JPH04152142A - Liquid jet recording method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To perform gradation recording making high density arrangement possible and to ensure more stable high dot position accuracy by changing input energy corresponding to image data and generating a heat gradient on an electrothermal converter layer in a current supply direction and performing recording at the time of such a condition that the max. length of a liquid column extending in an emitting direction becomes larger than the length of an air bubble in the emitting direction. CONSTITUTION:A radiation body 16 is not uniformly provided to the entire surface of a heater layer 12 but provided so that the area covering the heater layer 12 changes as it goes toward an earth electrode 14 from a control electrode 13. By this constitution, a heat gradient is provided on the heater layer in a current supply direction by the effect of the radiation body. The size of the air bubble generated on an electrothermal converter layer is changed so as to change the amount of the liquid emitted from an emitting orifice and, at this time, the length of the air bubble on the side of a liquid emitting direction is set to lb and the max. length of a liquid column immediately before the liquid column extending in the same direction is cut is set to lj and, at the time of a condition becoming lb>lj, recording is performed. From an example, this condition is satisfied when driving voltage is 19.5V or more.

Description

【発明の詳細な説明】 １亙分互 本発明は、液体噴射記録方法、より詳細には。[Detailed description of the invention] 1st division The present invention relates to a liquid jet recording method, and more particularly, to a liquid jet recording method.

インクジェットプリンタの階調記録を可能とする液体噴
射記録方法のより安定した方法に関するものである。The present invention relates to a more stable liquid jet recording method that enables gradation recording with an inkjet printer.

盗」ｑ【１ ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の
行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記録法
であって、これまでにも様々な方式が提案され、改良が
加えられて商品化されたものもあれば、現在もなお実用
化への努力が続けられているものもある。[1] Non-impact recording methods have recently attracted attention because the noise generated during recording is so small that it can be ignored. Among them, high-speed recording is possible,
However, the so-called inkjet recording method, which allows recording on plain paper without the need for special fixing treatment, is an extremely powerful recording method, and various methods have been proposed, improved, and commercialized. Some have been developed, and efforts are still being made to put them into practical use.

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液体の小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔させ、記録
部材に付着させて記録を行うものであって、この記録液
体の小滴の発生法及び発生された記録液小滴の飛翔方向
を制御する為の制御方法によって幾つかの方式に大別さ
れる。In this type of inkjet recording method, recording is performed by causing droplets of a recording liquid called ink to fly and adhere to a recording member. There are several types of methods depending on the control method used to control the flight direction of the generated recording liquid droplets.

先ず第１の方式は例えばＵ　Ｓ　Ｐ　３０６０４２９に
開示されているもの（Ｔｅｌｅ　ｔｙｐｅ方式）であっ
て、記録液体の小滴の発生を静電吸引的に行い１発生し
か記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し、記録部
材上に記録液体小滴を選択的に付着させて記録を行うも
のである。First, the first method is the one disclosed in, for example, USP 3060429 (Tele type method), in which small droplets of the recording liquid are generated by electrostatic attraction, and only one recording liquid droplet is generated by the recording signal. Recording is performed by controlling the electric field in accordance with the temperature and selectively depositing recording liquid droplets on the recording member.

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速電極間に
電界を掛けて、−様に帯電した記録液体の小滴をノズル
より吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録信号に
応じて電気制御可能な様に構成されたｘｙ偏向電極間を
飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴を記録
部材上に付着させて記録を行うものである。To explain this in more detail, an electric field is applied between the nozzle and the accelerating electrode to eject a negatively charged recording liquid droplet from the nozzle, and the ejected recording liquid droplet is converted into a recording signal. Accordingly, the droplet is caused to fly between x and y deflection electrodes configured to be electrically controllable, and the droplet is selectively deposited on the recording member by changing the intensity of the electric field to perform recording.

第２の方式は、例えばＵ　Ｓ　Ｐ　３５９６２７５、Ｕ
ＳＰ　３２９８０３０等に開示されている方式（Ｓｗｅ
ｅｔ方式）であって、連続振動発生法によって帯電量の
制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された
帯電量の制御された小滴を、−様の電界が掛けられてい
る偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を
行うものである。The second method is described, for example, in USP 3596275, U
The method disclosed in SP 3298030 etc. (Swe
et method), in which droplets of recording liquid with a controlled amount of charge are generated by a continuous vibration generation method, and a --like electric field is applied to the generated droplets with a controlled amount of charge. Recording is performed on a recording member by flying between deflection electrodes.

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッ
ドを構成する一部であるノズルのオリフィス（吐出口）
の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電電極
を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子に一
定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を
機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴を吐
出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記録液
体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に応じ
た電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液体の
小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電極間
を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受け、
記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る様に
されている。Specifically, the orifice (discharge port) of a nozzle, which is a part of the recording head to which the piezo vibrating element is attached.
A charged electrode configured to have a recording signal applied thereto is arranged at a predetermined distance in front of the piezo vibrating element, and an electric signal of a constant frequency is applied to the piezo vibrating element to mechanically vibrate the piezo vibrating element, A small droplet of recording liquid is ejected from the ejection port. At this time, charges are electrostatically induced in the recording liquid droplet discharged by the charging electrode, and the droplet is charged with an amount of charge corresponding to the recording signal. When a droplet of recording liquid with a controlled amount of charge flies between deflection electrodes to which a constant electric field is uniformly applied, it is deflected according to the amount of charge applied.
Only the droplets carrying the recording signal are allowed to deposit on the recording member.

第３の方式は例えばＵ　Ｓ　Ｐ　３４１６１５３に開示
されている方式（Ｈｅｒｔｚ方式）であって、ノズルと
リング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動発生法に
よって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録する方式
である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間に掛ける
電界強度を記録信号に応じて変調することによって小滴
の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出して記録す
る。The third method is, for example, the method disclosed in U.S.P. 3416153 (Hertz method), in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charged electrode, and small droplets of recording liquid are generated by a continuous vibration generation method. This method records by atomizing it. That is, in this method, the atomization state of droplets is controlled by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charging electrode in accordance with the recording signal, and the gradation of the recorded image is produced.

第４の方式は、例えばＵ　Ｓ　Ｐ　３７４７１２０に開
示されている方式（Ｓｔｅｔｙｐｅ方式、この方式は前
記３つの方式とは根本的に原理が異なるものである。The fourth method is, for example, the method disclosed in U.S. Pat. No. 3,747,120 (Stetype method), which is fundamentally different in principle from the above three methods.

即ち、前記３つの方式は、何れもノズルより吐出された
記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し
、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着さ
せて記録を行うのに対して。That is, in all three methods, the droplets of recording liquid ejected from the nozzle are electrically controlled while they are in flight, and the droplets carrying the recording signal are selectively attached to the recording member. In contrast, recording is performed by

このＳｔｅｔｙｐｅ方式記録信号に応じて吐出口より記
録液体の小滴を吐出飛翔させて記録するものである。Recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from an ejection port in response to the Stetype recording signal.

つまり、Ｓｔｅｍｍｅｔｙｐｅ方式体を吐出する吐出口
を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子に
、電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号をピ
エゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従っ
て前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記録
部材に付着させることで記録を行うものである。That is, an electrical recording signal is applied to a piezoelectric vibrating element attached to a recording head having an ejection port for ejecting a Stemmetype body, and this electric recording signal is converted into mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element. Recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from the ejection opening in response to mechanical vibration and adhering them to the recording member.

これ等、従来の４つの方式は各々に特長を有するもので
あるが、又、他方において解決され得る可き点が存在す
る。These four conventional methods each have their own advantages, but there are also points that can be solved in the other method.

即ち、前記第１から第３の方式は記録液体の小滴の発生
の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、小
滴の偏向制御も電界制御である。That is, in the first to third methods, the direct energy for generating droplets of the recording liquid is electrical energy, and the deflection control of the droplets is also electric field control.

その為、第１の方式は、構成上はシンプルであるが、小
滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノズ
ル化が困難であるので高速記録には不向きである。Therefore, although the first method is simple in structure, it requires a high voltage to generate droplets, and it is difficult to use a multi-nozzle recording head, making it unsuitable for high-speed recording.

第２の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴の
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドツトが生じ易いこと等の問題点がある。The second method allows the recording head to have multiple nozzles and is suitable for high-speed recording, but it has a complicated structure, and the electrical control of recording liquid droplets is sophisticated and difficult, and satellite dots are placed on the recording member. There are problems such as easy occurrence of.

第３の方式は、記録液体小滴を霧化することによって階
調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他方
霧化状態の制御が困難であること。The third method has the advantage that images with excellent gradation can be recorded by atomizing recording liquid droplets, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state.

記録画像にカブリが生ずること及び記録ヘッドのマルチ
ノズル化が困難で、高速記録には不向きであること等の
諸問題点が存する。There are various problems such as fogging in the recorded image, difficulty in forming a recording head with multiple nozzles, and unsuitability for high-speed recording.

第４の方式は、第１乃至第３の方式に比べ利点を比較的
多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド（ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）で記録液体をノズルの吐
出口より吐出して記録を行う為に、第１乃至第３の方式
の様に吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかっ
た小滴を回収することが不要であること及び第１乃至第
２の方式の様に、導電性の記録液体を使用する必要性が
なく記録液体の物質上の自由度が大であること等の大き
な利点を有する。丙午ら、一方において、記録ヘッドの
加工上に問題があること、所望の共振数を有するピエゾ
振動素子の小型化が極めて困難であること等の理由から
記録ヘッドのマルチノズル化が難しく、又、ピエゾ振動
素子の機械的振動という機械的エネルギーによって記録
液体小滴の吐出飛翔を行うので高速記録には向かないこ
と、等の欠点を有する。The fourth method has relatively many advantages compared to the first to third methods. In other words, the structure is simple, and since recording is performed by ejecting recording liquid from the ejection opening of the nozzle on-demand, it is possible to reduce the number of small droplets that fly as in the first to third methods. Second, it is not necessary to collect droplets that are not needed to record an image, and unlike the first and second methods, there is no need to use a conductive recording liquid, and the material of the recording liquid is It has great advantages such as a high degree of freedom. On the other hand, it is difficult to make the recording head multi-nozzle because there are problems in processing the recording head, and it is extremely difficult to miniaturize the piezoelectric vibrating element having the desired resonance number. This method has drawbacks such as that it is not suitable for high-speed recording because the recording liquid droplets are ejected and ejected in flight using the mechanical energy of the mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element.

このように従来の液体噴射記録方法には、構成上、高速
記録化上、記録ヘッドのマルチノズル化上、サテライト
ドツトの発生及び記録画像のカブリ発生等の点において
、一長一短があって、その長所を利する用途にしか適用
し得ないという制約が存在していた。As described above, conventional liquid jet recording methods have advantages and disadvantages in terms of structure, high-speed recording, multi-nozzle recording heads, generation of satellite dots, and fogging of recorded images. There was a restriction that it could only be applied to uses that benefit the public.

しかし、この不都合も本出頴人が先に提案したインクジ
ェット記録方式を採用することによってほぼ解消するこ
とができる。かかるインクジェット記録方式は、特公昭
５６−９４２９号公報にその詳細が説明されているが、
ここにそれを要約すれば、液室内のインクを加熱して気
泡を発生させてインクに圧力上昇を生じさせ、微細な毛
細管ノズルからインクを飛び出させて、記録するもので
ある。その後、この原理を利用して多くの発明がなされ
た。その中の１つとして、たとえば、特公昭５９−３１
９４３号公報がある。これは、発熱量調整構造を有する
発熱部を具備する電気熱変換体に階調情報を有する信号
を印加し１発熱部に信号に応じた熱量を発生させること
により階調記録を行う事を特徴とするものであった。具
体的には。However, this inconvenience can be almost eliminated by adopting the inkjet recording method proposed earlier by Hideto Motoide. The details of this inkjet recording method are explained in Japanese Patent Publication No. 56-9429.
To summarize it here, the ink in the liquid chamber is heated to generate bubbles, which causes a pressure increase in the ink, and the ink is ejected from a fine capillary nozzle to record. Since then, many inventions have been made using this principle. As one of them, for example,
There is a publication No. 943. This is characterized by performing gradation recording by applying a signal having gradation information to an electrothermal transducer equipped with a heat generating part having a heat generation amount adjustment structure and causing one heat generating part to generate an amount of heat according to the signal. It was intended to be. in particular.

保護層、蓄熱層、あるいは発熱体層の厚さが徐々に変化
するような構造としたり、あるいは発熱体層のパターン
巾が徐々に変化するような構造としたものである。The structure is such that the thickness of the protective layer, the heat storage layer, or the heat generating layer gradually changes, or the pattern width of the heat generating layer gradually changes.

第２８図乃至第３０図は、それぞれ上記特公昭５９−３
１９４３号公報の第４図乃至第６図に開示された電気熱
変換体の例を示す断面構造図で、図中、７１は基板、７
２は蓄熱層、７３は発熱体、７４．７５は電極、７６は
保護膜で、第２８図に示した例は、保護膜７６を電極７
４側より電極７５に向って厚み勾配をつけて設けること
により、つまり、保護膜７６の厚みをＢからＡに向って
徐々に減少させることにより１発熱部ΔＱの表面より、
該表面に接触している液体に単位時間当りに作用する発
熱量に勾配を設けたものである。Figures 28 to 30 are respectively
This is a cross-sectional structural diagram showing an example of the electrothermal converter disclosed in FIGS. 4 to 6 of the 1943 publication, and in the figure, 71 is a substrate;
2 is a heat storage layer, 73 is a heating element, 74.75 is an electrode, and 76 is a protective film. In the example shown in FIG.
By providing a thickness gradient from the 4th side toward the electrode 75, that is, by gradually decreasing the thickness of the protective film 76 from B to A, from the surface of the 1 heating part ΔQ,
A gradient is provided in the amount of heat that acts on the liquid that is in contact with the surface per unit time.

また、第２９図に示した例は、蓄積層７２の厚みを発熱
部ΔＱに於いて、ＡからＢに向って徐々に減少させて、
発熱体７３より発生される熱の基板７１への放熱量に分
布を与え１発熱部ΔＱの表面に接触している液体へ与え
る単位時間当りの熱量に勾配を設けたものである。Further, in the example shown in FIG. 29, the thickness of the accumulation layer 72 is gradually decreased from A to B in the heat generating part ΔQ,
The amount of heat generated by the heating element 73 radiated to the substrate 71 is distributed, and the amount of heat per unit time given to the liquid in contact with the surface of one heating portion ΔQ is provided with a gradient.

また、第３０図に示した例は５発熱体７３の厚みに発熱
部Δαに於いて勾配を設けて発熱体７３を蓄積層６２上
に形成するもので、ＡからＢに至るまでの各部位に於け
る抵抗の変化によって、単位時間当りの発熱量を制御す
るものである。Further, in the example shown in FIG. 30, the thickness of the five heating elements 73 is formed on the accumulation layer 62 by providing a gradient in the heating part Δα, and each part from A to B is The amount of heat generated per unit time is controlled by changes in resistance.

また、第３１図乃至第３５図は、それぞれ上記特公昭５
９−３１９４３号公報の第９図乃至第１３図に開示され
た電気熱変換体の例を示す平面構造図で、図中、８１は
発熱部、８２．８３は電極で、第３１図に示した例は、
発熱部８１の平面形状を矩形とし、電極８２と発熱部８
１との接続部を電極８３と発熱部８１との接続部より小
さくしたものである。第３２図及び第３３図に示した例
は、それぞれ発熱部８１の中央部を両端よりも細い平面
形状となしたものである。また第３４図に示した例は、
発熱部８１の平面形状を台形となし、台形の平行でない
対向する辺に於いて図の様に電極８２．８３を各々接続
したものである。In addition, Fig. 31 to Fig. 35 are respectively
31 is a plan view showing an example of the electrothermal converter disclosed in FIGS. 9 to 13 of Publication No. 9-31943. In the figure, 81 is a heat generating part, 82 and 83 are electrodes, An example is
The planar shape of the heat generating part 81 is rectangular, and the electrode 82 and the heat generating part 8
The connection part between the electrode 83 and the heat generating part 81 is made smaller than the connection part between the electrode 83 and the heat generating part 81. In the examples shown in FIGS. 32 and 33, the central portion of the heat generating portion 81 has a planar shape that is thinner than both ends. Moreover, the example shown in FIG.
The planar shape of the heat generating part 81 is a trapezoid, and electrodes 82 and 83 are connected to opposite sides of the trapezoid, which are not parallel, as shown in the figure.

また、第３５図に示した例は、発熱部８１の中央部を両
端より広い平面形状としたもので、これらの例は、発熱
部のＡからＢに向って電流密度に負の勾配を与える様に
構成し、印加される電力レベルを変えることによって、
熱作用部に生ずる急峻な液体の状態変化を制御すること
で吐出される液滴の大きさを変え、これによって階調記
録を行うものである。Further, in the example shown in FIG. 35, the central part of the heat generating part 81 is made wider than both ends, and these examples give a negative gradient to the current density from A to B of the heat generating part. By configuring it differently and varying the applied power level,
The size of the ejected droplets is changed by controlling the abrupt change in the state of the liquid that occurs in the heat-acting part, thereby performing gradation recording.

しかしながら、第２８図〜第３０図に示した例のような
３次元的構造を薄膜形成技術で形成することは、事実上
不可能に近く、又、仮にできたとしても、非常に高コス
トになるという欠点を有している。又、第３１図〜第３
５図に示したようにパターン巾を変えたものは、そのパ
ターンが最もせまくなるところで断線が生じやすく耐久
性の面から必ずしも良い結果は得られなかった。However, it is virtually impossible to form three-dimensional structures such as the examples shown in Figs. 28 to 30 using thin film formation technology, and even if it were possible, the cost would be extremely high. It has the disadvantage of being Also, Figures 31 to 3
When the pattern width was changed as shown in FIG. 5, wire breakage was likely to occur at the narrowest point of the pattern, and good results were not necessarily obtained in terms of durability.

一方、特開昭６３−４２８７２号公報にも類似の階調記
録技術の開示がある。これも特公昭５９−３１９４３号
公報の技術と同様に発熱体層に３次元構造をもたせるこ
とを特徴としており、製造が極めて困難であるという欠
点を有している。その他の階調記録技術として特公昭６
２−４６３５８号公報、特公昭６２−４６３５９号公報
、特公昭６２−４８５８５号公報が知られている。それ
らは、それぞれ１つの流路に配列した複数個の発熱体よ
り、所定数の発熱体を選択したり、あるいは、発熱量の
異なる複数の発熱体から１つを選択して、発生する気泡
の大きさを変えたり、複数の発熱体への駆動信号の入力
タイミングのズレを可変制御して吐出量を変えたりする
ものであった。On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 63-42872 also discloses a similar gradation recording technique. Similar to the technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-31943, this technique is also characterized in that the heating layer has a three-dimensional structure, and has the disadvantage that it is extremely difficult to manufacture. As other gradation recording technology
Japanese Patent Publication No. 2-46358, Japanese Patent Publication No. 62-46359, and Japanese Patent Publication No. 62-48585 are known. They select a predetermined number of heating elements from a plurality of heating elements arranged in one flow path, or select one heating element from a plurality of heating elements with different calorific values to suppress the generated bubbles. The discharge amount was changed by changing the size or by variably controlling the input timing of drive signals to the plurality of heat generating elements.

しかしながら、これらの技術では、複数個の発熱体が１
つの流路あるいは吐出口に対応しているため、それら複
数個の発熱体に接続される制御電極の数が増大して吐出
口を高密度に配列することが不可能であった。又、特開
昭５９−１２４８６３号公報、特開昭５９−１２４８６
４号公報では、吐出のための発熱体とは別の発熱体及び
気泡発生部を有し、吐出量制御を行う技術の開示がある
が、これらも気泡発生部の存在故に高密度配列が困難で
あるという欠点を有している。さらに特開昭６３−４２
８６９号公報には、抵抗体に通電する時間を変えること
によって気泡の発生回数を変更して吐出量を制御する技
術が開示されている。しかしながら通常のバブルジェッ
トにおいては通電時間は数〜十数μｓが限界であり、そ
れ以上の時間通電すると発熱体が断線するため、特開昭
６３−４２８６９号公報の技術は、耐久性面で事実上実
現不可能である。However, in these technologies, multiple heating elements are
Since the number of control electrodes connected to the plurality of heating elements increases, it has been impossible to arrange the discharge ports at a high density. Also, JP-A-59-124863, JP-A-59-12486
Publication No. 4 discloses a technology for controlling the discharge amount by having a heating element separate from the heating element for discharging and a bubble generating section, but these also have difficulty in high-density arrangement due to the presence of the bubble generating section. It has the disadvantage of being Furthermore, JP-A-63-42
Japanese Patent Application No. 869 discloses a technique for controlling the discharge amount by changing the number of times bubbles are generated by changing the time during which the resistor is energized. However, in a normal bubble jet, the energizing time is limited to several to tens of microseconds, and if the energizing element is energized for longer than that, the heating element will be disconnected. This is not possible.

以上により、従来技術においては、階調記録を行うため
に各種の試みがなされてきているが、製造上から、耐久
性から、あるいは、高密度配列面からみて必ずしも満足
のいく結果は得られていない。As described above, in the prior art, various attempts have been made to perform gradation recording, but satisfactory results have not always been obtained in terms of manufacturing, durability, or high-density arrangement. do not have.

１−一昨 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
第１の目的は製造が容易であり、耐久性にも優れ、高密
度配列が可能な階調記録が可能な液体噴射記録装置を提
供することにあり、他の目的は階調記録方法を提供する
ことにある。1-The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances,
The first objective is to provide a liquid jet recording device that is easy to manufacture, has excellent durability, and is capable of recording gradations that can be arranged in high density.Another objective is to provide a gradation recording method. It's about doing.

本発明のさらに他の目的は、より安定した高精度なドツ
ト位置精度を確保できる階調記録方法を提供することに
ある。Still another object of the present invention is to provide a gradation recording method that can ensure more stable and highly accurate dot position accuracy.

盈−一双 本発明は、上記目的を達成するために、（１）液体を吐
出して飛翔的液滴を形成するための吐出口と、前記液体
を吐出するために前記液体に熱による状態変化を生じせ
しめるための電気熱変換体層と、該電気熱変換体層に電
気的に接続される１対の電極とを有する液体噴射記録ヘ
ッドを使用する液体噴射記録方法であって、画像情報に
応じて入力エネルギーを変え、前記電気熱変換体層上に
おいて通電方向に熱勾配を生じせしめ、前記電気熱変換
体層上で発生する気泡の大きさを変えて前記吐出口より
吐出する液体の量を変えて記録する方法において、前記
気泡の液体吐出方向側の長さをｌｂ、同方向に伸びた液
柱が切れる直前の最大になった時の長さをｌｊとすると
き、ｌｊ＞Ｑｂとなる条件の時に記録を行うこと、ある
いは、（２）液体を吐出して飛翔的液滴を形成するため
の吐出口と、前記液体を吐出するために前記液体に熱に
よる状態変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、
該電気熱変換体層に電気的に接続される１対の電極とを
有する液体噴射記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法
であって、画像情報に応じて入力エネルギーを変え、前
記電気熱変換体層の下において通電方向に熱勾配を生じ
せしめ、前記電気熱変換体層上で発生する気泡の大きさ
を変えて前記吐出口より吐出する液体の量を変えて記録
する方法において、前記気泡の液体吐出方向側の長さを
ｌｂ、同方向に伸びた液柱が切れる直前の最大になった
時の長さをＱ３とするとき、ｌｊ＞Ｑｂとなる条件の時
に記録を行うことを特徴としたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides (1) an ejection port for ejecting a liquid to form flying droplets, and a state change due to heat in the liquid in order to eject the liquid. A liquid jet recording method using a liquid jet recording head having an electrothermal converter layer for generating image information and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal converter layer, the method comprising: The amount of liquid to be discharged from the discharge port by changing the input energy accordingly to create a thermal gradient in the direction of current flow on the electrothermal converter layer, and changing the size of bubbles generated on the electrothermal converter layer. In the recording method, when the length of the bubble in the liquid discharge direction is lb, and the length when the liquid column extending in the same direction reaches its maximum immediately before breaking is lj, then lj>Qb. or (2) an ejection port for ejecting a liquid to form flying droplets, and for causing a state change in the liquid due to heat in order to eject the liquid. an electrothermal converter layer;
A liquid jet recording method using a liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal converter layer, the input energy being changed according to image information, and the electrothermal converter layer being connected to the electrothermal converter layer. In the method of recording by creating a thermal gradient in the current direction under the layer and changing the size of the bubbles generated on the electrothermal converter layer to change the amount of liquid discharged from the discharge port, The recording is performed under the condition that lj>Qb, where the length in the liquid ejection direction is lb, and the maximum length of the liquid column extending in the same direction before it is cut is Q3. This is what I did.

以下、本発明の実施例に基いて説明する。Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第２２図は、本発明が適用されるインクジェットヘッド
の一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をする
ための図、第２３図は、バブルジェットヘッドの一例を
示す斜視図、第２４図は。FIG. 22 is a diagram for explaining the operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied, FIG. 23 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, and FIG. 24 is a diagram for explaining the operation of a bubble jet head as an example of an ink jet head to which the present invention is applied.

第２３図に示したヘッドを構成する蓋基板（第２４図（
ａ））と発熱体基板（第２４図（ｂ））に分解した時の
斜視図、第２５図は、第２４図（ａ）に示した蓋基板を
裏側から見た斜視図で、図中、２１は蓋基板、２２は発
熱体基板、２３は記録液体流入口、２４はオリフィス、
２５は流路、２６は液室を形成するための領域、２７は
個別（独立）電極、２８は共通電極、２９は発熱体（ヒ
ータ）、３０はインク、３１は気泡、３２は飛翔インク
滴で、本発明は、斯様なバブルジェット式の液体噴射記
録ヘッドに適用するものである。The lid substrate that constitutes the head shown in Fig. 23 (Fig. 24 (
a)) and a heating element board (Fig. 24 (b)). Fig. 25 is a perspective view of the lid board shown in Fig. 24 (a) seen from the back side. , 21 is a lid substrate, 22 is a heating element substrate, 23 is a recording liquid inlet, 24 is an orifice,
25 is a flow path, 26 is a region for forming a liquid chamber, 27 is an individual (independent) electrode, 28 is a common electrode, 29 is a heating element (heater), 30 is ink, 31 is a bubble, 32 is a flying ink droplet The present invention is applied to such a bubble jet type liquid jet recording head.

最初に、第２２図を参照しながらバブルジェットによる
インク噴射について説明すると。First, ink ejection by bubble jet will be explained with reference to FIG. 22.

（ａ）は定常状態であり、オリフィス面でインク３ｏの
表面張力と外圧とが平衡状態にある。(a) is a steady state, in which the surface tension of the ink 3o and the external pressure are in equilibrium on the orifice surface.

（ｂ）はヒータ２９が加熱されて、ヒータ２９の表面温
度が急上昇し隣接インク層に沸騰現像が起きるまで加熱
され、微小気泡３１が点在している状態にある。In (b), the heater 29 is heated until the surface temperature of the heater 29 rises rapidly and boiling development occurs in the adjacent ink layer, and microbubbles 31 are scattered.

（Ｃ）はヒータ２９の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡３１が生
長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の
生長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラ
ンスがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める
。(C) shows a state in which adjacent ink layers that are rapidly heated over the entire surface of the heater 29 are instantaneously vaporized to form a boiling film, and the bubbles 31 grow. At this time, the pressure inside the nozzle increases by the amount of bubble growth, and the balance with the external pressure on the orifice surface is lost, causing an ink column to begin to grow from the orifice.

（ｄ）は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィス
面より気泡の体積に相当する分のインク３０が押し出さ
れる。この時、ヒータ２９には電流が流れていない状態
にあり、ヒータ２９の表面温度は降下しつつある。気泡
３１の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
ややおくれる。(d) shows a state in which the bubble has grown to its maximum, and ink 30 corresponding to the volume of the bubble is pushed out from the orifice surface. At this time, no current is flowing through the heater 29, and the surface temperature of the heater 29 is decreasing. The maximum value of the volume of the bubble 31 is slightly delayed from the timing of electric pulse application.

（ｅ）は気泡３１がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す。インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。(e) shows a state in which the bubbles 31 are cooled by ink or the like and begin to contract. At the tip of the ink column, it moves forward while maintaining the extruded speed, and at the rear end, the ink flows backward from the orifice surface into the nozzle due to the decrease in nozzle internal pressure as the bubbles contract, creating a constriction in the ink column. .

（ｆ）はさらに気泡３１が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ５〜１
０Ｉｌ／ｓｅｃの速度で飛翔している。In (f), the air bubbles 31 are further contracted, the ink comes into contact with the heater surface, and the heater surface is cooled even more rapidly. At the orifice surface, the external pressure is higher than the nozzle internal pressure, so the meniscus is largely moving into the nozzle. The tip of the ink column becomes a droplet and drops 5 to 1 droplets toward the recording paper.
It is flying at a speed of 0Il/sec.

（ｇ）はオリフィスにインクが毛細管現象により再び供
給（リフィル）されて（ａ）の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。In (g), the air bubbles have completely disappeared in the process of refilling the orifice with ink by capillary action and returning to the state of (a).

第２６図は、上述のごとき液体噴射記録ヘッドの要部構
成を説明するための典型例を示す図で、第２６図（ａ）
は、バブルジェット記録ヘッドのオリフィス側から見た
正面詳細部分図、第２６図（ｂ）は、第２６図（、）に
−点鎖線Ｘ−Ｘで示す部分で切断した場合の切断面部分
図である。FIG. 26 is a diagram showing a typical example for explaining the main part configuration of the liquid jet recording head as described above, and FIG. 26(a)
26(b) is a detailed front partial view of the bubble jet recording head as seen from the orifice side, and FIG. It is.

これらの図に示された記録ヘッド４１は、その表面に電
気熱変換体４２が設けられている基板４３上に、所定の
線密度で所定の巾と深さの溝が所定数設けられている溝
付板４４を該基板４３を覆うように接合することによっ
て、液体を飛翔させるためのオリフィス４５を含む液吐
出部４６が形成された構造を有している。液吐出部４６
は、オリフィス４５と電気熱変換体４２より発生される
熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生させ、その体
積の膨張と収縮による急激な状態変化を引き起こすとこ
ろである熱作用部４７とを有する。The recording head 41 shown in these figures has a predetermined number of grooves of a predetermined width and depth at a predetermined linear density on a substrate 43 on which an electrothermal transducer 42 is provided. By bonding the grooved plate 44 so as to cover the substrate 43, a liquid discharge portion 46 including an orifice 45 for ejecting liquid is formed. Liquid discharge part 46
has an orifice 45 and a heat acting part 47 where thermal energy generated by the electrothermal converter 42 acts on the liquid to generate bubbles and cause rapid changes in state due to expansion and contraction of the volume.

熱作用部４７は、電気熱変換体４２の熱発生部４８の上
部に位置し、熱発生部４８の液体と接触する面としての
熱作用面４９をその低面としている。熱発生部４８は、
基体４３上に設けられた下部層５ｏ、該下部層５０上に
設けられた発熱抵抗層５１、該発熱抵抗層５１上に設け
られた上部層５２とで構成される。The heat acting part 47 is located above the heat generating part 48 of the electrothermal converter 42, and has a heat acting surface 49, which is a surface of the heat generating part 48 that comes into contact with the liquid, as its lower surface. The heat generating section 48 is
It is composed of a lower layer 5o provided on the base 43, a heating resistance layer 51 provided on the lower layer 50, and an upper layer 52 provided on the heating resistance layer 51.

発熱抵抗層５１には、熱を発生させるために数層５１に
通電するための電極５３．５４がその表面に設けられて
おり、これらの電極間の発熱抵抗層によって熱発生部４
８が形成されている。The heating resistance layer 51 is provided with electrodes 53 and 54 on its surface for energizing the several layers 51 in order to generate heat, and the heating resistance layer between these electrodes allows the heat generating portion 4 to be
8 is formed.

電極５３は、各液吐出部の熱発生部に共通の電極であり
、電極５４は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱さ
せるための選択電極であって、液吐出部の液流路に沿っ
て設けられている。The electrode 53 is an electrode common to the heat generating section of each liquid discharging section, and the electrode 54 is a selection electrode for selectively generating heat in the heat generating section of each liquid discharging section. It is provided along the flow path.

保護層５２は、熱発生部４８においては発熱抵抗層５１
を、使用する液体から化学的、物理的に保護するために
発熱抵抗層５１と液吐出部４６の液流路を満たしている
液体とを隔絶すると共に、液体を通じて電極５３．５４
間が短絡するのを防止し、更に隣接する電極間における
電気的リークを防止する役目を有している。The protective layer 52 is a heat generating resistor layer 51 in the heat generating section 48.
In order to chemically and physically protect the liquid from the liquid used, the heating resistor layer 51 and the liquid filling the liquid flow path of the liquid discharge part 46 are separated, and the electrodes 53 and 54 are connected through the liquid.
It has the role of preventing short circuits between adjacent electrodes and further preventing electrical leakage between adjacent electrodes.

各液吐出部に設けられている液流路は、各液吐出部の上
流において、液流路の一部を構成する共通液室（不図示
）を介して連通されている。各液吐出部に設けられた電
気熱変換体４２に接続されている電極５３，５４はその
設計上の都合により、前記上部層に保護されて熱作用部
の上流側において前記共通液室下を通るように設けられ
ている。The liquid flow paths provided in each liquid discharge part are communicated with each other via a common liquid chamber (not shown) that constitutes a part of the liquid flow path upstream of each liquid discharge part. Due to design considerations, the electrodes 53 and 54 connected to the electrothermal converter 42 provided in each liquid discharge section are protected by the upper layer and are connected to the bottom of the common liquid chamber on the upstream side of the heat acting section. It is set up to pass through.

第２７図は、発熱抵抗体を用いる気泡発生手段の構造を
説明するための詳細図で、図中、６１は発熱抵抗体、６
２は電極、６３は保護層、６４は電源装置を示し、発熱
抵抗体６１を構成する材料として、有用なものには、た
とえば、タンタル−５ｉＯ□の混合物、窒化タンタル、
ニクロム、銀−パラジウム合金、シリコン半導体、ある
いはハフニウム、ランタン、ジルコニウム、チタン、タ
ンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、クロム、
バナジウム等の金属の硼化物があげられる。FIG. 27 is a detailed diagram for explaining the structure of a bubble generating means using a heating resistor, in which 61 is a heating resistor;
Reference numeral 2 indicates an electrode, 63 indicates a protective layer, and 64 indicates a power supply device. Materials useful for forming the heating resistor 61 include, for example, a tantalum-5iO□ mixture, tantalum nitride,
Nichrome, silver-palladium alloy, silicon semiconductor, or hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium,
Examples include borides of metals such as vanadium.

これらの発熱抵抗体６１を構成する材料の中、殊に金属
硼化物が優れたものとしてあげることができ、その中で
も最も特性の優れているのが、硼化ハフニウムであり５
次いで、硼化ジルコニウム。Among the materials constituting these heating resistors 61, metal borides are particularly excellent, and among them, hafnium boride has the best properties.
Next, zirconium boride.

硼化ランタン、硼化タンタル、硼化バナジウム、硼化ニ
オブの順となっている。The order is lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride.

発熱抵抗体６１は、上記の材料を用いて、電子ビーム蒸
着やスパッタリング等の手法を用いて形成することがで
きる。発熱抵抗体６１の膜厚は、単位時間当りの発熱量
が所望通りとなるように、その面積、材質及び熱作用部
分の形状及び大きさ、更には実際面での消費電力等に従
って決定されるものであるが、通常の場合、０．００１
〜５μｍ、好適には０．０１〜１μｍとされる。The heating resistor 61 can be formed using the above-mentioned materials using techniques such as electron beam evaporation and sputtering. The film thickness of the heating resistor 61 is determined according to its area, material, shape and size of the heat-acting part, and actual power consumption, etc. so that the amount of heat generated per unit time is as desired. However, in the normal case, 0.001
~5 μm, preferably 0.01 to 1 μm.

電極６２を構成する材料としては１通常使用されている
電極材料の多くのものが有効に使用され、具体的には、
たとえばＡｆｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ。As the material constituting the electrode 62, many commonly used electrode materials can be effectively used. Specifically,
For example, Afl, Ag, Au, Pt.

Ｃｕ等があげられ、これらを使用して蒸着等の手法で所
定位置に、所定の大きさ、形状、厚さで設けられる。Examples include Cu, and these materials are used to provide a predetermined size, shape, and thickness at a predetermined location by a method such as vapor deposition.

保護層６３に要求される特性は、発熱抵抗体６１で発生
された熱を記録液体に効果的に伝達することを妨げずに
、記録液体より発熱抵抗体６１を保護するということで
ある。保護層６３を構成する材料として有用なものには
、たとえば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化マグネシ
ウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニ
ウム等があげられ、これらは、電子ビーム蒸着やスパッ
タリング等の手法を用いて形成することができる。保護
層６３の膜厚は１通常は０．０１〜１０μｍ、好適には
、０．１〜５μｍ、最適には０．１〜３μｍとされるの
が望ましい。The characteristics required of the protective layer 63 are to protect the heat generating resistor 61 from the recording liquid without preventing the heat generated by the heat generating resistor 61 from being effectively transferred to the recording liquid. Examples of useful materials for forming the protective layer 63 include silicon oxide, silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and zirconium oxide. It can be formed by The thickness of the protective layer 63 is usually 0.01 to 10 μm, preferably 0.1 to 5 μm, and most preferably 0.1 to 3 μm.

以上のような原理、あるいは発熱体構造をもつバブルジ
ェット技術において、本発明は、液体を吐出して飛翔的
液滴を形成するための吐出口と、前記液体を吐出するた
めに前記液体に熱による状態変化を生じせしめるための
電気熱変換体層及び該電気熱変換体層に電気的に接続さ
れる１対の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを使用す
る液体噴射記録方法において、前記電気熱変換体層上も
しくはその下において通電方向に熱勾配を持つように放
熱構造体を形成し、画像情報に応じて、入力エネルギー
を可変としたこと、或いは、液体を吐出して飛翔的液滴
を形成するための吐出口と、前記液体を吐出するために
前記液体に熱による状態変化を生じせしめるための電気
熱変換体層及び該電気熱変換体層に電気的に接続される
１対の電極とを有する液体噴射記録ヘッドを使用する液
体噴射記録方法において、画像情報に応じて入力エネル
ギーを変え、前記電気熱変換体層上もしくはその下にお
いて通電方向に熱勾配を生じせしめ、前記電気熱変換体
層上で発生する気泡の大きさを変えて前記吐出口より吐
出する液体の量を変えるようにし、その際、前記気泡の
液体吐出方向側の長さをｌｂ、同方向に伸びた液柱が切
れる直前の最大になった時の長さをｌｊとするとき、ｌ
ｊ＞Ｑｂとなる条件の時に記録を行うようにしたもので
ある。In the bubble jet technology having the above-mentioned principle or heating element structure, the present invention provides an ejection port for ejecting liquid to form flying droplets, and a method for applying heat to the liquid in order to eject the liquid. A liquid jet recording method using a liquid jet recording head having an electrothermal converter layer and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal converter layer for causing a state change due to the electrothermal converter layer. A heat dissipation structure is formed on or below the converter layer so as to have a thermal gradient in the current direction, and the input energy is made variable depending on the image information, or liquid is ejected to form flying droplets. an electrothermal converter layer for causing a state change in the liquid due to heat in order to eject the liquid; and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal converter layer. In the liquid jet recording method using a liquid jet recording head having The size of the bubbles generated on the body layer is changed to change the amount of liquid discharged from the discharge port, and in this case, the length of the bubbles in the liquid discharge direction is lb, and the liquid column extends in the same direction. Let lj be the length when it reaches its maximum just before it breaks, then l
Recording is performed under the condition that j>Qb.

第１図は１本発明によるバブルジェット液体噴射記録装
置の要部（発熱体部）構成図、第２図は、通常の階調記
録を行わないバブルジェット液体噴射記録装置の発熱体
部の構成図で、共に、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（
ａ）図のＢ−Ｂ線断面図を示し、図中、１ｏは基板、１
１は蓄熱層、１２は発熱体層、１３は制御電極、１４は
アース電極、１５は保護層、１６は放熱体、１７は絶縁
層で、本発明においては、第１図に示すように、発熱体
層１２の上に放熱体１６が設けである。この放熱体１６
は発熱体層１２の全面に均一に設けるのではなく、第１
図に示したように制御電極１３側からアース電極１４側
へいくにつれて、発熱体層１２をおおう面積が変わるよ
うに設けられる。こうすることによって、発熱体層上で
は、放熱体の効果により、通電方向に熱勾配を持たせる
ことが可能となる。放熱体を形成する材料としては、一
般に熱伝導率が高く、蒸着、スパッタリング等の薄膜形
成及びフォトエツチング等の微細加工が容易にできるＡ
ｆｆｉ、Ａｕ等が好適に用いられる。本発明では、放熱
体をこのように平面的（２次元的）に形成するので、製
造面において、あるいは構造面において、容易かつ、シ
ンプルにできるというメリットがある。なお、第１図の
場合、放熱体１６は発熱体層の上に直接接触して形成さ
れているが、該放熱体１６がアース電極の役割をしない
ように、放熱体１６のパターンは、アース電極１４とは
接触しないで、適当な絶縁処理１７がなされている。こ
のような発熱体層上で熱勾配を持つヘッドに対して、本
発明では、更に、画像情報に応じて、発熱体層への入力
エネルギーを変えるようになっている。一般に、バブル
ジェット技術においては発熱体層上で膜沸騰現象により
気泡が発生する際に、発熱体層上の表面温度が瞬時的に
ある一定以上の温度になることが必要である。FIG. 1 is a configuration diagram of the main part (heating element) of a bubble jet liquid jet recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of the heating element of a bubble jet liquid jet recording apparatus that does not perform normal gradation recording. In the figure, (a) is a plan view, and (b) is a (
a) A sectional view taken along the line B-B in the figure, in which 1o is the substrate, 1
1 is a heat storage layer, 12 is a heat generating layer, 13 is a control electrode, 14 is a ground electrode, 15 is a protective layer, 16 is a heat sink, and 17 is an insulating layer. In the present invention, as shown in FIG. A heat sink 16 is provided on the heat generating layer 12. This heat sink 16
is not provided uniformly over the entire surface of the heating element layer 12, but rather in the first
As shown in the figure, the area covering the heat generating layer 12 changes from the control electrode 13 side to the ground electrode 14 side. By doing so, it is possible to create a thermal gradient in the direction of current flow on the heat generating layer due to the effect of the heat radiator. The material for forming the heat dissipation body is generally A, which has high thermal conductivity and can be easily formed into thin films such as evaporation and sputtering, and microfabricated by photoetching.
ffi, Au, etc. are preferably used. In the present invention, since the heat sink is formed in a planar (two-dimensional) manner as described above, there is an advantage that it can be easily and simply manufactured in terms of manufacturing or structure. In the case of FIG. 1, the heat radiator 16 is formed in direct contact with the heat radiator layer, but the pattern of the heat radiator 16 is designed so that the heat radiator 16 does not function as a ground electrode. Appropriate insulation treatment 17 is performed without contacting the electrode 14. For a head having such a thermal gradient on the heat generating layer, the present invention further changes the input energy to the heat generating layer in accordance with image information. Generally, in the bubble jet technology, when bubbles are generated on the heating element layer by a film boiling phenomenon, the surface temperature on the heating element layer must instantaneously rise to a certain temperature or higher.

つまり膜沸騰が生じるためには、ある臨界温度以上にな
ることが必要なわけであるが、その臨界温度になる領域
が発熱体層上の任意の位置で形成されれば、発生気泡の
大きさが任意に変えられることを意味している。第３図
にその原理を示す。第３図は、第１図の断面部に発生気
泡を点線で示したものである。上述のように、本発明で
は、発熱体層１２上に設けられた放熱体１６により発熱
体層上で通電方向に対して熱勾配をもっている。従って
、入力エネルギーを小さい値から大きい値に変えてやる
ことにより、膜沸騰による気泡発生の臨界点位置が熱勾
配に応じて順次移動する。それにより、第３図の点線で
示したように、小さい気泡１から、徐々に２，３．４と
いう具合に気泡１８が大きくなるのである。In other words, in order for film boiling to occur, it is necessary for the temperature to exceed a certain critical temperature, but if a region that reaches that critical temperature is formed at any position on the heating element layer, the size of the generated bubbles will increase. This means that it can be changed arbitrarily. Figure 3 shows the principle. FIG. 3 shows the generated bubbles in the cross section of FIG. 1 with dotted lines. As described above, in the present invention, the heat radiator 16 provided on the heat generating layer 12 creates a thermal gradient on the heat generating layer with respect to the current supply direction. Therefore, by changing the input energy from a small value to a large value, the position of the critical point of bubble generation due to film boiling is sequentially moved in accordance with the thermal gradient. As a result, as shown by the dotted line in FIG. 3, the bubbles 18 gradually increase in size from the small bubble 1 to 2, 3.4.

第４図に、入力エネルギーと発生する気泡の大きさの関
係を、第５図には、発生した気泡と吐出されるインク量
の関係を示す。入力エネルギーとしては、パルス電圧、
パルス巾のどちらを変えても良いが、瞬時的に膜沸騰現
象を利用して気泡を発生させるためには、パルス電圧を
変えるのが望ましい。ただし、パルス巾も最大５０μｓ
ｅｃ程度までの範囲で変えるのであれば、実用上は問題
はない。FIG. 4 shows the relationship between the input energy and the size of the generated bubbles, and FIG. 5 shows the relationship between the generated bubbles and the amount of ink ejected. The input energy is pulse voltage,
Although either pulse width may be changed, it is desirable to change the pulse voltage in order to instantaneously generate bubbles using the film boiling phenomenon. However, the pulse width is also up to 50 μs.
As long as it is changed within the range of ec, there is no problem in practical terms.

第６図は、本発明の別の実施例を説明するための図であ
り、この場合は、放熱体１６を発熱体層１２の下に形成
している。第７図は、さらに別の実施例であり、この場
合は、放熱体１６を保護層１５の上に形成している。第
８図、第９図は、放熱体のパターンの変形実施例で、第
８図のようにすると、フォトマスクを製作する時のコス
トが下がり有利である。一方、第９図のように両側に放
熱体を形成すると、発生気泡の対称性が良くなり安定す
るという利点がある。FIG. 6 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention, in which a heat sink 16 is formed under the heat generating layer 12. FIG. 7 shows yet another embodiment, in which a heat sink 16 is formed on the protective layer 15. FIGS. 8 and 9 show modified examples of the pattern of the heat dissipation body. The pattern shown in FIG. 8 is advantageous because it reduces the cost when manufacturing a photomask. On the other hand, when heat radiators are formed on both sides as shown in FIG. 9, there is an advantage that the symmetry of generated bubbles is improved and stabilized.

以上に本発明の実施例について簡単に説明してきたが、
図が複雑になることを考慮して説明を省略したところが
ある。たとえば第１図、第２図。Although the embodiments of the present invention have been briefly explained above,
Some explanations have been omitted to avoid complicating the diagram. For example, Figures 1 and 2.

第６図、第７図の断面図（（ｂ）図）、及び第３図にお
いて電極がムキ出しになっているが、これは適当な保護
膜（ポリイミド等）によってインクに直接接触しないよ
うにすることが好ましい。又、放熱体についても同様に
、もしインクに腐食されるような材料（たとえばＡＱ）
を使用する場合には、保護膜を設けるべきである。又、
第１図、第２図、第６図、第７図、第１０図の平面図（
（ａ）図）及び第８図、第９図において、発熱体層上の
保護膜が省略されているが、これも図が複雑になるのを
さけるためであり、実際には、保護膜が存在する。The electrodes are exposed in the cross-sectional views of Figures 6 and 7 (Figure (b)) and Figure 3, but this is done by using a suitable protective film (polyimide, etc.) to prevent them from coming into direct contact with the ink. It is preferable to do so. Similarly, regarding the heat dissipation body, if the material is corroded by ink (for example, AQ),
If used, a protective film should be provided. or,
Plan views of Figures 1, 2, 6, 7, and 10 (
Although the protective film on the heating element layer is omitted in Figure (a) and Figures 8 and 9, this is also to avoid complicating the diagram; in reality, the protective film is exist.

次に、第１図に示した液体噴射記録ヘッドの具体的な製
造方法について説明する。まず、シリコンウェハを熱酸
化により、表面にＳｉｏ２膜を２μｍ成長させて蓄熱層
１２とする。次に、発熱体層１３として、ＨｆＢ２を２
２００人スパッタリングする。次に、放熱体１６として
、Ａｕを８０００人蒸着九九。次に、電［１ｔ１３，１
４としてＡｕを１００００人蒸着し九０この時、放熱体
ＡＱと電極Ａｕが接触しないように絶縁層１７としてＳ
ｉＯ２を形成しておく。次に、発熱体層の保護膜１５と
してＳｉＯ２を９０００人スパッタリングした。さらに
、その上に耐キヤビテーシヨン層としてＴａを３０００
人スパッタリングした。これらの各膜形成途中において
は周知のフォトリソ技術、フォトエツチング技術を利用
し、最終的な発熱体のパターンは２４μｍ　Ｘ　８０μ
ｍの長方形としている。なお、電極巾は、発熱体パター
ンの短手方向の２４μｍである。Next, a specific method for manufacturing the liquid jet recording head shown in FIG. 1 will be described. First, a 2 μm thick Sio2 film is grown on the surface of a silicon wafer by thermal oxidation to form the heat storage layer 12. Next, as the heating element layer 13, 2 HfB2
Sputtering for 200 people. Next, as the heat sink 16, 8,000 Au layers were deposited. Next, the electric current [1t13,1
4, Au was deposited by 10,000 people.At this time, S was used as an insulating layer 17 to prevent the heat sink AQ from contacting the electrode Au.
iO2 is formed. Next, 9000 SiO2 was sputtered as the protective film 15 of the heating element layer. Furthermore, 3000% Ta is added as an anti-cavitation layer on top of it.
People sputtered. During the formation of each of these films, well-known photolithography and photoetching techniques were used, and the final pattern of the heating element was 24μm x 80μ.
It is a rectangle of m. Note that the electrode width is 24 μm in the short direction of the heating element pattern.

第１０図は、本発明の別の実施例である６而して、第１
図に示した実施例において、放熱体１６はアース電極１
４と接触しないように５ｉｎ２の絶縁層１７が設けられ
ているが、第１ｏ図に示した実施例では、ＳｉＯ２の絶
縁層がなく、放熱体１６はアース電極１４に接触してい
る。従って、放熱体１６はアース電極の役割もしており
、いいかえるならば１発熱体層の発熱部分が長方形では
なく、第１０図の放熱体がかかっていない部分、つまり
第１０図（ａ）の直角三角形状部分となり、発熱体層そ
のものが熱勾配をもつようにしたものである。この場合
は放熱体の熱勾配と発熱体層の熱勾配の両方が作用する
ようになる。FIG. 10 shows another embodiment of the present invention.
In the embodiment shown in the figure, the heat sink 16 is connected to the ground electrode 1
In the embodiment shown in FIG. Therefore, the heat sink 16 also plays the role of a ground electrode. In other words, the heat generating part of one heat generating layer is not rectangular, but the part where the heat sink is not covered, as shown in FIG. 10, is a right angle as shown in FIG. It has a triangular shape, and the heat generating layer itself has a thermal gradient. In this case, both the thermal gradient of the heat sink and the thermal gradient of the heat generating layer come into play.

また第１図の場合の製造方法の説明では、放熱体と電極
（アース電極）を別々に製造することを示したが、第１
ｏ図の場合においては、同時に（一体）に製造してもよ
い。In addition, in the explanation of the manufacturing method in the case of Figure 1, it was shown that the heat sink and the electrode (earth electrode) were manufactured separately, but the
In the case of figure o, they may be manufactured simultaneously (integrated).

第１１図は、さらに別の実施例であり、たとえば、１６
本／ｍｎ以上の高密度配列を可能にするために電極積層
構造とした発熱体基板に本発明を適用し、放熱体を形成
したものである。電極積層構造の発熱体基板の製造方法
を簡単に説明する。FIG. 11 shows yet another embodiment, for example 16
The present invention is applied to a heating element substrate having an electrode laminated structure in order to enable a high-density arrangement of electrodes/mn or more, and a heat dissipating element is formed. A method for manufacturing a heating element substrate having an electrode laminated structure will be briefly described.

第１２図は、本発明の他の実施例を説明するための断面
図で、図中、１０は基板、１２は発熱抵抗体層、１３は
第１の電極、１４は第２の電極、１５は保護層（耐イン
ク）、１７は絶縁層で、第１電極１３のＡ部はリード線
を取り出す部分、Ｂは発熱抵抗体が接続される部分であ
る。FIG. 12 is a sectional view for explaining another embodiment of the present invention, in which 10 is a substrate, 12 is a heating resistor layer, 13 is a first electrode, 14 is a second electrode, 15 17 is a protective layer (ink-resistant), 17 is an insulating layer, part A of the first electrode 13 is a part from which a lead wire is taken out, and B is a part to which a heating resistor is connected.

第１３図（ａ）〜（ｅ）は、第１２図に示した構成を得
るための手順を示す図で、はじめに、第１の電極１３が
基板上１０に形成されるが（第１３図（ａ））、この電
極１３上には少なくともリード線をとり出す部分Ａと、
後述の発熱抵抗体層１２が接続する部分Ｂを除いて、絶
縁層１７が設けられる（第１３図（ｂ））。次に、発熱
抵抗体層１２が設けられ（第１３図（Ｃ））、そして。13(a) to (e) are diagrams showing the procedure for obtaining the configuration shown in FIG. 12. First, the first electrode 13 is formed on the substrate 10 (see FIG. 13). a)) On this electrode 13, there is at least a portion A from which a lead wire is taken out;
An insulating layer 17 is provided except for a portion B to which a heating resistor layer 12 (described later) is connected (FIG. 13(b)). Next, a heating resistor layer 12 is provided (FIG. 13(C)), and.

第２の電極１４が、発熱抵抗体層１２の第１の電極１３
と接続されている部分Ｂと対向する位置で接続されて形
成される（第１３図（ｄ））。最後に、保護膜１５が発
熱抵抗体層１２をインクから保護するために形成されて
完成する（第１３図（ｅ））。なお、これ以外にも電極
保護層あるいは、必要に応じて耐キヤビテーシヨン保護
膜も設けられるが、ここでは、簡略化するために説明を
省略した。第１１図は、上述のようなプロセスで製造さ
れる電極積層構造発熱体基板に本発明の放熱体１６を付
与した場合の例を示す平面構成図である。The second electrode 14 is the first electrode 13 of the heating resistor layer 12.
(FIG. 13(d)). Finally, a protective film 15 is formed to protect the heating resistor layer 12 from ink, and the process is completed (FIG. 13(e)). In addition to this, an electrode protective layer or an anti-cavitation protective film is also provided if necessary, but the explanation is omitted here for the sake of brevity. FIG. 11 is a plan configuration diagram showing an example in which a heat dissipation body 16 of the present invention is provided to a heat dissipation body substrate having an electrode laminated structure manufactured by the above-described process.

第１４図（ａ）〜（ｇ）は、本発明の発熱体基板の製造
プロセスを示す図で、第１５図は、第１４図（ｇ）にお
いて完成した発熱体基板のＡ−Ａ断面図である。図中、
９１は発熱体（Ｈｆ　Ｂ、）。Figures 14(a) to (g) are diagrams showing the manufacturing process of the heating element substrate of the present invention, and Figure 15 is an AA cross-sectional view of the heating element substrate completed in Figure 14(g). be. In the figure,
91 is a heating element (Hf B,).

９２は第１電極（ＡＭ）、９３は絶縁層（ＳｉＯ２）、
９４は第２電極（Ａｆｌ）、９５は熱絶縁層（Ｓｉｎ２
）、９６は耐キヤビテーシヨン層（Ｔ　ａ　）、９７は
電極保護層（フォトニース）、９８はポンディングパッ
ドである。斜線部が各工程での形成パターンである。92 is a first electrode (AM), 93 is an insulating layer (SiO2),
94 is a second electrode (Afl), 95 is a thermal insulation layer (Sin2
), 96 is an anti-cavitation layer (T a ), 97 is an electrode protection layer (Photonice), and 98 is a bonding pad. The shaded area is the pattern formed in each step.

（、）熱酸化等によって表面に５ｉｎ２膜を形成したＳ
ｉウェハに発熱体９１を形成する。ここでは、発熱体材
料として、ＨｆＢ２を３０００人スパッタリングによっ
て形成した。(,) S with a 5in2 film formed on the surface by thermal oxidation etc.
A heating element 91 is formed on the i-wafer. Here, HfB2 was formed by 3000 person sputtering as a heating element material.

（ｂ）第１の電極としてＡＱ９２を１００００人スパッ
タリングによって形成した。(b) AQ92 was formed as a first electrode by sputtering with 10,000 people.

（Ｃ）絶縁層９３としてＳｉｏ２を８０００人スパッタ
リングによって形成した。なお、このパターンを形成す
る時、後述する第２の電極と接続する部分と、ポンディ
ングパッドの部分には絶縁層はつかないようにしている
。(C) As the insulating layer 93, Sio2 was formed by sputtering with 8,000 people. Note that when forming this pattern, an insulating layer is not attached to a portion connected to a second electrode, which will be described later, and a bonding pad portion.

（ｄ）第２の電極としてＡｆ１９４を１００００人スパ
ッタリングによって形成した。この第２電極は放熱構造
体を兼ねており、図より明らかなように絶縁層を介して
発熱体の上の部分において０通電方向に放熱により熱勾
配を持つように、その占める領域が連続的に変わってい
る。なお、Ａｆｌは電極材料として優れ、又、その熱伝
導性が良好なことから放熱構造体にも最適な材料の１つ
である。(d) As a second electrode, Af194 was formed by sputtering with 10,000 people. This second electrode also serves as a heat dissipation structure, and as is clear from the figure, the area it occupies is continuous so that there is a thermal gradient due to heat dissipation in the 0 current direction in the upper part of the heating element through the insulating layer. It has changed to Note that Afl is excellent as an electrode material and has good thermal conductivity, so it is one of the most suitable materials for heat dissipation structures.

（ｅ）次に熱絶縁層９５としてＳｉＯ２を５０００人ス
パッタリングによって形成した。これは後述の耐キヤビ
テーシヨン層と、前述の放熱構造体とを熱的に離間し、
放熱構造体がその機能をより良く発揮させるためのもの
である。(e) Next, SiO2 was formed as a thermal insulating layer 95 by 5000 sputtering. This thermally separates the anti-cavitation layer described below and the heat dissipation structure described above,
This is to allow the heat dissipation structure to better perform its functions.

（ｆ）耐キヤビテーシヨン層９６としてＴａを３０００
人スパッタリングによって形成した。これは発生した気
泡が消滅する際の物理的な衝撃力を吸収し、発熱体部を
損傷から保護し、寿命を長くするためのものである。(f) 3000% Ta as anti-cavitation layer 96
Formed by manual sputtering. This is to absorb the physical impact force when the generated bubbles disappear, protect the heating element from damage, and extend its life.

（ｇ）電極保護層９７として、フォトニース（東しく株
）製）を１２０００人形成した。(g) As the electrode protective layer 97, 12,000 layers of Fotonise (manufactured by Toshiku Co., Ltd.) were formed.

第１６図（ａ）〜（ｇ）は本発明の発熱体基板の製造プ
ロセスの他の実施例を示す図で、第１７図は、第１６図
（ｇ）において完成した発熱体基板のＢ−Ｂ断面図であ
る。図中、１０１は第１電極（ＡＱ）、１０２は＃＠縁
層（Ｓｉｎ、）　、　　１０３は発熱体（ＨｆＢ、）、
１０４は第２電極（Ａ　Ｑ）、１０５は発熱体保護層（
ＳｉＯ２）　、１０６は耐キヤビテーシヨン層（Ｔａ）
、ｘｏ７は電極保護層（フォトニース）、１０８はポン
ディングパッドである。斜線部が各工程での形成パター
ンである。16(a) to 16(g) are diagrams showing other embodiments of the manufacturing process of the heating element substrate of the present invention, and FIG. 17 shows the B- It is a sectional view of B. In the figure, 101 is the first electrode (AQ), 102 is the #@marginal layer (Sin, ), 103 is the heating element (HfB, ),
104 is a second electrode (AQ), 105 is a heating element protective layer (
SiO2), 106 is an anti-cavitation layer (Ta)
, xo7 is an electrode protective layer (Photonice), and 108 is a bonding pad. The shaded area is the pattern formed in each step.

（ａ）熱酸化等によって表面にＳｉＯ２膜を形成したＳ
ｉウェハに第１の電極１０１としてＡＱをｔｏｏｏｏ人
スパッタリングによって形成した。この第１の電極は、
放熱構造体を兼ねており１図より明らかなように、後述
の絶縁層を介して形成される発熱体が積層される部分の
パターンは、その発熱体の通電方向に放熱により熱勾配
を持つように、その占める領域が連続的に変わっている
。(a) S with a SiO2 film formed on the surface by thermal oxidation etc.
AQ was formed as the first electrode 101 on the i-wafer by too much sputtering. This first electrode is
It also serves as a heat dissipation structure, and as is clear from Figure 1, the pattern of the part where heat generating elements are laminated via an insulating layer, which will be described later, has a thermal gradient due to heat dissipation in the direction of current flow of the heat generating elements. The area it occupies is changing continuously.

（ｂ）絶縁層１０２として、Ｓｉｏ２を８０００人スパ
ッタリングによって形成した。なお、このパターンを形
成する時後述する第２の電極と接続する部分とボンディ
ングバットの部分には絶縁層はつかないようにしている
。(b) As the insulating layer 102, Sio2 was formed by sputtering with 8,000 people. Note that when forming this pattern, an insulating layer is not applied to a portion connected to a second electrode and a bonding butt portion, which will be described later.

（Ｃ）発熱体１０３として、ＨｆＢ２を３００ＯＡスパ
ッタリングによって形成した。(C) As the heating element 103, HfB2 was formed by sputtering at 300 OA.

（ｄ）第２の電極１０４としてＡＱを１００００人スパ
ッタリングによって形成した。(d) AQ was formed as the second electrode 104 by sputtering with 10,000 people.

（ｅ）次に発熱体保護層１０５としてＳｉｏ２を１００
００人スパッタリングによって形成した。これは主に発
熱体がインクによる化学的腐食をうけないようにするた
めのものであり、ピンホール等の欠陥が少なくなるよう
に形成される。つまりできるだけ膜厚を厚く形成される
。一方でインクへの熱伝達効率、あるいは熱ストレスの
面からはできるだけうすく形成されることが望ましく、
本発明ではそれらの最適値として、１００００人を採用
している。(e) Next, as the heating element protective layer 105, Sio2 was applied at 100%
It was formed by sputtering. This is mainly to prevent the heating element from being chemically corroded by the ink, and is formed to reduce defects such as pinholes. In other words, the film thickness is formed to be as thick as possible. On the other hand, from the standpoint of heat transfer efficiency to the ink or thermal stress, it is desirable to form the layer as thinly as possible.
In the present invention, 10,000 people are adopted as their optimum value.

（ｆ）耐キヤビテーシヨン層１０６としてＴａを３００
０人スパッタリングによって形成した。これは発生した
気泡が消滅する際の物理的な衝撃力を吸収し、発熱体部
を損傷から保護し、寿命を長くするためのものである。(f) 300% Ta as the anti-cavitation layer 106
It was formed by zero-person sputtering. This is to absorb the physical impact force when the generated bubbles disappear, protect the heating element from damage, and extend its life.

（ｇ）電極保護層１０７としてフォトニース（東しく株
）＃りを１２０００人形成した。なお、説明は省略した
が、上記第１４図〜第１７図に説明したそれぞれの実施
例ともに、そのパターンの形成法は各層をスパッタリン
グで形成した後、ポジ型フォトレジスト０ＦＰＲ（東京
応化（株）製）によってフォトリソを行ない、エツチン
グを施して各パターンを形成した。(g) As the electrode protective layer 107, 12,000 pieces of Photoneese (manufactured by Toshiku Co., Ltd.) were formed. Although the explanation was omitted, in each of the embodiments explained in FIGS. 14 to 17 above, the pattern was formed by forming each layer by sputtering, and then using a positive photoresist 0FPR (Tokyo Ohka Co., Ltd.). Each pattern was formed by photolithography and etching.

第１８図（、）〜（ｎ）は１本発明の液体噴射記録装置
の一実施例を説明するためのものであり、製造プロセス
を順に示したものである。以下簡単に説明する。なお、
図中の枝番１は平面図で、２は１のＡＡ断面図を各々示
す。FIGS. 18(,) to (n) are for explaining one embodiment of the liquid jet recording apparatus of the present invention, and sequentially show the manufacturing process. This will be briefly explained below. In addition,
Branch number 1 in the figure is a plan view, and number 2 is an AA sectional view of 1.

（ａ）Ｓｉウェハに熱酸化によりＳｉＯ２膜を１〜２μ
ｍ成長させる。(a) SiO2 film of 1 to 2μ is deposited on a Si wafer by thermal oxidation.
m grow.

（ｂ）発熱体材料として、ＨｆＢ２をスパッタリングす
る。(b) Sputtering HfB2 as a heating element material.

（Ｃ）第１電極材料としてＡｆｌをスパッタリングする
。(C) Sputtering Afl as the first electrode material.

（ｄ）リード電極のパターンになるように、フォトリソ
、エツチングによりパターンを形成する。(d) A pattern is formed by photolithography and etching to form a lead electrode pattern.

なお、ここでは簡単のために、平面図（ｄ）−１では、
２素子のみを示す。In addition, here, for the sake of simplicity, in the plan view (d)-1,
Only two elements are shown.

（ｅ）フォトリソ、エツチングにより発熱体部のＡＱを
除去し、発熱層を露出させる。(e) AQ on the heating element portion is removed by photolithography and etching to expose the heating layer.

（ｆ）全面にＳｉｏ２をスパッタリングし、Ｍ縁層を形
成する。(f) Sio2 is sputtered on the entire surface to form an M edge layer.

（ｇ）フォトリソ、エツチングにより、コンタクトホー
ル部のＳｕｎ、を除去する。(g) Remove Sun from the contact hole portion by photolithography and etching.

（ｈ）第２電極材料として、ＡＱをスパッタリングする
。(h) Sputtering AQ as the second electrode material.

（ｉ）フォトリソ、エツチングにより発熱体上、リード
電極上の一部及びポンディングパッド領域のＡＱを除去
する。第２電極としてＡＱは、本発明では放熱構造体を
兼ねているので、発熱体上のＡＱはすべて除去するので
はなく、ＡＱがカバーしている領域が徐々に変化するよ
うな形状となるように除去する。なお、後述する（ｎ）
で吐出口を形成する際に切断工程がはいるが、その際に
ＡＱが露出しないようにＡＱの存在領域は切断部より右
側（発熱体側）とする。(i) AQ on the heating element, part of the lead electrode, and the bonding pad area is removed by photolithography and etching. Since the AQ as the second electrode also serves as a heat dissipation structure in the present invention, the AQ on the heating element is not completely removed, but the shape is such that the area covered by the AQ gradually changes. to be removed. Note that (n) will be described later.
A cutting process is required to form the discharge port, but the area where AQ exists is set to the right side (on the heating element side) of the cutting part so that AQ is not exposed at that time.

（ｊ）熱絶縁層及び保護層としてＳｉｏ、を全面にスパ
ッタリングし、フォトリソ、エツチングによりポンディ
ングパッド部のＳｉＯ２を除去する。(j) Sio2 is sputtered on the entire surface as a thermal insulating layer and a protective layer, and SiO2 on the bonding pad portion is removed by photolithography and etching.

（ｋ）耐キヤビテーシヨン層として、Ｔａをスパッタリ
ングし、フォトリソ、エツチングにより発熱体近傍をカ
バーするように形成する。(k) As an anti-cavitation layer, Ta is sputtered and formed by photolithography and etching so as to cover the vicinity of the heating element.

（１）リード電極部の保護層としてポリイミド層を形成
する。(1) Form a polyimide layer as a protective layer for the lead electrode portion.

（ｍ）ドライフィルムフォトレジストをラミネートし、
フォトリソにより流路パターンを形成する。本発明では
図の左方が吐出口となるようにパターンを形成し、放熱
構造体と吐出口の位置関係が以下のようになっている。(m) laminating dry film photoresist;
A channel pattern is formed by photolithography. In the present invention, a pattern is formed so that the left side of the figure is the discharge port, and the positional relationship between the heat dissipation structure and the discharge port is as follows.

つまり放熱構造体は吐出口側により大きな放熱作用をす
るように設けられている。In other words, the heat dissipation structure is provided so as to have a greater heat dissipation effect on the discharge port side.

（ｎ）蓋板をドライフィルム流路の上に接合し、吐出口
部を切断し、吐出口を完成させる。(n) Join the lid plate onto the dry film channel and cut the discharge port to complete the discharge port.

第１９図は、本発明の記録方法を用いた噴射によりイン
ク吐出量が変わる原理を理解しやすくするために、吐出
口方向に長くのびた長方形状の発熱体部と、その上（あ
るいは下）に形成されたＡＱの放熱構造体と、インク流
路と吐出口を示したものである。Figure 19 shows a rectangular heating element extending in the direction of the ejection port, and a rectangular heating element above (or below) the ejecting part, in order to make it easier to understand the principle of changing the amount of ink ejected by ejecting using the recording method of the present invention. This figure shows the formed AQ heat dissipation structure, ink flow paths, and ejection ports.

第２０図（ａ）〜（ｃ）は本発明の記録方法を用いた噴
射によりインク吐出量が変わる様子を示したもので、（
ａ）は入力エネルギー小、（ｂ）は入力エネルギー中、
（ｃ）は入力エネルギー大の場合を各々示す。本発明で
は、放熱構造体が吐出口側により大きな放熱作用をする
ように形成されている。従って、第２０図（ａ）のよう
に、発熱体への入力エネルギーが小の時は発熱体で発生
する多くの熱が瞬時に放熱構造体によってうばわれ、そ
して拡散していくため膜沸騰をおこす領域が図で示した
よう吐出口から遠い領域となり、その領域はせまく発生
する気泡も小さい。従って吐出口より噴射されるインク
滴の体積は小さく微小ドツトを形成するのに用いられる
。次いで（ｂ）。FIGS. 20(a) to (c) show how the amount of ink ejected changes due to ejection using the recording method of the present invention.
a) is low input energy, (b) is medium input energy,
(c) shows the case where the input energy is large. In the present invention, the heat dissipation structure is formed to have a greater heat dissipation effect on the discharge port side. Therefore, as shown in Figure 20(a), when the input energy to the heating element is small, much of the heat generated by the heating element is instantly absorbed by the heat dissipation structure and diffused, causing film boiling. As shown in the figure, the area where bubbles are generated is far from the discharge port, and the bubbles generated in that area are narrow and small. Therefore, the volume of the ink droplets ejected from the ejection ports is small and is used to form minute dots. Then (b).

（ｃ）のように徐々に入力エネルギーを増加させていく
と、具体的には、発熱体の駆動電圧を上げる、もしくは
、あまり長くならない程度である（５０μｓｅｃ以下）
ならばパルス幅を長くすると、放熱構造体による放熱作
用よりも発熱体による発熱作用の方が系を左右するので
、入力エネルギーに応じて膜沸騰領域が吐出口方向へ増
加していく。If the input energy is gradually increased as shown in (c), specifically, the drive voltage of the heating element will be increased, or the time will not be too long (50 μsec or less)
If the pulse width is increased, the heat generation effect of the heating element affects the system more than the heat dissipation effect of the heat dissipation structure, so the film boiling region increases in the direction of the discharge port in accordance with the input energy.

つまり膜沸騰が生じる温度以上となる領域が吐出口方向
へ増加していくことにより沸騰膜が吐出口方向へインク
を押し出すように成長する。In other words, as the region where the temperature exceeds the temperature at which film boiling increases in the direction of the ejection port, a boiling film grows so as to push ink toward the ejection port.

このように形成した本発明による発熱体基板には、必要
に応じて前述のような、ポリイミドの電極保護層が０．
５〜５μｍ形成されている。こうしてできた本発明の発
熱体基板には第２４図（、）に示した蓋基板を接合して
ヘッドとして完成する。The heating element substrate according to the present invention formed in this way is coated with a polyimide electrode protective layer as described above, if necessary.
The thickness is 5 to 5 μm. The lid substrate shown in FIG. 24 (,) is bonded to the heating element substrate of the present invention thus produced to complete the head.

次に、このヘッドを用いて、駆動電圧Ｖ。を変化させ、
気泡長さｌｂ、液柱長さｌｊを変化させ、印写評価した
結果を、次の実施例１，２の表１゜２に示す。ここで気
泡長さＱｂは、第２１図に示すように、液体吐出方向側
の長さをいい、液柱長さＲｊは同方向に伸びた液柱が吐
出口面から切れる直前の最大になった時の長さとする。Next, using this head, drive voltage V is set. change the
The results of printing evaluation by varying the bubble length lb and liquid column length lj are shown in Tables 1 and 2 of Examples 1 and 2 below. Here, the bubble length Qb refers to the length in the liquid discharge direction, as shown in FIG. 21, and the liquid column length Rj is the maximum length of the liquid column extending in the same direction just before it is cut off from the discharge port surface. The length is the length of time.

又、液柱成長速度Ｖｊは液柱の先端部の液柱の成長速度
である。なお、実施例１，２において、ドツト径Ｄ０は
サンプル数ｎ＝３Ｑ個の平均値である。Further, the liquid column growth rate Vj is the growth rate of the liquid column at the tip of the liquid column. In Examples 1 and 2, the dot diameter D0 is the average value of n=3Q samples.

実施例１゜ 使用ヘッド　：第１８図に示したプロセスによって製作
したヘッド。Example 1 Head used: Head manufactured by the process shown in FIG.

発熱体サイズ＝５６μｍＸ３３６μｍ 発熱体抵抗値：１３ｏΩ 使用インク　：キヤノン社製ＢＪ１３０インク（印写時
）使用液　　　：キヤノン社製ＢＪ１３０インクと同等
物性をもつビークル（気泡長さ、液柱長さ測定時）駆動
パルス幅＝１０μｓｅｃ 駆動周波数　：５００Ｈｚ オリフィスサイズ：４０μｍ　Ｘ　３０μｍ印写に使用
した紙：三菱製紙製ＮＭマッドコート紙この表１より、
本発明の記録方法により５　ドツト径のサイズを変える
ことができ、階調記録ができることがわかるが、紙面上
での高精度なドツト位置精度をも確保するためには、気
泡長さＩ２ｂが、液柱長さｌｊよりも短い条件で使用す
る必要があることがわかる。Heating element size = 56μm x 336μm Heating element resistance: 13oΩ Ink used: Canon BJ130 ink (for printing) Liquid used: Vehicle with physical properties equivalent to Canon BJ130 ink (when measuring bubble length and liquid column length) Driving pulse width = 10 μsec Driving frequency: 500 Hz Orifice size: 40 μm x 30 μm Paper used for printing: NM mud coat paper manufactured by Mitsubishi Paper Industries
It can be seen that the recording method of the present invention makes it possible to change the dot diameter size and perform gradation recording, but in order to ensure high dot position accuracy on the paper, the bubble length I2b must be It can be seen that it is necessary to use the liquid column under conditions shorter than the length lj.

実施例２゜ 使用ヘッド　：第１８図に示したプロセスによって製作
したヘッド。Example 2 Head used: Head manufactured by the process shown in FIG.

発熱体サイズ：　２０ｉｔｍＸ１００Ｉｔｍ発熱体抵抗
値＝９１Ω 使用インク　：キヤノン社製ＢＪ１３０インク（印写時
）使用液　　　：キヤノン社製ＢＪ１３０インクと同等
物性をもつビークル（気泡長さ、液柱長さ測定時）駆動
パルス幅二６μｓｅｃ 駆動周波数　：１ｋＨｚ オリフィスサイズ＝２０μｍＸ１８μｍ印写に使用した
紙：三菱製紙製ＮＭマッドコート紙（以下余白） この表２より、実施例１の場合と同様に、高精度なドツ
ト位置精度を確保して階調記録を行うには、気泡長さＱ
ｂが、液柱長さｌｊよりも短い条件で使用する必要があ
ることがわかる。Heating element size: 20itm x 100Itm Heating element resistance = 91Ω Ink used: Canon BJ130 ink (for printing) Liquid used: Vehicle with physical properties equivalent to Canon BJ130 ink (when measuring bubble length and liquid column length) Driving pulse width: 26 μsec Driving frequency: 1 kHz Orifice size: 20 μm x 18 μm Paper used for printing: Mitsubishi Paper Mills NM mud coat paper (hereinafter referred to as margin) From Table 2, as in Example 1, highly accurate dot positions can be achieved. In order to record gradations with accuracy, the bubble length Q
It can be seen that it is necessary to use the liquid column under the condition that b is shorter than the liquid column length lj.

免−一見 以上の説明から明らかなように、本発明の記録ヘッドは
、従来より知られているバブルジェットヘッドの発熱体
部分に薄膜形成技術、フォリソ技術、フォトエツチング
技術等を用いて、平面的に放熱体を形成できるので、製
造が容易で、しかも高精度にできる。又、このようにし
て形成されたヘッドを用いて、入力エネルギーを変える
ことにより、容易に吐出インク量を制御できるため、階
調記録が可能となる。さらに、その駆動条件を選び、気
泡長さが液柱長さよりも短いような条件で使用すること
により高精度なドツト位置精度が確保でき、高画質階調
記録が可能となる。As is clear from the above explanation, the recording head of the present invention uses thin film forming technology, foliography technology, photoetching technology, etc. on the heating element part of the conventionally known bubble jet head to create a flat surface. Since the heat dissipation body can be formed in the heat sink, manufacturing is easy and can be performed with high precision. Furthermore, by using the head formed in this manner, the amount of ejected ink can be easily controlled by changing the input energy, thereby making it possible to perform gradation recording. Furthermore, by selecting the driving conditions and using the dot under conditions such that the bubble length is shorter than the liquid column length, high dot position accuracy can be ensured and high quality gradation recording can be achieved.

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

第１図は、本発明によるバブルジェット液体噴射記録装
置の発熱部の構成を示す図、第２図は、通常の階調記録
を行わないバブルジェット液体噴射記録装置の発熱体部
構成図、第３図は、気泡発生の大きさを変える原理を説
明するための図、第４図は、入力エネルギーと気泡の大
きさの関係を示す図、第５図は、気泡の大きさと出力イ
ンク量の関係を示す図、第６図及び第７図は、それぞれ
本発明の他の実施例を示す図、第８図及び第９図は、そ
れぞれ放熱体パターンの変形例を示す図、第１０図は、
本発明の他の実施例を説明するための図、第１１図乃至
第１３図は、更に本発明の他の実施例を説明するための
図、第１４図及び第１５図は、本発明の発熱体基板の製
造プロセスを示す図、第１６図及び第１７図は１本発明
の発熱体基板の製造プロセスの他の実施例を示す図、第
１８図（ａ）〜（ｎ）は１本発明による液体噴射記録装
置の放熱構造体と吐出口との位置関係を製造プロセスの
順に示した図、第１９図は、放熱構造体とインク流路、
吐出口との関係を示す図、第２０図（ａ）〜（ｃ）は、
インク吐出量の変化する様子を示す図、第２１図は、気
泡長さＱｂと液柱長さｆｌｊの定義を説明するための図
、第２２図は、本発明が適用されるインクジェットヘッ
ドの一例としてのバブルジェットヘッドの動作説明をす
るための図、第２３図は、バブルジェットヘッドの一例
を示す斜視図、第２４図は、分解斜視図、第２５図は、
蓋基板を裏面から見た図、第２６図は、バブルジェット
記録ヘッドの詳細を説明するための図、第２７図は、発
熱抵抗体を用いた気泡発生手段の構造を説明するための
図、第２８図乃至第３５図は、それぞれ従来の発熱体層
の構成を示す図で、第２８図乃至第３０図は、保護層、
蓄熱層、或いは、発熱体層の厚みを徐々に変えるように
した例、第３１図乃至第３５図は、発熱体層のパターン
巾を徐々に変えるようにした例を示す図である。 １０・・・基板、１１・・・蓄熱層、１２・・・発熱体
層、１３・・・制御電極、１４・・・アース電極、１５
・・・保護層、１６・・・放熱体、１７・・・絶縁層、
１８・・・発生気泡。 第１区 ＩＱ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 ＩＱノ （ａン （ｂ） 篤 図 第 図 第 図 とσノ （ｂ） 第 図 １．５ 第 図 第 図 第 図 （ｄコーｌ 第 図 第 図 （Ｉλ−１ ＜ｋｒ−１ 第 図 （１ン　−ｌ 第 １つ 図 第 図 第２１図 第 図 （ｄ） Ｏ＃＝＝ 第 図 第 図 第 図 第 図 ＩＱ） （ｂン 第 図 第 図 第 ２つ 区FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the heat generating part of the bubble jet liquid jet recording apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the heat generating part of the bubble jet liquid jet recording apparatus that does not perform normal tone recording. Figure 3 is a diagram to explain the principle of changing the size of bubble generation, Figure 4 is a diagram showing the relationship between input energy and bubble size, and Figure 5 is a diagram showing the relationship between bubble size and output ink amount. 6 and 7 are diagrams showing other embodiments of the present invention, FIGS. 8 and 9 are diagrams showing modified examples of the heat sink pattern, and FIG. 10 is a diagram showing the relationship, respectively. ,
Figures 11 to 13 are diagrams for explaining other embodiments of the present invention, and Figures 14 and 15 are diagrams for explaining other embodiments of the present invention. 16 and 17 are diagrams showing other embodiments of the manufacturing process of the heating element substrate of the present invention, and Figures 18 (a) to (n) are 1 diagram showing the manufacturing process of the heating element substrate. FIG. 19 is a diagram illustrating the positional relationship between the heat dissipation structure and the ejection ports of the liquid jet recording apparatus according to the invention in the order of the manufacturing process.
Figures 20(a) to 20(c) showing the relationship with the discharge ports are as follows:
FIG. 21 is a diagram showing how the ink discharge amount changes. FIG. 21 is a diagram for explaining the definitions of the bubble length Qb and liquid column length flj. FIG. 22 is an example of an inkjet head to which the present invention is applied. FIG. 23 is a perspective view showing an example of a bubble jet head, FIG. 24 is an exploded perspective view, and FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of a bubble jet head.
FIG. 26 is a diagram for explaining the details of the bubble jet recording head; FIG. 27 is a diagram for explaining the structure of the bubble generating means using a heating resistor; FIG. 28 to FIG. 35 are diagrams each showing the structure of a conventional heating element layer, and FIG. 28 to FIG. 30 are diagrams showing a protective layer,
Examples in which the thickness of the heat storage layer or the heat generating layer is gradually changed. FIGS. 31 to 35 are diagrams showing examples in which the pattern width of the heat generating layer is gradually changed. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Substrate, 11... Heat storage layer, 12... Heat generating layer, 13... Control electrode, 14... Earth electrode, 15
... Protective layer, 16 ... Heat sink, 17 ... Insulating layer,
18...Generated bubbles. 1st section IQ) Figure Figure (Iλ-1 <kr-1 Figure (1n -l Figure 1 Figure Figure 21 Figure (d) O#== Figure Figure Figure Figure IQ) (b Figure Figure 2nd Ward

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、液体を吐出して飛翔的液滴を形成するための吐出口
と、前記液体を吐出するために前記液体に熱による状態
変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、該電気熱
変換体層に電気的に接続される１対の電極とを有する液
体噴射記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法であって
、画像情報に応じて入力エネルギーを変え、前記電気熱
変換体層上において通電方向に熱勾配を生じせしめ、前
記電気熱変換体層上で発生する気泡の大きさを変えて前
記吐出口より吐出する液体の量を変えて記録する方法に
おいて、前記気泡の液体吐出方向側の長さをｌｂ、同方
向に伸びた液柱が切れる直前の最大になった時の長さを
ｌｊとするとき、ｌｊ＞ｌｂとなる条件の時に記録を行
うことを特徴とする液体噴射記録方法。 ２、液体を吐出して飛翔的液滴を形成するための吐出口
と、前記液体を吐出するために前記液体に熱による状態
変化を生じせしめるための電気熱変換体層と、該電気熱
変換体層に電気的に接続される１対の電極とを有する液
体噴射記録ヘッドを使用する液体噴射記録方法であって
、画像情報に応じて入力エネルギーを変え、前記電気熱
変換体層の下において通電方向に熱勾配を生じせしめ、
前記電気熱変換体層上で発生する気泡の大きさを変えて
前記吐出口より吐出する液体の量を変えて記録する方法
において、前記気泡の液体吐出方向側の長さをｌｂ、同
方向に伸びた液柱が切れる直前の最大になった時の長さ
をｌｊとするとき、ｌｊ＞ｌｂとなる条件の時に記録を
行うことを特徴とする液体噴射記録方法。[Claims] 1. An ejection port for ejecting a liquid to form flying droplets, and an electrothermal converter layer for causing a state change in the liquid due to heat in order to eject the liquid. and a pair of electrodes electrically connected to the electrothermal converter layer. In the method of recording by creating a thermal gradient in the direction of current flow on the converter layer and changing the size of bubbles generated on the electrothermal converter layer to change the amount of liquid discharged from the discharge port, the bubbles are The recording is performed under the condition that lj>lb, where lb is the length of the liquid column in the liquid ejection direction, and lj is the maximum length just before the liquid column extending in the same direction is cut off. A liquid jet recording method. 2. An ejection port for ejecting a liquid to form flying droplets, an electrothermal converter layer for causing a state change in the liquid due to heat in order to eject the liquid, and the electrothermal converter. A liquid jet recording method using a liquid jet recording head having a pair of electrodes electrically connected to a body layer, the input energy being changed according to image information, and the input energy being changed under the electrothermal converter layer. A thermal gradient is created in the direction of current flow,
In the method of recording by changing the size of the bubbles generated on the electrothermal converter layer and changing the amount of liquid discharged from the discharge port, the length of the bubbles on the liquid discharge direction side is lb, in the same direction. A liquid jet recording method characterized in that recording is performed under the condition that lj>lb, where lj is the length of the elongated liquid column when it reaches its maximum immediately before breaking.