JPH09141873A

JPH09141873A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、および記録方法

Info

Publication number: JPH09141873A
Application number: JP8146262A
Authority: JP
Inventors: Fumi Yoshihira; 文吉平; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Takeshi Okazaki; 猛史岡崎; Yoshie Nakada; 佳恵中田; Toshio Kashino; 俊雄樫野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-06-03
Also published as: CN1154299A; CA2186096C; ES2177734T3; CA2186096A1; US6062680A; CN1081544C; AU6577696A; DE69621728D1; EP0764532B1; EP0764532A3; EP0764532A2; DE69621728T2

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズル毎あるいは液体吐出ヘッド部毎にイン
ク吐出量が異なる液体吐出ヘッドを提供することによっ
て一つの液体吐出ヘッドで多値の階調を有する画像を提
供する。【解決手段】液体を吐出する吐出口と、液体に気泡を
発生させる気泡発生領域と、気泡発生領域に面して配さ
れ、第１の位置と該第１の位置よりも気泡発生領域から
遠い第２の位置との間を変位可能な可動部材とを有し、
さらに所定の条件を変更することによって吐出量を事前
に調整されたヘッドを用い、可動部材を、気泡発生部で
の気泡の発生に基づく圧力によって、第１の位置から第
２の位置へ変位させ、可動部材の変位によって気泡を吐
出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させる
ことで液体を吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、所望
の液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用
いた液体吐出装置および記録方法に関する。

【０００２】特に本発明は、気泡の発生を利用して変位
する可動部材を有し、かつ吐出量の調整が可能な液体吐
出ヘッド、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ー、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発明である。

【０００３】なお、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。

【０００４】

【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
体が一般的に配されている。

【０００５】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共に、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
ー、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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】この流路形状の内、流路構造として図３４
（ａ），（ｂ）に示すものが、特開昭６３−１９９９７
２号公報等に記載されている。この公報に記載されてい
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１２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。

【００１０】図３１（ａ），（ｂ）に示す発明は、基板
４００上の発熱素子４０２が形成する気泡の発生領域よ
りも離れ且つ、発熱素子４０２に関して吐出口４１１と
は反対側に位置する弁４１０を開示する。

【００１１】図３１（ｂ）においては、この弁４１０
は、板材等を利用する製造方法によって、流路４０３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４０３内へ垂れ下がるものとして開示されて
いる。この発明は、上述したバック波の一部を弁４１０
によって制御することでエネルギー損失を抑制するもの
として開示されている。

【００１２】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３内部に、気泡が発生した際を
検討するとわかるように、弁４１０によるバック波の一
部を抑制することは、液体吐出にとっては実用的なもの
でないことがわかる。

【００１３】もともとバック波自体は、前述したように
吐出に直接関係しないものである。このバック波が流路
３内に発生した時点では、図３１（ａ）に示すように、
気泡のうち吐出に直接関係する圧力はすでに流路３から
液体を吐出可能状態にしている。従って、バック波のう
ち、しかもその一部を抑制したからといっても、吐出に
大きな影響を与えないことは明らかである。

【００１４】他方、バブルジェット記録方法において
は、発熱体がインクに接した状態で加熱を繰り返すた
め、発熱体の表面にインクの焦げによる堆積物が発生す
るが、インクの種類によってはこの堆積物が多く発生す
ることで、気泡の発生を不安定にしてしまい、良好なイ
ンクの吐出を行うことが困難な場合があった。また、吐
出すべき液体が熱によって劣化しやすい液体の場合や十
分に発泡が得られにくい液体の場合においても、吐出す
べき液体を変質させず、良好に吐出するための方法が望
まれていた。

【００１５】このような観点から、熱により気泡を発生
させる液体（発泡液）と吐出する液体（吐出液）とを別
液体とし、発泡による圧力を吐出液に伝達することで吐
出液を吐出する方法が、特開昭６１−６９４６７号公
報、特開昭５５−８１１７２号公報、米国特許第４，４
８０，２５９号等の公報に開示されている。これらの公
報では、吐出液であるインクと発泡液とをシリコンゴム
などの可撓性膜で完全分離し、発熱体に吐出液が直接接
しないようにすると共に、発泡液の発泡による圧力を可
撓性膜の変形によって吐出液に伝える構成をとってい
る。このような構成によって、発熱体表面の堆積物の防
止や、吐出液体の選択自由度の向上等を達成している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように吐出液と発泡液とを完全分離する構成のヘッドに
おいては、発泡時の圧力を可撓性膜の伸縮変形によって
吐出液に伝える構成であるため、発泡による圧力を可撓
性膜がかなり吸収してしまう。また、可撓性膜の変形量
もあまり大きくないため、吐出液と発泡液とを分離する
ことによる効果を得ることはできるものの、エネルギー
効率や吐出力が低下してしまう虞があった。

【００１７】上述のように、近年、バブルジェット技術
を用いた多方面への展開が成されつつあるが、こうした
中、粘度や熱的性質を含む吐出液体の特性の選択の自由
度を広げ、良好な吐出を行うことができる液体吐出ヘッ
ド等が望まれている。さらにまた、より一層優れた画像
記録を達成するために、一つの液体吐出ヘッドで多値の
階調表現が可能な構成を有する液体吐出ヘッドおよび該
ヘッドを搭載した装置等が望まれている。

【００１８】また、信頼性のある階調表現が可能な液体
吐出ヘッドおよび該ヘッドを搭載した装置等が望まれ
る。

【００１９】本発明の主たる目的は以下の通りである第
１の目的は、高い吐出エネルギー効率と階調性とが得ら
れる液体吐出方法、液体吐出ヘッド等を提供することで
ある。

【００２０】本発明の第２の目的は、吐出効率が高く、
吐出が安定し、さらに信頼性に優れた液体吐出方法、液
体吐出ヘッド等を提供することである。

【００２１】本発明の第３の目的は、階調性を有する液
体吐出ヘッドまたはヘッドユニットを簡易、かつ低コス
トで製造することを可能とする液体吐出方法、液体吐出
ヘッド等を提供することにある。

【００２２】さらに、本発明は上記第１の目的ないし第
３の目的を達成するとともに、以下の目的を達成する。

【００２３】本発明の第４の目的は、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同
時に、可動部材の弁機能によって、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、印字スピー
ド等を向上させた液体吐出ヘッド等を提供することにあ
る。

【００２４】本発明の第５の目的は、発熱体上への堆積
物を低減すると共に、吐出用液の用途範囲を広げること
ができ、しかも吐出効率や吐出力が十分に高い液体吐出
方法、液体吐出ヘッド等を提供することにある。

【００２５】本発明の第６の目的は、吐出する液体の選
択自由度を高くできる液体吐出方法、液体吐出ヘッド等
を提供することにある。

【００２６】本発明の第７の目的は複数の液体を供給す
るための液体導入路を少ない部品点数で構成することで
製造が容易で安価なヘッドおよび装置を提供すること、
また小型化が図れた液体吐出ヘッド、装置等を提供する
ことである。

【００２７】また本発明の第８の目的は、本発明の吐出
方法を用いて良好な画像の記録物を得ることにある。

【００２８】また本発明の第９の目的は、本発明の液体
吐出ヘッドの再利用を容易にするためのヘッドキットを
提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するための本発明の代表的な要件は、次のようなもので
ある。

【００３０】本発明にもとづく液体吐出ヘッドは、１つ
の液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘッドの１部分を液体
吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッド部を少なくとも２
つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出する複数の
吐出口と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、前
記気泡発生領域に面して配され、第１の位置と該第１の
位置よりも前記気泡発生領域から遠い第２の位置との間
を変位可能な可動部材とを有し、また、該可動部材は、
前記気泡発生部での気泡の発生に基づく圧力によって、
前記第１の位置から前記第２の位置へ変位すると共に、
前記可動部材の変位によって前記気泡を吐出口に向かう
方向の上流よりも下流に大きく膨張させることで液体を
吐出し、さらに、前記気泡を発生させるためのエネルギ
ー発生手段の寸法および位置のいずれかの条件の少なく
とも一つと；前記可動部材の寸法および位置のいずれか
の条件の少なくとも一つと；前記吐出口の寸法と；前記
液体が流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条
件の少なくとも一つと、からなる群から選択される少な
くとも一つの条件を変更することによって吐出量が事前
に調整されていることを特徴とする。

【００３１】本発明にもとづく液体吐出ヘッドは、１つ
の液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘッドの１部分を液体
吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッド部を少なくとも２
つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出する吐出口
と、液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる
発熱体と該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記
発熱体上に液体を供給するための供給路とを有する液流
路と、前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を
有し前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を
変位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と、を有
し、さらに、前記気泡を発生させるためのエネルギー発
生手段の寸法および位置のいずれかの条件の少なくとも
一つと；前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条
件の少なくとも一つと；前記吐出口の寸法と；前記液体
が流れる流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の
少なくとも一つと、からなる群から選択される少なくと
も一つの条件を変更することによって吐出量が事前に調
整されていることを特徴とする。

【００３２】本発明にもとづく液体吐出ヘッドは、１つ
の液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘッドの１部分を液体
吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッド部を少なくとも２
つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出する吐出口
と、液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる
発熱体と、前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由
端を有し前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由
端を変位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と、
前記可動部材の前記発熱体に近い面に沿った上流側から
前記発熱体上に液体を供給する供給路と、を有し、さら
に、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の
寸法および位置のいずれかの条件の少なくとも一つと；
前記可動部材の寸法および位置のいずれかの条件の少な
くとも一つと；前記吐出口の寸法と；前記液体が流れる
流路構造の寸法および形状のいずれかの条件の少なくと
も一つと、からなる群から選択される少なくとも一つの
条件を変更することによって吐出量が事前に調整されて
いることを特徴とする。

【００３３】本発明にもとづく液体吐出ヘッドは、１つ
の液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘッドの１部分を液体
吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッド部を少なくとも２
つ有し、各液体吐出ヘッド部は、吐出口に連通した第１
の液流路と、液体に熱を加えることで該液体に気泡を発
生させる気泡発生領域を有する第２の液流路と、前記第
１の液流路と前記気泡発生領域との間に配され、吐出口
側に自由端を有し、前記気泡発生領域内での気泡の発生
による圧力に基づいて該自由端を前記第１の液流路側に
変位させて前記圧力を前記第１の液流路の吐出口側に導
く可動部材とを有し、さらに、前記気泡を発生させるた
めのエネルギー発生手段の寸法および位置のいずれかの
条件の少なくとも一つと；前記可動部材の寸法および位
置のいずれかの条件の少なくとも一つと；前記吐出口の
寸法と；前記液体が流れる流路構造の寸法および形状の
いずれかの条件の少なくとも一つと、からなる群から選
択される少なくとも一つの条件を変更することによって
吐出量が事前に調整されていることを特徴とする。

【００３４】本発明にもとづく液体吐出ヘッドは、１つ
の液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘッドの１部分を液体
吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッド部を少なくとも２
つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出するための
複数の吐出口と、それぞれの吐出口に対応して直接連通
する複数の第１の液流路を構成するための複数の溝と、
前記複数の第１の液流路に液体を供給するための第１の
共通液室を構成する凹部とを一体的に有する溝付き部材
と、液体に熱を与えることで液体に気泡を発生させるた
めの複数の発熱体が配された素子基板と、前記溝付き部
材と該素子基板との間に配され、前記発熱体に対応した
第２の液流路の壁の一部を構成すると共に、前記発熱体
に面した位置に前記気泡の発生に基づく圧力によって前
記第１の液流路側に変位する可動部材とを具備した分離
壁と、を有し、さらに、前記気泡を発生させるためのエ
ネルギー発生手段の寸法および位置のいずれかの条件の
少なくとも一つと；前記可動部材の寸法および位置のい
ずれかの条件の少なくとも一つと；前記吐出口の寸法
と；前記液体が流れる流路構造の寸法および形状のいず
れかの条件の少なくとも一つと、からなる群から選択さ
れる少なくとも一つの条件を変更することによって吐出
量が事前に調整されていることを特徴とする。

【００３５】本発明にもとづく液体吐出記録方法は、上
記の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする。

【００３６】本発明にもとづく液体吐出装置は、上記の
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
有することを特徴とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】

＜原理説明＞以下、図面を参照して本発明に適用可能な
吐出原理について詳細に説明する。

【００３８】図１は液体吐出ヘッドを液流路方向で切断
した断面模式図を示しており、図２はこの液体吐出ヘッ
ドの部分破断斜視図を示している。

【００３９】液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための
吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エネルギーを
作用させる発熱体２（本実施例においては４０μｍ×１
０５μｍの形状の発熱抵抗体）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１
０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。

【００４０】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。

【００４１】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、
後に取り上げ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１４とし、気泡発生領域１１や液体供給路１２を
有する第２の液流路１６の２つの領域に分けて説明す
る。

【００４２】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、液体に米国特許第４，７２３，１２９号に記載され
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）または図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。

【００４３】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。

【００４４】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ＶＡ、上流側への圧力の伝搬方向をＶ
Ｂとして示した。

【００４５】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
ＶＡ方向に圧力伝搬方向の成分を持つものは、Ｖ１〜Ｖ
４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Ｖ１は
吐出方向ＶＡの方向に最も近いため効率よく働き、逆に
Ｖ４はＶＡに向かう方向成分は比較的少ない。

【００４６】これに対して、図４で示される本発明の場
合には、可動部材３１が図３の場合のように様々な方向
を向いていた気泡の圧力伝搬方向Ｖ１〜Ｖ４を下流側
（吐出口側）へ導き、ＶＡ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、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。

【００４７】次に図１に戻って、上述の液体吐出ヘッド
の吐出動作について詳しく説明する。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。発生した気泡は上流より下
流に大きく成長すると共に可動部材の第１の位置（点線
位置）を越えて大きく成長している。このように気泡４
０の成長に応じて可動部材３１が徐々に変位して行くこ
とで気泡４０の圧力伝搬方向や堆積移動のしやすい方
向、すなわち自由端側への気泡の成長方向を吐出口に均
一的に向かわせることができることも吐出効率を高める
と考えられる。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。

【００５２】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。

【００５３】第２の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の位置）
に復帰する。また、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（Ｂ）、すなわち共通液室側か
ら流れのＶＤ１、ＶＤ２のように、また、吐出口側から
流れのＶｃのように液体が流れ込んでくる。

【００５４】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、以下に本発明の液
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。

【００５５】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に、第１液流路１４の吐出
口１８側と第２液流路１６の共通液室側１３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。）。

【００５６】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。

【００５７】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
後退は止まり、その後残ったＷ２の体積分の液体供給は
主に第２流路１６の流れＶＤ２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8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。

【００５８】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、主に第２液流路の上流側（ＶＤ２）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。

【００５９】ここで特徴的なことは、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
よって吐出口側の第１液流路１４の領域と、気泡発生領
域１１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。

【００６０】このように本発明に適用される上述した構
成は、第２流路１６の液供給路１２を介しての発泡領域
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。

【００６１】本発明に適用した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。

【００６２】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。

【００６３】第２液流路１６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）内壁を持つ液体供給路１２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、ＶＤ２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体供給路
１２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供給
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。

【００６４】また、気泡発生領域への液体の供給は、可
動部材の側部（スリット３５）を介してＶＤ１から行わ
れるものもある。しかし、気泡発生時の圧力をさらに有
効に吐出口に導くために図１で示すように気泡発生領域
の全体を覆う（発熱体面を覆う）ように大きな可動部材
を用い、可動部材３１が第１の位置へ復帰することで、
気泡発生領域１１と第１液流路１４の吐出口に近い領域
との液体の流抵抗が大きくなるような形態の場合、前述
のＶＤ１から気泡発生領域１１に向かっての液体の流れ
が妨げられる。しかし、本発明のヘッド構造において
は、気泡発生領域に液体を供給するための流れＶＤ１が
あるため、液体の供給性能が非常に高くなり、可動部材
３１で気泡発生領域１１を覆うような吐出効率向上を求
めた構造を取っても、液体の供給性能を落とすことがな
い。

【００６５】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対する機能や
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し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液流路１４、第２液流
路１６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と支点３３とを配置してい
るためである。

【００６６】補足すれば、本構成図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。

【００６７】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。

【００６８】また、本構成の構成においては可動部材３
１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考えられる。

【００６９】＜実施例１＞以下、図面を参照して本発明
の実施例について説明する。

【００７０】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。なお、以下の各実
施例においては、第１液流路１４と第２液流路１６と
が、以下に説明するように分離壁３０で区分されたヘッ
ドを用いて説明するが、これに限らず、前述した原理説
明のようなヘッドにおいても、本発明を同様に適用する
ことができる。

【００７１】本実施例では、液体吐出ヘッドのノズル数
を７２（１番目から７２番目）とし、かつ可動部材の寸
法を幅（図５中、ａの矢印で示す範囲）が４０μｍで、
長さ（図５中、ｂの矢印で示す範囲）が２５０、２０
０、または１５０μｍのいずれかとする３通りにするこ
とによって、吐出量が異なる３通りのノズル群を構成し
た（各ノズルの発熱体の寸法は４０×１００μｍ、吐出
口の寸法は直径８００μｍとする）。図６は、寸法の異
なる可動部材の配列を模式的に示した平面図である。こ
の際、可動部材に対する発熱体の位置は、可動部材の自
由端側寄りとした（図７（ａ））。

【００７２】

【表１】

【００７３】各ノズル群ごとに、８つのノズルを一単位
（例えば、ノズル群Ｉの１番目から８番目のノズル）と
して偶数番号のノズル（例えば、２、４、６、および８
番目のノズル）と奇数番号のノズル（例えば、１、３、
５、および７番目のノズル）とを入力画像情報にもとづ
いて別々に駆動（分散駆動）させた。その結果、各ノズ
ル群ごとに被記録媒体に着弾するインクのドット径が異
なるため、一つの液体吐出ヘッドでもって階調性を有す
る良好な印字物が得られた。

【００７４】本実施例では、可動部材の寸法だけ変化さ
せたが、可動部材の寸法を同じにし、吐出口の直径を変
化させた場合、吐出量の異なるノズル群が得られる。こ
の場合、可動部材を有することで、全体の吐出効率が上
がるため、吐出安定性および信頼性が向上した。

【００７５】＜実施例２＞実施例１の液体吐出ヘッドと
以下の点を除いて同一構成とした。すなわち、この実施
例では、液体吐出ヘッドのノズル数を６４（１番目から
６４番目）とし、かつ可動部材の寸法を幅が４０μｍ
で、長さが２５０または１５０μｍのいずれかとし、一
方発熱体の寸法を４０×１００μｍまたは３５×１００
μｍのいずれかとすることによって、吐出量が４通りに
異なるように構成した（各ノズルの吐出口の寸法は直径
８００μｍとする）。この際、可動部材に対する発熱体
の位置は、可動部材の自由端側寄りとした（図７
（ａ））。

【００７６】

【表２】

【００７７】上記６４ノズルを８ブロックに分割するこ
とによって８本のノズルを一単位とし、偶数番号のノズ
ルと奇数番号のノズルとを入力画像情報にもとづいて別
々に駆動（分散駆動）させた。その結果、各ノズル群ご
とに被記録媒体に着弾するインクのドット径が異なるた
め、一つの液体吐出ヘッドでもって階調性を有する良好
な印字物が得られた。

【００７８】＜実施例３＞実施例１の液体吐出ヘッドと
以下の点を除いて同一構成とした。すなわち、この実施
例では、液体吐出ヘッドのノズル数を６４（１番目から
６４番目）とし、かつ可動部材の寸法を幅が４０μｍ
で、長さが２５０または１５０μｍのいずれかとし、発
熱体の寸法を４０×１００μｍとし、さらに吐出口の直
径を８００μｍまたは５００μｍのいずれかとすること
によって、吐出量が４通りに異なるようにした。各ノズ
ルの発熱体の寸法は４０×１００μｍとする。この際、
可動部材に対する発熱体の位置は、可動部材の自由端側
寄りとした（図７（ａ））。

【００７９】

【表３】

【００８０】上記６４ノズルを８ブロックに分割するこ
とによって８本のノズルを一単位とし、偶数番号のノズ
ルと奇数番号のノズルとを入力画像情報にもとづいて別
々に駆動（分散駆動）させた。その結果、各ノズル群ご
とに被記録媒体に着弾するインクのドット径が異なるた
め、一つの液体吐出ヘッドでもって階調性を有する良好
な印字物が得られた。

【００８１】＜実施例４＞実施例１の液体吐出ヘッドと
以下の点を除いて同一構成とした。すなわち、この実施
例では、液体吐出ヘッドのノズル数を６４（１番目から
６４番目）とし、かつ可動部材の寸法を幅が４０μｍ
で、長さが２５０または１５０μｍのいずれかとし、発
熱体の寸法を４０×１００μｍまたは３５×１００μｍ
のいずれかとし、さらに吐出口の直径を８００μｍまた
は５００μｍのいずれかとすることによって、吐出量が
異なる８通りのノズル群を構成した。この際、可動部材
に対する発熱体の位置は、可動部材の自由端側寄りとし
た（図７（ａ））。

【００８２】

【表４】

【００８３】各ノズル群ごとに、８本のノズルを一単位
として偶数番号のノズルと奇数番号のノズルとを入力画
像情報にもとづいて別々に駆動（分散駆動）させた。そ
の結果、各ノズル群ごとに被記録媒体に着弾するインク
のドット径が８通りに異なるため、階調性を有する良好
な印字物が得られた。

【００８４】＜実施例５＞実施例１の液体吐出ヘッドと
以下の点を除いて同一構成とした。すなわち、この実施
例では、液体吐出ヘッドのノズル数を６４（１番目から
６４番目）とし、かつ可動部材の寸法を幅が４０μｍ
で、長さが２５０または１５０μｍのいずれかとし、発
熱体の寸法を４０×１００μｍ、また吐出口の直径を８
００μｍと一定にし、一方で発熱体の可動部材に対する
相対位置を図６に示す２通り（可動部の自由端側寄り
（図７（ａ））または中央（図７（ｂ））のいずれかに
することによって、吐出量が４通りに異なるようにし
た。

【００８５】

【表５】

【００８６】上記６４ノズルを８ブロックに分割するこ
とによって８本のノズルを一単位とし、８本のノズルを
一単位として偶数番号のノズルと奇数番号のノズルとを
入力画像情報にもとづいて別々に駆動（分散駆動）させ
た。その結果、各ノズル群ごとに被記録媒体に着弾する
インクのドット径が８通りに異なるため、階調性を有す
る良好な印字物が得られた。

【００８７】＜実施例６＞上記実施例１ないし５では、
一つの液体吐出ヘッドにおいて吐出量の変調を行った。
しかし、この実施例では複数の液体吐出ヘッドを有する
液体吐出ヘッドユニットにおいて、上記ヘッド部ごとに
吐出量の変調を行った。

【００８８】各液体吐出ヘッド部は図１６ないし図１７
に示した液体吐出ヘッドと同様の構成を取るけれども、
以下に説明する点が異なる。

【００８９】図８（ａ）は、本発明にもとづく液体吐出
ヘッドユニットの一例の概略的構成を説明するための斜
視図である。この液体吐出ヘッドユニット８００は、２
つの液体吐出ヘッド部８０１および８０２を有する。こ
の例では、各液体吐出ヘッド部ごとに分離壁の可動部材
の寸法が異なる（図８（ｂ）、（ｃ））。すなわち、参
照符号８０１の液体吐出ヘッド部の各ノズルに設けられ
た可動部材３１の寸法は幅が４０μｍで長さが２５０μ
ｍである（図８（ｂ））。一方参照符号８０２の液体吐
出ヘッド部の各ノズルに設けられた可動部材３１′の寸
法は幅が４０μｍで長さが１５０μｍである（図８
（ｃ））。

【００９０】このような構成からなる液体吐出ヘッドユ
ニット８００を用い、また２つの液体吐出ヘッド部８０
１および８０２ともに吐出液として同種類の黒色（Ｂ
ｋ）インクを用いて入力画像情報の記録を行った。その
結果、階調性を有する良好な記録物が得られた。

【００９１】本実施例では、発泡液の流路高さが１５μ
ｍであるヘッドを用いたが、弁の寸法を同じくし、発泡
液の流路高さを変えるだけでも、吐出量の異なるヘッド
ユニットが得られる。

【００９２】また、吐出液路の高さ、長さを変えるのも
吐出量変調に効果がある。

【００９３】これらのヘッドユニットは、弁を有するこ
とで全体の吐出効率が上がっているため、安定性および
信頼性のあるヘッドユニットが得られる。

【００９４】＜実施例７＞この実施例では、以下の点を
除いて上記実施例６と同様の液体吐出ヘッドユニットを
用いて入力画像情報の記録を行った。

【００９５】すなわち、参照符号８０１の液体吐出ヘッ
ド部に使用される吐出液として染料濃度５％のＢｋイン
クを用いた。一方参照符号８０２の液体吐出ヘッド部に
使用される吐出液として染料濃度３％のＢｋインクを用
いた。入力画像情報にもとづいて画像記録を行った結
果、階調性を有する良好な記録物が得られた。

【００９６】＜実施例８＞図９および図１０は、本発明
にもとづく液体吐出ヘッドユニットの一例の概略的構成
を説明するための斜視図である。この液体吐出ヘッドユ
ニット９００は、ホルダー９０５に４つの液体吐出ヘッ
ド部９０１、９０２、９０３、および９０４が着脱自在
に嵌合する。この例では、各液体吐出ヘッド部ごとに分
離壁の可動部材の寸法および吐出口の径が異なる。

【００９７】

【表６】

【００９８】入力画像情報にもとづいて画像記録を行っ
た結果、信頼性を有する良好な記録物が得られた。

【００９９】＜実施例９＞この実施例では、以下の点を
除いて上記実施例８と同様の液体吐出ヘッドユニットを
用いて入力画像情報の記録を行った。

【０１００】

【表７】

【０１０１】入力画像情報にもとづいて画像記録を行っ
た結果、低コストで信頼性を有する良好な記録物が得ら
れた。

【０１０２】上記実施例１ないし９の構成はさらに以下
の実施例のように変形することが可能である。

【０１０３】＜実施例１０＞図１１に本発明の他の実施
例を示す。

【０１０４】この図１２において、Ａは可動部材が変位
している状態を示し（気泡は図示せず）、Ｂは可動部材
が初期位置（第１位置）の状態を示し、このＢの状態を
もって、発泡領域１１を吐出口１８に対して実質的に密
閉しているとする。（ここでは、図示していないがＡ、
Ｂ間には流路壁があり流路と流路を分離している。）図１１における可動部材３１は土台３４を側部に２点設
け、その間に液供給路１２を設けている。これにより、
可動部材の発熱体側の面に沿って、また、発熱体の面と
実質的に平坦または、なだらかにつながる面を持つ液供
給路から液体の供給を成すことができる。

【０１０５】ここで、可動部材３１の初期位置（第１位
置）では、可動部材３１は発熱体２の下流側および横方
向に配された発熱体下流壁３６と発熱体側壁３７に近接
または密着しており、気泡発生領域１１の吐出口１８側
に実質的に密閉されている。このため、発泡時の気泡の
圧力、特に気泡の下流側の圧力を逃がさず可動部材の自
由端側に集中的に作用させることができる。

【０１０６】また、消泡時には、可動部材３１は第１位
置に戻り、発熱体上への消泡時の液供給は気泡発生領域
３１の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニス
カスの後退抑制等、先の実施例で説明した種々の効果を
得ることができる。また、リフィルに関する効果におい
ても先の実施例と同様の機能、効果を得ることができ
る。

【０１０７】また、本実施例においては、図２や図１１
のように、可動部材３１を支持固定する土台３４を発熱
体２より離れた上流に設けると共に液流路１０より、小
さな幅の土台３４とすることで前述のような液供給路１
２への液体の供給を行っている。また、土台３４の形状
のこれに限らず、リフィルをスムースに行えるものであ
ればよい。

【０１０８】なお、本実施例においては可動部材３１と
発熱体２の間隔を１５μｍ程度としたが、気泡の発生に
基づく圧力が十分に可動部材に伝わる範囲であればよ
い。

【０１０９】＜実施例１１＞図１２は、本発明の基本的
な概念の一つを示すもので、本発明の第３実施例とな
る。この実施例は実施例１と同様に、液体吐出ヘッドの
ノズル数を７２（１番目から７２番目）とし、かつ可動
部材の寸法を幅が４０μｍで、長さが２５０、２００、
または１５０μｍのいずれかとする３通りにすることに
よって、吐出量が異なる３通りのノズル群を構成した
（各ノズルの発熱体および吐出口の寸法は直径８００μ
ｍとする）。

【０１１０】図１２は、一つの液流路中に気泡発生領
域、そこで発生する気泡および可動部材との位置関係を
示していると共に、本発明の液体吐出方法やリフィル方
法をより分かり易くした実施例である。

【０１１１】前述の実施例の多くは、可動部材の自由端
に対して、発生する気泡の圧力を集中して、急峻な可動
部材の移動と同時に気泡の移動を吐出口側に集中させる
ことを達成している。これに対して、本実施例は、発生
する気泡の自由度を与えながら、滴吐出に直接作用する
気泡の吐出口側である気泡の下流側部分を可動部材の自
由端側で規制するものである。

【０１１２】構成上で説明すると、図１２では、前述の
図２（第１実施例）に比較すると、図２の素子基板１上
に設けられた気泡発生領域の下流端に位置するバリヤー
としての凸部（図の斜線部分）が本実施例では設けられ
ていない。つまり、可動部材の自由端領域および両側端
領域は、吐出口領域に対して気泡発生領域を実質的に密
閉せずに開放しており、この構成が本実施例である。

【０１１３】本実施例では、気泡の液滴吐出に直接作用
する下流側部分のうち、下流側先端部の気泡成長が許容
されているので、その圧力成分を吐出に有効に利用して
いる。加えて少なくともこの下流側部分の上方へ向かう
圧力（図３のＶＢ、ＶＢ、ＶＢの分力）を可動部材の自
由端側部分が、この下流側先端部の気泡成長に加えられ
るように作用するため吐出効率を上述した実施例と同様
に向上する。前記実施例に比較して本実施例は、発熱体
の駆動に対する応答性が優れている。

【０１１４】また、本実施例は、構造上簡単であるため
製造上の利点がある。

【０１１５】本実施例の可動部材３１の支点部は、可動
部材の面部に対して小さい幅の１つの土台３４に固定さ
れている。従って、消泡時の気泡発生領域１１への液体
供給は、この土台の両側を通って供給される（図の矢印
参照）。この土台は供給性を確保するものであればどの
ような構造でもよい。

【０１１６】液体の供給時におけるリフィルは、本実施
例の場合には、可動部材の存在によって気泡の消泡にと
もなって上方から気泡発生領域へ流れ込む流れが制御さ
れるので、従来の発熱体のみの気泡発生構造に対して優
れたものとなる。無論、これによって、メニスカスの後
退量を減じることもできる。

【０１１７】本第３実施例の変形実施例としては、可動
部材の自由端に対する両側端（一方でも可）のみを気泡
発生領域１１に対して実質的に密閉状態とすることは好
ましいものとして挙げられる。この構成によれば、可動
部材の側方へ向かう圧力をも先に説明した気泡の吐出口
側端部の成長に変更して利用することができるので、一
層吐出効率が向上する。

【０１１８】＜実施例１２＞前述した機械的変位による
液体の吐出力をさらに向上させた例を本実施例で説明す
る。図１３はこのようなヘッド構造の横断面図である。
この実施例は実施例１と同様に、液体吐出ヘッドのノズ
ル数を７２（１番目から７２番目）とし、かつ可動部材
の寸法を幅が４０μｍで、長さが２５０、２００、また
は１５０μｍのいずれかとする３通りにすることによっ
て、吐出量が異なる３通りのノズル群を構成した（各ノ
ズルの発熱体および吐出口の寸法は直径８００μｍとす
る）。

【０１１９】図１３においては、可動部材３１の自由端
の位置が発熱体のさらに下流側に位置するように、可動
部材が延在している実施例を示している。これによって
自由端位置での可動部材の変位速度を高くすることがで
き、可動部材の変位による吐出力の発生をさらに向上さ
せることができる。

【０１２０】また、自由端が先の実施例に比較して吐出
口側に近づくことになるので気泡の成長をより安定した
方向成分に集中できるので、より優れた吐出を行うこと
ができる。

【０１２１】また、気泡の圧力中心部の気泡成長速度に
応じて、可動部材３１は変位速度Ｒ１で変位するが、こ
の位置より支点３３に対して、遠い位置の自由端３２は
さらに速い速度Ｒ２で変位する。これにより、自由端３
２を高い速度で機械的に液体に作用せしめ液移動を起こ
させることで吐出効率を高めている。

【０１２２】また、自由端形状は、図１２と同じように
液流れに対して垂直な形状をすることにより、気泡の圧
力や可動部材の機械的な作用をより効率的に吐出に寄与
させることができる。

【０１２３】＜実施例１３＞図１４（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は本発明の第５実施例である。この実施例は実施
例１と同様に、液体吐出ヘッドのノズル数を７２（１番
目から７２番目）とし、かつ可動部材の寸法を幅が４０
μｍで、長さが２５０、２００、または１５０μｍのい
ずれかとする３通りにすることによって、吐出量が異な
る３通りのノズル群を構成した（各ノズルの発熱体およ
び吐出口の寸法は直径８００μｍとする）。しかし、本
実施例の構造は先の実施例と異なり、吐出口と直接連通
する領域は液室側と連通した流路形状となっておらず、
構造の簡略化が図れるものである。

【０１２４】液供給は全て、可動部材３１の発泡領域側
の面に沿った液供給路１２からのみ行われるもので、可
動部材３１の自由端３２や支点３３の吐出口１８に対す
る位置関係や発熱体２に面する構成は前述の実施例と同
様である。

【０１２５】本実施例は、吐出効率や液供給性等、前述
した効果を実現するものであるが、特にメニスカスの後
退を抑制し消泡時の圧力を利用して、ほとんど全ての液
供給を消泡時の圧力を利用して、強制リフィルを行うも
のである。

【０１２６】図１４（ａ）は発熱体２により液体を発泡
させた状態を示しており、図１４（ｂ）は、前記発泡が
収縮しつつある状態で、このとき可動部材３１の初期位
置への復帰とＳ３による液供給が行われる。

【０１２７】図１４（ｃ）では、可動部材が初期部材が
初期位置に復帰する際のわずかなメニスカス後退Ｍを、
消泡後に吐出口１８付近の毛細管力によって、リフィル
している状態である。

【０１２８】＜実施例１４＞以下、図面を参照して本発
明の他の実施例について説明する。

【０１２９】本実施例においても主たる液体の吐出原理
については先の実施例と同じであるが、本実施例におい
ては液流路を複流路構成にすることで、さらに熱を加え
ることで発泡させる液体（発泡液）と、主として吐出さ
れる液体（吐出液）とを分けることができるものであ
る。

【０１３０】図１５は、本実施例の液体吐出ヘッドの流
路方向の断面模式図を示しており、図１６はこの液体吐
出ヘッドの部分破断斜視図を示している。

【０１３１】本実施例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発熱体２が設
けられた素子基板１上に、発泡用の第２液流路１６があ
り、その上に吐出口１８に直接連通した吐出液用の第１
液流路１４が配されている。

【０１３２】第１液流路の上流側は、複数の第１液流路
に吐出液を供給するための第１共通液室１５に連通して
おり、第２液流路の上流側は、複数の第２液流路に発泡
液を供給するための第２共通液室に連通している。

【０１３３】但し、発泡液と吐出液を同じ液体とする場
合には、共通液室を一つにして共通化させてもよい。

【０１３４】第１と第２の液流路の間には、金属等の弾
性を有する材料で構成された分離壁３０が配されてお
り、第１液流路と第２の液流路とを区分している。な
お、発泡液と吐出液とができる限り混ざり合わない方が
よい液体の場合には、この分離壁によってできる限り完
全に第１液流路１４と第２液流路１６の液体の流通を分
離した方がよいが、発泡液と吐出液とがある程度混ざり
合っても、問題がない場合には、分離壁に完全分離の機
能を持たせなくてもよい。

【０１３５】発熱体の面方向上方への投影空間（以下吐
出圧発生領域という。；図１５中のＡの領域とＢの気泡
発生領域１１）に位置する部分の分離壁は、スリット３
５によって吐出口側（液体の流れの下流側）が自由端
で、共通液室（１５、１７）側に支点３３が位置する片
持梁形状の可動部材３１となっている。この可動部材３
１は、気泡発生領域１１（Ｂ）に面して配されているた
め、発泡液の発泡によって第１液流路側の吐出口側に向
けて開口するように動作する（図中矢印方向）。図１６
においても、発熱体２としての発熱抵抗部と、この発熱
抵抗部に電気信号を印加するための配線電極５とが配さ
れた素子基板１上に、第２の液流路を構成する空間を介
して分離壁３０が配置されている。

【０１３６】可動部材３１の支点３３、自由端３２の配
置と、発熱体との配置の関係については、先の実施例と
同様にしている。

【０１３７】また、先の実施例で液供給路１２と発熱体
２との構造の関係について説明したが、本実施例におい
ても第２液流路１６と発熱体２との構造の関係を同じく
している。

【０１３８】次に図１７を用いて本実施例の液体吐出ヘ
ッドの動作を説明する。

【０１３９】ヘッドを駆動させるにあたっては、第１液
流路１４に供給される吐出液と第２の液流路１６に供給
される発泡液として同じ水系のインクを用いて動作させ
た。

【０１４０】発熱体２が発生した熱が、第２液流路の気
泡発生領域内の発泡液に作用することで、先の実施例で
説明したのと同様に発泡液に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４０を
発生させる。

【０１４１】本実施例においては、気泡発生領域の上流
側を除く、３方からの発泡圧の逃げがないため、この気
泡発生にともなう圧力が吐出圧発生部に配された可動部
材３１側に集中して伝搬し、気泡の成長をともなって可
動部材３１が図１７（ａ）の状態から図１７（ｂ）のよ
うに第１液流路側に変位する。この可動部材の動作によ
って第１液流路１４と第２液流路１６とが大きく連通
し、気泡の発生に基づく圧力が第１液流路の吐出口側の
方向（Ａ方向）に主に伝わる。この圧力の伝搬と、前述
のような可動部材の機械的変位によって液体が吐出口か
ら吐出される。

【０１４２】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３
１が図１７（ａ）の位置まで戻ると共に、第１液流路１
４では吐出された吐出液体の量に見合う量の吐出液体が
上流側から供給される。本実施例においても、この吐出
液体の供給は前述の実施例と同様に可動部材が閉じる方
向であるため、吐出液体のリフィルを可動部材で妨げる
ことがない。

【０１４３】本実施例は、可動部材の変位に伴う発泡圧
力の伝搬、気泡の成長方向、バック波の防止等に関する
主要部分の作用や効果については先の第１実施例等と同
じであるが、本実施例のような２流路構成をとることに
よって、さらに次のような長所がある。

【０１４４】すなわち、上述の実施例の構成によると、
吐出液と発泡液とを別液体とし、発泡液の発泡で生じた
圧力によって吐出液を吐出することができる。このため
従来、熱を加えても発泡が十分に行われにくく吐出力が
不十分であったポリエチレングリコール等の高粘度の液
体であっても、この液体を第１の液流路に供給し、発泡
液に発泡が良好に行われる液体（エタノール：水＝４：
６の混合液１〜２ｃＰ程度等）や低沸点の液体を第２の
液流路に供給することで良好に吐出させることができ
る。

【０１４５】また、発泡液として、熱を受けても発熱体
の表面にコゲ等の堆積物を生じない液体を選択すること
で、発泡を安定化し、良好な吐出を行うことができる。

【０１４６】さらに、本発明のヘッドの構造においては
先の実施例で説明したような効果をも生じるため、さら
に高吐出効率、高吐出力で高粘性液体等の液体を吐出す
ることができる。

【０１４７】また、加熱に弱い液体の場合においてもこ
の液体を第１の液流路に吐出液として供給し、第２の液
流路で熱的に変質しにくく良好に発泡を生じる液体を供
給すれば、加熱に弱い液体に熱的な害を与えることな
く、しかも上述のように高吐出効率、高吐出力で吐出す
ることができる。

【０１４８】＜その他の実施形態例＞以上、本発明の液
体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施形態例につい
て説明を行ったが、以下にこれらの実施形態例に好まし
く適用できる実施態様例について図面を用いて説明す
る。但し、以下の説明においては前述の１流路形態の実
施形態例と２流路形態の実施形態例のいずれかを取り上
げて説明する場合があるが特に記載しない限り、両実施
形態例に適用しうるものである。

【０１４９】＜液流路の天井形状＞図１８は本発明の液
体吐出ヘッドの流路方向断面図であるが、第１液流路１
３（若しくは図１における液流路１０）を構成するため
の溝が設けられた溝付き部材５０が分離壁３０上に設け
られている。本実施形態例においては可動部材の自由端
３２位置近傍の流路天井の高さが高くなっており、可動
部材の動作角度θをより大きく取れるようにしている。
この可動部材の動作範囲は、液流路の構造、可動部材の
耐久性や発泡力等を考慮して決定すればよいが、吐出口
の軸方向の角度を含む角度まで動作することが望ましい
と考えられる。

【０１５０】また、この図で示されるように吐出口の直
径より可動部材の自由端の変位高さを高くすることで、
より十分な吐出力の伝達が成される。また、この図で示
されるように、可動部材の自由端３２位置の液流路天井
の高さより可動部材の支点３３位置の液流路天井の高さ
の方が低くなっているため、可動部材の変位よる上流側
への圧力波の逃げがさらに有効に防止できる。

【０１５１】＜第２液流路と可動部材との配置関係＞図
１９は、上述の可動部材３１と第２の液流路１６との配
置関係を説明するための図であり、同図（ａ）は分離壁
３０、可動部材３１近傍を上方から見た図であり、同図
（ｂ）は、分離壁３０を外した第２液流路１６を上方か
ら見た図である。そして、同図（ｃ）は、可動部材３１
と第２液流路１６との配置関係を、これらの各要素を重
ねることで模式的に示した図である。なお、いずれの図
も図面下方が吐出口が配されている前面側である。

【０１５２】本実施形態例の第２の液流路１６は発熱体
２の上流側（ここでの上流側とは第２共通液室側から発
熱体位置、可動部材、第１流路を経て吐出口に向う大き
な流れの中の上流側のことである。）に狭窄部１９を持
っており、発泡時の圧力が第２液流路１６の上流側に容
易に逃げることを抑制するような室（発泡室）構造とな
っている。

【０１５３】従来のヘッドのように、発泡する流路と液
体を吐出するための流路とが同じで、発熱体より液室側
に発生した圧力が共通液室側に逃げないように狭窄部を
設けるヘッドの場合には、液体のリフィルを充分考慮し
て、狭窄部における流路断面積があまり小さくならない
構成を採る必要があった。

【０１５４】しかし、本実施形態例の場合、吐出される
液体の多くを第１液流路内の吐出液とすることができ、
発熱体が設けられた第２液流路内の発泡液はあまり消費
されないようにできるため、第２液流路の気泡発生領域
１１への発泡液の充填量は少なくて良い。従って、上述
の狭窄部１９における間隔を数μｍ〜十数μｍと非常に
狭くできるため、第２液流路で発生した発泡時の圧力を
あまり周囲に逃がすことをさらに抑制でき、集中して可
動部材側に向けることができる。そしてこの圧力を可動
部材３１を介して吐出力として利用することができるた
め、より高い吐出効率、吐出力を達成することができ
る。ただ、第１液流路１６の形状は上述の構造に限られ
るものではなく、気泡発生に伴う圧力が効果的に可動部
材側に伝えられる形状であれば良い。

【０１５５】なお、図１９（ｃ）で示されるように可動
部材３１の側方は、第２液流路を構成する壁の一部を覆
っており、このことで、可動部材３１の第２液流路への
落ち込みが防止できる。これによって、前述した吐出液
と発泡液との分離性をさらに高めることができる。ま
た、気泡のスリットからの逃げの抑制ができるため、さ
らに吐出圧や吐出効率を高めることができる。さらに、
前述の消泡時の圧力による上流側からのリフィルの効果
を高めることができる。

【０１５６】なお、図１７（ｂ）や図１８においては、
可動部材３１の第１の液流路１４側への変位に伴って第
２の液流路４の気泡発生領域で発生した気泡の一部が第
１の液流路１４側に延在しているが、この様に気泡が延
在するような第２流路の高さにすることで、気泡が延在
しない場合に比べ更に吐出力を向上させることができ
る。この様に気泡が第１の液流路１４に延在するように
するためには、第２の液流路１６の高さを最大気泡の高
さより低くすることが望ましく、この高さを数μｍ〜３
０μｍとすることが望ましい。なお、本実施形態例にお
いてはこの高さを１５μｍとした。

【０１５７】＜可動部材および分離壁＞図２０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。
動作の容易性と耐久性が良好な形状として、図１４
（ａ）で示したように、支点側の幅が円弧状に狭くなっ
ている形態が望ましいが、可動部材の形状は第２の液流
路側に入り込むことがなく、容易に動作可能な形状で、
耐久性に優れた形状であればよい。

【０１５８】先の実施形態例においては、板状可動部材
３１をおよびこの可動部材を有する分離壁５は厚さ５μ
ｍ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。

【０１５９】可動部材の材料としては、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。

【０１６０】分離壁の材質としては、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（ＬＣＰ）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。

【０１６１】また、分離壁の厚さは、分離壁としての強
度を達成でき、可動部材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。

【０１６２】なお、可動部材３１を形成するためのスリ
ット３５の幅は本実施形態例では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。

【０１６３】本発明における可動部材としては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（Ｗ
μｍ）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。

【０１６４】スリットを形成する可動部材の自由端ある
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（図１７、図１８等）、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。このことは限られた条件ではあるが設計上
の観点として、３ｃｐ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。

【０１６５】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％乃至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
を本発明に含むものとする。

【０１６６】尚、上記構成例の実施では、粘性を変化さ
せても上限で１５％の発泡液の混合であり、５ｃＰ以下
の発泡液では、この混合比率は、駆動周波数にもよる
が、１０％程度を上限とするものであった。

【０１６７】特に、吐出液の粘度を２０ｃＰ以下にすれ
ばする程、この混液は低減（例えば５％以下）できる。

【０１６８】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、図２１を用いて説明する。ただ
し、可動部材と発熱体の形状および寸法，数は、以下に
限定されるものではない。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。

【０１６９】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
０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。

【０１７０】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。本実施形態
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。

【０１７１】図２２に、５８×１５０μｍの発熱体２に
可動領域の総面積が異なる可動部材３０１（（ａ）
図）、可動部材３０２（（ｂ）図）を配置したときの上
部から見た模式図を示す。

【０１７２】可動部材３０１の寸法は、５３×１４５μ
ｍで、発熱体２の面積よりも小さいが、発熱体２の発泡
有効領域と同じ程度の寸法であり、該発泡有効領域を覆
うように、配置されている。一方、可動部材３０２の寸
法は、５３×２２０μｍで発熱体２の面積よりも大きく
（幅寸法を同じにした場合、支点〜可動先端間の寸法が
発熱体の長さよりも長い）、可動部材３０１と同じよう
に発泡有効領域を覆うように配置されている。上記２種
の可動部材３０１、３０２に対し、それらの耐久性と吐
出効率について測定を行った。測定条件は以下の通りで
ある。

【０１７３】発泡液：エタノール４０％水溶液吐出用インク：染料インク電圧：２０．２Ｖ周波数：３ｋＨｚこの測定条件で実験を行った結果、可動部材の耐久性に
関しては、（ａ）可動部材３０１の方は、１×１０⁷パ
ルス印加したところで可動部材３０１の支点部分に損傷
が見られた。（ｂ）可動部材３０２の方は、３×１０⁸
パルス印加しても、損傷は見られなかった。また、投入
エネルギーに対する吐出量と吐出速度からもとまる運動
エネルギーも約１．５〜２．５倍程度向上することが確
認された。

【０１７４】以上の結果から、耐久性、吐出効率の両面
からみても、発泡有効領域の真上を覆うように可動部材
を設け、該可動部材の面積が発熱体の面積よりも大きい
方が、優れていることがわかる。

【０１７５】図２３に発熱体のエッジから可動部材の支
点までの距離と、可動部材の変位量の関係を示す。ま
た、図２４に、発熱体２と可動部材３１との位置関係を
側面方向から見た断面構成図を示す。発熱体２は４０×
１０５μｍのものを用いた。発熱体２のエッジから可動
部材３１の支点３３までの距離ｌが大きい程、変位量が
大きいことがわかる。したがって、要求されるインクの
吐出量や吐出液の流路構造および発熱体形状などによっ
て、最適変位量を求め、可動部材の支点の位置を決める
ことが望ましい。

【０１７６】また、可動部材の支点が発熱体の発泡有効
領域直上に位置する場合は、可動部材の変位による応力
に加え、発泡圧力が直接支点に加わるため可動部材の耐
久性が低下してしまう。本発明者の実験によると、発泡
有効領域の真上に支点を設けたものでは、１×１０⁶パ
ルス程度で、可動壁に損傷が生じており、耐久性が低下
してしまうことが分かっている。したがって、可動部材
の支点は、発熱体の発泡有効領域直上外に配置すること
で耐久性がそれ程高くない形状や材質の可動部材であっ
ても実用可能性が高くなる。ただし、前記発泡有効領域
直上に支点がある場合でも形状や材質を選択すれば、良
好に用いることができる。かかる構成において、高吐出
効率および耐久性に優れた液体吐出ヘッドが得られる。

【０１７７】＜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。

【０１７８】図２５は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面
図を示したもので、図２５（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。

【０１７９】素子基板１上に第２液流路１６、分離壁３
０、第１液流路１４、第１液流路を構成する溝を設けた
溝付き部材５０が配されている。

【０１８０】素子基板１には、シリコン等の気体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（０．２〜１．０μｍ厚）を図１１のよ
うにパターニングされている。この２つの配線電極１０
４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（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１０５を保護してい
る。

【０１８１】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として用いられる。

【０１８２】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保護層を必要としない構成でもよく
その例を図２５（ｂ）に示す。このような保護層を必要
としない抵抗層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。

【０１８３】このように、前述の各実施形態例における
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。

【０１８４】本実施形態例においては、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。

【０１８５】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。

【０１８６】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２６で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
形態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。

【０１８７】＜２流路構成のヘッド構造＞以下に、第
１、第２の共通液室に異なる液体を良好に分離して導入
でき部品点数の削減を図れ、コストダウンを可能とする
液体吐出ヘッドの構造例について説明する。

【０１８８】図２７は、このような液体吐出ヘッドの構
造を示す模式図であり、先の実施形態例と同じ構成要素
については同じ符号を用いており、詳しい説明はここで
は省略する。

【０１８９】本実施形態例においては、溝付き部材５０
は、吐出口１８を有するオリフィスプレート５１と、複
数の第１液流路１４を構成する複数の溝と、複数の液流
路１４に共通して連通し、各第１の液流路３に液体（吐
出液）を供給するための第１の共通液室１５を構成する
凹部とから概略構成されている。

【０１９０】この溝付部材５０の下側部分に分離壁３０
を接合することにより複数の第１液流路１４を形成する
ことができる。このような溝付部材５０は、その上部か
ら第１共通液室１５内に到達する第１液体供給路２０を
有している。また、溝付部材５０は、その上部から分離
壁３０を突き抜けて第２共通液室１７内に到達する第２
の液体供給路２１を有している。

【０１９１】第１の液体（吐出液）は、図２７の矢印Ｃ
で示すように、第１液体供給路２０を経て、第１の共通
液室１５、次いで第１の液流路１４に供給され、第２の
液体（発泡液）は、図２７の矢印Ｄで示すように、第２
液体供給路２１を経て、第２共通液室１７、次いで第２
液流路１６に供給されるようになっている。

【０１９２】本実施形態例では、第２液体供給路２１
は、第１液体供給路２０と平行して配されているが、こ
れに限ることはなく、第１共通液室１５の外側に配され
た分離壁３０を貫通して、第２共通液室１７に連通する
ように形成されればどのように配されてもよい。

【０１９３】また、第２液体供給路２１の太さ（直径）
に関しては、第２液体の供給量を考慮して決められる。
第２液体供給路２１の形状は丸形状である必要はなく、
矩形状等でもよい。

【０１９４】また、第２共通液室１７は、溝付部材５０
を分離壁３０で仕切ることによって形成することができ
る。形成の方法としては、図２８で示す本実施形態例の
分解斜視図のように、素子基板上にドライフィルムで共
通液室枠と第２液路壁を形成し、分離壁を固定した溝付
部材５０と分離壁３０との結合体と素子基板１とを貼り
合わせることにより第２共通液室１７や第２液流路１６
を形成してもよい。

【０１９５】本実施形態例では、アルミニュウム等の金
属で形成された支持体７０上に、前述のように、発泡液
に対して膜沸騰による気泡を発生させるための熱を発生
する発熱体としての電気熱変換素子が複数設けられた素
子基板１が配されている。

【０１９６】この素子基板１上には、第２液路壁により
形成された液流路１６を構成する複数の溝と、複数の発
泡液流路に連通し、それぞれの発泡液路に発泡液を供給
するための第２共通液室（共通発泡液室）１７を構成す
る凹部と、前述した可動壁３１が設けられた分離壁３０
とが配されている。

【０１９７】符号５０は、溝付部材である。この溝付部
材は、分離壁３０と接合されることで吐出液流路（第１
液流路）１４を構成する溝と、吐出液流路に連通し、そ
れぞれの吐出液流路に吐出液を供給するための第１の共
通液室（共通吐出液室）１５を構成するための凹部と、
第１共通液室に吐出液を供給するための第１供給路（吐
出液供給路）２０と、第２の共通液室１７に発泡液を供
給するための第２の供給路（発泡液供給路）２１とを有
している。第２の供給路２１は、第１の共通液室１５の
外側に配された分離壁３０を貫通して第２の共通液室１
７に連通する連通路に繋がっており、この連通路によっ
て吐出液と混合することなく発泡液を第２の共通液室１
５に供給することができる。

【０１９８】なお、素子基板１、分離壁３０、溝付天板
５０の配置関係は、素子基板１の発熱体に対応して可動
部材３１が配置されており、この可動部材３１に対応し
て吐出液流路１４が配されている。また、本実施形態例
では、第２の供給路を１つ溝付部材に配した例を示した
が、供給量に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供
給路２０と発泡液供給路２１の流路断面積は供給量に比
例して決めればよい。

【０１９９】このような流路断面積の最適化により溝付
部材５０等を構成する部品をより小型化することも可能
である。

【０２００】以上説明したように本実施形態例によれ
ば、第２液流路に第２液体を供給する第２の供給路と、
第１液流路に第１液体を供給する第１の供給路とが同一
の溝付部材としての溝付天板からなることにより部品点
数が削減でき、工程の短縮化とコストダウンが可能とな
る。

【０２０１】また第２液流路に連通した第２の共通液室
への、第２液体の供給は、第１液体と第２液体を分離す
る分離壁を突き抜ける方向で第２液流路によって行なわ
れる構造であるため、前記分離壁と溝付部材と発熱体形
成基板との貼り合わせ工程が１度で済み、作りやすさが
向上すると共に、貼り合わせ精度が向上し、良好に吐出
することができる。

【０２０２】また、第２液体は、分離壁を突き抜けて第
２液体共通液室へ供給されるため、第２液流路に第２液
体の供給が確実となり、供給量が十分確保できるため、
安定した吐出が可能となる。

【０２０３】＜吐出液体、発泡液体＞先の実施形態例で
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。本実施形態例の内、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。

【０２０４】このような液体の内、記録を行う上で用い
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。

【０２０５】一方、本発明の２流路構成のヘッドを用
い、吐出液と発泡液を別液体とした場合には、発泡液と
して前述のような性質の液体を用いればよく、具体的に
は、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソ
プロパノール、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オク
タン、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、トリクレ
ン、フレオンＴＦ、フレオンＢＦ、エチルエーテル、ジ
オキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、
アセトン、メチルエチルケトン、水等およびこれらの混
合物が挙げられる。

【０２０６】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。

【０２０７】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
又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。

【０２０８】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。

【０２０９】本発明においては、吐出液と発泡液の両方
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た。

【０２１０】染料インク（粘度２ｃＰ）の組成（Ｃ．Ｉ．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％また、発泡液と吐出液に以下で示すような組成の液体を
組み合わせて吐出させて記録を行った。その結果、従来
のヘッドでは吐出が困難であった十数ｃＰ粘度の液体は
もちろん１５０ｃＰという非常に高い粘度の液体でさえ
も良好に吐出でき、高画質な記録物を得ることができ
た。

【０２１１】発泡液１の組成エタノール４０重量％水６０重量％発泡液２の組成水１００重量％発泡液３の組成イソプロピルアルコール１０重量％水９０重量％吐出液１顔料インク（粘度約１５ｃＰ）の組成カーボンブラック５重量％スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体１重量％（酸価１４０、重量平均分子量８０００）モノエタノールアミン０．２５重量％グリセリン６９重量％チオジグリコール５重量％エタノール３重量％水１６．７５重量％吐出液２（粘度５５ｃＰ）の組成ポリエチレングリコール２００１００重量％吐出液３（粘度１５０ｃＰ）の組成ポリエチレングリコール６００１００重量％ところで、前述したような従来吐出されにくいとされて
いた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向
性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が
悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこ
れらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上
述の実施形態例の構成においては、気泡の発生を発泡液
を用いることで充分に、しかも安定して行うことができ
る。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の
安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上する
ことができた。

【０２１２】＜液体吐出装置＞図２９は、前述の液体噴
射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。

【０２１３】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。

【０２１４】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。この記録装置及びこの記録装置
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。

【０２１５】図３０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。

【０２１６】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。

【０２１７】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。

【０２１８】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、アルミニュウムや銅等
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。

【０２１９】また上述の記録装置として、各種の紙やＯ
ＨＰ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、又布帛に記録を行う捺染装置等を
も含むものである。

【０２２０】またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液
としては、夫々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。

【０２２１】

【発明の効果】上述したような、可動部材を用いる新規
な吐出原理に基づく本発明の液体吐出方法、ヘッド等に
よると、発生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
率よく吐出できるため、従来のバブルジェット方式の吐
出方法、ヘッド等に比べて吐出効率を向上できる。

【０２２２】また、本発明の特徴的な構成によれば、気
泡を発生させるためのエネルギー発生手段の寸法および
位置のいずれかの条件の少なくとも一つと、可動部材の
寸法および位置のいずれかの条件の少なくとも一つと、
吐出口の寸法、形状、数、および位置のいずれかの条件
の少なくとも一つと、液体が流れる流路構造の寸法およ
び形状のいずれかの条件の少なくとも一つと、からなる
群から選択される少なくとも一つの条件を変更すること
によって、吐出量を調整することが可能であるため、所
望の吐出量、吐出速度、および階調性を安定して得るこ
とが可能となる。

【０２２３】さらに、本発明の特徴的な構成によれば、
階調表現に優れた液体吐出ヘッドまたはヘッドユニット
を簡便かつ低コストでもって製造することが可能であ
る。

【０２２４】さらにまた、本発明の特徴的な構成によれ
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利点もある。これに伴い、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。

【０２２５】また、特に本発明のリフィル特性を向上し
た構成によれば、連続吐出時の応答性、気泡の安定成
長、液滴の安定化を達成して、高速液体吐出による高速
記録また高画質記録を可能にすることができた。

【０２２６】また、２流路構成のヘッドにおいて発泡液
として、発泡しやすい液体や、発熱体上への堆積物（こ
げ等）が生じにくい液体を用いることで、吐出液の選択
の自由度が高くなり、発泡が生じにくい高粘性液体、発
熱体上に体積物を生じやすい液体等、従来のバブルジェ
ット吐出方法で吐出することが困難であった液体につい
ても良好に吐出することができた。

【０２２７】さらに熱に弱い液体等も、この液体に熱に
よる悪影響を与えず吐出することができた。

【０２２８】また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法
によると、上述のような液体吐出ヘッドを精度良く製造
でき、また部品点数を少なく、安価に、しかも容易に製
造することができる。

【０２２９】また、本発明の液体吐出ヘッドを記録用の
液体吐出記録ヘッドとして用いることで、さらに高画質
な記録を達成することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面
図である。

【図２】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図であ
る。

【図３】従来の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。

【図４】本発明の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。

【図５】本発明における液体吐出ヘッドの可動部材と第
２液流路との配置関係を説明するための図であり、
（ａ）は可動部材を上方から見た図、（ｂ）は分離壁を
外した第２液流路を上方から見た図、（ｃ）は可動部材
と第２液流路との配置関係をこれらを重ねることで模式
的に示した図である。

【図６】寸法の異なる可動部材の配列の模式図である。

【図７】本発明における液体吐出ヘッドの可動部材に対
する発熱体の位置を説明するための模式的断面図で、
（ａ）は発熱体が可動部材の自由端側近傍に設けられた
場合、（ｂ）は発熱体が可動部材の中央部近傍に設けら
れた場合を示す。

【図８】本発明における液体吐出ヘッドの一例を示すも
ので、（ａ）は液体吐出ヘッドの概略的構成を示す斜視
図、（ｂ）および（ｃ）は可動部材の平面図である。

【図９】本発明にもとづく液体吐出ヘッドユニットの一
例の概略的構成を説明するための斜視図である。

【図１０】本発明にもとづく液体吐出ヘッドユニットの
一例の概略的構成を説明するための斜視図である。

【図１１】本発明の第２の実施例における液体吐出ヘッ
ドの部分破断斜視図である。

【図１２】本発明の第３の実施例における液体吐出ヘッ
ドの部分破断斜視図である。

【図１３】本発明の第４の実施例における液体吐出ヘッ
ドの断面図である。

【図１４】本発明の第５の実施例における液体吐出ヘッ
ドの模式断面図である。

【図１５】本発明の第６の実施例における液体吐出ヘッ
ド（２流路）の断面図である。

【図１６】本発明の第６の実施例における液体吐出ヘッ
ドの部分破断斜視図である。

【図１７】可動部材の動作を説明するための図である。

【図１８】可動部材と第１液流路の構造を説明するため
の図である。

【図１９】可動部材と液流路の構造を説明するための図
である。

【図２０】可動部材の他の形状を説明するための図であ
る。

【図２１】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図で
ある。

【図２２】可動部材と発熱体との配置関係を示す図であ
る。

【図２３】発熱体のエッジと支点までの距離と可動部材
の変位量の関係を示す図である。

【図２４】発熱体と可動部材との配置関係を説明するた
めの図である。

【図２５】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。

【図２６】駆動パルスの形状を示す模式図である。

【図２７】本発明の液体吐出ヘッドの供給路を説明する
ための断面図である。

【図２８】本発明のヘッドの分解斜視図である。

【図２９】液体吐出装置の概略構成図である。

【図３０】装置ブロック図である。

【図３１】従来の液体吐出ヘッドの液流路構造を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１素子基板２発熱体３面積中心１０液流路１１気泡発生領域１２供給路１３共通液室１４第１液流路１５第１共通液室１６第２液流路１７第２共通液室１８吐出口１９狭窄部２０第１供給路２１第２供給路２２第１液流路壁２３第２液流路壁２４凸部３０分離壁３１可動部材３２自由端３３支点３４支持部材３５スリット３６気泡発生領域前壁３７気泡発生領域側壁４０気泡４５液滴５０溝付き部材５１オリフィスプレート７０支持体７８ばね８０供給部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田佳恵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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘ
ッドの１部分を液体吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッ
ド部を少なくとも２つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出する複数の吐出口
と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、前記気泡
発生領域に面して配され、第１の位置と該第１の位置よ
りも前記気泡発生領域から遠い第２の位置との間を変位
可能な可動部材とを有し、また、該可動部材は、前記気泡発生部での気泡の発生に基づく
圧力によって、前記第１の位置から前記第２の位置へ変
位すると共に、前記可動部材の変位によって前記気泡を
吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させ
ることで液体を吐出し、さらに、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の寸法
および位置のいずれかの条件の少なくとも一つと；前記
可動部材の寸法および位置のいずれかの条件の少なくと
も一つと；前記吐出口の寸法と；前記液体が流れる流路
構造の寸法および形状のいずれかの条件の少なくとも一
つと、からなる群から選択される少なくとも一つの条件
を変更することによって吐出量が事前に調整されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】１つの液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘ
ッドの１部分を液体吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッ
ド部を少なくとも２つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出する吐出口と、液体
に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱体と
該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上
に液体を供給するための供給路とを有する液流路と、前
記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前記
気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させ
て前記圧力を吐出口側に導く可動部材と、を有し、さら
に、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の寸法
および位置のいずれかの条件の少なくとも一つと；前記
可動部材の寸法および位置のいずれかの条件の少なくと
も一つと；前記吐出口の寸法と；前記液体が流れる流路
構造の寸法および形状のいずれかの条件の少なくとも一
つと、からなる群から選択される少なくとも一つの条件
を変更することによって吐出量が事前に調整されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３】１つの液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘ
ッドの１部分を液体吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッ
ド部を少なくとも２つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出する吐出口と、液体
に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱体
と、前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有
し前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変
位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と、前記可
動部材の前記発熱体に近い面に沿った上流側から前記発
熱体上に液体を供給する供給路と、を有し、さらに、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の寸法
および位置のいずれかの条件の少なくとも一つと；前記
可動部材の寸法および位置のいずれかの条件の少なくと
も一つと；前記吐出口の寸法と；前記液体が流れる流路
構造の寸法および形状のいずれかの条件の少なくとも一
つと、からなる群から選択される少なくとも一つの条件
を変更することによって吐出量が事前に調整されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】１つの液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘ
ッドの１部分を液体吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッ
ド部を少なくとも２つ有し、各液体吐出ヘッド部は、吐出口に連通した第１の液流路と、液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる気泡
発生領域を有する第２の液流路と、前記第１の液流路と前記気泡発生領域との間に配され、
吐出口側に自由端を有し、前記気泡発生領域内での気泡
の発生による圧力に基づいて該自由端を前記第１の液流
路側に変位させて前記圧力を前記第１の液流路の吐出口
側に導く可動部材とを有し、さらに、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の寸法
および位置のいずれかの条件の少なくとも一つと；前記
可動部材の寸法および位置のいずれかの条件の少なくと
も一つと；前記吐出口の寸法と；前記液体が流れる流路
構造の寸法および形状のいずれかの条件の少なくとも一
つと、からなる群から選択される少なくとも一つの条件
を変更することによって吐出量が事前に調整されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項５】１つの液体吐出ヘッドまたは液体吐出ヘ
ッドの１部分を液体吐出ヘッド部とし、該液体吐出ヘッ
ド部を少なくとも２つ有し、各液体吐出ヘッド部は、液体を吐出するための複数の吐出口と、それぞれの吐出
口に対応して直接連通する複数の第１の液流路を構成す
るための複数の溝と、前記複数の第１の液流路に液体を
供給するための第１の共通液室を構成する凹部とを一体
的に有する溝付き部材と、液体に熱を与えることで液体に気泡を発生させるための
複数の発熱体が配された素子基板と、前記溝付き部材と該素子基板との間に配され、前記発熱
体に対応した第２の液流路の壁の一部を構成すると共
に、前記発熱体に面した位置に前記気泡の発生に基づく
圧力によって前記第１の液流路側に変位する可動部材と
を具備した分離壁と、を有し、さらに、前記気泡を発生させるためのエネルギー発生手段の寸法
および位置のいずれかの条件の少なくとも一つと；前記
可動部材の寸法および位置のいずれかの条件の少なくと
も一つと；前記吐出口の寸法と；前記液体が流れる流路
構造の寸法および形状のいずれかの条件の少なくとも一
つと、からなる群から選択される少なくとも一つの条件
を変更することによって吐出量が事前に調整されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】前記可動部材の変位によって、前記気泡
の下流部分が前記可動部材より下流に成長することを特
徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の液体
吐出ヘッド。
【請求項７】前記可動部材は、支点と、該支点より下
流側に位置する自由端とを有することを特徴とする請求
項１ないし６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】前記可動部材に面した位置に発熱体が設
けられており、該可動部材と該発熱体との間が前記気泡
発生領域であることを特徴とする請求項１ないし７のい
ずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】前記可動部材の自由端は、前記発熱体の
面積中心より下流に位置することを特徴とする請求項８
に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】前記該発熱体に沿った該発熱体より上
流から前記発熱体上に液体を供給するための供給路を有
することを特徴とする請求項８または９に記載の液体吐
出ヘッド。
【請求項１１】前記供給路は、前記発熱体より上流側
に実質的に平坦、またはなだらかな内壁を有し、該内壁
に沿って液体を前記発熱体上に供給する供給路であるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】前記気泡は前記発熱体が発生する熱に
よって液体に膜沸騰を生じることで発生する気泡である
ことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に
記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】前記可動部材は板状であることを特徴
とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の液体
吐出ヘッド。
【請求項１４】前記発熱体の有効発泡領域の総てが前
記可動部材に面していることを特徴とする請求項８ない
し１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】前記発熱体の全面が前記可動部材に面
していることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれ
か一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】前記可動部材の総面積が前記発熱体の
総面積より大であることを特徴とする請求項８ないし１
２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】前記可動部材の支点が前記発熱体の直
上から外れた位置に配されていることを特徴とする請求
項８ないし１２のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項１８】前記可動部材の自由端は前記発熱体が
配された液流路を実質的に直交する形状を有することを
特徴とする請求項８ないし１２のいずれか一項に記載の
液体吐出ヘッド。
【請求項１９】前記可動部材の前記自由端は前記発熱
体より吐出口側に配されていることを特徴とする請求項
８ないし１８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２０】前記可動部材は前記第１流路と第２流
路との間に配された分離壁の一部として構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２１】前記分離壁は、金属材料、好ましくは
ニッケルまたは金、樹脂、またはセラミックスで構成さ
れていることを特徴とする請求項２０に記載の液体吐出
ヘッド。
【請求項２２】前記第１の液流路の複数に第１の液体
を供給するための第１の共通液室と、前記第２の液流路
の複数に第２の液体を供給するための第２の共通液室と
が配されている請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２３】前記少なくとも２つの液体吐出ヘッド
部は前記可動部材の形状が互いに異なることを特徴とす
る請求項１ないし２２のいずれか一項に記載の液体吐出
ヘッド。
【請求項２４】前記少なくとも２つの液体吐出ヘッド
部は、第一の液体吐出ヘッド部と第二の液体吐出ヘッド
部とからなり、前記第一の液体吐出ヘッド部と前記第二
の液体吐出ヘッド部とは互いに前記所定の条件が異なる
ことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか一項に
記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２５】前記少なくとも２つの液体吐出ヘッド
部は、前記吐出口の径が互いに異なることを特徴とする
請求項２４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２６】前記少なくとも２つの液体吐出ヘッド
部は、前記気泡発生領域に気泡を発生させるための手段
の形状が互いに異なることを特徴とする請求項２５に記
載の液体吐出ヘッド。
【請求項２７】前記少なくとも２つの液体吐出ヘッド
部は、互いに前記気泡発生領域に気泡を発生させるため
の手段の前記可動部材に対する相対的位置が互いに異な
ることを特徴とする請求項２６に記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項２８】前記少なくとも２つの液体吐出ヘッド
部は、第一の液体吐出ヘッド部と第二の液体吐出ヘッド
部とからなり、前記第一の液体吐出ヘッド部と前記第二
の液体吐出ヘッド部とは互いに前記所定の条件が異なる
ことを特徴とする請求項２６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２９】前記少なくとも２つの液体吐出ヘッド
部は前記可動部材の形状が少なくとも２種類以上の形状
であることを特徴とする請求項２６に記載の液体吐出ヘ
ッド。
【請求項３０】前記溝付き部材には、前記第１の共通
液室に液体を導入するための第１導入路と、前記第２の
共通液室に液体を導入するための第２導入路とを有する
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３１】前記溝付き部材には、前記第２導入路
が複数設けられていることを特徴とする請求項５に記載
の液体吐出ヘッド。
【請求項３２】前記第１導入路の断面積と前記第２導
入路の断面積の比は、各液体の供給量に比例しているこ
とを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３３】前記第２導入路は、前記分離壁を貫通
して前記第２の共通液室に液体を供給する導入路である
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３４】前記第１の液流路に供給される液体と
前記第２の液流路に供給される液体とが同じ液体である
ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３５】前記第１の液流路に供給される液体と
前記第２の液流路に供給される液体とが異なる液体であ
ることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３６】前記第２の液流路に供給される液体
は、前記第１の液流路に供給される液体に比べ、低粘度
性、発泡性、熱安定性の少なくとも１つの性質で優れて
いる液体であることを特徴とする請求項５に記載の液体
吐出ヘッド。
【請求項３７】前記発熱体は電気信号を受けることで
熱を発生する発熱抵抗体を有する電気熱変換体であるこ
とを特徴とする請求項８ないし１５のいずれか一項に記
載の液体吐出ヘッド。
【請求項３８】前記電気熱変換体は前記発熱抵抗体上
に、保護膜を配したものであることを特徴とする請求項
３７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３９】前記素子基板上には前記電気熱変換体
に電気信号を伝えるための配線と、前記電気熱変換体に
選択的に電気信号を与えるための機能素子が配されてい
る請求項３７または３８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４０】前記気泡発生領域または発熱体が配さ
れた部分の前記第２液流路の形状は室形状であることを
特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４１】前記第２流路の形状は、気泡発生領域
または発熱体の上流で狭窄部を有する形状であることを
特徴とする請求項４０に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４２】前記発熱体の表面から前記可動部材ま
での距離が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項
８ないし１５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４３】前記吐出口から吐出される液体はイン
クであることを特徴とする請求項１ないし４２のいずれ
か一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４４】請求項１ないし４２のいずれか一項に
記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする液体吐
出記録方法。
【請求項４５】請求項１ないし４２のいずれか一項に
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、を有することを特徴と
する液体吐出装置。
【請求項４６】請求項１ないし４２のいずれか一項に
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、を有することを特
徴とする液体吐出装置。
【請求項４７】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、記録紙にインクを付着させることで記録を行うこと
を特徴とする請求項４５または４６に記載の液体吐出装
置。
【請求項４８】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、布帛に記録液体を付着させることで記録を行うこ
とを特徴とする請求項４５または４６に記載の液体吐出
装置。
【請求項４９】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、プラスチックに記録液体を付着させることで記録
を行う請求項４５または４６に記載の液体吐出装置。
【請求項５０】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、金属に記録液体を付着させることで記録を行う請
求項４５または４６に記載の液体吐出装置。
【請求項５１】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、木材に記録液体を付着させることで記録を行う請
求項４５または４６に記載の液体吐出装置。
【請求項５２】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、皮革に記録液体を付着させることで記録を行う請
求項４５または４６に記載の液体吐出装置。
【請求項５３】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４５または４６
に記載の液体吐出装置。
【請求項５４】前記吐出口が被記録媒体の記録可能領
域の全幅に渡って、複数配されている請求項４５または
４６に記載の液体吐出装置。