JPH1024591A

JPH1024591A - 液体吐出装置

Info

Publication number: JPH1024591A
Application number: JP18388396A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Nishimoto; 一成西本; Toshio Kashino; 俊雄樫野; Yoshie Nakada; 佳恵中田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】液体吐出装置において、用いる記録媒体に応
じて記録媒体とヘッドとのギャップを大きくとった場合
でも、良好な記録を行う。【解決手段】往（フォワード）および復（バックワー
ド）の走査でインクを吐出して記録を行う双方向記録に
おいて、ギャップが２ｍｍでインクの着弾点が一致する
ように調整されている場合（（ａ））、ギャップが４ｍ
ｍに変更されると（（ｂ））、往および復で相互に８０
μｍの着弾点にずれを生じる。このため、往走査に対す
る復走査での吐出位置（吐出タイミング）を１６０μｍ
の位置とし、これにより、往復走査での着弾点を一致さ
せることができる。

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装置に関する。

【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て記録を行
う液体吐出装置に関する。

【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。

【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】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、ＵＳＰ
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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【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１
（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。

【００１１】図１（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且つ、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１（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
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１（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。

【００１５】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。

【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６１−６９４６７号公
報、特開昭５５−８１１７２号公報、ＵＳＰ４，４８
０，２５９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】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。

【００１８】ところで、インクジェット記録方法は、現
在一般に知られている各種記録方式の中でも、記録時に
騒音の発生がほとんどないノンインパクト記録方式であ
って、かつ高速記録が可能であり、しかも普通紙に特別
の定着処理を必要とせずに記録が行える等々の利点を持
っており、近年著しい発展を遂げている。その中でも近
年の著しい情報処理技術の進歩の中で、コンピュータや
ファクシミリ、ワードプロセッサ等の出力装置としても
インクジェット記録方式を採用したものが広く普及して
きている。

【００１９】これらの利点を生かし、従来から利用され
ていた普通紙に対する記録に加え、それ以外の各種記録
媒体への記録にも応用が考案され、提案されてきてい
る。中でも、布帛への捺染に対する展開は注目されてい
る。

【００２０】染色される布帛には様々な種類があり、布
帛の種類に応じて表面の繊維の状態が異なる。とくに
は、布帛の表面で繊維が粗く立った状態のものもあり、
そのような布帛に対してインクジェット記録方式により
捺染を行う場合、液体吐出ヘッドの表面を保護するため
液体吐出ヘッドの吐出口が形成される面と被記録媒体が
接触しないようにする必要がある。吐出口が形成される
面と被記録媒体との距離（ギャップ）を大きくした場
合、吐出のタイミングと吐出された液滴が被記録媒体に
着弾するまでの時間が変わるため、液体吐出ヘッドの往
復の走査中で記録を行う双方向記録において、往復での
記録がずれてしまう。また、吐出口の面と被記録媒体と
のギャップが大きくなるため、吐出した液滴を正確な位
置に着弾させるためには、液滴の吐出速度が高い液体吐
出ヘッドが必要とされる。

【００２１】また、インクジェット記録方式は、このよ
うな布帛に限らず、木板やアクリル板など様々な被記録
媒体上へのプリントが可能である。このような様々な被
記録媒体に対応するため、液体吐出ヘッドと被記録媒体
とのギャップを調整する機構を備えた液体吐出装置も知
られている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、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の、根本的な吐出特性を、従来で
は考えられなかった観点から、従来では予想できない水
準に高めることを主たる課題とする。

【００２３】発明者達は、液滴吐出の原理に立ち返り、
従来では得られなかった気泡を利用した新規な液滴吐出
方法及びそれに用いられるヘッド等を提供すべく鋭意研
究を行った。このとき、流路中の可動部材の機構の原理
を解析すると言った液流路中の可動部材の動作を起点と
する第１技術解析、及び気泡による液滴吐出原理を起点
とする第２技術解析、さらには、気泡形成用の発熱体の
気泡形成領域を起点とする第３解析を行うことにした。

【００２４】これらの解析によって、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。

【００２５】つぎに、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、
発明者ら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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】発明者らは、このように研究で得られた知
見および、総合的観点から優れた液体の吐出原理を見い
だし本発明を成すに至った。

【００２９】本発明の主たる目的は以下の通りである。

【００３０】第１の目的は、発生した気泡を根本的に制
御することで極めて新規な液体吐出原理を提供すること
にある。

【００３１】本発明の第２の目的は、吐出効率、吐出圧
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装置を提供
することにある。

【００３２】本発明の第３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装置を提供することにある。

【００３３】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
装置を提供することにある。

【００３４】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装置を提供することにあ
る。

【００３５】特に本発明は、本発明に係る液体吐出ヘッ
ドがその発生する気泡の圧力を液体吐出に有効に用い液
体吐出速度を大きくでき、これによりヘッドと記録媒体
とのギャップを大きくとっても液体の着弾精度が低下し
ないという利点を積極的に利用したものであり、ギャッ
プを大きくとる必要がある記録媒体等、多様な記録媒体
に対して、常に良好な記録を行うことができる液体吐出
装置を提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出口面と被記録媒体
とのギャップを調整可能な構成を備え、被記録媒体に記
録を行う液体吐出装置において、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、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、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する液体
吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被
記録媒体に着弾する位置を決定するパラメータの少なく
とも１つを検知する検知手段と、異なるタイミングで液
体吐出ヘッドから吐出されるそれぞれの液体を同一個所
に着弾させて記録を行うとき、前記検知手段が検知する
パラメータに基づき、前記それぞれの液体相互の吐出タ
イミングを調整する調整手段と、を具えたことを特徴と
する。

【００３７】また、液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐
出口面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を備
え、被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、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、を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘ
ッドから吐出された液体が被記録媒体に着弾する位置を
決定するパラメータの少なくとも１つを検知する検知手
段と、異なるタイミングで液体吐出ヘッドから吐出され
るそれぞれの液体を同一個所に着弾させて記録を行うと
き、前記検知手段が検知するパラメータに基づき、前記
それぞれの液体相互の吐出タイミングを調整する調整手
段と、を具えたことを特徴とする。

【００３８】さらに、液体を吐出する液体吐出ヘッドの
吐出口面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を
備え、被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、
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、を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドか
ら吐出された液体が被記録媒体に着弾する位置を決定す
るパラメータの少なくとも１つを検知する検知手段と、
異なるタイミングで液体吐出ヘッドから吐出されるそれ
ぞれの液体を同一個所に着弾させて記録を行うとき、前
記検知手段が検知するパラメータに基づき、前記それぞ
れの液体相互の吐出タイミングを調整する調整手段と、
を具えたことを特徴とする。

【００３９】さらに、液体を吐出する液体吐出ヘッドの
吐出口面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を
備え、被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、
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する液体吐出ヘ
ッドと、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被記録媒
体に着弾する位置を決定するパラメータの少なくとも１
つを検知する検知手段と、異なるタイミングで液体吐出
ヘッドから吐出されるそれぞれの液体を同一個所に着弾
させて記録を行うとき、前記検知手段が検知するパラメ
ータに基づき、前記それぞれの液体相互の吐出タイミン
グを調整する調整手段と、を具えたことを特徴とする。

【００４０】さらに、液体を吐出する液体吐出ヘッドの
吐出口面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を
備え、被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、
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、を有する液体吐出ヘッド
と、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被記録媒体に
着弾する位置を決定するパラメータの少なくとも１つを
検知する検知手段と、異なるタイミングで液体吐出ヘッ
ドから吐出されるそれぞれの液体を同一個所に着弾させ
て記録を行うとき、前記検知手段が検知するパラメータ
に基づき、前記それぞれの液体相互の吐出タイミングを
調整する調整手段と、を具えたことを特徴とする。

【００４１】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。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。

【００４２】特に、上記液体吐出ヘッドは吐出速度を大
とすることができ、これによりギャップ等のパラメータ
を大きくしても着弾精度は低下しないが、同一個所に異
なるタイミングで液体を吐出する場合には、上記ギャッ
プ等により着弾位置が相互にずれることがある。このた
め、検知手段が検知するパラメータに基づいて吐出タイ
ミングを調整し、これにより着弾位置のずれを修正する
ことができる。

【００４３】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（又は可動部
材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、
又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。

【００４４】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、
又は、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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００４８】（実施形態１）まず本実施形態では液体を
吐出するための、気泡に基づく圧力の伝搬方向や気泡の
成長方向を制御することで吐出力や吐出効率の向上を図
る場合の例を説明する。

【００４９】図２はこのような本実施形態の液体吐出ヘ
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３はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示してい
る。

【００５０】本実施形態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（本実施形態において
は４０μｍ×１０５μｍ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１０が配されている。液流路１０は吐出口
１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液体を
供給するための共通液室１３に連通しており、吐出口か
ら吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室１３
から受け取る。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】発熱体２を発熱させることで可動部材３１
と発熱体２との間の気泡発生領域１１の液体に熱を作用
し、液体にＵＳＰ４，７２３，１２９に記載されている
ような膜沸騰現象に基づく気泡を発生させる。気泡の発
生に基づく圧力と気泡は可動部材に優先的に作用し、可
動部材３１は図２（ｂ）、（ｃ）もしくは図３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。

【００５４】ここで、本発明の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。

【００５５】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５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。

【００５６】図４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。

【００５７】これに対して、図５で示される本発明の場
合には、可動部材３１が図４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。

【００５８】次に図２に戻って、本実施形態の液体吐出
ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。

【００５９】図２（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。

【００６０】図２（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。

【００６１】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。

【００６２】図２（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。

【００６３】図２（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。

【００６４】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２（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。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。

【００６５】図２を用いて本発明における液供給メカニ
ズムをさらに詳しく説明する。

【００６６】図２（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。）。

【００６７】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。

【００６８】これに対して本実施形態は可動部材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。

【００６９】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。

【００７０】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、本実施形態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。

【００７１】このように本発明は、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。

【００７２】本発明の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。本発明においては、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。

【００７３】次に、本実施形態の更なる特徴的な構造と
効果について、以下に説明する。

【００７４】本実施形態の第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１
２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、本実施形態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。

【００７５】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２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。

【００７６】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６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６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。

【００７７】補足すれば、本実施形態図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。

【００７８】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。

【００７９】また、本実施形態の構成においては可動部
材３１の自由端が瞬間的な機械的変位を行っていること
も、液体の吐出に対して有効に寄与している考えられ
る。

【００８０】図７および図８は、上述した液体吐出ヘッ
ドを用いたインクジェット捺染装置の概略構成を示すそ
れぞれ側面図および斜視図である。

【００８１】これら図において、４はプリント媒体とし
ての布帛であり、不図示のモータによって駆動される巻
出しローラ１３１０の回転に応じて巻出され、中間ロー
ラ１３２０，１３３０を介して搬送手段１２００に至
る。搬送手段１２００は、プリント部１１００に対向す
る部位に設けられ、この搬送手段１２００により実質的
に水平方向に搬送された後、送りローラ１２１４および
中間ローラ１５２０，１５３０，１５４０を介して巻取
りローラ１５００によって巻取られる。

【００８２】枠体１０５０の内部には、布帛４の搬送方
向に直交した方向に一対の平行なガイドレール１１２０
が配されている。このガイドレール１１２０上にはボー
ルベアリング１１１１を介してヘッドキャリッジ１００
３が取付けられ、これにより、ヘッドキャリッジ１００
３が上記一対のガイドレールに沿った主走査方向に往復
移動できるような構成となっている。なおヘッドキャリ
ッジ１００３は、枠体１０５０の一側壁に固定された駆
動モータ（不図示）によって駆動ベルト（不図示）を介
して駆動される。また、ヘッドキャリッジ１００３の内
部下面には、布帛１００４に対して画像形成を行うため
のヘッドユニット１１０１が取付けられている。

【００８３】ヘッドユニット１１０１には、布帛１００
４の搬送方向と同一の方向に多数のインク吐出口を配列
した、上述の吐出原理からなるインクジェットヘッド
が、インク色毎に上記主走査方向と同方向に複数設けら
れている。さらに、後述されたように、各インク色につ
いてはプリント解像度が異なる２つのヘッドが設けられ
ている。このようなヘッドユニット１１０１は、布帛１
００４の搬送方向において２組設けられている。これら
２組のヘッドユニット１１０１は、布帛１００４の搬送
に伴ない同一の走査領域を走査するように構成されてい
るが、それらの走査の間におけるインク吐出によってそ
れぞれ形成されるドットの配置は、例えばチェッカ模様
のように相補的なものである。

【００８４】各ヘッドユニットのインクジェットヘッド
には、必要に応じて複数のインク貯蔵タンクユニット１
３００からインク供給経路である各中継チューブ類１０
３０を介して種々のインクが供給されるように構成され
ている。これらのインク供給経路はヘッドキャリッジ１
００３と同様に移動するので、移動のしやすさおよび破
損防止のためにキャタピラ内（不図示）に配置してい
る。

【００８５】また、ヘッドユニット１１０１の主走査方
向の移動におけるホームポジションの下部には、キャッ
ピングユニット１２００が設けられている。キャッピン
グユニット１２００は、非プリント時に各ヘッドの吐出
口面に当接されるものであり、非プリント時に各ヘッド
がキャッピングユニット１２００と対向する一であるホ
ームポジション位置へ移動し、これによりキャッピング
が行われるものである。

【００８６】図９は、上記インクジェット捺染装置にお
けるギャップ調整機構の外観を模式的に示す図であり、
プリンタ部の下方に配置される一対のプラテンローラ１
１４０を上下動することにより、搬送ローラ１２１０お
よび１２２０によって張設される搬送ベルト１２３０の
プラテン部Ｐ₂ を上下動して、ヘッドギャップを調整す
るものである。

【００８７】同図に示すように、プラテンローラ１１４
０Ａおよび１１４０Ｂは、両端をプラテンローラ軸受２
４１０Ａおよび２４１０Ｂにより支持されている。各プ
ラテンローラ軸受２４１０Ａおよび２４１０Ｂは、搬送
ローラ支持側板１１６０に設けられた軸受ホルダによっ
て軸方向およびそれに直交する左右方向の位置が規制さ
れた状態で上下方向に移動自在に支持されており、その
下側は上下動軸２４３０Ａおよび２４３０Ｂが、プラテ
ンローラ軸受２４１０Ａおよび２４１０Ｂに対して不回
転に固定されている。各上下動軸２４３０Ａおよび２４
３０Ｂは、その下端が上下動軸支え２４４０Ａおよび２
４４０Ｂによって上下動移動自在に支持されている。ま
た、各上下動軸２４３０Ａおよび２４３０Ｂの途中には
ヘリカルギア２４５０Ａおよび２４５０Ｂが嵌合してお
り、上下動軸２４３０Ａおよび２４３０Ｂの周囲に形成
された雄ねじとヘリカルギア２４５０Ａおよび２４５０
Ｂの内周に形成された雌ねじとが噛み合っている。各ヘ
リカルギア２４５０Ａおよび２４５０Ｂは、上下方向の
位置が規制された状態で回転自在に支持されており、該
ヘリカルギア２４５０Ａおよび２４５０Ｂの回転によ
り、上下動軸２４３０Ａおよび２４３０Ｂが上下動する
ようになっている。

【００８８】このように各プラテンローラ１１４０Ａお
よび１１４０Ｂの端部をそれぞれ独立で上下動する機構
はプラテンローラ１１４０Ａおよび１１４０Ｂを設置す
る際に必須であり、プラテンローラ１１４０Ａおよび１
１４０Ｂの設置の際には４つのヘリカルギア２４５０Ａ
および２４５０をそれぞれ回転することによりプラテン
ローラ軸受２４１０Ａおよび２４１０Ｂを上下動し、プ
リント部１０００のプリンタヘッドに対する平行度を出
す。そして、本例のヘッドギャップ調整機構は、これら
のヘリカルギア２４５０Ａおよび２４５０Ｂを連動し
て、プラテンローラ１１４０Ａおよび１１４０Ｂ全体を
上下動するものである。

【００８９】連動機構は、プラテンローラ１１４０Ａお
よび１１４０Ｂの両端にそれぞれ設けられている２つず
つのヘリカルギア２４５０Ａおよび２４５０Ｂにそれぞ
れ噛み合って両者を連動する連動用ヘリカルギア２４６
０と、何れか一方（本例の場合下流側）のプラテンロー
ラ１１４０Ｂの両端のヘリカルギア２４５０Ｂにそれぞ
れ噛み合う一対のウォームギア２４７０とを具備する。
各連動用ヘリカルギア２４６０は、それぞれプラテンロ
ーラ１１４０Ａおよび１１４０Ｂの両端に設けられた上
下動軸支え２４４０の間に配設されるヘリカルギア軸受
２４６１によって両端が回転自在に支持されている軸２
４６２に固定されている。一方、ウォームギア２４７０
は、プラテンローラ１４０Ｂに沿って配置されたウォー
ムギア軸２４７１に固着されており、ウォームギア軸２
４７１は両端側の搬送ベルト支持側板１１６０に設けら
れた軸受板２４７２により回転自在に支持されている。
また、ウォームギア軸２４７１の一端は軸受板２４７２
を貫通しており、貫通した端部にはハンドル２４７３が
固着されている。かかる連動機構では、ハンドル２４７
３を回転させてウォームギア２４７０を回転することに
より、ウォームギア２４７０と噛み合ったヘリカルギア
２４５０Ｂが回転し、この回転が連動用ヘリカルギア２
４６０を介して他のヘリカルギア２４５０Ａに伝達され
る。すなわち、ハンドル２４７３の回転により、ヘリカ
ルギア２４５０Ａおよび２４５０Ｂが同時に同方向に回
転し、プラテンローラ１４０Ａおよび１４０Ｂは、プリ
ンタ部との平行度を保ったまま上下方向に平行移動する
ことができる。なお、従動ローラ１２１０には、その軸
受１５１１を駆動ローラ１２２０とは反対方向に付勢す
るベルトテンションバネ１５１２が設けられている。し
たがって、ヘッドギャップ調整をしても従動ローラ１２
１０が搬送ベルト１２３０のテンションを一定に保つよ
うに追従移動するので、搬送ベルトのテンションは一定
に保たれる。

【００９０】ここで、連動機構の連動用ヘリカルギア２
４６０およびウォームギア２４７０は、着脱自在に設け
られている。すなわち、最初に、プラテンローラ１１４
０Ａおよび１１４０Ｂの４つの端部をそれぞれ独立して
上下動するためのヘリカルギア２４５０Ａおよび２４５
０Ｂを回転することによりプラテンローラ１１４０の平
行度を調整した後、この状態で連動用ヘリカルギア２４
６０およびウォームギア２４７０を設け、連動機構とす
る。

【００９１】上述のギャップ調整機構には、後述の、い
わゆるレジストレーション調整で用いられる近接センサ
（不図示）が設けられ、これによりギャップの大きさま
たはその変化量が検出される。なお、近接センサとして
は光学式等、種々のものを用いることができる。

【００９２】本例のヘッドギャップ調整装置の特長は、
平行度を調整した後のヘリカルギア２４５０Ａおよび２
４５０Ｂを利用し、これらを平行度を保ったまま連動用
ヘリカルギアで固定かつ連動し、さらにこれらをウォー
ムギア２４７０およびウォームギア軸２４７１で連動す
ることにより、プラテンローラ１１４０Ａおよび１１４
０Ｂを容易に上下方向に平行移動できるという点であ
る。したがって、装置の無駄がなく、ヘッドギャップは
非常に容易に変更することができるという効果がある。

【００９３】以上示した本実施形態のインクジェット捺
染装置は、記録媒体として種々の繊維からなる布帛の
他、皮革、板材、加工品であるＴシャツ等、その表面に
一定以上の凹凸がある種々の媒体に記録を行うことがで
きるものである。換言すれば、本実施形態で用いる新規
な液体吐出ヘッドは、前述したように上記のような種々
の媒体に適合する多様な液体、例えば色材濃度が高く皮
革的粘性の高い液体等を良好に吐出できるという利点を
有するとともに、原理的に吐出速度が大きく、これによ
り、上記種々の媒体に応じて媒体とのギャップを大きく
しても着弾精度が低下しないという利点をも有するもの
である。通常のプリンタ等では約１ｍｍのギャップが確
保されるように設計されるのに対し、本実施形態のイン
クジェット捺染装置は１ｍｍ以上のギャップに適応する
ことができる。この結果、布、皮革、羊毛等の記録媒体
は通常、前処理によってその表面の凹凸が０．５ｍｍ程
度以下の範囲に治められるが、本実施形態の場合、その
ような前処理を省略することも可能となる。また、本実
施形態の新規な液体吐出ヘッドは、その吐出原理を大と
して液滴の運動エネルギーを大とすることができること
から、羊毛等のけば立ちによって吐出液滴の飛翔が影響
を受けることも少なく、このことによっても高い着弾精
度を得ることができ、また、良好なドットを形成するこ
とができる。

【００９４】本発明は、以上のような新規ヘッドによる
利点を有効に発揮すべく、種々の記録媒体に対応可能と
するものであるが、そのためのギャップ調整が行われた
場合、同一画素に形成されるべき複数のドット形成位
置、すなわち、同一の画素を形成する複数の液滴の着弾
位置が変化する場合がある。

【００９５】図１０（ａ）および（ｂ）は、この着弾位
置の変化を説明する図であり、ブラック（ＢＫ）インク
により双方向記録を行う場合を示している。同図（ａ）
は液体吐出ヘッドと記録媒体とのギャップが２ｍｍの場
合についてレジストレーション調整が行われた場合を示
しており、往（フォワード）および復（バックワード）
それぞれの走査においてキャリッジスピードＫ１が０．
４ｍ／ｓｅｃ、吐出速度Ｖ１が２０ｍ／ｓｅｃの条件で
は、それぞれの走査での吐出タイミングは吐出位置に換
算してそれら位置間が８０μｍ離れているとき同一の着
弾点となることを示している。

【００９６】これに対し、記録媒体の変更により図１０
（ｂ）に示すようにギャップが４ｍｍに変化した場合、
往、復走査での吐出タイミングをそれに応じて変化させ
ないときは、着弾点が相互に８０μｍずれることにな
る。このような着弾点のずれは、記録品位上致命的であ
り、特に、ギャップの変化が大きくなり得る本実施形態
の捺染装置の場合は、記録品位の劣化は顕著となる。

【００９７】本実施形態は、以上のような着弾位置のず
れに対処すべく、ギャップの変更に応じて吐出タイミン
グを調整するものであり、その一例を図１１に示す。

【００９８】図１１は図１０（ａ）および（ｂ）と同一
の条件の場合の吐出タイミング調整（レジストレーショ
ン調整）を説明する図である。図に示すように、ギャッ
プを４ｍｍに変更したときは、それに応じて吐出タイミ
ングを吐出位置に換算してそれら位置間の距離を１６０
μｍとなるように調整する。

【００９９】なお、図１０，図１１に示したレジストレ
ーション調整は、双方向の場合について着弾位置を同一
とするものであったが、双方記録の場合に限らず、例え
ば片方向記録の場合において異なる移動のインクをそれ
ぞれ吐出する場合、ギャップを変更しても着弾位置相互
のずれは生じないが、これら着弾点の記録媒体に対する
相対的位置は変化することになり、このような場合にも
本発明を適用できることは明らかである。

【０１００】図１２は、上述したレジストレーション調
整を含め本実施形態のインクジェット捺染装置の制御構
成を示すブロック図である。

【０１０１】捺染装置は、ホストコンピュータ３００よ
り記録情報を制御信号として受ける。記録情報は記録装
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、
記録するデータ（画像データ）に変換する。

【０１０２】またＣＰＵ３０２は前記画像データを記録
媒体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。

【０１０３】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記録媒体としては、各種の紙
やＯＨＰシートの他、前述のように、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。

【０１０４】図９を参照して説明したギャップ機構によ
るギャップの変更は、前述したようにギャップ測定用の
近接センサ３１０によって検知することができ、この検
知情報はＣＰＵ３０２に入力して上述の吐出タイミング
制御に用いられる。なお、ギャップ情報は近接センサに
よって検知する構成に限らず、操作パネル３１１を介し
てオペレータがギャップ情報を入力する構成を併用する
かまたは単独で用いるようにしてもよい。

【０１０５】図１３はギャップ変更に伴う吐出位置（吐
出タイミング）の変更処理の手順を示すフローチャート
である。

【０１０６】本処理は、例えばオペレータが図９で説明
したように、手動によりギャップを変更した際、操作パ
ネルの所定のキー操作によって起動されるものであり、
まず、ステップＳ１で近接センサの検出値が変化したか
否かが、それまでの検出値と比較することによって判断
される。検出値が変化していない場合には本処理を終了
し、変化していると判断された場合はステップＳ２に進
む。ステップＳ２では、図１０および図１１を参照して
説明したように、まず変化量または変化後のギャップを
求め、この値に基づき往走査に対する復走査の吐出位置
（吐出タイミング）を演算する。その後、ステップＳ３
で所定のメモリにこの復走査での吐出位置情報を設定し
て本処理を終了する。

【０１０７】ＣＰＵ３０２は、この設定情報に基づき、
復走査における記録データやイネーブル信号等の供給タ
イミングを制御し、これにより図１１に示したようなレ
ジストレーションの調整を行うことができる。

【０１０８】なお、上述の実施形態では、近接センサが
検出するギャップに応じてレジストレーションの調整を
行うものとしたが、用いる記録媒体に応じてギャップが
定められている場合には、例えばオペレータが記録媒体
情報を入力し、この情報を上記対応関係に基づいてギャ
ップ情報に変換して用いることもできる。

【０１０９】また、本発明のレジストレーション調整が
行われるのは、ギャップが変更された場合には限られな
い。図１０および図１１の説明からも明らかなように、
吐出速度またはキャリッジ速度が変化した場合にもレジ
ストレーション調整は必要となる。吐出速度が変化する
場合としては、異なるヘッドを用いたとき、または用い
るインクの種類を変更した場合がある。また、キャリッ
ジ速度が変化する場合として記録モードが変わり１ライ
ンの走査回数が変化した場合などがある。

【０１１０】（実施形態２）図１４に液体吐出ヘッドの
第２の実施形態を示す。この図１４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６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
実質的に平坦もしくは、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。

【０１１１】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。

【０１１２】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、先の実施形態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
いても先の実施形態と同様の機能、効果を得ることがで
きる。

【０１１３】また、本実施形態においては、図２や図６
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。

【０１１４】なお、本実施形態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。

【０１１５】（実施形態３）図１５は、本発明液体吐出
ヘッドの基本的な概念の一つを示すもので、本発明の第
３実施形態となる。図１５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形態である。

【０１１６】前述の実施形態の多くは、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、本実施形態は、
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。

【０１１７】構成上で説明すると、図１５では、前述の
図３（第１実施形態）に比較すると、図３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）が本実施形態では設け
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、この構成が本実施形態であ
る。

【０１１８】本実施形態では、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４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形態と
同様に向上する。前記実施形態に比較して本実施形態
は、発熱体の駆動に対する応答性が優れている。

【０１１９】また、本実施形態は、構造上簡単であるた
め製造上の利点がある。

【０１２０】本実施形態の可動部材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。

【０１２１】液体の供給時におけるリフィルは、本実施
形態の場合には、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。

【０１２２】本第３実施形態の変形実施形態としては、
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。

【０１２３】（実施形態４）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形態で説明
する。図１６はこのようなヘッド構造の横断面図であ
る。図１６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
在している実施形態を示している。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。

【０１２４】また、自由端が先の実施形態に比較して吐
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。

【０１２５】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。

【０１２６】また、自由端形状は、図１５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。

【０１２７】（実施形態５）図１７（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は本発明の第５実施形態である。

【０１２８】本実施形態の構造は先の実施形態と異な
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。

【０１２９】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形態と
同様である。

【０１３０】本実施形態は、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。

【０１３１】図１７（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１７（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。

【０１３２】図１７（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。

【０１３３】（実施形態６）以下、図面を参照して本発
明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドについて説明す
る。

【０１３４】本実施形態においても主たる液体の吐出原
理については先の実施形態と同じであるが、本実施形態
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。

【０１３５】図１８は、本実施形態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１９はこの液体
吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。

【０１３６】本実施形態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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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１８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１１
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。

【０１４１】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、先の実施形態
と同様にしている。

【０１４２】また、先の実施形態で液供給路１２と発熱
体２との構造の関係について説明したが、本実施形態に
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。

【０１４３】次に図２０を用いて本実施形態の液体吐出
ヘッドの動作を説明する。

【０１４４】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。

【０１４５】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、先の実施形態
で説明したのと同様に発泡液にＵＳＰ４，７２３，１２
９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。

【０１４６】本実施形態においては、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６側に集中して伝搬し、気泡の成長をともなって可
動部材６が図２０（ａ）の状態から図２０（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。

【０１４７】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３
１が図２０（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。本実施形態においても、この吐
出液体の供給は前述の実施形態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。

【０１４８】本実施形態は、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実施形態等
と同じであるが、本実施形態のような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。

【０１４９】すなわち、上述の実施形態の構成による
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。

【０１５０】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。

【０１５１】さらに、本発明のヘッドの構造においては
先の実施形態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。

【０１５２】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。

【０１５３】＜その他の実施形態＞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について説
明を行ったが、以下にこれらの実施形態に好ましく適用
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
と２流路形態の実施形態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、両実施形態に適用
しうるものである。

【０１５４】＜液流路の天井形状＞図２１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２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。本実施形態においては可動部材の自由端３
２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。

【０１５５】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。

【０１５６】＜第２液流路と可動部材との配置関係＞図
２２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６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。

【０１５７】本実施形態の第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。

【０１５８】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。

【０１５９】しかし、本実施形態の場合、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１
１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。

【０１６０】なお、図２２（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。

【０１６１】なお、図２０（ｂ）や図２１においては、
可動部材６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〜３０μ
ｍとすることが望ましい。なお、本実施形態においては
この高さを１５μｍとした。

【０１６２】＜可動部材および分離壁＞図２３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２２
（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。

【０１６３】先の実施形態においては、板状可動部材３
１をおよびこの可動部材を有する分離壁５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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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２０、図２１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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】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。

【０１７５】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
４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。

【０１７６】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
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。

【０１７７】図２５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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】図２６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２７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。

【０１８２】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。

【０１８３】＜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。

【０１８４】図２８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２８（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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】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２８（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。

【０１８９】このように、前述の各実施形態における発
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。

【０１９０】本実施形態においては、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。

【０１９１】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。

【０１９２】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２９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。

【０１９３】＜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。

【０１９４】図３０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。

【０１９５】本実施形態においては、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。

【０１９６】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。

【０１９７】第１の液体（吐出液）は、図３０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３０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。

【０１９８】本実施形態では、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。

【０１９９】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。

【０２００】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３１で示す本実施形態の分
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。

【０２０１】本実施形態では、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。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】以上説明したように本実施形態によれば、
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。

【０２０７】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。

【０２０８】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。

【０２０９】＜吐出液体、発泡液体＞先の実施形態で説
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。

【０２１０】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。

【０２１１】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。

【０２１２】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。

【０２１３】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。

【０２１４】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。

【０２１５】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。

【０２１６】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。

【０２１７】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。

【０２１８】

【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。

【０２１９】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。

【０２２０】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。

【０２２１】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。

【０２２２】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。

【０２２３】特に、上記液体吐出ヘッドは吐出速度を大
とすることができ、これによりギャップ等のパラメータ
を大きくしても着弾精度は低下しないが、同一個所に異
なるタイミングで液体を吐出する場合には、上記ギャッ
プ等により着弾位置が相互にずれることがある。このた
め、検知手段が検知するパラメータに基づいて吐出タイ
ミングを調整し、これにより着弾位置のずれを修正する
ことができる。

【０２２４】この結果、常に良好な記録を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は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。

【図２】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３】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図であ
る。

【図４】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５】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６】本発明の液体の流れを説明するための模式図で
ある。

【図７】本発明の一実施形態に係るインクジェット捺染
装置の概略構成を示す側面図である。

【図８】上記インクジェット捺染装置の斜視図である。

【図９】上記インクジェット捺染装置におけるギャップ
調整機構を示す図である。

【図１０】（ａ）および（ｂ）はギャップの変化による
着弾点のずれを説明する図である。

【図１１】本発明の一実施形態によるレジストレーショ
ン調整を説明する図である。

【図１２】本実施形態のインクジェット捺染装置の制御
構成を示すブロック図である。

【図１３】上記実施形態によるレジストレーション調整
の手順を示すフローチャートである。

【図１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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１９】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２０】可動部材の動作を説明するための図である。

【図２１】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２２】可動部材と液流路の構造を説明するための図
である。

【図２３】可動部材の他の形状を説明するための図であ
る。

【図２４】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図で
ある。

【図２５】可動部材と発熱体との配置関係を示す図であ
る。

【図２６】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２７】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２８】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。

【図２９】駆動パルスの形状を示す模式図である。

【図３０】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３１】本発明のヘッドの分解斜視図である。

【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２００ヘッド３０２ＣＰＵ３０３ＲＯＭ３０４ＲＡＭ３０５モータドライバ３０６駆動用モータ３０７ヘッドドライバ３１０近接センサ３１１操作パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出口
面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を備え、
被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、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、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、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
で液体を吐出する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被記録媒体に着弾
する位置を決定するパラメータの少なくとも１つを検知
する検知手段と、異なるタイミングで液体吐出ヘッドから吐出されるそれ
ぞれの液体を同一個所に着弾させて記録を行うとき、前
記検知手段が検知するパラメータに基づき、前記それぞ
れの液体相互の吐出タイミングを調整する調整手段と、を具えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】前記液体吐出ヘッドを被記録媒体に対し
て走査させる走査手段をさらに具え、該走査手段による
往および復走査のそれぞれで前記それぞれの液体を吐出
することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】前記パラメータの少なくとも１つは、前
記液体吐出ヘッドと被記録媒体との間のギャップである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装
置。
【請求項４】前記ギャップは１ｍｍ以上であることを
特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】前記パラメータの少なくとも１つは、前
記走査手段による走査速度であることを特徴とする請求
項２に記載の液体吐出装置。
【請求項６】前記パラメータの少なくとも１つは、前
記液体吐出ヘッドの吐出速度であることを特徴とする請
求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項７】前記検知手段は、用いる被記録媒体の種
類に基づいてギャップを検知することを特徴とする請求
項３または４に記載の液体吐出装置。
【請求項８】前記被記録媒体は布帛であることを特徴
とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出装
置。
【請求項９】前記被記録媒体はプラスチックであるこ
とを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液
体吐出装置。
【請求項１０】前記被記録媒体は金属であることを特
徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出
装置。
【請求項１１】前記被記録媒体は木材であることを特
徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出
装置。
【請求項１２】前記被記録媒体は皮革であることを特
徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出
装置。
【請求項１３】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１２のいずれかに記載の液体
吐出装置。
【請求項１４】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１３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項１５】液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出
口面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を備
え、被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、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、を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被記録媒体に着弾
する位置を決定するパラメータの少なくとも１つを検知
する検知手段と、異なるタイミングで液体吐出ヘッドから吐出されるそれ
ぞれの液体を同一個所に着弾させて記録を行うとき、前
記検知手段が検知するパラメータに基づき、前記それぞ
れの液体相互の吐出タイミングを調整する調整手段と、を具えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１６】前記液体吐出ヘッドを被記録媒体に対
して走査させる走査手段をさらに具え、該走査手段によ
る往および復走査のそれぞれで前記それぞれの液体を吐
出することを特徴とする請求項１５に記載の液体吐出装
置。
【請求項１７】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドと被記録媒体との間のギャップであ
ることを特徴とする請求項１５または１６に記載の液体
吐出装置。
【請求項１８】前記ギャップは１ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項１７に記載の液体吐出装置。
【請求項１９】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記走査手段による走査速度であることを特徴とする請
求項１６に記載の液体吐出装置。
【請求項２０】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドの吐出速度であることを特徴とする
請求項１５または１６に記載の液体吐出装置。
【請求項２１】前記検知手段は、用いる被記録媒体の
種類に基づいてギャップを検知することを特徴とする請
求項１７または１８に記載の液体吐出装置。
【請求項２２】液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出
口面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を備
え、被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、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、を有する液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被記録媒体に着弾
する位置を決定するパラメータの少なくとも１つを検知
する検知手段と、異なるタイミングで液体吐出ヘッドから吐出されるそれ
ぞれの液体を同一個所に着弾させて記録を行うとき、前
記検知手段が検知するパラメータに基づき、前記それぞ
れの液体相互の吐出タイミングを調整する調整手段と、を具えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２３】前記液体吐出ヘッドを被記録媒体に対
して走査させる走査手段をさらに具え、該走査手段によ
る往および復走査のそれぞれで前記それぞれの液体を吐
出することを特徴とする請求項２２に記載の液体吐出装
置。
【請求項２４】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドと被記録媒体との間のギャップであ
ることを特徴とする請求項２２または２３に記載の液体
吐出装置。
【請求項２５】前記ギャップは１ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項２４に記載の液体吐出装置。
【請求項２６】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記走査手段による走査速度であることを特徴とする請
求項２３に記載の液体吐出装置。
【請求項２７】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドの吐出速度であることを特徴とする
請求項２２または２３に記載の液体吐出装置。
【請求項２８】前記検知手段は、用いる被記録媒体の
種類に基づいてギャップを検知することを特徴とする請
求項２４または２５に記載の液体吐出装置。
【請求項２９】液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出
口面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を備
え、被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、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する液体吐出ヘ
ッドと、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被記録媒
体に着弾する位置を決定するパラメータの少なくとも１
つを検知する検知手段と、異なるタイミングで液体吐出ヘッドから吐出されるそれ
ぞれの液体を同一個所に着弾させて記録を行うとき、前
記検知手段が検知するパラメータに基づき、前記それぞ
れの液体相互の吐出タイミングを調整する調整手段と、を具えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３０】前記液体吐出ヘッドを被記録媒体に対
して走査させる走査手段をさらに具え、該走査手段によ
る往および復走査のそれぞれで前記それぞれの液体を吐
出することを特徴とする請求項２９に記載の液体吐出装
置。
【請求項３１】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドと被記録媒体との間のギャップであ
ることを特徴とする請求項２９または３０に記載の液体
吐出装置。
【請求項３２】前記ギャップは１ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項３１に記載の液体吐出装置。
【請求項３３】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記走査手段による走査速度であることを特徴とする請
求項３０に記載の液体吐出装置。
【請求項３４】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドの吐出速度であることを特徴とする
請求項２９または３０に記載の液体吐出装置。
【請求項３５】前記検知手段は、用いる被記録媒体の
種類に基づいてギャップを検知することを特徴とする請
求項３１または３２に記載の液体吐出装置。
【請求項３６】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もしくは２
９に記載の液体吐出装置。
【請求項３７】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
１５，２２もしくは請求項３６に記載の液体吐出装置。
【請求項３８】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３６に記載の液体吐出装
置。
【請求項３９】前記供給路は、前記発熱体より上流側
に実質的に平坦、もしく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１５，２２もしくは３８に記載
の液体吐出装置。
【請求項４０】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１５，２２もしくは３６に記載
の液体吐出装置。
【請求項４１】前記可動部材は板状であることを特徴
とする請求項１５，２２もしくは３６に記載の液体吐出
装置。
【請求項４２】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４１に
記載の液体吐出装置。
【請求項４３】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４１に記載の液体吐出
装置。
【請求項４４】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４１に記載
の液体吐出装置。
【請求項４５】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４１に記載の液体吐出装置。
【請求項４６】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４１に記載の液体吐出装置。
【請求項４７】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
４１に記載の液体吐出装置。
【請求項４８】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２９に記載の液体吐出装置。
【請求項４９】前記分離壁は、金属材料で構成されて
いることを特徴とする請求項４８に記載の液体吐出装
置。
【請求項５０】前記金属材料は、ニッケル若しくは金
であることを特徴とする請求項４９に記載の液体吐出装
置。
【請求項５１】前記分離壁は、樹脂で構成されている
ことを特徴とする請求項４８に記載の液体吐出装置。
【請求項５２】前記分離壁は、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４８に記載の液体吐出
装置。
【請求項５３】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
が配されていることを特徴とする請求項２９に記載の液
体吐出装置。
【請求項５４】液体を吐出する液体吐出ヘッドの吐出口
面と被記録媒体とのギャップを調整可能な構成を備え、
被記録媒体に記録を行う液体吐出装置において、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、を有する液体吐出ヘッド
と、液体吐出ヘッドから吐出された液体が被記録媒体に着弾
する位置を決定するパラメータの少なくとも１つを検知
する検知手段と、異なるタイミングで液体吐出ヘッドから吐出されるそれ
ぞれの液体を同一個所に着弾させて記録を行うとき、前
記検知手段が検知するパラメータに基づき、前記それぞ
れの液体相互の吐出タイミングを調整する調整手段と、を具えたことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５５】前記液体吐出ヘッドを被記録媒体に対
して走査させる走査手段をさらに具え、該走査手段によ
る往および復走査のそれぞれで前記それぞれの液体を吐
出することを特徴とする請求項５４に記載の液体吐出装
置。
【請求項５６】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドと被記録媒体との間のギャップであ
ることを特徴とする請求項５４または５５に記載の液体
吐出装置。
【請求項５７】前記ギャップは１ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項５６に記載の液体吐出装置。
【請求項５８】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記走査手段による走査速度であることを特徴とする請
求項５５に記載の液体吐出装置。
【請求項５９】前記パラメータの少なくとも１つは、
前記液体吐出ヘッドの吐出速度であることを特徴とする
請求項５４または５５に記載の液体吐出装置。
【請求項６０】前記検知手段は、用いる被記録媒体の
種類に基づいてギャップを検知することを特徴とする請
求項５６または５７に記載の液体吐出装置。
【請求項６１】前記可動部材の自由端は前記発熱体の
面積中心より下流側に位置することを特徴とする請求項
５４に記載の液体吐出装置。
【請求項６２】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５４に記載の液体吐出装置。
【請求項６３】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６２に記
載の液体吐出装置。
【請求項６４】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６２に記載の液体吐出装置。
【請求項６５】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６２に記載の液体吐出装置。
【請求項６６】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２９もしくは５４に記載の液体
吐出装置。
【請求項６７】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２９もしくは５４に記載の液
体吐出装置。
【請求項６８】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６７に記載の液
体吐出装置。
【請求項６９】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１５，２２，３６もしくは５４に
記載の液体吐出装置。
【請求項７０】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
６９に記載の液体吐出装置。
【請求項７１】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
ることを特徴とする請求項６９に記載の液体吐出装置。
【請求項７２】前記気泡発生領域もしくは発熱体が配
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２９もしくは５４に記載の液体吐出
装置。
【請求項７３】前記第２流路の形状は、気泡発生領域
もしく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２９もしくは５４に記載の液体吐出
装置。
【請求項７４】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
１５，２２，３６もしくは５４の液体吐出装置。
【請求項７５】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１５，２２，３６もし
くは５４に記載の液体吐出装置。