JPH02511A - Liquid injection recording method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 技巧４Ｌ」 本発明は、液体噴射記録方法、より詳細には。[Detailed description of the invention] Technique 4L” The present invention relates to a liquid jet recording method, and more particularly, to a liquid jet recording method.
バブルを利用してインク滴を噴射させて記録を行う液体
噴射記録装置におけろ記録ヘッドの１％＠勅方法に関す
る。The present invention relates to a method for ejecting a recording head in a liquid jet recording apparatus that performs recording by ejecting ink droplets using bubbles.
便法１遣
液滴を吐出オリフィスから噴射させるに当って、発熱抵
抗体等を用いて熱エネルギー液体に付与し、エネルギー
が付与された液体に急峻な体積増大を伴う状態変化を生
じせしめ、その体積増大に基づく作用力によって液体を
吐出噴射せしめて記録を行う所謂バブル液体噴射記録装
置は、例えば、特１′、ａ昭５５−１６１６６号公報に
おいて公知である。Expedient method 1 When ejecting droplets from the discharge orifice, heat energy is applied to the liquid using a heating resistor, etc., and the energy is caused to cause a state change in the liquid accompanied by a sharp increase in volume. A so-called bubble liquid jet recording apparatus that performs recording by discharging and jetting a liquid using an acting force based on an increase in volume is known, for example, in Japanese Patent No. 1', No. 16166/1982.
而して、上記特開昭５５−１６１６６５号公報に記載さ
れた発明においては、気泡の体積増加のスピードを規定
して効果的な吐出性能を９；）るようにしているが、イ
ンク吐出性能に大きな影響を及ぼす気泡収縮に関する具
体的な記載があまりなく。Therefore, in the invention described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-161665, the speed of increase in the volume of bubbles is specified to ensure effective ejection performance. There are not many specific descriptions of bubble shrinkage, which has a large effect on
単に、体積増加の条件だけで、効果的な吐出性能が得ら
れると考えているようである。They seem to think that effective ejection performance can be obtained simply by increasing the volume.
しかし、インク吐出性能には、気泡収縮が影響を及ぼす
性能もあり９例えば、気泡収縮が影響を及ぼす性能とし
て、インク滴の切れのよい吐出。However, the ink ejection performance is affected by bubble contraction.9 For example, the performance affected by bubble contraction is the ejection of ink droplets with good sharpness.
サテライト滴のない吐出、１滴吐出後の次のインク供給
スピード（応答周波数スピードに関係する）等があり、
これらを抜きにして効果的なインク吐出性能は語れない
。There are ejection without satellite droplets, next ink supply speed after ejecting one drop (related to response frequency speed), etc.
Effective ink ejection performance cannot be discussed without considering these factors.
目 的
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、バブルジェット型液体噴射記録装随において、イ
ンクの吐出性能を向上させることを目的としてなされた
ものである。Purpose The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances.
In particular, this method was developed for the purpose of improving ink ejection performance in bubble jet type liquid jet recording devices.
遭−一一戊
本発明は、上記目的を達成するために、液滴を吐出する
ために設けられたオリフィスと、該オリフィスに連通し
、液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する
部分である熱作用部とを有する液吐出部と、熱エネルギ
ーを発生する手段としての′６４気熱変換体とを具備す
る記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法であって、オ
ン−オフ動作でＬつの信号が前記電気熱変換体に入力さ
れる時、前記電気熱変換体よりの熱が前記熱作用部にあ
る液体に作用して気泡を発生させ、該気泡の体積増加に
ともなう作用力で、前記オリフィスより液滴を吐出、飛
翔させ、被記録面に付着させて記録を行なう液体噴射記
録方法において、或いは。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention includes an orifice provided for discharging droplets, and an orifice that communicates with the orifice so that thermal energy acts on the liquid for discharging the droplets. A liquid jet recording method using a recording head comprising a liquid ejecting section having a heat acting section and a '64 pneumatic converter as a means for generating thermal energy, the method comprising: an on-off operation; When L signals are input to the electrothermal converter, the heat from the electrothermal converter acts on the liquid in the heat acting part to generate bubbles, and the acting force as the volume of the bubbles increases. , in a liquid jet recording method in which recording is performed by ejecting and flying droplets from the orifice and making them adhere to a recording surface;
液滴を吐出するために設けられたオリフィスと、該オリ
フィスに連通し、液滴を吐出するための熱エネルギーが
液体に作用する部分である熱作用部とを有する液吐出部
と、熱エネルギーを発生する手段としてのパルスレーザ
照射手段もしくは放電エネルギー付与手段とを具備する
記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法であって、オン
−オフ動作で１つの信号が前記パルスレーザ照射手段も
しくは放電エネルギー付与手段に入力される時、前記パ
ルスレーザ照射手段もしくは放電エネルギー付与手段よ
りの熱が前記熱作用部にある液体に作用して気泡を発生
させ、該気泡の体積増加にともなう作用力で前記オリフ
ィスより液滴を吐出、飛翔させ、被記録面に付着させて
記録を行なう液体噴射記録方法において、前記気泡が発
生してから最大体積になるまでの時間をｔｉ、最大体積
になってから消滅するまでの時間をｔｄとする時。A liquid ejecting part having an orifice provided for ejecting droplets, a heat acting part that communicates with the orifice and is a part where thermal energy acts on the liquid for ejecting the droplets, A liquid jet recording method using a recording head equipped with pulsed laser irradiation means or discharge energy application means as a means for generating, wherein one signal is generated by an on-off operation of the pulsed laser irradiation means or discharge energy application means. When the pulsed laser irradiation means or the discharge energy application means is inputted, the heat from the pulsed laser irradiation means or the discharge energy applying means acts on the liquid in the heat acting part to generate bubbles, and the acting force accompanying the increase in the volume of the bubbles causes the liquid to flow out of the orifice. In a liquid jet recording method in which recording is performed by ejecting and flying droplets and depositing them on the recording surface, the time from when the bubbles are generated until they reach the maximum volume is ti, and the time from when the bubbles reach the maximum volume until they disappear is When time is td.
なる関係式を満足して記録することを特徴としたもので
ある。以下、本発明の実施例に基いて説明する。It is characterized by recording satisfying the following relational expression. Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.
第１５図は１本発明が適用される液体噴射記録ヘッドの
一例を示す斜視図、第１６図は、該記録ヘッドを構成す
る蓋基板（第１６図（ａ））と基板（第１６図（ｂ））
の分解斜視図、第１７図は、蓋基板を裏側から見た斜視
図で１図中、１は蓋基板（流路板）、２は基板、３は液
体流入口、４は液体吐出口、５は溝、６はインク部屋を
形成するための領域、７は個別（独立）電極、８は共通
電極、９は発熱体で、基板２の表面には１発熱体９が共
通電極８とともに形成されており、蓋基板１と、基板２
とを接合することにより、溝５は液体（インク）流路及
び吐出口４を形成し、領域６は流入口３から導入される
記録液体（インク）を収容するためのインク部屋を形成
する６周知のように、基板２上に流路板１を接合した時
に、流路板１の溝５と基板２の上面とでインク流路が形
成され、このインク流路のインク吐出側下面の一部に発
熱体９が配設された構造となり、該発熱体９によってイ
ンクを加熱して該インク中に気泡（バブル）を発生せし
め、その気泡の体積変化によってインク流路の端部より
インク滴を噴射させるものである。FIG. 15 is a perspective view showing an example of a liquid jet recording head to which the present invention is applied, and FIG. 16 is a perspective view showing a lid substrate (FIG. 16(a)) and a substrate (FIG. 16(a)) constituting the recording head. b))
FIG. 17 is an exploded perspective view of the lid substrate as seen from the back side. 5 is a groove, 6 is a region for forming an ink chamber, 7 is an individual (independent) electrode, 8 is a common electrode, 9 is a heating element, and 1 heating element 9 is formed on the surface of the substrate 2 together with the common electrode 8. The lid substrate 1 and the substrate 2 are
By joining these, the groove 5 forms a liquid (ink) flow path and an ejection port 4, and the region 6 forms an ink chamber 6 for accommodating the recording liquid (ink) introduced from the inlet port 3. As is well known, when the flow path plate 1 is bonded to the substrate 2, an ink flow path is formed by the groove 5 of the flow path plate 1 and the upper surface of the substrate 2, and a part of the lower surface of the ink flow path on the ink discharge side is formed. The heating element 9 heats the ink to generate air bubbles in the ink, and the volume change of the air bubbles causes ink droplets to flow from the end of the ink flow path. It injects.
第１８図（ａ）〜（ｇ）は、上述のごときバブル利用の
インクジェットドロップジェネレータにおけるインク滴
生成過程を示す図で１図中、１０はインク、２０は気泡
、３０は生成されたインク滴で、その他流銘板１、基板
２、独立ｔｔｔ極７、共通電極８、発熱体９等は第１６
図に示した通りであり、周知のように、発熱体９を一時
的に加熱することによってインク滴３０を噴射させる。Figures 18(a) to (g) are diagrams showing the ink droplet generation process in the inkjet drop generator using bubbles as described above. In Figure 18, 10 is ink, 20 is a bubble, and 30 is a generated ink droplet. , other flow plate 1, substrate 2, independent ttt pole 7, common electrode 8, heating element 9, etc. are the 16th
As shown in the figure, the ink droplets 30 are ejected by temporarily heating the heating element 9, as is well known.
バブルインクジェットは、上述のようにして、流路内の
液体（インク）を薄膜抵抗体によって通電加熱してイン
クを急激に沸騰させ、発生した気泡の圧力作用によって
吐出口からインク液滴を吐出し、吐出した液滴を紙など
の被記録物に着弾して、記録画素を形成する。Bubble inkjet, as described above, heats the liquid (ink) in the flow path by energizing it with a thin film resistor to rapidly boil the ink, and then ejects ink droplets from the ejection port by the pressure effect of the generated bubbles. The ejected droplets land on a recording material such as paper to form recording pixels.
本発明は、上述のごときバブルジェット型インクジェッ
トの気泡の発生時間、収縮時間とインク吐出性能、とり
わけ、インク滴の切れのよい吐出。The present invention focuses on the bubble generation time, contraction time, and ink ejection performance of the above-mentioned bubble jet type inkjet, especially the sharp ejection of ink droplets.
サテライト滴のない吐出、１滴の吐出後の次のインク供
給スピード等との関係について、実験データにもとづき
、最適となるようにしたものであるが、最初に、バブル
ジェットの一般原理について説明する。The relationship between ejection without satellite droplets, the next ink supply speed after ejection of one drop, etc. was optimized based on experimental data.First, we will explain the general principle of bubble jet. .
気泡の発生・消滅過程は、ヒーター・流路の構成１通電
加熱条件等によって変化し、インクジェット記録装置と
して実用的であるためには、次のような条件を満足する
ことが必要である。The process of generation and disappearance of bubbles changes depending on the configuration of the heater and flow path, the current heating conditions, etc., and in order to be practical as an inkjet recording device, it is necessary to satisfy the following conditions.
（１）吐出に充分な圧力が得られること。(1) Sufficient pressure for discharge can be obtained.
（２）現象の再現性（気泡安定性）が良いこと。(2) Good reproducibility of the phenomenon (bubble stability).
（３）応答周波数が高いこと。(3) High response frequency.
このような条件は、日常的に見られる沸ａ現象から考え
ると、達成困難であるように思われる。Such conditions seem difficult to achieve in view of the boiling a phenomenon that is seen on a daily basis.
なぜなら。because.
（１）液滴を吐出させるためには、吐出口の液面の表面
張力に打ち勝って滴形成をさせる必要がある。(1) In order to eject droplets, it is necessary to overcome the surface tension of the liquid surface at the ejection port to form droplets.
ところが１通常の沸騰現象では、沸騰開始温度は液体の
沸点十数℃以下であり、対応する蒸気圧は大気圧に比べ
てそんなに高くない。However, in a normal boiling phenomenon, the boiling start temperature is below the boiling point of the liquid, a few dozen degrees Celsius, and the corresponding vapor pressure is not so high compared to atmospheric pressure.
（２）沸騰は、相変化と流れを伴なう複雑な伝熱現象で
あり、電気的・機械的現象に比べてはるかにランダムで
ある。また、高周波数で繰り返し駆動するためには１発
泡から消泡までの応答時間が短くなければならない、と
ころが１通常の沸騰条件下で温度上昇・下降の時定数を
減少させるには限界がある。(2) Boiling is a complex heat transfer phenomenon that involves phase changes and flow, and is much more random than electrical or mechanical phenomena. In addition, in order to repeatedly drive at a high frequency, the response time from one bubble generation to the disappearance of bubbles must be short, but there is a limit to reducing the time constant of temperature rise and fall under normal boiling conditions.
バブルジェット記録装置においては、熱伝導性の高い基
板の上に熱伝導性の低い薄い層（Ｗ熱層）および薄い電
気抵抗体層（ヒーター）を形成し、極めて短い加熱パル
ス（〜数μ５ｅｃ）で高熱流束をインクに与えることに
よって、上の条件を満足させている。すなわち。In a bubble jet recording device, a thin layer with low thermal conductivity (W thermal layer) and a thin electric resistor layer (heater) are formed on a highly thermally conductive substrate, and extremely short heating pulses (~several μ5ec) are applied. The above conditions are satisfied by imparting a high heat flux to the ink. Namely.
（１）薄膜技術によって形成された平滑な伝熱面に高熱
流束を与えることによって、非常に高い温度（水系イン
クの場合〜３００℃）までインクを過熱することができ
る。このときの蒸気圧は、大気圧の数１０倍に達し、液
滴を吐出させるのに充分である。(1) The ink can be heated to very high temperatures (~300° C. for water-based inks) by providing a high heat flux on the smooth heat transfer surface formed by thin film technology. The vapor pressure at this time reaches several tens of times the atmospheric pressure and is sufficient to discharge droplets.
（２）バブルジェットにおける発泡は、ヒーター面のく
ぼみなどに捕捉された気体が発泡の核になる通常の沸ｍ
現象と異なり、伝熱面近くのインクが過熱限界に到達す
ることによって一斉に気化するので、現象の再現性が高
い。(2) Foaming in a bubble jet is similar to normal boiling, where gas trapped in depressions on the heater surface becomes the nucleus of foaming.
Unlike this phenomenon, the ink near the heat transfer surface vaporizes all at once when it reaches the overheating limit, so the phenomenon is highly reproducible.
（３）加熱時には、Ｎ熱層の効果によってインクが充分
に加熱される。加熱時間が短いためごく一部のインク（
ヒーター上〜数μｍ）しか加熱されないうえ、気泡形成
後は、蒸気の断熱効果によってヒーターからの伝熱はほ
とんど停止する。従って、気泡の成長とともにインクの
温度および気泡内の圧力は、急激に低下し、キャビテー
ション気泡の状態となる。気泡の消滅速度は極めて大き
く、消泡時にＩｌｌによるヒーターの破壊が問題となる
ほどである。余分の熱は、′Ｍ熱層を通過して基板に逃
げる。(3) During heating, the ink is sufficiently heated by the effect of the N thermal layer. Due to the short heating time, some ink (
In addition, heat transfer from the heater almost stops due to the adiabatic effect of the steam after the bubbles are formed. Therefore, as the bubbles grow, the temperature of the ink and the pressure inside the bubbles decrease rapidly, resulting in a state of cavitation bubbles. The speed at which the bubbles disappear is extremely high, so much so that destruction of the heater by Ill becomes a problem when the bubbles disappear. Excess heat escapes to the substrate through the 'M thermal layer.
第り図は、本発明の一実施例を説明するための要部拡大
断面図、第２図は、熱作用部（ヒーター部）に発生する
気泡の体積Ｖの時間的変化を示す一例を示す図で、第２
図に示すように、気泡が発生してから、最大気泡体積Ｖ
ｍａｘになるまでの時間をｔｉ、最大気泡体積Ｖｏ＋ａ
ｘになってから消滅するまでの時間をｔｄとする。Fig. 2 is an enlarged sectional view of a main part for explaining one embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows an example showing a temporal change in the volume V of bubbles generated in a heat acting part (heater part). In the figure, the second
As shown in the figure, after the bubbles are generated, the maximum bubble volume V
Time to reach max ti, maximum bubble volume Vo+a
Let td be the time from when it becomes x until it disappears.
第１図は、インク漬吐出後の液室内（オリフィス近傍）
の状態を示すが、気泡２０は最大気泡に達した後、矢印
Ａの方向に収縮する。それにともない、オリフィス側で
はメニスカスが矢印Ｂのように引き込む、一方、右側の
インク供給側からは、気泡収縮にともなう作用力で矢印
Ｃのようにインクが移！！ｆＪ（供給）する、メニスカ
スの移動或いはインクの移！１ＩＪ（供給）は、気泡の
収縮スピードに大きく依存し、そのスピードがある範囲
内にない時。Figure 1 shows the liquid chamber (near the orifice) after ink immersion and discharge.
However, after the bubbles 20 reach the maximum bubble size, they contract in the direction of arrow A. As a result, on the orifice side, the meniscus pulls in as shown by arrow B, while from the ink supply side on the right side, ink moves as shown by arrow C due to the force of air bubble contraction! ! fJ (supply), meniscus movement or ink movement! 1IJ (supply) is highly dependent on the bubble contraction speed, and when that speed is not within a certain range.
次のような不具合が生ずる。たとえば、メニスカスの移
動に起因するものとしては、吐出インク滴の切れの悪さ
、サテライト滴の発生、オリフィスからの不要空気の吹
い込み、オリフィス面でのインクだれ等、又、インクの
移動（供給）に関しては。The following problems occur. For example, things caused by movement of the meniscus include poor cutting of ejected ink droplets, generation of satellite droplets, unnecessary air being blown from the orifice, ink dripping on the orifice surface, and ink movement (supply). about.
あまりに気泡収縮スピードが速いとそれにインク供給が
追従しなかったり（応答スピードが追いつかない）、又
、逆におそいと、記録スピードが遅くなり好ましくない
。If the bubble contraction speed is too fast, the ink supply will not be able to follow it (the response speed will not be able to keep up), and if it is too slow, the recording speed will become undesirable.
本発明は、気泡の発生、収縮の実験、観格を行なってい
るうちに、上記の現象（不具合点）が、気泡の発生、収
縮の挙動に大きく依存していることをつきとめ、好まし
い気泡の発生、収縮挙動条件を見いだすために、諸々の
角度から検討し、実際に多種多様の記録ヘッドを設計、
製作し１種々の角度からの実験を繰り返して、以下の条
件を見いだしたものである。すなわち。While conducting experiments and observations on the generation and contraction of bubbles, the present invention discovered that the above-mentioned phenomenon (defects) largely depend on the behavior of bubble generation and contraction. In order to find the conditions for generation and shrinkage behavior, we investigated from various angles and actually designed a wide variety of recording heads.
After manufacturing and repeating experiments from various angles, we found the following conditions. Namely.
ｔｄ
１≦ く１０ ・・・（１）
ｔｉ
となるような関係に、気泡の発生及び収縮スピードを規
定したものであるが、更に好適には、ｔｄ
１≦ 、〈５ ・・・（２）
とされ、最適には。The generation and shrinkage speed of bubbles are defined in the relationship such that td 1≦ 10...(1) ti, but more preferably, td 1≦, <5...(2) and optimally.
ｔｄ １≦ 、〈３ ・・・（３） とされる。td 1≦,〈3 ...(3) It is said that
気泡の発生及び収縮スピードは、加える信号電圧、パル
ス巾、パルス波形、パルス電流、インク物性、インク温
度、液室ディメンション、発熱部構成１発熱部材料１発
熱部ディメンション等によって変えられる。The speed of generation and contraction of bubbles is changed by the applied signal voltage, pulse width, pulse waveform, pulse current, ink physical properties, ink temperature, liquid chamber dimensions, heat generating part configuration, heat generating part material, heat generating part dimensions, etc.
第３図は、各パラメータを変化させ、ｔｄ／ｌｉの値を
変えて、それと吐出性能の関係を調べ、安定吐出領域（
良好印字品質領域）を示したデータの一例で、Ａ−Ｂ領
域は使用不可領域、Ｂ−Ｅ領域は実用印字品質領域、Ｃ
−Ｅ領域は良好印字品質領域、Ｄ−Ｅ領域は最良印字品
質領域、Ｅ−Ｆ領域は使用不可領域である。上式で、ｔ
ｄ／ｌｉの上限を３．５．１０という数字で示したが、
これはあくまでも平均値で、実際には、３±０．３゜５
±０．３．１０±０．３のバラツキの範囲をもっている
。この理由としては、上記の気泡の発生及び収縮スピー
ドを決定する各々の因子が実際に実験するうえにおいて
、バラツキをもっているからと考えられる。Figure 3 shows the stable discharge area (
This is an example of data showing the good printing quality area), where the A-B area is an unusable area, the BE area is a practical printing quality area, and the C area is an unusable area.
The -E area is a good print quality area, the DE area is a best print quality area, and the E-F area is an unusable area. In the above formula, t
Although the upper limit of d/li was indicated by the numbers 3.5.10,
This is just an average value, and the actual value is 3±0.3°5.
It has a variation range of ±0.3.10±0.3. The reason for this is thought to be that the factors that determine the speed of bubble generation and contraction described above vary in actual experiments.
なお、以上には、発熱体に通電することによって気泡を
発生させるバブルジェットについて説明したが、他に、
パルスレーザを照射したり、或いは放電によって気泡を
発生させろ方式のバブルジェットもあり１本発明は、そ
れらの方式の場合にも適用される。Although the bubble jet that generates bubbles by energizing a heating element has been described above, there are other methods as well.
There are also bubble jets that use pulsed laser irradiation or generate bubbles by electric discharge; the present invention is also applicable to these methods.
第４図は、前記気泡発生手段としてレーザ光を使用した
場合の実施例を説明するための気泡発生部の構成を示す
図で、レーザー発振器４０より発生されたレーザー光は
、光変調器４１において、光変調器駆動回路４２に入力
され、該光変調器駆動回路４２において電気的に処理さ
れ、該駆動回路４２より出力される画情報信号に従って
パルス変調される。パルス変調されたレーザー光は、走
査器４３を通り、集光レンズ４４によって気泡発生部の
外壁に焦点が合うように集光され、外壁を加熱し、内部
の気泡発生液１０内で気泡を発生させる。あるいは、気
泡発生部の壁は、レーザー光４５に対して透過性の材料
で作られ、集光レンズ４４によって、内部の気泡発生液
１０に焦点が合うように集光され、気泡発生液１０を直
接加熱することによって、気泡を発生させてもよい。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a bubble generating section for explaining an embodiment in which a laser beam is used as the bubble generating means. , is input to the optical modulator driving circuit 42, electrically processed in the optical modulator driving circuit 42, and pulse-modulated according to the image information signal output from the driving circuit 42. The pulse-modulated laser beam passes through a scanner 43 and is focused by a condensing lens 44 on the outer wall of the bubble generation section, heating the outer wall and generating bubbles in the bubble generation liquid 10 inside. let Alternatively, the wall of the bubble generating part is made of a material that is transparent to the laser beam 45, and the laser beam 45 is focused on the bubble generating liquid 10 inside by the condensing lens 44. Bubbles may be generated by direct heating.
次に、第５図を参照して、第４図に示したレーザ光を利
用したプリンターについて説明をする。Next, referring to FIG. 5, the printer using the laser beam shown in FIG. 4 will be explained.
ノズルは高密度に（たとえば、４ノズル／ａｍ）。High nozzle density (eg 4 nozzles/am).
又１紙中（たとえば、Ａ４横巾）すべてにわたってカバ
ーされるように集積されているものとする。It is also assumed that the items are accumulated so as to cover the entirety of one sheet of paper (for example, A4 width).
レーザー発振器４０より発振されたレーザー光は、光変
調器４１の入口開口に導かれる。光変調器４１において
、レーザー光は、光変調器４１への画情報入力信号に従
って強弱の変調を受ける。変調を受けたレーザー光は１
反射鎖４６によってその光路をビームエキスパンダー４
７の方向に曲げられ、ビームエキスパンダー４７に入射
する。ビームエキスパンダー４７により平行光のままビ
ーム径が拡大される。次に、ビーム径の拡大されたレー
ザー光は、高速で定速回転する回転多面鏡４８に入射さ
れる。回転多面鏡４８によって掃引されたレーザー光は
、集光レンズ４４によりドロップジェネレータの気泡発
生部５０の外壁もしくは、内部の気泡発生液に結像する
。それによって。Laser light emitted from the laser oscillator 40 is guided to the entrance aperture of the optical modulator 41. In the optical modulator 41, the laser light is modulated in intensity according to the image information input signal to the optical modulator 41. The modulated laser light is 1
The optical path is connected to the beam expander 4 by a reflective chain 46.
7 and enters the beam expander 47. The beam expander 47 expands the beam diameter while remaining parallel light. Next, the laser light whose beam diameter has been expanded is incident on a rotating polygon mirror 48 that rotates at a constant high speed. The laser beam swept by the rotating polygon mirror 48 forms an image on the outer wall of the bubble generating section 50 of the drop generator or on the bubble generating liquid inside thereof by the condensing lens 44 . Thereby.
各気泡発生液用流路内の気泡発生液には、気泡が発生し
、記録液滴を吐出し、記録紙６０に記録が行なわれる。Bubbles are generated in the bubble-generating liquid in each bubble-generating liquid flow path, recording droplets are ejected, and recording is performed on the recording paper 60.
第６図は、本発明の他の実施例を説明するための気泡発
生部の構成を示す図で、この実施例は。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a bubble generating section for explaining another embodiment of the present invention.
気泡発生液用流路の底に、一対の放電電極７１を配置し
、水中放電により、気泡を発生するものである。放電電
極７１は、気泡発生液用流路の底に、平板、針等を立体
的に配置したり、あるいは、蒸着、エツチング等のフォ
トファブリケーション技術により、平面的に配置したり
することも可能である。気泡発生部の内壁側に配置され
た一対の放電電極７１は、放電装置７０から高電圧のパ
ルスを受け、水中で放電をおこし、その放電によって発
生する熱により、瞬時に気泡を形成する。A pair of discharge electrodes 71 are arranged at the bottom of the bubble-generating liquid channel, and bubbles are generated by underwater discharge. The discharge electrode 71 can be arranged three-dimensionally using a flat plate, a needle, etc. at the bottom of the bubble-generating liquid channel, or can be arranged two-dimensionally by photofabrication technology such as vapor deposition or etching. It is. A pair of discharge electrodes 71 arranged on the inner wall side of the bubble generating section receive a high voltage pulse from the discharge device 70 to cause discharge in the water, and the heat generated by the discharge instantly forms bubbles.
第７図乃至第１４図は、前記放電電極７１の具体例を示
す図で、第７図に示した例は、電極を針状にして、電界
を集中させて効率よく （低エネルギーで）放電をおこ
すようにしたものである。7 to 14 are diagrams showing specific examples of the discharge electrode 71. In the example shown in FIG. 7, the electrode is shaped like a needle to concentrate the electric field and discharge efficiently (with low energy). It was designed to cause
第８図に示した例は、電極７１を２枚の平板電極にして
、電極間に安定して気泡が発生するようにしたものであ
る。針状の電極より１発生気泡の位置が安定している。In the example shown in FIG. 8, the electrode 71 is made of two flat plate electrodes so that air bubbles are stably generated between the electrodes. The position of one generated bubble is more stable than with a needle-shaped electrode.
第９図に示した例は、第８図に示した電極にほぼ同軸の
穴をあけたもので、２枚の電極の両穴がガイドになって
１発生気泡の位置はさらに安定する。In the example shown in FIG. 9, substantially coaxial holes are formed in the electrodes shown in FIG. 8, and the holes in the two electrodes serve as guides to further stabilize the position of one generated bubble.
第１０図に示した例は、リング状の電極の例であり、基
本的には第９図に示した例と同じであり。The example shown in FIG. 10 is an example of a ring-shaped electrode, and is basically the same as the example shown in FIG. 9.
その変形例である。This is a modified example.
第１１図に示した例は、一方をリング状電極とし、もう
一方を針状電極としたもので、リング状電極により１発
生気泡の安定性を狙い、針状電極により電界の集中によ
る効率を狙ったものである。In the example shown in Figure 11, one side is a ring-shaped electrode and the other is a needle-shaped electrode. That's what I was aiming for.
第１２図に示した例は、一方のリング状電極を。In the example shown in FIG. 12, one ring-shaped electrode is used.
気泡発生部の壁面に形成したもので、第１１図に示した
例の効果に加えて、基板上に平面的に電極を形成すると
いう製造上の容易さを狙ったものである。このような平
面的な電極は、蒸着（又はスパッタリング）や、フォト
エツチングの技術によって容易に高密度な複数個のもの
を製作することができ、特に、マルチアレイに威力を発
揮する。It is formed on the wall surface of the bubble generating section, and in addition to the effect of the example shown in FIG. 11, it is intended to facilitate manufacturing by forming the electrode planarly on the substrate. Such planar electrodes can be easily manufactured into a plurality of high-density electrodes by vapor deposition (or sputtering) or photoetching techniques, and are particularly effective in multi-arrays.
第１３図に示した例は、第１２図に示した例のリング状
電極形成部を電極の外周にそった形状で周囲から一段高
くしたもので、やはり発生気泡の安定性を狙ったもので
あり、第１２図に示した例よりも３次元的なガイドを付
は加えた分だけ安定する。In the example shown in Figure 13, the ring-shaped electrode forming part of the example shown in Figure 12 is shaped along the outer periphery of the electrode and raised one step higher than the surroundings, which is also aimed at stabilizing the generated bubbles. The structure is more stable than the example shown in FIG. 12 by adding a three-dimensional guide.
第１４図に示した例は、第１３図の例とは反対にリング
状電極形成部を周囲から下へ落しこんだ構造で、やはり
１発生気泡は安定して形成される。In the example shown in FIG. 14, contrary to the example shown in FIG. 13, the ring-shaped electrode forming part is dropped downward from the periphery, and one bubble is also stably formed.
勲 米
以上の説明から明らかなように、本発明によると、気泡
の発生、収縮スピードの条件を上記（１）式の範囲内に
設定することにより。Isao As is clear from the above explanation, according to the present invention, the conditions for bubble generation and contraction speed are set within the range of formula (1) above.
１．４２９滴の切れのよい吐出、 ロ、サテライト滴のない吐出、 ハ、ミスト状にならない均一液滴の吐出。1. Sharp discharge of 429 drops, B. Discharge without satellite droplets. C. Ejection of uniform droplets that do not form a mist.
二、オリフィスからの不要空気の吸い込みのない吐出。2. Discharge without sucking in unnecessary air from the orifice.
ホ、オリフィス面でのインクだれのない吐出。E, ink is ejected without dripping on the orifice surface.
へ、応答周波数の高速化吐出 を行うことができる。To, faster response frequency discharge It can be performed.
第１図は１本発明の一実施例を説明するための要部拡大
断面図、第２図は、気泡体積の時間変化を示す図、第３
図は、安定吐出領域の一例を示す図、第４図乃至第１４
図は、それぞれ気泡発生部の他の例を説明するための図
、第１５図は１本発明が適用される液体噴射記録ヘッド
の一例を示す斜視図、第１６図は、該記録ヘッドを構成
する蓋基板（第１６図（ａ））と基板（第１６図（ｂ）
）の分解斜視図、第１７図は、蓋基板を裏側から見た斜
視図、第１８図は、バブルジェット記録におけるインク
滴の生成過程を説明するための図である。
１・・・蓋基板（流路Ｗ）、２・・・基板、３・・・液
体流入口、４・・・液体吐出口、５・・・溝、６・・・
インク液室、７・・・個別（独立）電極、８・・・共通
電極、９・・・発熱体、１０・・・インク、２ｏ・・・
気泡、３０・・・インク滴。
４０・・・レーザー発振器、４１・・・光変調器、４２
・・・光変調器駆動回路、４３・・・走査器、４４・・
・集光レンズ、４６・・・反射鏡、４７・・・ビームエ
キスパンダ、４８・・・回転多面ｆｉ、５０・・・気泡
発生部、６０・・・記録紙、７０・・・放電装置、７１
・・・電極。
第 １ 図
第２図
２３４５６７ サンプＪしＮ。
第４図
ｔ＋ ｔｄ
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
悶
第
図
第
図
（ｅ）
（ｆ）
Ｏ仁＝＝
Ｃ＝年二二1 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining one embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram showing changes in bubble volume over time;
The figures are diagrams showing examples of stable discharge areas, Figures 4 to 14.
15 is a perspective view showing an example of a liquid jet recording head to which the present invention is applied, and FIG. 16 is a diagram illustrating another example of the bubble generating section, and FIG. 16 is a diagram illustrating the configuration of the recording head. The lid substrate (Fig. 16(a)) and the substrate (Fig. 16(b))
), FIG. 17 is a perspective view of the lid substrate seen from the back side, and FIG. 18 is a diagram for explaining the ink droplet generation process in bubble jet recording. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Lid substrate (channel W), 2... Substrate, 3... Liquid inlet, 4... Liquid discharge port, 5... Groove, 6...
Ink liquid chamber, 7... Individual (independent) electrode, 8... Common electrode, 9... Heating element, 10... Ink, 2o...
Air bubbles, 30...ink drops. 40... Laser oscillator, 41... Optical modulator, 42
... Optical modulator drive circuit, 43 ... Scanner, 44 ...
- Condensing lens, 46...Reflecting mirror, 47...Beam expander, 48...Rotating polygon fi, 50...Bubble generating section, 60...Recording paper, 70...Discharge device, 71
···electrode. Figure 1 Figure 2 234567 Sump J and N. Figure 4 t+ td Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure (e) (f) Ojin == C = Year 22
Claims (2)
、該オリフィスに連通し、液滴を吐出するための熱エネ
ルギーが液体に作用する部分である熱作用部とを有する
液吐出部と、熱エネルギーを発生する手段としての電気
熱変換体とを具備する記録ヘッドを使用する液体噴射記
録方法であって、オン−オフ動作で１つの信号が前記電
気熱変換体に入力される時、前記電気熱変換体よりの熱
が前記熱作用部にある液体に作用して気泡を発生させ、
該気泡の体積増加にともなう作用力で、前記オリフィス
より液滴を吐出、飛翔させ、被記録面に付着させて記録
を行なう液体噴射記録方法において、前記気泡が発生し
てから最大体積になるまでの時間をｔｉ、最大体積にな
ってから消滅するまでの時間をｔｄとする時、 １≦ｔｄ／ｔｉ＜１０ なる関係式を満足して記録することを特徴とする液体噴
射記録方法。(1) A liquid ejecting section having an orifice provided for ejecting droplets, and a heat acting section that communicates with the orifice and is a part where thermal energy for ejecting the droplets acts on the liquid; , a liquid jet recording method using a recording head comprising an electrothermal transducer as a means for generating thermal energy, when one signal is input to the electrothermal transducer in an on-off operation, Heat from the electrothermal converter acts on the liquid in the heat acting part to generate bubbles,
In a liquid jet recording method in which a liquid droplet is ejected from the orifice and made to fly by the acting force accompanying the increase in the volume of the bubble, and is attached to the recording surface to perform recording, from the time the bubble is generated until it reaches its maximum volume. A liquid jet recording method characterized in that recording is performed while satisfying the following relational expression: 1≦td/ti<10, where ti is the time from when the volume reaches the maximum volume to when it disappears.
、該オリフィスに連通し、液滴を吐出するための熱エネ
ルギーが液体に作用する部分である熱作用部とを有する
液吐出部と、熱エネルギーを発生する手段としてのパル
スレーザ照射手段もしくは放電エネルギー付与手段とを
具備する記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法であっ
て、オン−オフ動作で１つの信号が前記パルスレーザ照
射手段もしくは放電エネルギー付与手段に入力される時
、前記パルスレーザ照射手段もしくは放電エネルギー付
与手段よりの熱が前記熱作用部にある液体に作用して気
泡を発生させ、該気泡の体積増加にともなう作用力で前
記オリフィスより液滴を吐出、飛翔させ、被記録面に付
着させて記録を行なう液体噴射記録方法において、前記
気泡が発生してから最大体積になるまでの時間をｔｉ、
最大体積になってから消滅するまでの時間をｔｄとする
時、 １≦ｔｄ／ｔｉ＜１０ なる関係式を満足して記録することを特徴とする液体噴
射記録方法。(2) a liquid ejecting section having an orifice provided for ejecting droplets, and a heat acting section that communicates with the orifice and is a part where thermal energy acts on the liquid for ejecting the droplets; , a liquid jet recording method using a recording head equipped with pulsed laser irradiation means or discharge energy application means as a means for generating thermal energy, wherein one signal is generated in an on-off operation by the pulsed laser irradiation means or discharge energy applying means. When input to the discharge energy applying means, the heat from the pulsed laser irradiation means or the discharge energy applying means acts on the liquid in the heat acting part to generate bubbles, and the acting force as the volume of the bubbles increases. In a liquid jet recording method in which recording is performed by ejecting and flying droplets from the orifice and adhering them to the recording surface, the time from when the bubbles are generated to when they reach the maximum volume is ti,
A liquid jet recording method characterized in that recording is performed while satisfying the relational expression 1≦td/ti<10, where td is the time from when the volume reaches a maximum volume until it disappears.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308866A JP2907338B2 (en) | 1987-10-12 | 1987-12-07 | Liquid jet recording method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-256987 | 1987-10-12 | ||
| JP25698787 | 1987-10-12 | ||
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Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21959197A Division JP3109729B2 (en) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | Liquid jet recording head |
| JP8534999A Division JP3277203B2 (en) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | Liquid jet recording apparatus and recording head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02511A true JPH02511A (en) | 1990-01-05 |
| JP2907338B2 JP2907338B2 (en) | 1999-06-21 |
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ID=26542999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62308866A Expired - Lifetime JP2907338B2 (en) | 1987-10-12 | 1987-12-07 | Liquid jet recording method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2907338B2 (en) |
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|---|---|
| JP2907338B2 (en) | 1999-06-21 |
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