JPH0948128A

JPH0948128A - 液体吐出ヘッド、該液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方法、ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、およびヘッドキット

Info

Publication number: JPH0948128A
Application number: JP8130963A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okazaki; 猛史岡崎; Toshio Kashino; 俊雄樫野; Yoshie Nakada; 佳恵中田; Fumi Yoshihira; 文吉平; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Makiko Kimura; 牧子木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】基本的に従来の気泡（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からでは
得られない、根本的な吐出特性を与えることができる新
規な吐出方法を提供する。【解決手段】液体を吐出する吐出口を有する吐出口部
と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配さ
れ、支点部より吐出口部側に自由端を備えた可動部材
と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に基づ
く圧力によって可動部材を基準面の位置から最大変位位
置に変位させて液体を吐出する液体吐出方法において、
基準面を基準とし、支点部を中心とした可動部材の最大
変位時における角度をθ_M、吐出口部が液流路に接続す
る接続面と吐出口の中心軸とが交差する点と支点部とを
結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共
に、２θ_M−５°≦θ_M≦２θ_E＋５°とする構成とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気泡の形成を利用
して、所望の液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出
ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置、液
体吐出方法および、記録方法、さらにはこれらに用いら
れるヘッドキットに関する。

【０００２】特に本発明は、気泡の発生を利用して変位
する可動部材を有する液体吐出ヘッドを用いた液体吐出
方法、記録方法に関する。

【０００３】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、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。

【０００４】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。

【０００５】

【従来の技術】従来、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
記録方法が知られている。この記録方法を用いる記録装
置には、米国特許第４，７２３，１２９号等の公報に開
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。

【０００６】このよう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、このインク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。

【０００７】このようにインク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
年さらに高まっている。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】この流路形状の内、流路構造として図２５
（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、すなわち、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。

【００１１】図２５（ａ），（ｂ）に示す発明は、発熱
素子２が形成する気泡の発生領域よりも離れ、かつ発熱
素子２に関して吐出口１１とは反対側に位置する弁１０
を開示する。

【００１２】図２５（ｂ）においては、この弁１０は、
板材等を利用する製造方法によって、流路３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３内へ垂れ下がるものとして開示されている。この発
明では、上述したバック波の一部を弁１０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。

【００１３】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１０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。

【００１４】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２５（ｂ）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。

【００１５】他方、発熱体により発生する気泡を利用す
る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。

【００１６】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６１−９６４６７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。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
吐出液と発泡液とを完全分離する構成の従来のヘッドに
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。

【００１８】従って、本発明は上記課題を解決し、基本
的に従来の気泡（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からでは得られない、根本
的な吐出特性を与えることができる新規な吐出方法を提
供する。

【００１９】本発明は、従来の液体吐出原理では解決で
きなかった、吐出口部におけるバラツキ要素に対して
も、十分に対応でき、優れた吐出効果を得ることができ
る液体吐出条件を提供するものである。特にこの吐出口
部を複数製造する場合のバラツキ要素に対しても有効な
液体吐出方法を本発明は提供するものである。

【００２０】さらに本発明の吐出方法の効果を一層確実
で信頼性に優れたものにできる液体吐出ヘッドをも、本
発明は提供するものである。

【００２１】本発明のこのヘッドに関しては、先の出願
で得た知見をさらなる観点により技術展開をしたもので
ある。この先の出願の概要は以下の通りである。

【００２２】可動部材の支点と自由端の配置関係を吐出
口側つまり下流側に自由端が位置する関係にすること、
また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。

【００２３】次に、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考慮すること
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
の知見に至った。つまり、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こそ吐出効率、吐出速
度の向上をもたらすことも判明した。このことから本発
明者達の一部は気泡の下流側の成長成分を積極的に可動
部材の自由端側に移動させるという従来の技術水準に比
べ極めて高い技術水準に至った。

【００２４】さらに、気泡を形成するための発熱領域、
例えば電気熱変換体の液体の流れ方向の面積中心を通る
中心線から下流側、あるいは、発泡を司る面における面
積中心等の気泡下流側の成長にかかわる可動部材や液流
路等の構造的要素を勘案することも好ましいということ
がわかった。

【００２５】また、一方、可動部材の配置と液供給路の
構造を考慮することで、リフィル速度を大幅に向上する
ことができることがわかった。

【００２６】特に、本発明で注目したことは、吐出口形
状の製造上のバラツキ要素に起因して吐出状態のバラツ
キが生じることである。そこで発明者らは、可動部材の
変位角度と吐出口部の液流路に接続する面（接続面）と
吐出口中心軸との交点と可動部材の支点部を結ぶ線の角
度との関係を考慮すると共に、先に出願した画期的な液
体吐出方法、原理を活用することで液体の吐出効率を一
層向上させつつ、吐出状態の安定化を図るという画期的
な技術を導き出すに至った。

【００２７】本発明の主たる目的は以下の通りである。

【００２８】本発明の第１の目的は、可動部材が基準面
位置を基準として、吐出口部が液流路に接続する面と吐
出口の中心軸の交点と可動部材の支点部とを結ぶ軸の角
度と、発生した気泡を制御する自由端を備えた可動部材
が最大に変位したときの変位角度（最大変位角度）との
関係を所定範囲にすることで、より吐出状態をより安定
化できる液体吐出方法や液体吐出ヘッド等を提供するこ
とである。

【００２９】本発明の第２の目的は、第１の目的に加え
て吐出効率、吐出力の向上を図りつつ、発熱体上の液体
への蓄熱を大幅に軽減できると共に、発熱体上の残留気
泡の低減を図ることで、良好な液体の吐出を行いうる液
体吐出方法、液体吐出ヘッド等を提供することにある。

【００３０】本発明の第３の目的は、さらにバック波に
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。

【００３１】加えて、本発明の第４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。

【００３２】また、本発明の第５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。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記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。

【００３４】液体を吐出する吐出口を有する吐出口部
と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配さ
れ、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動部
材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に基
づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最大
変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐出方法であ
って、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした
前記可動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前
記吐出口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口
の中心軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度
をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_M−
５°≦θ_M≦２θ_E＋５°とする液体吐出方法、もしく
は、液体を吐出する吐出口を有する吐出口部と、該吐出
口部に連通する第１の液流路と、気泡発生領域を有する
第２の液流路と、該気泡発生領域に面して配され、支点
部より吐出口部側に自由端を備えた可動部材とを有する
液体吐出ヘッドを用い、前記気泡発生領域に気泡を発生
させ、該気泡の発生に基づく圧力によって前記可動部材
を基準面の位置から最大変位位置に変位させて液体を吐
出する液体吐出方法であって、前記基準面を基準とし、
前記支点部を中心とした前記可動部材の前記最大変位時
における角度をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続
する接続面と前記吐出口の中心軸とが交差する点と前記
支点部とを結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角
とすると共に、２θ_E−５°≦θ_E＋５°とする液体吐
出方法、もしくは、液体を吐出する吐出口を有する吐出
口部と、該吐出部に連通する液流路と、該液体に気泡を
発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配
され、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動
部材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に
基づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最
大変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐出方法で
あって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とし
た前記可動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、
前記吐出口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出
口の中心軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角
度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E
−７°≦θ_M≦２θ_E＋７°とする液体吐出方法、もし
くは、液体を吐出する吐出口を有する吐出口部と、該吐
出口部に連通する第１の液流路と、気泡発生領域を有す
る第２の液流路と、該気泡発生領域に面して配され、支
点部より吐出口部側に自由端を備えた可動部材とを有す
る液体吐出ヘッドを用い、前記気泡発生領域に気泡を発
生させ、該気泡の発生に基づく圧力によって前記可動部
材を基準面の位置から最大変位位置に変位させて液体を
吐出する液体吐出方法であって、前記基準面を基準と
し、前記支点部を中心とした前記可動部材の前記最大変
位時における角度をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に
接続する接続面と前記吐出口の中心軸とが交差する点と
前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを
鋭角とすると共に、２θ_E−７°≦θ_M≦２θ_E＋７°
とする液体吐出方法、もしくは、液体を吐出する吐出口
を有する吐出口部と、該吐出口部に連通する液流路と、
該液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生
領域に面して配され、支点部より前記吐出口部側に自由
端を備えた可動部材と、を有する液体吐出ヘッドを用
い、気泡の発生に基づく圧力によって前記可動部材を基
準面の位置から最大変位位置に変位させて液体を吐出す
る液体吐出方法であって、前記基準面を基準とし、前記
支点部を中心とした前記可動部材の前記最大変位時にお
ける角度をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続する
接続面と前記吐出口の中心軸とが交差する点と前記支点
部とを結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とす
ると共に、前記接続面の吐出口部の最上端と前記支点部
とを結ぶ軸の角度以上であり、かつθ_M≦２θ_E＋５°
とする液体吐出方法、もしくは、液体を吐出する吐出口
を有する吐出口部と、該吐出口部に連通する液流路と、
該液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生
領域に面して配され、支点部より前記吐出口部側に自由
端を備えた可動部材と、を有する液体吐出ヘッドを用
い、気泡の発生に基づく圧力によって前記可動部材を基
準面の位置から最大変位位置に変位させて液体を吐出す
る液体吐出方法であって、前記基準面を基準とし、前記
支点部を中心とした前記可動部材の前記最大変位時にお
ける角度をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続する
接続面と前記吐出口の中心軸とが交差する点と前記支点
部とを結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角にす
ると共に、前記接続面の吐出口部の最大端を前記支点部
とを結ぶ軸の角度以上であり、かつ２θ_E−５°≦θ_M
≦２θ_Eとする液体吐出方法、もしくは、液体を吐出す
る吐出口を有する吐出口部と、該吐出口部に連通する液
流路と、該液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、該
気泡発生領域に面して配され、支点部より前記吐出口部
側に自由端を備えた可動部材と、を有する液体吐出ヘッ
ドであって、気泡の発生に基づく圧力によって前記可動
部材を基準面の位置から最大変位位置に変位させて液体
を吐出する際に、前記基準面を基準とし、前記支点部を
中心とした前記可動部材の前記最大変位時における角度
をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続する接続面と
前記吐出口の中心軸とが交差する点と前記支点部とを結
ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共
に、２θ_E−５°≦θ_M≦２θ_E＋５°である液体吐出
ヘッド、もしくは、液体を吐出する吐出口を有する吐出
口部と、該吐出口部に連通する第１の液流路と、気泡発
生領域を有する第２の液流路と、該気泡発生領域に面し
て配され、支点部より吐出口部側に自由端を備えた可動
部材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記気泡発生
領域に気泡を発生させ、該気泡の発生に基づく圧力によ
って前記可動部材を基準面の位置から最大変位位置に変
位させて液体を吐出する際に、前記基準面を基準とし、
前記支点部を中心とした前記可動部材の前記最大変位時
における角度をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続
する接続面と前記吐出口の中心軸とが交差する点と前記
支点部とを結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角
にすると共に、２θ_E−５°≦θ_M≦２θ_E＋５°を満
たす液体吐出ヘッド、もしくは、液体を吐出する吐出口
を有する吐出口部と、該吐出口部に連通する液流路と、
該液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生
領域に面して配され、支点部より前記吐出口部側に自由
端を備えた可動部材と、を有する液体吐出ヘッドであっ
て、気泡の発生に基づく圧力によって前記可動部材を基
準面の位置から最大変位位置に変位させて液体を吐出す
る際に、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とし
た前記可動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、
前記吐出口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出
口の中心軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角
度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E
−７°≦θ_M≦２θ_E＋７°である液体吐出ヘッド、も
しくは、液体を吐出する吐出口を有する吐出口部と、該
吐出口部に連通する第１の液流路と、気泡発生領域を有
する第２の液流路と、該気泡発生領域に面して配され、
支点部より吐出口部側に自由端を備えた可動部材とを有
する液体吐出ヘッドであって、前記気泡発生領域に気泡
を発生させ、該気泡の発生に基づく圧力によって前記可
動部材を基準面の位置から最大変位位置に変位させて液
体を吐出する際に、前記基準面を基準とし、前記支点部
を中心とした前記可動部材の前記最大変位時における角
度をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続する接続面
と前記吐出口の中心軸とが交差する点と前記支点部とを
結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共
に、２θ_E−７°≦θ_M≦２θ_E＋７°を満たす液体吐
出ヘッド、もしくは、液体を吐出する吐出口を有する吐
出口部と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面し
て配され、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた
可動部材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発
生に基づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置か
ら最大変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐出ヘ
ッドであって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中
心とした前記可動部材の前記最大変位時における角度を
θ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続する接続面と前
記吐出口の中心軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ
軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、
前記接続面の吐出口部の最上端と前記支点部とを結ぶ軸
の角度以上であり、かつθ_M≦２θ_E＋５°を満たす液
体吐出ヘッド、もしくは、液体を吐出する吐出口を有す
る吐出口部と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体
に気泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に
面して配され、支点部より前記吐出口部側に自由端を備
えた可動部材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡
の発生に基づく圧力によって前記可動部材を基準面の位
置から最大変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐
出ヘッドであって、前記基準面を基準とし、前記支点部
を中心とした前記可動部材の前記最大変位時における角
度をθ_M、前記吐出口部が前記液流路に接続する接続面
と前記吐出口の中心軸とが交差する点と前記支点部とを
結ぶ軸の角度をθ_Eとしたとき、θ_Mを鋭角とすると共
に、前記接続面の吐出口部の最上端と前記支点部とを結
ぶ軸の角度以上であり、かつ２θ_E−５°≦θ_M≦２θ
_Eを満たす液体吐出ヘッド、もしくは、上述のいずれか
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、もしくは、上述のいずれか
に記載の液体吐出ヘッドと、該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。

【００３５】本発明において、吐出口部が液流路に接続
する面と吐出口中心軸または面積中心軸との交点の可動
部材の支点部からの角度に対し、発生した気泡を制御す
る可動部材が気泡の発生によって最大に変位した時の最
大変位角度を適正に規定することで液体の吐出状態をよ
り一層安定化させることができた。

【００３６】加えて、上述したような、極めて新規な吐
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、従来のインク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。例えば
本発明の最も好ましい形態においては２倍以上という飛
躍的な吐出効率の向上を達成できた。

【００３７】この発明の特徴的な構成によれば、低温や
低湿で長期状態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。

【００３８】具体的には６４個の吐出口を持つ従来のイ
ンクジェット方式のヘッドの大半が不吐出になるような
長期放置条件においても、本発明のヘッドでは約半分以
下の吐出口が吐出不良になるだけである。また、これら
のヘッドを予備吐出で回復した場合、各吐出口に対して
従来ヘッドで数千発の予備吐出を行う必要があったが、
本発明では１００発程度の予備吐出で回復を行うだけで
十分であった。これは、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
ことが可能であることを意味する。

【００３９】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。

【００４０】本発明のその他の効果については、各実施
例の記載から理解される。

【００４１】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、またはこの構成上の方向に関しての表現として表さ
れている。

【００４２】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、上記流れ方向や上記構成上の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。

【００４３】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。

【００４４】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を吐出口に直
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。

【００４５】さらに、本発明でいう可動部材の「自由端
部」とは可動部材の下流側端部である自由端およびその
近傍を含み、また可動部材の下流側の角近傍を含むもの
を意味している。

【００４６】さらに、本発明でいう可動部材の「自由端
領域」とは可動部材の下流端部あるいは自由端自体、あ
るいは自由端側端、自由端と側端を合わせた領域のいず
れかを意味している。

【００４７】さらに、本発明でいう可動部材の「支点
部」とは、可動部材が変位する部分と実質的に変位しな
い部分との境界部であり、たとえば、分離壁にスリット
によって可動部材を設けている場合には、スリットの切
れ込みの終わり、つまり可動部材の付け根の位置に当た
る。

【００４８】さらに、本発明でいう「基準面」とは、可
動部材３１が外力を受けておらず、変位していない自然
な状態を含む面のことであり、これは可動部材の支点を
含み、支点から吐出口としたものと実質的に同等のもの
である。仮に、可動部材が変形を生じてしまった場合に
は後者を基準面として用いればよい。

【００４９】さらに本発明でいう可動部材の「変位角
度」とは、前述の基準面を基準として、可動部材が変位
したときの自由端と上述した支点部を結ぶ直線の支点部
を回転中心とした角度を意味する。特に、この変位角度
の最大のものを最大変位角度θ_Mとする。

【００５０】また、「吐出口中心軸」は、吐出口部が円
柱形状の場合は円柱回転軸または同様に液流路側の吐出
口部の開口（吐出口１８）と吐出部の外面（フェイス
面）側の各々の円の中心を結ぶ直線とする。

【００５１】また、吐出口部が円形状でない場合におい
ては、液流路側とフェイス面側の各々の面積中心を結ぶ
直線を「吐出口中心軸」または「吐出口面積中心軸」と
している。

【００５２】

【実施例】

（原理説明）以下、図面を参照して本発明に適用可能な
吐出原理について説明する。

【００５３】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。

【００５４】図１の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する
ための吐出エネルギ発生素子として、液体に熱エネルギ
を作用させる発熱体２（図２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。

【００５５】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。

【００５６】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１
２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。

【００５７】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号明細書に記
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。

【００５８】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
の一つは、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。

【００５９】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。

【００６０】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直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〜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に向かう方向成分は比較的少ない。

【００６１】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、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の圧力が直接的効率よく
吐出に寄与することになる。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】図１（ａ）は、発熱体２に電気エネルギ等
のエネルギ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。

【００６５】図１（ｂ）は、発熱体２に電気エネルギ等
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、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。

【００６６】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３
２を下流側（吐出口側）に配置し、支点３３を上流側
（共通液室）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。

【００６７】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。

【００６８】このように気泡４０の成長に応じて可動部
材３１が徐々に変位してゆくことで気泡４０の圧力伝搬
方向や体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。

【００６９】図１（ｄ）は気泡４０が、前述した膜沸騰
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。

【００７０】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Ｖ_D1、Ｖ_D2のように、また、吐出口側から流れ
のＶ_cのように液体が流れ込んでくる。

【００７１】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
て説明する。

【００７２】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
口側と第２液流路１６の共通液室１３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）。

【００７３】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おお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。

【００７４】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を可動部材の第１１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
退はとまり、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Ｖ_D2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。

【００７５】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（Ｖ_D2）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。

【００７６】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、本構成例の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。

【００７７】このように本発明に適用される上述した構
成は、第２液流路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。

【００７８】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性の向上をさらに図っている。

【００７９】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。

【００８０】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、Ｖ_D2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、本構成では、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。

【００８１】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Ｖ_D1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に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の位置への復帰することで、
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Ｖ_D1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、本構成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Ｖ_D2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。

【００８２】ところで、可動部材３１の自由端３２と支
点の位置は、例えば図４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。

【００８３】補足すれば、本構成例（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、この圧力お
よ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。

【００８４】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の自由端が瞬間的に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。

【００８５】（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。

【００８６】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。

【００８７】図６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いる。

【００８８】本発明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、発泡液用の第２の液流路１６が
あり、その上に吐出口１８を有する吐出口部２８に直接
連通した吐出液用の第１の液流路１４が配されている。
そして、第１液流路１４と第２液流路１６との間に、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、これによって第１液流路１４内の吐出液と第
２液流路１６内の発泡液とが区分されている。

【００８９】ただし、前述した原理説明と同様、吐出液
と発泡液に同じ液体を用いてもよくその場合は、分離壁
３０の少なくとも一部に連通部を設け（図示せず）、第
１流路に連通した第１共通液室１５と第２流路１６に連
通した第２共通液室１７との間を液が連通するようにし
てもよい。吐出口部２８は、液滴がヘッドから放される
小径の側開口部（吐出口１８）と、第一液流路１４との
接続部である大径の開口部とを有する。また、吐出口１
８に垂直な中心軸及びその延長線は、液滴吐出の際に液
滴が飛翔する方向の中心軸Ｃほぼ対応するとする。ま
た、吐出口１０と第一液流路１４との接続部に相当する
面と上記中心軸Ｃとが交差する点をＳとする。

【００９０】前述した原理説明と同様に、発熱体の面方
向上方への投影空間（以下吐出力発生領域という。：図
６中のＡの領域とＢの気泡発生領域）に位置する部分の
分離壁３０は、スリット状の開口部（スリット、図７参
照）３５が形成されている。また、このスリット３５を
実質的に密閉することが可能な可動部材３１が設けられ
ている。すなわち、可動部材３１は、吐出口１８側（液
体流れの下流側）を自由端とし、第１，第２共通液室
（１５，１７）側を固定端とし、さらにこの固定端を支
点部３３として回動する片持ち梁形状の部材である。図
に示すように、可動部材３１は、気泡発生領域Ｂに面し
ているので、後述するように発泡液の発泡によって第１
液流路側に押し上げられるようにして可動部材の支点部
を中心にして矢印Ｏ方向に回動する。この回動によって
可動部材３１は第１流路側に変位する。

【００９１】図７は、本発明の液体吐出ヘッドの概略的
構造を示す斜視図である。この図であっても、発熱体２
としての電気熱変換体（電気熱変換素子）と、この電気
熱変換体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１６を構成する空
間を介して分離壁３０が配置されていることが理解され
よう。

【００９２】図８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）は可動部材３１を第１流路１４側から見た図であ
り、同図（ｂ）は、分離壁３０を外した第２の液流路１
６を第１流路１４側から見た図である。そして、同図
（ｃ）は、可動部材３１と第２の液流路１６との配置関
係をこれらを重ねることで模式的に示した透視図であ
る。なお、いずれの図も可動部材３１の自由端３２に向
かう方向が吐出口１８が配されている方向になってい
る。なお、前述した支点部は可動部材を構成するための
スリット３５の端部（可動部材のつけ根）である。

【００９３】第２の液流路１６は発熱体２の前後で狭窄
部１９を持っており、発泡時の圧力が第２液流路１６を
伝って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。従来のように、発泡を生ぜしめる流路と液
体を吐出するための流路とが共通するへッドで、発熱体
より液室側に発生した圧力伝搬方向を共通液室側に向け
ないように狭窄部を設ける場合には、吐出する液体のリ
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。

【００９４】しかし、本実施例の場合、吐出される液体
のほとんどは第１の液流路１４内の吐出液であり、発熱
体２が設けられた第２の液流路１６内の発泡液はあまり
消費されない構成のため、第２の液流路１６の吐出圧発
生部への発泡液の充填量は少なくて良い。従って、この
ように発泡液の消費が少ない構成を用いた場合は上述の
狭窄部１９における間隔を数μｍ〜十数μｍと非常に狭
くでき、第２液流路１６で発生した発泡時の圧力伝搬方
向を、集中して可動部材３１側に向けることができる。
この結果、この圧力伝搬方向を可動部材３１によって吐
出口に導くことができるため、より高い吐出効率、吐出
圧力を得ることができる。

【００９５】但し、第２の液流路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よい。

【００９６】以下に説明する可動部材の変位角度は前述
した基準面を基準とした可動部材３１の変位を示す。可
動部材の変位角度の最大値をθ_M、上記交点Ｓと可動部
材の支点部３３とを結ぶ直線（軸）Ｄが可動部材の基準
面から変位した角度をθ_Eとする（図６参照）。

【００９７】なお、可動部材の変位角度の特定の方法と
しては、第１液流路の天井を透明な部材で構成するか、
透明な部材に置き換え、光学的に可動部材が変位したと
きの自由端部の高さ（非変位位置からの高さ）を測定
し、この自由端部位置と支点位置から変位角度を算出し
て特定する等の方法を用いればよい。

【００９８】図９は、本実施例の液体吐出ヘッドの流路
方向の模式的断面を示すもので、上記可動部材の変位角
度の最大値θ_M、上記交差点Ｓと可動部材の支点とを結
ぶ直線Ｄの可動部材の基準面からの変位角度θ_E、およ
び液滴吐出の際に液滴が飛翔する方向の中心軸Ｃの可動
部材の基準面からの角度θ_Cの関係を示す図である。こ
の実施例の液体吐出ヘッドは、可動部材の最大変位角度
θ_Mを可動部材の厚さを調整したり、第１液流路の天井
の高さを調整することで、交差点Ｓと可動部材の支点部
を結ぶ直線Ｄの可動部材の基準面からの角度θ_Eに対
し、２θ_E−７°≦θ_M≦２θ_E＋７°の範囲になるよ
うにしたものである。本実施例においては

【００９９】

【外１】

【０１００】を示している。

【０１０１】ここで示されるように、発熱体２により気
泡発生領域１１で発生した気泡に基づく圧力で可動部材
を変位させ、その圧力を可動部材３１により吐出口へ導
く際に図４のＶ₁〜Ｖ₄で示されるような可動部材３１
の変位した自由端３２部分からの気泡に基づく圧力を可
動部材３１の変位角度と、吐出口１８の第１液流路１４
と接続する側の開口部との関係を考慮することで吐出口
１８の第１液流路１４側の開口部に効率よく向わせるこ
とは、液体吐出特性上極めて重要なことである。

【０１０２】θ_M＝２θ_E近傍の関係を満たすようにす
れば、図９で示されるように前記直線Ｄに対して、最大
変位の状態の可動部材３１と基準面で挟まれた部分の流
路形状は直線Ｄを対称軸とした線対称形状となり気泡に
よる圧力伝搬の中心部が吐出口１８の流路側の開口部の
中心Ｓへまっすぐに向う。これによって吐出口部の中心
軸Ｃに沿った乱れのない圧力伝搬とそれに伴う液流が生
じ、吐出口１８から吐出される液体の方向は中心軸Ｃ方
向に沿った極めて安定した方向となる。したがって、こ
のθ_M＝２θ_E近傍の関係を満足することで、吐出方向
の安定性は飛躍的に向上し、印字紙上の着弾精度が高ま
り、画像品位の乱れが格段に低減された。ここで、吐出
口部と液流路との接続部とは、吐出口を構成する管形状
部分のうち、吐出口部を構成する管状部分（円柱状の直
管、テーパ管またはＲテーパ管等の形状で吐出口部と称
す。）の液流路に最も近い部分またはその近傍部分を指
す。

【０１０３】ここでθ_M＝２θ_E近傍条件として吐出口
のレーザ照射等による形成時の吐出口形状バラツキ等を
紙し２θ_E−７°≦θ_M≦２θ_E＋７°の範囲まで含む
ものとするが、より前述した吐出方向安定性の効果を高
められる好ましい条件としては２θ_E−５°≦θ_M≦２
θ_E＋５°である。

【０１０４】また、可動部材の最大変位角度θ_Mは上記
条件の他、第１液流路１４と接続する吐出口部の開口の
最上端と支点部を結ぶ直線のなす角度以上であること
が、気泡４０の圧力伝搬とそれに伴う液の流れがスムー
ズに行われる条件として好ましい。さらに、θ_Mは可動
部材３１の支点部３３のひずみ等を考慮して鋭角の範囲
内であることが好ましく、より好ましくは３５°以下で
ある。上記θ_Mの上限下限限定は他の実施例においても
同様な理由で適用される。

【０１０５】（実施例２）つぎに、図１０は、本実施例
の液体吐出ヘッドの流路方向の模式的断面を示すもの
で、上記可動部材の変位角度の最大値θ_M、上記交差点
Ｓと可動部材の支点部３３を結ぶ直線Ｄの可動部材の基
準面位置からの変位角度θ_E、及び液滴吐出の際に液滴
が飛翔する方向の中心軸Ｃの可動部材の基準面位置から
の角度θ_Cの関係を示す図である。ここで支点部３３の
位置は前述で定義したのと同様に、図８においてスリッ
ト３５の切り込み端部近傍である。

【０１０６】この実施例では、可動部材の形状を長さ２
５０μｍ（±５μｍ）、幅３６μｍ、厚さ５μｍ、支点
部分を図１４（ｃ）のような末広がりの形状とし、材質
をニッケルとすることで、可動部材の最大変位角度θ_M
を１５°とした。さらに、本実施例では第１の液流路１
４の高さとして、４０μｍ〜６０μｍのものを用い、第
２の液流路１６の高さを１５μｍとした。ただし、図１
０においては、第１の液流路の高さが４０μｍのものを
示した。交差点Ｓと可動部材の支点とを結ぶ直線Ｄの可
動部材３１の基準面からの変位角度θ_Eは、吐出口をレ
ーザの照射によって形成する時に、５°〜７．５°の範
囲内（好ましくは６°≦θ_E≦６．５°）になるように
形成し、θ_M＝２θ_E、および２θ_E＜θ_M≦２θ_E＋
５の関係を満たすようにした。なお、この実施例では、
液滴吐出の際に液滴が飛翔する方向の中心軸Ｃの可動部
材３１の非変位位置からの角度θ_Cを１０°とした。ま
た、ヘッドの駆動条件は、数Ｖ〜数十Ｖの電圧、０．１
〜０．２Ａ程度の電流、パルス幅１．５〜１０μ秒と
し、さらに吐出口部の長さＬを３０〜５０μｍとした。

【０１０７】本実施例においても前述と同様にθ_M＝２
θ_E近傍を満たすことが吐出方向安定性に極めて重要な
要素である。

【０１０８】さらに、吐出動作期間におけるこの状態を
より長い時間達成する方法として、θ_M＝２θ_Eとなる
θ_Mを越えるように可動部材３１の動作をさせればよ
い。このことから２θ_E＜θ_M≦２θ_E＋５°の関係を
満足するようにすることで吐出方向の安定性と同時に、
より安定した吐出効率を達成することができた。さら
に、このことで前述した吐出口形状バラツキに対する吐
出状態の安定性をも向上できた。

【０１０９】さらに、好ましい条件としては、２θ_E＜
θ_M≦２θ_E＋５°の中央付近の条件（本実施例の場合
６°≦θ_E≦６．５°）を満たすことがよい。また、こ
の２θ_E＝θ_Mの関係を満足させる別な手段として、図
１５で示すような最大変位角度θ_M制御部５７を第１液
流路１４の壁の一部に設けてもよい。

【０１１０】本実施例の場合のθ_M＝２θ_Eの関係を満
たした場合も前述の実施例１，２と同様に吐出方向安定
性が向上する。

【０１１１】また、２θ_E＞θ_M≧２θ_E−５°の関係
を満たす場合にも、前述したような吐出口形状バラツキ
等に起因する吐出状態を安定化させるような効果が得ら
れる。

【０１１２】さらに、このような効果を向上させるもの
として、２θ_E＞θ_M≧２θ_E−５°の中央付近の条件
（本実施例の場合１１°≦θ_E≦１２°）を満たすこと
が好ましい。本実施例の場合もθ_Eとθ_Mの関係を満足
させる別な手段として、図１５で示すような最大変位角
度θ_M制御部５７をを第１液流路１４の壁の一部に設け
てもよい。

【０１１３】また、θ_Mは、可動部材３１の支点部３３
を考慮して、鋭角の範囲とした。

【０１１４】図１２はθ_Mを２８°、θ_Eを１４°とし
たもので、前述と同様な効果が得られた。

【０１１５】なお、以上の各実施例で示されるように吐
出口に連通する流路の天井の高さを可動部材の自由端側
で支点より高くすることで、自由端の変位をスムーズに
行わせることができる。

【０１１６】なお、上述した実施例１では、図９に示す
ような発泡流路形状であって、第２液流路（発泡流路）
が複数個並列されるその並列方向であって搾られた狭窄
部１９の第２液流路の上流端と下流端付近に対応した位
置に配したが、これは発熱体２の近傍の上流端と下流端
付近に配するようにしてもよい。

【０１１７】また発熱体２としては、４０×１０５μｍ
の形状の電気熱変換体を用い、可動部材３１はこの発熱
体２が配された前記室を覆うような状態で配されてい
る。なお、発熱体２や可動部材３１の大きさや形状及び
配置は、これに限られることなく、発泡時の圧力を吐出
圧として有効に利用できる形状及び配置にすればよい。

【０１１８】また、発熱体としては、電気熱変換体の
他、レーザ光を受けて熱を発生するものなどでもよい。

【０１１９】（実施例３）図１１は、実施例１，２と同
様に本実施例の液体吐出ヘッドの流路方向の模式的断面
を示すもので、上記可動部材の変位角度の最大値θ_M、
上記交差点Ｓと可動部材の支点とを結ぶ直線Ｄの可動部
材の自然位置からの変位角度θ_E、および液滴吐出の際
に液滴が飛翔する方向の中心軸Ｃの可動部材の自然位置
からの角度θ_Cの関係を示す図である。この実施例の液
体吐出ヘッドは、実施例１と同様の構成をとるけれど
も、可動部材の最大変位角度θ_Mを前述の実施例の可動
部材の厚さだけを３．５μｍと薄くすることで、約２０
°とした。交差点Ｓと可動部材の支点とを結ぶ直線Ｄの
可動部材の自然位置からの変位角度θ_Eは、前述のよう
な方法で吐出口形成時に１０°〜１２．５°の範囲（好
ましくは１１°≦θ_E≦１２°）とし、θ_M＝２θ_Eま
たは２θ_E＞θ_M≧２θ_E−５°の関係を満たすように
した。なお、この実施例では、液滴吐出の際に液滴が飛
翔する方向の中心軸Ｃの可動部材の自然位置からの角度
θ_Cを２５°とした（上記Ｌの値は実施例１と同じ）。
さらに、本実施例の第２の液流路１６の高さは、前述の
実施例１と同じとし、第１の液流路の高さを４０μｍ〜
８０μｍとしたが、図１１では第１の液流路１４の高さ
が６０μｍのものを示した。また、駆動条件も先の実施
例と同じである。

【０１２０】以上のような角度関係を達成するように、
ヘッドを駆動した場合でも、図１３で示され、先に図１
で説明したような吐出原理を達成するものである。

【０１２１】（その他の実施例）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例について説明を
行ったが、以下にこれらの実施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流路形態の実施例と２流路形
態の実施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、両実施例に適用しうるもので
ある。

【０１２２】（可動部材および分離壁）図１４（ａ）、
（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ可動部材３１の他の形
状を示す平面図であり、符号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５１
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、（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。可動部材
の形状は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。

【０１２３】先の実施例においては、板状の可動部材３
１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。

【０１２４】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、ポリカーボネー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有する樹脂、エポキシ樹脂
等のエポキシ基を有する樹脂、メラミン樹脂等のアミノ
基を有する樹脂、キシレン樹脂等のメチロール基を有す
る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。

【０１２５】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、窒化珪素、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。

【０１２６】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、０．５
μｍ〜１０μｍ程度が望ましい。

【０１２７】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、各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。

【０１２８】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。

【０１２９】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オーダーであればよ
り確実である。

【０１３０】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
合を本発明に含むものとする。

【０１３１】なお、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。

【０１３２】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。

【０１３３】（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。

【０１３４】図１６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本
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、（ｂ）は保護膜
がないものである。

【０１３５】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。

【０１３６】素子基板１上には、シリコン等の基体１０
７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）、窒化タンタル
（ＴａＮ）、タンタルアルミ（ＴａＡｌ）等の電気抵抗
層１０５（０．０１〜０．２μｍ厚）とアルミニウムの
配線電極（０．２〜１．０μｍ厚）を図７のようにパタ
ーニングされている。この２つの配線電極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、酸化シリコンや窒化
シリコン等の保護膜（保護層）を０．１〜２．０μｍ厚
で形成し、さらにその上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。

【０１３７】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）
等の耐キャビテーション層として用いられる。

【０１３８】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１６（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ンジュウム・タン
タル・アルミ合金等が挙げられる。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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１７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
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。

【０１４３】（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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】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ことができる。

【０１５０】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良好
に吐出でき、高画質な記録物を得ることができた。

【０１５１】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られにくかった。しか
し、上述の実施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、液滴の着弾精度の向上とインク吐出
量の安定化を図ることができ、記録画像品位を著しく向
上させることができた。

【０１５２】（２流路構成のヘッド構造）図１８および
図１９は、本発明の液体吐出ヘッドの内２流路構成の断
面図および全体構造を説明するための分解斜視図であ
る。

【０１５３】アルミ等の支持体７０上に前述の素子基板
１が配されている。この上に第２液流路１６の壁１６ａ
および第２共通液室１７の壁１７ａ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液流路１４を
構成する複数の溝、第１共通液室１５、この第１共通液
室１５に第１の液体を供給するための供給路２０および
第２共通液室１７に第２の液体を供給するための供給路
２１が設けられた溝付き部材５０が設けられており、こ
のような構成によって２流路の液体吐出ヘッドを構成し
ている。

【０１５４】（液体吐出ヘッドカートリッジ）次に、上
記実施形態例に係る液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出
ヘッドカートリッジを概略説明する。

【０１５５】図２０は、前述した液体吐出ヘッドを含む
液体吐出ヘッドカートリッジの模式的分解斜視図であ
り、液体吐出ヘッドカートリッジは、主に液体吐出ヘッ
ド部２００と液体容器９０とから概略構成されている。

【０１５６】液体吐出ヘッド部２００は、素子基板１、
分離壁３０、溝付部材５０、押さえバネ６０、液体供給
部材８０、支持体７０等から成っている。素子基板１に
は、前述のように発泡液に熱を与えるための発熱抵抗体
が、複数個、列状に設けられており、また、この発熱抵
抗体を選択的に駆動するための機能素子が複数設けられ
ている。この素子基板１と可動壁を持つ前述の分離壁３
０との間に発泡液路が形成され発泡液が流通する。この
分離壁３０と溝付部材５０との接合によって、吐出され
る吐出液体が流通する吐出流路（不図示）が形成され
る。

【０１５７】押さえバネ６０は、溝付部材５０に素子基
板１方向への付勢力を作用させる部材であり、この付勢
力により素子基板１、分離壁３０、溝付部材５０と、後
述する支持体７０とを良好に一体化させている。

【０１５８】支持体７０は、素子基板１等を支持するた
めのものであり、この支持体７０上にはさらに素子基板
１に接続し電気信号を供給するための回路基板７１や、
装置側と接続することで装置側と電気信号のやりとりを
行うためのコンタクトパッド７２が配置されている。

【０１５９】液体容器９０は、液体吐出ヘッドに供給さ
れる、インク等の吐出液体と気泡を発生させるための発
泡液とを内部に区分収容している。液体容器９０の外側
には、液体吐出ヘッドと液体容器との接続を行う接続部
材を配置するための位置決め部９４と接続部を固定する
ための固定軸９５が設けられている。吐出液体の供給
は、液体容器の吐出液体供給路９２から接続部材の供給
路を介して液体供給部材８０の吐出液体供給路８１に供
給され、各部材の吐出液体供給路８３，６１，２０を介
して第１の共通液室に供給される。発泡液も同様に、液
体容器の供給路９３から接続部材の供給路を介して液体
供給部材８０の発泡液供給路８２に供給され、各部材の
発泡液体供給路８４，６１，２１を介して第２液室に供
給される。

【０１６０】以上の液体吐出ヘッドカートリッジにおい
ては、発泡液と吐出液が異なる液体である場合も、供給
を行いうる供給形態および液体容器で説明したが、吐出
液体と発泡液体とが同じである場合には、発泡液と吐出
液の供給経路および容器を分けなくてもよい。

【０１６１】なお、この液体容器には、各液体の消費後
に液体を再充填して使用してもよい。このためには、液
体容器に液体注入口を設けておくことが望ましい。ま
た、液体吐出ヘッドと液体容器とは一体であってもよ
く、分離可能としてもよい。

【０１６２】（液体吐出装置）図２１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。

【０１６３】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媒
体が吐出される。

【０１６４】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。

【０１６５】図２２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装置を動作させる制
御系全体のブロック図である。

【０１６６】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。

【０１６７】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、ヘッド部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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】（記録システム）次に、本発明の液体吐出
ヘッドを記録ヘッドとして用い、被記録媒体に対して記
録を行う、インクジェット記録システムの一例を説明す
る。

【０１７２】図２３は、前述した本発明の液体吐出ヘッ
ド２０１を用いたインクジェット記録システムの構成を
説明するための模式図である。本実施例における液体吐
出ヘッドは、被記録媒体１５０の記録可能幅に対応した
長さに３６０ｄｐｉの間隔で吐出口を複数配したフルラ
イン型のヘッドであり、イエロー（Ｙ），マゼンタ
（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の４色に対応
した４つのヘッドをホルダ１２０２によりＸ方向に所定
の間隔を持って互いに平行に固定支持されている。

【０１７３】これらのヘッドに対してそれぞれ駆動信号
供給手段を構成するヘッドドライバ３０７から信号が供
給され、この信号に基づいて各ヘッドの駆動が成され
る。

【０１７４】各ヘッドには、吐出液としてＹ，Ｍ，Ｃ，
Ｂｋの４色のインクがそれぞれ２０４ａ〜２０４ｄのイ
ンク容器から供給されている。なお、符号２０４ｅは発
泡液が蓄えられた発泡液容器であり、この容器から各ヘ
ッドに発泡液が供給される構成になっている。

【０１７５】また、各ヘッドの下方には、内部にスポン
ジ等のインク吸収部材が配されたヘッドキャップ２０３
ａ〜２０３ｄが設けられており、非記録時に各ヘッドの
吐出口を覆うことでヘッドの保守を成すことができる。

【０１７６】符号２０６は、先の各実施例で説明したよ
うな各種、非記録媒体を搬送するための搬送手段を構成
する搬送ベルトである。搬送ベルト２０６は、各種ロー
ラにより所定の経路に引き回されており、モータドライ
バ３０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。

【０１７７】本実施例のインクジェット記録システムに
おいては、記録を行う前後に被記録媒体に対して各種の
処理を行う前処理装置２５１および後処理装置２５２を
それぞれ被記録媒体搬送経路の上流と下流に設けてい
る。

【０１７８】前処理と後処理は、記録を行う被記録媒体
の種類やインクの種類に応じて、その処理内容が異なる
が、例えば、金属、プラスチック、セラミックス等の被
記録媒体に対しては、前処理として、紫外線とオゾンの
照射を行い、その表面を活性化することでインクの付着
性の向上を図ることができる。また、プラスチック等の
静電気を生じやすい被記録媒体においては、静電気によ
ってその表面にごみが付着しやすく、このごみによって
良好な記録が妨げられる場合がある。このため、前処理
としてイオナイザ装置を用い被記録媒体の静電気を除去
することで、被記録媒体からごみの除去を行うとよい。
また、被記録媒体として布帛を用いる場合には、滲み防
止、先着率の向上等の観点から布帛にアルカリ性物質、
水溶性物質、合成高分子、水溶性金属塩、尿素およびチ
オ尿素から選択される物質を付与する処理を前処理とし
て行えばよい。前処理としては、これらに限らず、被記
録媒体の温度を記録に適切な温度にする処理等であって
もよい。

【０１７９】一方、後処理は、インクが付与された被記
録媒体に対して熱処理、紫外線照射等によるインクの定
着を促進する定着処理や、前処理で付与し未反応で残っ
た処理剤を洗浄する処理等を行うものである。

【０１８０】なお、本実施例では、ヘッドとしてフルラ
インヘッドを用いて説明したが、これに限らず、前述し
たような小型のヘッドを被記録媒体の幅方向に搬送して
記録を行う形態のものであってもよい。

【０１８１】［ヘッドキット］以下に、本発明のインク
ジェットヘッドを有するインクジェットヘッドキットを
説明する。図２４は、このようなインクジェットヘッド
キットを示した模式図であり、このインクジェットヘッ
ドキットは、インクを吐出するインク吐出部５１１を有
する本発明のインクジェットヘッド５１０と、このヘッ
ドと不可分もしくは分離可能な液体容器であるインク容
器５２０と、このインク容器にインクを充填するための
インクを保持したインク充填手段とを、キット容器５０
１内に納めたものである。

【０１８２】インクを消費し終わった場合には、インク
容器の大気連通口５２１やインクジェットヘッドとの接
続部や、もしくはインク容器の壁に開けた穴などに、イ
ンク充填手段の挿入部（注射針等）５３１の一部を挿入
し、この挿入部を介してインク充填手段内のインクをイ
ンク容器内に充填すればよい。

【０１８３】このように、本発明のインクジェットヘッ
ドと、インク容器やインク充填手段等を一つのキット容
器内に納めてキットにすることで、インクが消費されて
しまっても前述のようにすぐに、また容易にインクをイ
ンク容器内に充填することができ、記録の開始を迅速に
行うことができる。

【０１８４】なお、本実施例のインクジェットヘッドキ
ットでは、インク充填手段が含まれるもので説明を行っ
たが、インクジェットヘッドキットとしては、インク充
填手段を持たず、インクが充填された分離可能タイプの
インク容器とヘッドとがキット容器５０１内に納められ
ている形態のものであってもよい。

【０１８５】また、図２４では、インク容器に対してイ
ンクを充填するインク充填手段のみを示しているが、イ
ンク容器の他に発泡液を発泡液容器に充填するための発
泡液充填手段をキット容器内に納めた形態のものであっ
てもよい。

【０１８６】

【発明の効果】本発明においては、可動部材の待機位置
を基準とし吐出口の液流路に接続する面と吐出口中心軸
との交点と可動部材の支点部を結ぶ直線のなす角度に対
し、液流路で発生した気泡を根本的に制御する可動部材
が気泡の発生によって最大に変位した時の最大変位角度
を適正に規定することで、液体の吐出状態をより一層安
定化することができた。特に、吐出口をレーザ等を用い
て形成する際の製造上のバラツキ因子によるヘッド間ま
たはノズル間の吐出口形状バラツキを起因とする吐出状
態のバラツキをも解決し極めて高度な安定性を実現し
た。

【０１８７】上述したような効果に加え他の効果として
は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。

【０１８８】また、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。

【０１８９】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。

【０１９０】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
熱体上に堆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。

【０１９１】さらに、熱に弱い液体等で吐出液体に悪影
響を与えず吐出することができた。

【０１９２】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。

【０１９３】また、本発明の液体吐出ヘッドを用い、液
体の吐出効率等がさらに向上した液体吐出装置や記録シ
ステム等を提供することができた。

【０１９４】また、本発明のヘッドカートリッジやヘッ
ドキットを用いることで、ヘッドの利用、再利用を容易
に成すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される液体吐出ヘッドを液流路方
向で切断した模式的断面図で、（ａ）〜（ｄ）は液体吐
出の各過程を示すものである。

【図２】本発明に適用される液体吐出ヘッドの部分断面
斜視図である。

【図３】従来の液体吐出ヘッドにおける気泡からの圧力
の伝搬を説明するための模式的断面図である。

【図４】本発明に適用される液体吐出ヘッドにおける気
泡からの圧力の伝搬を説明するための模式的断面図であ
る。

【図５】本発明にもとづく液流路構造を吐出原理におけ
る液の流れを説明するための模式的断面図である。

【図６】本発明の実施形態にもとづく液体吐出ヘッドを
説明するための模式的断面図である。

【図７】本発明に適用される液体吐出ヘッドの概略的構
造を説明するための部分断面斜視図である。

【図８】本発明に適用される液体吐出ヘッドの可動部材
と第２の液流路との配置関係を説明するためのもので、
（ａ）は可動部材を第１流路側から見た模式的平面図、
（ｂ）は分離壁を外した第２の液流路を第１流路側から
見た模式的平面図、および（ｃ）は可動部材と第２の液
流路との配置関係を（ａ）と（ｂ）との配置を重ねるこ
とで模式的に示した透視図である。

【図９】本発明に適用される液体吐出ヘッドの流路方向
の模式的断面図であって、θ_Mとθ_Eとの関係の第一の
例を示す。

【図１０】本発明に適用される液体吐出ヘッドの流路方
向の模式的断面図であって、θ_Mとθ_Eとの関係の第二
の例を示す。

【図１１】本発明に適用される液体吐出ヘッドの流路方
向の模式的断面図であって、θ_Mとθ_Eとの関係の第三
の例を示す。

【図１２】本発明に適用される液体吐出ヘッドの流路方
向の模式的断面図であって、θ_Mとθ_Eとの関係の第四
の例を示す。

【図１３】本発明に適用される液体吐出ヘッドの可動部
材の動作を説明するための模式的断面図であって、
（ａ）は可動部材が閉じている状態、（ｂ）は可動部材
が開いている状態を示す。

【図１４】本発明に適用される液体吐出ヘッドの可動部
材の他の例を示すもので、（ａ）、（ｂ）、および
（ｃ）はそれぞれ異なる形状の可動部材を第１流路側か
ら見た模式的平面図である。

【図１５】本発明に適用される液体吐出ヘッドの模式的
断面図であり、本発明の角度規定を満たすための転移ス
トッパの一例を説明するためのものである。

【図１６】本発明に適用される液体吐出ヘッドの縦方向
断面図であり、（ａ）は保護膜（保護層）が設けられた
もの、（ｂ）は保護膜（保護層）がないものを示す。

【図１７】本発明に適用される液体吐出ヘッドに設けら
れた電気熱変換体の発熱部を駆動するための矩形パルス
を示すグラフであり、横軸は矩形パルスの印加時間（パ
ルス幅）、縦軸は矩形パルスの電圧を示す。

【図１８】本発明に適用される液体吐出ヘッドの内２流
路構成を説明するための模式的断面図である。

【図１９】本発明に適用される液体吐出ヘッドの内２流
路構成を説明するための模式的な部分分解斜視図であ
る。

【図２０】本発明の液体吐出ヘッドカートリッジの一実
施形態を説明するための模式的な部分分解斜視図であ
る。

【図２１】本発明にもとづく液体吐出装置の概略的構成
を説明するための斜視図である。

【図２２】本発明にもとづく液体吐出装置を動作させる
制御系全体の概略的構成を説明するためのブロック図で
ある。

【図２３】本発明にもとづくインクジェット記録システ
ムの一例を説明するための模式的斜視図である。

【図２４】本発明に適用される液体吐出ヘッドカートリ
ッジに液体（インク）を供給するためのインクジェット
ヘッドを説明するための模式的側面図である。

【図２５】従来の液体吐出ヘッドを説明するためのもの
で、（ａ）は内部を部分的に遠視した模式的な斜視図、
（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１素子基板２発熱体３発熱体の面積中心１０液流路１１気泡発生領域１２液体供給路１３共通液室１４第１液流路１５第１共通液室１６第２の液流路１７第２共通液室１８吐出口１９狭搾部２１供給路２８吐出口部３０分離壁３１可動部材３２自由端３３支点３４土台３５開口部（スリット）４０気泡５０溝付き部材５１最大変位角度θ_M制御部６０押さえバネ７０支持体８０液体供給部材９０液体容器１０４配線電極１０５抵抗層１０７基体１０５被記録媒体１１２ギヤ１１３ギヤ１１５キャリッジ軸２００液体吐出ヘッド部（ヘッド部）２０１液体吐出ヘッド２０３ヘッドキャップ２０４インク容器２０６搬送ベルト２５１前処理装置２５２後処理装置３００ホストコンピュータ３０１入力インタフェイス３０２ＣＰＵ３０３ＲＯＭ３０５モータドライバ３０６駆動モータ３０７ヘッドドライバ５０１キット容器５１０インクジェットヘッド５１１インク吐出部５２０インク容器５２１大気連通口５３１挿入部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者木村牧子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】液体を吐出する吐出口を有する吐出口部
と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配さ
れ、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動部
材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に基
づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最大
変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐出方法であ
って、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_M−５°≦
θ_M≦２θ_E＋５°とすることを特徴とする液体吐出方
法。
【請求項２】請求項１に記載の液体吐出方法におい
て、前記可動部材の最大変位時における角度θ_Mを前記
接続面の吐出口部の最上端と前記支点部とを結ぶ線が基
準面となす角度以上とすることを特徴とする液体吐出方
法。
【請求項３】請求項１に記載の液体吐出方法におい
て、可動部材の最大変位時における角度θ_Mを２θ_M≦
θ_Mとすることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の
液体吐出方法において、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することを特徴とする液体吐出
方法。
【請求項５】液体を吐出する吐出口を有する吐出口部
と、該吐出口部に連通する第１の液流路と、気泡発生領
域を有する第２の液流路と、該気泡発生領域に面して配
され、支点部より吐出口部側に自由端を備えた可動部材
とを有する液体吐出ヘッドを用い、前記気泡発生領域に
気泡を発生させ、該気泡の発生に基づく圧力によって前
記可動部材を基準面の位置から最大変位位置に変位させ
て液体を吐出する液体吐出方法であって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E−５°≦
θ_E＋５°とすることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項６】請求項５に記載の液体吐出方法におい
て、前記可動部材の最大変位時における角度θ_Mを前記
接続面の吐出口部の最上端と前記支点部とを結ぶ線と基
準面がなす角度以上とすることを特徴とする液体吐出方
法。
【請求項７】請求項５に記載の液体吐出方法におい
て、可動部材の最大変位時における角度θ_Mを２θ_E≦
θ_Mとすることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項８】請求項５から７のいずれか一項に記載の
液体吐出方法において、上記方法に用いられるヘッドで
あって、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
体と吐出することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項９】液体を吐出する吐出口を有する吐出口部
と、該吐出部に連通する液流路と、該液体に気泡を発生
させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配さ
れ、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動部
材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に基
づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最大
変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐出方法であ
って、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E−７°≦
θ_M≦２θ_E＋７°とすることを特徴とする液体吐出方
法。
【請求項１０】液体を吐出する吐出口を有する吐出口
部と、該吐出口部に連通する第１の液流路と、気泡発生
領域を有する第２の液流路と、該気泡発生領域に面して
配され、支点部より吐出口部側に自由端を備えた可動部
材とを有する液体吐出ヘッドを用い、前記気泡発生領域
に気泡を発生させ、該気泡の発生に基づく圧力によって
前記可動部材を基準面の位置から最大変位位置に変位さ
せて液体を吐出する液体吐出方法であって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E−７°≦
θ_M≦２θ_E＋７°とすることを特徴とする液体吐出方
法。
【請求項１１】請求項１０に記載の液体吐出方法にお
いて、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が同じ液体であることを特徴と
する液体吐出方法。
【請求項１２】請求項１０に記載の液体吐出方法にお
いて、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が異なる液体であることを特徴
とする液体吐出方法。
【請求項１３】請求項９から１２のいずれか一項に記
載の液体吐出方法において、前記可動部材の最大変位時
における角度θ_Mを前記接続面の吐出口部の最上端と前
記支点部とを結ぶ線が基準面となす角度以上とすること
を特徴とする液体吐出方法。
【請求項１４】請求項９から１２のいずれか一項に記
載の液体吐出方法において、可動部材の最大変位時にお
ける角度θ_Mを、２θ_E≦θ_Mとすることを特徴とする
液体吐出方法。
【請求項１５】請求項９から１２のいずれか一項に記
載の液体吐出方法において、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することを特徴とする液体
吐出方法。
【請求項１６】液体を吐出する吐出口を有する吐出口
部と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気泡を
発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配
され、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動
部材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に
基づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最
大変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐出方法で
あって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、前記接続面の吐
出口部の最上端と前記支点部とを結ぶ軸の角度以上であ
り、かつθ_M≦２θ_E＋５°とすることを特徴とする液
体吐出方法。
【請求項１７】液体を吐出する吐出口を有する吐出口
部と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気泡を
発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配
され、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動
部材と、を有する液体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に
基づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最
大変位位置に変位させて液体を吐出する液体吐出方法で
あって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角にすると共に、前記接続面の吐
出口部の最上端を前記支点部とを結ぶ軸の角度以上であ
り、かつ２θ_E−５°≦θ_M≦２θ_Eとすることを特徴
とする液体吐出方法。
【請求項１８】請求項１，５，９または１０のいずれ
か一項に記載の液体吐出方法において、前記吐出口部に
連通する液流路の天井の高さは、前記支点部上より前記
自由端上の方が高いことを特徴とする液体吐出方法。
【請求項１９】請求項１，５，９または１０のいずれ
か一項に記載の液体吐出方法において、前記可動部材と
対面する側に気泡を発生させるための発熱体が配されて
おり、その間が気泡発生領域であることを特徴とする液
体吐出方法。
【請求項２０】液体を吐出する吐出口を有する吐出口
部と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気泡を
発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配
され、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動
部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、気泡の発生に基づく圧力によって前記可動部材を基準面
の位置から最大変位位置に変位させて液体を吐出する際
に、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E−５°≦
θ_M≦２θ_E＋５°であることを特徴とする液体吐出ヘ
ッド。
【請求項２１】液体を吐出する吐出口を有する吐出口
部と、該吐出口部に連通する第１の液流路と、気泡発生
領域を有する第２の液流路と、該気泡発生領域に面して
配され、支点部より吐出口部側に自由端を備えた可動部
材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記気泡発生領域に気泡を発生させ、該気泡の発生に基
づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最大
変位位置に変位させて液体を吐出する際に、前記基準面
を基準とし、前記支点部を中心とした前記可動部材の前
記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出口部が前記
液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心軸とが交差
する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_Eとしたと
き、θ_Mを鋭角にすると共に、２θ_E−５°≦θ_M≦２
θ_E＋５°を満たすことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２２】液体を吐出する吐出口を有する吐出口
部と、該吐出口部に連通する液流路と、該液体に気泡を
発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して配
され、支点部より前記吐出口部側に自由端を備えた可動
部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、気泡の発生に基づく圧力によって前記可動部材を基準面
の位置から最大変位位置に変位させて液体を吐出する際
に、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E−７°≦
θ_M≦２θ_E＋７°であることを特徴とする液体吐出ヘ
ッド。
【請求項２３】液体を吐出する吐出口を有する吐出口
部と、該吐出口部に連通する第１の液流路と、気泡発生
領域を有する第２の液流路と、該気泡発生領域に面して
配され、支点部より吐出口部側に自由端を備えた可動部
材とを有する液体吐出ヘッドであって、前記気泡発生領域に気泡を発生させ、該気泡の発生に基
づく圧力によって前記可動部材を基準面の位置から最大
変位位置に変位させて液体を吐出する際に、前記基準面
を基準とし、前記支点部を中心とした前記可動部材の前
記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出口部が前記
液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心軸とが交差
する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_Eとしたと
き、θ_Mを鋭角とすると共に、２θ_E−７°≦θ_M≦２
θ_E＋７°を満たすことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２４】液体を吐出する液体吐出ヘッドは、液
体を吐出する吐出口を有する吐出口部と、該吐出口部に
連通する液流路と、該液体に気泡を発生させる気泡発生
領域と、該気泡発生領域に面して配され、支点部より前
記吐出口部側に自由端を備えた可動部材と、を有する液
体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に基づく圧力によって
前記可動部材を基準面の位置から最大変位位置に変位さ
せて液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ_Mを鋭角とすると共に、前記接続面の吐
出口部の最大端と前記支点部とを結ぶ軸の角度以上であ
り、かつθ_M≦２θ_E＋５°を満たすことを特徴とする
液体吐出ヘッド。
【請求項２５】液体を吐出する液体吐出ヘッドは、液
体を吐出する吐出口を有する吐出口部と、該吐出口部に
連通する液流路と、該液体に気泡を発生させる気泡発生
領域と、該気泡発生領域に面して配され、支点部より前
記吐出口部側に自由端を備えた可動部材と、を有する液
体吐出ヘッドを用い、気泡の発生に基づく圧力によって
前記可動部材を基準面の位置から最大変位位置に変位さ
せて液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、前記基準面を基準とし、前記支点部を中心とした前記可
動部材の前記最大変位時における角度をθ_M、前記吐出
口部が前記液流路に接続する接続面と前記吐出口の中心
軸とが交差する点と前記支点部とを結ぶ軸の角度をθ_E
としたとき、θ _Mを鋭角とすると共に、前記接続面の吐
出口部の最上端と前記支点部とを結ぶ軸の角度以上であ
り、かつ２θ_E−５°≦θ_M≦２θ_Eを満たすことを特
徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２６】請求項２０から２４のいずれか一項に
記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記吐出口部に連通す
る液流路の天井の高さは、前記支点部上より前記自由端
上の方が高いことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２７】請求項２０から２４のいずれか一項に
記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記可動部材と対面す
る側に気泡を発生させるための発熱体が配されており、
その間が気泡発生領域であることを特徴とする液体吐出
ヘッド。
【請求項２８】気泡の発生によって液体を吐出する液
体吐出装置であって、請求項２０から２５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２９】気泡の発生によって液体を吐出する液
体吐出装置であって、請求項２０から２５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。