JPH11235829A - Liquid ejection head and device, and method for ejecting liquid - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an ejection efficiency and a refilling property for a liquid. SOLUTION: This liquid ejection head comprises an ejection nozzle 18 for ejecting a liquid, a liquid passage 10 communicated to the ejection nozzle 18 and a movable member 31. The movable member 31 has a free end 32 provided at a downstream side in the liquid passage 10 toward the ejection nozzle 18. A bubble generating region 11 for generating a bubble 40 in a liquid is provided in the liquid passage 10. When the movable member 31 is in a normal condition, a side of a part corresponding to the bubble generating region 11 in the liquid passage 10 is completely closed by a fluid passage side wall 62. A region 61 not having an upper wall (common communicating space) for communicating the liquid passage 10 to the adjacent liquid passage is provided to a portion above a movable section of the movable member 31.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって液体を
吐出する液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを用いた
液体吐出装置に関する。また、本発明は、可動部材の変
位と気泡成長を伴う新たな液体吐出方法及びこれを実行
するための液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid discharge head for discharging a liquid by generating bubbles caused by applying thermal energy to the liquid, and a liquid discharge apparatus using the liquid discharge head. Further, the present invention relates to a new liquid discharge method involving displacement of a movable member and bubble growth, and a liquid discharge head and a liquid discharge device for executing the method.

【０００２】本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金
属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被
記録媒体に対し記録を行う、プリンタ、複写機、通信シ
ステムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワー
ドプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的
に組み合わせた産業用記録装置に適用できる。ここで、
本発明における「記録」とは、文字や図形等の意味を持
つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、
パターン等の意味を持たない画像を付与することをも意
味するものである。The present invention relates to a printer, a copying machine, a facsimile having a communication system, and a printer for recording on a recording medium such as paper, thread, fiber, cloth, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, and the like. , And an industrial recording device combined with various types of processing devices. here,
"Recording" in the present invention is not only to give an image having a meaning such as characters and graphics to the recording medium,
This also means that an image having no meaning such as a pattern is given.

【０００３】[0003]

【従来の技術】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわ
ゆるバブルジェット記録方法が従来知られている。この
バブルジェット記録方法を用いる記録装置には、米国特
許第４,７２３,１２９号明細書等の公報に開示されてい
るように、インクを吐出するための吐出口と、この吐出
口に連通するインク流路と、インク流路内に配されたイ
ンクを吐出するためのエネルギー発生手段としての電気
熱変換体が配されている。2. Description of the Related Art By giving energy such as heat to ink, a state change accompanied by a steep volume change (formation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from an ejection port by an action force based on this state change. An ink jet recording method in which an image is formed by attaching the ink onto a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, is conventionally known. As disclosed in US Pat. No. 4,723,129 and other publications, a recording apparatus using this bubble jet recording method includes a discharge port for discharging ink and a communication with the discharge port. An ink flow path and an electrothermal converter as energy generating means for discharging ink arranged in the ink flow path are provided.

【０００４】この様な記録方法によれば、品位の高い画
像を高速、低騒音で記録することができるとともに、こ
の記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐
出口を高密度に配置することができるため、小型の装置
で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得
ることができるという多くの優れた点を有している。こ
のため、このバブルジェット記録方法は、近年、プリン
タ、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利
用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムに
まで利用されるようになってきている。According to such a recording method, a high-quality image can be recorded at a high speed and with a low noise, and in a head which performs this recording method, ejection ports for ejecting ink are arranged at a high density. Therefore, it has many advantages that a high-resolution recorded image and a color image can be easily obtained with a small device. For this reason, this bubble jet recording method has recently been used in many office devices such as printers, copiers, and facsimiles, and has been used in industrial systems such as textile printing devices. .

【０００５】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近
年さらにたかまっている。例えば、エネルギー効率の向
上の要求に対する検討としては、保護膜の厚さを調整す
るといった発熱体の最適化が挙げられている。この手法
は、発生した熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効
果がある。また、高画質な画像を得るために、インクの
吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好な
インク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動
条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐出
された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速い
液体吐出ヘッドを得るために、流路形状を改良したもの
も提案されている。[0005] As the bubble jet technology is used for products in various fields, the following various requirements have been increasing in recent years. For example, optimization of a heating element, such as adjusting the thickness of a protective film, has been cited as a study on a request for improvement in energy efficiency. This method is effective in improving the propagation efficiency of generated heat to the liquid. In addition, in order to obtain a high-quality image, a driving condition for providing a liquid discharging method or the like in which the ink discharging speed is high and a good ink discharging based on stable bubble generation is proposed. From the viewpoint, in order to obtain a liquid discharge head having a high filling (refilling) speed of the discharged liquid into the liquid flow path, a liquid discharge head having an improved flow path shape has been proposed.

【０００６】この流路形状の内、特開昭６３−１９９９
７２号公報等に記載されている流路構造やヘッド製造方
法は、気泡の発生に伴って発生するバック波（吐出口へ
向かう方向とは逆の方向へ向かう圧力、即ち、液室へ向
かう圧力）に着目した発明である。このバック波は、吐
出方向へ向かうエネルギーでないため損失エネルギーと
して知られている。特開昭６３−１９９９７２号公報に
開示されているヘッドは、発熱素子が形成する気泡の発
泡領域よりも離れ、かつ、発熱素子に関して吐出口とは
反対側に位置する弁を有する。この弁は、板材等を利用
する製造方法によって流路の天井に貼り付いたように初
期位置を持ち、気泡の発生に伴って流路内に垂れ下が
る。この発明は、上述したバック波の一部を弁によって
制御することでエネルギー損失を制御するものとして開
示されている。[0006] Of these channel shapes, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-1999
No. 72, the flow path structure and the head manufacturing method use a back wave (pressure in a direction opposite to a direction toward a discharge port, that is, a pressure toward a liquid chamber) generated by generation of bubbles. ). This back wave is known as loss energy because it is not energy directed toward the ejection direction. The head disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-199972 has a valve that is located farther from the bubble generation region of the bubble formed by the heating element and located on the side opposite to the discharge port with respect to the heating element. This valve has an initial position as if attached to the ceiling of the flow channel by a manufacturing method using a plate material or the like, and hangs down in the flow channel with the generation of air bubbles. The present invention is disclosed as controlling energy loss by controlling a part of the above-described back wave by a valve.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成において、吐出すべき液体を保持する流路内部に気泡
が発生した前後の流路内の挙動を検討するとわかるよう
に、弁によるバック波の一部を抑制することは、液体の
吐出にとって必ずしも実用的なものではない。もともと
バック波自体は、液体の吐出に直接的には関係しないも
のである。従って、バック波のうちの一部を抑制したか
らといって、液体の吐出に大きな影響を与えることはな
い。However, in this configuration, as will be understood by examining the behavior in the flow path before and after the bubble is generated inside the flow path holding the liquid to be discharged, it is clear that one of the back waves by the valve is considered. Suppressing the part is not always practical for discharging the liquid. Originally, the back wave itself is not directly related to the ejection of the liquid. Therefore, the suppression of a part of the back wave does not significantly affect the ejection of the liquid.

【０００８】また、インクのリフィルを向上させ、周波
数応答性に優れたヘッドを得るべく、ノズルのヒーター
近傍を副流路に連通させた構造のヘッドも従来提案され
ている。インクのリフィル時、この副流路からもノズル
にインクを供給し、リフィルの時間短縮を図ったもので
ある。しかしながら、このような構造のヘッドでは、発
泡時に発生する吐出力の一部が副流路に逃げてしまうた
め、吐出効率の低下が起ってしまうおそれがあった。A head having a structure in which the vicinity of a nozzle heater is communicated with a sub-flow path has been proposed in order to improve ink refill and obtain a head having excellent frequency response. At the time of ink refilling, ink is also supplied to the nozzles from the sub-flow path to shorten the refilling time. However, in the head having such a structure, since a part of the ejection force generated at the time of foaming escapes to the sub-flow path, there is a possibility that the ejection efficiency is reduced.

【０００９】本発明は、気泡（特に膜沸騰に伴う気泡）
を液流路中に形成して液体を吐出する方式における根本
的な吐出特性を、従来では考えられなかった観点から、
従来では予想できない水準にまで高めることを主たる目
的とする。[0009] The present invention relates to bubbles (particularly bubbles accompanying film boiling).
Is formed in the liquid flow path to fundamentally discharge the liquid in the method of discharging the liquid, from the viewpoint that could not be considered conventionally,
Its main purpose is to raise the level to levels that cannot be predicted in the past.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者達の一部は、先
に液滴吐出の原理に立ち返り、従来では得られなかった
気泡を利用した新規な液滴吐出方法及びそれに用いられ
るヘッド等を提供すべく鋭意研究を行った。そして、流
路中の可動部材の機構の原理を解析するといった液流路
中の可動部材の動作を起点とする第１技術解析、及び気
泡による液滴吐出原理を起点とする第２技術解析、さら
には、気泡形成用の発熱体の気泡形成領域を起点とする
第３解析を行った。SUMMARY OF THE INVENTION Some of the present inventors have reverted to the principle of droplet ejection first, and a novel droplet ejection method utilizing bubbles, which has not been obtained conventionally, and a head and the like used therefor. We conducted intensive research to provide Then, a first technical analysis starting from the operation of the movable member in the liquid flow path, such as analyzing the principle of the mechanism of the movable member in the flow path, and a second technical analysis starting from the principle of droplet ejection by bubbles, Further, a third analysis was performed starting from the bubble formation region of the heating element for forming bubbles.

【００１１】これらの解析により、可動部材を発熱体も
しくは気泡発生領域に面して配することで、積極的に気
泡を制御する全く新規な技術を確立するに至った。この
発明の他の特徴は、気泡自体が吐出量に与えるエネルギ
ーを考慮すると、気泡の下流側の成長成分を利用するこ
とが吐出特性を格段に向上できる要因として最大である
との知見に基づき、気泡の下流側の成長成分を吐出方向
へ効率よく変換させることにある。これにより、吐出効
率、吐出速度の向上をもたらすことができるものであ
る。According to these analyses, a completely new technique for actively controlling bubbles has been established by arranging the movable member facing the heating element or the bubble generation region. Another feature of the present invention is based on the finding that the use of a growth component on the downstream side of the bubble is the largest factor that can significantly improve the discharge characteristics, considering the energy that the bubble itself gives to the discharge amount, The purpose is to efficiently convert the growth component on the downstream side of the bubble in the ejection direction. Thereby, the discharge efficiency and the discharge speed can be improved.

【００１２】本発明は、前述した画期的な吐出原理を一
層優れたものにすることができる新たな吐出方法及び吐
出原理を提供するものである。すなわち、本発明は、可
動部材の自由端の変位と気泡発生領域から得られる気泡
の成長との関係、さらには可動部材の配置や液流路の構
造的要素を勘案することにより、吐出効率と液体のリフ
ィル性との一層の向上を可能ならしめる吐出原理を追求
したものである。The present invention provides a new discharge method and a new discharge principle which can further improve the above-described innovative discharge principle. That is, the present invention considers the relationship between the displacement of the free end of the movable member and the growth of bubbles obtained from the bubble generation region, and furthermore, the discharge efficiency and the discharge efficiency by considering the arrangement of the movable member and the structural elements of the liquid flow path. It pursues a discharge principle that enables further improvement of liquid refilling properties.

【００１３】本発明の目的の一つは、可動部材の配置や
液流路の構造的要素を勘案することにより、吐出効率と
液体のリフィル性とを向上させた液体吐出ヘッド、液体
吐出装置および液体吐出方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a liquid discharge head, a liquid discharge apparatus, and a liquid discharge head having improved discharge efficiency and liquid refillability by considering the arrangement of movable members and structural elements of a liquid flow path. An object of the present invention is to provide a liquid discharging method.

【００１４】本発明の他の目的は、可動部材の弁機構に
よってバック波による液体供給方向とは逆方向への慣性
力が働くのを抑えるとともにメニスカス後退量を低減さ
せることで、リフィル周波数を高め印字速度を向上させ
た液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法を
提供することにある。Another object of the present invention is to increase the refill frequency by suppressing the inertia force acting in the direction opposite to the liquid supply direction by the back wave by the valve mechanism of the movable member and reducing the amount of meniscus retreat. It is an object of the present invention to provide a liquid discharge head, a liquid discharge device, and a liquid discharge method with improved printing speed.

【００１５】本発明のさらに他の目的は、可動部材の弁
機構が気泡の発生により作動する際、可動部材の所定の
変位位置までの液流路から受ける抵抗を少なくすること
で、可動部材の適正変位位置に速やかに到達させること
により、吐出効率を向上させた液体吐出ヘッド、液体吐
出装置および液体吐出方法を提供することにある。Still another object of the present invention is to reduce the resistance received from the liquid flow path up to a predetermined displacement position of the movable member when the valve mechanism of the movable member operates due to the generation of air bubbles, so that the movable member has a lower resistance. An object of the present invention is to provide a liquid discharge head, a liquid discharge device, and a liquid discharge method in which discharge efficiency is improved by promptly reaching a proper displacement position.

【００１６】本発明のさらに他の目的は、発熱体上の液
体への蓄熱を大幅に軽減できるとともに、発熱体上の残
留気泡の低減をも図ることにより、良好な液体吐出を行
い得る液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方
法を提供することにある。Still another object of the present invention is to significantly reduce the amount of heat stored in the liquid on the heating element and to reduce the residual air bubbles on the heating element so as to achieve good liquid ejection. An object of the present invention is to provide a head, a liquid discharge device, and a liquid discharge method.

【００１７】本発明のさらに他の目的は、液体吐出ヘッ
ドの各構成部品の材質の違いによる機械的特性の問題を
解決することができる液体吐出ヘッド、液体吐出装置お
よび液体吐出方法を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a liquid discharge head, a liquid discharge apparatus, and a liquid discharge method which can solve the problem of mechanical characteristics due to the difference in material of each component of the liquid discharge head. It is in.

【００１８】本発明のさらに他の目的は、液体吐出ヘッ
ドの各構成部品の組立上の問題を解決し、さらに素子基
板上への発熱体の高密度配列を達成することにより、液
体吐出ヘッドの小型化を可能にすることができる液体吐
出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法を提供する
ことにある。Still another object of the present invention is to solve the problem of assembling the components of the liquid discharge head and to achieve a high-density arrangement of the heating elements on the element substrate, so that the liquid discharge head can be used. An object of the present invention is to provide a liquid discharge head, a liquid discharge device, and a liquid discharge method that can be downsized.

【００１９】本発明の特徴は、液体吐出ヘッドにおい
て、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通する液流
路と、液体に気泡が発生する気泡発生領域と、該気泡発
生領域に面して配され前記吐出口に向かう前記液流路の
下流側に自由端を具備する可動部材とを有し、少なくと
も前記可動部材が定常状態にあるときには、前記液流路
の前記気泡発生領域に対応する部分の側方が、実質的に
全面的に壁面からなり、前記可動部材が最大変位状態に
あるときには、該可動部材の前記自由端の側方に前記壁
面が存在し、前記可動部材の可動部分の上方には、前記
液流路とそれに隣接する液流路とを連通させる共通連通
空間が設けられているところにある。The present invention is characterized in that, in a liquid discharge head, a discharge port for discharging a liquid, a liquid flow path communicating with the discharge port, a bubble generation region where bubbles are generated in the liquid, and a surface facing the bubble generation region. A movable member having a free end on the downstream side of the liquid flow path toward the discharge port, and at least when the movable member is in a steady state, the liquid flow path has a bubble generating area. The side of the corresponding portion is substantially entirely formed of a wall surface, and when the movable member is in the maximum displacement state, the wall surface exists on the side of the free end of the movable member, and the movable member has Above the movable part, a common communication space for communicating the liquid flow path with the liquid flow path adjacent thereto is provided.

【００２０】本発明の他の特徴は、液体吐出方法におい
て、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通する液流
路と、液体に気泡が発生する気泡発生領域と、該気泡発
生領域に面して配され前記吐出口に向かう前記液流路の
下流側に自由端を具備する可動部材とを有する液体吐出
ヘッドを用い、少なくとも、実質的にすべて壁面からな
る、前記液流路の前記気泡発生領域に対応する部分の側
方部と、前記可動部材が最大変位状態にあるときの該可
動部材の前記自由端の側方部と、前記可動部材とによ
り、前記気泡発生領域における気泡の成長を前記吐出口
の方へ導きながら、液体を吐出する液体吐出工程と、気
泡の収縮開始後に、少なくとも、前記可動部材の可動部
分の上方に配された、前記液流路とそれに隣接する液流
路とを連通させる共通連通空間から、前記吐出口の方へ
液体を供給するところにある。Another feature of the present invention is that, in the liquid discharge method, a discharge port for discharging a liquid, a liquid flow path communicating with the discharge port, a bubble generation region where bubbles are generated in the liquid, and a bubble generation region Using a liquid discharge head having a movable member having a free end on the downstream side of the liquid flow path facing the discharge port, at least substantially consisting of a wall surface. A side portion of a portion corresponding to the bubble generation region, a side portion of the free end of the movable member when the movable member is in the maximum displacement state, and a bubble in the bubble generation region by the movable member. A liquid discharge step of discharging liquid while guiding the growth of the liquid toward the discharge port, and after the start of contraction of bubbles, at least the liquid flow path disposed adjacent to the movable portion of the movable member and adjacent to the liquid flow path. For communication with the liquid flow path From the communicating space, there is to supply the liquid toward the discharge port.

【００２１】なお、本発明の説明で用いる「上流」、
「下流」とは、液体の供給源から気泡発生領域（または
可動部材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関
しての表現として表わされている。また、気泡自体に関
する「下流側」とは、主として液滴の吐出に直接作用す
るとされる気泡の吐出口側部分を代表する。より具体的
には、気泡の中心に対して、上記流れ方向に関する下流
側、または発熱体の面積中心より下流側の領域で発生す
る気泡を意味する。Note that "upstream" used in the description of the present invention,
The term “downstream” is expressed in terms of the flow direction of the liquid from the liquid supply source to the discharge port via the bubble generation region (or the movable member). Further, the term “downstream side” regarding the bubble itself mainly represents a portion on the side of the bubble discharge port which is assumed to directly act on the discharge of the droplet. More specifically, it means a bubble generated in a region downstream of the center of the bubble with respect to the flow direction or a region downstream of the center of the area of the heating element.

【００２２】また、本発明の説明で用いる「実質的に密
閉」とは、気泡が成長するとき、可動部材が変位する前
に可動部材の周囲の隙間（スリット）から気泡がすり抜
けない程度の状態を意味する。The term "substantially sealed" used in the description of the present invention refers to a state in which, when a bubble grows, the bubble does not slip through a gap (slit) around the movable member before the movable member is displaced. Means

【００２３】さらに、本発明でいう「分離壁」とは、広
義では気泡発生領域と吐出口に直接連通する領域とを区
分するように介在する壁（可動部材を含んでもよい）を
意味し、狭義では気泡発生領域を含む流路と吐出口に直
接連通する液流路とを区分し、それぞれの領域にある液
体の混合を防止するものを意味する。In the broad sense, the term "separation wall" as used in the present invention means a wall (which may include a movable member) interposed so as to divide a bubble generation region from a region directly communicating with the discharge port. In a narrow sense, it means that the flow path including the bubble generation area and the liquid flow path directly communicating with the discharge port are separated to prevent mixing of the liquid in each area.

【００２４】さらに、本発明でいう「気泡発生領域」と
は、液体に気泡を発生させる手段を有する基板と可動部
材との間に発生する気泡が存在しうる領域を示すもの
で、気泡発生手段が発熱体の場合、製品に使用し得る通
常の駆動条件においては発熱体の面積よりやや広い範囲
となる。また、気泡の膨張に伴う可動部材の変位によっ
て気泡発生領域は拡大し、最終的には気泡の存在した領
域すべてを気泡発生領域と定義することができる。Further, the term "bubble generating region" as used in the present invention indicates a region where bubbles generated between a substrate having means for generating bubbles in a liquid and a movable member can exist. Is a heating element, the area is slightly larger than the area of the heating element under normal driving conditions that can be used for a product. In addition, the bubble generation region expands due to the displacement of the movable member accompanying the expansion of the bubble, and finally, the entire region where the bubble exists can be defined as the bubble generation region.

【００２５】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００２６】（原理説明）以下、本発明に適用可能な吐
出原理について詳細に説明する。図１は液体吐出ヘッド
を液流路方向で切断した断面模式図であり、図２はこの
液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。(Explanation of Principle) Hereinafter, the ejection principle applicable to the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid discharge head cut in the liquid flow direction, and FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the liquid discharge head.

【００２７】図１の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する
ために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生
素子として熱エネルギーを発生する発熱体２（本例にお
いては４０μｍ×１０５μｍの矩形の発熱抵抗体）が素
子基板１に設けられており、この素子基板上に発熱体２
に対応して液流路１０が配されている。液流路１０は吐
出口１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液
体を供給するための共通液室１３に連通しており、吐出
口から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室
１３から受け取る。The liquid discharge head shown in FIG. 1 has a heating element 2 (in this embodiment, a rectangular heating resistor of 40 μm × 105 μm) which generates thermal energy as an energy generating element for generating energy used for discharging liquid. ) Is provided on the element substrate 1, and the heating element 2
The liquid flow path 10 is arranged corresponding to the above. The liquid flow path 10 communicates with the discharge port 18 and also communicates with a common liquid chamber 13 for supplying the liquid to the plurality of liquid flow paths 10, and an amount of liquid corresponding to the liquid discharged from the discharge port. From the common liquid chamber 13.

【００２８】この液流路１０の素子基板上には、前述の
発熱体２に対向するように面して、金属等の弾性を有す
る材料で構成され、平面部を有する板状の可動部材３１
が片持梁状に設けられている。この可動部材の一端は液
流路１０の壁や素子基板上に感光性樹脂などをパターニ
ングして形成した土台（支持部材）３４等に固定されて
いる。これによって、可動部材は保持されると共に支点
（支点部分）３３を構成している。A plate-shaped movable member 31 made of an elastic material such as metal and having a flat portion is provided on the element substrate of the liquid flow path 10 so as to face the heating element 2.
Are provided in a cantilever shape. One end of the movable member is fixed to a base (supporting member) 34 formed by patterning a photosensitive resin or the like on the wall of the liquid flow path 10 or the element substrate. Thus, the movable member is held and forms a fulcrum (fulcrum portion) 33.

【００２９】この可動部材３１は、液体の吐出動作によ
って共通液室１３から可動部材３１を経て吐出口１８側
へ流れる大きな流れの上流側に支点（支点部分；固定
端）３３を持ち、この支点３３に対して下流側に自由端
（自由端部分）３２を持つように、発熱体２に面した位
置に発熱体２を覆うような状態で発熱体から１５μｍ程
度の距離を隔てて配されている。この発熱体と可動部材
との間が気泡発生領域となる。なお発熱体、可動部材の
種類や形状および配置はこれに限られることなく、後述
するように気泡の成長や圧力の伝搬を制御しうる形状お
よび配置であればよい。なお、上述した液流路１０は、
後述する液体の流れの説明のため、可動部材３１を境に
して直接吐出口１８に連通している部分を第１の液流路
１０ａとし、気泡発生領域１１を有する第２の液流路１
０ｂの２つの領域に分けて説明する。The movable member 31 has a fulcrum (fulcrum portion; fixed end) 33 on the upstream side of a large flow flowing from the common liquid chamber 13 through the movable member 31 to the discharge port 18 by the liquid discharging operation. 33 is disposed at a position facing the heating element 2 at a distance of about 15 μm from the heating element so as to cover the heating element 2 so as to have a free end (free end portion) 32 on the downstream side with respect to 33. I have. A space between the heating element and the movable member is a bubble generation area. Note that the types, shapes, and arrangements of the heating element and the movable member are not limited thereto, and may be any shape and arrangement that can control the growth of bubbles and the propagation of pressure as described later. Note that the above-described liquid flow path 10
In order to explain the flow of the liquid to be described later, a part directly communicating with the discharge port 18 with the movable member 31 as a boundary is referred to as a first liquid flow path 10a, and a second liquid flow path 1 having a bubble generation region 11 is provided.
0b will be described separately.

【００３０】発熱体２を発熱させることで可動部材３１
と発熱体２との間の気泡発生領域１１の液体に熱を作用
し、液体にUSP4,723,129に記載されているような膜沸騰
現象に基づく気泡を発生させる。気泡の発生に基づく圧
力と気泡は可動部材に優先的に作用し、可動部材３１は
図１（ｂ）、（ｃ）もしくは図２で示されるように支点
３３を中心に吐出口側に大きく開くように変位する。可
動部材３１の変位若しくは変位した状態によって気泡の
発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長が吐出口側に
導かれる。The movable member 31 is generated by causing the heating element 2 to generate heat.
Heat is applied to the liquid in the bubble generation region 11 between the heating element 2 and the heating element 2 to generate bubbles in the liquid based on the film boiling phenomenon as described in US Pat. No. 4,723,129. The pressure based on the generation of the air bubbles and the air bubbles act preferentially on the movable member, and the movable member 31 opens largely toward the discharge port around the fulcrum 33 as shown in FIG. 1 (b), (c) or FIG. To be displaced. Depending on the displacement or the displaced state of the movable member 31, the propagation of pressure based on the generation of bubbles and the growth of the bubbles themselves are guided to the ejection port side.

【００３１】ここで、本発明に適用される基本的な吐出
原理の一つを説明する。本発明において最も重要な原理
の１つは、気泡に対面するように配された可動部材が気
泡の圧力あるいは気泡自体に基づいて、定常状態の第１
の位置から変位後の位置である第２の位置へ変位し、こ
の変位する可動部材３１によって気泡の発生に伴う圧力
や気泡自身を吐出口１８が配された下流側へ導くことで
ある。Here, one of the basic ejection principles applied to the present invention will be described. One of the most important principles in the present invention is that a movable member arranged to face a bubble is a first member in a steady state based on the pressure of the bubble or the bubble itself.
Is displaced from the position (1) to the second position, which is the position after the displacement, and the pressure accompanying the generation of bubbles and the bubbles themselves are guided by the displaceable movable member 31 to the downstream side where the discharge port 18 is arranged.

【００３２】この原理を、可動部材を用いない従来の液
流路構造を模式的に示した図３と本発明の図４とを比較
してさらに詳しく説明する。なおここでは吐出口方向へ
の圧力の伝搬方向をＶ_A、上流側への圧力の伝搬方向を
Ｖ_Bとして示した。This principle will be described in more detail by comparing FIG. 3 schematically showing a conventional liquid flow path structure without using a movable member with FIG. 4 of the present invention. Here, the propagation direction of the pressure in the direction of the discharge port is represented by V _A , and the propagation direction of the pressure to the upstream side is represented by V _B.

【００３３】図３で示されるような従来のヘッドにおい
ては、発生した気泡４０による圧力の伝搬方向を規制す
る構成はない。このため気泡４０の圧力伝搬方向はＶ₁
〜Ｖ₈のように気泡表面の垂線方向となり様々な方向を
向いていた。このうち、特に液吐出に最も影響を及ぼす
Ｖ_A方向に圧力伝搬方向の成分を持つものは、Ｖ₁〜Ｖ₄
即ち気泡のほぼ半分の位置より吐出口に近い部分の圧力
伝搬の方向成分であり、液吐出効率、液吐出力、吐出速
度等に直接寄与する重要な部分である。さらにＶ ₁は吐
出方向Ｖ_Aの方向に最も近いため効率よく働き、逆にＶ₄
はＶ_Aに向かう方向成分が比較的少ない。A conventional head as shown in FIG.
The direction of pressure propagation by the generated bubbles 40
There is no configuration. Therefore, the pressure propagation direction of the bubble 40 is V₁
~ V₈As shown in the figure, the direction is perpendicular to the bubble surface.
I was right. Among them, it has the greatest effect on liquid ejection
V_AA component having a component in the pressure propagation direction in the direction₁~ V_Four
That is, the pressure of the part closer to the discharge port than the position of almost half
Direction component of propagation, liquid discharge efficiency, liquid discharge force, discharge speed
This is an important part that directly contributes to the degree. Further V ₁Is a vomit
Outgoing direction V_AWorks efficiently because it is closest to the direction of_Four
Is V_AThe direction component toward is relatively small.

【００３４】これに対して、図４で示される本発明の場
合には、図３の場合には様々な方向を向いていた気泡の
圧力伝搬方向Ｖ₁〜Ｖ₄を、可動部材３１が下流側（吐出
口側）へ導き、Ｖ_Aの圧力伝搬方向に変換するものであ
り、これにより気泡４０の圧力が直接的に効率よく吐出
に寄与することになる。そして、気泡の成長方向自体も
圧力伝搬方向Ｖ₁〜Ｖ₄と同様に下流方向に導かれ、上流
より下流で大きく成長する。このように、気泡の成長方
向自体を可動部材によって制御し、気泡の圧力伝搬方向
を制御することで、結果的に、液体の移動方向を吐出口
方向へ効率よく向わせるように制御し、吐出効率や吐出
力また吐出速度等の根本的な向上を達成することができ
る。On the other hand, in the case of the present invention shown in FIG. 4, the movable member 31 moves the pressure propagation directions V _{1 to} V ₄ of the bubbles in various directions in FIG. Side (discharge port side), and converts the pressure into the _VA propagation direction, whereby the pressure of the bubbles 40 directly and efficiently contributes to the discharge. Then, the bubble growth direction itself is guided in the downstream direction similarly to the pressure propagation directions V _{1 to} V _4, and grows more downstream than upstream. In this way, the growth direction itself of the bubble is controlled by the movable member, and by controlling the pressure propagation direction of the bubble, as a result, the direction of movement of the liquid is controlled so as to be efficiently directed toward the discharge port, Fundamental improvements in ejection efficiency, ejection force, ejection speed, etc. can be achieved.

【００３５】次に図１に戻って、上述した液体吐出ヘッ
ドの吐出動作について詳しく説明する。Next, returning to FIG. 1, the discharge operation of the above-described liquid discharge head will be described in detail.

【００３６】図１（ａ）は、発熱体２に電気エネルギー
等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が
熱を発生する前の状態である。ここで重要なことは、可
動部材３１が、発熱体の発熱によって発生した気泡に対
し、この気泡の少なくとも下流側部分に対面する位置に
設けられていることである。つまり、気泡の下流側が可
動部材に作用するように、液流路構造上では少なくとも
発熱体の面積中心３より下流（発熱体の面積中心３を通
って流路の長さ方向に直交する線より下流）の位置まで
可動部材３１が配されている。FIG. 1A shows a state before energy such as electric energy is applied to the heating element 2 and before the heating element generates heat. What is important here is that the movable member 31 is provided at a position facing at least a downstream portion of the bubble generated by the heat generated by the heating element. In other words, on the liquid flow path structure, at least downstream of the area center 3 of the heating element (from a line passing through the area center 3 of the heating element and orthogonal to the length direction of the flow path, so that the downstream side of the bubble acts on the movable member. The movable member 31 is arranged to the position (downstream).

【００３７】図１（ｂ）は、発熱体２に電気エネルギー
等が印加されて発熱体２が発熱し、発生した熱によって
気泡発生領域１１内を満たす液体の一部を加熱し、膜沸
騰に伴う気泡を発生させた状態である。このとき可動部
材３１は気泡４０の発生に基づく圧力により、気泡４０
の圧力の伝搬方向を吐出口方向に導くように第１位置か
ら第２位置へ変位する。ここで重要なことは前述したよ
うに、可動部材３１の自由端３２を下流側（吐出口側）
に配置し、支点３３を上流側（共通液室側）に位置する
ように配置して、可動部材の少なくとも一部を発熱体の
下流部分すなわち気泡の下流部分に対面させることであ
る。FIG. 1B shows that the heating element 2 generates heat when electric energy or the like is applied to the heating element 2, and the generated heat heats a part of the liquid that fills the bubble generation region 11, causing film boiling. This is a state in which accompanying air bubbles are generated. At this time, the movable member 31 causes the bubble 40
From the first position to the second position so as to guide the pressure propagation direction toward the discharge port. What is important here is that the free end 32 of the movable member 31 is connected to the downstream side (discharge port side) as described above.
And the fulcrum 33 is arranged so as to be located on the upstream side (common liquid chamber side), and at least a part of the movable member faces the downstream portion of the heating element, that is, the downstream portion of the bubble.

【００３８】図１（ｃ）は気泡４０がさらに成長した状
態であるが、気泡４０発生に伴う圧力に応じて可動部材
３１はさらに変位している。可動部材は気泡や発泡圧を
吐出口方向へ導く際もこの伝達の妨げになることはほと
んどなく、伝搬する圧力の大きさに応じて効率よく圧力
の伝搬方向や気泡の成長方向を制御することができる。
この際、可動部材の上流側は、上壁なし領域（共通連通
空間）６１によって変位抵抗少なく所定の位置まで変位
し、上述した効果をすみやかに達成するとともに、それ
以降は、液流路１０の上壁６０と側壁６２と協同して液
体の上流側への移動を防止し、リフィル時の効率を高め
ている。FIG. 1C shows a state in which the bubble 40 has further grown, but the movable member 31 has been further displaced in accordance with the pressure accompanying the generation of the bubble 40. The movable member rarely hinders the transmission of bubbles or foaming pressure toward the discharge port, and efficiently controls the direction of pressure propagation and the direction of bubble growth according to the magnitude of the propagating pressure. Can be.
At this time, the upstream side of the movable member is displaced to a predetermined position with a small displacement resistance by the region (common communication space) 61 without the upper wall, and the above-described effect is promptly achieved. The upper wall 60 and the side wall 62 cooperate with each other to prevent the liquid from moving to the upstream side, thereby increasing the efficiency at the time of refilling.

【００３９】図１（ｄ）は気泡４０が、前述した膜沸騰
の後気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅する状態
を示している。消泡時には、気泡発生領域１１での気泡
の収縮体積を補うため、また、吐出された液体の体積分
を補うために上流側、すなわち共通液室１３側から流れ
のＶ_D1、Ｖ_D2、Ｖ_D3のように、また、吐出口側からの流
れＶ_Cのように液体が流れ込んでくる。FIG. 1D shows a state in which the bubble 40 contracts and disappears due to the decrease in the internal pressure of the bubble after the above-mentioned film boiling. At the time of defoaming, V _D1 , V _D2 , V V of the flow from the upstream side, that is, from the common liquid chamber 13 side, in order to compensate for the contracted volume of the bubbles in the bubble generation region 11 and to supplement the volume of the discharged liquid. like the _D3, also come flows liquid as the flow V _C from the discharge port side.

【００４０】図１（ｅ）は気泡４０の消滅により、可動
部材３１が初期位置（第１位置）より下降した状態を示
している。このように、第２位置まで変位していた可動
部材３１は、気泡の収縮による負圧と可動部材自身のば
ね性による復元力によって図１（ａ）の初期位置（第１
位置）に復帰する。FIG. 1E shows a state where the movable member 31 is lowered from the initial position (first position) due to the disappearance of the bubble 40. As described above, the movable member 31 that has been displaced to the second position is moved to the initial position (first position) in FIG. 1A by the negative pressure due to the contraction of the bubble and the restoring force due to the spring property of the movable member itself.
Position).

【００４１】以上、気泡の発生に伴う可動部材の動作と
液体の吐出動作について説明したが、以下に本発明に適
用可能な液体吐出ヘッドにおける液体のリフィルについ
て詳しく説明する。The operation of the movable member and the discharge operation of the liquid accompanying the generation of bubbles have been described above. The liquid refill in the liquid discharge head applicable to the present invention will be described in detail below.

【００４２】図１（ｃ）の後、気泡４０が最大体積の状
態を経て消泡過程に入ったときには、消泡した体積を補
う体積の液体が気泡発生領域１１に、液流路１０の吐出
口１８側と気泡発生領域１１の上流側から流れ込む。可
動部材３１を持たない従来の液流路構造においては、消
泡位置に吐出口側から流れ込む液体の量と共通液室から
流れ込む液体の量は、気泡発生領域より吐出口に近い部
分と共通液室に近い部分との流抵抗の大きさに起因する
（流路抵抗と液体の慣性に基づくものである）。After the bubble 40 has reached the maximum volume state and enters the defoaming process after FIG. 1 (c), a liquid having a volume supplementing the defoamed volume is discharged into the bubble generation region 11 through the liquid flow path 10. It flows from the outlet 18 side and the upstream side of the bubble generation region 11. In the conventional liquid flow path structure without the movable member 31, the amount of the liquid flowing from the discharge port side to the defoaming position and the amount of the liquid flowing from the common liquid chamber are the same as the part closer to the discharge port than the bubble generation region and the common liquid. Due to the magnitude of the flow resistance with the part close to the chamber (based on the flow path resistance and the inertia of the liquid).

【００４３】このため、吐出口に近い側の流抵抗が小さ
い場合には、多くの液体が吐出口側から消泡位置に流れ
込みメニスカスの後退量が大きくなることになる。特
に、吐出効率を高めるために吐出口に近い側の流抵抗を
小さくして吐出効率を高めようとするほど、消泡時のメ
ニスカスＭの後退が大きくなり、リフィル時間が長くな
って高速印字を妨げることとなっていた。For this reason, when the flow resistance on the side close to the discharge port is small, a large amount of liquid flows from the discharge port side to the defoaming position, and the retreat amount of the meniscus becomes large. In particular, as the flow resistance on the side close to the discharge port is reduced to increase the discharge efficiency in order to increase the discharge efficiency, the meniscus M at the time of defoaming becomes larger, the refill time becomes longer, and the refill time becomes longer, and high-speed printing is performed. Was to hinder.

【００４４】これに対して本構成は可動部材３１を設け
たため、気泡の体積Ｗを可動部材３１の第１位置を境に
上側をＷ1、気泡発生領域１１側をＷ2とした場合、消泡
時に可動部材が元の位置に戻った時点でメニスカスの後
退はほぼ止まり、その後残ったＷ2の体積分の液体供給
は主に第２の液流路１０ｂの流れＶ_D3からの液供給によ
って成される。これにより、従来、気泡Ｗの体積の半分
程度に対応した量がメニスカスの後退量になっていたの
に対して、それより少ないＷ1の半分程度のメニスカス
後退量に抑えることが可能になった。さらに、Ｗ2の体
積分の液体供給は消泡時の圧力を利用して可動部材３１
の発熱体側の面に沿って、主に気泡発生領域１１の上流
側（Ｖ_D3）から強制的に行うことができるためより速い
リフィルを実現できた。On the other hand, in the present configuration, since the movable member 31 is provided, when the volume W of the bubble is W1 on the upper side of the first position of the movable member 31 and W2 is on the bubble generation region 11 side, when the bubble disappears, It stops almost the retraction of the meniscus at the time when the movable member returns to the original position, then the remaining liquid supply volume of the W2 is made mainly by the liquid supply from the flow V _D3 of the second liquid flow path 10b . Thus, while the amount corresponding to about half of the volume of the bubble W has conventionally been the meniscus retreat amount, it has become possible to suppress the meniscus retreat amount to a smaller amount of about half of W1. Further, the liquid supply for the volume of W2 is performed by using the pressure at the time of defoaming, and
Can be forcibly performed mainly from the upstream side (V _D3 ) of the bubble generation region 11 along the surface on the side of the heating element, thereby achieving faster refilling.

【００４５】さらに、この発明においては、前述のよう
に、上壁なし領域６１からの液供給Ｖ_D1が極めて重要な
効果を上げる。この領域においては、上壁６０および側
壁６２がないため流抵抗が非常に小さく高い供給性能が
得られる。特に、この構造は側壁幅が狭くなる高密度ノ
ズル配列において効率が高い。この領域は、複数の液流
路を仕切る側壁がなく、各液流路が共通に連通する共通
連通空間を形成する。[0045] Further, in the present invention, as described above, the liquid supply V _D1 from the upper wall-less region 61 raises a very important effect. In this region, since the upper wall 60 and the side wall 62 are not provided, the flow resistance is very small and a high supply performance can be obtained. In particular, this structure is more efficient in high density nozzle arrays where the side wall width is narrow. This region has no side wall that partitions the plurality of liquid flow paths, and forms a common communication space in which the liquid flow paths commonly communicate.

【００４６】また、特徴的なことは、従来のヘッドで消
泡時の圧力を用いたリフィルを行った場合、メニスカス
の振動が大きくなってしまい画像品位の劣化につながっ
ていたが、本構成の高速リフィルにおいては可動部材に
よって吐出口側の液流路１０の領域と、気泡発生領域１
１との吐出口側での液体の流通が抑制されるためメニス
カスの振動を極めて少なくすることができることであ
る。Also, a characteristic feature is that when refilling is performed using the pressure at the time of defoaming with a conventional head, the vibration of the meniscus becomes large, which leads to the deterioration of the image quality. In the high-speed refill, the region of the liquid flow path 10 on the discharge port side and the bubble generation region 1
In this case, the flow of the liquid on the side of the discharge port 1 is suppressed, so that the vibration of the meniscus can be extremely reduced.

【００４７】このように本発明に適用される上述した構
成は、上壁のない領域（共通連通空間）６１からの液流
路と発泡領域への強制リフィルと、上述したメニスカス
後退や振動の抑制によって高速リフィルを達成すること
で、吐出の安定や高速繰り返し吐出、また記録の分野に
用いた場合、画質の向上や高速記録を実現することがで
きる。なお、本発明でいうノズルは、オリフィスから側
壁６２の上流側までの液流路１０を示すもので、側壁６
２を有した上壁なし領域（共通連通空間）６１はノズル
に含まれない。As described above, the above-described configuration applied to the present invention is characterized by the forced refilling of the liquid flow path and the bubbling region from the region (common communication space) 61 having no upper wall, and the suppression of the meniscus retreat and vibration described above. By achieving high-speed refilling in this manner, it is possible to achieve improved image quality and high-speed printing when used in the field of stable ejection, high-speed repetitive ejection, and printing. The nozzle in the present invention indicates the liquid flow path 10 from the orifice to the upstream side of the side wall 62, and the side wall 6
The upper-wallless region (common communication space) 61 having 2 is not included in the nozzle.

【００４８】本発明に適用される上述した構成において
はさらに次のような有効な機能を兼ね備えている。それ
は、気泡の発生による圧力の上流側への伝搬（バック
波）を抑制することである。発熱体２上で発生した気泡
の内、共通液室１３側（上流側）の気泡による圧力は、
その多くが、上流側に向かって液体を押し戻す力（バッ
ク波）になっていた。このバック波は、上流側の圧力
と、それによる液移動量、そして液移動に伴う慣性力を
引き起こし、これらは液体の液流路内へのリフィルを低
下させ高速駆動の妨げにもなっていた。本構成において
は、まず可動部材３１によって上流側へのこれらの作用
を抑えることでもリフィル供給性の向上をさらに図って
いる。The above-described configuration applied to the present invention further has the following effective functions. That is, the propagation of the pressure to the upstream side (back wave) due to the generation of bubbles is suppressed. Among the bubbles generated on the heating element 2, the pressure due to the bubbles on the common liquid chamber 13 side (upstream side) is as follows:
Many of them had a force (back wave) to push the liquid back toward the upstream side. This back wave caused the pressure on the upstream side, the amount of liquid movement due thereto, and the inertia force accompanying the liquid movement, which reduced the refill of the liquid into the liquid flow path and hindered high-speed driving. . In this configuration, the refill supply is further improved by first suppressing these effects on the upstream side by the movable member 31.

【００４９】次に、更なる特徴的な構造と効果につい
て、以下に説明する。Next, further characteristic structures and effects will be described below.

【００５０】第２の液流路１０ｂは、発熱体２の上流に
発熱体２と実質的に平坦につながる（発熱体表面が大き
く落ち込んでいない）内壁を持つ流路を有している。こ
のような場合、気泡発生領域１１および発熱体２の表面
への液体の供給は、可動部材３１の気泡発生領域１１に
近い側の面に沿って、Ｖ_D3のように行われる。このた
め、発熱体２の表面上に液体が淀むことが抑制され、液
体中に溶存していた気体の析出や、消泡できずに残った
いわゆる残留気泡が除去され易く、また、液体への蓄熱
が高くなりすぎることもない。従って、より安定した気
泡の発生を高速に繰り返し行うことができる。なお、本
実施例では実質的に平坦な内壁を持つ液流路を持つもの
で説明したが、これに限らず、発熱体表面となだらかに
繋がり、なだらかな内壁を有する液流路であればよく、
発熱体上に液体の淀みや、液体の供給に大きな乱流を生
じない形状であればよい。The second liquid flow path 10b has a flow path having an inner wall upstream of the heating element 2 and connected to the heating element 2 substantially flat (the heating element surface is not greatly reduced). In such a case, the supply of the liquid to the surface of the bubble generating region 11 and the surface of the heating element 2 is performed along the surface of the movable member 31 close to the bubble generating region 11 like _VD3 . Therefore, stagnation of the liquid on the surface of the heating element 2 is suppressed, and deposition of gas dissolved in the liquid and so-called residual air bubbles that cannot be defoamed are easily removed. The heat storage does not become too high. Therefore, more stable generation of bubbles can be repeated at high speed. In the present embodiment, the liquid flow path having a substantially flat inner wall has been described.However, the present invention is not limited to this. Any liquid flow path smoothly connected to the surface of the heating element and having a smooth inner wall may be used. ,
Any shape that does not cause stagnation of the liquid on the heating element or large turbulence in the supply of the liquid may be used.

【００５１】ところで、可動部材３１の自由端３２と支
点３３の位置は、例えば図５で示されるように、自由端
が相対的に支点より下流側にある。このような構成のた
め、前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方向
を吐出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現できる
のである。さらに、この位置関係は吐出に関する機能や
効果のみならず、液体の供給の際にも液流路１０を流れ
る液体に対する流抵抗を小さくでき高速にリフィルでき
るという効果を達成している。これは図５に示すよう
に、吐出によって後退したメニスカスＭが毛管力により
吐出口１８へ復帰する際や、消泡に対しての液供給が行
われる場合に、液流路１０（第１の液流路１０ａ、第２
液流路１０ｂを含む）内を流れる流れＳ1、Ｓ2、Ｓ3に
対し、逆らわないように自由端３２と支点３３とを配置
しているためである。The position of the free end 32 and the fulcrum 33 of the movable member 31 is such that the free end is relatively downstream from the fulcrum, as shown in FIG. With such a configuration, it is possible to efficiently realize functions and effects such as guiding the pressure propagation direction and growth direction of bubbles to the ejection port side during the above-described foaming. Further, this positional relationship achieves not only the functions and effects relating to the ejection but also the effect that the flow resistance to the liquid flowing through the liquid flow path 10 can be reduced and the refill can be performed at a high speed even when the liquid is supplied. As shown in FIG. 5, when the meniscus M retracted by the discharge returns to the discharge port 18 by the capillary force or when the liquid is supplied to the defoaming, the liquid flow path 10 (first Liquid flow path 10a, second
This is because the free end 32 and the fulcrum 33 are arranged so as not to go against the flows S1, S2, and S3 flowing through the liquid flow path 10b (including the liquid flow path 10b).

【００５２】補足すれば、本構成の図１においては、前
述のように可動部材３１の自由端３２が、発熱体２を上
流側領域と下流側領域とに２分する面積中心３（発熱体
の面積中心（中央）を通り液流路の長さ方向に直交する
線）より下流側の位置に対向するように発熱体２に対し
て延在している。これによって発熱体の面積中心位置３
より下流側で発生する液体の吐出に大きく寄与する圧
力、又は気泡を可動部材３１が受け、この圧力及び気泡
を吐出口側に導くことができ、吐出効率や吐出力を根本
的に向上させることができる。さらに、加えて上記気泡
の上流側をも利用して多くの効果を得ている。また、本
構成においては可動部材３１の自由端が瞬間的な機械的
変位を行っていることも、液体の吐出に対して有効に寄
与していると考えられる。Supplementally, in FIG. 1 of the present configuration, as described above, the free end 32 of the movable member 31 has the area center 3 (the heating element 2) that divides the heating element 2 into an upstream area and a downstream area. (A line passing through the center of the area of the liquid flow path and perpendicular to the length direction of the liquid flow path). As a result, the area center position 3 of the heating element
The movable member 31 receives a pressure or a bubble that greatly contributes to the discharge of the liquid generated on the downstream side, and the pressure and the bubble can be guided to the discharge port side, thereby fundamentally improving the discharge efficiency and the discharge force. Can be. In addition, many effects are obtained by utilizing the upstream side of the bubble. Further, in the present configuration, the fact that the free end of the movable member 31 makes an instantaneous mechanical displacement is also considered to contribute effectively to the ejection of the liquid.

【００５３】（実施例１）第１の実施例を図１を参照し
て説明する。本実施例においても、主たる液体の吐出原
理については先の説明と同じである。(Embodiment 1) A first embodiment will be described with reference to FIG. Also in the present embodiment, the principle of the main liquid ejection is the same as that described above.

【００５４】本実施例においては、図１（ａ）に示すよ
うに、可動部材３１と発熱体２の間の気泡発生領域１１
における気泡の発生に伴う圧力波による液体の流れが隣
接ノズルへおよぶのを防止するために、側壁６２が発熱
体２の後端よりも上流側まで形成されている。また、前
記側壁６２の上流側は共通液室１３まで延在し、その上
方に上壁なし領域６１が形成されている。In this embodiment, as shown in FIG. 1A, the bubble generation region 11 between the movable member 31 and the heating element 2 is used.
In order to prevent the flow of the liquid due to the pressure wave accompanying the generation of the bubble in the above, the side wall 62 is formed to the upstream side of the rear end of the heating element 2 in order to prevent the flow of the liquid to the adjacent nozzle. The upstream side of the side wall 62 extends to the common liquid chamber 13, and an upper-wall-less region 61 is formed above the common liquid chamber 13.

【００５５】これにより、図１（ｃ）に示す気泡成長工
程において、可動部材３１の変位によって可動部材３１
と側壁６２とで、上流側および隣接ノズルへの液体の流
れを遮断または抑制し、上流側への液体の移動を抑制す
る。これにより、結果的に気泡４０の消泡工程における
メニスカスの後退量も少なくなる。また、可動部材３１
はノズルの上壁６０またはノズル内の構造物（突起な
ど）にあたって、あるいは可動部材自体の剛性によって
途中で変位が止まり、気泡成長工程における上流側及び
隣接ノズル側への液体の移動を効果的に抑制することが
できる。Thus, in the bubble growth step shown in FIG. 1C, the displacement of the movable member 31
The side wall 62 blocks or suppresses the flow of the liquid to the upstream side and the adjacent nozzle, and suppresses the movement of the liquid to the upstream side. As a result, the retreat amount of the meniscus in the defoaming step of the bubbles 40 is also reduced. Also, the movable member 31
The displacement stops on the upper wall 60 of the nozzle or a structure (protrusion or the like) in the nozzle or on the way due to the rigidity of the movable member itself, and effectively moves the liquid to the upstream side and the adjacent nozzle side in the bubble growth step. Can be suppressed.

【００５６】図１（ｄ）に示す気泡収縮工程において、
気泡発生領域１１の上方からも液体（Ｖ_D1）が供給され
るため、側壁６２によって生じる液体の流体抵抗がほと
んど無くなり極めて短時間にノズルへのリフィルが完了
できる。したがって、ノズルの上壁６０が側壁後端と同
じ位置まで延在している従来のノズルの場合と比較して
飛躍的に供給効率が向上する。In the bubble shrinking step shown in FIG.
Since the liquid (V _D1 ) is also supplied from above the bubble generation region 11, the fluid resistance of the liquid generated by the side wall 62 is almost eliminated, and the refill to the nozzle can be completed in a very short time. Therefore, the supply efficiency is dramatically improved as compared with the conventional nozzle in which the upper wall 60 of the nozzle extends to the same position as the rear end of the side wall.

【００５７】このように、本発明による液体吐出ヘッド
によれば、従来のノズルと比較して、上流側への液体の
移動が押さえられる上に、供給性が良いためリフィル周
波数（発泡からメニスカスがオリフィスに復帰するまで
の時間の逆数）が向上する。また、可動部材３１の自由
端３２が発熱体２の下流側まで延びているため、気泡４
０の成長を吐出口側に導くことができ、吐出力が向上す
る。なお、本発明でいうノズルは、オリフィスから側壁
６２の上流側までの液流路１０を示すもので、側壁６２
を有した上壁なし領域（共通連通空間）６１はノズルに
含まれない。As described above, according to the liquid ejection head of the present invention, the movement of the liquid to the upstream side is suppressed as compared with the conventional nozzle, and the supply property is good, so that the refill frequency (from the foaming to the meniscus is reduced). The reciprocal of the time required to return to the orifice is improved. Further, since the free end 32 of the movable member 31 extends to the downstream side of the heating element 2, the bubble 4
The growth of 0 can be guided to the ejection port side, and the ejection force is improved. The nozzle in the present invention indicates the liquid flow path 10 from the orifice to the upstream side of the side wall 62.
The region (common communication space) 61 without the upper wall having the above is not included in the nozzle.

【００５８】（実施例２）第２の実施例を図６を参照し
て説明する。(Embodiment 2) A second embodiment will be described with reference to FIG.

【００５９】本実施例は、第１の実施例の構成に加え、
図６（ａ）に示すように、可動部材３１の自由端３２を
発熱体２の中央付近まで後退させている。また、側壁６
２の上流側は、共通液室１３内まで延在し、その上方に
上壁なし領域（共通連通空間）６１が形成されている。This embodiment is different from the first embodiment in that
As shown in FIG. 6A, the free end 32 of the movable member 31 is retracted to near the center of the heating element 2. Also, the side wall 6
The upstream side of 2 extends into the common liquid chamber 13, and an upper wallless region (common communication space) 61 is formed above the common liquid chamber 13.

【００６０】これにより、図６（ｃ）に示す気泡成長工
程において、可動部材３１の変位によって可動部材３１
と側壁６２とで、上流側および第２の液流路１０ｂから
の隣接ノズルへの液体の流れを遮断または抑制し、上流
側への液体の移動を抑制する。これにより、結果的に気
泡４０の消泡工程におけるメニスカスの後退量も少なく
なる。また、可動部材３１はノズルの上壁６０またはノ
ズル内の構造物（突起など）にあたって、あるいは可動
部材自体の剛性によって途中で変位が止まり、気泡成長
工程における上流側及び隣接ノズル側への液体の移動を
効果的に抑制することができる。Accordingly, in the bubble growth step shown in FIG. 6C, the displacement of the movable member 31
The side wall 62 blocks or suppresses the flow of the liquid from the upstream side and the second liquid flow path 10b to the adjacent nozzle, and suppresses the movement of the liquid to the upstream side. As a result, the retreat amount of the meniscus in the defoaming step of the bubbles 40 is also reduced. Further, the movable member 31 stops its displacement on the upper wall 60 of the nozzle or a structure (projection or the like) in the nozzle or on the way due to the rigidity of the movable member itself, and the liquid flows to the upstream side and the adjacent nozzle side in the bubble growth step. Movement can be effectively suppressed.

【００６１】図６（ｄ）に示す気泡収縮工程において、
気泡発生領域１１の上方からも液体（Ｖ_D1）が供給され
るため、側壁６２によって生じる液体の流体抵抗がほと
んど無くなり極めて短時間にノズルへのリフィルが完了
できる。したがって、ノズルの上壁が側壁後端と同じ位
置まで延在している従来のノズルの場合と比較して飛躍
的に供給効率が向上する。特に、本実施例においては、
図６（ｄ）に示す気泡収縮状態において、気泡発生領域
１１の上方からの液体の流れが側壁６２および可動部材
３１にあまり影響されない構造となっているので、上流
側の流抵抗が極めて小さく、液体（Ｖ_D1）が供給され易
いため、第１の実施例以上にリフィル周波数が向上す
る。さらに、側壁６２は気泡発生領域１１に主として存
在し、流流路１０では短くなっているため、リフィル特
性はさらに向上する。In the bubble shrinking step shown in FIG.
Since the liquid (V _D1 ) is also supplied from above the bubble generation region 11, the fluid resistance of the liquid generated by the side wall 62 is almost eliminated, and the refill to the nozzle can be completed in a very short time. Therefore, the supply efficiency is dramatically improved as compared with the conventional nozzle in which the upper wall of the nozzle extends to the same position as the rear end of the side wall. In particular, in this embodiment,
In the bubble contraction state shown in FIG. 6D, the structure is such that the flow of liquid from above the bubble generation region 11 is not significantly affected by the side wall 62 and the movable member 31, so that the flow resistance on the upstream side is extremely small. Since the liquid (V _D1 ) is easily supplied, the refill frequency is improved more than in the first embodiment. Further, the side wall 62 mainly exists in the bubble generation region 11 and is short in the flow channel 10, so that the refill characteristics are further improved.

【００６２】（実施例３）第３の実施例を図７を参照し
て説明する。(Embodiment 3) A third embodiment will be described with reference to FIG.

【００６３】本実施例は、第１の実施例と同様、図７
（ａ）に示すように、側壁６２の上流側の高さを可動部
材３１の変位する高さまで高め、その端部は共通液室１
３まで延在し、その上方に上壁なし領域（共通連通空
間）６１が形成されている。また、第２の実施例と同
様、可動部材３１の自由端３２を発熱体２の中央付近ま
で後退させている。This embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG.
As shown in (a), the height of the side wall 62 on the upstream side is increased to the height at which the movable member 31 is displaced, and the end thereof is
3, and an upper wallless region (common communication space) 61 is formed above it. Further, similarly to the second embodiment, the free end 32 of the movable member 31 is retracted to near the center of the heating element 2.

【００６４】これにより、図７（ｃ）に示す気泡成長工
程において、可動部材３１の変位によって可動部材３１
と側壁６２とで、上流側および隣接ノズルへの液体の流
れを遮断または抑制してクロストークを減少し、上流側
への液体の移動を抑制する。更に本実施例では、図７
（ｄ）に示す気泡収縮状態において、気泡発生領域１１
の上方から側壁６２および可動部材３１にあまり影響さ
れずに、液体（Ｖ_D1）が供給され、また、気泡発生領域
１１の下流側に可動部材３１がない為、流抵抗が低く、
第１の実施例以上にリフィル周波数と吐出効率が向上す
る。Thus, in the bubble growth step shown in FIG. 7C, the displacement of the movable member 31
The side wall 62 blocks or suppresses the flow of liquid to the upstream and adjacent nozzles to reduce crosstalk and suppress the movement of liquid to the upstream. Further, in this embodiment, FIG.
In the bubble contraction state shown in FIG.
The liquid (V _D1 ) is supplied from above without much influence by the side wall 62 and the movable member 31, and the flow resistance is low because the movable member 31 is not provided downstream of the bubble generation region 11.
The refill frequency and the discharge efficiency are improved as compared with the first embodiment.

【００６５】（実施例４）第４実施例を図８を参照して
説明する。(Embodiment 4) A fourth embodiment will be described with reference to FIG.

【００６６】本実施例は、第３の実施例と同様、図８
（ａ）に示すように、側壁６２の上流側の高さを可動部
材３１の変位する高さまで高めているが、側壁６２の後
端上部を斜めにカットし、上流側、隣接側への遮断性
と、リフィル性の両者をより高めている。また、下流側
の上壁６０を吐出口１８に近づく程、高くしている。This embodiment is similar to the third embodiment in that FIG.
As shown in (a), the height of the upstream side of the side wall 62 is increased to the height at which the movable member 31 is displaced. However, the upper portion of the rear end of the side wall 62 is cut obliquely to shut off the upstream side and the adjacent side. And refillability are both enhanced. Further, the upper wall 60 on the downstream side is made higher as it approaches the discharge port 18.

【００６７】これにより、図８（ｃ）に示す気泡成長状
態において、可動部材３１の変位によって可動部材３１
と側壁６２とで、上流側および隣接ノズルへの液体の流
れを遮断または抑制してクロストークを減少し、上流側
への液体の移動を抑制すると共に、下流側の流路抵抗が
少ないため、第３の実施例以上に吐出効率が向上する。
また、図８（ｄ）に示す気泡収縮状態において、気泡発
生領域１１の上方から側壁６２および可動部材３１にあ
まり影響されずに、液体（Ｖ_D1）が供給されるため、第
３の実施例以上にリフィル周波数が向上する。Thus, in the bubble growth state shown in FIG. 8C, the movable member 31 is displaced by the displacement of the movable member 31.
With the side wall 62, the flow of the liquid to the upstream side and the adjacent nozzle is blocked or suppressed to reduce the crosstalk, and the movement of the liquid to the upstream side is suppressed. The discharge efficiency is improved as compared with the third embodiment.
Further, in the bubble contracting state shown in FIG. 8D, the liquid (V _D1 ) is supplied from above the bubble generating region 11 without much being affected by the side wall 62 and the movable member 31, so that the third embodiment is performed. As described above, the refill frequency is improved.

【００６８】また、第２および第３の実施例と同様に可
動部材３１の支点３３が側壁６２より下流側の発熱体近
傍にあるため、可動部材３１の変位の際の上流側への液
体の移動体積が少なく、結果的にメニスカスの後退をさ
らに抑制することができる。また、これら上流側への液
体の移動が少なくなることは、リフィルの際の吐出口方
向への液移動の反作用が少なくなることを示しており、
この効果もよりリフィル特性を向上させることになる。
また、さらに、隣接ノズルへの影響が小さく、ノズル間
クロストークによる吐出不安定要素も低減できる。Since the fulcrum 33 of the movable member 31 is near the heating element downstream of the side wall 62 as in the second and third embodiments, the liquid flowing to the upstream side when the movable member 31 is displaced is The moving volume is small, and as a result, the meniscus retreat can be further suppressed. Further, the decrease in the movement of the liquid to the upstream side indicates that the reaction of the liquid movement in the direction of the discharge port at the time of refilling is reduced,
This effect also improves the refill characteristics.
Further, the influence on adjacent nozzles is small, and an unstable ejection element due to crosstalk between nozzles can be reduced.

【００６９】（実施例５）上述した実施例１〜４におけ
る液体吐出ヘッドの構成部材の材質は、その部材の使用
状況に応じて選択されるが、熱膨張条件をほぼ一致させ
て高密度配列における可動部材および流路・液室構造の
特性効果の信頼性を向上させることは重要である。そこ
で次に、この目的に対応した構成部材を有する液体吐出
ヘッドについて説明する。(Embodiment 5) The materials of the constituent members of the liquid discharge head in the above-described Embodiments 1 to 4 are selected according to the use conditions of the members. It is important to improve the reliability of the characteristic effects of the movable member and the flow path / liquid chamber structure in the above. Therefore, next, a liquid ejection head having a constituent member corresponding to this purpose will be described.

【００７０】図９は、本発明の第５の実施例における液
体吐出ヘッドの基本的な構造を説明するための、液流路
方向に沿った断面図である。図９に示すように、この液
体吐出ヘッドは、液体に気泡を発生させるための熱エネ
ルギーを与える複数個（図９では１つのみ示す）の発熱
体２が並列に設けられた素子基板１と、この素子基板１
上に接合された天板５０と、素子基板１および天板５０
の前端面に接合されたオリフィスプレート６３とを有す
る。FIG. 9 is a sectional view taken along the direction of the liquid flow path for explaining the basic structure of the liquid discharge head according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the liquid ejection head includes an element substrate 1 provided with a plurality of (only one is shown in FIG. 9) heating elements 2 that provide thermal energy for generating bubbles in the liquid. , This element substrate 1
The top plate 50 bonded above, the element substrate 1 and the top plate 50
And an orifice plate 63 joined to the front end face of the orifice.

【００７１】素子基板１は、シリコン等の基板上に絶縁
および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜または窒化シリ
コン膜を成膜し、その上に、発熱体２を構成する電気抵
抗層および配線をパターニングしたものである。この配
線から電気抵抗層に電圧を印加し、電気抵抗層に電流を
流すことで発熱体２が発熱する。The element substrate 1 is formed by forming a silicon oxide film or a silicon nitride film for insulation and heat storage on a substrate of silicon or the like, and patterning an electric resistance layer and wiring constituting the heating element 2 thereon. It was done. The heating element 2 generates heat by applying a voltage from the wiring to the electric resistance layer and passing a current through the electric resistance layer.

【００７２】天板５０は、各発熱体２に対応した複数の
液流路１０および各液流路１０に液体を供給するための
共通液室１３を構成するためのもので、天井部分から各
発熱体２の間に延びる側壁６２が一体的に設けられてい
る。天板５０はシリコン系の材料で構成され、液流路１
０および共通液室１３のパターンをエッチングで形成し
たり、シリコン基板上にＣＶＤ等の公知の成膜方法によ
り窒化シリコン、酸化シリコンなど、側壁６２となる材
料を推積した後、液流路１０の部分をエッチングして形
成することができる。The top plate 50 is used to form a plurality of liquid channels 10 corresponding to the respective heating elements 2 and a common liquid chamber 13 for supplying a liquid to each of the liquid channels 10. Side walls 62 extending between the heating elements 2 are provided integrally. The top plate 50 is made of a silicon-based material,
After the pattern of the liquid channel 10 is formed by etching the pattern of the common liquid chamber 13 and the common liquid chamber 13 or depositing a material for the side wall 62 such as silicon nitride and silicon oxide on a silicon substrate by a known film forming method such as CVD. Portion can be formed by etching.

【００７３】オリフィスプレート６３には、各液流路１
０に対応しそれぞれ液流路１０を介して共通液室１３に
連通する複数の吐出口１８が形成されている。オリフィ
スプレート６３もシリコン系の材料からなるものであ
り、例えば、吐出口１８を形成したシリコン基板を１０
〜１５０μｍ程度の厚さに削ることにより形成される。
なお、オリフィスプレート６３は本発明には必ずしも必
要な構成ではなく、オリフィスプレート６３を設ける代
わりに、天板５０に液流路１０を形成する際に天板５０
の先端面にオリフィスプレート６３の厚さ相当の壁を残
し、この部分に吐出口１８を形成することで、吐出口付
きの天板とすることもできる。Each orifice plate 63 has a liquid passage 1
A plurality of discharge ports 18 respectively corresponding to 0 and communicating with the common liquid chamber 13 via the liquid flow path 10 are formed. The orifice plate 63 is also made of a silicon-based material.
It is formed by shaving to a thickness of about 150 μm.
The orifice plate 63 is not always necessary for the present invention, and instead of providing the orifice plate 63, when forming the liquid flow path 10 in the top plate 50,
A wall having a thickness corresponding to the thickness of the orifice plate 63 is left on the tip end surface, and the discharge port 18 is formed in this portion, whereby a top plate with a discharge port can be obtained.

【００７４】さらに、この液体吐出ヘッドには、液流路
１０を吐出口１８に連通した第１の液流路１０ａと、発
熱体２を有する第２の液流路１０ｂとに分けるように、
発熱体２に対面して配置された片持梁状の可動部材３１
が設けられている。可動部材３１は、窒化シリコンや酸
化シリコンなどのシリコン系の材料で形成された薄膜で
ある。Further, in the liquid discharge head, the liquid flow path 10 is divided into a first liquid flow path 10 a communicating with the discharge port 18 and a second liquid flow path 10 b having the heating element 2.
Cantilever-shaped movable member 31 arranged facing heating element 2
Is provided. The movable member 31 is a thin film formed of a silicon-based material such as silicon nitride or silicon oxide.

【００７５】この可動部材３１は、液体の吐出動作によ
って共通液室１３から可動部材３１を経て吐出口１８側
ヘ流れる大きな流れの上流側に支点１０ａを持ち、この
支点１０ａに対して下流側に自由端３２を持つように、
発熱体２に面した位置に発熱体２を覆うような状態で発
熱体２から所定の距離を隔てて配されている。この発熱
体２と可動部材３１との間が気泡発生領域１１となる。The movable member 31 has a fulcrum 10a on the upstream side of a large flow flowing from the common liquid chamber 13 through the movable member 31 to the discharge port 18 by the liquid discharging operation, and has a fulcrum downstream from the fulcrum 10a. So that it has a free end 32
The heating element 2 is disposed at a predetermined distance from the heating element 2 so as to cover the heating element 2 at a position facing the heating element 2. The space between the heating element 2 and the movable member 31 is the bubble generation area 11.

【００７６】上記したように本実施例による液体吐出ヘ
ッドでは、各構成部品の材料にＳｉＮを使用しているた
め、耐インク性が向上すると共に、線膨張率の違いによ
る機械的特性の問題が解決される。As described above, in the liquid discharge head according to the present embodiment, since SiN is used for the material of each component, the ink resistance is improved, and the problem of mechanical characteristics due to the difference in linear expansion coefficient is caused. Will be resolved.

【００７７】（液体吐出ヘッドの製造方法の例）次に、
液体吐出ヘッドの製造方法の例について説明する。可動
部材、ノズル壁およびオリフィスプレートを別体で作製
し、素子基板上に組み立てることによって液体吐出ヘッ
ドを製造した場合、組立時の困難性および精度上の観点
から高密度化がなかなか困難である。そこで、本実施形
態では、上記各構成要素を成膜工程で作り込むことによ
って、機械的特性の問題（Ｓｉ素子基板とノズル天板の
線膨率の違い等）および組立上の問題（可動部材の接着
工程およびノズル天板の貼り付け工程、特に可動部材が
設けられた状態での貼り付け工程の困難さ）を一気に解
決し、さらに素子基板上への高密度加熱体配列を達成し
て吐出ノズルの高密度化を可能とした。(Example of Manufacturing Method of Liquid Discharge Head)
An example of a method for manufacturing a liquid ejection head will be described. When a liquid discharge head is manufactured by separately manufacturing a movable member, a nozzle wall, and an orifice plate and assembling them on an element substrate, it is very difficult to increase the density from the viewpoints of difficulty in assembly and accuracy. Therefore, in the present embodiment, by forming each of the above components in the film forming process, problems of mechanical characteristics (such as a difference in linear expansion coefficient between the Si element substrate and the nozzle top plate) and problems in assembly (the movable member And the step of attaching the nozzle top plate, in particular, the difficulty of the attaching step in the state where the movable member is provided), and achieves the high-density heating element arrangement on the element substrate and discharge. Higher nozzle density is possible.

【００７８】図１０および図１１は、本実施の形態に係
る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す工程図であ
る。図中（ａ）〜（ｉ）は正面断面図であり、（ａ’）
〜（ｉ’）は側面断面図である。FIGS. 10 and 11 are process diagrams showing an example of a method for manufacturing a liquid discharge head according to the present embodiment. (A) to (i) in the figure are front sectional views, and (a ')
(I ') is a side sectional view.

【００７９】図１０（ａ），（ａ’）に示すように、ま
ず、基板２０８上にＣＶＤ法によって温度３５０℃の条
件でＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）膜２０１を形成
する。このＰＳＧ膜２０１の膜厚は最終的に可動部材の
可動部と発熱体とのギャップに相当し、１〜２０μｍの
間で流路全体のバランス上、もっとも可動部材の効果が
顕著となる値に制御する。As shown in FIGS. 10A and 10A, first, a PSG (Phospho-Silicate Glass) film 201 is formed on a substrate 208 at a temperature of 350 ° C. by a CVD method. The thickness of the PSG film 201 finally corresponds to the gap between the movable portion of the movable member and the heating element, and a value between 1 and 20 μm at which the effect of the movable member is most remarkable on the balance of the entire flow path. Control.

【００８０】図１０（ｂ），（ｂ’）に示すように、次
に、ＰＳＧ膜２０１をパターニングするためのレジスト
をスピンコートなどにより塗布し、露光、現像する。こ
れにより、可動部材の固定部に相当する部分のレジスト
を除去する。これをバッファードフッ酸によるウェット
エッチングによってレジストのない部分のＰＳＧ膜２０
１を除去する。次に酸素プラズマによるプラズマアッシ
ング、あるいはレジスト塗布剤に浸して、残ったレジス
トを除去する。Next, as shown in FIGS. 10B and 10B, a resist for patterning the PSG film 201 is applied by spin coating or the like, and is exposed and developed. Thereby, the resist corresponding to the fixed portion of the movable member is removed. This is removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid.
Remove one. Next, the remaining resist is removed by plasma ashing using oxygen plasma or dipping in a resist coating agent.

【００８１】図１０（ｃ），（ｃ’）に示すように、こ
の上にスパッタ法により、１〜１０μｍの厚さにＳｉＮ
膜２０２を形成する。ＳｉＮ膜２０２の組成はＳｉ₃Ｎ₄
が最も良いが、可動部材の効果としてはＳｉ：１に対
し、Ｎが１〜１．５の範囲でも良い。また、このＳｉＮ
膜２０２は半導体プロセスに一般的に使用され、耐アル
カリ性、耐アルカリ性、化学的安定性があり、耐インク
性もある。すなわち、この膜２０２が最終的に可動部材
となるため最適の物性値を得る構造および組成を達成す
る製造方法は限定されない。例えばＳｉＮ膜２０２の形
成方法は、先にあげたスパッタ法にかかわらず、常圧Ｃ
ＶＤ、ＬＰＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ、マイクロ波
ＣＶＤ、あるいは塗布方法でも製造は可能である。ま
た、ＳｉＮ膜２０２においてもその応力、剛性、ヤング
率等の物理的特性、耐アルカリ性、耐酸性等の化学的特
性を、その用途に応じて向上させるために、段階的に組
成比を変えて多層膜化する。あるいは段階的に不純物を
添加して、多層膜化する。あるいは、単層で不純物を添
加しても良い。As shown in FIGS. 10 (c) and 10 (c '), a SiN film having a thickness of 1 to 10 μm is formed thereon by sputtering.
A film 202 is formed. The composition of the SiN film 202 is Si ₃ N ₄
However, as the effect of the movable member, N may be in the range of 1 to 1.5 with respect to Si: 1. In addition, this SiN
The film 202 is generally used in a semiconductor process, and has alkali resistance, alkali resistance, chemical stability, and ink resistance. That is, since the film 202 finally becomes a movable member, there is no limitation on a manufacturing method for achieving a structure and a composition that obtain optimum physical property values. For example, the formation method of the SiN film 202 is normal pressure C regardless of the sputtering method described above.
It can also be manufactured by VD, LPCVD, bias ECRCVD, microwave CVD, or a coating method. Also, in the SiN film 202, the compositional ratio is changed stepwise in order to improve the physical characteristics such as stress, rigidity and Young's modulus, and the chemical characteristics such as alkali resistance and acid resistance according to the application. Make a multilayer film. Alternatively, impurities are added stepwise to form a multilayer film. Alternatively, impurities may be added in a single layer.

【００８２】図１０（ｄ），（ｄ’）に示すように、さ
らに、このＳｉＮ膜２０２上に次工程で形成する流路壁
のエッチングの際の可動部材へのダメージ防止のため
に、ダメージ防止膜２０３を形成する。すなわち、可動
部材と流路壁がほぼ同一材料である場合、流路壁形成時
のエッチングにおいて可動部材もエッチングされてしま
うため、そのダメージを防止する膜が必要になって来
る。ここではスパッタリング法によってダメージ防止膜
２０３であるＡｌ膜を２μｍの厚さに形成した。As shown in FIGS. 10D and 10D, furthermore, in order to prevent damage to the movable member at the time of etching the flow path wall formed on the SiN film 202 in the next step, damage is caused. The prevention film 203 is formed. That is, when the movable member and the flow path wall are made of substantially the same material, the movable member is also etched in the etching at the time of forming the flow path wall, and a film for preventing the damage is required. Here, an Al film serving as the damage prevention film 203 was formed to a thickness of 2 μm by a sputtering method.

【００８３】図１０（ｅ），（ｅ’）に示すように、次
に、ＳｉＮ膜２０２とその上のダメージ防止膜２０３で
あるＡｌ膜を所定の形状とするため、レジストをスピン
コートなどにより塗布し、パターニングする。そして、
ＣＦ₄ガス等を使用したドライエッチングあるいはリア
クティブイオンエッチング法等によって可動部材の形状
にＡｌ膜２０３とＳｉＮ膜２０２のエッチングを行な
う。Next, as shown in FIGS. 10E and 10E, a resist is formed by spin coating or the like in order to form the SiN film 202 and the Al film, which is the damage prevention film 203 thereon, into a predetermined shape. Apply and pattern. And
The Al film 203 and the SiN film 202 are etched into the shape of the movable member by dry etching or reactive ion etching using CF ₄ gas or the like.

【００８４】図１０（ｆ），（ｆ’）に示すように、次
に、今度は流路壁およびオリフィスプレート材料として
のＳｉＮ膜２０７をＣＶＤ法、特に高速成膜をしたい場
合はマイクロウェーブＣＶＤ法によって２０〜４０μｍ
の厚さに形成する。この膜２０７がパターニング後に流
路壁あるいはオリフィス部分になる。このＳｉＮ膜２０
７は、通常半導体工程で求められるような膜の特性、例
えばピンホール密度や膜のち密さには左右されない。す
なわち、インクに対する流路壁としての耐インク性や機
械的強度を満たすものであれば良く、その分、高速成膜
等によって多少ピンホール密度が多くなっても問題はな
い。また、ここでは、ＳｉＮ膜としたが、先に記述した
ように流路壁の材料として、ＳｉＮ膜に限定されること
はなく、不純物を含んだＳｉＮ膜、組成を変えたＳｉＮ
膜、あるいはダイヤモンド膜、水素化アモルファスカー
ボン膜（ダイヤモンドラインクカーボン膜）、アルミナ
系、ジルコニア系等の無機膜など、機械的特性と耐イン
ク性がある膜であれば良い。Next, as shown in FIGS. 10F and 10F, the SiN film 207 as a material for the flow path wall and the orifice plate is next subjected to the CVD method. 20-40 μm depending on the method
Formed to a thickness of This film 207 becomes a channel wall or an orifice portion after patterning. This SiN film 20
No. 7 is not affected by the film properties normally required in a semiconductor process, such as pinhole density and film density. That is, any material that satisfies the ink resistance and mechanical strength as the flow path wall for the ink may be used, and there is no problem even if the pinhole density is slightly increased by high-speed film formation. Although the SiN film is used here, as described above, the material of the flow path wall is not limited to the SiN film, but may be a SiN film containing impurities or a SiN film having a different composition.
Any film may be used as long as it has mechanical properties and ink resistance, such as a film, a diamond film, a hydrogenated amorphous carbon film (diamond-like carbon film), and an inorganic film such as an alumina-based or zirconia-based film.

【００８５】図１１（ｇ），（ｇ’）に示すように、次
に、このＳｉＮ膜２０７を所定の形状とするためレジス
トをスピンコートなどにより塗布し、パターニングす
る。そしてＣＦ₄ガス等を使用したドライエッチングあ
るいはリアクティブイオンエッチングを行う。あるいは
さらに高速のエッチング性を重視して、ＩＣＰ（誘導結
合プラズマ）エッチング法が、この厚い膜２０７のエッ
チングに最も適している。そしてこのエッチング後に酸
素プラズマによるプラズマアッシングあるいはレジスト
除去剤に浸して、残ったレジストを除去する。このよう
にして流路壁２０４が形成される。Next, as shown in FIGS. 11G and 11G, a resist is applied by spin coating or the like to form the SiN film 207 into a predetermined shape, and is patterned. Then, dry etching or reactive ion etching using CF ₄ gas or the like is performed. Alternatively, an ICP (inductively coupled plasma) etching method is most suitable for etching this thick film 207, with an emphasis on higher-speed etching. After this etching, the remaining resist is removed by plasma ashing using oxygen plasma or dipping in a resist remover. Thus, the flow path wall 204 is formed.

【００８６】図１１（ｈ），（ｈ’）に示すように、次
に、可動部材上のダメージ防止膜２０３をウェットエッ
チングあるいはドライエッチングにより除去する。ここ
では方法に限定することなく、ダメージ防止膜２０３が
除去出来れば良い。あるいはダメージ防止膜２０３が、
可動部材の特性に悪い影響をおよぼさず耐インク性の高
い、Ｔａのような膜であれば、除去する必要はない。Next, as shown in FIGS. 11H and 11H, the damage prevention film 203 on the movable member is removed by wet etching or dry etching. Here, without being limited to the method, it is sufficient that the damage prevention film 203 can be removed. Alternatively, the damage prevention film 203
It is not necessary to remove a film such as Ta, which has high ink resistance without adversely affecting the characteristics of the movable member.

【００８７】図１１（ｉ），（ｉ’）に示すように、最
後に、バッファードフッ酸によって可動部材の下層のＰ
ＳＧ膜２０１を除去し、これにより所定の形状の可動部
材２０５が形成される。この様にして形成されたものに
対し、オリフィスプレート６３と天板５０とを接合する
ことにより、液体吐出ヘッドが製造される。As shown in FIGS. 11 (i) and 11 (i '), finally, the buffer layer of the movable member is formed by buffered hydrofluoric acid.
The SG film 201 is removed, whereby a movable member 205 having a predetermined shape is formed. The liquid ejection head is manufactured by joining the orifice plate 63 and the top plate 50 to the thus formed one.

【００８８】上述した液体吐出ヘッドの製造方法におい
ては、流路壁と可動部材を同時に基板上に形成したが、
さらにオリフィス部材を同時に形成することも出来る。
すなわち、流路壁２０４を図１１（ｇ），（ｇ’）〜
（ｉ），（ｉ’）の様に形成する代わりに、図１２
（ｇ），（ｇ’）〜（ｉ），（ｉ’）に示す様にオリフ
ィス部材２０６の壁を２〜３０μｍの厚さに同時形成す
る。そして、この壁にエキシマレーザーによるアブレー
ション加工によって穴をあける。すなわち、ＳｉＮの結
合解離エネルギー１０５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上の光子エ
ネルギー１１５ｋｃａｌ／ｍｏｌのエネルギーを持つ、
ＫｒＦエキシマレーザーによって分子結合を直接切断す
ることにより、吐出口１８を形成する。これは非熱加工
であるため、加工部周辺の熱ダレや炭化のない精度の高
い加工が出来る。In the above-described method for manufacturing a liquid discharge head, the flow path wall and the movable member are formed on the substrate at the same time.
Further, the orifice member can be formed at the same time.
That is, the flow path wall 204 is formed as shown in FIGS.
Instead of forming as shown in (i) and (i '), FIG.
As shown in (g), (g ′) to (i), and (i ′), the wall of the orifice member 206 is simultaneously formed to a thickness of 2 to 30 μm. Then, a hole is made in this wall by ablation using an excimer laser. That is, SiN has a bond dissociation energy of 105 kcal / mol or more and a photon energy of 115 kcal / mol.
The discharge port 18 is formed by directly cutting molecular bonds by a KrF excimer laser. Since this is non-thermal processing, high-precision processing without heat sagging and carbonization around the processing portion can be performed.

【００８９】上記製造方法によって、次のような効果が
得られる。 （１）フォトリソグラフィー技術により、可動部材およ
び天板の貼付け精度が高くなる。 （２）従来、例えば１２００ｄｐｉになると可動部材の
貼付が困難となっていた吐出ノズルの密度を、高密度化
できる。 （３）可動部材の接着が不要となり、接着剤、ボンディ
ングなどによる汚染がない。 （４）各構成部品を一体として形成するため、作成時の
ゴミの問題がなくなる。 （５）素子基板にキズが発生しない。従来、素子基板に
各構成部品を組み立てる際キズが発生することがあっ
た。 （６）オリフィスプレートを同時に作り込む場合、エキ
シマレーザ加工ができる。 （７）素子基板上へのドライバートランジスタ（ＬＤＭ
ＯＳ）の同時作り込みにより、発熱体の高密度配列が達
成される。The following effects can be obtained by the above manufacturing method. (1) The accuracy of attaching the movable member and the top plate is increased by the photolithography technology. (2) It is possible to increase the density of the discharge nozzle, which has conventionally made it difficult to attach the movable member at 1200 dpi, for example. (3) Adhesion of the movable member becomes unnecessary, and there is no contamination by an adhesive, bonding, or the like. (4) Since each component is formed integrally, there is no problem of dust at the time of creation. (5) No scratch occurs on the element substrate. Conventionally, when assembling each component on an element substrate, a flaw sometimes occurs. (6) When the orifice plate is formed simultaneously, excimer laser processing can be performed. (7) Driver transistor (LDM) on device substrate
The simultaneous formation of OS) achieves a high-density arrangement of the heating elements.

【００９０】（他の実施の形態）図１３〜図１５は、本
発明に係る液体吐出ヘッドの製造工程を示す図である。
まず、前記したような構成の素子基板７１ａ上に、プラ
ズマＣＶＤ法を用いて厚さ約５μｍのＰＳＧ膜７１ｂを
成膜した（図１３（ａ）参照）後、これをフォトリソグ
ラフィー等の周知の方法を用いてパターニングする。そ
して、μＷ−ＣＶＤ（Microwave Chemical Vapor Depos
ition）法を用いて、厚さ約５μｍのＳｉＮ膜からなる
可動部材７６を形成する。この時、ＰＳＧ膜７１ｂおよ
び可動部材７６は、液流路７７の部分のみ櫛歯状にパタ
ーニングされた状態となる（図１３（ｂ）参照）。(Other Embodiments) FIGS. 13 to 15 are views showing the steps of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention.
First, a PSG film 71b having a thickness of about 5 μm is formed on the element substrate 71a having the above-described structure by a plasma CVD method (see FIG. 13A), and is then formed by a known method such as photolithography. Patterning is performed using a method. Then, μW-CVD (Microwave Chemical Vapor Depos)
The movable member 76 made of a SiN film having a thickness of about 5 μm is formed by using the ition) method. At this time, the PSG film 71b and the movable member 76 are in a state where only the liquid channel 77 is patterned in a comb-tooth shape (see FIG. 13B).

【００９１】一方、シリコンウェハー７３ａの両面に厚
さ約１μｍの熱酸化ＳｉＯ₂膜７３ｂを形成した後、フ
ォトリソグラフィー等の周知の方法を用いて、共通液室
となる部分をパターニングすることにより、天板７３と
なるシリコン基板を形成する。そして、このシリコン基
板上に、流路側壁７９となるＳｉＮ等の層７３ｃを、μ
Ｗ−ＣＶＤ法により約２０μｍの厚さで成膜する（図１
４（ａ）参照）。そして、フォトリソグラフィー等の周
知の方法を用いて、オリフィス部分と液流路部分をパタ
ーニングし、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置
を用いてトレンチ構造にエッチングを行う。その後、Ｔ
ＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を使って、
シリコンウェハー貫通エッチングをして、オリフィスプ
レート一体型であるシリコン天板７３を完成させる（図
１４（ｂ）参照）。図１４（ｃ）は、完成された天板７
３を示す斜視図である。On the other hand, a thermally oxidized SiO ₂ film 73b having a thickness of about 1 μm is formed on both surfaces of the silicon wafer 73a, and then the common liquid chamber is patterned by a known method such as photolithography. A silicon substrate to be the top plate 73 is formed. Then, on this silicon substrate, a layer 73 c of SiN or the like to be
A film is formed to a thickness of about 20 μm by the W-CVD method (FIG. 1).
4 (a)). Then, the orifice portion and the liquid flow path portion are patterned using a known method such as photolithography, and the trench structure is etched using an etching apparatus using dielectrically coupled plasma. Then, T
Using MAH (tetramethylammonium hydroxide)
Silicon wafer penetration etching is performed to complete a silicon top plate 73 integrated with an orifice plate (see FIG. 14B). FIG. 14C shows the completed top plate 7.
FIG.

【００９２】素子基板７１の、天板７３と接合する部分
の耐キャビテーション膜は、フォトリソグラフィー等の
周知の方法を用いてパターニングされる。そして、素子
基板７１と天板７３とを、真空雰囲気中において両部材
の接合部分にＡｒガスなどを照射して表面を活性な状態
にしてから、図１５（ａ），（ｂ）に示すように常温で
接合する。図１５（ａ）は素子基板７１と天板７３とを
接合した状態を示す側面断面図、図１５（ｂ）はその正
面断面図である。この図１５（ｂ）からわかるように、
両者を接合した時点で天板７３には液流路７７、共通液
室７８、供給口８１は形成されているが、オリフィス７
５はまだ形成されていない。そこで、図１５（ｃ）に示
すように、真空雰囲気中においてマスク１００を用いて
イオンビーム加工を行なってオリフィス７５を形成する
（図１５（ｄ）参照）。そして、発熱体と可動部材との
間に初期気泡発生領域を生成させるためのギャップを形
成するために、ＰＳＧ膜７１ａをウェットエッチング法
により除去する。この様にして、液体吐出ヘッドが製造
される。The cavitation-resistant film of the part of the element substrate 71 which is joined to the top plate 73 is patterned by a known method such as photolithography. Then, the surface of the element substrate 71 and the top plate 73 is activated by irradiating the joining portion of the two members with Ar gas or the like in a vacuum atmosphere, and then, as shown in FIGS. 15A and 15B. At room temperature. FIG. 15A is a side sectional view showing a state where the element substrate 71 and the top plate 73 are joined, and FIG. 15B is a front sectional view thereof. As can be seen from FIG.
At the time when the two are joined, the liquid flow channel 77, the common liquid chamber 78, and the supply port 81 are formed in the top plate 73.
5 has not yet been formed. Therefore, as shown in FIG. 15C, an orifice 75 is formed by performing ion beam processing using the mask 100 in a vacuum atmosphere (see FIG. 15D). Then, in order to form a gap between the heating element and the movable member for generating an initial bubble generation region, the PSG film 71a is removed by a wet etching method. Thus, the liquid discharge head is manufactured.

【００９３】本実施形態では、駆動された発熱体７２が
設けられた液流路に連通する吐出口からのみインクが吐
出する。そして、素子基板７１、天板７３、可動部材７
６が全てシリコンを含む材料から形成されており、これ
らの熱膨張率が実質的に同じであるため、高速印字に伴
って温度が上昇しても、各部材の相対位置精度や密着性
が保たれ、広い温度範囲で安定したインクの吐出が行
え、高効率で品質の高い印字が可能である。また、接着
剤を用いずに基板の接合を行なっているため、接着剤の
液流路７７への垂れ込みによる流路抵抗の変動および吐
出性能劣化が防げる。なお、素子基板７１および天板７
３をシリコンを含む材料、とくに窒化シリコン等の無機
化合物から形成すると、容易な加工での高密度化が可能
である。In the present embodiment, ink is ejected only from the ejection port communicating with the liquid flow path provided with the driven heating element 72. Then, the element substrate 71, the top plate 73, the movable member 7
6 are all made of a material containing silicon and have substantially the same coefficient of thermal expansion. Therefore, even if the temperature rises with high-speed printing, the relative positional accuracy and adhesion of the members are maintained. As a result, stable ink ejection can be performed over a wide temperature range, and high-efficiency, high-quality printing is possible. Further, since the bonding of the substrates is performed without using the adhesive, the fluctuation of the flow path resistance and the deterioration of the discharge performance due to the dripping of the adhesive into the liquid flow path 77 can be prevented. The element substrate 71 and the top plate 7
If 3 is formed from a material containing silicon, particularly an inorganic compound such as silicon nitride, the density can be increased by easy processing.

【００９４】図１６および図１７には、液体吐出ヘッド
の製造方法の他の例が示してある。ここでは、先の例と
異なる点のみ説明する。図１６（ａ）〜（ｄ）は正面断
面図、図１６（ｅ）および図１７（ａ）〜（ｃ）は側面
断面図である。FIGS. 16 and 17 show another example of a method of manufacturing a liquid discharge head. Here, only the differences from the previous example will be described. FIGS. 16A to 16D are front sectional views, and FIGS. 16E and 17A to 17C are side sectional views.

【００９５】基体７１ａ上に、厚さ約５μｍのＰＳＧ膜
７１ｂを成膜した（図１６（ａ）参照）後、フォトリソ
グラフィー等の周知の方法を用いてパターニングする。
そして、μＷ−ＣＶＤ法を用いて厚さ約５μｍのＳｉＮ
膜からなる可動部材７６を形成する。ＰＳＧ膜７１ｂお
よび可動部材７６は、液流路７７の部分のみ櫛歯状にパ
ターニングされた状態となる（図１６（ｂ）参照）。そ
の上に、スパッタリング法または蒸着法により、厚さ１
０００Åの金属膜からなるエッチングストップ層（図示
せず。）を成膜する。そして、オリフィス７５および液
流路７７が形成されるＳｉＮ膜７１ｃ層を、μＷ−ＣＶ
Ｄ法を用いて約２０μｍ成膜する（図１６（ｃ）参
照）。そして、フォトリソグラフィー等の周知の方法を
用いてオリフィス部分と液流路部分とをパターニング
し、前記金属膜をエッチングストップ層として、誘電結
合プラズマを使ったエッチング装置を用いてトレンチ構
造にエッチングを行う。こうして素子基板８２を完成さ
せる（図１６（ｄ），（ｅ）参照）。After a PSG film 71b having a thickness of about 5 μm is formed on the base 71a (see FIG. 16A), patterning is performed using a known method such as photolithography.
Then, the SiN having a thickness of about 5 μm is formed by using the μW-CVD method.
A movable member 76 made of a film is formed. The PSG film 71b and the movable member 76 are in a state where only the liquid channel 77 is patterned in a comb shape (see FIG. 16B). On top of that, a thickness of 1
An etching stop layer (not shown) made of a metal film of Å is formed. Then, the SiN film 71c in which the orifice 75 and the liquid flow path 77 are formed is changed to a μW-CV
A film of about 20 μm is formed by the method D (see FIG. 16C). Then, the orifice portion and the liquid channel portion are patterned by using a known method such as photolithography, and the metal film is used as an etching stop layer, and the trench structure is etched using an etching apparatus using dielectrically coupled plasma. . Thus, the element substrate 82 is completed (see FIGS. 16D and 16E).

【００９６】一方、シリコンを含む材料からなる天板８
３には、ＴＭＡＨを使ってシリコンウェハー貫通エッチ
ングにより共通液室８１が形成される。そして、この素
子基板８２と天板８３とが、先の例と同様な常温接合に
より接合される（図１６（ａ）参照）。On the other hand, the top plate 8 made of a material containing silicon
In 3, a common liquid chamber 81 is formed by silicon wafer through etching using TMAH. Then, the element substrate 82 and the top plate 83 are joined by room-temperature joining similar to the previous example (see FIG. 16A).

【００９７】その後、マスク１００を用いたエキシマレ
ーザ加工（図１６（ｂ）参照）により、オリフィス７５
が形成される。そして、発熱体７２と可動部材７６との
間に初期気泡発生領域となるギャップを形成するため
に、ＰＳＧ膜７１ｂをウェットエッチング法により除去
して、液体吐出ヘッドが完成する（図１６（ｃ）参
照）。このように本例では、天板８３ではなく素子基板
８２側に液流路７７および共通液室８１が設けられてい
る。Thereafter, the orifice 75 is formed by excimer laser processing using the mask 100 (see FIG. 16B).
Is formed. Then, the PSG film 71b is removed by a wet etching method in order to form a gap between the heating element 72 and the movable member 76 as an initial bubble generation region, thereby completing the liquid discharge head (FIG. 16C). reference). As described above, in this example, the liquid flow channel 77 and the common liquid chamber 81 are provided not on the top plate 83 but on the element substrate 82 side.

【００９８】以上述べた図１５（ｄ）や図１７（ｃ）に
示された様な形態の液体吐出ヘッドは、次の点で非常に
好ましいものである。この液体吐出ヘッドには、発熱体
７２に対面して配置され、素子基板７１に直接固定され
た片持梁状の可動部材７６が設けられている。この可動
部材７６は屈曲部を有し、この屈曲部により可動部材７
６の可動部分７６が基板に対して所定の間隙を有するよ
うになっている。可動部材７６をこのような形状とする
ことによって、可動部材の固定を強固に行うことができ
るとともに、間隙を形成するために台座を用いることが
なくなるため、従来台座が占めていた空間をも液室の一
部とすることができ液室の容積の確保を容易に行うこと
ができる。また、可動部材を上記構成にする場合には、
従来の構成よりも可動部材の強度を必要とするため、本
発明では可動部材７６を窒化シリコンや酸化シリコン等
のシリコン系の材料等で形成された薄膜で構成してい
る。これら材料は従来の可動部材の材料として用いられ
ているニッケルよりも強度に優れているとともに、基板
の表面に設けられる絶縁保護層との密着性に優れている
ため、上記構成において安定した性能を発揮することが
できる。The liquid discharge head having the form as shown in FIGS. 15D and 17C is very preferable in the following points. This liquid ejection head is provided with a cantilever-shaped movable member 76 that is arranged to face the heating element 72 and is directly fixed to the element substrate 71. The movable member 76 has a bent portion.
The movable portion 76 has a predetermined gap with respect to the substrate. By setting the movable member 76 in such a shape, the movable member can be firmly fixed, and the pedestal is not used to form the gap. It can be a part of the chamber, and the volume of the liquid chamber can be easily secured. When the movable member has the above configuration,
In the present invention, the movable member 76 is formed of a thin film made of a silicon-based material such as silicon nitride or silicon oxide because the strength of the movable member is required more than the conventional configuration. These materials have higher strength than nickel used as a material of the conventional movable member, and have excellent adhesion with the insulating protective layer provided on the surface of the substrate, so that stable performance can be obtained in the above configuration. Can be demonstrated.

【００９９】図１８〜２０には、液体吐出ヘッドの製造
方法のさらに他の例を示してある。本例は、先の例と類
似の構成であるが、接合部８４ａと複数の可動部材８４
ｂとが一体化した薄膜８４が用いられている。前記薄膜
の材料としては、ＳｉＮやＳｉＣ等のシリコンを含む材
料でもいいし、熱膨張係数をＳｉに近づけたＮｉ，Ｗ，
Ｔａ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｕ等の
メタルでもかまわない。FIGS. 18 to 20 show still another example of a method of manufacturing a liquid discharge head. This example has a similar configuration to the previous example, except that the joint 84a and the plurality of movable members 84
The thin film 84 in which b is integrated is used. As a material of the thin film, a material containing silicon such as SiN or SiC may be used, and Ni, W, or the like having a thermal expansion coefficient close to that of Si may be used.
Metals such as Ta, Pt, Mo, Cr, Mn, Fe, Co, and Cu may be used.

【０１００】すなわち、基体８５ａ上にＳｉＮ膜８５ｂ
を成膜した（図１８（ａ）参照）後、フォトリソグラフ
ィー等の周知の方法を用いて発熱素子近傍の前記可動部
材の下方部分のみをパターニングして素子基板８５を形
成する（図１８（ｂ）参照）。一方、天板７３は、シリ
コンウェハー７３ａ両面に厚さ約１μｍの熱酸化ＳｉＯ
₂膜７３ｂを形成した後、フォトリソグラフィー等の周
知の方法を用いて、共通液室となる部分をパターニング
してシリコン基板を形成する。そして、このシリコン基
板上に、流路側壁７９となるＳｉＮ等の層７３ｃをμＷ
−ＣＶＤ法により約２０μｍの厚さで成膜し（図１９
（ａ）参照）、フォトリソグラフィー等の周知の方法を
用いて、オリフィス部分と液流路部分をパターニング
し、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いて
トレンチ構造にエッチングを行った。その後、ＴＭＡＨ
を使って、シリコンウェハー貫通エッチングをして、オ
リフィスプレート一体型である天板７３を完成させた
（図１９（ｂ）参照）。図１９（ｃ）は、完成された天
板７３を示す斜視図である。That is, the SiN film 85b is formed on the base 85a.
After forming a film (see FIG. 18A), only the lower part of the movable member near the heating element is patterned using a known method such as photolithography to form an element substrate 85 (FIG. 18B). )reference). On the other hand, the top plate 73 is made of thermally oxidized SiO2 having a thickness of about 1 μm on both surfaces of the silicon wafer 73a.
After the formation of the _second film 73b, a portion serving as a common liquid chamber is patterned using a known method such as photolithography to form a silicon substrate. Then, on this silicon substrate, a layer 73 c of SiN or the like to be
-A film is formed to a thickness of about 20 μm by the CVD method (FIG. 19
(Refer to (a)), the orifice portion and the liquid flow path portion were patterned by using a known method such as photolithography, and the trench structure was etched using an etching apparatus using dielectrically coupled plasma. After that, TMAH
Then, the silicon wafer was etched through to complete the top plate 73 integrated with the orifice plate (see FIG. 19B). FIG. 19C is a perspective view showing the completed top plate 73.

【０１０１】そして、素子基板８５と天板７３と図２０
（ａ）に示す薄膜８４とを、真空雰囲気中において接合
部分にＡｒガスなどを照射して表面を活性な状態にして
から、図２０（ｂ）の側面断面図および図２０（ｃ）の
正面断面図に示すように、薄膜８４を介して素子基板８
５と天板７３とを積層し常温接合する。図２０（ｄ）に
は、素子基板８５と天板７３とを接合した状態の側面断
面図が示されている。その後、図２０（ｅ）に示すよう
に、真空雰囲気中においてマスク１００を用いてイオン
ビーム加工を行なってオリフィス７５を形成する。こう
して、イオンビームのパワーによって、オリフィス７５
が形成される（図２０（ｆ）参照）。そして、発熱体と
可動部材との間に初期気泡発生領域となるギャップを形
成するために、ＰＳＧ膜８５ｂをウェットエッチング法
により除去する。この様にして、本例の液体吐出ヘッド
が完成する。Then, the element substrate 85, the top plate 73, and FIG.
After the thin film 84 shown in (a) is irradiated with Ar gas or the like in a bonding portion in a vacuum atmosphere to make the surface active, the side cross-sectional view of FIG. 20B and the front view of FIG. As shown in the cross-sectional view, the element substrate 8
5 and the top plate 73 are laminated and joined at room temperature. FIG. 20D is a side sectional view showing a state where the element substrate 85 and the top plate 73 are joined. Thereafter, as shown in FIG. 20E, an orifice 75 is formed by performing ion beam processing using the mask 100 in a vacuum atmosphere. Thus, the orifice 75
Is formed (see FIG. 20F). Then, the PSG film 85b is removed by a wet etching method in order to form a gap between the heating element and the movable member as an initial bubble generation region. Thus, the liquid ejection head of this example is completed.

【０１０２】（可動部材および分離壁）図２１は可動部
材３１の他の形状を示すもので、３５は、分離壁に設け
られたスリットであり、このスリットによって、可動部
材３１が形成されている。同図（ａ）は長方形の形状で
あり、（ｂ）は支点側が細くなっている形状で可動部材
の動作が容易な形状であり、同図（ｃ）は支点側が広く
なっており、可動部材の耐久性が向上する形状である。(Movable Member and Separation Wall) FIG. 21 shows another shape of the movable member 31. Reference numeral 35 denotes a slit provided in the separation wall, and the movable member 31 is formed by the slit. . (A) is a rectangular shape, (b) is a shape where the fulcrum side is narrower and the movable member is easy to operate, and (c) is a shape where the fulcrum side is wider and the movable member is wider. This is a shape that improves the durability of the device.

【０１０３】先の実施例のいくつかにおいては、板状可
動部材３１およびこの可動部材を有する分離壁３０は厚
さ５μｍのニッケルで構成したが、これに限られること
なく可動部材、分離壁を構成する材質としては発泡液と
吐出液に対して耐溶剤性があり、可動部材として良好に
動作するための弾性を有し、微細なスリットが形成でき
るものであればよい。In some of the above embodiments, the plate-shaped movable member 31 and the separation wall 30 having the movable member are made of nickel having a thickness of 5 μm. However, the present invention is not limited to this. Any material may be used as long as it has solvent resistance to the foaming liquid and the discharge liquid, has elasticity to operate well as a movable member, and can form fine slits.

【０１０４】可動部材３１の材料としては、耐久性の高
い、銀、ニッケル、金、鉄、チタン、アルミニュウム、
白金、タンタル、ステンレス、りん青銅等の金属、およ
びその合金、または、アクリロニトリル、ブタジエン、
スチレン等のニトリル基を有する樹脂、ポリアミド等の
アミド基を有する樹脂、ポリカーボネイト等のカルボキ
シル基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基
を持つ樹脂、ポリサルフォン等のスルホン基を持つ樹
脂、そのほか液晶ポリマー等の樹脂およびその化合物、
耐インク性の高い、金、タングステン、タンタル、ニッ
ケル、ステンレス、チタン等の金属、これらの合金およ
び耐インク性に関してはこれらを表面にコーティングし
たもの若しくは、ポリアミド等のアミド基を有する樹
脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン等のケトン基を有する樹脂、ポ
リイミド等のイミド基を有する樹脂、フェノール樹脂等
の水酸基を有する樹脂、ポリエチレン等のエチル基を有
する樹脂、ポリプロピレン等のアルキル基を持つ樹脂、
エポキシ樹脂等のエポキシ基を持つ樹脂、メラミン樹脂
等のアミノ基を持つ樹脂、キシレン樹脂等のメチロール
基を持つ樹脂およびその化合物、さらに二酸化珪素等の
セラミックおよびその化合物が望ましい。As the material for the movable member 31, silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum,
Metals such as platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and alloys thereof, or acrylonitrile, butadiene,
Resin having a nitrile group such as styrene, resin having an amide group such as polyamide, resin having a carboxyl group such as polycarbonate, resin having an aldehyde group such as polyacetal, resin having a sulfone group such as polysulfone, and other liquid crystal polymers. Resins and their compounds,
Metals such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, titanium, etc., which have high ink resistance, alloys of these, and those with ink resistance coated on the surface, resins having amide groups such as polyamide, polyacetal, etc. Resin having an aldehyde group, resin having a ketone group such as polyetheretherketone, resin having an imide group such as polyimide, resin having a hydroxyl group such as a phenol resin, resin having an ethyl group such as polyethylene, and alkyl such as polypropylene. Resin with groups,
A resin having an epoxy group such as an epoxy resin, a resin having an amino group such as a melamine resin, a resin having a methylol group such as a xylene resin and a compound thereof, and a ceramic such as silicon dioxide and a compound thereof are desirable.

【０１０５】分離壁３０の材質としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフ
タレート、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹
脂、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリエーテルエー
テルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレー
ト、ポリイミド、ポリサルフォン、液晶ポリマー（ＬＣ
Ｐ）等の近年のエンジニアリングプラスチックに代表さ
れる耐熱性、耐溶剤性、成型性の良好な樹脂、およびそ
の化合物、もしくは、二酸化珪素、チッ化珪素、ニッケ
ル、金、ステンレス等の金属、合金およびその化合物、
もしくは表面にチタンや金をコーティングしたものが望
ましい。Examples of the material of the separation wall 30 include polyethylene, polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, polybutadiene, polyurethane, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyarylate, polyimide, polysulfone, Liquid crystal polymer (LC
P) and other resins having good heat resistance, solvent resistance, and moldability represented by engineering plastics in recent years, and compounds thereof, or metals, alloys such as silicon dioxide, silicon nitride, nickel, gold, and stainless steel; The compound,
Alternatively, those coated with titanium or gold on the surface are desirable.

【０１０６】また、分離壁３０の厚さは、分離壁３０と
しての強度を達成でき、可動部材３１として良好に動作
するという観点からその材質と形状等を考慮して決定す
ればよいが、０．５μｍ〜１０μｍ程度が望ましい。The thickness of the separation wall 30 may be determined in consideration of the material and shape thereof from the viewpoint that the strength as the separation wall 30 can be achieved and the movable member 31 operates well, but the thickness is not limited. It is preferably about 0.5 μm to 10 μm.

【０１０７】なお、可動部材３１を形成するためのスリ
ット３５の幅は実施例では２μｍとしたが、発泡液と吐
出液とが異なる液体であり、両液体の混液を防止したい
場合は、スリット幅を両者の液体間でメニスカスを形成
する程度の間隔とし、夫々の液体同士の流通を抑制すれ
ばよい。例えば、発泡液として２ｃＰ（センチポアズ）
程度の液体を用い、吐出液として１００ｃＰ以上の液体
を用いた場合には、５μｍ程度のスリットでも混液を防
止することができるが、３μｍ以下にすることが望まし
い。The width of the slit 35 for forming the movable member 31 is set to 2 μm in the embodiment. However, if the foaming liquid and the discharge liquid are different liquids, and it is desired to prevent a mixture of the two liquids, the slit width is required. May be set to an interval such that a meniscus is formed between the two liquids, and the flow of the respective liquids may be suppressed. For example, 2 cP (centipoise) as a foaming liquid
In the case of using a liquid of the order of about 100 cP or more as the liquid to be ejected, the liquid mixture can be prevented even with a slit of about 5 μm, but it is desirable that the slit be 3 μm or less.

【０１０８】本発明における可動部材３１としてはμｍ
オーダーの厚さ（ｔμｍ）を対象としており、ｃｍオー
ダーの厚さの可動部材は意図していない。μｍオーダー
の厚さの可動部材にとって、μｍオーダーのスリット幅
（Ｗμｍ）を対象とする場合、製造のバラツキをある程
度考慮することが望ましい。In the present invention, the movable member 31 is μm
It is intended for a thickness on the order of (tμm), and a movable member having a thickness on the order of cm is not intended. For a movable member having a thickness on the order of μm, when considering a slit width (Wμm) on the order of μm, it is desirable to take into account some manufacturing variations.

【０１０９】スリットを形成する可動部材３１の自由端
あるいは／且つ側端に対向する部材の厚みが可動部材の
厚みと同等の場合、スリット幅と厚みの関係を製造のバ
ラツキを考慮して以下のような範囲にすることで発泡液
と吐出液の混液を安定的に抑制することができる。設計
上の観点として限られた条件について例示すると、３ｃ
ｐ以下の粘度の発泡液に対して高粘度インク（５ｃｐ、
１０ｃｐ等）を用いる場合、Ｗ／ｔ≦１を満足するよう
にすることで、２液の混合を長期にわたって抑制するこ
とが可能な構成となった。本発明の「実質的な密閉状
態」を与えるスリットとしては、このような数μｍオー
ダであればより確実である。When the thickness of the member facing the free end and / or the side end of the movable member 31 forming the slit is equal to the thickness of the movable member, the relationship between the slit width and the thickness is determined in consideration of manufacturing variations as follows. With such a range, the mixture of the foaming liquid and the discharge liquid can be stably suppressed. As an example of limited conditions from the viewpoint of design, 3c
high viscosity ink (5 cp,
When 10 cp or the like is used, it is possible to suppress the mixing of the two liquids for a long time by satisfying W / t ≦ 1. The slit that gives the “substantially closed state” of the present invention is more reliable if it is on the order of several μm.

【０１１０】上述のように、発泡液と吐出液とに機能分
離させた場合、可動部材がこれらの実質的な仕切部材と
なる。この可動部材が気泡の生成に伴って移動する際に
吐出液に対して発泡液がわずかに混入することが見られ
る。画像を形成する吐出液は、インクジェット記録の場
合、色材濃度を３％ないし５％程度有するものが一般的
であることを考慮すると、この発泡液が吐出液滴に対し
て２０％以下の範囲で含まれても大きな濃度変化をもた
らさない。従って、このような混液としては、吐出液滴
に対して２０％以下となるような発泡液と吐出液との混
合を許容するものとする。As described above, when the functions are separated into the foaming liquid and the discharge liquid, the movable member becomes a substantial partitioning member. It can be seen that the foaming liquid mixes slightly with the discharge liquid when the movable member moves with the generation of bubbles. In consideration of the fact that an ejection liquid for forming an image generally has a colorant density of about 3% to 5% in the case of ink jet recording, this foaming liquid is in a range of 20% or less with respect to the ejection droplet. Does not cause a large change in concentration. Therefore, such a mixed liquid is allowed to mix the foaming liquid and the discharge liquid so that the ratio is 20% or less with respect to the discharge liquid droplets.

【０１１１】なお、上記構成例の実施によると、粘性を
変化させても上限で１５％程度の発泡液の混合であった
が、５ｃｐｓ以下の発泡液の場合、駆動周波数にもよる
が、この混合比率は最大１０％程度であった。特に、吐
出液の粘度を２０ｃｐｓ以下で小さくすればする程、こ
の混液は低減（例えば５％以下）できる。According to the above configuration example, the foaming liquid was mixed at the upper limit of about 15% even when the viscosity was changed, but in the case of the foaming liquid of 5 cps or less, depending on the driving frequency, The maximum mixing ratio was about 10%. In particular, as the viscosity of the discharged liquid is reduced to 20 cps or less, the mixed liquid can be reduced (for example, 5% or less).

【０１１２】次に、このヘッドにおける発熱体と可動部
材の配置関係について説明する。発熱体と可動部材の最
適な配置によって、発熱体による発泡時の圧力を吐出圧
として有効に利用することが可能となる。Next, the positional relationship between the heating element and the movable member in the head will be described. By the optimal arrangement of the heating element and the movable member, the pressure at the time of foaming by the heating element can be effectively used as the discharge pressure.

【０１１３】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行うインクジェット記録方法、いわゆ
るバブルジェット記録方法の従来技術においては、図２
２に示すように、発熱体面積とインク吐出量は比例関係
にあるが、インク吐出に寄与しない非発泡有効領域Ｓが
存在していることがわかる。また、発熱体上のコゲの様
子から、この非発泡有効領域Ｓが発熱体の周囲に存在し
ていることがわかる。これらの結果から、発熱体周囲の
約４μｍ幅は、発泡に関与されていないとされている。By giving energy such as heat to the ink, a state change accompanied by a steep volume change (the generation of bubbles) is caused in the ink, and the ink is ejected from the ejection port by the action force based on this state change. In the related art of an ink jet recording method for forming an image by attaching an image onto a recording medium, that is, a so-called bubble jet recording method, FIG.
As shown in FIG. 2, the heating element area and the ink ejection amount are in a proportional relationship, but it can be seen that there is a non-foaming effective region S that does not contribute to ink ejection. In addition, from the appearance of the kogation on the heating element, it can be seen that the non-foaming effective area S exists around the heating element. From these results, it is considered that the width of about 4 μm around the heating element is not involved in foaming.

【０１１４】したがって、発泡圧を有効利用するために
は、発熱体の周囲から約４μｍ以上内側の発泡有効領域
の直上が可動部材の可動領域で覆われるように、可動部
材を配置するのが効果的であると、言える。本実施例に
おいては、発泡有効領域を発熱体周囲から約４μｍ以上
内側としたが、発熱体の種類や形成方法によっては、こ
れに限定されるものではない。Therefore, in order to effectively use the foaming pressure, it is effective to dispose the movable member such that the movable area of the movable member covers the area just above the effective foaming area at least about 4 μm from the periphery of the heating element. It can be said that it is a target. In the present embodiment, the effective foaming area is set at about 4 μm or more inside the periphery of the heating element. However, the present invention is not limited to this, depending on the type and forming method of the heating element.

【０１１５】（素子基板）以下に液体に熱を与えるため
の発熱体が設けられた素子基板の構成について説明す
る。図２３は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図を示し
たもので、同図（ａ）は後述する保護膜があるヘッド、
同図（ｂ）は保護膜がないものである。(Element Substrate) The structure of an element substrate provided with a heating element for applying heat to a liquid will be described below. FIG. 23 is a longitudinal sectional view of the liquid discharge head of the present invention. FIG.
FIG. 3B shows the case without a protective film.

【０１１６】素子基板１上に第２液流路、分離壁３０、
第１液流路、第１液流路を構成する溝を設けた溝付き部
材が配されている。On the element substrate 1, the second liquid flow path, the separation wall 30,
A first liquid flow path and a grooved member provided with a groove forming the first liquid flow path are provided.

【０１１７】素子基板１には、シリコン等の基体１０７
に絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜またはチ
ッ化シリコン膜１０６を成膜し、その上に発熱体２を構
成するハフニュウムボライド（ＨｆＢ₂）、チッ化タン
タル（ＴａＮ）、タンタルアルミ（ＴａＡｌ）等の電気
抵抗層１０５（０．０１〜０．２μｍ厚）とアルミニュ
ウム等の配線電極１０４（０．２〜１．０μｍ厚）を図
１２（ａ）のようにパターニングしている。この配線電
極１０４から抵抗層１０５に電圧を印加し、抵抗層に電
流を流し発熱させる。配線電極間の抵抗層上には、酸化
シリコンやチッ化シリコン等の保護層１０３を０．１〜
２．０μｍ厚で形成し、さらにそのうえにタンタル等の
耐キャビテーション層１０２（０．１〜０．６μｍ厚）
が成膜されており、インク等の各種の液体から抵抗層１
０５を保護している。The element substrate 1 has a base 107 made of silicon or the like.
A silicon oxide film or a silicon nitride film 106 for the purpose of insulation and heat storage is formed thereon, and hafnium boride (HfB ₂ ), tantalum nitride (TaN), tantalum aluminum ( An electric resistance layer 105 (having a thickness of 0.01 to 0.2 μm) such as TaAl) and a wiring electrode 104 (having a thickness of 0.2 to 1.0 μm) such as aluminum are patterned as shown in FIG. A voltage is applied from the wiring electrode 104 to the resistance layer 105, and a current flows through the resistance layer to generate heat. On the resistance layer between the wiring electrodes, a protective layer 103 of silicon oxide, silicon nitride,
It is formed to a thickness of 2.0 μm, and further has a cavitation-resistant layer 102 of tantalum or the like (0.1 to 0.6 μm thick)
Is formed on the resistive layer 1 from various liquids such as ink.
05 is protected.

【０１１８】特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧
力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性
を著しく低下させるため、金属材料のタンタル（Ｔａ）
等が耐キャビテーション層１０２として用いられる。In particular, the pressure and shock waves generated during the generation and defoaming of air bubbles are extremely strong, and significantly reduce the durability of a hard and brittle oxide film.
Are used as the anti-cavitation layer 102.

【０１１９】また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み
合わせにより、上述の抵抗層１０５に保護層１０３を必
要としない構成でもよくその例を図２３（ｂ）に示す。
このような保護層１０３を必要としない抵抗層１０５の
材料としてはイリジュウム−タンタル−アルミ合金等が
挙げられる。このように、前述の各実施例における発熱
体の構成としては、前述の電極間の抵抗層（発熱部）だ
けででもよく、また抵抗層を保護する保護層を含むもの
でもよい。Further, depending on the combination of the liquid, the liquid flow path configuration, and the resistance material, a configuration in which the protective layer 103 is not required for the above-described resistance layer 105 may be employed, and an example thereof is shown in FIG.
Examples of the material of the resistance layer 105 that does not require the protective layer 103 include an iridium-tantalum-aluminum alloy. As described above, the configuration of the heating element in each of the above-described embodiments may include only the above-described resistance layer (heating section) between the electrodes, or may include a protection layer that protects the resistance layer.

【０１２０】本実施例においては、発熱体として電気信
号に応じて発熱する抵抗層で構成された発熱部を有する
ものを用いたが、これに限られることなく、吐出液を吐
出させるのに十分な気泡を発泡液に生じさせるものであ
ればよい。例えば、発熱部としてレーザ等の光を受ける
ことで発熱するような光熱変換体や高周波を受けること
で発熱するような発熱部を有する発熱体でもよい。In the present embodiment, a heating element having a heating portion composed of a resistance layer that generates heat in response to an electric signal is used as the heating element. However, the present invention is not limited to this. What is necessary is just a thing which produces a bubble in a foaming liquid. For example, a light-to-heat converter that generates heat by receiving light from a laser or the like, or a heat generator that has a heat generating unit that generates heat by receiving a high frequency may be used as the heat generating unit.

【０１２１】なお、前述の素子基板１には、前述の発熱
部を構成する抵抗層１０５とこの抵抗層に電気信号を供
給するための配線電極１０４で構成される電気熱変換体
の他に、この電気熱変換素子を選択的に駆動するための
トランジスタ、ダイオード、ラッチ、シフトレジスタ等
の機能素子が一体的に半導体製造工程によって作り込ま
れていてもよい。The above-mentioned element substrate 1 has, in addition to the electrothermal transducer composed of the resistance layer 105 constituting the above-mentioned heating section and the wiring electrode 104 for supplying an electric signal to this resistance layer, Functional elements such as a transistor, a diode, a latch, and a shift register for selectively driving the electrothermal conversion element may be integrally formed by a semiconductor manufacturing process.

【０１２２】また、前述のような素子基板１に設けられ
ている電気熱変換体の発熱部を駆動し、液体を吐出する
ためには、前述の抵抗層１０５に配線電極１０４を介し
て図２４に示されるような矩形パルスを印加し、配線電
極間の抵抗層１０５を急峻に発熱させる。前述の各実施
例のヘッドにおいては、それぞれ電圧２４Ｖ、パルス幅
７μｓｅｃ、電流１５０ｍＡ、電気信号を６ｋＨｚで加
えることで発熱体を駆動させ、前述のような動作によっ
て、吐出口から液体であるインクを吐出させた。しかし
ながら、駆動信号の条件はこれに限られることなく、発
泡液を適正に発泡させることができる駆動信号であれば
よい。Further, in order to drive the heat generating portion of the electrothermal transducer provided on the element substrate 1 as described above and discharge the liquid, the above-described resistance layer 105 is connected to the above-described resistance layer 105 through the wiring electrode 104 as shown in FIG. A rectangular pulse as shown in (1) is applied to rapidly generate heat in the resistance layer 105 between the wiring electrodes. In the head of each of the above-described embodiments, the heating element is driven by applying a voltage of 24 V, a pulse width of 7 μsec, a current of 150 mA, and an electric signal of 6 kHz, and the liquid ink is discharged from the ejection port by the above-described operation. Discharged. However, the condition of the drive signal is not limited to this, and any drive signal can be used as long as it can appropriately foam the foaming liquid.

【０１２３】（吐出液体、発泡液体）先の実施例で説明
したように本発明においては、前述のような可動部材を
有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも高い
吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出することが
できる。本実施例のうち、発泡液と吐出液とに同じ液体
を用いる場合には、発熱体から加えられる熱によって劣
化せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を生じに
くく、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を行うこ
とが可能であり、さらに液流路や可動部材や分離壁等を
劣化させない液体であれば種々の液体を用いることがで
きる。このような液体のうち、記録を行う上で用いられ
る液体（記録液体）としては従来のバブルジェット装置
で用いられていた組成のインクを用いることができる。(Ejecting Liquid, Foaming Liquid) As described in the previous embodiment, in the present invention, the structure having the movable member as described above can achieve higher ejection force and ejection efficiency than the conventional liquid ejection head. The liquid can be discharged at high speed. In the present embodiment, when the same liquid is used as the foaming liquid and the discharge liquid, the deposit is not easily generated on the heating element by heating without being deteriorated by the heat applied from the heating element, Various liquids can be used as long as they can change the reversible state of condensation and do not deteriorate the liquid flow path, the movable member, the separation wall, and the like. Among such liquids, as a liquid (recording liquid) used for recording, an ink having a composition used in a conventional bubble jet apparatus can be used.

【０１２４】吐出液としては、発泡性の有無、熱的性質
に関係なく様々な液体を用いることができる。また、従
来吐出が困難であった発泡性が低い液体、熱によって変
質、劣化しやすい液体や高粘度液体等であっても利用で
きる。ただし、吐出液の性質として、吐出液自身または
発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動部材の動
作等を妨げるような液体でないことが望まれる。記録用
の吐出液体としては、高粘度インク等をも利用すること
ができる。その他の吐出液体としては、熱に弱い医薬品
や香水等の液体を利用することもできる。As the discharge liquid, various liquids can be used irrespective of the presence or absence of foaming property and thermal properties. In addition, liquids having low foaming properties, liquids which are easily deteriorated or deteriorated by heat, high-viscosity liquids, and the like, which have been difficult to discharge conventionally, can be used. However, it is desirable that the properties of the discharged liquid are not such that the discharged liquid itself or a reaction with the foaming liquid hinders the discharge, foaming, operation of the movable member, and the like. As the ejection liquid for recording, high-viscosity ink or the like can also be used. As other discharge liquids, liquids such as medicines and perfumes that are vulnerable to heat can be used.

【０１２５】本発明においては、さらに吐出液に用いる
ことができる記録液体として以下のような組成のインク
を用いて記録を行ったが、吐出力の向上によってインク
の吐出速度が高くなったため、液滴の着弾精度が向上し
非常に良好な記録画像を得ることができる。In the present invention, recording was performed using an ink having the following composition as a recording liquid that can be used as the discharge liquid. However, since the discharge speed of the ink was increased due to the improvement of the discharge force, the liquid was discharged. Drop landing accuracy is improved, and a very good recorded image can be obtained.

【０１２６】染料インク（粘度２ｃｐ）の組成 （Ｃ−１．フードブラック２）染料 ３重量％ ジエチレングリコール １０重量％ チオジグリコール ５重量％ エタノール ５重量％ 水 ７７重量％ （液体吐出ヘッド構造）図２５は、本発明の液体吐出ヘ
ッドの全体構成を示した分解斜視図である。アルミ等の
支持体７０上に発熱体２が設けられた素子基板１が配さ
れている。この上に第２の液流路１０ｂを区画する壁お
よび共通液室１３を区画する壁が設けられており、その
上に可動部材３１を有する分離壁３０が設けられてい
る。さらに、この分離壁３０の上に第１の液流路１０ａ
を構成する複数の溝、共通液室１３を区画する壁が設け
られた天板５０が設けられている。Composition of Dye Ink (Viscosity 2 cp) (C-1. Food Black 2) Dye 3 wt% Diethylene glycol 10 wt% Thiodiglycol 5 wt% Ethanol 5 wt% Water 77 wt% (Liquid discharge head structure) FIG. 25 FIG. 1 is an exploded perspective view showing the entire configuration of a liquid ejection head according to the present invention. An element substrate 1 having a heating element 2 provided on a support 70 made of aluminum or the like is provided. On this, a wall that partitions the second liquid flow path 10b and a wall that partitions the common liquid chamber 13 are provided, and a separation wall 30 having a movable member 31 is provided thereon. Further, the first liquid flow path 10a is provided on the separation wall 30.
Are provided, and a top plate 50 provided with a wall for partitioning the common liquid chamber 13 is provided.

【０１２７】（液体吐出装置）図２６は、前述の液体吐
出ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示してい
る。本実施例では、特に吐出液体としてインクを用いた
インク吐出記録装置を用いて説明する。液体吐出装置の
キャリッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部９０
と、液体吐出ヘッド部２００とが着脱可能なヘッドカー
トリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送さ
れる記録紙等の被記録媒体１５０の幅方向に往復移動す
る。不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ上の液体
吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号に応じて
液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液体が吐出
される。(Liquid Discharge Apparatus) FIG. 26 shows a schematic configuration of a liquid discharge apparatus equipped with the above-described liquid discharge head. In the present embodiment, an explanation will be given using an ink ejection recording apparatus using ink as the ejection liquid. The carriage HC of the liquid ejection device is provided with a liquid tank portion 90 for storing ink.
And a liquid ejection head unit 200 with a detachable head cartridge, and reciprocate in the width direction of a recording medium 150 such as recording paper conveyed by a recording medium conveying unit. When a drive signal is supplied from a drive signal supply unit (not shown) to the liquid discharge unit on the carriage, the recording liquid is discharged from the liquid discharge head to the recording medium in accordance with this signal.

【０１２８】また、本実施例の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための
駆動源としてのモータ１１１、駆動源からの動力をキャ
リッジに伝えるためのギア１１２、１１３、キャリッジ
軸１１５等を有している。この記録装置およびこの記録
装置で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体に
対して液体を吐出することで良好な画像の記録物を得る
ことができた。Further, in the liquid ejection apparatus of this embodiment, the motor 111 as a drive source for driving the recording medium transport means and the carriage, the gears 112 and 113 for transmitting the power from the drive source to the carriage, It has a carriage shaft 115 and the like. With this recording apparatus and the liquid ejection method performed by this recording apparatus, a recorded matter of a good image could be obtained by ejecting liquid to various recording media.

【０１２９】図２７は、本発明の液体吐出方法および液
体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作させるた
めの装置全体のブロック図である。FIG. 27 is a block diagram of the entire apparatus for operating ink discharge recording to which the liquid discharge method and the liquid discharge head of the present invention are applied.

【０１３０】記録装置は、ホストコンピュータ３００よ
り印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装
置内部の入力インタフェイス３０１に一時保存されると
同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘ
ッド駆動信号供給手段を兼ねるＣＰＵ３０２に入力され
る。ＣＰＵ３０２はＲＯＭ３０３に保存されている制御
プログラムに基づき、前記ＣＰＵ３０２に入力されたデ
ータをＲＡＭ３０４等の周辺ユニットを用いて処理し、
印字するデータ（画像データ）に変換する。The recording device receives print information from the host computer 300 as a control signal. The print information is temporarily stored in an input interface 301 inside the printing apparatus, and at the same time, is converted into data that can be processed in the printing apparatus, and is input to the CPU 302 also serving as a head drive signal supply unit. The CPU 302 processes data input to the CPU 302 using a peripheral unit such as the RAM 304 based on a control program stored in the ROM 303,
Convert to print data (image data).

【０１３１】また、ＣＰＵ３０２は前記画像データを記
録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに
同期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モ
ータを駆動するための駆動データを作る。画像データお
よびモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ３０７
と、モータドライバ３０５を介し、ヘッド２００および
駆動モータ３０６に伝達され、それぞれ制御されたタイ
ミングで駆動され画像を形成する。The CPU 302 generates drive data for driving a drive motor for moving the recording paper and the recording head in synchronization with the image data in order to record the image data at an appropriate position on the recording paper. . The image data and the motor drive data are respectively stored in the head driver 307
Is transmitted to the head 200 and the drive motor 306 via the motor driver 305, and is driven at controlled timing to form an image.

【０１３２】上述のような記録装置に適用でき、インク
等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の
紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用
いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の
金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等
の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等
の三次元構造体等を対象とすることができる。The recording medium which can be applied to the above-described recording apparatus and to which a liquid such as ink is applied includes plastics, cloth, aluminum, and the like used for various papers, OHP sheets, compact discs and decorative plates, and the like. Metal materials such as copper and copper, leather materials such as cow skin, pig skin and artificial leather, wood such as wood and plywood, ceramic materials such as bamboo materials and tiles, and three-dimensional structures such as sponges can be targeted.

【０１３３】また、上述の記録装置として、各種の紙や
ＯＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コン
パクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラス
チック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装
置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行
う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミ
ックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対
して記録を行う記録装置、また布帛に記録を行う捺染装
置等をも含むものである。また、これらの液体吐出装置
に用いる吐出液としては、それぞれの被記録媒体や記録
条件に合わせた液体を用いればよい。As the above-mentioned recording device, a printer device for recording on various types of paper and OHP sheets, a recording device for plastics for recording on plastic materials such as compact disks, and a metal recording device for recording on a metal plate. Recording device, recording device for leather for recording on leather, recording device for wood for recording on wood, recording device for ceramics for recording on ceramic materials, recording device for recording on three-dimensional net structures such as sponges And a textile printing apparatus for recording on a fabric. In addition, as the ejection liquid used in these liquid ejection apparatuses, a liquid that matches each recording medium and recording conditions may be used.

【０１３４】[0134]

【発明の効果】本発明によれば、気泡発生領域において
発生する気泡の下流側部分の膨張とそれに連動した液体
の移動を吐出口方向に極めて効率よく導くことにより、
吐出効率を向上させることができる。また、気泡の上流
側部分の膨張とそれに連動した液体の上流方向への移動
とを、可動部材と可動部材の変位に沿った側壁と変位方
向の上壁とによって防止または抑制することができる。
さらに、気泡の収縮時及び吐出方向への液体のリフィル
時には、可動部材の復帰に伴う側壁に隣接した上壁のな
い低流抵抗の領域（共通連通空間）からの高速リフィル
が可能となる。また、前記側壁により、隣の液流路への
気泡および吐出圧力の横逃げを防止することができ、吐
出口近傍の液体を効率よく吐出できるため、吐出効率を
向上することができる。According to the present invention, the expansion of the downstream portion of the bubble generated in the bubble generation region and the movement of the liquid associated therewith are guided very efficiently in the direction of the discharge port.
Discharge efficiency can be improved. Further, the expansion of the upstream portion of the bubble and the movement of the liquid in the upstream direction associated therewith can be prevented or suppressed by the movable member, the side wall along the displacement of the movable member, and the upper wall in the displacement direction.
Further, at the time of contraction of bubbles and refilling of liquid in the ejection direction, high-speed refilling from a low flow resistance region (common communication space) without an upper wall adjacent to the side wall due to the return of the movable member is possible. In addition, the side walls can prevent the bubbles and the discharge pressure from escaping laterally to the adjacent liquid flow path, and can efficiently discharge the liquid near the discharge port, thereby improving the discharge efficiency.

【０１３５】これにより、気泡の安定的成長と液滴の安
定的形成とを達成し、高速液滴による高速、高品位、高
応答性の記録を可能にすることができる。また、成長す
る気泡とこれによって変位する可動部材との相乗効果を
得ることができ、吐出口近傍の液体を効率よく吐出する
ことができるため、吐出効率を向上させることができ
る。As a result, stable growth of bubbles and stable formation of droplets can be achieved, and high-speed, high-quality, high-response recording can be performed by high-speed droplets. Further, a synergistic effect between the growing bubble and the movable member displaced by the bubble can be obtained, and the liquid in the vicinity of the discharge port can be discharged efficiently, so that the discharge efficiency can be improved.

【０１３６】さらに本発明によれば、気泡の成長により
可動部材が所定の変位位置まで移動する際に可動部材が
液流路から受ける抵抗を少なくして適正な変位位置まで
速やかに到達させることにより、吐出効率を向上させる
ことができる。Further, according to the present invention, when the movable member moves to the predetermined displacement position due to the growth of bubbles, the movable member can reduce the resistance received from the liquid flow path and quickly reach the appropriate displacement position. In addition, the discharge efficiency can be improved.

【０１３７】本発明によれば、可動部材の支点を共通液
室内に存在させることにより、液体のリフィル性を向上
させることができる。According to the present invention, the fulcrum of the movable member is provided in the common liquid chamber, whereby the refilling property of the liquid can be improved.

【０１３８】本発明によれば、低温や低湿で長期放置を
行った場合であっても不吐出になることを防止でき、仮
に不吐出になっても、予備吐出や吸引回復といった回復
処理をわずかに行うだけで正常状態に即座に復帰できる
という利点もある。これにより、回復時間の短縮や回復
による液体の損失を低減でき、ランニングコストも大幅
に下げることが可能である。According to the present invention, non-discharging can be prevented even when left for a long time at low temperature or low humidity, and even if non-discharging occurs, recovery processing such as preliminary discharge and suction recovery can be slightly performed. There is also an advantage that it is possible to immediately return to a normal state simply by performing the above operation. As a result, the recovery time can be shortened, the liquid loss due to the recovery can be reduced, and the running cost can be significantly reduced.

【０１３９】本発明において、各構成部品の材料として
シリコン材料をベースとして使用すれば、耐インク性が
向上すると共に、各構成部品の線膨張率の違いによる機
械的特性の問題を解決することができる。In the present invention, if a silicon material is used as a base material for each component, the ink resistance can be improved and the problem of mechanical characteristics due to the difference in the coefficient of linear expansion of each component can be solved. it can.

【０１４０】本発明において、各構成要素を成膜工程で
作り込めば、機械的特性の問題および組立上の問題を解
決し、さらに素子基板上への発熱体の高密度配列を達成
して液体吐出ヘッドの小型化を可能にすることができ
る。In the present invention, if each component is formed in a film forming process, problems of mechanical characteristics and assembly can be solved, and a high-density arrangement of heating elements on an element substrate can be achieved to obtain a liquid. The size of the ejection head can be reduced.

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

【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例(第１の実施例)
とその駆動の様子を示す模式的側断面図である。FIG. 1 shows an example of a liquid discharge head of the present invention (first embodiment).
FIG. 3 is a schematic side cross-sectional view showing a state of driving the motor.

【図２】本発明の液体吐出ヘッドを示す模式的部分破断
斜視図である。FIG. 2 is a schematic partially broken perspective view showing a liquid ejection head of the present invention.

【図３】従来の液体吐出ヘッドにおける気泡からの圧力
伝搬を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing pressure propagation from bubbles in a conventional liquid ejection head.

【図４】本発明の液体吐出ヘッドにおける気泡からの圧
力伝搬を示す模式的側断面図である。FIG. 4 is a schematic side sectional view showing pressure propagation from bubbles in the liquid ejection head of the present invention.

【図５】本発明の液体吐出ヘッドにおける液体の流れを
説明するための模式的側断面図である。FIG. 5 is a schematic side sectional view for explaining the flow of liquid in the liquid ejection head of the present invention.

【図６】本発明の第２の実施例における液体吐出ヘッド
とその駆動の様子を示す模式的側断面図である。FIG. 6 is a schematic side sectional view showing a liquid ejection head and a driving state thereof according to a second embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第３の実施例における液体吐出ヘッド
とその駆動の様子を示す模式的側断面図である。FIG. 7 is a schematic side sectional view showing a liquid ejection head and a driving state thereof according to a third embodiment of the present invention.

【図８】本発明の第４の実施例における液体吐出ヘッド
とその駆動の様子を示す模式的側断面図である。FIG. 8 is a schematic side sectional view showing a liquid ejection head and a driving state thereof according to a fourth embodiment of the present invention.

【図９】本発明の第５の実施例における液体吐出ヘッド
を示す模式的側断面図である。FIG. 9 is a schematic side sectional view showing a liquid ejection head according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１０】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の例を示
す模式的工程図である。FIG. 10 is a schematic process diagram illustrating an example of a method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention.

【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の例を示
す模式的工程図である。FIG. 11 is a schematic process diagram illustrating an example of a method for manufacturing a liquid ejection head according to the present invention.

【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の他の例
を示す模式的工程図である。FIG. 12 is a schematic process diagram showing another example of the method of manufacturing a liquid ejection head according to the present invention.

【図１３】本発明の液体吐出ヘッドの素子基板の製造方
法の一例を示す工程図である。FIG. 13 is a process chart showing an example of a method for manufacturing an element substrate of a liquid ejection head according to the present invention.

【図１４】本発明の液体吐出ヘッドの天板の製造方法の
一例を示す工程図である。FIG. 14 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a top plate of a liquid ejection head according to the present invention.

【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例で
あって、素子基板と天板との接合以降を示す工程図であ
る。FIG. 15 is a view illustrating an example of the method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, which is a process view after the joining of the element substrate and the top plate.

【図１６】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の他の例
を示す工程図である。FIG. 16 is a process chart showing another example of the method of manufacturing a liquid ejection head according to the present invention.

【図１７】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の他の例
を示す工程図である。FIG. 17 is a process chart showing another example of the method of manufacturing a liquid ejection head according to the present invention.

【図１８】本発明の液体吐出ヘッドの素子基板の製造方
法のさらに他の例を示す工程図である。FIG. 18 is a process chart showing still another example of the method for manufacturing an element substrate of a liquid ejection head according to the present invention.

【図１９】本発明の液体吐出ヘッドの天板の製造方法の
さらに他の例を示す工程図である。FIG. 19 is a process chart showing still another example of the method of manufacturing the top plate of the liquid ejection head according to the present invention.

【図２０】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法のさらに
他の例であって、素子基板と天板との接合以降を示す工
程図である。FIG. 20 is still another example of the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention, and is a process diagram showing the steps after the joining of the element substrate and the top plate.

【図２１】可動部材の他の形状を示す模式的上面図であ
る。FIG. 21 is a schematic top view showing another shape of the movable member.

【図２２】発熱体面積とインク吐出量との関係を示すグ
ラフである。FIG. 22 is a graph showing a relationship between a heating element area and an ink ejection amount.

【図２３】本発明の液体吐出ヘッドを示す模式的側断面
図である。FIG. 23 is a schematic side sectional view showing a liquid ejection head of the present invention.

【図２４】駆動パルスの例を示すグラフである。FIG. 24 is a graph showing an example of a driving pulse.

【図２５】液体吐出ヘッドを示す模式的分解斜視図であ
る。FIG. 25 is a schematic exploded perspective view showing a liquid ejection head.

【図２６】液体吐出装置の要部を示す模式的斜視図であ
る。FIG. 26 is a schematic perspective view showing a main part of the liquid ejection device.

【図２７】液体吐出装置のブロック図である。FIG. 27 is a block diagram of a liquid ejection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 素子基板 ２ 発熱体 ３ 面積中心 １０ 液流路 １０ａ 第１の液流路 １０ｂ 第２の液流路 １１ 気泡発生領域 １３ 共通液室 １８ 吐出口 ３０ 分離壁 ３１ 可動部材 ３２ 自由端 ３３ 支点（支点部分） ３４ 土台（支持部材） ３５ スリット ４０ 気泡 ５０ 天板 ６０ 上壁 ６１ 上壁なし領域（共通連通空間） ６２ 側壁（流路側壁） ６３ オリフィスプレート ７１ 素子基板 ７１ｂ ＰＳＧ膜 ７１ｃ ＳｉＮ膜 ７２ 発熱体 ７３ 天板 ７３ｂ ＳｉＯ₂膜 ７３ｃ 層 ７５ オリフィス ７６ 可動部材 ７７ 液流路 ７８ 共通液室 ７９ 流路側壁 ８１ 吐出口 ８４ 薄膜 ８４ａ 接合部 ８５ 素子基板 ８５ａ 基体 ８４ｂ 可動部材 ９０ 液体タンク部 １００ マスク １０２ 耐キャビテーション層 １０３ 保護層 １０４ 配線電極 １０５ 電気抵抗層 １０６ 膜 １０７ 基体 １１１ モータ １１２ ギア １１３ ギア １１５ キャリッジ軸 １５０ 被記録媒体 ２００ 液体吐出ヘッド部 ２０１ ＰＳＧ膜 ２０２ ＳｉＮ膜 ２０３ ダメージ防止膜 ２０４ 流路壁（流路側壁） ２０５ 可動部材 ２０６ オリフィス部材 ２０７ ＳｉＮ膜 ２０８ 基板 ３００ ホストコンピュータ ３０１ 入力インタフェイス ３０２ ＣＰＵ ３０３ ＲＯＭ ３０４ ＲＡＭ ３０５ モータドライバ ３０６ 駆動モータ ３０７ ヘッドドライバReference Signs List 1 element substrate 2 heating element 3 area center 10 liquid flow path 10a first liquid flow path 10b second liquid flow path 11 bubble generation area 13 common liquid chamber 18 discharge port 30 separation wall 31 movable member 32 free end 33 fulcrum ( (Support point) 34 Base (supporting member) 35 Slit 40 Air bubble 50 Top plate 60 Top wall 61 Region without top wall (common communication space) 62 Side wall (side wall of channel) 63 Orifice plate 71 Element substrate 71b PSG film 71c SiN film 72 Heat generation Body 73 Top plate 73b SiO ₂ film 73c layer 75 Orifice 76 Movable member 77 Liquid flow path 78 Common liquid chamber 79 Flow path side wall 81 Discharge port 84 Thin film 84a Joint 85 Element substrate 85a Base 84b Movable member 90 Liquid tank 100 Mask 102 Anti-cavitation layer 103 Protective layer 104 Wiring electrode 105 Electric resistance layer 106 Film 107 Substrate 111 Motor 112 Gear 113 Gear 115 Carriage shaft 150 Recording medium 200 Liquid ejection head section 201 PSG film 202 SiN film 203 Damage prevention film 204 Flow path wall (flow path side wall) 205 Movable member 206 Orifice member 207 SiN film 208 Substrate 300 Host computer 301 Input interface 302 CPU 303 ROM 304 RAM 305 Motor driver 306 Driving motor 307 Head driver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫野 俊雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 吉平 文 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 工藤 清光 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久保田 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 池田 雅実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小川 正彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 斉藤 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 廣木 知之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 今仲 良行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 尾崎 照夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshio Kashino 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Fumi Yoshihira 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inside (72) Inventor Kiyomitsu Kudo 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Masahiko Kubota 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. ( 72) Inventor Masami Ikeda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Masahiko Ogawa 3-30-2, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Ichiro Saito 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Tomoyuki Hiroki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Yoshiyuki Imanaka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Teruo Ozaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. Inside

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連
通する液流路と、液体に気泡が発生する気泡発生領域
と、該気泡発生領域に面して配され前記吐出口に向かう
前記液流路の下流側に自由端を具備する可動部材とを有
し、 少なくとも前記可動部材が定常状態にあるときには、前
記液流路の前記気泡発生領域に対応する部分の側方が、
実質的に全面的に壁面からなり、前記可動部材が最大変
位状態にあるときには、該可動部材の前記自由端の側方
に前記壁面が存在し、 前記可動部材の可動部分の上方には、前記液流路とそれ
に隣接する液流路とを連通させる共通連通空間が設けら
れている液体吐出ヘッド。1. A discharge port for discharging a liquid, a liquid flow path communicating with the discharge port, a bubble generation area in which bubbles are generated in the liquid, and a discharge port arranged toward the bubble generation area and facing the discharge port. A movable member having a free end on the downstream side of the liquid flow path, at least when the movable member is in a steady state, a side of a portion of the liquid flow path corresponding to the bubble generation region,
When the movable member is in the maximum displacement state, the wall surface is present on the side of the free end of the movable member, and the movable member has a movable portion above the movable portion. A liquid discharge head provided with a common communication space for communicating a liquid flow path with a liquid flow path adjacent thereto. 【請求項２】 前記可動部材が最大変位状態にあるとき
に、前記液流路の、該可動部材の可動部分より下方に位
置する前記気泡発生領域に対応する部分の側方が、実質
的に全面的に前記流路側壁に塞がれる請求項１に記載の
液体吐出ヘッド。2. When the movable member is in a maximum displacement state, a side of a portion of the liquid flow path corresponding to the bubble generation region located below a movable portion of the movable member is substantially formed. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the entire surface of the liquid discharge head is closed by the channel side wall. 【請求項３】 前記可動部材は気泡を発生するための発
熱体が設けられた基板に対して直接固定されており、前
記可動部材に設けられた屈曲部により前記可動部材の可
動部分が前記基板に対して所定の間隙を形成している請
求項１に記載の液体吐出ヘッド。3. The movable member is directly fixed to a substrate provided with a heating element for generating bubbles, and a movable portion of the movable member is bent by a bent portion provided on the movable member. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a predetermined gap is formed with respect to the liquid discharge head. 【請求項４】 前記可動部材の自由端は、前記気泡発生
領域の中心より前記液流路の下流側に位置する請求項１
に記載の液体吐出ヘッド。4. The free end of the movable member is located downstream of the liquid flow path from the center of the bubble generation area.
3. The liquid ejection head according to item 1. 【請求項５】 前記共通連通空間は、前記可動部材が定
常状態にあるときの、該可動部材の自由端の位置より前
記液流路の上流側に位置する請求項１に記載の液体吐出
ヘッド。5. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the common communication space is located upstream of the liquid flow path from a position of a free end of the movable member when the movable member is in a steady state. . 【請求項６】 前記共通連通空間は、前記可動部材が最
大変位状態にあるときの、該可動部材の自由端の位置よ
り前記液流路の上流側に位置する請求項１に記載の液体
吐出ヘッド。6. The liquid ejection device according to claim 1, wherein the common communication space is located upstream of the liquid flow path from a position of a free end of the movable member when the movable member is in a maximum displacement state. head. 【請求項７】 前記気泡発生領域において膜沸騰による
気泡を生成するために利用される熱エネルギーを発生す
る発熱体が設けられている請求項１に記載の液体吐出ヘ
ッド。7. The liquid discharge head according to claim 1, further comprising a heating element that generates heat energy used for generating bubbles by film boiling in the bubble generation region. 【請求項８】 前記発熱体の前記液流路下流側の端部
は、前記共通連通空間よりも、下流側に位置する請求項
７に記載の液体吐出ヘッド。8. The liquid discharge head according to claim 7, wherein an end of the heating element on the downstream side of the liquid flow path is located on a downstream side of the common communication space. 【請求項９】 前記発熱体の前記液流路上流側の端部
は、前記流路側壁の前記液流路上流側の端部よりも、上
流側に位置する請求項７に記載の液体吐出ヘッド。9. The liquid ejection device according to claim 7, wherein an end of the heating element on an upstream side of the liquid flow path is located on an upstream side of an end of the flow path side wall on an upstream side of the liquid flow path. head. 【請求項１０】 前記可動部材の支点は、前記流路側壁
の前記液流路上流側の端部よりも上流側に位置する請求
項１に記載の液体吐出ヘッド。10. The liquid discharge head according to claim 1, wherein a fulcrum of the movable member is located upstream of an end of the flow path side wall on an upstream side of the liquid flow path. 【請求項１１】 前記共通連通空間は、前記吐出口へ向
かう液体の流れに対して低流体抵抗領域を形成する請求
項１に記載の液体吐出ヘッド。11. The liquid discharge head according to claim 1, wherein the common communication space forms a low fluid resistance region with respect to a flow of the liquid toward the discharge port. 【請求項１２】 互いに接合されることで前記液流路を
形成する基板および天板と、前記可動部材とは、いずれ
もシリコン系の材料からなる請求項１に記載の液体吐出
ヘッド。12. The liquid ejection head according to claim 1, wherein the substrate and the top plate forming the liquid flow path by being joined to each other, and the movable member are all made of a silicon-based material. 【請求項１３】 前記吐出口が形成されているオリフィ
スプレートが、シリコン系の材料からなる請求項１２に
記載の液体吐出ヘッド。13. The liquid discharge head according to claim 12, wherein the orifice plate in which the discharge ports are formed is made of a silicon-based material. 【請求項１４】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に
連通する液流路と、液体に気泡が発生する気泡発生領域
と、該気泡発生領域に面して配され前記吐出口に向かう
前記液流路の下流側に自由端を具備する可動部材とを有
する液体吐出ヘッドを用い、 少なくとも、実質的にすべて壁面からなる、前記液流路
の前記気泡発生領域に対応する部分の側方部と、前記可
動部材が最大変位状態にあるときの該可動部材の前記自
由端の側方部と、前記可動部材とにより、前記気泡発生
領域における気泡の成長を前記吐出口の方へ導きなが
ら、液体を吐出する液体吐出工程と、 気泡の収縮開始後に、少なくとも、前記可動部材の可動
部分の上方に配された、前記液流路とそれに隣接する液
流路とを連通させる共通連通空間から、前記吐出口の方
へ液体を供給する液体供給工程とを含む液体吐出方法。14. A discharge port for discharging a liquid, a liquid flow path communicating with the discharge port, a bubble generation region in which bubbles are generated in the liquid, and a surface facing the bubble generation region and facing the discharge port. Using a liquid ejection head having a movable member having a free end downstream of the liquid flow path, at least a side of a part corresponding to the bubble generation region of the liquid flow path, which is formed substantially entirely of a wall surface And a side portion of the free end of the movable member when the movable member is in the maximum displacement state, and the movable member guides the growth of bubbles in the bubble generation region toward the discharge port. A liquid discharging step of discharging liquid, and after the start of the contraction of the bubbles, at least from a common communication space which is provided above the movable portion of the movable member and communicates the liquid flow path and the liquid flow path adjacent thereto. , The liquid to the discharge port Liquid discharging method comprising the liquid feed step of feeding. 【請求項１５】 請求項１に記載の液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号
を供給する駆動信号供給手段とを有する液体吐出装置。15. A liquid discharge head according to claim 1,
A driving signal supply unit for supplying a driving signal for discharging liquid from the liquid discharging head. 【請求項１６】 請求項１に記載の液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒
体を搬送する被記録媒体搬送手段とを有する液体吐出装
置。16. A liquid discharge head according to claim 1,
A recording medium transport unit that transports a recording medium that receives the liquid discharged from the liquid discharge head. 【請求項１７】 前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、被記録媒体にインクを付着させることで記録を行う
請求項１５または１６に記載の液体吐出装置。17. The liquid ejecting apparatus according to claim 15, wherein recording is performed by ejecting ink from the liquid ejecting head and attaching the ink to a recording medium. 【請求項１８】 前記液体吐出ヘッドから複数色の記録
液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付
着させることでカラー記録を行う請求項１５または１６
に記載の液体吐出装置。18. A color recording is performed by discharging recording liquids of a plurality of colors from the liquid discharge head and attaching the recording liquids of the plurality of colors to a recording medium.
A liquid ejection device according to claim 1. 【請求項１９】 前記吐出口が被記録媒体の記録可能領
域の全幅にわたって複数配されている請求項１５または
１６に記載の液体吐出装置。19. The liquid discharge apparatus according to claim 15, wherein a plurality of the discharge ports are arranged over the entire width of a recordable area of the recording medium.