側の圧力と、それによる液移動
量、そして液移動に伴う慣性力を引き起こし、これらは
液体の液流路内へのリフィルを低下させ高速駆動の妨げ
にもなっていた。本発明においては、まず可動部材31
によって上流側へのこれらの作用を抑えることでもリフ
ィル供給性の向上をさらに図っている。
The configuration of the present invention further has the following effective functions. That is, the propagation of the pressure to the upstream side (back wave) due to the generation of bubbles is suppressed. Of the bubbles generated on the heating element 2, most of the pressure caused by the bubbles on the common liquid chamber 13 side (upstream side) is a force (back wave) for pushing back the liquid toward the upstream side.
This back wave caused the pressure on the upstream side, the amount of liquid movement due thereto, and the inertia force accompanying the liquid movement, which reduced the refill of the liquid into the liquid flow path and hindered high-speed driving. . In the present invention, first, the movable member 31
By suppressing these effects on the upstream side, the refill supply property is further improved.

【0074】次に、本構成の更なる特徴的な構造と効果
について、以下に説明する。
Next, further characteristic structures and effects of the present configuration will be described below.

【0075】本構成の第2液流路16は、発熱体2の上
流に発熱体2と実質的に平坦につながる(発熱体表面が
大きく落ち込んでいない)内壁を持つ液体供給路12を
有している。このような場合、気泡発生領域11および
発熱体2の表面への液体の供給は、可動部材31の気泡
発生領域11に近い側の面に沿って、VD2のように行わ
れる。このため、発熱体2の表面上に液体が淀むことが
抑制され、液体中に溶存していた気体の析出や、消泡で
きずに残ったいわゆる残留気泡が除去され易く、また、
液体への蓄熱が高くなりすぎることもない。従って、よ
り安定した気泡の発生を高速に繰り返し行うことができ
る。なお、本構成では実質的に平坦な内壁を持つ液体供
給路12を持つもので説明したが、これに限らず、発熱
体表面となだらかに繋がり、なだらかな内壁を有する液
供給路であればよく、発熱体上に液体の淀みや、液体の
供給に大きな乱流を生じない形状であればよい。
The second liquid flow path 16 of this configuration has a liquid supply path 12 having an inner wall that is substantially upstream of the heating element 2 and that is connected to the heating element 2 substantially flat (the heating element surface is not greatly reduced). ing. In such a case, the supply of the liquid to the bubble generation region 11 and the heat generating element 2 surface 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 the deposition of gas dissolved in the liquid and the so-called residual air bubbles that cannot be defoamed are easily removed.
The heat stored in the liquid does not become too high. Therefore, more stable generation of bubbles can be repeated at high speed. In this configuration, the liquid supply path 12 having a substantially flat inner wall has been described. However, the present invention is not limited to this. Any liquid supply path that has a gentle inner wall that is smoothly connected to the surface of the heating element may be used. Any shape that does not cause stagnation of the liquid on the heating element or large turbulence in the supply of the liquid may be used.

【0076】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、本発明に適用されるヘッド構造にお
いては、気泡発生領域に液体を供給するための流れVD1
があるため、液体の供給性能が非常に高くなり、可動部
材31で気泡発生領域11を覆うような吐出効率向上を
求めた構造を取っても、液体の供給性能を落とすことが
ない。
In some cases, the supply of the liquid to the bubble generation region is performed from VD1 through the side of the movable member (slit 35). 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 applied to the present invention, the flow V D1 for supplying the liquid to the bubble generation region is used.
Therefore, the liquid supply performance becomes extremely high, and the liquid supply performance is not deteriorated even if a structure is required to improve the discharge efficiency such that the movable member 31 covers the bubble generation region 11.

【0077】ところで、可動部材31の自由端32と支
点33の位置は、例えば図5で示されるように、自由端
が相対的に支点より下流側にある。このような構成のた
め、前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方向
を吐出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現できる
のである。さらに、この位置関係は吐出に対する機能や
効果のみならず、液体の供給の際にも液流路10を流れ
る液体に対する流抵抗を小さくしでき高速にリフィルで
きるという効果を達成している。これは図5に示すよう
に、吐出によって後退したメニスカスMが毛管力により
吐出口18へ復帰する際や、消泡に対しての液供給が行
われる場合に、液流路10(第1液流路14、第2液流
路16を含む)内を流れる流れS1、S2、S3に対し、
逆らわないように自由端と支点33とを配置しているた
めである。
The position of the free end 32 and the fulcrum 33 of the movable member 31 is such that the free end is relatively downstream from the fulcrum, as shown in FIG. With such a configuration, it is possible to efficiently realize functions and effects such as guiding the pressure propagation direction and growth direction of bubbles to the ejection port side during the above-described foaming. Further, this positional relationship achieves not only a function and an effect on discharge, but also an effect that the flow resistance to the liquid flowing through the liquid flow path 10 can be reduced and the refill can be performed at a high speed even when the liquid is supplied. As shown in FIG. 5, when the meniscus M retracted by the discharge returns to the discharge port 18 by capillary force or when liquid is supplied to the defoaming, the liquid flow path 10 (the first liquid (Including the flow path 14 and the second liquid flow path 16).
This is because the free end and the fulcrum 33 are arranged so as not to go against each other.

【0078】補足すれば、図1の例においては、前述の
ように可動部材31の自由端32が、発熱体2を上流側
領域と下流側領域とに2分する面積中心3(発熱体の面
積中心(中央)を通り液流路の長さ方向に直交する線)
より下流側の位置に対向するように発熱体2に対して延
在している。これによって発熱体の面積中心位置3より
下流側で発生する液体の吐出に大きく寄与する圧力、又
は気泡を可動部材31が受け、この圧力及び気泡を吐出
口側に導くことができ、吐出効率や吐出力を根本的に向
上させることができる。
Supplementally, in the example of FIG. 1, as described above, the free end 32 of the movable member 31 is divided into the area center 3 (the heating element 2) that divides the heating element 2 into an upstream area and a downstream area. Line passing through the area center (center) and orthogonal to the length direction of the liquid flow path)
It extends with respect to the heating element 2 so as to face a position further downstream. 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.

【0079】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。
Further, many effects are obtained by utilizing the upstream side of the bubble.

【0080】また、本実施例の構成においては可動部材
31の自由端が瞬間的な機械的変位を行っていること
も、液体の吐出に対して有効に寄与している考えられ
る。
Further, in the structure of the present embodiment, the fact that the free end of the movable member 31 performs an instantaneous mechanical displacement is also considered to contribute effectively to the ejection of the liquid.

【0081】以上、新たな吐出原理による本発明の液体
吐出ヘッドについて説明を行ったが、以下に、この液体
吐出ヘッドに好ましく適用できる実施例について図面を
用いて説明する。但し、以下の説明においては前述の1
流路形態と2流路形態のいずれかを取り上げて説明する
場合があるが特に記載しない限り、両形態に適用しうる
ものである。
The liquid discharge head according to the present invention based on the new discharge principle has been described above. Hereinafter, embodiments which can be preferably applied to the liquid discharge head will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the aforementioned 1
Although there is a case where either one of the flow path form and the two flow path form is described, the present invention can be applied to both forms unless otherwise specified.

【0082】<液流路の天井形状>図6は本発明の液体
吐出ヘッドの流路方向断面図であるが、第1液流路14
(若しくは図1における液流路10)を構成するための
溝が設けられた溝付き部材50が分離壁30上に設けら
れている。本実施例においては可動部材31の自由端3
2位置近傍の流路天井の高さが高くなっており、可動部
材の動作角度θをより大きく取れるようにしている。こ
の可動部材の動作範囲は、液流路の構造、可動部材の耐
久性や発泡力等を考慮して決定すればよいが、吐出口の
軸方向の角度を含む角度まで動作することが望ましいと
考えられる。
<Ceiling Shape of Liquid Flow Path> FIG. 6 is a cross-sectional view in the flow direction of the liquid discharge head of the present invention.
A grooved member 50 provided with a groove for constituting (or the liquid flow path 10 in FIG. 1) is provided on the separation wall 30. In this embodiment, the free end 3 of the movable member 31
The height of the flow path ceiling near the two positions is increased so that the operation angle θ of the movable member can be made larger. The operation range of the movable member may be determined in consideration of the structure of the liquid flow path, durability and bubbling force of the movable member, but it is desirable that the movable member be operated up to an angle including the angle in the axial direction of the discharge port. Conceivable.

【0083】また、この図で示されるように吐出口の直
径より可動部材の自由端の変位高さを高くすることで、
より十分な吐出力の伝達が成される。また、この図で示
されるように、可動部材の自由端32位置の液流路天井
の高さより可動部材の支点33位置の液流路天井の高さ
の方が低くなっているため、可動部材の変位よる上流側
への圧力波の逃げがさらに有効に防止できる。
Further, as shown in this figure, by making the displacement height of the free end of the movable member higher than the diameter of the discharge port,
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.

【0084】<第2液流路と可動部材との配置関係>図
7は、上述の可動部材31と第2の液流路16との配置
関係を説明するための図であり、同図(a)は分離壁3
0、可動部材31近傍を上方から見た図であり、同図
(b)は、分離壁30を外した第2液流路16を上方か
ら見た図である。そして、同図(c)は、可動部材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。
<Arrangement Relationship Between Second Liquid Flow Path and Movable Member> FIG. 7 is a diagram for explaining the arrangement relation between the movable member 31 and the second liquid flow path 16 described above. a) is a separation wall 3
FIG. 2B is a view of the vicinity of the movable member 31 as viewed from above, and FIG. 3B is a view of the second liquid flow path 16 from which the separation wall 30 has been removed, as viewed from above. FIG. 3C shows the movable member 31.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an arrangement relationship between a first liquid flow path and a second liquid flow path 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.

【0085】本実施例の第2の液流路16は発熱体2の
上流側(ここでの上流側とは第2共通液室側から発熱体
位置、可動部材、第1流路を経て吐出口に向う大きな流
れの中の上流側のことである。)に狭窄部19を持って
おり、発泡時の圧力が第2液流路16の上流側に容易に
逃げることを抑制するような室(発泡室)構造となって
いる。
The second liquid flow path 16 of this embodiment is located upstream of the heating element 2 (here, the upstream side is discharged from the second common liquid chamber side through the position of the heating element, the movable member, and the first flow path). A chamber having a constriction 19 at the upstream side of the large flow toward the outlet to suppress the pressure at the time of foaming from easily escaping to the upstream side of the second liquid flow path 16. (Foaming chamber) structure.

【0086】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.

【0087】しかし、本実施例の場合、吐出される液体
の多くを第1液流路内の吐出液とすることができ、発熱
体が設けられた第2液流路内の発泡液はあまり消費され
ないようにできるため、第2液流路16の気泡発生領域
11への発泡液の充填量は少なくて良い。従って、上述
の狭窄部19における間隔を数μm〜十数μmと非常に
狭くできるため、第2液流路で発生した発泡時の圧力を
あまり周囲に逃がすことをさらに抑制でき、集中して可
動部材側に向けることができる。そしてこの圧力を可動
部材31を介して吐出力として利用することができるた
め、より高い吐出効率、吐出力を達成することができ
る。ただ、第1液流路16の形状は上述の構造に限られ
るものではなく、気泡発生に伴う圧力が効果的に可動部
材側に伝えられる形状であれば良い。
However, in the case of this embodiment, most of the liquid to be discharged can be used as the discharge liquid in the first liquid flow path, and the amount of the foaming liquid in the second liquid flow path provided with the heating element is too small. Since it can be prevented from being consumed, the filling amount of the foaming liquid into the bubble generation region 11 of the second liquid flow path 16 may be small. Therefore, since the interval in the constricted portion 19 can be made very small, that is, several μm to several tens of μm, it is possible to further suppress the pressure at the time of foaming generated in the second liquid flow path from being released too much to the surroundings, and to concentrate and move. It can be turned to the member side. Since this pressure can be used as the discharge force via the movable member 31, higher discharge efficiency and discharge force can be achieved. However, the shape of the first liquid flow path 16 is not limited to the above-described structure, and may be any shape as long as the pressure accompanying the generation of bubbles can be effectively transmitted to the movable member side.

【0088】なお、図7(c)で示されるように可動部
材31の側方は、第2液流路を構成する壁の一部を覆っ
ており、このことで、可動部材31の第2液流路への落
ち込みが防止できる。これによって、前述した吐出液と
発泡液との分離性をさらに高めることができる。また、
気泡のスリットからの逃げの抑制ができるため、さらに
吐出圧や吐出効率を高めることができる。さらに、前述
の消泡時の圧力による上流側からのリフィルの効果を高
めることができる。
As shown in FIG. 7 (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. This can further enhance the separability between the ejection liquid and the foaming liquid described above. Also,
Since the escape of bubbles from the slit can be suppressed, 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.

【0089】なお、図1(c)や図6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16の気泡発生領域で発生した気泡の一部が第1
の液流路14側に延在しているが、この様に気泡が延在
するような第2流路の高さにすることで、気泡が延在し
ない場合に比べ更に吐出力を向上させることができる。
この様に気泡が第1の液流路14に延在するようにする
ためには、第2の液流路16の高さを最大気泡の高さよ
り低くすることが望ましく、この高さを数μm〜30μ
mとすることが望ましい。なお、本実施例においてはこ
の高さを15μmとした。
In FIG. 1C and FIG. 6, bubbles generated in the bubble generation region of the second liquid flow path 16 due to the displacement of the movable member 31 toward the first liquid flow path 14 are shown. Some are first
However, by setting the height of the second flow path such that the bubbles extend, the ejection force can be further improved as compared with the case where the bubbles do not extend. be able to.
In order for the bubbles to extend into the first liquid flow path 14 in this manner, it is desirable that the height of the second liquid flow path 16 be lower than the height of the maximum bubble. μm to 30μ
m is desirable. In this embodiment, the height is set to 15 μm.

【0090】<気泡発生領域と発熱体との配置関係> 〔実施例1〕図8は概念的な発熱体と気泡発生領域の配
置関係を示し、図9は本実施例の発熱体と気泡発生領域
の配置関係を示す。図8における発熱体2の寸法は58
×150μm、可動部材31の寸法は53×220μ
m、第2の液流路16の高さを15μm、幅は62μm
であり、図9における発熱体2の寸法は58×150μ
m、可動部材31の寸法は53×220μm、第2の液
流路16の高さを15μm、幅は58μmである。本実
施例の図9は、図8と比べ、第2の液流路の幅が異な
り、発熱体の幅と同じである。
<Arrangement Relationship Between Bubble Generation Area and Heating Element> [Example 1] FIG. 8 shows a conceptual arrangement relation between a heating element and a bubble generation area, and FIG. 9 shows the heating element and air bubble generation in this embodiment. The arrangement of the areas is shown. The size of the heating element 2 in FIG.
× 150 μm, dimensions of the movable member 31 are 53 × 220 μ
m, the height of the second liquid flow path 16 is 15 μm, and the width is 62 μm
The dimensions of the heating element 2 in FIG.
m, the dimension of the movable member 31 is 53 × 220 μm, the height of the second liquid flow path 16 is 15 μm, and the width is 58 μm. FIG. 9 of the present embodiment differs from FIG. 8 in that the width of the second liquid flow path is different and is the same as the width of the heating element.

【0091】図8において、気泡発生領域16で発生し
た気泡40の圧力伝搬方向をV1〜V4で示す。圧力は四
方に広がりながら可動部材31へ達する。
In FIG. 8, the pressure propagation directions of the bubbles 40 generated in the bubble generation region 16 are indicated by V 1 to V 4 . The pressure reaches the movable member 31 while spreading in all directions.

【0092】図9の本実施例は、気泡発生領域16の幅
の中心と発熱体2の幅の中心は同じであり(以下の実施
例も同様)、(気泡発生領域の幅)=(発熱体の幅)の
配置関係である。図8においては、サイドに広がりをも
った圧力V3、V4が、また図9では第2液流路の壁によ
り、よりストレートに上方向に伝わりやすい。そのた
め、発泡による圧力は、ムダなく可動部材に伝わり吐出
力に変換されるため、吐出効率が向上する。
In the present embodiment shown in FIG. 9, the center of the width of the bubble generating region 16 and the center of the width of the heating element 2 are the same (the same applies to the following embodiments). This is the arrangement relationship of (body width). In FIG. 8, the pressures V 3 and V 4 spreading on the sides are more easily transmitted upward in FIG. 9 due to the wall of the second liquid flow path. Therefore, the pressure due to the foaming is transmitted to the movable member without waste, and is converted into the discharge force, so that the discharge efficiency is improved.

【0093】また、本実施例のような構造にすること
で、ノズルのピッチを高密度にすることが可能なり、画
像品位を著しく向上させることができる。
Further, by adopting the structure as in this embodiment, the pitch of the nozzles can be increased, and the image quality can be remarkably improved.

【0094】〔実施例2〕図10は実施例2である発熱
対と気泡発生領域の配置関係を示す。図10における発
熱体2の寸法は58×150μm、可動部材31の寸法
は53×220μm、第2の液流路16の高さを15μ
m、幅は50μmである。実施例2は、実施例1に比
べ、第2の液流路の幅が、50μmとせまくなってお
り、発熱体2と気泡発生領域16の関係は、(気泡発生
領域の幅)=(発熱体の幅)−8μmである。
[Embodiment 2] FIG. 10 shows an arrangement relationship between a heat generating pair and a bubble generation region according to Embodiment 2. The dimensions of the heating element 2 in FIG. 10 are 58 × 150 μm, the dimensions of the movable member 31 are 53 × 220 μm, and the height of the second liquid flow path 16 is 15 μm.
m, and the width is 50 μm. In the second embodiment, the width of the second liquid flow path is as narrow as 50 μm as compared with the first embodiment, and the relationship between the heating element 2 and the bubble generation region 16 is (width of the bubble generation region) = (heat generation). Body width) -8 μm.

【0095】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
3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. 3, although the heating element area and the ink discharge 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 discharge. 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.

【0096】したがって、横xμm、縦yμmのサイズ
の発熱体であれば、 (発泡有効面積)=(x−8)(y−8)μm2 の関係が成り立つ。
Therefore, if the heating element has a size of x μm in width and y μm in height, the relationship of (effective foaming area) = (x−8) (y−8) μm 2 is established.

【0097】本実施例においては、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。
In the present embodiment, the effective foaming area is set at about 4 μm or more inside the periphery of the heating element. However, the present invention is not limited to this type depending on the type of heating element and the forming method.

【0098】よって、本実施例は、図10の配置関係に
することで、気泡の圧力伝搬はよりムダなく吐出力に変
換されるため、吐出効率が向上する。
Therefore, in the present embodiment, by adopting the arrangement shown in FIG. 10, the pressure propagation of the bubbles is converted into the discharge force without waste, and the discharge efficiency is improved.

【0099】また、基本的に、発泡有効面積は同じであ
っても発熱体のサイズにより吐出効率は変化し、(横x
μm)=(縦yμm)が理想的である。
Further, basically, even if the effective foaming area is the same, the discharge efficiency changes depending on the size of the heating element.
μm) = (vertical y μm) is ideal.

【0100】そのため、高密度化に関し、ノズルピッチ
から決まる発熱体の取り得る横サイズと吐出に必要な発
熱体面積から、限界と考えられていたノズルピッチよ
り、さらに一歩高密度化することが可能となった。
Therefore, with respect to the high density, it is possible to further increase the density by one step from the nozzle pitch, which is considered to be the limit, from the possible horizontal size of the heating element determined by the nozzle pitch and the area of the heating element required for ejection. It became.

【0101】実施例2のヘッドを用いて、吐出効率につ
いて測定を行った。測定条件は以下の通りである。
The ejection efficiency was measured using the head of Example 2. The measurement conditions are as follows.

【0102】 発泡液 : エタノール40%水溶液 吐出用インク : 染料インク 電圧 : 20.2V 周波数 : 3kHzBubbling liquid: 40% aqueous solution of ethanol Ejection ink: dye ink Voltage: 20.2 V Frequency: 3 kHz

【0103】この測定条件で実験を行った結果、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
ネルギーは、従来の可動部材のないヘッドと比べ、格段
に向上することが確認された。
As a result of conducting an experiment under these measurement conditions, it was confirmed that the kinetic energy based on the discharge amount and the discharge speed with respect to the input energy was remarkably improved as compared with the conventional head having no movable member.

【0104】〔実施例3〕図11は実施例3の発熱対と
気泡発生領域の配置関係を示す。
[Embodiment 3] FIG. 11 shows an arrangement relationship between a heat generating pair and a bubble generation region in Embodiment 3.

【0105】図11における発熱体2の寸法は58×1
50μm、可動部材31の寸法は53×150μm、第
2の液流路16の高さを15μm、幅は50μmであ
る。
The size of the heating element 2 in FIG. 11 is 58 × 1
The size of the movable member 31 is 53 × 150 μm, the height of the second liquid flow path 16 is 15 μm, and the width is 50 μm.

【0106】発熱体幅と気泡発生領域幅の関係は実施例
2と同じであるが、発熱体の長さと気泡発生領域の長さ
の関係が実施例2とは異なり、(気泡発生領域の長さ)
=(発熱体の長さ)−8μmである。
The relationship between the width of the heating element and the width of the bubble generation area is the same as that of the second embodiment, but the relationship between the length of the heating element and the length of the bubble generation area is different from that of the second embodiment. Sa)
= (Length of heating element)-8 m.

【0107】このような配置関係にすることで、気泡発
生領域の発泡室は有効発泡する発熱体のみで構成される
ことにより、発生した気泡の圧力伝搬はよりムダなく可
動部材に伝わって吐出力に変換されるため、吐出効率が
向上する。
With such a positional relationship, the foaming chamber in the bubble generating region is constituted only by the heating element that effectively foams, so that the pressure propagation of the generated bubble is transmitted to the movable member without waste and the discharge force is reduced. , The discharge efficiency is improved.

【0108】また、吐出液が熱に弱く、発熱体上に堆積
物を生じやすいものであって、吐出液と発泡液が異なる
場合であっても、このような構造をとることで、可動部
材が変位している間、気泡発生領域は気泡で満たされて
いるため 吐出液と発泡液はが混合しにくい。また、可
動部材のサイズを気泡発生領域のサイズより大きくする
ことで、気泡発生領域の密閉性がよくなり、吐出液と発
泡液の混合を防止する。
Further, even if the discharged liquid is weak to heat and deposits are easily formed on the heating element, and the discharged liquid and the foaming liquid are different from each other, the movable member can be formed by adopting such a structure. Since the bubble generation region is filled with the bubbles while the liquid is displaced, the discharge liquid and the foaming liquid are not easily mixed. Further, by making the size of the movable member larger than the size of the bubble generation region, the airtightness of the bubble generation region is improved, and mixing of the discharge liquid and the foaming liquid is prevented.

【0109】<可動部材および分離壁>図12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7(a)
で示したように、支点側の幅が円弧状に狭くなっている
形態が望ましいが、可動部材の形状は第2の液流路側に
入り込むことがなく、容易に動作可能な形状で、耐久性
に優れた形状であればよい。
<Movable Member and Separation Wall> FIG. 12 shows another shape of the movable member 31. Reference numeral 35 denotes a slit provided in the separation wall, and the slit forms the movable member 31. . (A) is a rectangular shape, (b) is a shape where the fulcrum side is narrower and the movable member is easy to operate, and (c) is a shape where the fulcrum side is wider and the movable member is wider. This is a shape that improves the durability of the device.
FIG. 7A shows a shape having good operability and durability.
As shown in the above, it is desirable that the width on the fulcrum side is narrowed in an arc shape, but the shape of the movable member is a shape that can be easily operated without entering the second liquid flow path side and has a durability. Any shape that is excellent in shape is acceptable.

【0110】先の実施例においては、板状可動部材31
をおよびこの可動部材を有する分離壁20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発泡液と吐出液に
対して耐溶剤性があり、可動部材として良好に動作する
ための弾性を有し、微細なスリットが形成できるもので
あればよい。
In the above embodiment, the plate-like movable member 31
And the separation wall 20 having this movable member has a thickness of 5 μm.
However, the material of the movable member and the separation wall is not limited to this, but has solvent resistance to the foaming liquid and the discharge liquid, and has elasticity to operate well as the movable member. However, any material can be used as long as a fine slit can be formed.

【0111】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 the material of the movable member, high durability
Metals such as silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and alloys thereof, or resins having a nitrile group such as acrylonitrile, butadiene, styrene, and amide groups such as polyamide Resin, resin having a carboxyl group such as polycarbonate, resin having an aldehyde group such as polyacetal, resin having a sulfone group such as polysulfone,
In addition, resins and compounds such as liquid crystal polymers, highly ink-resistant metals such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, titanium, alloys of these and those with ink resistance coated on the surface or polyamide A resin having an amide group such as
Resins having an aldehyde group such as polyacetal, resins having a ketone group such as polyetheretherketone, resins having an imide group such as polyimide, resins having a hydroxyl group such as a phenol resin, resins having an ethyl group such as polyethylene, polypropylene, etc. A resin having an alkyl group, a resin having an epoxy group such as an epoxy resin, a resin having an amino group such as a melamine resin, a resin having a methylol group such as a xylene resin and its compound, and a ceramic such as silicon dioxide and its compound. desirable.

【0112】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.

【0113】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.

【0114】なお、可動部材31を形成するためのスリ
ット35の幅は本実施例では2μmとしたが、発泡液と
吐出液とが異なる液体であり、両液体の混液を防止した
い場合は、スリット幅を両者の液体間でメニスカスを形
成する程度の間隔とし、夫々の液体同士の流通を抑制す
ればよい。例えば、発泡液として2cp(センチポア
ズ)程度の液体を用い、吐出液として100cp以上の
液体を用いた場合には、5μm程度のスリットでも混液
を防止することができるが、3μm以下にすることが望
ましい。
The width of the slit 35 for forming the movable member 31 is 2 μm in the present embodiment. However, if the foaming liquid and the discharge liquid are different liquids and it is desired to prevent a mixture of the two liquids, the slit 35 is used. The width may be set so as to form a meniscus between the two liquids, and the flow of each liquid may be suppressed. For example, when a liquid of about 2 cp (centipoise) is used as the foaming liquid and a liquid of 100 cp or more is used as the ejection liquid, the liquid mixture can be prevented even with a slit of about 5 μm, but it is preferably 3 μm or less. .

【0115】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 is intended for a thickness on the order of μm (t μm), and a movable member having a thickness on the order of cm is not intended. For a movable member having a thickness on the order of μm, a slit width (W
μm), it is desirable to consider the manufacturing variation to some extent.

【0116】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12、図6等)、スリット幅と厚みの
関係を製造のバラツキを考慮して以下のような範囲にす
ることで発泡液と吐出液の混液を安定的に抑制すること
ができる。このことは限られた条件ではあるが設計上の
観点として、3cp以下の粘度の発泡液に対して高粘度
インク(5cp、10cp等)を用いる場合、W/t≦
1を満足するようにすることで、2液の混合を長期にわ
たって抑制することが可能な構成となった。
When the thickness of the member facing the free end and / or the side end of the movable member forming the slit is equal to the thickness of the movable member (FIG. 12, FIG. 6, etc.), the relationship between the slit width and the thickness is determined by manufacturing. By setting the following range in consideration of the variation, the mixture of the foaming liquid and the ejection liquid can be stably suppressed. Although this is a limited condition, as a design point of view, when a high-viscosity ink (5 cp, 10 cp, etc.) is used for a foaming liquid having a viscosity of 3 cp or less, W / t ≦
By satisfying the condition 1, the mixing of the two liquids can be suppressed for a long time.

【0117】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 that provides the “substantially sealed state” of the present invention is more reliable if it is on the order of several μm.

【0118】上述のように、発泡液と吐出液とに機能分
離させた場合、可動部材がこれらの実質的な仕切部材と
なる。この可動部材が気泡の生成に伴って移動する際に
吐出液に対して発泡液がわずかに混入することが見られ
る。画像を形成する吐出液は、インクジェット記録の場
合、色材濃度を3%乃至5%程度有するものが一般的で
あることを考慮すると、この発泡液が吐出液滴に対して
20%以下の範囲で含まれても大きな濃度変化をもたら
さない。従って、このような混液としては、吐出液滴に
対して20%以下となるような発泡液と吐出液との混合
を本発明に含むものとする。
As described above, when the functions are separated into the foaming liquid and the discharging liquid, the movable member becomes a substantial partitioning member. It can be seen that the foaming liquid mixes slightly with the discharge liquid when the movable member moves with the generation of bubbles. In consideration of the fact that an ejection liquid for forming an image generally has a colorant density of about 3% to 5% in the case of ink jet recording, this foaming liquid is in a range of 20% or less with respect to the ejection droplet. Does not cause a large change in concentration. Therefore, the present invention includes such a mixed liquid as a mixture of a foaming liquid and an ejected liquid such that the amount thereof is 20% or less of the ejected liquid droplets.

【0119】尚、上記構成例の実施では、粘性を変化さ
せても上限で15%の発泡液の混合であり、5cps以
下の発泡液では、この混合比率は、駆動周波数にもよる
が、10%程度を上限とするものであった。
In the implementation of the above configuration example, even if the viscosity is changed, the mixing of the foaming liquid at the upper limit of 15% is performed. For the foaming liquid of 5 cps or less, the mixing ratio depends on the driving frequency, but is 10%. % As the upper limit.

【0120】特に、吐出液の粘度を20cps以下にす
ればする程、この混液は低減(例えば5%以下)でき
る。
In particular, as the viscosity of the discharged liquid is set to 20 cps or less, the mixed liquid can be reduced (for example, 5% or less).

【0121】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.

【0122】先に述べたように、発熱体には周囲に非発
泡有効領域が存在しており、発熱体周囲の約4μm幅は
発泡に関与していないと考えられている。
As described above, there is a non-foaming effective area around the heating element, and it is considered that the width of about 4 μm around the heating element is not involved in foaming.

【0123】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。
Therefore, in order to effectively use the foaming pressure, it is effective to dispose the movable member such that the movable region of the movable member covers the area just 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.

【0124】図14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. 14 shows a movable member 301 ((a)) having a different total area of movable regions on a heating element 2 of 58 × 150 μm.
FIG. 2 is a schematic diagram viewed from above when the movable member 302 (FIG. 2B) is arranged.

【0125】可動部材301の寸法は、53×145μ
mで、発熱体2の面積よりも小さいが、発熱体2の発泡
有効領域と同じ程度の寸法であり、該発泡有効領域を覆
うように、配置されている。一方、可動部材302の寸
法は、53×220μmで発熱体2の面積よりも大きく
(幅寸法を同じにした場合、支点〜可動先端間の寸法が
発熱体の長さよりも長い)、可動部材301と同じよう
に発泡有効領域を覆うように配置されている。上記2種
の可動部材301、302に対し、それらの耐久性と吐
出効率について測定を行った。測定条件は以下の通りで
ある。
The size of the movable member 301 is 53 × 145 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. The durability and discharge efficiency of the two types of movable members 301 and 302 were measured. The measurement conditions are as follows.

【0126】 発泡液 : エタノール40%水溶液 吐出用インク: 染料インク 電圧 : 20.2V 周波数 : 3kHzBubbling liquid: 40% aqueous solution of ethanol Discharge ink: Dye ink Voltage: 20.2 V Frequency: 3 kHz

【0127】この測定条件で実験を行った結果、可動部
材の耐久性に関しては、(a)可動部材301の方は、
1×107パルス印加したところで可動部材301の支
点部分に損傷が見られた。(b)可動部材302の方
は、3×108パルス印加しても、損傷は見られなかっ
た。また、投入エネルギーに対する吐出量と吐出速度か
らもとまる運動エネルギーも約1.5〜2.5倍程度向
上することが確認された。
As a result of an experiment conducted under these measurement conditions, regarding the durability of the movable member, (a) the movable member 301
When 1 × 10 7 pulses were applied, damage was observed at the fulcrum portion of the movable member 301. (B) No damage was seen on the movable member 302 even when 3 × 10 8 pulses were 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15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16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. 15 shows the relationship between the distance from the edge of the heating element to the fulcrum of the movable member and the amount of displacement of the movable member. FIG. 16 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】<素子基板>以下に液体に熱を与えるため
の発熱体が設けられた素子基板の構成について説明す
る。
<Element Substrate> The configuration of an element substrate provided with a heating element for applying heat to a liquid will be described below.

【0132】図17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17(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. 17 is a longitudinal sectional view of the liquid discharge head of the present invention. FIG. 17A shows a head having a protective film described later, and FIG. 17B shows a head without the 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17のよ
うにパターニングされている。この2つの配線電極10
4から抵抗層105に電圧を印加し、抵抗層に電流を流
し発熱させる。配線電極間の抵抗層上には、酸化シリコ
ンやチッ化シリコン等の保護層を0.1〜2.0μm厚
で形成し、さらにそのうえにタンタル等の耐キャビテー
ション層(0.1〜0.6μm厚)が成膜されており、
インク等の各種の液体から抵抗層105を保護してい
る。
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. 17) and a wiring electrode (0.2 to 1.0 μm thick) of aluminum or the like are patterned as shown in FIG. These two wiring electrodes 10
From 4, a voltage is applied to the resistance layer 105, and a current flows through the resistance layer to generate heat. On the resistance layer between the wiring electrodes, a protective layer such as silicon oxide or silicon nitride is formed with a thickness of 0.1 to 2.0 μm, and further thereon, a cavitation resistant layer such as tantalum (with a thickness of 0.1 to 0.6 μm) is formed. ) Is deposited,
The resistance layer 105 is protected from various liquids such as ink.

【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17(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-mentioned protective layer may be used depending on the combination of the liquid, the liquid flow path structure, and the resistance material. An example thereof is shown in 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、前述の各実施例における発熱
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 configuration of the heating element in each of the above-described embodiments 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】本実施例においては、発熱体として電気信
号に応じて発熱する抵抗層で構成された発熱部を有する
ものを用いたが、これに限られることなく、吐出液を吐
出させるのに十分な気泡を発泡液に生じさせるものであ
ればよい。例えば、発熱部としてレーザ等の光を受ける
ことで発熱するような光熱変換体や高周波を受けること
で発熱するような発熱部を有する発熱体でもよい。
In the present embodiment, a heating element having a heating section composed of a resistance layer that generates heat in response to an electric signal is used as the heating element. However, the heating element is not limited to this, and is sufficient to discharge the discharge liquid. What is necessary is just a thing which produces a bubble in 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
て矩形パルスを印加し、配線電極間の抵抗層105を急
峻に発熱させる。前述の各実施例のヘッドにおいては、
それぞれ電圧24V、パルス幅7μsec、電流150
mAの電気信号を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。
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, a rectangular pulse is applied to the resistance layer 105 via the wiring electrode 104. Is applied to cause the resistance layer 105 between the wiring electrodes to generate heat sharply. In the head of each of the above embodiments,
Voltage 24 V, pulse width 7 μsec, current 150
The heating element was driven by applying an electric signal of mA at 6 kHz, and the liquid ink was ejected from the ejection port by the operation described above. 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】<2流路構成のヘッド構造>以下に、第
1、第2の共通液室に異なる液体を良好に分離して導入
でき部品点数の削減を図れ、コストダウンを可能とする
液体吐出ヘッドの構造例について説明する。
<Head Structure with Two Flow Channels> The liquid discharge which can satisfactorily separate and introduce different liquids into the first and second common liquid chambers, can reduce the number of parts, and can reduce the cost. An example of the structure of the head will be described.

【0142】図18は、このような液体吐出ヘッドの構
造を示す模式図であり、先の実施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. 18 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 embodiment, and a detailed description is omitted here.

【0143】本実施例においては、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1
4に共通して連通し、各第1の液流路14に液体(吐出
液)を供給するための第1の共通液室15を構成する凹
部とから概略構成されている。
In this embodiment, the grooved member 50 is
An orifice plate 51 having a discharge port 18; a plurality of grooves forming a plurality of first liquid flow paths 14;
4 and a concave portion forming a first common liquid chamber 15 for supplying a liquid (discharge liquid) to each first liquid flow path 14.

【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(吐出液)は、図18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18の矢印Dで示すように、第2
液体供給路21を経て、第2共通液室17、次いで第2
液流路16に供給されるようになっている。
The first liquid (discharge liquid) is indicated by arrow C in FIG.
As shown by, the liquid is supplied to the first common liquid chamber 15 and then to the first liquid flow path 14 via the first liquid supply path 20, and the second liquid (foaming liquid) is indicated by an arrow D in FIG. As shown, the second
Through the liquid supply path 21, the second common liquid chamber 17, and then the second common liquid chamber 17,
The liquid is supplied to the liquid flow path 16.

【0146】本実施形態例では、第2液体供給路21
は、第1液体供給路20と平行して配されているが、こ
れに限ることはなく、第1共通液室15の外側に配され
た分離壁30を貫通して、第2共通液室17に連通する
ように形成されればどのように配されてもよい。
In this embodiment, the second liquid supply path 21
Is arranged in parallel with the first liquid supply passage 20, but is not limited to this, penetrates the separation wall 30 arranged outside the first common liquid chamber 15, and 17 may be arranged in any way as long as it is formed so as to communicate with 17.

【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19で示す本実施例の分解
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 the present embodiment shown in FIG. 19, 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 in which a separation wall is fixed. The second common liquid chamber 17 and the second liquid flow path 16 may be formed by bonding the combined body of the separation wall 30 and the element substrate 1 to the element substrate 1.

【0149】本実施形態例では、アルミニュウム等の金
属で形成された支持体70上に、前述のように、発泡液
に対して膜沸騰による気泡を発生させるための熱を発生
する発熱体としての電気熱変換素子が複数設けられた素
子基板1が配されている。
In the present embodiment, as described above, as a heating element that generates heat for generating bubbles due to film boiling with respect to a foaming liquid, on a support 70 formed of a metal such as aluminum. An element substrate 1 provided with a plurality of electrothermal conversion elements is provided.

【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共通液室に吐出液を供給するための第1供給路(吐
出液供給路)20と、第2の共通液室17に発泡液を供
給するための第2の供給路(発泡液供給路)21とを有
している。第2の供給路21は、第1の共通液室15の
外側に配された分離壁30を貫通して第2の共通液室1
7に連通する連通路に繋がっており、この連通路によっ
て吐出液と混合することなく発泡液を第2の共通液室1
5に供給することができる。
Reference numeral 50 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 discharge liquid to the first common liquid chamber, and a second supply path (foam liquid supply) for supplying foaming liquid to the second common liquid chamber 17. (Road) 21. The second supply passage 21 penetrates the separation wall 30 disposed outside the first common liquid chamber 15 and
7, the foaming liquid is not mixed with the discharge liquid by the communication path, and the foamed liquid is mixed with the second common liquid chamber 1.
5 can be supplied.

【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
て吐出液流路14が配されている。また、本実施形態例
では、第2の供給路を1つ溝付部材に配した例を示した
が、供給量に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供
給路20と発泡液供給路21の流路断面積は供給量に比
例して決めればよい。
The arrangement relationship 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 discharge liquid channel 14 is provided. Further, in the present embodiment, 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 discharge liquid supply path 20 and the foaming liquid supply path 21 may be determined in proportion to the supply amount.

【0153】このような流路断面積の最適化により溝付
部材50等を構成する部品をより小型化することも可能
である。
By optimizing the cross-sectional area of the flow path, it is possible to further reduce the size of the components constituting the grooved member 50 and the like.

【0154】以上説明したように、本実施例によれば、
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,
A second supply path for supplying the second liquid to the second liquid flow path;
Since the first supply path for supplying the first liquid to the liquid flow path is formed of the same grooved top plate as the grooved member, the number of components can be reduced, and the process can be shortened and the cost can be reduced.

【0155】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。
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.

【0156】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.

【0157】<吐出液体、発泡液体>先の実施例で説明
したように、本発明においては、前述のような可動部材
を有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも高
い吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出すること
ができる。本発明の内、発泡液と吐出液とに同じ液体を
用いる場合には、発熱体から加えられる熱によって劣化
せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を生じにく
く、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を行うこと
が可能であり、さらに液流路や可動部材や分離壁等を劣
化させない液体であれば種々の液体を用いることができ
る。
<Ejecting Liquid and Foaming Liquid> As described in the previous embodiment, in the present invention, the structure having the above-described movable member enables the ejection force and the ejection efficiency to be higher than those of the conventional liquid ejection head. Moreover, the liquid can be discharged at a high speed. In the present invention, when the same liquid is used for the foaming liquid and the discharge liquid, the liquid is not deteriorated by heat applied from the heating element, and hardly causes deposits on the heating element by heating, and is vaporized and condensed by heat. It is possible to use various liquids as long as the liquid does not deteriorate the liquid flow path, the movable member, the separation wall, and the like.

【0158】このような液体の内、記録を行う上で用い
る液体(記録液体)としては従来のバブルジェット装置
で用いられていた組成のインクを用いることができる。
Among such liquids, as a liquid (recording liquid) used for recording, ink having a composition used in a conventional bubble jet apparatus can be used.

【0159】一方、本発明の2流路構成のヘッドを用
い、吐出液と発泡液を別液体とした場合には、発泡液と
して前述のような性質の液体を用いればよく、具体的に
は、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソ
プロパノール、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オク
タン、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、トリクレ
ン、フレオンTF、フレオンBF、エチルエーテル、ジ
オキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、
アセトン、メチルエチルケトン、水等およびこれらの混
合物が挙げられる。
On the other hand, when a head having a two-flow channel structure according to the present invention is used and the discharge liquid and the foaming liquid are different liquids, a liquid having the above-mentioned properties may be used as the foaming liquid. , Methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-hexane, n-heptane, n-octane, toluene, xylene, methylene dichloride, trichlene, Freon TF, Freon BF, ethyl ether, dioxane, cyclohexane, methyl acetate, acetic acid ethyl,
Examples include acetone, methyl ethyl ketone, water, and the like, and mixtures thereof.

【0160】吐出液としては、発泡性の有無、熱的性質
に関係なく様々な液体を用いることができる。また、従
来吐出が困難であった発泡性が低い液体、熱によって変
質、劣化しやすい液体や高粘度液体等であっても利用で
きる。
As the discharge liquid, various liquids can be used irrespective of the presence or absence of foaming properties and thermal properties. In addition, liquids having low foaming properties, liquids which are easily deteriorated or deteriorated by heat, high-viscosity liquids, and the like, which have been difficult to discharge conventionally, can be used.

【0161】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
又は発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動部材
の動作等を妨げるような液体でないことが望まれる。
However, the properties of the discharged liquid are as follows:
Alternatively, it is desirable that the liquid is not a liquid that hinders ejection, foaming, operation of the movable member, or the like due to a reaction with the foaming liquid.

【0162】記録用の吐出液体としては、高粘度インク
等をも利用することができる。その他の吐出液体として
は、熱に弱い医薬品や香水等の液体を利用することもで
きる。
As the ejection liquid for recording, a high-viscosity ink or the like can also be used. As other discharge liquids, liquids such as medicines and perfumes that are vulnerable to heat can be used.

【0163】本発明においては、吐出液と発泡液の両方
に用いることができる記録液体として以下のような組成
のインクを用いて記録を行ったが、吐出力の向上によっ
てインクの吐出速度が高くなったため、液滴の着弾精度
が向上し非常に良好な記録画像を得ることができた。
In the present invention, recording was carried out using an ink having the following composition as a recording liquid which can be used for both the ejection liquid and the foaming liquid. Therefore, the landing accuracy of the droplet was improved, and a very good recorded image could be obtained.

【0164】[0164]

【外1】 [Outside 1]

【0165】また、発泡液と吐出液に以下で示すような
組成の液体を組み合わせて吐出させて記録を行った。そ
の結果、従来のヘッドでは吐出が困難であった十数cp
s粘度の液体はもちろん150cpという非常に高い粘
度の液体でさえも良好に吐出でき、高画質な記録物を得
ることができた。
In addition, recording was performed by discharging a liquid having the following composition in combination with the foaming liquid and the discharge liquid. As a result, more than ten cp that were difficult to eject with the conventional head
As a matter of course, even a liquid having a very high viscosity of 150 cp, as well as a liquid having a viscosity of s, could be ejected favorably, and a recorded matter of high quality could be obtained.

【0166】[0166]

【外2】 [Outside 2]

【0167】ところで、前述したような従来吐出されに
くいとされていた液体の場合には、吐出速度が低いため
に、吐出方向性のバラツキが助長され記録紙上のドット
の着弾精度が悪く、また吐出不安定による吐出量のバラ
ツキが生じこれらのことで、高品位画像が得にくかっ
た。しかし、上述の実施例の構成においては、気泡の発
生を発泡液を用いることで充分に、しかも安定して行う
ことができる。このことで、液滴の着弾精度向上とイン
ク吐出量の安定化を図ることができ記録画像品位を著し
く向上することができた。
By the way, in the case of the liquid which has been conventionally difficult to be ejected as described above, since the ejection speed is low, the dispersion of the ejection direction is promoted, and the landing accuracy of the dots on the recording paper is poor. Discharge amount variation due to instability occurred, and as a result, it was difficult to obtain high-quality images. However, in the configuration of the above-described embodiment, the generation of bubbles can be sufficiently and stably performed by using the foaming liquid. As a result, it is possible to improve the landing accuracy of the droplets and stabilize the ink discharge amount, and it is possible to remarkably improve the quality of the recorded image.

【0168】<液体吐出装置>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。本実施例では特に吐出液体としてインクを用いたイ
ンク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャ
リッジHCは、インクを収容する液体タンク部90と液
体吐出ヘッド部200とが着脱可能なヘッドカートリッ
ジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記
録紙等の被記録媒体150の幅方向に往復移動する。
<Liquid Discharge Apparatus> FIG. 20 shows a schematic configuration of a liquid discharge apparatus equipped with the above-described liquid ejecting head. In the present embodiment, a carriage HC of a liquid ejection apparatus, which will be described using an ink ejection recording apparatus using ink as an ejection liquid, is a head cartridge in which a liquid tank section 90 containing ink and a liquid ejection head section 200 are detachable. And reciprocate in the width direction of the recording medium 150 such as recording paper conveyed by the recording medium conveying means.

【0169】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号
に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液
体が吐出される。
When a drive signal is supplied from a drive signal supply means (not shown) to the liquid discharge means on the carriage, the recording liquid is discharged from the liquid discharge head to the recording medium in accordance with this signal.

【0170】また、本実施例の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための
駆動源としてのモータ111、駆動源からの動力をキャ
リッジに伝えるためのギア112、113キャリッジ軸
115等を有している。この記録装置及びこの記録装置
で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体に対し
て液体を吐出することで良好な画像の記録物を得ること
ができた。
Further, in the liquid discharge apparatus of this embodiment, the motor 111 as a drive source for driving the recording medium conveying means and the carriage, the gears 112 and 113 for transmitting the power from the drive source to the carriage. It has a shaft 115 and the like. With this recording apparatus and the liquid ejection method performed by this recording apparatus, a recorded matter of a good image could be obtained by ejecting liquid to various recording media.

【0171】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 an entire apparatus for operating ink discharge recording to which the liquid discharge method and liquid discharge head of the present invention are applied.

【0172】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).

【0173】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 sheet, the CPU 302 generates drive data for driving a driving motor for moving the recording sheet 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.

【0174】上述のような記録装置に適用でき、インク
等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の
紙やOHPシート、コンパクトディスクや装飾板等に用
いられるプラスチック材、布帛、アルミニュウムや銅等
の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板
等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ
等の三次元構造体等を対象とすることができる。
The recording medium which can be applied to the recording apparatus as described above and to which a liquid such as ink is applied includes plastics, cloth, aluminum and the like used for various papers, OHP sheets, compact discs and decorative plates, etc. Metal materials such as copper and copper, leather materials such as cow skin, pig skin and 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.

【0175】また上述の記録装置として、各種の紙やO
HPシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパ
クトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチ
ック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、
皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木
材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミック
ス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して
記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等を
も含むものである。
As the recording apparatus described above, various types of paper and O
A printer device for recording on an HP sheet or the like, a recording device for a plastic for recording on a plastic material such as a compact disc, a recording device for a metal for recording on a metal plate,
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.

【0176】またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液
としては、夫々の被記録媒体や記録条件に合わせた液体
を用いればよい。
As a discharge liquid used in these liquid discharge devices, a liquid suitable for each recording medium and recording conditions may be used.

【0177】[0177]

【発明の効果】これまでに説明したように、本発明の液
体吐出ヘッドにおいては、(発泡有効領域の幅≦気泡発
生領域の幅≦発熱体の幅)とすることで、発生した気泡
を上側あるいは吐出口側へ成長させることができる。こ
れにより、吐出力をより安定にすることができる。ま
た、高密度化することが可能となり画像品位を向上でき
る。
As described above, in the liquid discharge head according to the present invention, by setting (width of effective foaming area ≦ width of bubble generating area ≦ width of heating element), the generated bubbles are directed upward. Alternatively, it can be grown to the ejection port side. Thereby, the ejection force can be made more stable. Further, the density can be increased, and the image quality can be improved.

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

【図1】本発明に適用される液体吐出ヘッドの一例を示
す模式断面図
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a liquid ejection head applied to the present invention.

【図2】本発明に適用される液体吐出ヘッドの部分破断
斜視図
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a liquid ejection head applied to the present invention.

【図3】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
FIG. 3 is a schematic diagram showing pressure propagation from bubbles in a conventional head.

【図4】本発明に適用される液体吐出ヘッドにおける気
泡からの圧力伝搬を示す模式図
FIG. 4 is a schematic diagram showing pressure propagation from bubbles in a liquid ejection head applied to the present invention.

【図5】本発明に適用される液体吐出ヘッドにおける液
体の流れを説明するための模式図
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a flow of a liquid in a liquid ejection head applied to the present invention.

【図6】可動部材と第1液流路の構造を説明するための
FIG. 6 is a view for explaining a structure of a movable member and a first liquid flow path.

【図7】可動部材と液流路の構造を説明するための図FIG. 7 is a view for explaining the structure of a movable member and a liquid flow path;

【図8】概念的な発熱体と第2液流路の配置関係を示す
FIG. 8 is a view showing a conceptual arrangement of a heating element and a second liquid flow path;

【図9】実施例1の発熱体と第2液流路の配置関係を示
す図
FIG. 9 is a diagram illustrating an arrangement relationship between a heating element and a second liquid channel according to the first embodiment.

【図10】実施例2の発熱体と第2液流路の配置関係を
示す図
FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement relationship between a heating element and a second liquid channel according to a second embodiment.

【図11】実施例3の発熱体と第2液流路の配置関係を
示す図
FIG. 11 is a diagram illustrating an arrangement relationship between a heating element and a second liquid channel according to a third embodiment.

【図12】可動部材の他の形状を説明するための図FIG. 12 is a view for explaining another shape of the movable member.

【図13】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a heating element area and an ink ejection amount.

【図14】可動部材と発熱体との配置関係を示す図FIG. 14 is a diagram showing an arrangement relationship between a movable member and a heating element.

【図15】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
FIG. 15 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16】発熱体と可動部材との配置関係を説明するた
めの図
FIG. 16 is a view for explaining an arrangement relationship between a heating element and a movable member.

【図17】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図FIG. 17 is a longitudinal sectional view of the liquid ejection head of the present invention.

【図18】本発明の液体吐出ヘッドの供給路を説明する
ための断面図
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a supply path of the liquid ejection head according to the present invention.

【図19】本発明のヘッドの分解斜視図FIG. 19 is an exploded perspective view of a head according to the present invention.

【図20】本発明の液体吐出装置の概略構成図FIG. 20 is a schematic configuration diagram of a liquid ejection apparatus of the present invention.

【図21】本発明の記録装置のブロック図FIG. 21 is a block diagram of a recording apparatus according to the present invention.

【図22】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
FIG. 22 is a view for explaining a liquid flow path structure of a conventional liquid discharge head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 気泡発泡領域(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 REFERENCE SIGNS LIST 1 element substrate 2 heating element 3 area center 10 liquid flow path 11 bubble generation area 12 supply path 13 common liquid chamber 14 first liquid flow path 15 first common liquid chamber 16 bubble foaming area (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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 清光 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 浅川 佳恵 長野県南安曇郡穂高町大字穂高8248−7 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kiyomitsu Kudo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Yoshie Asakawa 8248-7, Hodaka, Hodaka-cho, Minamiazumi-gun, Nagano Prefecture

Claims (60)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体を吐出する吐出口と、液体に発熱体
で熱を加えることで気泡を発生させる気泡発生領域と、
前記気泡発生領域に面して配され、第1の位置と該第1
の位置よりも前記気泡発生領域から遠い第2の位置との
間を変位可能な可動部材とを有し、該可動部材は、前記
気泡発生部での気泡の発生に基づく圧力によって、前記
第1の位置から前記第2の位置へ変位すると共に、前記
可動部材の変位によって前記気泡を吐出口に向かう方向
の上流よりも下流に大きく膨張させることで液体を吐出
する液体吐出ヘッドであって、 発熱体には発泡に関与する発泡領域なるものが存在し、
液体の流れ方向に対する発熱体及び発泡有効領域の幅中
心は等しく、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の幅≦気泡発生領域の幅≦発熱体の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
1. A discharge port for discharging a liquid, a bubble generation region for generating bubbles by applying heat to the liquid with a heating element,
A first position between the first position and the first position;
And a movable member that can be displaced between a second position farther from the bubble generation region than the position described above, and the movable member is configured to move the first member by pressure based on the generation of bubbles in the bubble generator. A liquid discharge head that discharges liquid by displacing the bubble from the position of the movable member to the second position, and expanding the bubble by a displacement of the movable member to a greater extent than an upstream in a direction toward a discharge port. There is something called a foaming area involved in foaming in the body,
A liquid discharge head characterized in that the width center of the heating element and the effective foaming area with respect to the flow direction of the liquid are equal, and the condition of the bubble generation area is: effective foaming area ≦ width of bubble generation area ≦ width of heating element.
【請求項2】 請求項1記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 発熱体の幅−8μm≦気泡発生領域の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. The liquid discharge head according to claim 1, wherein: width of heating element−8 μm ≦ width of bubble generation region.
【請求項3】 請求項1記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 液体の流れ方向を発熱体及び発泡有効領域の長さ方向と
すると、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の長さ≦気泡発生領域の長さ≦発熱体の長
さ であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the flow direction of the liquid is the length direction of the heating element and the effective foaming area. A liquid discharge head, wherein length ≦ length of the heating element.
【請求項4】 請求項1または3記載の液体吐出ヘッド
において、 発泡有効領域の面積≦可動部材の面積 であって、静止状態において可動部材は前記発泡有効領
域を密閉することを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the area of the effective foaming area ≦ the area of the movable member, wherein the movable member seals the effective foaming area in a stationary state. Discharge head.
【請求項5】 前記可動部材の変位によって、前記気泡
の下流部分が前記可動部材より下流に成長する請求項1
の液体吐出ヘッド。
5. The displacement of the movable member causes a downstream portion of the bubble to grow downstream of the movable member.
Liquid ejection head.
【請求項6】 前記可動部材は、支点と、該支点より下
流側に位置する自由端とを有する請求項1の液体吐出ヘ
ッド。
6. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the movable member has a fulcrum and a free end located downstream from the fulcrum.
【請求項7】 液体を吐出する吐出口と、液体に発熱体
で熱を加えることで該液体に気泡を発生させる気泡発生
領域と、該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記
発熱体上に液体を供給するための供給路とを有する液流
路と、前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を
有し前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を
変位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と、を有
する液体吐出ヘッドであって、 発熱体には発泡に関与する発泡領域なるものが存在し、
液体の流れ方向に対する発熱体及び発泡有効領域の幅中
心は等しく、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の幅≦気泡発生領域の幅≦発熱体の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
7. A discharge port for discharging a liquid, a bubble generation region for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid with a heating element, and the heat generation from an upstream side of the heating element along the heating element. A liquid flow path having a supply path for supplying a liquid onto the body, and a free end provided on the discharge port side facing the heating element, the free end being formed based on pressure generated by the bubble. A movable member that displaces the pressure to the discharge port side by displacing, wherein there is a heating element that is a foaming region that participates in foaming,
A liquid discharge head characterized in that the width center of the heating element and the effective foaming area with respect to the flow direction of the liquid are equal, and the condition of the bubble generation area is: effective foaming area ≦ width of bubble generation area ≦ width of heating element.
【請求項8】 請求項7記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 発熱体の幅−8μm≦気泡発生領域の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
8. The liquid discharge head according to claim 7, wherein: width of heating element−8 μm ≦ width of bubble generation region.
【請求項9】 請求項7記載の液体吐出ヘッドにおい
て、 液体の流れ方向を発熱体及び発泡有効領域の長さ方向と
すると、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の長さ≦気泡発生領域の長さ≦発熱体の長
さ であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. The liquid discharge head according to claim 7, wherein the flow direction of the liquid is the length direction of the heating element and the effective foaming area. A liquid discharge head, wherein length ≦ length of the heating element.
【請求項10】 請求項7または9記載の液体吐出ヘッ
ドにおいて、 発泡有効領域の面積≦可動部材の面積 であって、静止状態において可動部材は前記発泡有効領
域を密閉することを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. The liquid discharge head according to claim 7, wherein the area of the effective foaming area ≦ the area of the movable member, wherein the movable member seals the effective foaming area in a stationary state. Discharge head.
【請求項11】 液体を吐出する吐出口と、液体に発熱
体で熱を加えることで該液体に気泡を発生させる気泡発
生領域と、前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由
端を有し前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由
端を変位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と、
前記可動部材の前記発熱体に近い面に沿った上流側から
前記発熱体上に液体を供給する供給路と、を有する液体
吐出ヘッドであって、 発熱体には発泡に関与する発泡領域なるものが存在し、
液体の流れ方向に対する発熱体及び発泡有効領域の幅中
心は等しく、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の幅≦気泡発生領域の幅≦発熱体の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
11. A discharge port for discharging a liquid, a bubble generation region for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid with a heating element, and a free end provided on the heating element and facing the discharge port. A movable member that has the free end displaced based on the pressure due to the generation of the bubbles and guides the pressure toward the discharge port side,
A liquid supply head for supplying liquid onto the heating element from an upstream side of the movable member along a surface close to the heating element, wherein the heating element is a foaming region involved in foaming. Exists,
A liquid discharge head characterized in that the width center of the heating element and the effective foaming area with respect to the flow direction of the liquid are equal, and the condition of the bubble generation area is: effective foaming area ≦ width of bubble generation area ≦ width of heating element.
【請求項12】 請求項11記載の液体吐出ヘッドにお
いて、 発熱体の幅−8μm≦気泡発生領域の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
12. The liquid discharge head according to claim 11, wherein: width of heating element−8 μm ≦ width of bubble generation region.
【請求項13】 請求項11記載の液体吐出ヘッドにお
いて、 液体の流れ方向を発熱体及び発泡有効領域の長さ方向と
すると、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の長さ≦気泡発生領域の長さ≦発熱体の長
さ であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
13. The liquid discharge head according to claim 11, wherein the flow direction of the liquid is the length direction of the heating element and the effective foaming area. A liquid discharge head, wherein length ≦ length of the heating element.
【請求項14】 請求項11または13記載の液体吐出
ヘッドにおいて、 発泡有効領域の面積≦可動部材の面積 であって、静止状態において可動部材は前記発泡有効領
域を密閉することを特徴とする液体吐出ヘッド。
14. The liquid ejection head according to claim 11, wherein the area of the effective foaming area ≦ the area of the movable member, wherein the movable member seals the effective foaming area in a stationary state. Discharge head.
【請求項15】 吐出口に連通した第1の液流路と、液
体に発熱体で熱を加えることで該液体に気泡を発生させ
る気泡発生領域を有する第2の液流路と、前記第1の液
流路と前記気泡発生領域との間に配され、吐出口側に自
由端を有し、前記気泡発生領域内での気泡の発生による
圧力に基づいて該自由端を前記第1の液流路側に変位さ
せて前記圧力を前記第1の液流路の吐出口側に導く可動
部材とを有する液体吐出ヘッドであって、 発熱体には発泡に関与する発泡領域なるものが存在し、
液体の流れ方向に対する発熱体及び発泡有効領域の幅中
心は等しく、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の幅≦気泡発生領域の幅≦発熱体の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
15. A second liquid flow path having a first liquid flow path communicating with a discharge port, a second liquid flow path having a bubble generation region for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid by a heating element, and 1 is provided between the liquid flow path and the bubble generation region, has a free end on the discharge port side, and sets the free end to the first position based on pressure generated by bubbles in the bubble generation region. A movable member that displaces the pressure toward the liquid flow path side and guides the pressure toward the discharge port side of the first liquid flow path. ,
A liquid discharge head characterized in that the width center of the heating element and the effective foaming area with respect to the flow direction of the liquid are equal, and the condition of the bubble generation area is: effective foaming area ≦ width of bubble generation area ≦ width of heating element.
【請求項16】 請求項15記載の液体吐出ヘッドにお
いて、 発熱体の幅−8μm≦気泡発生領域の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
16. The liquid discharge head according to claim 15, wherein: width of heating element−8 μm ≦ width of bubble generation region.
【請求項17】 請求項15記載の液体吐出ヘッドにお
いて、 液体の流れ方向を発熱体及び発泡有効領域の長さ方向と
すると、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の長さ≦気泡発生領域の長さ≦発熱体の長
さ であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
17. The liquid discharge head according to claim 15, wherein the flow direction of the liquid is the length direction of the heating element and the effective foaming area. A liquid discharge head, wherein length ≦ length of the heating element.
【請求項18】 請求項15または17記載の液体吐出
ヘッドにおいて、 発泡有効領域の面積≦可動部材の面積 であって、静止状態において可動部材は前記発泡有効領
域を密閉することを特徴とする液体吐出ヘッド。
18. The liquid ejection head according to claim 15, wherein the area of the effective foaming area ≦ the area of the movable member, wherein the movable member seals the effective foaming area in a stationary state. Discharge head.
【請求項19】 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もしくは請求項15の液体吐
出ヘッド。
19. The liquid discharge head 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20】 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7、請求項11も
しくは請求項19の液体吐出ヘッド。
20. The liquid discharge head according to claim 7, wherein the free end of the movable member is located downstream from the center of the area of the heating element.
【請求項21】 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19の液体吐出ヘッド。
21. The liquid discharge head according to claim 19, further comprising a supply path for supplying a liquid onto the heating element from the upstream of the heating element along the heating element.
【請求項22】 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7、請求項11もしくは請求項21の液体吐出ヘ
ッド。
22. The supply path, wherein the supply path has a substantially flat or gentle inner wall upstream of the heating element, and supplies the liquid onto the heating element along the inner wall. 7. The liquid discharge head according to claim 11 or claim 21.
【請求項23】 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7、請求項11もしくは請求項19の液体吐出ヘ
ッド。
23. The liquid ejection head according to claim 7, wherein the bubbles are bubbles generated by causing film boiling of the liquid by heat generated by the heating element.
【請求項24】 前記可動部材は板状である請求項7、
請求項11若しくは請求項19の液体吐出ヘッド。
24. The movable member according to claim 7, wherein the movable member has a plate shape.
The liquid ejection head according to claim 11 or claim 19.
【請求項25】 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24の液体吐出ヘッド。
25. The liquid discharge head according to claim 24, wherein all of the effective foaming regions of the heating element face the movable member.
【請求項26】 前記発熱体の全面が前記可動部材に面
している請求項24の液体吐出ヘッド。
26. The liquid discharge head according to claim 24, wherein the entire surface of the heating element faces the movable member.
【請求項27】 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24の液体吐出ヘッド。
27. The liquid discharge head according to claim 24, wherein a total area of the movable member is larger than a total area of the heating element.
【請求項28】 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24の液体吐出
ヘッド。
28. The liquid discharge head according to claim 24, wherein a fulcrum of the movable member is disposed at a position deviated from immediately above the heating element.
【請求項29】 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
24の液体吐出ヘッド。
29. The liquid discharge head according to claim 24, wherein a free end of the movable member has a shape substantially orthogonal to a liquid flow path in which the heating element is disposed.
【請求項30】 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24の液体吐出ヘ
ッド。
30. The liquid discharge head according to claim 24, wherein the free end of the movable member is disposed closer to a discharge port than the heating element.
【請求項31】 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15の液体吐出ヘッド。
31. The liquid discharge head according to claim 15, 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32】 前記分離壁は、金属材料で構成されて
いる請求項31の液体吐出ヘッド。
32. The liquid discharge head according to claim 31, wherein the separation wall is made of a metal material.
【請求項33】 前記金属材料は、ニッケル若しくは金
である請求項32の液体吐出ヘッド。
33. The liquid discharge head according to claim 32, wherein the metal material is nickel or gold.
【請求項34】 前記分離壁は、樹脂で構成されている
請求項31の液体吐出ヘッド。
34. The liquid discharge head according to claim 31, wherein the separation wall is made of a resin.
【請求項35】 前記分離壁は、セラミックスで構成さ
れている請求項31の液体吐出ヘッド。
35. The liquid discharge head according to claim 31, wherein the separation wall is made of ceramic.
【請求項36】 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15の液体吐出ヘッド。
36. 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. 16. The liquid discharge head according to claim 15, wherein the second common liquid chamber is disposed.
【請求項37】 液体を吐出するための複数の吐出口
と、それぞれの吐出口に対応して直接連通する複数の第
1の液流路を構成するための複数の溝と、前記複数の第
1の液流路に液体を供給するための第1の共通液室を構
成する凹部とを一体的に有する溝付き部材と、 液体に熱を与えることで液体に気泡を発生させるための
複数の発熱体が配された素子基板と、 前記溝付き部材と該素子基板との間に配され、前記発熱
体に対応した第2の液流路の壁の一部を構成すると共
に、前記発熱体に面した位置に前記気泡の発生に基づく
圧力によって前記第1の液流路側に変位する可動部材と
を具備した分離壁と、を有する液体吐出ヘッドであっ
て、 前記発熱体により気泡が発生する部分を気泡発生領域と
し、発熱体には発泡に関与する発泡領域なるものが存在
し、液体の流れ方向に対する発熱体及び発泡有効領域の
幅中心は等しく、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の幅≦気泡発生領域の幅≦発熱体の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
37. A plurality of discharge ports for discharging a liquid, a plurality of grooves for forming a plurality of first liquid flow paths directly communicating with the respective discharge ports, and the plurality of first liquid flow paths. A grooved member integrally having a concave portion constituting a first common liquid chamber for supplying a liquid to one liquid flow path; and a plurality of members for generating bubbles in the liquid by applying heat to the liquid. An element substrate on which a heating element is disposed; and a part of a wall of a second liquid passage corresponding to the heating element, which is disposed between the grooved member and the element substrate; A separation member having a movable member displaced toward the first liquid flow path by a pressure based on the generation of the bubble at a position facing the liquid discharge head, wherein the heating element generates the bubble. The part is a bubble generation area, and the heating element is a foaming area related to foaming. The width center of the heating element and the effective foaming area with respect to the flow direction of the liquid are equal, and the condition of the bubble generation area is: effective foaming area ≦ width of bubble generation area ≦ width of heating element. Liquid ejection head.
【請求項38】 請求項37記載の液体吐出ヘッドにお
いて、 発熱体の幅−8μm≦気泡発生領域の幅 であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
38. The liquid discharge head according to claim 37, wherein: width of heating element−8 μm ≦ width of bubble generation region.
【請求項39】 請求項37記載の液体吐出ヘッドにお
いて、 液体の流れ方向を発熱体及び発泡有効領域の長さ方向と
すると、気泡発生領域の条件が 発泡有効領域の長さ≦気泡発生領域の長さ≦発熱体の長
さ であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
39. The liquid discharge head according to claim 37, wherein the flow direction of the liquid is a length direction of the heating element and the effective foaming area. A liquid discharge head, wherein length ≦ length of the heating element.
【請求項40】 請求項37または39記載の液体吐出
ヘッドにおいて、 発泡有効領域の面積≦可動部材の面積 であって、静止状態において可動部材は前記発泡有効領
域を密閉することを特徴とする液体吐出ヘッド。
40. The liquid discharge head according to claim 37, wherein the area of the effective foaming area ≦ the area of the movable member, wherein the movable member seals the effective foaming area in a stationary state. Discharge head.
【請求項41】 前記可動部材の自由端は前記発熱体の
面積中心より下流側に位置する請求項37の液体吐出ヘ
ッド。
41. The liquid ejection head according to claim 37, wherein a free end of the movable member is located downstream of an area center of the heating element.
【請求項42】 前記溝付き部材には、前記第1の共通
液室に液体を導入するための第1導入路と、前記第2の
共通液室に液体を導入するための第2導入路とを有する
請求項37の液体吐出ヘッド。
42. A first introduction path for introducing a liquid into the first common liquid chamber and a second introduction path for introducing a liquid into the second common liquid chamber, the grooved member. The liquid ejection head according to claim 37, comprising:
【請求項43】 前記溝付き部材には、前記第2導入路
が複数設けられている請求項42の液体吐出ヘッド。
43. The liquid discharge head according to claim 42, wherein a plurality of said second introduction paths are provided in said grooved member.
【請求項44】 前記第1導入路の断面積と前記第2導
入路の断面積の比は、各液体の供給量に比例している請
求項37の液体吐出ヘッド。
44. The liquid discharge head according to claim 37, wherein a ratio of a sectional area of the first introduction path to a sectional area of the second introduction path is proportional to a supply amount of each liquid.
【請求項45】 前記第2導入路は、前記分離壁を貫通
して前記第2の共通液室に液体を供給する導入路である
請求項37の液体吐出ヘッド。
45. The liquid ejection head according to claim 37, wherein the second introduction path is an introduction path that supplies the liquid to the second common liquid chamber through the separation wall.
【請求項46】 前記第1の液流路に供給される液体と
前記第2の液流路に供給される液体とが同じ液体である
請求項15若しくは請求項37の液体吐出ヘッド。
46. The liquid discharge head according to claim 15, wherein the liquid supplied to the first liquid flow path and the liquid supplied to the second liquid flow path are the same liquid.
【請求項47】 前記第1の液流路に供給される液体と
前記第2の液流路に供給される液体とが異なる液体であ
る請求項15若しくは請求項37の液体吐出ヘッド。
47. The liquid discharge head according to claim 15, wherein the liquid supplied to the first liquid flow path and the liquid supplied to the second liquid flow path are different liquids.
【請求項48】 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47の液体吐出ヘッド。
48. 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. 48. The liquid ejection head according to claim 47, which is an excellent liquid.
【請求項49】 前記発熱体は電気信号を受けることで
熱を発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換体である請
求項7、請求項11、請求項19もしくは請求項37の
液体吐出ヘッド。
49. The liquid discharge head according to claim 7, wherein the heating element is an electrothermal conversion element having a heating resistor that generates heat by receiving an electric signal.
【請求項50】 前記電気熱変換体は前記発熱抵抗体上
に、保護膜を配したものである請求項49の液体吐出ヘ
ッド。
50. The liquid discharge head according to claim 49, wherein the electrothermal transducer has a protective film disposed on the heating resistor.
【請求項51】 前記素子基板上には前記電気熱変換体
に電気信号を伝えるための配線と、前記電気熱変換体に
選択的に電気信号を与えるための機能素子が配されてい
る請求項49の液体吐出ヘッド。
51. A wiring for transmitting an electric signal to the electrothermal transducer and a functional element for selectively supplying an electric signal to the electrothermal transducer are arranged on the element substrate. 49 liquid ejection heads.
【請求項52】 前記気泡発生領域もしくは発熱体が配
された部分の前記第2液流路の形状は室形状である請求
項15もしくは請求項37の液体吐出ヘッド。
52. The liquid discharge head according to claim 15, wherein the shape of the second liquid flow path in the bubble generation region or the portion where the heating element is arranged is a chamber shape.
【請求項53】 前記第2流路の形状は、気泡発生領域
もしくは発熱体の上流で狭窄部を有する形状である請求
項15もしくは請求項37の液体吐出ヘッド。
53. The liquid discharge head according to claim 15, wherein the shape of the second flow path has a narrowed portion upstream of the bubble generation region or the heating element.
【請求項54】 前記発熱体の表面から前記可動部材ま
での距離が30μm以下である請求項7、請求項11、
請求項19もしくは請求項37の液体吐出ヘッド。
54. The distance from the surface of the heating element to the movable member is 30 μm or less.
The liquid ejection head according to claim 19 or 37.
【請求項55】 前記吐出口から吐出される液体はイン
クである請求項6、請求項11、請求項19もしくは請
求項37の液体吐出ヘッド。
55. The liquid discharge head according to claim 6, wherein the liquid discharged from the discharge port is ink.
【請求項56】 請求項1ないし55のいずれかの1項
に記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから液体
を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手
段と、を有する液体吐出装置。
56. A liquid discharge head comprising: the liquid discharge head according to claim 1; and a drive signal supply unit that supplies a drive signal for discharging a liquid from the liquid discharge head. apparatus.
【請求項57】 請求項1ないし55のいずれかの1項
に記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出
された液体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬
送手段と、を有する液体吐出装置。
57. A liquid discharge head according to claim 1, further comprising: a recording medium transport unit that transports a recording medium that receives the liquid discharged from the liquid discharge head. Liquid ejection device.
【請求項58】 前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、記録紙、布帛、プラスチック、金属、木材、皮革
を含む記録媒体に記録液体を付着させることで記録を行
う請求項56もしくは請求項57の液体吐出装置。
58. Recording is performed by ejecting a recording liquid from the liquid ejection head and attaching the recording liquid to a recording medium including recording paper, cloth, plastic, metal, wood, and leather. Liquid ejection device.
【請求項59】 前記液体吐出ヘッドから複数色の記録
液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付
着させることでカラー記録を行う請求項56若しくは請
求項57の液体吐出装置。
59. The liquid ejecting apparatus according to claim 56, wherein the liquid ejecting head ejects a plurality of colors of recording liquid and causes the plurality of colors of recording liquid to adhere to a recording medium to perform color recording.
【請求項60】 前記吐出口が被記録媒体の記録可能領
域の全幅に渡って、複数配されている請求項56若しく
は請求項57の液体吐出装置。
60. The liquid ejection apparatus according to claim 56, wherein a plurality of the ejection ports are arranged over the entire width of a recordable area of the recording medium.
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