JP2983303B2 - Liquid jet recording head and liquid jet recording apparatus - Google Patents
Liquid jet recording head and liquid jet recording apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、吐出口より吐出される
液体を用いて記録を行う液体噴射記録装置および上記吐
出を行うための液体噴射記録ヘッドに関し、特には熱エ
ネルギーを利用して吐出を行う液体噴射記録ヘッドおよ
び該ヘッドを用いた液体噴射記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid jet recording apparatus for performing recording by using a liquid discharged from a discharge port and a liquid jet recording head for performing the above discharge, and more particularly to a liquid jet recording head for performing the discharge by utilizing thermal energy. The present invention relates to a liquid jet recording head for performing the above and a liquid jet recording apparatus using the head.
【0002】[0002]
【従来の技術】熱エネルギーを利用して液体を吐出する
液体噴射記録は、液体吐出のエネルギー発生手段として
例えば電気熱変換体を用い、ここで発生する熱エネルギ
ーをその熱作用面で液体に作用させて気化し、気泡を発
生させる。この気泡の生成に伴う液体の圧力変動により
吐出口から液体を吐出して記録を行う。2. Description of the Related Art In liquid jet recording in which a liquid is ejected by using thermal energy, for example, an electrothermal converter is used as an energy generating means for ejecting the liquid, and the thermal energy generated here acts on the liquid on its heat acting surface. To vaporize and generate air bubbles. The recording is performed by discharging the liquid from the discharge port by the pressure fluctuation of the liquid accompanying the generation of the bubble.
【0003】この方式による記録は、記録用の液体を吐
出するための吐出口を高密度に配列することができるた
め記録画像において高解像度が得られることや記録ヘッ
ドを小型化できるなどの利点を有している。[0003] Recording by this method has the advantages that the ejection ports for ejecting the recording liquid can be arranged at a high density, so that a high resolution can be obtained in a recorded image and the recording head can be downsized. Have.
【0004】しかしながら、吐出口を高密度に配列しよ
うとすると必然的に液流路を細くする必要がある。この
場合、液流路のイナータンスおよびインピーダンスが高
くなり液体を吐出した後、記録液が供給口から充填され
液流路の吐出口近傍にメニスカスが形成されるまでの時
間(リフィル時間)が長くなり、高速度記録を行う上で
障害となるものであった。However, in order to arrange the discharge ports at a high density, it is necessary to make the liquid flow path thinner. In this case, after the inertance and the impedance of the liquid flow path are increased and the liquid is discharged, the time (refill time) from when the recording liquid is filled from the supply port to when a meniscus is formed near the discharge port of the liquid flow path becomes longer. This is an obstacle to performing high-speed recording.
【0005】これに対し、液流路を短くすることによっ
てイナータンスやインピーダンスを低くし、これによ
り、リフィル時間を短縮することができるが、その場
合、液流路が短いことによって吐出液滴の速度及び体積
が減少し安定した記録が行えないという問題を生じる場
合があった。On the other hand, the inertia and the impedance can be reduced by shortening the liquid flow path, and the refill time can be shortened. In addition, there has been a case where the volume is reduced and stable recording cannot be performed.
【0006】特開昭60-204352 には、この問題を解消
し、短い液流路においても安定した吐出が行えるよう
に、液流路において電気熱変換体より供給口側に、記録
液の供給口側への流出を低減するための抵抗体を付設し
たインクジェット記録ヘッドが開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-204352 discloses a method of supplying a recording liquid to a supply port side of an electrothermal converter in a liquid flow path so as to solve this problem and perform stable ejection even in a short liquid flow path. There is disclosed an ink jet recording head provided with a resistor for reducing outflow to the mouth side.
【0007】また特開平1-87356 には、上記気泡の持つ
エネルギーの吐出に利用する割合を向上させるために、
熱発生部近傍の液流路の流れに直交する断面積が吐出口
側ほど大きい構造のインクジェット記録ヘッドが開示さ
れている。さらに、特開平1-195050には、熱エネルギー
作用部近傍の液流路の天井をそれ以外の部分より高くす
ることにより、特開昭56-139970 の構成要件である液流
路を気泡で遮断しないことの具体例が公開されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-87356 discloses that in order to improve the ratio of the energy used by the air bubbles to be discharged,
There is disclosed an ink jet recording head having a structure in which a sectional area orthogonal to a flow of a liquid flow path in the vicinity of a heat generating portion is larger on a discharge port side. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-195050 discloses that the liquid flow path, which is a component of Japanese Patent Application Laid-Open No. Specific examples of what not to do are published.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記特開昭60-204352 のような方法においては、 (1)液流路中に抵抗体を付設することは高密度化、マ
ルチノズル化するほど難しくなり、限界があること、 (2)抵抗体が電気熱変換体から離れすぎると抵抗体と
しての効果が低減し、逆に近すぎると発生した気泡が抵
抗体と流路壁との間に向って成長し、抵抗体としての効
果が半減する、という問題があった。したがって抵抗体
の形状、寸法、位置等の最適設計が難しく、最適に設計
できてもその効果が十分とは言えなかった。However, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-204352, it is difficult to (1) provide a resistor in the liquid flow path as the density and the number of nozzles increase. (2) If the resistor is too far from the electrothermal converter, the effect of the resistor will be reduced, and if it is too close, bubbles generated will be directed between the resistor and the flow path wall. And the effect as a resistor is reduced by half. Therefore, it is difficult to optimally design the shape, size, position, etc. of the resistor, and even if it can be optimally designed, the effect cannot be said to be sufficient.
【0009】また、上記特開平1-87356 の方法は、エネ
ルギー効率は良くなるがマルチノズル化に限度があっ
た。これに記載された発明によれば、液流路の断面積は
吐出側ほど大きくなるので、隣り合う液流路を隔てる壁
は必然的に薄くなることになる。ところが、壁を薄くし
すぎると強度が不足したり、気泡の圧力が隣りの液流路
に伝わり吐出に悪影響を及ぼすため、高密度化、マルチ
ノズル化には適さない。The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-87356 improves the energy efficiency, but has a limit to the formation of multiple nozzles. According to the invention described in this, since the cross-sectional area of the liquid flow path increases toward the discharge side, the wall separating the adjacent liquid flow paths is necessarily thinned. However, if the wall is too thin, the strength becomes insufficient, or the pressure of the bubbles is transmitted to the adjacent liquid flow path, which adversely affects the discharge, and is not suitable for high density and multi-nozzle.
【0010】さらに、上記特開平1-195050によれば液流
路を気泡で遮断しないので記録液の補給を充分に行え、
安定した吐出を行える。しかしながらこの公報には「熱
液体噴射記録ヘッドエネルギー作用部近傍の天井をそれ
以外の部分より高くした」と記載されているのみであ
る。Further, according to the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-195050, since the liquid flow path is not blocked by bubbles, the recording liquid can be sufficiently supplied.
Stable discharge can be performed. However, this publication only states that "the ceiling near the energy action portion of the thermal liquid jet recording head is higher than the other portions."
【0011】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、高密度で高速記録が安定的に行えるマルチノズル
の液体噴射記録ヘッドおよびこれを用いた液体噴射記録
装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a multi-nozzle liquid jet recording head capable of stably performing high-density high-speed recording and a liquid jet recording apparatus using the same. I do.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
熱エネルギーの利用によって液滴を吐出するために設け
られた複数の吐出口と、該吐出口にそれぞれ連通し前記
液滴を形成するための液体が供給される複数の液流路
と、該液流路のそれぞれに前記液体を供給するための複
数の供給口と、前記供給口のそれぞれに対応して設けら
れた熱エネルギーを発生する手段としての複数の電気熱
変換体を具備し、該電気熱変換体のそれぞれは、発生さ
れる熱エネルギーが前記液体に作用する面としての熱作
用面を前記液流路の底面に有する液体噴射記録ヘッドに
おいて、前記液流路の当該流路配列方向の幅は、前記電
気熱変換体の中央部から前記吐出口までの間で最大値を
とるとともに、少なくとも該最大値の部分から前記吐出
口および前記供給口まで何れの方向に向っても単調減少
していることを特徴とする。 According to the present invention, there is provided:
A plurality of discharge ports provided for discharging droplets by utilizing thermal energy, a plurality of liquid flow paths to which the liquids for forming the droplets are respectively communicated with the discharge ports, and the liquid A plurality of supply ports for supplying the liquid to each of the flow paths; and a plurality of electrothermal converters as means for generating thermal energy provided corresponding to each of the supply ports. Each of the heat converters is a liquid jet recording head having a heat acting surface as a surface on which the generated thermal energy acts on the liquid at the bottom surface of the liquid flow path, in the flow path arrangement direction of the liquid flow path. The width is
The maximum value between the center of the gas heat converter and the discharge port
And discharge from at least the portion of the maximum value.
Monotonous decrease in any direction to the mouth and the supply port
It is characterized by doing.
【0013】また、熱エネルギーの利用によって液滴を
吐出するために設けられた複数の吐出口と、該吐出口に
それぞれ連通し前記液滴を形成するための液体が供給さ
れる複数の液流路と、該液流路のそれぞれに前記液体を
供給するための複数の供給口と、前記吐出口のそれぞれ
に対応して設けられた熱エネルギーを発生する手段とし
ての複数の電気熱変換体を具備し、該電気熱変換体のそ
れぞれは、発生される熱エネルギーが前記液体に作用す
る面としての熱作用面を前記液流路の底面に有する液体
噴射記録ヘッドを有して記録を行う液体噴射記録装置に
おいて、前記液流路の当該流路配列方向の幅は、前記電
気熱変換体の中央部から前記吐出口までの間で最大値を
とるとともに、少なくとも該最大値の部分から前記吐出
口および前記供給口まで何れの方向に向っても単調減少
していることを特徴とする。Also, a plurality of discharge ports provided for discharging liquid droplets by utilizing thermal energy, and a plurality of liquid streams respectively connected to the discharge ports and supplied with the liquid for forming the liquid droplets. Channels, a plurality of supply ports for supplying the liquid to each of the liquid flow paths, and a plurality of electrothermal converters as means for generating thermal energy provided corresponding to each of the discharge ports. Each of the electrothermal transducers has a liquid jet recording head having a heat acting surface as a surface on which the generated thermal energy acts on the liquid at a bottom surface of the liquid flow path. In the jet recording apparatus, the width of the liquid flow path in the flow path arrangement direction is
The maximum value between the center of the gas heat converter and the discharge port
And discharge from at least the portion of the maximum value.
Monotonous decrease in any direction to the mouth and the supply port
It is characterized by doing.
【0014】[0014]
【作用】以上の構成によれば、液滴の吐出時には電気熱
変換体の熱によって発生した気泡は、液流路における、
電気熱変換体の中央部から前記吐出口までの間の最大幅
部分で成長し、また、液流路におけるこの最大幅部分に
よって吐出方向のインピーダンスを下げることができ
る。また、記録液のリフィル時には、供給口から吐出口
側に向かって広がり管を構成しているため、リフィル時
のインピーダンスを下げることができ、また、これは吐
出時のインピーダンスを高めることになる。According to the configuration described above [action], air bubbles generated by the heat of the electro-thermal transducer during the discharge of liquid droplets in the liquid flow path,
Maximum width between the center of the electrothermal transducer and the outlet
In this case, the impedance in the ejection direction can be reduced by this maximum width portion in the liquid flow path . Further, when the recording liquid is refilled, since the diverging pipe is formed from the supply port toward the ejection port side, the impedance at the time of refilling can be reduced, and this increases the impedance at the time of ejection.
【0015】[0015]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0016】まず、本発明の以下で述べる各実施例に底
流する本発明の原理について説明する。First, the principle of the present invention, which underflows in each of the embodiments described below, will be described.
【0017】記録ヘッドにおける液流路の構造は、電気
熱変換体のサイズ、位置、発生する熱エネルギー、液流
路の流路抵抗、吐出口の大きさ、形状等の全てを考慮
し、吐出される液滴の量とスピードを目標値に合せて決
定するが、上記したそれぞれの要素は製造プロセス上、
あるいは幾何学的な制限を有するので任意に設定できな
いことがある。もしこのような制限がないならば、液流
路は流路抵抗(インピーダンス、イナータンス)が小さ
いほど効率が良くなるので大きくかつ短くし、電気熱変
換体のサイズと位置および吐出口の大きさ等を調整し、
液滴の量とスピードを目標値に合せることができる。し
かし、例えばマルチノズル(複数吐出口)の場合には、
隣接液流路との間に隔壁が存在することによって液流路
の幅は制限を受けるし、隔壁を薄くしすぎて強度不足に
なることを避ける配慮も必要になるなど様々な制限的要
素が存在する。The structure of the liquid flow path in the recording head is determined by considering all of the size and position of the electrothermal transducer, the generated thermal energy, the flow path resistance of the liquid flow path, and the size and shape of the discharge port. The amount and speed of droplets to be determined are determined according to the target values.
Alternatively, it may not be able to be set arbitrarily because of geometric restrictions. If there is no such restriction, the liquid flow path should be large and short because the smaller the flow path resistance (impedance, inertance) is, the higher the efficiency is. Therefore, the size and position of the electrothermal converter, the size of the discharge port, etc. Adjust
The amount and speed of the droplet can be adjusted to the target value. However, for example, in the case of a multi-nozzle (multiple discharge ports),
There are various restrictive factors such as the width of the liquid flow path being restricted by the presence of the partition wall between the adjacent liquid flow paths, and the need to consider that the partition wall is too thin and insufficient in strength. Exists.
【0018】本発明は、流体インピーダンスの方向性お
よび流量依存性を利用したものである。すなわち、液流
路のインピーダンスを流路全体にわたってできるだけ小
さくしたいのは前述の通りだが、液流路のインピーダン
スを、液滴の吐出時と記録液の供給時のそれぞれに異な
らせることによって方向性および流量依存性を持たせ、
結果として吐出やリフィルの効率を良くするものであ
る。The present invention utilizes the directionality and flow rate dependence of the fluid impedance. That is, as described above, it is desired that the impedance of the liquid flow path be as small as possible over the entire flow path. However, by making the impedance of the liquid flow path different between when ejecting a droplet and when supplying a recording liquid, the directionality and With flow rate dependency
As a result, the efficiency of ejection and refilling is improved.
【0019】この説明には、液流路のインピーダンスを
電気熱変換体より吐出口側(前方)と供給口側(後方)
に分けて考えるとわかりやすい。液滴吐出時には、記録
液が前方に動きやすく後方に動きにくいと効率良く吐出
を行える。すなわち、インピーダンスは後方にくらべて
前方をより小さくすることが望ましい。一方、記録液の
供給時は、液流路内で後退した記録液を元の位置に戻そ
うとするので、前方でも後方でも記録液が動きやすいこ
とが望ましい。つまりインピーダンスは前方、後方とも
小さくする必要がある。すなわち、前方のインピーダン
スは常に小さく、後方のそれは、記録液の吐出時は大き
く、供給時は小さいと効率良い吐出やリフィルが行え
る。このように、後方のインピーダンスには場合によっ
て相反する特性が求められる。In this description, the impedance of the liquid flow path is set to the discharge port side (front) and the supply port side (rear) from the electrothermal converter.
It is easy to understand if you think about it. At the time of discharging droplets, if the recording liquid easily moves forward and does not easily move backward, efficient discharge can be performed. That is, it is desirable that the impedance be smaller at the front than at the rear. On the other hand, when the recording liquid is supplied, the recording liquid that has retreated in the liquid flow path attempts to return to the original position. That is, the impedance needs to be reduced both in the front and the rear. That is, if the front impedance is always small, and the rear impedance is large when the recording liquid is ejected and small when the recording liquid is supplied, efficient ejection and refilling can be performed. In this way, the rear impedance is required to have conflicting characteristics in some cases.
【0020】液流路の長さと幅の調整は、液流路のイン
ピーダンスを効果的に変える方法である。本発明は幅に
注目しなされた。液流路幅とインピーダンスの間には、
一般に、幅を大きくするとインピーダンスが小さくな
り、幅を小さくするとインピーダンスが大きくなるとい
う関係がある。上述したことから、液滴吐出時は前方の
幅を大きくし後方の幅は小さくすることが望ましいが、
記録液の供給時には後方の幅は大きくするのが良く、矛
盾した特性が求められる。しかし、吐出時と供給時の記
録液の動き方の違いを加味するとこの矛盾をほぼ解消す
ることができる。The adjustment of the length and width of the liquid flow path is a method of effectively changing the impedance of the liquid flow path. The present invention has focused on width. Between the liquid flow path width and the impedance,
In general, there is a relationship that the impedance decreases as the width increases, and the impedance increases as the width decreases. From the above, it is desirable to increase the front width and decrease the rear width during droplet discharge,
When the recording liquid is supplied, the rear width is preferably large, and contradictory characteristics are required. However, this contradiction can be almost completely eliminated by taking into account the difference in the movement of the recording liquid between the time of ejection and the time of supply.
【0021】すなわち、本発明者らは吐出と供給に必要
な時間の差に注目した。吐出は供給に比べて短時間で行
われるので流速が速く、供給はそれより遅い流れであ
る。この流速差と液流路構造の工夫でインピーダンスに
方向性及び流速依存性を持たせることができる。That is, the present inventors have paid attention to the difference in time required for ejection and supply. Since the discharge is performed in a shorter time than the supply, the flow velocity is high, and the supply is a slow flow. By devising the flow velocity difference and the structure of the liquid flow path, the impedance can be made directional and flow velocity dependent.
【0022】まず、液流路の後方について説明する。本
発明の液流路構造によれば、吐出時の記録液は電気熱変
換体から供給口に向って幅の小さくなる管(狭まり管)
を速く流れることになるので流れにくい。つまり、幅が
一定のときに比べると吐出方向と反対方向の流れに対し
てインピーダンスは大きくなり、効率良く吐出が行え
る。一方、供給時は流れの向きが逆になり供給口から電
気熱変換体に向い幅の大きくなる管(広がり管)をゆっ
くりと流れることになるのでこの流れに対するインピー
ダンスは低くなり記録液供給が速やかに行われる。次
に、液流路の前方について説明する。前方では吐出時、
供給時ともに記録液の流れは電気熱変換体から吐出口側
に向っている。従って効率を良くするには吐出口に向い
広がり管の構造であれば良い。First, the rear of the liquid flow path will be described. According to the liquid flow path structure of the present invention, the recording liquid at the time of discharge is a tube (a narrowing tube) whose width decreases from the electrothermal converter toward the supply port.
It will flow fast, so it is difficult to flow. That is, compared with the case where the width is constant, the impedance is increased with respect to the flow in the direction opposite to the discharge direction, and the discharge can be performed efficiently. On the other hand, at the time of supply, the direction of the flow is reversed, and the flow slowly flows through a pipe (spreading pipe) having a larger width from the supply port to the electrothermal converter. Done in Next, the front of the liquid flow path will be described. In front, when discharging,
At the time of supply, the flow of the recording liquid is directed from the electrothermal converter to the ejection port side. Therefore, in order to improve the efficiency, a structure of a divergent pipe facing the discharge port may be used.
【0023】以上から、流路全体としては供給口から吐
出口にむかって広がり管の構造にすると効率が良いこと
になる。しかし、液流路の前方構造には吐出液滴の量、
吐出速度の制御という重要な役割があるので、上述のよ
うに吐出等の効率を優先させる要因だけによってその構
造を決定することはできない。また、上述のような単な
る広がり管の構造では液流路の高密度化、マルチノズル
化に限界がある。そこで本発明の前方構造が生れた。す
なわち、液滴の量,吐出速度の制御のため電気熱変換体
部分から吐出口に向かって、液流路の幅が減少する構造
とした。このとき、液流路の最大幅部はより前方(吐出
口側)にあることが望ましいが、吐出圧力発生の作用中
心となる電気熱変換体より吐出口側にあれば本発明の効
果は実現できる。この構造によれば、吐出等の効率を向
上させるから液滴を所望の量、吐出速度に制御すること
が比較的容易であり、かつ高密度化、マルチノズル化が
可能となる。From the above, it can be said that the efficiency of the whole flow path is improved if the flow path has a divergent pipe structure from the supply port to the discharge port. However, the structure in front of the liquid flow path is
Because of the important role of controlling the ejection speed, the structure cannot be determined only by the factors that give priority to the efficiency of ejection or the like as described above. Further, in the structure of a simple expanding pipe as described above, there is a limit in increasing the density of the liquid flow path and in forming a multi-nozzle. Thus, the front structure of the present invention was born. In other words, the structure is such that the width of the liquid flow path decreases from the electrothermal transducer portion toward the discharge port in order to control the amount of the droplet and the discharge speed. At this time, it is desirable that the maximum width portion of the liquid flow path is further forward (discharge port side), but the effect of the present invention can be realized if it is closer to the discharge port than the electrothermal converter which acts as the center of action for generating the discharge pressure. it can. According to this structure, the efficiency of ejection and the like is improved, so that it is relatively easy to control the number of droplets to a desired amount and ejection speed, and it is possible to increase the density and the number of nozzles.
【0024】すなわち、本発明によれば、供給口側から
電気熱変換体部に向い広がり管となる液流路構造は、電
気熱変換体部中央部より前方で最大の液流路幅となり、
この最大幅の部分を極めて小さな部分としたのでこの幅
は液流路のピッチを考慮した最大限にとることができ
る。これにより、液流路全体の流路インピーダンスを下
げることができる。これに対して、従来の液流路は、最
大液流路幅部の延長が比較的長いので、隔壁の強度や気
泡圧力の隣接液流路への影響を考慮すると隔壁を薄くす
ることはできず、液流路のピッチに対してこの幅は、小
さなものであった。従って、本発明によりマルチノズル
化を小型に実現できる。本発明において、最大流路幅を
構成する部分の長さは液流路の隔壁を構成する材料の特
性、また、吐出口および供給口に向い単調に減少する割
合などから決定するが、点(長さ0)にしたときが最も
広い幅を実現できる。また電気熱変換体と液流路壁との
距離を大きくとれるので、気泡が壁におさえられずに無
理なく成長するようになり、気泡のエネルギーを吐出エ
ネルギーに変換する効率も向上する。That is, according to the present invention, the liquid flow path structure which becomes a divergent pipe from the supply port side to the electrothermal converter section has a maximum liquid flow path width in front of the central section of the electrothermal converter section,
Since the portion having the maximum width is extremely small, the width can be maximized in consideration of the pitch of the liquid flow path. Thereby, the flow path impedance of the entire liquid flow path can be reduced. On the other hand, in the conventional liquid flow path, the maximum liquid flow path width is relatively long, so that the thickness of the partition wall can be reduced in consideration of the strength of the partition wall and the influence of the bubble pressure on the adjacent liquid flow path. However, this width was smaller than the pitch of the liquid flow path. Therefore, the multi-nozzle can be reduced in size according to the present invention. In the present invention, the length of the portion forming the maximum flow path width is determined from the characteristics of the material forming the partition wall of the liquid flow path, the rate of monotonously decreasing toward the discharge port and the supply port, and the like. When the length is 0), the widest width can be realized. In addition, since the distance between the electrothermal transducer and the wall of the liquid flow path can be increased, the bubbles can grow without being restrained by the walls, and the efficiency of converting the energy of the bubbles into the discharge energy can be improved.
【0025】 実施例1および比較例 図1に示すように、基板4上に隔壁7を一定の間隔をお
いて形成し、その間に電気熱変換体5を設け、天板6を
かぶせて液体噴射記録ヘッドを得た。隔壁、基板および
天板で囲まれた空間が液流路1となり、吐出される液体
は供給口3から供給され、吐出口2から吐出される。Example 1 and Comparative Example As shown in FIG. 1, partition walls 7 are formed at regular intervals on a substrate 4, an electrothermal converter 5 is provided between them, and a top plate 6 is covered thereon to eject liquid. A recording head was obtained. The space surrounded by the partition, the substrate and the top plate becomes the liquid flow path 1, and the liquid to be discharged is supplied from the supply port 3 and discharged from the discharge port 2.
【0026】電気熱変換体5の中央付近では、隔壁の幅
をほぼゼロとし、液流路1の幅を最大とした(図におい
ては説明のためにある程度の幅をとってある)。In the vicinity of the center of the electrothermal converter 5, the width of the partition wall is set to almost zero, and the width of the liquid flow path 1 is maximized (in the figure, a certain width is taken for explanation).
【0027】各部の寸法は、吐出口面積40×30μm
2 、液流路長さ500μm、液流路高さ40μm、電気熱
変換体の大きさ32×150μm2 、液流路ピッチ10
5.8μmとした。液流路幅は、最大95μm(電気熱
変換体のほぼ中央部分)、最小30μm(供給口部分)
とした。The dimensions of each part are as follows: discharge port area 40 × 30 μm
2. Liquid channel length 500 μm, liquid channel height 40 μm, size of electrothermal transducer 32 × 150 μm 2 , liquid channel pitch 10
It was 5.8 μm. Liquid flow path width is maximum 95 .mu.m (substantially central portion of the electrothermal transducers), minimum 30 [mu] m (supply port portion)
And
【0028】図2は、本実施例の液流路1の部分を示し
た平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a portion of the liquid flow path 1 of the present embodiment.
【0029】従来の液体噴射記録ヘッドを比較例とし、
第2図と対応する図を図13に示した。比較例において
は、液流路1は供給口3方向には狭くなっていない。A conventional liquid jet recording head is used as a comparative example,
FIG. 13 shows a diagram corresponding to FIG. In the comparative example, the liquid flow path 1 is not narrowed in the direction of the supply port 3.
【0030】比較例においては、液流路幅を、最大70
μm(液流路主要部)、最小35μm(吐出口部分)とし
た以外は、各部の寸法は実施例1と同じである。In the comparative example, the liquid flow path width was set to a maximum of 70
The dimensions of each part are the same as those of the first embodiment, except that μm (main part of the liquid flow path) and minimum 35 μm (discharge port part).
【0031】本実施例の動作を、比較例と対比しながら
説明する。The operation of this embodiment will be described in comparison with a comparative example.
【0032】電気熱変換体5に電気パルスを加えると、
図2、図13のように気泡8が発生し、成長する。本実
施例では、液流路1の幅が電気熱変換体のほぼ中央部分
で最大値となるので気泡8は隔壁の影響を受けにくく楕
円状に自由な成長をする。一方比較例の流路最大幅は構
造的に本実施例より狭くなるので気泡8の成長に壁の存
在が影響し、気泡8は電気熱変換体よりもかなり長くな
り図13に示すひょうたん状になる。このため気泡のエ
ネルギーを利用する効率は本実施例のほうが良くなる。When an electric pulse is applied to the electrothermal converter 5,
Bubbles 8 are generated and grow as shown in FIGS. In the present embodiment, since the width of the liquid flow path 1 has the maximum value at the substantially central portion of the electrothermal converter, the bubbles 8 are less affected by the partition walls and grow freely in an elliptical shape. On the other hand, the maximum width of the flow path of the comparative example is structurally narrower than that of the present embodiment, so that the presence of the wall influences the growth of the bubble 8, and the bubble 8 is considerably longer than the electrothermal converter and becomes a gourd shape shown in FIG. Become. For this reason, the efficiency of utilizing the energy of bubbles is better in this embodiment.
【0033】また、記録液の供給時は、本実施例では記
録液が供給口3から広がり管状の液流路1を比較的ゆっ
くりと流れるため、供給時のインピーダンスは吐出時よ
り小さくなるが、比較例にこの効果はない。比較例の構
造は吐出時、供給時それぞれのインピーダンスの差が小
さいので、前述した吐出時と供給時のそれぞれで液流路
に求められる特性を満足することが困難である。このた
め、双方の、バランスでインピーダンスを決定してい
た。これに対して、本実施例によれば両者に要求される
特性を共にほぼ満足させることができる。In the present embodiment, when the recording liquid is supplied, the recording liquid spreads from the supply port 3 and flows through the tubular liquid flow path 1 relatively slowly, so that the impedance at the time of supply is smaller than that at the time of ejection. The comparative example does not have this effect. In the structure of the comparative example, since the difference in impedance between discharge and supply is small, it is difficult to satisfy the above-described characteristics required for the liquid flow path during discharge and during supply. Therefore, the impedance is determined by the balance between the two. On the other hand, according to the present embodiment, the characteristics required for both can be almost satisfied.
【0034】 実施例2 図3に示す実施例2の液体噴射記録ヘッドは、液流路1
の長さ200μm、電気熱変換体5の大きさ45×35
μm2 とした以外は実施例1と同様である。この例で
は、本発明の特色である広い液流路幅の効果を最大限利
用しており、最大液流路幅および電気熱変換体5を吐出
口2側に近づけ、電気熱変換体5の幅を広げ、液流路1
の長さを短くした。Second Embodiment A liquid jet recording head according to a second embodiment shown in FIG.
Length 200 μm, size of electrothermal transducer 5 45 × 35
The same as Example 1 except that μm 2 was used. In this example, the effect of the wide liquid flow path width, which is a feature of the present invention, is utilized to the utmost, and the maximum liquid flow path width and the electrothermal transducer 5 are brought closer to the discharge port 2 side. Widen the liquid flow path 1
Was shortened.
【0035】電気熱変換体5を吐出口2に近づけること
のできた理由は、気泡が自由に成長でき、比較例のよう
に記録液の流れ方向に伸びることがないためである。す
なわち、図13に示す比較例では、電気熱変換体5を吐
出口2に近づけすぎると気泡8が外気と連通し液流路1
内に空気が入り吐出不良の原因となる場合があるが、本
実施例ではこの心配がなくなった。さらに電気熱変換体
5が吐出口2に近いので小さな電気熱変換体5で吐出を
行えるようになり、効率が良くかつ省エネルギーも実現
した。また、流路長も短くできたので液流路1全体のイ
ンピーダンスを小さくする効果もあり、従来に比べてか
なりの効率アップとなった。The reason why the electrothermal transducer 5 can be brought close to the discharge port 2 is that bubbles can grow freely and do not extend in the flow direction of the recording liquid as in the comparative example. That is, in the comparative example shown in FIG. 13, when the electrothermal transducer 5 is too close to the discharge port 2, the air bubbles 8 communicate with the outside air and the liquid flow path 1
In some cases, air may get inside and cause discharge failure, but in this embodiment, this concern has been eliminated. Further, since the electrothermal converter 5 is close to the discharge port 2, the discharge can be performed by the small electrothermal converter 5, thereby achieving high efficiency and energy saving. Further, since the flow path length can be shortened, there is also an effect of reducing the impedance of the entire liquid flow path 1, and the efficiency is considerably improved as compared with the conventional case.
【0036】 実施例3 図4に示すように、基板4上に電気熱変換体5を一定の
間隔をおいて形成した(図4は分かり易さを優先させた
ため省略がある)。また天板6の、上記電気熱変換体5
に対応する位置に溝を設けて液流路1を形成した。天板
6と基板4を合せて液体噴射記録ヘッドを得た。各液流
路1は隔壁7により隔てられる。吐出される液体は供給
口3から供給され、吐出口2から吐出される。Example 3 As shown in FIG. 4, electrothermal transducers 5 were formed at regular intervals on a substrate 4 (FIG. 4 is omitted for the sake of clarity). The electrothermal transducer 5 of the top plate 6
The liquid flow path 1 was formed by providing a groove at a position corresponding to. The liquid ejecting recording head was obtained by combining the top plate 6 and the substrate 4. Each liquid flow path 1 is separated by a partition 7. The liquid to be discharged is supplied from the supply port 3 and discharged from the discharge port 2.
【0037】電気熱変換体5のほぼ中央付近では、隔壁
7の幅をほぼゼロとして(図においては説明のためにあ
る程度の幅をとってある)液流路幅を最大にするととも
に、液流路高さを最大にして、液流路1の断面積をこの
部分において最大とした。Near the center of the electrothermal converter 5, the width of the partition wall 7 is set to almost zero (a certain width is taken for illustration in the figure) to maximize the liquid flow path width, The path height was maximized, and the cross-sectional area of the liquid flow path 1 was maximized in this portion.
【0038】各部の寸法は、吐出口面積35×35μm
2、液流路最大高さ60μmとした以外は実施例1と同じ
である。The dimensions of each part are as follows: discharge port area 35 × 35 μm
2. Same as Example 1 except that the maximum height of the liquid flow path was 60 μm.
【0039】図5(a)は、本実施例の液流路の部分を
示した平面図であり、図5(b)はそのa−a′断面
図、図5(c)はそのb−b′断面図である。FIG. 5A is a plan view showing a portion of the liquid flow path of the present embodiment, FIG. 5B is a sectional view taken along the line aa 'of FIG. 5, and FIG. It is b 'sectional drawing.
【0040】本実施例の作用効果については実施例1と
同様である。The operation and effect of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】表1に本実施例1、2、3および比較例の
液体噴射記録ヘッド特性を示す。表からわかるように実
施例の液体噴射記録ヘッドは優れた特性を有する。Table 1 shows the characteristics of the liquid jet recording heads of Examples 1, 2, and 3 and Comparative Example. As can be seen from the table, the liquid jet recording heads of the examples have excellent characteristics.
【0043】 実施例4 図6,図7はそれぞれ図1,図2と同様の図を示し、実
施例1の変形例を示すものである。すなわち、液流路1
の最大幅部分を、実施例1に示した電気熱変換体5の中
央部から、さらに吐出口側へ配置した実施例を示す。こ
れにより、気泡8の成長を吐出口2側へ促し、より吐出
効率を高めることができる。Fourth Embodiment FIGS. 6 and 7 show views similar to FIGS. 1 and 2, respectively, showing a modification of the first embodiment. That is, the liquid flow path 1
In this embodiment, the maximum width portion is arranged further from the central portion of the electrothermal converter 5 shown in Embodiment 1 to the discharge port side. Thereby, the growth of the bubble 8 is promoted to the ejection port 2 side, and the ejection efficiency can be further improved.
【0044】なお、以下に記す各実施例も、同様に最大
幅位置をより吐出口側へ配置したものである。In each of the embodiments described below, the maximum width position is similarly located closer to the discharge port.
【0045】また、本例に示す構成において、図5に示
した実施例と同様に、液流路の最大幅の位置でその高さ
も最大とする構成としてもよい。Further, in the structure shown in this embodiment, similarly to the embodiment shown in FIG. 5, the height of the liquid channel at the position of the maximum width may be maximized.
【0046】さらに、図7中に破線a,bおよびcとで
それぞれ示すように、液流路1の構造を、これら破線の
いずれかあるいはこれらの組合せで示される構造として
もよい。すなわち、本発明による効果は、液流路の最大
幅部分が点または極めて短い線で構成され、少なくとも
その前方および後方に向かってその幅が減少する構造で
あって、しかも、前方における減少率が後方におけるそ
れよりも大きいことによって得られる。このことは、本
発明の各実施例に共通の原理である。Further, as shown by broken lines a, b and c in FIG. 7, the structure of the liquid flow path 1 may be a structure shown by any of these broken lines or a combination thereof. That is, the effect of the present invention is a structure in which the maximum width portion of the liquid flow path is constituted by a point or an extremely short line, and the width decreases at least toward the front and the rear thereof. Obtained by being greater than that at the rear. This is a principle common to the embodiments of the present invention.
【0047】 実施例5 図8は図3と同様の図を示し、実施例2の変形例を示す
ものである。本例は、液流路1の最大幅位置を実施例2
の場合よりも吐出口2側へ移した構造を示す。Fifth Embodiment FIG. 8 is a view similar to FIG. 3, showing a modification of the second embodiment. In the present embodiment, the maximum width position of the liquid flow path 1 is determined according to the second embodiment.
3 shows a structure shifted to the ejection port 2 side as compared with the case of FIG.
【0048】なお図3,図8の構成において、電気熱変
換体5のインク流れ方向に関した幅は、図2,図7の実
施例の幅に比べて大きく、図3,図8の電気熱変換体5
のインク流れ方向に関した長さよりも大きい。この構成
は、気泡の幅方向への成長を確実にし、電気熱変換体5
よりも吐出口側にあるインクを確実にしかも早急に吐出
せしめることが可能であると共に、リフィル特性をより
向上できるので好ましいものである。In the configuration shown in FIGS. 3 and 8, the width of the electrothermal transducer 5 in the ink flow direction is larger than the width of the embodiment shown in FIGS. Converter 5
Is longer than the length in the ink flow direction. This configuration ensures that the bubbles grow in the width direction, and the electrothermal converter 5
This is preferable because it is possible to discharge the ink located on the discharge port side more reliably and quickly, and to further improve the refill characteristics.
【0049】加えて、図3,図8の実施例の吐出口の幅
は、この電気熱変換体5の幅よりも小さいため、流路内
の急激かつ早急なインク吐出力をより集中させて良好な
記録を可能にしている。In addition, since the width of the discharge port in the embodiment shown in FIGS. 3 and 8 is smaller than the width of the electrothermal transducer 5, the rapid and quick ink discharge force in the flow path is more concentrated. It enables good recording.
【0050】さらに、図8の構成は、電気熱変換体5の
吐出口2側の端部が、流路幅が単調減少する領域ではな
く、ほぼ同等の流路幅の部分(或は、単調増加する領域
でも良い)にある。また、図8の構成は、図2,図7の
実施例と比較して上述した幅構成を有している。Further, in the configuration shown in FIG. 8, the end of the electrothermal transducer 5 on the discharge port 2 side is not a region where the flow path width monotonously decreases, but a portion having substantially the same flow path width (or a monotonous flow path width). The area may increase). The configuration of FIG. 8 has the above-described width configuration as compared with the embodiments of FIGS.
【0051】これらによれば、成長した気泡は、最大幅
よりも小さい幅の上流側で両側壁へ向って成長し易いの
で、電気熱変換体以降の下流側域のインクを急激に吐出
口側へ指向せしめることができる。しかも本例では気泡
の成長は、上流側へは相対的に小さくすることができる
のでリフィル効果も優れたものとなる。According to these, the grown bubbles are likely to grow toward both side walls on the upstream side having a width smaller than the maximum width, so that the ink in the downstream area after the electrothermal converter is rapidly discharged to the discharge port side. Can be directed to Moreover, in this example, the growth of bubbles can be made relatively small toward the upstream side, so that the refill effect is also excellent.
【0052】 実施例6 図9,図(a),(b)は、それぞれ図4,図5
(a),(b)と同様の図であり、実施例3の変形例を
示す。Embodiment 6 FIGS. 9, 9A and 9B are FIGS. 4 and 5 respectively.
14A and 14B are diagrams similar to FIGS. 14A and 14B and show a modification of the third embodiment.
【0053】図9,図10(a),(b)において、電
気熱変換体5の中央部より吐出口2側で、基板4の表面
において、隔壁7の幅をほぼゼロとしかつ液流路幅を最
大にする。さらに、液流路高さを液流路幅最大部よりさ
らに吐出口2側で最大とし、電気熱変換体5の中央部よ
り吐出口2側に液流路の断面積最大部を設けた。In FIGS. 9, 10 (a) and 10 (b), the width of the partition wall 7 is made substantially zero on the surface of the substrate 4 on the side of the discharge port 2 from the center of the electrothermal transducer 5, and Maximize width. Further, the height of the liquid flow path was further maximized on the side of the discharge port 2 than the maximum part of the liquid flow path width, and the maximum section of the liquid flow path was provided on the side of the discharge port 2 from the center of the electrothermal converter 5.
【0054】なお、各部の寸法は、吐出口面積35×3
5μm2 ,液流路最大幅95μm,液流路最大高さ60
μm,液流路最大高さ部の液流路天井の幅45μmとし
た意外は実施例1と同じである。The dimensions of each part are as follows.
5 μm 2 , liquid flow path maximum width 95 μm, liquid flow path maximum height 60
It is the same as the first embodiment except that the width of the liquid channel ceiling at the maximum height of the liquid channel is 45 μm.
【0055】図11は上述した液体噴射記録ヘッドを示
し、インクタンクを一体とした交換自在な形態のもので
ある。FIG. 11 shows the above-described liquid jet recording head, which is of a replaceable type in which an ink tank is integrated.
【0056】図に示す記録ヘッド10は、上述したよう
に液流路および共通液室を構成するための凹部(溝)を
形成した天板と、吐出エネルギーを発生するための電気
熱変換体およびこれに電気信号を供給するためのAl配
線等が成膜技術によってSi基板上に形成された基板とを
接合することによって構成される。The recording head 10 shown in the figure has a top plate having a concave portion (groove) for forming a liquid flow path and a common liquid chamber as described above, an electrothermal transducer for generating discharge energy, and An Al wiring or the like for supplying an electric signal thereto is formed by joining a substrate formed on a Si substrate by a film forming technique.
【0057】また、図中600は記録ヘッド本体10に
隣接して配設されるサブインクタンクであり、このサブ
インクタンク600および上記本体は蓋300および8
00によって支持される。さらに、1000はカートリ
ッジ本体、1100はカートリッジ本体の蓋部材であ
る。カートリッジ本体内部にはインクタンクが内蔵さ
れ、サブインクタンク600に適宜インクを供給する。
以上の記録ヘッド本体10とカートリッジ本体1000
とによってこれらが一体の記録ヘッドカートリッジ80
を得ることができる。In the figure, reference numeral 600 denotes a sub ink tank disposed adjacent to the recording head main body 10, and the sub ink tank 600 and the main body are provided with lids 300 and 8 respectively.
Supported by 00. Further, reference numeral 1000 denotes a cartridge main body, and 1100 denotes a lid member of the cartridge main body. An ink tank is built in the cartridge body, and supplies ink to the sub ink tank 600 as appropriate.
The above recording head body 10 and cartridge body 1000
These make the recording head cartridge 80
Can be obtained.
【0058】本発明の記録ヘッドは、図11に示すよう
にカートリッジ80の形態で得ることもでき、さらにこ
れを用いて図12のような液体噴射記録装置を構成する
ことができる。The recording head of the present invention can be obtained in the form of a cartridge 80 as shown in FIG. 11, and can be used to constitute a liquid jet recording apparatus as shown in FIG.
【0059】なお、図12において80は図11に示し
たカートリッジであり、このカートリッジ80は、押え
部材81によりキャリッジ51の上に固定されており、
これらはシャフト21に沿って長手方向に往復動可能と
なっている。また、キャリッジ51に対する位置決め
は、例えば蓋300に設けた穴と、キャリッジ15側に
設けたダボ等により行うことができる。さらに、電気的
接続は配線基板に設けた接続パッドに、キャリッジ51
上のコネクタを結合させればよい。In FIG. 12, reference numeral 80 denotes the cartridge shown in FIG. 11. The cartridge 80 is fixed on the carriage 51 by a pressing member 81.
These can be reciprocated in the longitudinal direction along the shaft 21. The positioning with respect to the carriage 51 can be performed by, for example, a hole provided in the lid 300 and a dowel provided on the carriage 15 side. Further, the electrical connection is made to the connection pads provided on the wiring board by the carriage 51.
What is necessary is just to couple the upper connector.
【0060】記録ヘッドにより吐出されたインクは、記
録ヘッドと微少間隔をおいて、プラテン19に記録面を
規制された記録媒体18に到達し、記録媒体18上に画
像を形成する。The ink ejected by the recording head reaches the recording medium 18 whose recording surface is regulated by the platen 19 at a minute interval from the recording head, and forms an image on the recording medium 18.
【0061】記録ヘッドには、ケーブル16およびこれに
結合する端子を介して適宜のデータ供給源より画像デー
タに応じた吐出信号が供給される。カートリッジ80
は、用いるインク色等に応じて、1ないし複数個(図で
は2個)を設けることができる。The recording head is supplied with an ejection signal corresponding to image data from an appropriate data supply source via a cable 16 and a terminal connected thereto. Cartridge 80
One or more (two in the figure) can be provided according to the ink color or the like to be used.
【0062】また、図12において、17はキャリッジ
51をシャフト21に沿って走査させるためのキャリッ
ジモータ、22はモータ17の駆動力をキャリッジ51
に伝達するワイヤである。また、20はプラテンローラ
19に結合して記録媒体18を搬送させるためのフィー
ドモータである。In FIG. 12, 17 is a carriage motor for scanning the carriage 51 along the shaft 21, and 22 is a driving force of the motor 17 for the carriage 51.
Wire to be transmitted to Reference numeral 20 denotes a feed motor which is coupled to the platen roller 19 to convey the recording medium 18.
【0063】本実施例の吐出口部は、単調に減少した端
部として図示してあるが、吐出口部を単調減少した部分
端よりもさらに小面積の吐出口部としても良く、吐出口
部に厚み(流れ方向に関しての長さ)を持たせた吐出部
としても良い。Although the discharge port of this embodiment is shown as a monotonically reduced end, the discharge port may be a discharge port having a smaller area than the monotonically reduced partial end. The discharge section may have a thickness (length in the flow direction).
【0064】 (その他) なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中で
も、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギと
して熱エネルギを発生する手段(例えば電気熱変換体や
レーザ光等)を備え、前記熱エネルギによりインクの状
態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置におい
て優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれ
ば記録の高密度化,高精細化が達成できるからである。(Others) The present invention includes a means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) for generating thermal energy as energy used for performing ink ejection, particularly in an ink jet recording system. An excellent effect is obtained in a recording head and a recording apparatus of a type in which the state of ink is changed by the thermal energy. This is because according to such a method, it is possible to achieve higher density and higher definition of recording.
【0065】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書,同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型,
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長,収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐
出させて、少なくとも1つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第4463359号明細書,同第
4345262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4313124号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
It is preferable to use the basic principle disclosed in the specification of Japanese Patent No. 796. This method is a so-called on-demand type,
Although it can be applied to any type of continuous type, in particular, in the case of the on-demand type, it can be applied to a sheet holding liquid (ink) or an electrothermal converter arranged corresponding to the liquid path. By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and film boiling occurs on the heat acting surface of the recording head. Liquid (ink) corresponding to this drive signal on a one-to-one basis.
This is effective because air bubbles inside can be formed. The liquid (ink) is ejected through the ejection opening by the growth and contraction of the bubble to form at least one droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.
【0066】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口,液路,電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第4558333号明細書,米国特許第44
59600号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭59−123670号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭59−138461号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。As the configuration of the recording head, in addition to the combination of the discharge port, the liquid path, and the electrothermal converter (linear liquid flow path or right-angled liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned respective specifications, U.S. Pat. No. 4,558,333 and U.S. Pat. No. 44,558 which disclose a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bending region.
A configuration using the specification of Japanese Patent No. 59600 is also included in the present invention. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and an aperture for absorbing a pressure wave of thermal energy is provided. The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration corresponding to a discharge unit. That is, according to the present invention, recording can be reliably and efficiently performed regardless of the form of the recording head.
【0067】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。Further, the present invention can be effectively applied to a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium on which a recording apparatus can record. Such a recording head may have a configuration that satisfies the length by a combination of a plurality of recording heads, or a configuration as one integrally formed recording head.
【0068】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。In addition, even in the case of the serial type as described above, the recording head fixed to the apparatus main body or the electric connection with the apparatus main body and the ink from the apparatus main body can be provided by being mounted on the apparatus main body. The present invention is also effective when a replaceable chip-type recording head that can be supplied or a cartridge-type recording head in which an ink tank is provided integrally with the recording head itself is used.
【0069】また、本発明に記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれ
ば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニ
ング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれと
は別の加熱素子或はこれらの組み合わせによる予備加熱
手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行な
うことも安定した記録を行なうために有効である。It is preferable to add recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, and the like provided as a configuration of the recording apparatus in the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. . If these are specifically mentioned, capping means for the recording head, cleaning means, pressurizing or suction means, preheating means using an electrothermal transducer or another heating element or a combination thereof, Performing a preliminary ejection mode in which ejection is performed separately from printing is also effective for performing stable printing.
【0070】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して1個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本
発明は極めて有効である。The type and number of recording heads to be mounted are, for example, different from those provided with only one ink corresponding to a single color ink and those corresponding to a plurality of inks having different recording colors and densities. A plurality may be provided. That is, for example, the printing mode of the printing apparatus is not limited to the printing mode of only the mainstream color such as black, but may be any of integrally forming the printing head or a combination of a plurality of printing heads. The present invention is also extremely effective for an apparatus provided with at least one of full colors by color mixture.
【0071】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいはインクジェット方式ではイ
ンク自体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整を
行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制
御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時に
インクが液状をなすものであればよい。加えて、積極的
に熱エネルギによる昇温をインクの固形状態から液体状
態への状態変化のエネルギとして使用せしめることで防
止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱
エネルギの記録信号に応じた付与によってインクが液化
し、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達す
る時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネ
ルギによって初めて液化する性質のインクを使用する場
合も本発明は適用可能である。このような場合のインク
は、特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60
−71260号公報に記載されるような、多孔質シート
凹部または貫通孔に液状又は固形物として保持された状
態で、電気熱変換体に対して対向するような形態として
もよい。本発明においては、上述した各インクに対して
最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもの
である。In addition, in the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, an ink which solidifies at room temperature or lower and which softens or liquefies at room temperature, or an ink jet system In general, the temperature of the ink itself is controlled within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. Anything can be used. In addition, the temperature rise due to thermal energy can be positively prevented by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or ink that solidifies in a standing state to prevent evaporation of the ink can be used. In any case, the ink is liquefied by the application of the thermal energy according to the recording signal, and the ink is liquefied, and the liquid ink is discharged. The present invention is also applicable to a case where an ink that liquefies for the first time by energy is used. In such a case, the ink is disclosed in JP-A-54-56847 or JP-A-60
As described in JP-A-71260, a configuration may be adopted in which a liquid or solid substance is held in a concave portion or through hole of a porous sheet and opposed to an electrothermal converter. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.
【0072】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。In addition, the form of the ink jet recording apparatus of the present invention is not limited to those used as image output terminals of information processing equipment such as computers, copying apparatuses combined with readers and the like, and facsimile apparatuses having a transmission / reception function. It may take a form.
【0073】[0073]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、液滴の吐出時には電気熱変換体の熱によって発
生した気泡は、液流路における、電気熱変換体の中央部
から前記吐出口までの間の最大幅部分で成長し、また、
液流路におけるこの最大幅部分によって吐出方向のイン
ピーダンスを下げることができる。また、記録液のリフ
ィル時には、供給口から吐出口側に向かって広がり管を
構成しているため、リフィル時のインピーダンスを下げ
ることができ、また、これは吐出時のインピーダンスを
高めることになる。According to apparent the present invention from the description above, according to the present invention, air bubbles generated by the heat of the electro-thermal transducer during the discharge of liquid droplets in the liquid flow path, the central portion of the electrothermal transducers
Grows at the maximum width between the discharge port and
The impedance in the ejection direction can be reduced by this maximum width portion in the liquid flow path . Further, when the recording liquid is refilled, since the diverging pipe is formed from the supply port toward the ejection port side, the impedance at the time of refilling can be reduced, and this increases the impedance at the time of ejection.
【0074】この結果、気泡のエネルギーを記録液の吐
出に利用する効率を良くするとともに、高密度化、マル
チノズル化に好適な液体噴射記録ヘッドおよびその装置
が得られる。さらに液流路幅の広さを最大限利用すれば
一層高効率になり、従来に比べて格段の省エネルギーが
実現できる。As a result, it is possible to obtain a liquid jet recording head and a device suitable for increasing the density and increasing the number of nozzles, while improving the efficiency of using the energy of bubbles for discharging the recording liquid. Furthermore, if the width of the liquid flow path is maximized, the efficiency will be further increased, and much more energy saving can be realized as compared with the conventional case.
【0075】さらに、吐出速度も従来のものと同等以上
の液体噴射記録ヘッドおよびその装置が得られる。Further, it is possible to obtain a liquid jet recording head and an apparatus thereof which have a discharge speed equal to or higher than the conventional one.
【図1】実施例1の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。FIG. 1 is a partial perspective view of a liquid jet recording head according to a first embodiment.
【図2】その液流路部分の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the liquid flow path portion.
【図3】実施例2の液流路部分の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a liquid flow path according to a second embodiment.
【図4】実施例3の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。FIG. 4 is a partial perspective view of a liquid jet recording head according to a third embodiment.
【図5】(a)および(b),(c)は、それぞれその
液流路部分の平面図および断面図である。FIGS. 5A, 5B, and 5C are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of the liquid flow path portion.
【図6】実施例4の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。FIG. 6 is a partial perspective view of a liquid jet recording head according to a fourth embodiment.
【図7】その液流路部分の平面図である。FIG. 7 is a plan view of the liquid flow path portion.
【図8】実施例5の液流路部分の平面図である。FIG. 8 is a plan view of a liquid channel portion according to a fifth embodiment.
【図9】実施例6の液体噴射記録ヘッドの部分斜視図で
ある。FIG. 9 is a partial perspective view of a liquid jet recording head according to a sixth embodiment.
【図10】(a)および(b)は、それぞれその液流路
部分の平面図および断面図である。FIGS. 10A and 10B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of the liquid flow path portion.
【図11】本発明の実施例にかかる液体噴射記録ヘッド
を用いて構成されるヘッドカートリッジの外観斜視図で
ある。FIG. 11 is an external perspective view of a head cartridge configured using the liquid jet recording head according to the embodiment of the present invention.
【図12】上記カートリッジを用いることが可能な液体
噴射記録ヘッドの外観斜視図である。FIG. 12 is an external perspective view of a liquid jet recording head that can use the cartridge.
【図13】従来の液体噴射記録ヘッドの液流路部分の平
面図である。FIG. 13 is a plan view of a liquid flow path portion of a conventional liquid jet recording head.
1 液流路 2 吐出口 3 供給口 4 基板 5 電気熱変換体 6 天板 7 隔壁 8 バブル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid flow path 2 Discharge port 3 Supply port 4 Substrate 5 Electrothermal converter 6 Top plate 7 Partition wall 8 Bubble
Claims (8)
するために設けられた複数の吐出口と、該吐出口にそれ
ぞれ連通し前記液滴を形成するための液体が供給される
複数の液流路と、該液流路のそれぞれに前記液体を供給
するための複数の供給口と、前記供給口のそれぞれに対
応して設けられた熱エネルギーを発生する手段としての
複数の電気熱変換体を具備し、該電気熱変換体のそれぞ
れは、発生される熱エネルギーが前記液体に作用する面
としての熱作用面を前記液流路の底面に有する液体噴射
記録ヘッドにおいて、 前記液流路の当該流路配列方向の幅は、前記電気熱変換
体の中央部から前記吐出口までの間で最大値をとるとと
もに、少なくとも該最大値の部分から前記吐出口および
前記供給口まで何れの方向に向っても単調減少している
ことを特徴とする液体噴射記録ヘッド。1. A plurality of discharge ports provided for discharging liquid droplets by utilizing thermal energy, and a plurality of liquid flows respectively connected to the discharge ports and supplied with a liquid for forming the liquid droplets. Channel, a plurality of supply ports for supplying the liquid to each of the liquid flow paths, and a plurality of electrothermal converters as means for generating thermal energy provided corresponding to each of the supply ports. Wherein each of the electrothermal transducers has a heat-acting surface on the bottom surface of the liquid flow path as a surface on which the generated thermal energy acts on the liquid; The width in the channel array direction is
When the maximum value is taken from the center of the body to the outlet
In addition, at least the discharge port and the portion from the maximum value
Monotonously decreasing in any direction up to the supply port
Liquid jet recording head, characterized in that.
ける当該減少率が、前記吐出口側が大であることを特徴
とする請求項1に記載の液体噴射記録ヘッド。 2. The liquid passage according to claim 1, wherein said liquid passage has a width in a direction in which said liquid passage is arranged.
The rate of decrease in the discharge port side is large.
The liquid jet recording head according to claim 1.
は、前記電気熱変換体の中央部から前記吐出口までの間
で最大値をとるとともに、少なくとも該最大値の部分か
ら前記吐出口および前記供給口まで何れの方向に向って
も単調減少していることを特徴とする請求項1または2
に記載の液体噴射記録ヘッド。 3. The height of the liquid flow path in the flow path arrangement direction.
Is a distance from the center of the electrothermal transducer to the discharge port.
At the maximum value, and at least the maximum value part
To the discharge port and the supply port in any direction
3 is also monotonically decreasing.
3. The liquid jet recording head according to item 1.
沸騰を生じさせ、該膜沸騰による気泡の生成に基づいて
液滴を吐出することを特徴とする請求項1ないし3のい
ずれかに記載の液体噴射記録ヘッド。4. cause film boiling in the liquid by said thermal energy, claims 1, wherein the discharging droplets on the basis of the generation of bubbles due to the film boiling 3 Neu
A liquid jet recording head according to any of the preceding claims.
するために設けられた複数の吐出口と、該吐出口にそれ
ぞれ連通し前記液滴を形成するための液体が供給される
複数の液流路と、該液流路のそれぞれに前記液体を供給
するための複数の供給口と、前記吐出口のそれぞれに対
応して設けられた熱エネルギーを発生する手段としての
複数の電気熱変換体を具備し、該電気熱変換体のそれぞ
れは、発生される熱エネルギーが前記液体に作用する面
としての熱作用面を前記液流路の底面に有する液体噴射
記録ヘッドを有して記録を行う液体噴射記録装置におい
て、 前記液流路の当該流路配列方向の幅は、前記電気熱変換
体の中央部から前記吐出口までの間で最大値をとるとと
もに、少なくとも該最大値の部分から前記吐出口および
前記供給口まで何れの方向に向っても単調減少している
ことを特徴とする液体噴射記録装置。5. A plurality of discharge ports provided for discharging liquid droplets by utilizing thermal energy, and a plurality of liquid streams each of which communicates with said discharge port and is supplied with a liquid for forming said liquid droplets. Channels, a plurality of supply ports for supplying the liquid to each of the liquid flow paths, and a plurality of electrothermal converters as means for generating thermal energy provided corresponding to each of the discharge ports. Each of the electrothermal transducers has a liquid jet recording head having a heat acting surface as a surface on which the generated thermal energy acts on the liquid at a bottom surface of the liquid flow path. In the jet recording apparatus, the width of the liquid flow path in the flow path arrangement direction may be the electrothermal conversion.
When the maximum value is taken from the center of the body to the outlet
In addition, at least the discharge port and the portion from the maximum value
Monotonously decreasing in any direction up to the supply port
Liquid jet recording apparatus characterized by.
ける当該減少率が、前記吐出口側が大であることを特徴
とする請求項5に記載の液体噴射記録装置。 6. The width of the liquid flow path in the flow path arrangement direction.
The rate of decrease in the discharge port side is large.
The liquid jet recording apparatus according to claim 5, wherein
は、前記電気熱変換体の中央部から前記吐出口までの間
で最大値をとるとともに、少なくとも該最大値の部分か
ら前記吐出口および前記供給口まで何れの方向に向って
も単調減少していることを特徴とする請求項5または6
に記載の液体噴射記録装置。 7. The height of the liquid flow path in the flow path arrangement direction.
Is a distance from the center of the electrothermal transducer to the discharge port.
At the maximum value, and at least the maximum value part
To the discharge port and the supply port in any direction
7. The device according to claim 5, wherein said value also monotonically decreases.
3. The liquid jet recording apparatus according to item 1.
沸騰を生じさせ、該膜沸騰による気泡の生成に基づいて
液滴を吐出することを特徴とする請求項5ないし7のい
ずれかに記載の液体噴射記録装置。8. cause film boiling in the liquid by said thermal energy, 5 to claim, characterized in that for discharging droplets on the basis of the generation of bubbles due to the film boiling 7 Neu
A liquid jet recording apparatus according to any of the preceding claims.
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JPH04211950A JPH04211950A (en) | 1992-08-03 |
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