JPH05116311A - Ink jet recording method - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To further stabilize formation of ink drops so as to obtain images having higher image quality by a method wherein a substrate is arranged at the downstream, bubbles are generated at a heat generating resisting part so as to make them burst in the outside air, and recording ink liquid is discharged in a state of fluid from a protrusion. CONSTITUTION:A record head comprises a heat generating resisting layer 2 arranged on a substrate, a plurality of side discharge outlets 5 on the face thereof, a select electrode E1, a common electrode E2, a protective layer D, and a common liquid substance C. In response to record signals (pulse signals) from the electrodes E1 and E2, a rapid temperature rise with which film boiling occurs at a heat generating part between the electrodes E1 and E2 occurs in a short time, thereby generating a bubble 6. As a result, at an end part A on the heat generating resisting layer 2 of the discharge outlets 5, the bubble 6 bursts in the atmosphere so as to form stable a liquid drop (broken line 7). In this way, by making the bubble burst in the stmosphere (outside air) in the neighborhood of the periphery of the discharge outlets 5, the liquid can be discharged in response to the record signals without splashing and not generating misty ink drops.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は熱エネルギーを利用して
液滴を紙、樹脂シート、布等の記録材に対して飛翔させ
て記録を行なうためのインク滴噴射記録ヘッド及びその
記録方法と装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink droplet jet recording head and a recording method thereof for recording by recording droplets on a recording material such as paper, resin sheet, cloth, etc. by utilizing thermal energy. Regarding the device.

【０００２】[0002]

【従来技術】液体あるいは加熱により溶融可能な固体の
記録媒体（インク）を熱エネルギーを利用して被記録材
に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法
は、高速記録が可能であり、また比較的記録品位も高
く、低騒音であるという利点を有している。さらに、こ
の方法はカラー画像記録が比較的容易であって、普通紙
等にも記録でき、さらに装置を小型化し易いといった多
くの優れた利点を有している。2. Description of the Related Art An ink jet recording method in which a liquid or a solid recording medium (ink) that can be melted by heating is attached to a recording material by using thermal energy to perform image formation is capable of high speed recording. It has the advantages of high recording quality and low noise. Further, this method has many excellent advantages that color images can be recorded relatively easily, it can be recorded on plain paper, and that the apparatus can be easily downsized.

【０００３】このようなインクジェット記録方法を用い
る記録装置には、一般にインクを飛翔インク滴として吐
出させるための吐出口と、この吐出口に連通するインク
路とこのインク路の一部に設けられインク路内のインク
に吐出のための吐出エネルギーを与えるエネルギー発生
手段とを有する記録ヘッドが備えられる。例えば、特公
昭６１−５９９１１号、特公昭６１−５９９１２号、特
公昭６１−５９９１３号、特公昭６１−５９９１４号の
各公報には、エネルギー発生手段として電気熱変換体を
用い、電気パルス印加によってこれが発生する熱エネル
ギーをインクに作用させてインクを吐出させる方法が開
示されている。In a recording apparatus using such an ink jet recording method, generally, an ejection port for ejecting ink as a flying ink drop, an ink path communicating with this ejection port, and an ink provided in a part of this ink path. There is provided a recording head having an energy generating unit that gives ejection energy for ejecting ink in the path. For example, Japanese Patent Publications No. 61-59911, No. 61-59912, No. 61-59913, and No. 61-59914 use an electrothermal converter as an energy generating means and apply an electric pulse. A method is disclosed in which thermal energy generated by this is applied to ink to eject the ink.

【０００４】すなわち、上記各公報に開示されている記
録方法は、熱エネルギーの作用を受けたインクが急峻な
体積の増大を伴なう状態変化を起こし、この状態変化に
基づく膜沸騰領域の気泡の主として成長と収縮により、
記録ヘッド部先端の吐出口よりインクを吐出し、この吐
出インク滴が被記録媒体に付着して画像形成を行なうも
のである。この方法によれば記録ヘッドにおける吐出口
を高密度に配設することができるので、高解像度、高品
質の画像を高速で記録することができ、この方法を用い
た記録装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに
おける情報出力手段として用いることができる。That is, in the recording method disclosed in each of the above publications, the ink subjected to the action of heat energy causes a state change accompanied by a sharp increase in volume, and bubbles in the film boiling region based on this state change. Mainly due to growth and contraction,
Ink is ejected from the ejection port at the tip of the recording head, and the ejected ink droplets adhere to the recording medium to form an image. According to this method, since the ejection openings in the recording head can be arranged at a high density, it is possible to record an image of high resolution and high quality at high speed. A recording apparatus using this method is a copying machine, It can be used as information output means in printers, facsimiles and the like.

【０００５】他方、熱エネルギを使用するものの実現条
件は不明なインクジェット記録方法としては、特開昭５
４−１６１９３５号公報に記載される方法がある。この
公報では円筒状発熱体によって液室内のインクをガス化
（核沸騰によると思われる）させ、このガスをインク滴
と共にインク吐出口より吐出させる。この方法によれ
ば、ガスを微小滴状に噴出させてしまい、画質は不良と
なる。また、このガスの噴出によってガス化したインク
がスプラッシュやミストなどを生じ、その結果記録紙の
地汚れとなったり、装置内の汚れとなることがあった。On the other hand, as an ink jet recording method which uses heat energy and whose realization conditions are unknown, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 5 is used.
There is a method described in JP-A-4-161935. In this publication, the ink in the liquid chamber is gasified (probably due to nucleate boiling) by the cylindrical heating element, and this gas is ejected from the ink ejection port together with the ink droplet. According to this method, the gas is ejected in the form of microdroplets, resulting in poor image quality. In addition, the gasified ink may generate splashes or mists due to the ejection of the gas, which may result in background stains on the recording paper or stains inside the apparatus.

【０００６】また、例えば特開昭６１−１９７２４６号
公報には、従来の熱エネルギーを用いたインクジェット
記録方法を変形させた方法を用いる熱転写的記録装置に
関する記載がある。すなわち、この装置では、単発的な
インク吐出であり、加えて記録媒体と発熱素子とを完全
に密着させることが困難であるため、従来の吐出口を有
する記録ヘッドを用いたインクジェト記録方法に比べ、
熱効率が低下しやすく高速記録に適さないといった問題
がある。Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-197246 discloses a thermal transfer recording apparatus using a modified method of the conventional inkjet recording method using thermal energy. That is, in this device, since the ink is ejected only once, and it is difficult to completely bring the recording medium and the heating element into close contact with each other, the ink jet recording method using the recording head having the ejection port in the related art is compared. ,
There is a problem that thermal efficiency is likely to decrease and it is not suitable for high speed recording.

【０００７】［背景技術］以上説明したようなインクジ
ェット記録方式の問題点を解決するため、本出願人は吐
出のためにインクを加熱することにより生成される膜沸
騰による気泡を吐出口近傍で外気に連通させて吐出を行
うインクジェット記録方式（以下、この方式を連通吐出
方式とも言う）について提案した（特願平２−１１２８
３２号，特願平２−１１２８３３号，特願平２−１１２
８３４号，特願平２−１１４４７２号，特願平３−１６
９９６２号）。[Background Art] In order to solve the problems of the ink jet recording system as described above, the applicant of the present invention has proposed that bubbles generated by film boiling generated by heating ink for ejection are discharged to the outside air near the ejection port. An ink jet recording method (hereinafter, this method is also referred to as a continuous discharge method) in which discharge is performed by communicating with the same has been proposed (Japanese Patent Application No. 2-1128).
No. 32, Japanese Patent Application No. 2-112833, Japanese Patent Application No. 2-112
834, Japanese Patent Application No. 2-114472, Japanese Patent Application No. 3-16
9962).

【０００８】上記連通吐出方式によれば、気泡を形成し
ているガスが吐出されるインク滴と共に噴出することは
ないので、スプラッシュやミストなどの発生を低減し、
被記録媒体上の地汚れや装置内の汚れを防ぐことができ
る。According to the above continuous discharge method, the gas forming bubbles does not jet out together with the ink droplets to be discharged, so that the generation of splash or mist is reduced.
It is possible to prevent background stains on the recording medium and stains inside the apparatus.

【０００９】また、上記連通吐出方式の基本的な作用と
して、気泡が生成される部位より吐出口側にあるインク
は原理的に全てインク滴となって吐出されるということ
がある。このため、吐出インク量は、吐出口から上記気
泡生成部位までの距離等、記録ヘッドの構造によって定
めることができる。この結果、上記連通吐出方式によれ
ば、インク温度の変化等の影響をそれ程受けずに吐出量
の安定した吐出を行うことが可能となる。Further, as a basic operation of the above-mentioned continuous discharge method, there is a principle that all the ink on the discharge port side of the portion where bubbles are generated is discharged as an ink droplet. Therefore, the amount of ejected ink can be determined by the structure of the recording head, such as the distance from the ejection port to the bubble generating portion. As a result, according to the above-described continuous discharge method, it is possible to perform stable discharge of the discharge amount without being affected by the change in the ink temperature.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、記録ヘッド
の使用状態によっては、上記気泡外気連通方式において
は画像の変化が見られた。However, depending on the state of use of the recording head, an image change was observed in the above-mentioned bubble outside air communication system.

【００１１】本発明は、気泡を外気に連通させる方式に
おいて、この新規な現象を解決できインク滴の形成をよ
り一層安定化でき、より高画質な画像形成を達成できる
インク滴噴射記録方法を提供せんとするものである。The present invention provides an ink droplet ejection recording method capable of solving this novel phenomenon, further stabilizing the formation of ink droplets, and achieving higher quality image formation in a system in which air bubbles communicate with the outside air. It is something to do.

【００１２】［発明の概要］本発明は、記録用インク滴
を吐出するための吐出部と、該吐出部に連通するインク
供給路と、該インク供給路の記録用インクに膜沸騰を生
じせしめその気泡を外気に連通させるための熱エネルギ
ー発生手段と、を備えた記録ヘッドと記録される記録材
とを記録時に相対的に移動させて記録を行なうインク滴
噴射記録方法において、上記熱エネルギー発生手段の発
熱抵抗部を有する基板側に対してインク供給路を備えた
記録ヘッドを上記相対移動の上記記録ヘッドの移動方向
に関して、該基板を該インク供給路に対して下流側に位
置させながら、該発熱抵抗部に気泡を生起させて外気と
連通させるとともに記録用インク液を該突出部より滴状
に吐出させることを特徴とするインク滴噴射記録方法で
ある。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, an ejecting section for ejecting a recording ink droplet, an ink supply path communicating with the ejecting section, and a film boiling of the recording ink in the ink supply path are caused. In the ink droplet ejection recording method, in which a recording head provided with a thermal energy generating means for communicating the air bubbles with the outside air and a recording material to be recorded are relatively moved at the time of recording, the thermal energy generation is performed. A recording head having an ink supply path with respect to the substrate side having the heat generating resistance portion of the means, while the substrate is positioned downstream of the ink supply path in the moving direction of the recording head in the relative movement, The ink droplet jet recording method is characterized in that air bubbles are generated in the heat generating resistance portion to communicate with the outside air and the recording ink liquid is ejected in a droplet form from the protruding portion.

【００１３】本発明によれば、発熱抵抗部に対してイン
ク路側にインク噴射の傾向が強い記録ヘッドの特性をい
かして、画質を改善できる。According to the present invention, the image quality can be improved by taking advantage of the characteristics of the recording head having a strong tendency to eject ink on the ink path side with respect to the heat generating resistance portion.

【００１４】また、上記各発明を一層優れた発明にする
構成、条件としては、第１に上記連通時にインク路は上
記気泡で遮断されていないことを特徴とすること、第２
に上記連通時は、上記気泡の内圧が外気圧以下の条件で
前記気泡を外気と連通させること、第３に上記連通時
は、上記気泡の吐出方向先端部の移動速度の加速度が正
でない条件で上記気泡を外気と連通させること、或は第
４に上記平面発熱部の吐出部側端部とのバブルの吐出部
側端部との距離ｌａが吐出エネルギー発生手段の吐出部
とは反対側の端部とバブルの吐出部とは反対側の端部と
の距離ｌｂに対して、ｌａ／ｌｂ≧１なる条件下で該吐
出エネルギー発生手段により液体中に生起されたバブル
を吐出部より外気と連通させることの少なくとも１つを
挙げることができる。The constitution and conditions that make each of the above inventions even more excellent are as follows: first, the ink passage is not blocked by the bubbles during the communication.
During the communication, the bubble is communicated with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the outside atmospheric pressure. Thirdly, during the communication, the acceleration of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge direction is not positive. To communicate the air bubbles with the outside air, or fourthly, the distance la between the end portion of the flat heat generating portion on the discharge portion side and the end portion of the bubble on the discharge portion side is opposite to the discharge portion of the discharge energy generating means. Of the bubble generated in the liquid by the discharge energy generating means under the condition of la / lb ≧ 1 with respect to the distance lb between the end of the bubble and the end opposite to the bubble discharge part from the discharge part. There can be mentioned at least one of communicating with.

【００１５】[0015]

【実施例】以下に本発明を詳細に説明するが、本発明の
好ましい構成の気泡を外気と安定して連通せしめる内容
は後術することにする。以下の本発明の特徴は、この構
成を含むものがより好ましいもので有るが、本発明にお
いては、上記従来の水準を超えた外気と気泡の連通方式
により、スプラッシュを生じないものすべてに適用可能
なものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. However, the contents of the preferred structure of the present invention for stably communicating the air bubbles with the outside air will be described later. The following features of the present invention are more preferable to include this configuration, but in the present invention, due to the communication method of outside air and bubbles exceeding the above conventional level, it can be applied to all those that do not cause splash It is something.

【００１６】図１は本発明の記録方法を説明する説明図
で、図１の記録ヘッドは、天板７によってインク供給路
が形成され、基板４４は、発熱抵抗層４の電極４３、４
２で規定される発熱部を保護層４１で覆った電気熱変換
体を備えている。図１の（ａ）は、記録ヘッドを記録時
に記録材としての紙Ｐに対して矢印ＳＣ方向に移動させ
るものである。後述するようにこの記録ヘッドは、気泡
を大気に連通させて記録を行なう記録ヘッドで（図２
（ａ），図６参照）、インク的の吐出方向は天板７側に
支配的となるが、主滴に伴って発生する小滴が方向を変
えて吐出する場合が有る。本実施例では、この小滴を記
録紙と記録ヘッドとの相対的な移動方向を考慮すること
でこの小滴の着弾を主滴の着弾位置に会わせて、画質を
向上するもので有る。FIG. 1 is an explanatory view for explaining the recording method of the present invention. In the recording head of FIG. 1, an ink supply path is formed by a top plate 7, and a substrate 44 has electrodes 43, 4 of a heating resistance layer 4.
The electrothermal converter has a heat generating portion defined by 2 covered with a protective layer 41. In FIG. 1A, the recording head is moved in the direction of arrow SC with respect to the paper P as a recording material during recording. As will be described later, this recording head is a recording head that records by making bubbles communicate with the atmosphere (see FIG.
(A), see FIG. 6), the ink-like ejection direction is dominant on the top plate 7 side, but there are cases where the small droplets generated with the main droplets change direction and are ejected. In the present embodiment, the image quality is improved by considering the relative movement direction of the recording paper and the recording head for the droplets so that the droplets land at the landing position of the main droplet.

【００１７】即ち、熱エネルギー発生手段の発熱抵抗部
を有する基板側に対してインク供給路を備えた記録ヘッ
ドを上記相対移動の上記記録ヘッドの移動方向に関し
て、該基板を該インク供給路に対して下流側に位置させ
ながら、該発熱抵抗部に気泡を生起させて外気と連通さ
せるとともに記録用インク液を該突出部より滴状に吐出
させることを特徴とする。これによって、記録画像は
（ｃ）に示すように、高画質となる。この逆の方向に記
録ヘッドを移動させると、（ｄ）に示すように、小滴の
着弾精度が画像に影響する場合が見られた。That is, the recording head having an ink supply path with respect to the substrate side having the heat generating resistance portion of the thermal energy generating means is moved relative to the recording head in the relative movement direction of the recording head. While being positioned on the downstream side, air bubbles are generated in the heating resistance portion to communicate with the outside air, and the recording ink liquid is ejected in a droplet form from the protruding portion. As a result, the recorded image has high image quality as shown in (c). When the recording head was moved in the opposite direction, as shown in (d), it was observed that the landing accuracy of the droplets affects the image.

【００１８】図１の（ｂ）は、逆に記録ヘッドを固定し
て、記録紙Ｐを矢印ＰＦ方向に移動させた構成で、上記
本発明の記録方式を満足するものである。この構成によ
っても、（ａ）で示した効果を得ることができる。この
記録ヘッドとしては、フルライン型の記録ヘッドが適用
される。FIG. 1B shows a constitution in which the recording head is fixed and the recording paper P is moved in the direction of the arrow PF, which satisfies the recording method of the present invention. Also with this configuration, the effect shown in (a) can be obtained. A full line type recording head is applied as this recording head.

【００１９】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の概念のう
ち好ましい形態を示すもので、代表的な液路Ｂの構成の
２例を示すが、本発明はこれに限定されない。図２
（ａ）は、基板（不図示）上に発熱抵抗層２を具備し、
その面の側方吐出口５（複数）を備える記録ヘッドを示
している。Ｅ１、Ｅ２は選択電極、共通電極を示す従来
の構成である。Ｄは保護層で、Ｃは共通液室である。電
極Ｅ１、Ｅ２からの記録信号に応じた電極信号（パルス
信号）に応じて電極Ｅ１、Ｅ２間の発熱部が膜沸騰を生
じる急激な温度上昇を短時間のうちに発生せしめ（３０
０℃以上）、気泡６を生成せしめる。この結果、本例で
は、吐出口５の発熱抵抗層２側の端部Ａで気泡６は大気
と連通して安定した液滴（破線７）を形成する。このよ
うに、吐出口５の周縁近傍で大気（外気）と連通するこ
とで、スプラッシュすることなく又、霧（ミスト）状の
インク滴を発生することなく液体を記録信号に応じて吐
出することができる。2 (a) and 2 (b) show preferred forms of the concept of the present invention, showing two examples of typical liquid passage B configurations, but the present invention is not limited thereto. Figure 2
(A) has a heating resistance layer 2 on a substrate (not shown),
The print head is provided with the side ejection ports 5 (plurality) on that surface. E1 and E2 are conventional structures showing a selection electrode and a common electrode. D is a protective layer and C is a common liquid chamber. In response to the electrode signal (pulse signal) corresponding to the recording signal from the electrodes E1 and E2, the heating portion between the electrodes E1 and E2 causes a rapid temperature rise that causes film boiling (30).
And generate bubbles 6. As a result, in this example, the bubble 6 communicates with the atmosphere at the end portion A of the ejection port 5 on the heating resistance layer 2 side to form a stable droplet (broken line 7). In this way, by communicating with the atmosphere (outside air) in the vicinity of the periphery of the ejection port 5, the liquid can be ejected according to the recording signal without splashing or generating mist-like ink droplets. You can

【００２０】この記録原理は、気泡６の成長段階で液路
Ｂを完全に遮断しないので、後続のインク記録のための
リフィル特性が優れており、３００℃以上の高温部の高
熱も外気側へ液出されるので応答周波数も優れている。According to this recording principle, the liquid path B is not completely shut off at the growth stage of the bubbles 6, so that the refill characteristic for the subsequent ink recording is excellent, and the high heat of the high temperature portion of 300 ° C. or more is also transferred to the outside air side. Since it is discharged, the response frequency is also excellent.

【００２１】図２（ｂ）は、共通液室Ｃを不図示として
いるが、液路Ｂを屈曲した経路の液路としているもの
で、屈曲部の基板面に発熱抵抗部２を備えている。吐出
口は、吐出方向に面積を減少する形状で、発熱抵抗部２
に対向している。吐出口（複数）はオリフィスプレート
ＯＰに形成されている。Although the common liquid chamber C is not shown in FIG. 2 (b), the liquid passage B is a bent liquid passage, and the heating resistor portion 2 is provided on the substrate surface of the bent portion. .. The discharge port has a shape that reduces the area in the discharge direction,
Is facing. The discharge ports (plurality) are formed in the orifice plate OP.

【００２２】図２（ｂ）においても、上記図２（ａ）と
同様に膜沸騰（３００℃以上）を生じせしめると、気泡
６は成長して、オリフィスプレートＯＰの厚み部分のイ
ンクを押しやり、その部分のインクを希薄にする。この
後気泡６は、吐出口５の外気側周縁Ａ１から内部側の吐
出口近傍領域Ａ２で大気と連通する。このような連通状
態によれば、スプラッシュすることなくミストも発生せ
ずに安定液滴（破線７）を吐出口中心部から吐出するこ
とができる。この時、気泡の成長は液路を遮断するもの
ではないので、吐出方向へ向かう必要のない液体を液路
内液体と連続した集合体として残すことができること
に、安定液滴７の吐出量の安定化及び吐出速度の安定化
へ貢献できる。In FIG. 2B as well, when film boiling (300 ° C. or higher) is caused as in the case of FIG. 2A, the bubbles 6 grow to push the ink in the thickness portion of the orifice plate OP. , Dilute the ink in that part. After this, the bubbles 6 communicate with the atmosphere from the outside air side peripheral edge A1 of the discharge port 5 to the inside discharge port vicinity region A2. According to such a communication state, stable droplets (broken line 7) can be ejected from the central portion of the ejection port without splashing and generating mist. At this time, since the growth of the bubbles does not block the liquid path, it is possible to leave the liquid that does not need to go in the discharge direction as an aggregate that is continuous with the liquid in the liquid path. It can contribute to stabilization and stabilization of discharge speed.

【００２３】本実施例では膜沸騰のうち特に３００℃以
上の安定化域を利用して急速且つ気泡成長を吐出口近傍
へ急激にしかも確実にすることができるので非遮断状態
の液路のリフィル性も手伝って高安定高速記録を達成で
きる。In the present embodiment, the refilling of the liquid path in the non-interrupted state can be achieved because the bubble growth can be rapidly and rapidly made near the discharge port rapidly and reliably by utilizing the stabilization region of film boiling of 300 ° C. or higher. High stability and high speed recording can be achieved with the help of the performance.

【００２４】図２（ｃ）は、図２（ｂ）の液路Ｂの共通
液室Ｃ側から発熱抵抗層２へ向う方向に関して一側面側
の該方向に関しての断面図である。図２（ｃ）でわかる
ように、液路Ｂ中の液体（斜線部）は、液滴７に対して
連通しており、その時の中央側の吐出口近傍の気泡６が
吐出口近傍で大気と連通する際に、液滴７と液路内液体
とが連通状態を保っていることが理解されよう。６Ｗ
は、気泡のこの断面における気泡端部の形状を示してい
る。FIG. 2C is a cross-sectional view of one side surface of the liquid passage B of FIG. 2B from the common liquid chamber C side toward the heating resistance layer 2. As can be seen from FIG. 2C, the liquid in the liquid path B (hatched portion) is in communication with the droplet 7, and the bubbles 6 near the central discharge port at that time are in the atmosphere near the discharge port. It will be understood that the droplet 7 and the liquid in the liquid passage are kept in communication with each other when communicating with the liquid. 6W
Shows the shape of the bubble end in this cross section of the bubble.

【００２５】前述したように、図２（ａ）も同様に気泡
が大気と連通する際に、液路内液体が吐出口から突出し
た液滴と連通しながら、液滴を徐々に分離していくので
従来のようなスプラッシュを防止できる。As described above, also in FIG. 2A, when the bubbles communicate with the atmosphere, the liquid in the liquid passage communicates with the liquid droplets protruding from the ejection port, and the liquid droplets are gradually separated. Since it goes, it can prevent the conventional splash.

【００２６】上記図２（ａ）、（ｂ）に対して組み込ま
れて好ましい条件であって、より一層格別に好ましい液
滴形成を達成するものを以下に挙げる。The conditions which are incorporated into FIGS. 2 (a) and 2 (b) and which are preferable conditions and achieve even more particularly preferable droplet formation are listed below.

【００２７】第１条件は、バブルの内圧が外気圧より低
い条件でバブルを外気と連通させることである。The first condition is that the bubble communicates with the outside air under the condition that the inner pressure of the bubble is lower than the outer pressure.

【００２８】すなわち、バブルの内圧が外気圧より低い
条件でバブルを外気と連通させることはバブルの内圧が
外気圧より高い条件で連通させる場合に生じていた吐出
口近傍の不安定な液体を飛散させる事がなく、また更に
は、該圧力が等しい場合よりもその不安定な液体に液路
内に引き込む力がわずかではあるが働くため、より一層
安定した液体の吐出と不要液体の飛散防止を図ることが
できる。In other words, the communication of the bubble with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the outside pressure means that the unstable liquid near the discharge port, which has been generated when the inside pressure of the bubble is connected under the condition that the inside pressure of the bubble is higher than the outside pressure, is scattered. In addition, since the force that draws the unstable liquid into the liquid passage works slightly more than in the case where the pressure is equal, the discharge of the liquid is more stable and the unnecessary liquid is prevented from scattering. Can be planned.

【００２９】上記条件に加えて、バブルの吐出口方向先
端の移動速度の１次微分値が負となる条件でバブルと外
気とを連通させる第２条件、或は、吐出エネルギー発生
手段の吐出口側端部からバブルの吐出口側端部の距離ｌ
ａと吐出エネルギー発生手段の吐出口とは反対側の端部
からバブルの吐出口とは反対側の端部との距離ｌｂとが
ｌａ／ｌｂ≧１を満足する第３条件、もしくはその両方
の条件をもちバブルと外気を連通させることはより好ま
しいものである。In addition to the above conditions, the second condition for communicating the bubble with the outside air under the condition that the primary differential value of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction is negative, or the discharge port of the discharge energy generating means. Distance l from the side edge to the bubble outlet side edge
a and a distance lb between the end on the side opposite to the ejection port of the ejection energy generating means and the end on the side opposite to the ejection port of the bubble satisfy the third condition of la / lb ≧ 1, or both of them. It is more preferable to make the bubbles communicate with the outside air under the conditions.

【００３０】次に、本発明に好適に用いられる記録ヘッ
ドの１つの構成について説明する。Next, one structure of the recording head preferably used in the present invention will be described.

【００３１】図３（ａ）および（ｂ）に好適な１つの記
録ヘッドの模式的組立斜視図と模式的上面図を示す。な
お、（ｂ）は、（ａ）に示される天板を設けていない状
態である。（ａ）および（ｂ）に示される記録ヘッドの
構成を簡単に説明する。FIGS. 3A and 3B are a schematic assembly perspective view and a schematic top view of one suitable recording head. Note that (b) is a state in which the top plate shown in (a) is not provided. The configuration of the recording head shown in (a) and (b) will be briefly described.

【００３２】（ａ）および（ｂ）に示される記録ヘッド
は、基体１上に壁８が設けられ、該壁８上を天板４が覆
うように接合され、共通液室１０および液路１２が形成
される。天板４にはインクを供給するための供給口１１
が設けられ、液路１２が連通する共通液室１０を通じて
インクが液路１２内に供給され得る構成となっている。In the recording heads shown in (a) and (b), a wall 8 is provided on the substrate 1, the ceiling plate 4 is joined so as to cover the wall 8, and the common liquid chamber 10 and the liquid passage 12 are provided. Is formed. A supply port 11 for supplying ink to the top plate 4
Is provided so that ink can be supplied into the liquid passage 12 through the common liquid chamber 10 communicating with the liquid passage 12.

【００３３】また、基体１にはヒーター２が設けられ、
これら各ヒーター２に対応して各液路が設けられてい
る。ヒーター２は、発熱抵抗層と該発熱抵抗体層に電気
的に接続される電極（いずれも不図示）とを有し、この
電極によって記録信号に従って通電される。この通電に
より、ヒーター２は熱エネルギーを発生し、液路中に供
給されたインクに熱エネルギーを付与することができ
る。この熱エネルギーにより、記録信号に従ってインク
中にバブルを発生することができる。A heater 2 is provided on the base 1,
Each liquid path is provided corresponding to each heater 2. The heater 2 has a heating resistance layer and an electrode (not shown) electrically connected to the heating resistance layer, and the electrode is energized according to a recording signal. By this energization, the heater 2 generates thermal energy, and the thermal energy can be applied to the ink supplied into the liquid path. With this heat energy, bubbles can be generated in the ink according to the recording signal.

【００３４】また、本発明に好適に用いられる記録ヘッ
ドの別の構成について説明する。Another structure of the recording head preferably used in the present invention will be described.

【００３５】図４（ａ）および図４（ｂ）にはそれぞれ
記録ヘッドの模式的断面図と模式的平面図が示されてい
る。この記録ヘッドと図４に示される記録ヘッドの違い
は、図４に示されるものが、液路内に供給されたインク
が液路に沿って真直にあるいは実質的に真直に吐出口か
ら吐出されるのに対して、図４に示されるものは供給さ
れたインクが液路に沿って曲折されている点である（図
ではヒーターの直上に吐出口が形成されている）。尚図
４（ａ）および図４（ｂ）において、（ａ）および
（ｂ）に示した番号と同じものは同じものを指してい
る。図４（ａ）および図４（ｂ）において、１６は吐出
口５が形成されたオリフィスプレートであり、ここで
は、各吐出口５間に設けられる壁９をも一体的に形成さ
れている。FIG. 4A and FIG. 4B show a schematic sectional view and a schematic plan view of the recording head, respectively. The difference between this recording head and the recording head shown in FIG. 4 is that the ink supplied in the liquid passage is ejected straight or substantially straight from the ejection port along the liquid passage. On the other hand, what is shown in FIG. 4 is that the supplied ink is bent along the liquid path (in the figure, the ejection port is formed immediately above the heater). In FIGS. 4A and 4B, the same reference numerals as those shown in FIGS. 4A and 4B indicate the same components. In FIGS. 4A and 4B, reference numeral 16 is an orifice plate in which the discharge ports 5 are formed, and here, the wall 9 provided between the discharge ports 5 is also integrally formed.

【００３６】図５（ａ）〜（ｅ）は本発明が適用される
液体噴射方法、装置の新規な第１具体例の説明図であ
り、バブルの内圧と体積の時間変化に着目した発明であ
る。この発明をまとめると、１）インクを加熱すること
によって気泡を生じせしめ、該気泡により前記インクの
少なくとも一部を吐出して記録を行う液体噴射方法にお
いて、前記気泡の内圧が外気圧以下の条件で前記気泡を
外気と連通させることを特徴とする液体噴射方法。２）
吐出エネルギー発生手段によりインクを加熱して気泡を
生じせしめ該気泡により前記インクの少なくとも一部を
吐出するための吐出口を有する記録ヘッドと、前記気泡
の内圧が外気圧以下の条件で前記気泡を外気と連通する
ように前記吐出エネルギー発生手段を駆動するための駆
動回路と、前記吐出口と被記録媒体とが対向する位置に
設けられたプラテンとを有することを特徴とする記録装
置である。FIGS. 5 (a) to 5 (e) are explanatory views of a novel first specific example of a liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied. The invention pays attention to changes in bubble internal pressure and volume with time. is there. The present invention can be summarized as follows: 1) In a liquid ejecting method in which ink is heated to generate bubbles, and at least a part of the ink is ejected by the bubbles to perform recording, a condition that the internal pressure of the bubbles is equal to or lower than the external atmospheric pressure A method for ejecting liquid, characterized in that the bubbles are communicated with the outside air. 2)
A recording head having an ejection port for heating at least one part of the ink by the ink by heating the ink by the ejection energy generating means and the bubble under the condition that the internal pressure of the bubble is equal to or less than the external pressure. A recording apparatus comprising: a drive circuit for driving the ejection energy generating means so as to communicate with the outside air; and a platen provided at a position where the ejection port and the recording medium face each other.

【００３７】この第１具体例発明は、吐出する液滴の体
積や速度を安定化し、高速記録に十分対応できない原因
としてのスプラッシュやミストなどの発生を抑え、画像
上の地汚れや装置化した場合の装置内の汚れを防ぐとと
もに、吐出の効率を向上させ、目詰まりなどを防ぎ、さ
らには記録ヘッドの寿命を向上させ、高品位な画像を印
字可能にするものである。The first embodiment of the invention stabilizes the volume and speed of the ejected liquid droplets, suppresses the generation of splashes and mists, which are the causes of insufficient support for high-speed recording, and is used as a background stain on an image or as a device. In this case, the inside of the device is prevented from becoming dirty, the ejection efficiency is improved, clogging is prevented, the life of the recording head is improved, and high-quality images can be printed.

【００３８】図５を説明する前に液体噴射原理を図６を
用いて説明する。なお、液路は、基体１と天板４および
不図示の壁によって形成される。Before explaining FIG. 5, the principle of liquid ejection will be described with reference to FIG. The liquid passage is formed by the base 1, the top plate 4, and a wall (not shown).

【００３９】図６（ａ）は初期状態を示し、液路内がイ
ンク３で満たされた状態である。インク３まずヒーター
（例えば電気熱変換体）２に瞬間的に電流を流しパルス
的にヒーター近傍のインク３を急激に加熱するとインク
は所謂膜沸騰による気泡（バブル）６がヒーター２上に
発生し、急激に膨張を始める（図６（ｂ））。さらにバ
ブル６は膨張を続け、主として慣性抵抗の小さい吐出口
５側へ成長し、ついには吐出口５を越え、外気とバブル
６が連通する（図６（ｃ））。このとき外気はバブル６
内と平衡状態であるか、バブル６内に流入する。FIG. 6A shows an initial state, in which the liquid path is filled with the ink 3. Ink 3 First, when a current is instantaneously passed through a heater (for example, an electrothermal converter) 2 to rapidly heat the ink 3 near the heater in a pulsed manner, the ink causes bubbles 6 to be generated on the heater 2 due to so-called film boiling. Then, it rapidly expands (FIG. 6 (b)). Further, the bubble 6 continues to expand and grows mainly on the side of the ejection port 5 having a small inertial resistance, and finally passes through the ejection port 5 to communicate the outside air with the bubble 6 (FIG. 6C). At this time, the outside air is a bubble 6
It is in equilibrium with the inside or flows into the bubble 6.

【００４０】吐出口５より押し出されたインク３はこの
瞬間までにバブル６の膨張によって与えられた運動量の
ためにさらに前方へ飛翔を続け、ついには独立な液滴と
なって紙などの被記録媒体１０１へ向って飛翔する。
（図６（ｄ））。さらに吐出口５側先端部に生じた空隙
は後方のインク３の表面張力と液路を形成する部材との
濡れによってインク３が図面右方向に供給され（図６
（ｅ））初期状態に戻る。前記記録媒体１０１は、プラ
テンに沿って、プラテン、ローラー、ベルト、あるいは
それらの任意の組み合わせによって吐出口５に対向する
位置に搬送される。或は、被記録媒体１０１を固定し、
吐出口５を移動させる（記録ヘッドを移動させる）よう
にしても良く、また、それらを組み合わせても良いもの
である。要は、吐出口５と被記録媒体とが相対的に移動
可能とされ、被記録媒体の所望の位置に所望の吐出口が
対向され得るようにすればよい。The ink 3 pushed out from the ejection port 5 continues to fly further forward by this moment due to the momentum given by the expansion of the bubble 6, and finally becomes an independent droplet to be recorded on paper or the like. Fly toward the medium 101.
(FIG.6 (d)). Further, in the gap formed at the tip of the ejection port 5 side, the ink 3 is supplied rightward in the drawing due to the surface tension of the ink 3 behind and the wetting of the member forming the liquid path (FIG. 6).
(E)) Return to the initial state. The recording medium 101 is conveyed along the platen to a position facing the ejection port 5 by a platen, a roller, a belt, or any combination thereof. Alternatively, the recording medium 101 is fixed,
The ejection port 5 may be moved (the recording head may be moved), or they may be combined. The point is that the ejection port 5 and the recording medium can be moved relative to each other so that the desired ejection port can face the desired position of the recording medium.

【００４１】さて、図６（ｃ）ではバブル６が外気と連
通したときに外気とバブル内との気体の移動がないか、
外気がバブル内に流入するためには、バブルの内圧が該
気圧と等しいかより低い条件でバブルのを外気と連通さ
せることが好ましい。Now, in FIG. 6 (c), when the bubble 6 communicates with the outside air, is there a movement of gas between the outside air and the inside of the bubble?
In order for the outside air to flow into the bubble, it is preferable to communicate the bubble with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the atmospheric pressure.

【００４２】従って、上記条件を満足させるためには、
図５（ａ）ではｔ≧ｔ１の時刻においてバブルと外気と
を連通させれば良い。実際には、バブルの成長にともな
ってインクが吐出されてしまうため、バブル内圧又は体
積と時間との関係のグラフは図５（ｂ）に示されるよう
になる。すなわち、図５（ｂ）においてｔ＝ｔｂ（ｔ１
≦ｔｂ）の時刻でバブルを外気と連通させればよい。Therefore, in order to satisfy the above condition,
In FIG. 5A, the bubble and the outside air may be communicated with each other at the time of t ≧ t1. In reality, since the ink is ejected as the bubble grows, a graph of the relationship between the bubble internal pressure or volume and time is as shown in FIG. That is, in FIG. 5B, t = tb (t1
The bubble may be communicated with the outside air at a time of ≤tb).

【００４３】この条件で液滴を吐出させるとバブル内圧
が外気圧より高い条件でバブルを外気と連通させて液滴
を吐出させる（ガスが大気中に噴出する）場合に比べ、
前述したようにインクのミストやスプラッシュによる記
録紙や装置内の汚れを防止できる。また、バブルの体積
が増大してからバブルを外気と連通させるのでインクに
対して十分な運動エネルギーを伝達することができ、吐
出速度が大きくなるという効果が得られる。また、バブ
ルの内圧が外気圧より低い条件でバブルを外気と連通さ
せることは上記効果をより顕著なものにすることができ
るという点においてより望ましい。Compared with the case where the droplet is discharged under this condition, the bubble is communicated with the outside air and the droplet is discharged under the condition that the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure (gas is ejected into the atmosphere).
As described above, it is possible to prevent stains on the recording paper and the apparatus due to the mist and splash of the ink. Further, since the bubble is made to communicate with the outside air after the volume of the bubble is increased, sufficient kinetic energy can be transmitted to the ink, and the effect of increasing the ejection speed can be obtained. Further, it is more desirable to communicate the bubble with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the outside pressure because the above effect can be made more remarkable.

【００４４】すなわち、バブルの内圧が外気圧より低い
条件でバブルを外気と連通させることはバブルの内圧が
外気圧より高い条件で連通させる場合に生じていた吐出
口近傍の不安定な液体を飛散させる事がなく、また更に
は、該圧力が等しい場合よりもその不安定な液体に液路
内に引き込む力がわずかではあるが働くため、より一層
安定した液体の吐出と不要液体の飛散防止を図ることが
できる。That is, making the bubble communicate with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubble is lower than the external pressure means that the unstable liquid near the discharge port, which has been generated when the internal pressure of the bubble is communicated under the condition that the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure, is scattered. In addition, since the force that draws the unstable liquid into the liquid passage works slightly more than in the case where the pressure is equal, the discharge of the liquid is more stable and the unnecessary liquid is prevented from scattering. Can be planned.

【００４５】第１具体例発明に用いる記録ヘッドはヒー
ター２の位置を吐出口５の方向に近づけた位置に設けて
ある。これはバブルを外気と連通させるために最も簡便
にとれる手法である。しかしながら、単にヒーターを吐
出口に近付けるだけでは本発明の上記した条件を満たす
ことができない。従って、本発明の上記条件を満たすた
めには、ヒーターの発生する熱エネルギー量（ヒーター
の構成、形成材料、駆動条件、面積、ヒーターの設けら
れる基体の熱容量等）、インク物性、記録ヘッドの各部
の大きさ（吐出口とヒーター間の距離、吐出口や液路の
幅および高さ）などを所望に応じて選択することにより
バブルを所望の状態で外気と連通させることができる。The recording head used in the first embodiment of the invention is provided at a position where the position of the heater 2 is close to the direction of the ejection port 5. This is the simplest method for communicating bubbles with the outside air. However, the above condition of the present invention cannot be satisfied simply by bringing the heater close to the discharge port. Therefore, in order to satisfy the above conditions of the present invention, the amount of heat energy generated by the heater (heater configuration, forming material, driving conditions, area, heat capacity of the substrate on which the heater is provided, etc.), ink physical properties, and various parts of the recording head. The bubble can be communicated with the outside air in a desired state by selecting the size (distance between the discharge port and the heater, width and height of the discharge port or the liquid passage) as desired.

【００４６】第２具体例発明をより効果的に達成する条
件として前記したように液路形状を挙げることができ
る。液路形状は、使用する熱エネルギー発生素子の形状
によって幅がほぼ決定されてくるものの、具体的関係に
ついては経験則でしかない。本発明においては液路形状
が気泡の成長に大きく影響を与え、その液路における上
記条件にとっては有効であることが判明した。As a condition for more effectively achieving the second embodiment of the invention, the shape of the liquid passage can be mentioned as described above. The width of the liquid path is almost determined by the shape of the thermal energy generating element used, but the specific relationship is only an empirical rule. In the present invention, it has been found that the shape of the liquid path has a great influence on the growth of bubbles and is effective for the above conditions in the liquid path.

【００４７】すなわち、液路の高さを利用して気泡の連
通状態を変えられることが判明した。環境等の他の影響
を受けにくく、又より一層の安定化を図るためには液路
の幅Ｗよりも液路の高さＨを低く（Ｈ＜Ｗ）とすること
が好ましい。That is, it was found that the communication state of bubbles can be changed by utilizing the height of the liquid passage. It is preferable that the height H of the liquid passage is lower than the width W of the liquid passage (H <W) in order to reduce the influence of other factors such as the environment and to achieve further stabilization.

【００４８】また、バブルが外気と連通しない場合には
達するであろうバブルの最大体積もしくはバブルの最大
体積の７０％以上、より好ましくは８０％以上の体積の
ときにバブルが外気と連通する様にすることは好ましい
ものである。Further, when the bubble does not communicate with the outside air, the bubble communicates with the outside air when the maximum volume of the bubble or 70% or more, more preferably 80% or more of the maximum volume of the bubble that will be reached. Is preferred.

【００４９】次に、バブルの内圧と外気圧との関係を測
定する方法について説明する。Next, a method for measuring the relationship between the internal pressure of the bubble and the external pressure will be described.

【００５０】バブルの内圧と外気圧との大小関係は、直
接バブル内の圧力を測定することは難しいので以下に示
す方法によって、あるいは、それら方法を適宜組み合わ
せることによって知ることができる。先ず、バブルの体
積、または吐出口より外側にあるインクの体積の時間変
化を測定することによって、バブルの内圧と外気圧との
大小関係を知る方法について説明する。Since it is difficult to directly measure the pressure inside the bubble, the magnitude relation between the internal pressure and the external pressure of the bubble can be known by the following method or by appropriately combining these methods. First, a method of knowing the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external atmospheric pressure by measuring the time change of the volume of the bubble or the volume of the ink outside the ejection port will be described.

【００５１】インクが発泡を開始してからバブルが外気
と連通するまでの時間におけるバブルの体積Ｖを測定
し、Ｖの二次微分ｄ２Ｖ／ｄｔ２を求めることによって
バブルの内圧と外圧との大小関係を知ることができる。
すなわち、ｄ２Ｖ／ｄｔ２＞０であればバブルの内圧は
外圧よりも高く、ｄ２Ｖ／ｄｔ２≦０であればバブルの
内圧は外圧以下である。図５（ｃ）で説明すると、発泡
開始ｔ＝ｔ０よりｔ＝ｔ１まではバブルの内圧は外気圧
よりも高くｄ２Ｖ／ｄｔ２＞０となり、ｔ＝ｔ１よりバ
ブルが外気と連通するまでの時間ｔ＝ｔｂまではバブル
の内圧は外気圧以下であり、ｄ２Ｖ／ｄｔ２≦０とな
る。以上のようにＶの二次微分ｄ２Ｖ／ｄｔ２を求める
ことでバブルの内圧と外気圧との大小関係を知ることが
できる。The volume relationship V between the internal pressure and the external pressure of the bubble is determined by measuring the volume V of the bubble from the time when the ink starts foaming to the time when the bubble communicates with the outside air and determining the second derivative of V d2V / dt2. Can know.
That is, if d2V / dt2> 0, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure, and if d2V / dt2 ≦ 0, the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external pressure. Explaining with reference to FIG. 5C, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure and becomes d2V / dt2> 0 from the start t = t0 to the time t = t1, and the time t from the time t = t1 until the bubble communicates with the external air. The internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external atmospheric pressure up to tb, and d2V / dt2 ≦ 0. As described above, the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external atmospheric pressure can be known by obtaining the second derivative d2V / dt2 of V.

【００５２】なお、この場合、バブルが記録ヘッドの外
側から見えることが必要である。記録ヘッドの外側から
バブルを観察するためには、記録ヘッドの一部が透明な
部材で形成され、バブルの発泡、成長等が記録ヘッドの
外部から観察できるような構成であることが望ましい。
記録ヘッドの構成部材が非透明である場合には、例え
ば、記録ヘッドの天板等を透明な部材に置き換えればよ
い。このとき、置き換えられる部材と置き換える部材の
硬度、弾性度等は極力同じに選ぶのが望ましい。In this case, it is necessary that the bubble be visible from the outside of the recording head. In order to observe the bubbles from the outside of the recording head, it is desirable that a part of the recording head is formed of a transparent member and that bubble formation and growth of the bubbles can be observed from the outside of the recording head.
When the constituent members of the recording head are non-transparent, for example, the top plate of the recording head may be replaced with a transparent member. At this time, it is desirable that the hardness of the member to be replaced and the elasticity of the member to be replaced be the same as much as possible.

【００５３】構成部材の置き換えとしては、記録ヘッド
の天板が例えば金属、不透明なセラミックあるいは着色
されたプラスチックの場合は、透明なプラスチック（一
例としては透明アクリル）、ガラス等に変更すればよい
が、もちろん置き換え場所とそれに用いられる材料は上
記した場所および材料に限られるものではない。When the top plate of the recording head is made of metal, opaque ceramic, or colored plastic, for example, transparent plastic (transparent acrylic, for example), glass, or the like may be used as a replacement of the constituent members. Of course, the replacement place and the material used therefor are not limited to the above place and material.

【００５４】しかしながら、このとき部材の物性の違い
による発泡特性の違いを回避するためにできるだけイン
クに対する濡れ性などの物性が元の部材に近いものを選
ぶことが望ましい。元の部材のものと同等の発泡状態で
あるかどうかは、吐出させてその吐出速度や吐出体積が
元の状態と同じかどうかを見ることによって確認するこ
とができる。予め透明な部材で構成されている場合は以
上の操作は不要である。However, at this time, in order to avoid the difference in the foaming characteristics due to the difference in the physical properties of the members, it is desirable to select the one whose physical properties such as wettability to ink are as close as possible to the original member. Whether or not the foamed state is equivalent to that of the original member can be confirmed by discharging and checking whether or not the discharge speed and the discharge volume are the same as the original state. If it is made of a transparent member in advance, the above operation is not necessary.

【００５５】また、記録ヘッドの構成部材を他の部材に
置き換えなくとも、あるいは、記録ヘッドの構成上他の
部材に置き換えられない場合でも以下の方法によってバ
ブルの内圧と外圧との大小関係を知ることができる。Even if the constituent members of the recording head are not replaced with other members, or even if the constituent members of the recording head cannot be replaced with other members, the magnitude relationship between the internal pressure and the external pressure of the bubble can be known by the following method. be able to.

【００５６】別の方法は発泡を開始してからインク滴が
飛翔するまでの時間において、吐出口より外側に飛び出
したインクの体積Ｖｄを測定し、Ｖｄの二次微分ｄ２Ｖ
ｄ／ｄｔ２を求めることによってバブルの内圧と外気圧
の大小関係を知ることができる。即ち、ｄ２Ｖｄ／ｄｔ
２＞０であればバブルの内圧は外気圧よりも高く、ｄ２
Ｖｄ／ｄｔ２≦０であればバブルの内圧が外気圧以下で
ある。図５（ｄ）はバブルの内圧が外気圧よりも高い状
態でバブルを連通したときに、吐出口より飛び出したイ
ンクの体積Ｖｄの一次微分ｄＶｄ／ｄｔの時間変化を示
したものであるが、発泡開始ｔ＝ｔ０よりバブルが外気
と連通するまでの時間ｔ＝ｔａまでは、バブルの内圧は
外気圧よりも高く、ｄ２Ｖｄ／ｄｔ２＞０となる。一
方、図５（ｂ）はバブルの内圧が外気圧以下の状態でバ
ブルを外気と連通させたときのＶｄの一次微分ｄＶｄ／
ｄｔの時間変化を示したものである。同図より、発泡開
始ｔ＝ｔ０よりｔ＝ｔ１まではバブルの内圧は外気圧よ
りも高くｄ２Ｖｄ／ｄｔ２＞０であるが、ｔ＝ｔ１より
ｔ＝ｔｂまではバブルの内圧は外気圧以下でありｄ２Ｖ
ｄ／ｄｔ２≦０となる。Another method is to measure the volume Vd of the ink ejected to the outside from the ejection port during the time from the start of foaming until the ink droplet is ejected, and the second derivative d2V of Vd is measured.
By determining d / dt2, it is possible to know the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external pressure. That is, d2Vd / dt
If 2> 0, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure, and d2
If Vd / dt2 ≦ 0, the internal pressure of the bubble is equal to or lower than the external pressure. FIG. 5D shows a time change of the first derivative dVd / dt of the volume Vd of the ink ejected from the ejection port when the bubbles are communicated with each other in a state where the inner pressure of the bubble is higher than the outer pressure. From the start of foaming t = t0 until the time t = ta until the bubble communicates with the outside air, the internal pressure of the bubble is higher than the outside air pressure, and d2Vd / dt2> 0. On the other hand, FIG. 5B shows the first derivative dVd / of Vd when the bubble is communicated with the outside air in a state where the inside pressure of the bubble is equal to or lower than the outside pressure.
It shows the change over time in dt. From the figure, from the start of foaming t = t0 to t = t1, the internal pressure of the bubble is higher than the external pressure and is d2Vd / dt2> 0, but the internal pressure of the bubble is below the external pressure from t = t1 to t = tb. Yes d2V
d / dt2 ≦ 0.

【００５７】以上のようにＶｄの二次微分ｄ２Ｖｄ／ｄ
ｔ２を求めることでバブルの内圧と外気圧との大小関係
を知ることができる。As described above, the second derivative of Vd d2Vd / d
By obtaining t2, it is possible to know the magnitude relationship between the internal pressure of the bubble and the external atmospheric pressure.

【００５８】吐出口より外側に存在するインクの体積Ｖ
ｄの測定法を説明する。吐出後各時刻における液滴の形
状は、ストロボやＬＥＤ、レーザなどの光源を用いてパ
ルス光で吐出口から飛び出している液滴を照明しながら
顕微鏡で観察することによって測定することができる。
即ち、一定周波数で連続して吐出している記録ヘッドに
対して、その駆動パルスに同期してかつ所定のディレイ
時間をおいてパルス光を発光させることにより、その吐
出から所定時間後における一方向から見た液滴の投影形
状を測定できる。このときパルス光のパルス幅は測定に
十分な光量が確保できる範囲でできるだけ小さい方がよ
り正確に測定を行なうことができる。Volume V of ink existing outside the discharge port
The measuring method of d will be described. The shape of the droplet at each time after ejection can be measured by observing with a microscope while illuminating the droplet ejecting from the ejection port with pulsed light using a light source such as a strobe, an LED, or a laser.
That is, the recording head ejecting continuously at a constant frequency is caused to emit pulsed light in synchronization with the drive pulse and after a predetermined delay time, so that one direction after a predetermined time from the ejection The projected shape of the droplet viewed from can be measured. At this time, the pulse width of the pulsed light can be more accurately measured if the pulse width is as small as possible within a range in which a sufficient amount of light can be secured for the measurement.

【００５９】これらの方法によって、バブルが外気に連
通する瞬間に液路側から外側に向かっての気流が観測さ
れれば、バブルの内圧が外気圧よりも高い状態てい連通
したことを示し、液路内へ流入する気流が観測されれば
バブルの内圧が外気圧よりも低い状態で連通したことを
示す。According to these methods, if an air flow from the liquid passage side to the outside is observed at the moment when the bubble communicates with the outside air, it indicates that the internal pressure of the bubble is higher than the outside air pressure, and the fluid passage communicates. If the airflow flowing into the interior is observed, it indicates that the bubbles communicate with each other at a lower internal pressure than the external pressure.

【００６０】他の条件としては図７に示したようにバブ
ルの吐出口方向先端の移動速度の一次微分値が負となる
条件でバブルと外気とを連通させる条件、或は、図６に
示したように吐出エネルギー発生手段の吐出口側端部か
らバブルの吐出口側端部の距離ｌａと吐出エネルギー発
生手段の吐出口とは反対側の端部からバブルの吐出口と
は反対側の端部との距離ｌｂとがｌａ／ｌｂ≧１を満足
する条件、もしくはその両方の条件でバブルと外気を連
通させることはより好ましいものである。As another condition, as shown in FIG. 7, the condition that the bubble and the outside air are communicated with each other under the condition that the first derivative value of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction is negative, or shown in FIG. As described above, the distance la from the end on the ejection port side of the ejection energy generating means to the end on the side on the ejection port side of the bubble and the end on the side opposite to the ejection port of the ejection energy generating device from the end on the side opposite to the ejection port of the bubble It is more preferable that the bubble and the outside air are communicated with each other under the condition that the distance lb with the section satisfies la / lb ≧ 1, or both conditions.

【００６１】図６（ａ）〜（ｆ）は本発明が適用される
液体噴射方法、装置の新規な第２具体例の説明図であ
り、バブルの成長状態に着目した発明である。この発明
をまとめると、３）インクを吐出させるための吐出口
と、該吐出口に連通する液路と、該液路内に気泡を形成
して供給されたインクを吐出させるために利用される熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを有す
る記録ヘッドを用い、吐出エネルギー発生手段の吐出口
側端部とバブルの吐出口側端部との距離ｌａが吐出エネ
ルギー発生手段の吐出口とは反対側の端部とバブルの吐
出口とは反対側の端部との距離ｌｂに対して、ｌａ／ｌ
ｂ≧１なる条件下で該吐出エネルギー発生手段によりイ
ンク中に生起されたバブルを吐出口より外気と連通させ
ることを特徴とする液体噴射方法。４）インクを吐出さ
せるための吐出口と、該吐出口に連通する液路と、該液
路内に気泡を形成して供給されたインクを吐出させるた
めに利用される熱エネルギーを発生する吐出エネルギー
発生手段とを有する記録ヘッドと、吐出エネルギー発生
手段の吐出口側端部とバブルの吐出口側端部との距離ｌ
ａが吐出エネルギー発生手段の吐出口とは反対側の端部
とバブルの吐出口とは反対側の端部との距離ｌｂとに対
してｌａ／ｌｂ≧１なる条件下で該吐出エネルギー発生
手段によりインク中に生起されたバブルを吐出口より外
気と連通させるため前記吐出エネルギー発生手段に信号
を与えるための駆動回路と、前記吐出された液体を付着
させるために被記録媒体を沿わせ得るプラテンとを有す
ることを特徴とする記録装置。となる。FIGS. 6 (a) to 6 (f) are explanatory views of a new second specific example of the liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied, and the invention focuses on the growth state of bubbles. The present invention can be summarized as follows: 3) An ejection port for ejecting ink, a liquid channel communicating with the ejection port, and a bubble formed in the liquid channel to be used for ejecting the supplied ink. A recording head having discharge energy generating means for generating thermal energy is used, and the distance la between the discharge port side end portion of the discharge energy generating means and the discharge port side end portion of the bubble is opposite to that of the discharge energy generating means. La / l with respect to the distance lb between the side end and the end opposite to the bubble discharge port
A liquid ejecting method characterized in that, under the condition of b ≧ 1, bubbles generated in the ink by the ejection energy generating means are communicated with the outside air from the ejection port. 4) An ejection port for ejecting ink, a liquid path communicating with the ejection port, and an ejection for generating thermal energy used for ejecting the supplied ink by forming bubbles in the liquid path. A recording head having an energy generating means, and a distance l between an end portion of the ejection energy generating means on the ejection port side and an end portion of the bubble on the ejection port side.
The ejection energy generating means is such that a / la ≧ 1 with respect to the distance lb between the end of the ejection energy generating means on the side opposite to the ejection port and the end of the bubble on the side opposite to the ejection port. A drive circuit for giving a signal to the ejection energy generating means for communicating the bubble generated in the ink with the outside air from the ejection port, and a platen for advancing a recording medium for adhering the ejected liquid. A recording device having: Becomes

【００６２】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に
説明する。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【００６３】図６（ａ）及至図６（ｆ）はそれぞれ本発
明の液体噴射方法による液体の吐出を説明するための模
式的断面図である。6 (a) to 6 (f) are schematic cross-sectional views for explaining the ejection of the liquid by the liquid ejecting method of the present invention.

【００６４】図６（ａ）及至（ｆ）において、１は基
体、２はヒーター、３はインク、４は天板、５は吐出
口、６はバブル、７は液滴、１０１は被記録媒体であ
る。なお、液路は、基体１と天板４および不図示の壁に
よって形成される。In FIGS. 6A to 6F, 1 is a substrate, 2 is a heater, 3 is ink, 4 is a top plate, 5 is a discharge port, 6 is a bubble, 7 is a droplet, 101 is a recording medium. Is. The liquid passage is formed by the base 1, the top plate 4, and a wall (not shown).

【００６５】図６（ａ）は初期状態を示し、液路内がイ
ンク３で満たされた状態である。インク３まずヒーター
（例えば電気熱変換体）２に駆動回路からの信号として
瞬間的に電流を流しパルス的にヒーター近傍のインク３
を急激に加熱するとインクは所謂膜沸騰による気泡（バ
ブル）６がヒーター２上に発生し、急激に膨張を始める
（図６（ｂ））。さらにバブル６は膨張を続け（図６
（ｃ））、主として慣性抵抗の小さい吐出口５側へ成長
し、ついには吐出口５を越え、外気とバブル６が連通す
る（図６（ｄ））。このとき吐出エネルギー発生手段で
あるヒーター２の吐出口側端部からバブル６の吐出口側
端部までの距離ｌａがヒーター２の吐出口とは反対側の
端部からバブル６の吐出口とは反対側の端部までの距離
ｌｂに対してｌａ／ｌｂ≧１の条件下において外気とバ
ブル６とが連通している。FIG. 6A shows the initial state, in which the liquid path is filled with the ink 3. Ink 3 First, the heater (for example, an electrothermal converter) 2 is instantaneously supplied with a current as a signal from a drive circuit, and the ink 3 near the heater is pulsed.
When ink is rapidly heated, bubbles 6 are generated on the heater 2 due to so-called film boiling in the ink, and the ink rapidly expands (FIG. 6B). Bubble 6 continues to expand (Fig. 6
(C)) Mainly grows toward the discharge port 5 side with a small inertial resistance, and finally passes through the discharge port 5 and the outside air communicates with the bubble 6 (FIG. 6 (d)). At this time, the distance la from the discharge port side end of the heater 2 which is the discharge energy generating means to the discharge port side end of the bubble 6 is from the end opposite to the discharge port of the heater 2 from the discharge port of the bubble 6. The outside air communicates with the bubble 6 under the condition of la / lb ≧ 1 with respect to the distance lb to the opposite end.

【００６６】吐出口５より押し出されたインク３はこの
瞬間までにバブル６の膨張によって与えられた運動量の
ためにさらに前方へ飛翔を続け、ついには独立な液滴７
となって紙などの被記録媒体１０１へ向かって飛翔する
（図６（ｅ））。さらに吐出口５側先端部に生じた空隙
は後方のインク３の表面張力と液路を形成する部材との
濡れによってインク３が図面右方向に供給され（図６
（ｆ））初期状態に戻る。前記被記録媒体１０１は、プ
ラテンに添って、プラテン、ローラー、ベルト、あるい
はそれらの任意の組み合わせによって吐出口５に対向す
る位置に搬送される。或は、被記録媒体１０１を固定
し、吐出口５を移動させる（記録へッドを移動させる）
ようにしても良く、また、それらを組み合わせてもよい
ものである。要は、吐出口５と被記録媒体とが相対的に
移動可能とされ、被記録媒体の所望の位置に所望の吐出
口が対向され得るようにすればよい。The ink 3 pushed out from the ejection port 5 continues to fly further due to the momentum given by the expansion of the bubble 6 by this moment, and finally the independent droplet 7
And fly toward the recording medium 101 such as paper (FIG. 6E). Further, in the gap formed at the tip of the ejection port 5 side, the ink 3 is supplied rightward in the drawing due to the surface tension of the ink 3 behind and the wetting of the member forming the liquid path (FIG. 6).
(F)) Return to the initial state. The recording medium 101 is conveyed along the platen to a position facing the ejection port 5 by a platen, a roller, a belt, or any combination thereof. Alternatively, the recording medium 101 is fixed and the ejection port 5 is moved (the recording head is moved).
Alternatively, they may be combined with each other. The point is that the ejection port 5 and the recording medium can be moved relative to each other so that the desired ejection port can face the desired position of the recording medium.

【００６７】以上説明した記録原理で液体を吐出させる
と、バブルが外気と連通するために吐出口より押し出さ
れる液体の体積は常に一定となり、記録を行なっても、
記録濃度にムラのない高画質な記録画像を得ることがで
きる。When the liquid is ejected according to the recording principle described above, the volume of the liquid pushed out from the ejection port because the bubble communicates with the outside air is always constant.
It is possible to obtain a high-quality recorded image with uniform recording density.

【００６８】また、上記したような、ｌａ／ｌｂ≧１の
条件でバブルを外気と連通させるので、バブルの持つ運
動エネルギーを有効にインクに伝達することができ、吐
出口率が向上する。Further, since the bubble is communicated with the outside air under the condition of la / lb ≧ 1 as described above, the kinetic energy of the bubble can be effectively transmitted to the ink, and the ejection opening ratio is improved.

【００６９】更に、上記条件で液体を吐出した場合は、
ｌａ／ｌｂ＜１の条件で液体（インク）を吐出する場合
に較べて、液体吐出後に吐出口近傍に生じた空隙部に新
たなインクが満たされるまでの時間を短縮することがで
き、より一層の高速記録が可能になる。第２具体例発明
において、バブルが外気と連通する時のバブルの端部と
ヒーターの端部との距離ｌａ、ｌｂを測定する方法とし
ては、例えば、第７図に示される記録ヘッドの場合、天
板４を透明なガラス板で構成し、天板４の上方よりスト
ロボやレーザ、ＬＥＤ等のパルス状に発光できる光源に
よって記録ヘッドを照射し、顕微鏡で観察することによ
って求める方法がある。Furthermore, when the liquid is discharged under the above conditions,
Compared with the case of ejecting a liquid (ink) under the condition of la / lb <1, it is possible to shorten the time until the new ink is filled in the voids formed in the vicinity of the ejection port after ejecting the liquid. High-speed recording is possible. In the second embodiment of the invention, as a method for measuring the distances la and lb between the end of the bubble and the end of the heater when the bubble communicates with the outside air, for example, in the case of the recording head shown in FIG. There is a method in which the top plate 4 is made of a transparent glass plate, and the recording head is irradiated from above the top plate 4 with a light source capable of emitting pulsed light such as a strobe, a laser, or an LED, and is observed by a microscope.

【００７０】具体的には、ヒーターに与える駆動パルス
に同期させてパルス光源を点滅させ、バブルの発泡開始
から液体の吐出までの現象を顕微鏡とカメラを用いて前
述のように観察し、ｌａ、ｌｂを求めることができる。Specifically, the pulse light source is blinked in synchronism with the drive pulse given to the heater, and the phenomenon from the start of bubble bubbling to the discharge of the liquid is observed using a microscope and a camera as described above. lb can be obtained.

【００７１】液路形状は、使用する熱エネルギー発生素
子の形状によって幅がほぼ決定されてくるものの、具体
的関係については経験則でしかない。第２具体例発明に
おいては液路形状が気泡の成長に大きく影響を与え、そ
の液路における熱エネルギー発生素子の上記条件にとっ
ては有効であることが判明した。The width of the liquid path is almost determined by the shape of the thermal energy generating element used, but the specific relationship is only an empirical rule. In the second embodiment of the invention, it was found that the shape of the liquid path greatly affects the growth of bubbles and is effective for the above conditions of the thermal energy generating element in the liquid path.

【００７２】即ち、液路の高さ成分を利用して気泡の成
長をｌａ／ｌｂ≧１、好ましくはｌａ／ｌｂ≧２、より
好ましくはｌａ／ｌｂ≧４とすること（図８参照）で、
環境等のその他の影響を受けにくく、より安定化状態で
行なわせるために、少なくとも液路幅Ｗよりも液路高さ
Ｈを低く（Ｈ＜Ｗ）することがよいことが判明した。こ
れは、気泡の大気との連通状態を液路の天井の界面にお
ける成長速度を増加せしめた気泡において行なわせしめ
ることができるので液体噴射の路内壁による影響を減少
せしめ、噴射方向、速度をより一層安定できる。第２具
体例発明においては、その幅Ｗ、高さＨの関係を更に追
求したところ、Ｈ≧０．８Ｗとすると、長期、高速噴射
を行っても特性変化が少なく、安定した噴射を行うこと
ができ、記録を行うのに適していた。That is, by utilizing the height component of the liquid path, the bubble growth is set to la / lb ≧ 1, preferably la / lb ≧ 2, and more preferably la / lb ≧ 4 (see FIG. 8). ,
It has been found that it is preferable to make the liquid path height H lower than at least the liquid path width W (H <W) in order to make the operation in a more stable state unlikely to be affected by other factors such as the environment. This makes it possible for the bubbles to communicate with the atmosphere in the bubbles that have increased the growth rate at the interface of the ceiling of the liquid channel, so that the influence of the inner wall of the liquid jet can be reduced, and the jet direction and velocity can be further improved. Can be stable. In the second embodiment of the invention, when the relationship between the width W and the height H is further pursued, when H ≧ 0.8 W, the characteristic change is small even if high-speed injection is performed for a long time, and stable injection is performed. And was suitable for recording.

【００７３】また、Ｈ≧０．６５Ｗとすれば、記録情報
を担った各記録噴射をかなりの変化を与えながら行って
も高精度の着弾性能が得られ最適である。Further, if H ≧ 0.65 W, it is optimal because a highly accurate landing performance can be obtained even if each recording jet carrying recording information is performed while changing considerably.

【００７４】なお、上記条件に加えて、バブルの吐出口
方向先端の移動速度の１次微分値が負となる条件でバブ
ルと外気とを連通させることはより好ましいものであ
る。In addition to the above conditions, it is more preferable to communicate the bubble with the outside air under the condition that the first-order differential value of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction is negative.

【００７５】図７（ａ）、（ｂ）は本発明が適用される
液体噴射方法、装置の新規な第３具体例の説明図であ
り、バブルの内圧と体積の時間変化に着目した発明であ
る。この発明をまとめると、５）インクを吐出させるた
めの吐出口と、該吐出口に連通する液路と、該液路内に
気泡を形成して供給されたインクを吐出させるために利
用される熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生手
段とを具備した記録ヘッドを用い、発生されたバブルの
吐出口方向先端の移動速度の１次微分値が負の条件で、
該バブルを該吐出エネルギー発生手段により生起された
バブルを吐出口より外気と連通させることを特徴とする
液滴噴射方法。６）インクを吐出させるための吐出口
と、該吐出口に連通する液路と、該液路内に気泡を形成
して供給されたインクを吐出させるために利用される熱
エネルギーを発生する吐出エネルギー発生手段とを具備
した記録ヘッドと、吐出エネルギー発生手段により発生
されたバブルの吐出口方向先端の移動速度の１次微分値
が負の条件で、該バブルを該吐出エネルギー発生手段に
より生起されたバブルを吐出口より外気と連通させるた
め前記吐出エネルギー発生手段に信号を与えるための駆
動回路と、前記吐出された液体を付着させるために被記
録媒体を沿わせ得るプラテンとを有することを特徴とす
る記録装置。である。FIGS. 7 (a) and 7 (b) are explanatory views of a new third specific example of the liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied, which is an invention focusing on the time change of the internal pressure and volume of the bubble. is there. The present invention can be summarized as follows: 5) An ejection port for ejecting ink, a liquid channel communicating with the ejection port, and a bubble formed in the liquid channel to be used for ejecting the supplied ink. Using a recording head equipped with a discharge energy generating means for generating thermal energy, under the condition that the first differential value of the moving speed of the generated bubble toward the discharge port end is negative,
A method for ejecting droplets, characterized in that the bubbles generated by the ejection energy generating means are communicated with the outside air from an ejection port. 6) An ejection port for ejecting ink, a liquid path communicating with the ejection port, and an ejection for generating thermal energy used for ejecting the supplied ink by forming bubbles in the liquid path. A recording head provided with an energy generating unit, and the bubble is generated by the discharge energy generating unit under the condition that the first-order differential value of the moving speed of the bubble generated by the discharge energy generating unit at the tip in the discharge port direction is negative. A drive circuit for giving a signal to the ejection energy generating means for communicating the bubble with the outside air from the ejection port, and a platen along which the recording medium can be placed so as to attach the ejected liquid. Recording device. Is.

【００７６】この第３具体例発明は、前述した、第１具
体例発明の目的効果を別の手段によって解決するもの
で、バブルと外気との連通時に連通部近傍にあるインク
がインクを吐出するために過度に加速度を受けるため、
主インク滴と分離してしまうことを主たる技術課題と認
識したものである。この分離によると、その近傍のイン
クがスプラッシュ状に飛び散ったり、ミストとなって飛
散することが顕著となり、しかも高密度の吐出口配置で
は吐出口面へのインクの付着による吐出不良を招く結果
となるが、この原因を加速度によるものと解明したこと
にこの第３具体例発明の起点がある。The third embodiment of the invention solves the above-described object and effect of the first embodiment of the invention by another means, and the ink in the vicinity of the communicating portion ejects the ink when the bubble communicates with the outside air. Due to excessive acceleration,
The main technical issue is to separate the ink from the main ink droplets. According to this separation, the ink in the vicinity thereof is splattered in the form of a splash or becomes a mist, which is remarkable, and further, in a high-density ejection port arrangement, ejection failure due to adhesion of ink to the ejection port surface is caused. However, the origin of the invention of the third embodiment is that the cause is clarified to be due to acceleration.

【００７７】更にこの点について解析したところ、バブ
ルの吐出口方向先端の移動速度の一次微分値が正の場合
に外気とバブルが連通すると、上記した問題点が発生す
ることを見出したものである。Further analysis of this point has revealed that the above-mentioned problems occur when the outside air and the bubble communicate with each other when the primary differential value of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction is positive. ..

【００７８】発泡開始よりバブルが外気と連通するまで
のバブルの吐出口方向先端のヒーター部の吐出口方向端
部からの変位量を測定し、該変位量の１次微分値、２次
微分値（移動速度の１次微分値）を求めた結果を図８に
示した。該図より、上記問題が発生するのは、図７
（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示された曲線Ａの場合であっ
て、バブルの吐出口方向先端の移動速度の１次微分値が
正であることが確認された。From the start of foaming until the bubble communicates with the outside air, the displacement of the tip of the bubble in the outlet direction from the end of the heater portion in the outlet direction is measured, and the first derivative value and the second derivative value of the displacement amount are measured. The result of obtaining (first-order differential value of moving speed) is shown in FIG. From the figure, the above problem occurs in FIG.
In the case of the curve A shown in each of (a) and (b), it was confirmed that the first-order differential value of the moving speed of the tip of the bubble in the ejection port direction is positive.

【００７９】図７（ａ）、（ｂ）に示した曲線Ｂは、図
６の原理に準じた第３具体例発明を示すもので、バブル
の吐出口方向先端の移動速度の１次微分値が負の条件
で、生起されたバブルを外気と連通させて液滴を吐出さ
せるので、液滴の体積を常に安定化させ高品位な記録画
像を得ることができる。従って、インクミストやスプラ
ッシュによる記録紙の地汚れや装置内の汚れを防止でき
る。A curve B shown in FIGS. 7A and 7B shows the third embodiment of the invention based on the principle of FIG. 6, and is a first-order differential value of the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction. In the negative condition, the generated bubble is made to communicate with the outside air to eject the droplet, so that the volume of the droplet is always stabilized and a high quality recorded image can be obtained. Therefore, it is possible to prevent the background stain of the recording paper and the stain inside the apparatus due to the ink mist or the splash.

【００８０】更に、インクに対してバブルの運動エネル
ギーを十分に伝達することができるので、吐出効率が高
くなり、目詰まりを解消できる。また液滴の吐出速度が
向上するため液滴の吐出方向が安定するとともに、記録
ヘッドと記録紙間の距離を広げることができ、装置設計
が容易になる。Furthermore, since the kinetic energy of the bubbles can be sufficiently transmitted to the ink, the ejection efficiency is increased and clogging can be eliminated. Further, since the droplet ejection speed is improved, the droplet ejection direction is stabilized, and the distance between the recording head and the recording paper can be increased, which facilitates the device design.

【００８１】更に、生起したバブルの消泡過程がないた
め、消泡によるヒーター破壊現象が解消され、記録ヘッ
ドの寿命が向上する。Further, since there is no bubble defoaming process of the generated bubble, the heater destruction phenomenon due to the defoaming is eliminated and the life of the recording head is improved.

【００８２】なお、本発明の液体噴射方法は所謂オンデ
マンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能で
あるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（イン
ク）が保持されているシートや液路に対応して配置され
ている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰
を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネル
ギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰させ
て、結果的にこの駆動信号に一対一対応し液体（イン
ク）内の気泡を形成できるので有効である。The liquid ejecting method of the present invention can be applied to both the so-called on-demand type and the continuous type. Particularly, in the case of the on-demand type, the liquid (ink) is retained. By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling to the electrothermal converter arranged corresponding to the sheet or liquid path, the electrothermal converter This is effective because heat energy is generated to cause film boiling on the heat acting surface of the recording head, and as a result, bubbles can be formed in the liquid (ink) in a one-to-one correspondence with this drive signal.

【００８３】本発明の液体噴射方法を用いた記録ヘッド
としては、上記実施例中に記載されるものに限られるも
のではなく、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に
対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッド等
の多くの形態および変形例が考えられる。また、フルラ
インタイプの記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組
み合わせによって、その長さを満たす構成や一体的に形
成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれでも良
いが、いずれにしても、本発明は、上述した効果を一層
有効に発揮することができる。The recording head using the liquid ejecting method of the present invention is not limited to the one described in the above embodiment, and has a length corresponding to the maximum width of the recording medium which can be recorded by the recording apparatus. Many forms and modifications such as a full line type recording head are possible. Further, the full-line type recording head may be configured to satisfy the length by combining a plurality of recording heads or configured as one recording head integrally formed, but in any case, The invention can exhibit the above-mentioned effects more effectively.

【００８４】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。In addition, by being attached to the apparatus main body, it can be electrically connected to the apparatus main body and can be supplied with ink from the apparatus main body of a replaceable chip type recording head or the recording head itself. The present invention is also effective when a cartridge-type recording head that is specially provided is used.

【００８５】又、本発明の記録装置の構成として設けら
れる、上記した様な記録ヘッドに対しての回復手段のほ
かに、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効
果を一層安定できるので好ましいものである。これらを
具体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、クリーニン
グ手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或はこ
れらの組み合わせによる予備加熱手段等である。また、
記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうこと
も安定した記録を行なうために有効である。Further, in addition to the recovery means for the recording head as described above, which is provided as the configuration of the recording apparatus of the present invention, it is possible to further stabilize the effect of the present invention by adding preliminary auxiliary means or the like. It is preferable because it is possible. Specific examples thereof include cleaning means for the recording head, an electrothermal converter or a heating element other than this, or a preheating means using a combination thereof. Also,
It is also effective to perform stable recording by performing a preliminary discharge mode in which discharge different from recording is performed.

【００８６】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッド
を一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでも
よいが、異なる色の複色カラー又は、混色によるフルカ
ラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて
有効である。Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but the recording head may be integrally formed or a plurality of combinations may be used. The present invention is also extremely effective for an apparatus provided with at least one of full color by color mixing.

【００８７】次に、本発明を実施する上で、バブルの吐
出口方向先端の移動速度、該移動速度の１次微分値を求
める方法について以下に説明する。Next, in carrying out the present invention, a method of obtaining the moving speed of the tip of the bubble in the discharge port direction and the first derivative of the moving speed will be described below.

【００８８】発泡開始後各時刻におけるバブルの吐出口
方向先端の位置は、ストロボやＬＥＤ、レーザなどのパ
ルス光で記録ヘッドの天板面、あるいは側面からノズル
内に発生するバブルを照明し顕微鏡を用いて、観察する
ことができる。具体的には、図９（ａ）および（ｂ）に
それぞれ模式的断面図として時系列的に示されるよう
に、発泡開始よりバブルが外気と連通するまでのバブル
の吐出口方向先端のヒータ部の吐出口端部からの変位量
ｘｂ−ｎの時間変化を測定することができる。該測定結
果をもとに、該変位量の１次微分ｄｘｂ−ｎ／ｄｔを求
めることにより、バブルの吐出口方向先端の移動速度ｖ
ｘが求められる。次に、該移動速度の１次微分ｄｖｘ／
ｄｔ（変位量の２次微分ｄ２ｘｂ−ｎ／ｄ２ｔ）を求め
ることができる。The position of the tip of the bubble in the ejection port direction at each time after the start of foaming is determined by illuminating the bubble generated in the nozzle from the top plate surface or the side surface of the recording head with pulsed light from a strobe, an LED, a laser, or the like, and the microscope Can be used and observed. Specifically, as shown in time series as schematic cross-sectional views in FIGS. 9A and 9B, respectively, a heater portion at the tip of the bubble in the discharge port direction from the start of foaming until the bubble communicates with the outside air. It is possible to measure the change over time in the displacement amount xb-n from the end portion of the discharge port. Based on the measurement result, the first-order differential dxb-n / dt of the displacement amount is calculated to obtain the moving speed v of the tip of the bubble in the discharge port direction.
x is required. Next, the first derivative dvx / of the moving speed
dt (second derivative of displacement amount d2xb-n / d2t) can be obtained.

【００８９】なお、この場合、バブルが記録ヘッドの外
側から見えることが必要である。記録ヘッドの外側から
バブルを観察するためには、記録ヘッドの一部が透明な
部材で形成され、バブルの発泡、成長等が記録ヘッドの
外部から観察できるような構成であることが望ましい。
記録ヘッドの構成部材が非透明である場合には、例え
ば、記録ヘッドの天板等を透明な部材に置き換えればよ
い。このとき、置き換えられる部材と置き換える部材の
硬度、弾性度等は極力同じに選ぶのが望ましい。In this case, it is necessary that the bubble be visible from the outside of the recording head. In order to observe the bubbles from the outside of the recording head, it is desirable that a part of the recording head is formed of a transparent member and that bubble formation and growth of the bubbles can be observed from the outside of the recording head.
When the constituent members of the recording head are non-transparent, for example, the top plate of the recording head may be replaced with a transparent member. At this time, it is desirable that the hardness of the member to be replaced and the elasticity of the member to be replaced be the same as much as possible.

【００９０】構成部材の置き換えとしては、記録ヘッド
の天板が例えば金属、不透明なセラミックあるいは着色
されたプラスチックの場合は、透明なプラスチック（一
例としては透明アクリル）、ガラス等に変更すればよい
が、もちろん置き換え場所とそれに用いる材料は上記し
た場所および材料に限られるものではない。When the top plate of the recording head is made of metal, opaque ceramic, or colored plastic, for example, transparent plastic (transparent acrylic, for example), glass, or the like may be used as a replacement of the constituent members. Of course, the replacement place and the material used therefor are not limited to the above-mentioned place and material.

【００９１】しかしながら、このとき部材の物性の違い
による発泡特性の違いを回避するためにできるだけイン
クに対する濡れ性などの物性が元の部材に近いものを選
ぶことが望ましい。元の部材のものと同等の発泡状態で
あるかどうかは、吐出させてその吐出速度や吐出体積が
元の状態と同じかどうかを見ることによって確認するこ
とができる。予め透明な部材で構成されている場合は以
上の操作は不要である。However, at this time, in order to avoid the difference in the foaming characteristics due to the difference in the physical properties of the members, it is desirable to select the one whose physical properties such as wettability to ink are as close as possible to the original member. Whether or not the foamed state is equivalent to that of the original member can be confirmed by discharging and checking whether or not the discharge speed and the discharge volume are the same as the original state. If it is made of a transparent member in advance, the above operation is not necessary.

【００９２】[0092]

【発明の効果】以上説明したように本発明の記録方法に
よれば、気泡を外気と連通させてインク滴を吐出させる
際に、複雑な構成を必要とすることなく、環境等で、小
滴の吐出状態が変化しても画質を安定化させ画像乱れの
ない高品位な記録画像を得ることができる。更に、生起
した気泡の消泡過程がないため、消泡による抵抗破壊現
象が解消され、記録ヘッドの寿命が向上する。As described above, according to the recording method of the present invention, when ejecting ink droplets by communicating air bubbles with the outside air, the droplets can be ejected in an environment without a complicated structure. It is possible to stabilize the image quality even when the ejection state of No. 1 changes and obtain a high-quality recorded image without image distortion. Further, since there is no defoaming process of the generated bubbles, the resistance breakdown phenomenon due to the defoaming is eliminated and the life of the recording head is improved.

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

【図１】本発明を説明するための概要説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram for explaining the present invention.

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のインク気
泡が大気或いは外気と連通する状態を説明する模式図で
ある。2 (a), (b), and (c) are schematic diagrams illustrating a state in which the ink bubbles of the present invention communicate with the atmosphere or the outside air.

【図３】本発明の一実施例で用いた記録ヘッドを説明す
る図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a recording head used in an embodiment of the present invention.

【図４】本発明の別の実施例で用いた記録ヘッドを説明
する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a recording head used in another embodiment of the present invention.

【図５】（ａ）乃至（ｅ）は本発明が適用される液体噴
射方法、装置の新規な具体例の説明図で、バブルの内圧
と体積の時間変化を順に説明する図である。5 (a) to 5 (e) are explanatory views of a new specific example of a liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied, and are diagrams for sequentially explaining changes in bubble internal pressure and volume with time.

【図６】（ａ）乃至（ｆ）は本発明が適用される液体噴
射方法、装置の他の新規な具体例の説明図で、それぞれ
液体の吐出を説明するための模式的断面図である。6A to 6F are explanatory views of another novel specific example of a liquid ejecting method and apparatus to which the present invention is applied, each being a schematic cross-sectional view for explaining liquid ejection. ..

【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明が適用される液体噴射
方法、装置の別の新規な具体例の説明図である。7 (a) and 7 (b) are explanatory views of another novel specific example of the liquid ejection method and device to which the present invention is applied.

【図８】気泡の先端側と後端側の比ｌａ／ｌｂの変化を
説明するグラフである。FIG. 8 is a graph illustrating changes in the ratio la / lb on the leading end side and the trailing end side of bubbles.

【図９】（ａ）、（ｂ）は夫々気泡の先端の単位時間当
たりの変化を示す図で、（ａ）では左側に上面断面図、
右側に側面断面図を夫々同時刻で示してある。9 (a) and 9 (b) are diagrams showing changes in the tip of a bubble per unit time, respectively. FIG. 9 (a) is a cross-sectional top view on the left side,
Side sectional views are shown at the same time on the right side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２ 発熱抵抗層 ５ 吐出口 ６ 気泡 ７ 液滴 ６Ｗ 端部（気泡） Ａ 連通部 Ｂ 液路 Ｃ 共通液室 ＯＰ オリフィスプレート 2 Heat generation resistance layer 5 Discharge port 6 Bubble 7 Droplet 6W End part (bubble) A Communication part B Liquid path C Common liquid chamber OP Orifice plate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 記録用インク滴を吐出するための吐出部
と、該吐出部に連通するインク供給路と、該インク供給
路の記録用インクに膜沸騰を生じせしめその気泡を外気
に連通させるための熱エネルギー発生手段と、を備えた
記録ヘッドと記録される記録材とを記録時に相対的に移
動させて記録を行なうインク滴噴射記録方法において、 上記熱エネルギー発生手段の発熱抵抗部を有する基板側
に対してインク供給路を備えた記録ヘッドを上記相対移
動の上記記録ヘッドの移動方向に関して、該基板を該イ
ンク供給路に対して下流側に位置させながら、該発熱抵
抗部に気泡を生起させて外気と連通させるとともに記録
用インク液を該突出部より滴状に吐出させることを特徴
とするインク滴噴射記録方法。1. A discharge part for discharging a recording ink drop, an ink supply path communicating with the discharge part, and a film boiling of the recording ink in the ink supply path to cause the bubbles to communicate with the outside air. In the ink droplet ejection recording method for performing recording by relatively moving a recording head including the thermal energy generating means for recording and a recording material to be recorded, there is provided a heat generating resistance portion of the thermal energy generating means. A recording head having an ink supply path with respect to the substrate side is placed on the downstream side with respect to the ink supply path with respect to the moving direction of the recording head in the relative movement, and air bubbles are generated in the heating resistor section. An ink droplet ejection recording method, which is characterized in that it is caused to communicate with the outside air, and at the same time, the recording ink liquid is ejected in a droplet form from the protruding portion. 【請求項２】 上記連通時にインク路は上記気泡で遮断
されていないことを特徴とする請求項１に記載のインク
滴噴射記録方法。2. The ink droplet jet recording method according to claim 1, wherein the ink path is not blocked by the bubbles during the communication. 【請求項３】 上記連通時は、上記気泡の内圧が外気圧
以下の条件で前記気泡を外気と連通させるものである請
求項１または請求項２に記載のインク滴噴射記録方法。3. The ink droplet jet recording method according to claim 1, wherein at the time of the communication, the bubbles are communicated with the outside air under the condition that the internal pressure of the bubbles is equal to or lower than the outside atmospheric pressure. 【請求項４】 上記連通時は、上記気泡の吐出方向先端
部の移動速度の加速度が正でない条件で上記気泡を外気
と連通させるものである請求項１乃至請求項３いずれか
に記載のインク滴噴射記録方法。4. The ink according to any one of claims 1 to 3, wherein during the communication, the bubbles are communicated with the outside air under the condition that the acceleration of the moving speed of the tip of the bubbles in the ejection direction is not positive. Drop ejection recording method. 【請求項５】 上記平面発熱部の吐出部側端部とのバブ
ルの吐出部側端部との距離ｌａが吐出エネルギー発生手
段の吐出部とは反対側の端部とバブルの吐出部とは反対
側の端部との距離ｌｂに対して、ｌａ／ｌｂ≧１なる条
件下で該吐出エネルギー発生手段により液体中に生起さ
れたバブルを吐出部より外気と連通させる請求項１乃至
請求項４いずれかに記載のインク滴噴射記録方法。5. The end portion of the flat heat generating portion on the side of the discharge portion and the end portion on the side opposite to the discharge portion of the discharge energy generating means at the distance la between the end portion of the discharge energy generating means and the end portion of the bubble are the bubble discharge portion. 5. The bubble generated in the liquid by the discharge energy generating means is made to communicate with the outside air from the discharge part under the condition of la / lb ≧ 1 with respect to the distance lb from the opposite end. The ink droplet jet recording method according to any one of claims.