JPH1024596A

JPH1024596A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出方法ならびに液体吐出装置

Info

Publication number: JPH1024596A
Application number: JP8183897A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Nakada; 佳恵中田; Toshio Kashino; 俊雄樫野; Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Fumi Yoshihira; 文吉平; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-01-27
Anticipated expiration: 2016-07-12
Also published as: JP3647150B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可動部材に関する製造段階でのバラツキが生
じた場合においても、出荷後においても経時的な変化が
なく、常に安定した液体の吐出が行える液体吐出ヘッ
ド、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出方法、液体吐
出装置、液体吐出ヘッドカートリッジ、記録装置。【解決手段】可動部材３１を有する分離壁３３によっ
て、吐出口１８に連通した第１の液流路１４と、発熱部
材２が配置された第２の液流路１６とが仕切られた構造
の液体吐出ヘッドにおいて、分離壁３３に可動部材３１
を形成した後の出荷前の段階において、第２の液流路１
６内に液体を充填した状態で、発熱部材２を所定の駆動
条件にて駆動して可動部材３１を変位させることによっ
て、可動部材３１の縁周部およびスリット３５を介した
分離壁３３の側面に付着したバリを効率良く除去し、可
動部材３１を変位させやすくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることにより生じる気泡の発生によって、
所望の液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド
の製造方法、液体吐出方法ならびに液体吐出装置に関す
る。さらには、液体吐出ヘッドカートリッジ、記録装置
に関する。

【０００２】

【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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】この流路形状の内、流路構造として図３２
（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。

【０００８】図３２、（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１
０を開示する。

【０００９】図３２（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。

【００１０】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。

【００１１】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３２（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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】また、従来、液体を吐出する吐出口と、こ
の吐出口に連通され液体が収納された吐出路と、この吐
出路内に配置された電気熱変換素子とを具え、その電気
熱変換素子を駆動することによって気泡を発生させて吐
出口から液体の吐出を行うヘッドの製造方法に関する開
発も盛んに行われている。

【００１６】この場合、ヘッドの出荷前の製造段階にお
いて、使用する液体に対する吐出路のなじみのために、
或いは、電気熱変換素子の発熱特性の経時的変化の安定
化のために、吐出口内に液体を予め充填した状態で、電
気熱変換素子を試験的に駆動して気泡を発生させ、吐出
口から液体を１０ⁿ 回（ｎ：４〜５）程度連続して吐出
させる処理、すなわち、エージング処理を行うことが一
般的に知られている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが近年、優れた
吐出効率や安定した吐出量を図ることを目的として、画
期的な吐出原理を伴うヘッドが研究開発されており、例
えば、気泡の発生に伴う可動部材の自由端の変位を利用
したヘッド等がある。

【００１８】このような可動部材を具えたヘッドにおい
ては、製造段階において、可動部材自体の製造条件（例
えば、ヘッドの高密度化に伴う可動部材の小型化等）が
変化すると、可動部材の変位状態が出荷直後の初期と使
用後とでは変化する傾向がみられた。

【００１９】図３３は、ヘッドの吐出路内において高密
度に配列された可動部材３１の構造例を示すものであ
る。この場合、可動部材３１は分離壁３３の一部を切断
することにより形成されるが、高密度化等に伴って可動
部材３１と分離壁３３との隙間すなわちスリット３５の
幅をできるだけ狭くすることが望まれる。

【００２０】しかし、可動部材３１を有する分離壁３３
を形成する段階において、可動部材３１や分離壁３３の
スリット３５側の断面にバリＸａが発生してしまうこと
がある。このようなバリＸａが発生すると、液体の吐出
効率や吐出量の面に影響を及ぼし、安定した吐出を行う
ことができなくなるという問題がある。しかも、このよ
うな問題は、従来のエージング処理では対応できるもの
でない。

【００２１】さらに、このようにして製造されたヘッド
においては、出荷初期に充填される液体が微小気泡を伴
って導入されることがあり、この場合、可動部材の気泡
発生領域に対向する面や可動部材の変位領域に対向する
面に対して、微小気泡が付着して初期の吐出特性のバラ
ツキの原因を生じるような問題もある。

【００２２】そこで、本発明の主目的は、可動部材に関
する製造段階でのバラツキが生じた場合においても、出
荷後においても経時的な変化がなく、常に安定した吐出
が行える液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、
液体吐出方法、液体吐出装置を提供することにある。さ
らには、液体吐出ヘッドカートリッジ、記録装置を提供
することにある。

【００２３】また、本発明の付随する目的は以下に列挙
する通りである。

【００２４】まず、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。

【００２５】また、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方法、液体吐出ヘッド等を
提供することにある。

【００２６】また、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。

【００２７】また、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。

【００２８】また、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。

【００２９】また前述のような液体吐出ヘッドの製造を
容易に成しうる液体吐出ヘッドの製造方法を提供するこ
とにある。

【００３０】または複数の液体を供給するための液体導
入路を少ない部品点数で構成することで製造が容易で安
価なヘッドおよび装置を提供すること、また小型化が図
れた液体吐出ヘッド、装置等を提供することである。

【００３１】また、本発明の吐出方法を用いて良好な画
像の記録物を得ることにある。

【００３２】また、本発明の液体吐出ヘッドの再利用を
容易にするためのヘッドキットを提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体を吐出す
る吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１
の液流路と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に
形成された可動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記
可動部材を変位させるための液体を収納する第２の液流
路と、該第２の液流路に対応して配置された発熱部材と
を具えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記分離
壁に前記可動部材を形成した後、前記第２の液流路内に
液体を充填した状態で、前記発熱部材を所定の駆動条件
に設定して駆動し前記可動部材を変位させるエージング
工程を具えることによって、液体吐出ヘッドの製造方法
を提供することができる。

【００３４】また、本発明は、液体を吐出する吐出口
と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１の液流路
と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に形成され
た可動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記可動部材
を変位させるための液体を収納する第２の液流路と、該
第２の液流路に対応して配置された発熱部材とを具えた
液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記分離壁に前記
可動部材を形成した後、前記第２の液流路内および前記
第１の液流路内にそれぞれ液体を充填した状態で、前記
発熱部材を所定の駆動条件に設定して駆動し前記可動部
材を変位させるエージング工程を具えることによって、
液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

【００３５】また、本発明は、液体を吐出する吐出口
と、該吐出口に連通し前記液体を収納する液流路と、該
液流路内に配置され、前記液体の一部を収納して気泡を
発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域の上面に一
端が固定され、他端が変位自在に形成された可動部材
と、前記気泡発生領域内の下面に配置され、当該領域内
に収納された液体を発熱させる発熱部材とを具えた液体
吐出ヘッドの製造方法であって、前記気泡発生領域の上
面に前記可動部材を形成した後、前記液流路内に液体を
充填した状態で、前記発熱部材を所定の駆動条件に設定
して駆動し前記可動部材を変位させるエージング工程を
具えることによって、液体吐出ヘッドの製造方法を提供
することができる。

【００３６】また、本発明は、液体を吐出する吐出口
と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１の液流路
と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に形成され
た可動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記可動部材
を変位させるための液体を収納する第２の液流路と、該
第２の液流路に対応して配置された発熱部材とを具えた
液体吐出ヘッドであって、前記第２の液流路内に液体を
充填した状態で、前記発熱部材を所定の駆動条件に設定
して駆動し変位させることにより縁周部がエージング処
理された可動部材を有することによって、液体吐出ヘッ
ドを構成することができる。

【００３７】また、本発明は、液体を吐出する吐出口
と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１の液流路
と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に形成され
た可動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記可動部材
を変位させるための液体を収納する第２の液流路と、該
第２の液流路に対応して配置された発熱部材とを具えた
液体吐出ヘッドであって、前記第２の液流路および前記
第１の液流路内にそれぞれ液体を充填した状態で、前記
発熱部材を所定の駆動条件に設定して駆動し変位させる
ことにより縁周部がエージング処理された可動部材を有
することによって、液体吐出ヘッドを構成することがで
きる。

【００３８】また、本発明は、液体を吐出する吐出口
と、該吐出口に連通し前記液体を収納する液流路と、該
液流路内に配置され、前記液体の一部を収納して気泡を
発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域の上面に一
端が固定され、他端が変位自在に形成された可動部材
と、前記気泡発生領域内の下面に配置され、当該領域内
に収納された液体を発熱させる発熱部材とを具えた液体
吐出ヘッドであって、前記液流路内に液体を充填した状
態で、前記発熱部材を所定の駆動条件に設定して駆動し
変位させることにより縁周部がエージング処理された可
動部材を有することによって、液体吐出ヘッドを構成す
ることができる。

【００３９】また、本発明は、気泡の発生によって液体
を吐出する液体吐出方法であって、前記エージング処理
された可動部材を有する液体吐出ヘッドを用い、前記発
熱部材を駆動して前記第２の液流路内の液体を発熱して
気泡を発生させ、該気泡の発生による圧力に基づいて前
記可動部材の変位自在な一端を前記第１の液流路側に変
位させ、該可動部材の変位によって前記圧力を当該第１
の液流路側から前記吐出口側へ導くことにより液体を吐
出することによって、液体吐出方法を提供することがで
きる。

【００４０】また、本発明は、気泡の発生によって液体
を吐出する液体吐出方法であって、前記エージング処理
された可動部材を有する液体吐出ヘッドを用い、前記発
熱部材を駆動して前記液流路に配置された前記気泡発生
領域内の液体を発熱して気泡を発生させ、該気泡の発生
による圧力に基づいて前記可動部材の変位自在な一端を
前記液流路側に変位させ、該可動部材の変位によって前
記圧力を当該液流路側から前記吐出口側へ導くことによ
り液体を吐出することによって、液体吐出方法を提供す
ることができる。

【００４１】また、本発明は、前記エージング処理され
た可動部材を有する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッ
ドに液体を供給する液体容器とを具えることによって、
液体吐出ヘッドカートリッジを構成することができる。

【００４２】また、本発明は、前記液体吐出ヘッドカー
トリッジと、該液体吐出ヘッドカートリッジを着脱自在
に搭載し、記録媒体に対向して配置されるキャリッジ部
とを具えることによって、液体吐出装置を構成すること
ができる。

【００４３】また、本発明は、前記液体吐出装置と、該
液体吐出装置を駆動制御する駆動制御部とを具えること
によって、記録装置を構成することができる。

【００４４】以下の構成要件を付加させてもよい。エー
ジング処理時において、前記第２の液流路内に充填され
る液体を発泡液としたり、さらに、前記第１の液流路内
に充填される液体を吐出液として構成してもよい。

【００４５】前記分離壁により分離される前記第１の液
流路と前記第２の液流路とに共通に連通された共通液室
を設けたり、また、前記分離壁により分離される前記第
１の液流路と前記第２の液流路とに各々別個に連通され
た液室を設けて構成することができる。

【００４６】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動条件
としては、記録時と同等な駆動条件、若しくは、当該記
録時よりも大きな駆動条件に設定することができる。ま
た、この駆動条件の具体的な例としては、前記発熱部材
に印加する電圧の大きさを可変して行ったり、前記発熱
部材に印加する電圧のデューティ比を可変して行った
り、前記発熱部材に供給される電力の周波数を可変して
行うことによって条件を変えてもよい。さらに、液体を
発泡させる発熱部材の駆動の回数を一定以下に制限する
ように制御してもよい。

【００４７】前記駆動制御部に、前記発熱部材を所定の
駆動条件にて駆動し前記可動部材を変位させるエージン
グ処理手段を具えて記録装置を構成してもよい。

【００４８】

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

【００４９】本発明の第一の実施の形態を図１〜図５に
基づいて説明する。本実施例の主要部であるエージング
処理の説明に入る前に、液体吐出ヘッドの基本的な構造
および液体吐出の原理について説明する。

【００５０】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。

【００５１】本実施形態例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（本実施形態例にお
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。

【００５２】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。

【００５３】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１１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。

【００５４】発熱体２を発熱させることで可動部材３１
と発熱体２との間の気泡発生領域１１の液体に熱を作用
し、液体にＵＳＰ４，７２３，１２９に記載されている
ような膜沸騰現象に基づく気泡を発生させる。気泡の発
生に基づく圧力と気泡は可動部材に優先的に作用し、可
動部材３１は図１（ｂ）、（ｃ）もしくは図２で示され
るように支点３３を中心に吐出口側に大きく開くように
変位する。可動部材３１の変位若しくは変位した状態に
よって気泡の発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長
が吐出口側に導かれる。

【００５５】ここで、本発明の基本的な吐出原理の一つ
を説明する。この基本的な吐出の原理の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。

【００５６】この原理を可動部材を用いない従来の液流
路構造を模式的に示した図３と本発明の図４とを比較し
てさらに詳しく説明する。なおここでは吐出口方向への
圧力の伝搬方向をＶＡ、上流側への圧力の伝搬方向をＶ
Ｂとして示した。

【００５７】図３で示されるような従来のヘッドにおい
ては、発生した気泡４０による圧力の伝搬方向を規制す
る構成はない。このため気泡４０の圧力伝搬方向はＶ１
〜Ｖ８のように気泡表面の垂線方向となり様々な方向を
向いていた。このうち、特に液吐出に最も影響を及ぼす
ＶＡ方向に圧力伝搬方向の成分を持つものは、Ｖ１〜Ｖ
４即ち気泡のほぼ半分の位置より吐出口に近い部分の圧
力伝搬の方向成分であり、液吐出効率、液吐出力、吐出
速度等に直接寄与する重要な部分である。さらにＶ１は
吐出方向ＶＡの方向に最も近いため効率よく働き、逆に
Ｖ４はＶＡに向かう方向成分は比較的少ない。

【００５８】これに対して、図４で示される本発明の場
合には、可動部材３１が図３の場合のように様々な方向
を向いていた気泡の圧力伝搬方向Ｖ１〜Ｖ４を下流側
（吐出口側）へ導き、ＶＡの圧力伝搬方向に変換するも
のであり、これにより気泡４０の圧力が直接的に効率よ
く吐出に寄与することになる。そして、気泡の成長方向
自体も圧力伝搬方向Ｖ１〜Ｖ４と同様に下流方向に導か
れ、上流より下流で大きく成長する。このように、気泡
の成長方向自体を可動部材によって制御し、気泡の圧力
伝搬方向を制御することで、吐出効率や吐出力また吐出
速度等の根本的な向上を達成することができる。

【００５９】次に図１に戻って、本実施形態例の液体吐
出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。

【００６０】図１（ａ）は、発熱体２に電気エネルギー
等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が
熱を発生する前の状態である。この例では、可動部材３
１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。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。

【００６１】図１（ｂ）は、発熱体２に電気エネルギー
等が印加されて発熱体２が発熱し、発生した熱によって
気泡発生領域１１内を満たす液体の一部を加熱し、膜沸
騰に伴う気泡を発生させた状態である。

【００６２】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。

【００６３】図１（ｃ）は気泡４０がさらに成長した状
態であるが、気泡４０の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
４０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。

【００６４】図１（ｄ）は気泡４０が、前述した膜沸騰
の後気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅する状態
を示している。

【００６５】第２の位置まで変位していた可動部材３１
は、気泡の収縮による負圧と可動部材自身のばね性によ
る復元力によって図１（ａ）の初期位置（第１の位置）
に復帰する。また、消泡時には、気泡発生領域１１での
気泡の収縮体積を補うため、また、吐出された液体の体
積分を補うために上流側（Ｂ）、すなわち共通液室側か
ら流れのＶＤ１、ＶＤ２のように、また、吐出口側から
流れのＶｃのように液体が流れ込んでくる。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。

【００６６】次に、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。また本発明にお
ける液供給メカニズムをさらに詳しく説明する。

【００６７】図１（ｃ）の後、気泡４０が最大体積の状
態を経て消泡過程に入ったときには、消泡した体積を補
う体積の液体が気泡発生領域１１に、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。）。

【００６８】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。

【００６９】これに対して本実施例は可動部材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。

【００７０】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。

【００７１】ここで、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のに対し
て、本実施形態例の高速リフィルにおいては可動部材３
１によって吐出口１８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。

【００７２】このように本実施例は、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。

【００７３】また、本実施例においては、気泡の発生に
よる圧力の上流側への伝搬（バック波）を抑制する機能
を兼ね備えている。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。

【００７４】次に、本発明におけるエージング処理につ
いて説明する。まず、エージング処理の第１の例につい
て説明する。本例では、第１液流路１４と、第２液流路
１６とを有する例えば図１のような２流路構造の液体吐
出ヘッド（後述する図１０、図１１も同様な構造）につ
いてのエージング処理について説明する。

【００７５】まず、分離壁３３に可動部材３１が形成さ
れた２流路構造の液体吐出ヘッドにおいて、第１液流路
１４および第２液流路１６ともに発泡液で満たした状態
にする。そして、この発泡液を満たした状態で、発熱体
２に通常の印字時の印加電圧よりも高い電圧を加えるこ
とによって、第２液流路１６内の発泡液が発泡して可動
部材３１が第１液流路１４の方向に変位する。これによ
り、スリット３５に面した分離壁３３の側面および可動
部材３１の縁周部に発生したバリＸａ（従来例で説明し
た図３３参照）を取り除くことができる。

【００７６】エージング処理の条件としては、上述した
条件に限定されるものではなく、通常の印字時の印加エ
ネルギーと同等のエネルギーを加えてもよく、また、例
えば、表１に示すように、周波数、電圧、パルス幅を印
字時の条件よりも大きな条件に設定して処理を行うよう
にしてもバリＸａを完全に取り除くことができる。この
ようにバリＸａを取り除くことによって、可動部材３１
が変位しやすくなり、安定した吐出を行うことができ、
一段と優れた吐出効率や吐出量を得ることが可能とな
る。また、これにより発熱体２に対する応答性を高める
ことができる。

【００７７】

【表１】

【００７８】また、このようなエージング処理を行う
際、発熱体２の駆動条件として、一定の回数、例えば１
０³ 以下の回数だけ発泡駆動を行うように制御すること
ができる。このような発泡駆動回数の制御は、後述する
図２９の記憶装置に内蔵されたＲＯＭ３０３の制御プロ
グラムを用いて処理することができ、さらに、ハード的
なカウンタを用いて制御することも可能である。

【００７９】また、このようなエージング処理を行うこ
とによって、可動部材３１を変位させやすくなり、これ
により発熱の安定化を図り、発泡の安定性を向上させる
ことができ、さらには発熱体２の表面のゴミを容易に除
去することも可能となる。

【００８０】また、本例の液体吐出ヘッドにおいては、
第２液流路１６の断面積が第１液流路１４に比べて小さ
くかつ流路内に流抵抗が大きくなる部分を有し、発泡液
を用いてエージング処理を行うことによって、第２液流
路１６内を通常の処理時に発泡液で満たしやすくなり、
特に、第１液流路１４に用いられる吐出液にコゲやすい
タイプの液体を用いる場合においても、発熱体２の寿命
を短くするようなことをなくすことができる。なお、液
体が吐出する程に可動部材３１を変位させなくてもよ
い。

【００８１】次に、エージング処理の第２の例について
説明する。本例では、前述した第１の例と同様な２流路
構造の液体吐出ヘッドを用いるが、第１液流路１４には
吐出液を満たし、第２液流路１６には発泡液を満たした
状態にして、表１の同様な条件によってエージング処理
を行う。これにより、可動部材３１をより変位させやす
くなり、第２液流路１６内での発泡安定性を向上させる
ことができる。

【００８２】また、本例においては、着色された吐出液
を用いることによって、エージング処理を行うと同時
に、液体の吐出パターンを検出することができる。この
吐出パターンを行うことにより、正常な印字状態になっ
たところで、エージング処理を終了させるようにしても
よい。

【００８３】さらに、このような２流路構造の液体吐出
ヘッドを用いる場合、発泡液と吐出液との混合を防ぐた
めに、分離壁３３に可動部材３１を形成することにより
形成されるスリット３５の幅をできるだけ狭くすること
が望ましいが、このようにスリット幅を狭くすることに
よって製造時にバリＸａが多数発生する割合が高くなる
ため、このような意味合いからも、本例のように出荷前
の製造段階でエージング処理を行うことは有益なことで
ある。これにより、可動部材３１を何回か変位させて断
面部をなじませることができるため、可動部材３１が変
位しやすくなり、これに伴って発熱体２の発熱の安定化
も図ることができる。

【００８４】次に、本実施例の更なる特徴的な構造と効
果について、以下に説明する。本実施例の第２液流路１
６は、発熱体２の上流に発熱体２と実質的に平坦につな
がる（発熱体表面が大きく落ち込んでいない）内壁を持
つ液体供給路１２を有している。このような場合、気泡
発生領域１１および発熱体２の表面への液体の供給は、
可動部材３１の気泡発生領域１１に近い側の面に沿っ
て、ＶＤ２のように行われる。このため、発熱体２の表
面上に液体が淀むことが抑制され、液体中に溶存してい
た気体の析出や、消泡できずに残ったいわゆる残留気泡
が除去され易く、また、液体への蓄熱が高くなりすぎる
こともない。従って、より安定した気泡の発生を高速に
繰り返し行うことができる。なお、本実施形態例では実
質的に平坦な内壁を持つ液体供給路１２を持つもので説
明したが、これに限らず、発熱体表面となだらかに繋が
り、なだらかな内壁を有する液供給路であればよく、発
熱体上に液体の淀みや、液体の供給に大きな乱流を生じ
ない形状であればよい。

【００８５】また、気泡発生領域への液体の供給は、可
動部材の側部（スリット３５）を介してＶＤ１から行わ
れるものもある。しかし、気泡発生時の圧力をさらに有
効に吐出口に導くために図１で示すように気泡発生領域
１１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１１に液体を供給するための流れＶ
Ｄ１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。

【００８６】また、可動部材３１の自由端３２と支点３
３の位置は、例えば図５で示されるように、自由端が相
対的に支点より下流側にある。このような構成のため、
前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方向を吐
出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現できる。さ
らに、この位置関係は吐出に対する機能や効果のみなら
ず、液体の供給の際にも液流路１０を流れる液体に対す
る流抵抗を小さくしでき高速にリフィルできるという効
果を達成している。これは図５に示すように、吐出によ
って後退したメニスカスＭが毛管力により吐出口１８へ
復帰する際や、消泡に対しての液供給が行われる場合
に、液流路１０（第１液流路１４、第２液流路１６を含
む）内を流れる流れＳ１、Ｓ２、Ｓ３に対し、逆らわな
いように自由端と支点３３とを配置しているためであ
る。

【００８７】補足すれば、図１においては、前述のよう
に可動部材３１の自由端３２が、発熱体２を上流側領域
と下流側領域とに２分する面積中心３（発熱体の面積中
心（中央）を通り液流路の長さ方向に直交する線）より
下流側の位置に対向するように発熱体２に対して延在し
ている。これによって発熱体の面積中心位置３より下流
側で発生する液体の吐出に大きく寄与する圧力、又は気
泡を可動部材３１が受け、この圧力及び気泡を吐出口側
に導くことができ、吐出効率や吐出力を根本的に向上さ
せることができる。さらに、加えて上記気泡の上流側を
も利用して多くの効果を得ている。また、本実施例の構
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
していると考えられる。

【００８８】次に、本発明の第二の実施の形態を図６に
基づいて説明する。本実施例の主要部であるエージング
処理の説明に入る前に、液体吐出ヘッドの基本的な構造
および液体吐出原理について説明する。図６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、発泡発生領域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。

【００８９】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。

【００９０】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、先の実施形態例で説明した種々の効
果を得ることができる。また、リフィルに関する効果に
おいても先の実施形態例と同様の機能、効果を得ること
ができる。

【００９１】また、本実施例においては、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１２
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。

【００９２】次に、本発明におけるエージング処理の第
３の例について説明する。本例では、液流路１０内に発
泡発生領域１１を有する例えば図６のような１流路構造
の液体吐出ヘッドについてのエージング処理について説
明する。

【００９３】まず、発熱体下流壁３６と発熱体側壁３７
とその上部の可動部材３１とにより形成された発泡発生
領域１１内の下面に発熱体２を有する１流路構造の液体
吐出ヘッドにおいて、液流路１０内を吐出液で満たした
状態にする。そして、この吐出液を満たした状態で、前
述した第１の例および第２の例と同様に、発熱体２を所
定の駆動条件（表１）にて駆動制御してエージング処理
を行う。これにより、可動部材３１の縁周部に発生した
バリＸａを取り除くことができるため、可動部材３１を
液流路１０内でなじませ変位しやすくすることができ、
さらには液流路１０内での発泡安定性を向上させること
ができる。

【００９４】また、ヘッドの高密度化に伴って、可動部
材３１と流路壁との隙間が非常に狭くなっていき、可動
部材３１の縁周部の断面にバリ等があると、変位時にそ
のバリが流路壁にぶつかってしまい、変位の妨げとなる
恐れがある。しかし、本例のように可動部材３１をエー
ジング処理により変位させることによって、バリによる
変位の妨げを完全になくした高密度化されたヘッドを出
荷することが可能となる。

【００９５】なお、本実施例においては可動部材３１と
発熱体２の間隔を１５μｍ程度としたが、気泡の発生に
基づく圧力が十分に可動部材に伝わる範囲であればよ
い。

【００９６】以下、図面を参照して、本発明にかかる構
成例を図７〜図３１に基づいて順次説明する。図７は、
一つの液流路中に気泡発生領域、そこで発生する気泡お
よび可動部材との位置関係を示していると共に、本発明
の液体吐出方法やリフィル方法をより分かり易くした実
施例である。

【００９７】前述の実施例の多くは、可動部材の自由端
に対して、発生する気泡の圧力を集中して、急峻な可動
部材の移動と同時に気泡の移動を吐出口側に集中させる
ことを達成している。これに対して、本実施例は、発生
する気泡の自由度を与えながら、滴吐出に直接作用する
気泡の吐出口側である気泡の下流側部分を可動部材の自
由端側で規制するものである。

【００９８】構成上で説明すると、図７では、前述の図
２（第１実施例）に比較すると、図２の素子基板１上に
設けられた気泡発生領域の下流端に位置するバリヤーと
しての凸部（図の斜線部分）が本実施例では設けられて
いない。つまり、可動部材の自由端領域および両側端領
域は、吐出口領域に対して気泡発生領域を実質的に密閉
せずに開放しており、この構成が本実施例である。

【００９９】本実施例では、気泡の液滴吐出に直接作用
する下流側部分のうち、下流側先端部の気泡成長が許容
されているので、その圧力成分を吐出に有効に利用して
いる。加えて少なくともこの下流側部分の上方へ向かう
圧力（図３のＶＢ、ＶＢ、ＶＢの分力）を可動部材の自
由端側部分が、この下流側先端部の気泡成長に加えられ
るように作用するため吐出効率を上述した実施例と同様
に向上する。前記実施例に比較して本実施例は、発熱体
の駆動に対する応答性が優れている。また、本実施例
は、構造上簡単であるため製造上の利点がある。

【０１００】本実施例の可動部材３１の支点部は、可動
部材の面部に対して小さい幅の１つの土台３４に固定さ
れている。従って、消泡時の気泡発生領域１１への液体
供給は、この土台の両側を通って供給される（図の矢印
参照）。この土台は供給性を確保するものであればどの
ような構造でもよい。

【０１０１】液体の供給時におけるリフィルは、本実施
例の場合には、可動部材の存在によって気泡の消泡にと
もなって上方から気泡発生領域へ流れ込む流れが制御さ
れるので、従来の発熱体のみの気泡発生構造に対して優
れたものとなる。無論、これによって、メニスカスの後
退量を減じることもできる。

【０１０２】本実施例の変形例としては、可動部材の自
由端に対する両側端（一方でも可）のみを気泡発生領域
１１に対して実質的に密閉状態とすることは好ましいも
のとして挙げられる。この構成によれば、可動部材の側
方へ向かう圧力をも先に説明した気泡の吐出口側端部の
成長に変更して利用することができるので、一層吐出効
率が向上する。

【０１０３】次に、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図８に基づいて説明する。
図８はこのようなヘッド構造の横断面図である。図８に
おいては、可動部材３１の自由端の位置が発熱体のさら
に下流側に位置するように、可動部材が延在している実
施例を示している。これによって自由端位置での可動部
材の変位速度を高くすることができ、可動部材の変位に
よる吐出力の発生をさらに向上させることができる。

【０１０４】また、自由端が先の実施例に比較して吐出
口側に近づくことになるので気泡の成長をより安定した
方向成分に集中できるので、より優れた吐出を行うこと
ができる。

【０１０５】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。

【０１０６】また、自由端形状は、図７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。

【０１０７】次に、吐出口と直接連通する領域が液室側
と連通した流路形状となっていない場合の構造例を図９
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて説明する。

【０１０８】液供給は全て、可動部材３１の発泡領域側
の面に沿った液供給路１２からのみ行われるもので、可
動部材３１の自由端３２や支点３３の吐出口１８に対す
る位置関係や発熱体２に面する構成は前述の実施例と同
様である。

【０１０９】本実施例は、吐出効率や液供給性等、前述
した効果を実現するものであるが、特にメニスカスの後
退を抑制し消泡時の圧力を利用して、ほとんど全ての液
供給を消泡時の圧力を利用して、強制リフィルを行うも
のである。

【０１１０】図９（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９（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。

【０１１１】図９（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。

【０１１２】次に、液流路を複流路構成にした例を図１
０および図１１に基づいて説明する。

【０１１３】本実施例では、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。

【０１１４】図１０は、本実施例の液体吐出ヘッドの流
路方向の断面模式図を示しており、図１１はこの液体吐
出ヘッドの部分破断斜視図を示している。

【０１１５】本実施例の液体吐出ヘッドは、液体に気泡
を発生させるための熱エネルギーを与える発熱体２が設
けられた素子基板１上に、発泡用の第２液流路１６があ
り、その上に吐出口１８に直接連通した吐出液用の第１
液流路１４が配されている。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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１０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。

【０１２０】可動部材３１の支点３３、自由端３２の配
置と、発熱体との配置の関係については、先の実施例と
同様にしている。

【０１２１】また、先の実施例で液供給路１２と発熱体
２との構造の関係について説明したが、本実施例におい
ても第２液流路１６と発熱体２との構造の関係を同じく
している。

【０１２２】次に、図１２を用いて本実施例の液体吐出
ヘッドの動作を説明する。

【０１２３】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。

【０１２４】発熱体２が発生した熱が、第２液流路の気
泡発生領域内の発泡液に作用することで、先の実施例で
説明したのと同様に発泡液にＵＳＰ４，７２３，１２９
に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡４０を
発生させる。

【０１２５】本実施例においては、気泡発生領域の上流
側を除く、３方からの発泡圧の逃げがないため、この気
泡発生にともなう圧力が吐出圧発生部に配された可動部
材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１２（ａ）の状態から図１２（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。

【０１２６】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３
１が図１２（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。本実施形態例においても、この
吐出液体の供給は前述の実施形態例と同様に可動部材が
閉じる方向であるため、吐出液体のリフィルを可動部材
で妨げることがない。

【０１２７】本実施例は、可動部材の変位に伴う発泡圧
力の伝搬、気泡の成長方向、バック波の防止等に関する
主要部分の作用や効果については先の第１実施形態例等
と同じであるが、本実施例のような２流路構成をとるこ
とによって、さらに次のような長所がある。

【０１２８】すなわち、上述の実施例の構成によると、
吐出液と発泡液とを別液体とし、発泡液の発泡で生じた
圧力によって吐出液を吐出することができる。このため
従来、熱を加えても発泡が十分に行われにくく吐出力が
不十分であったポリエチレングリコール等の高粘度の液
体であっても、この液体を第１の液流路に供給し、発泡
液に発泡が良好に行われる液体（エタノール：水＝４：
６の混合液１〜２ｃＰ程度等）や低沸点の液体を第２の
液流路に供給することで良好に吐出させることができ
る。

【０１２９】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。

【０１３０】さらに、本発明のヘッドの構造においては
先の実施例で説明したような効果をも生じるため、さら
に高吐出効率、高吐出力で高粘性液体等の液体を吐出す
ることができる。

【０１３１】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。

【０１３２】＜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。

【０１３３】＜液流路の天井形状＞図１３は本発明の液
体吐出ヘッドの流路方向断面図であるが、第１液流路１
３（若しくは図１における液流路１０）を構成するため
の溝が設けられた溝付き部材５０が分離壁３０上に設け
られている。本実施例においては可動部材の自由端３２
位置近傍の流路天井の高さが高くなっており、可動部材
の動作角度θをより大きく取れるようにしている。この
可動部材の動作範囲は、液流路の構造、可動部材の耐久
性や発泡力等を考慮して決定すればよいが、吐出口の軸
方向の角度を含む角度まで動作することが望ましいと考
えられる。

【０１３４】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。

【０１３５】＜第２液流路と可動部材との配置関係＞図
１４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。

【０１３６】本実施例の第２の液流路１６は発熱体２の
上流側（ここでの上流側とは第２共通液室側から発熱体
位置、可動部材、第１流路を経て吐出口に向う大きな流
れの中の上流側のことである。）に狭窄部１９を持って
おり、発泡時の圧力が第２液流路１６の上流側に容易に
逃げることを抑制するような室（発泡室）構造となって
いる。

【０１３７】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。

【０１３８】しかし、本実施例の場合、吐出される液体
の多くを第１液流路内の吐出液とすることができ、発熱
体が設けられた第２液流路内の発泡液はあまり消費され
ないようにできるため、第２液流路の気泡発生領域１１
への発泡液の充填量は少なくて良い。従って、上述の狭
窄部１９における間隔を数μｍ〜十数μｍと非常に狭く
できるため、第２液流路で発生した発泡時の圧力をあま
り周囲に逃がすことをさらに抑制でき、集中して可動部
材側に向けることができる。そしてこの圧力を可動部材
３１を介して吐出力として利用することができるため、
より高い吐出効率、吐出力を達成することができる。た
だ、第１液流路１６の形状は上述の構造に限られるもの
ではなく、気泡発生に伴う圧力が効果的に可動部材側に
伝えられる形状であれば良い。

【０１３９】なお、図１４（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。

【０１４０】なお、図１２（ｂ）や図１３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１１で発生した気泡の一部が
第１の液流路１４側に延在しているが、この様に気泡が
延在するような第２流路の高さにすることで、気泡が延
在しない場合に比べ更に吐出力を向上させることができ
る。この様に気泡が第１の液流路１４に延在するように
するためには、第２の液流路１６の高さを最大気泡の高
さより低くすることが望ましく、この高さを数μｍ〜３
０μｍとすることが望ましい。なお、本実施形態例にお
いてはこの高さを１５μｍとした。

【０１４１】＜可動部材および分離壁＞図１５は可動部
材３１の他の形状を示すもので、３５は、分離壁に設け
られたスリットであり、このスリットによって、可動部
材３１が形成されている。同図（ａ）は長方形の形状で
あり、（ｂ）は支点側が細くなっている形状で可動部材
の動作が容易な形状であり、同図（ｃ）は支点側が広く
なっており、可動部材の耐久性が向上する形状である。
動作の容易性と耐久性が良好な形状として、図１４
（ａ）で示したように、支点側の幅が円弧状に狭くなっ
ている形態が望ましいが、可動部材の形状は第２の液流
路側に入り込むことがなく、容易に動作可能な形状で、
耐久性に優れた形状であればよい。

【０１４２】先の実施例においては、板状可動部材３１
をおよびこの可動部材を有する分離壁５は厚さ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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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
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。

【０１４７】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。

【０１４８】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１２、図１３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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】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、５ｃｐｓ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。

【０１５２】特に、吐出液の粘度を２０ｃｐｓ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。

【０１５３】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。

【０１５４】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１
６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。

【０１５５】したがって、発泡圧を有効利用するために
は、発熱体の周囲から約４μｍ以上内側の発泡有効領域
の直上が可動部材の可動領域で覆われるように、可動部
材を配置するのが効果的であると、言える。本実施例に
おいては、発泡有効領域を発熱体周囲から約４μｍ以上
内側としたが、発熱体の種類や形成方法によっては、こ
れに限定されるものではない。

【０１５６】図１７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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】図１８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１９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。

【０１６１】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。

【０１６２】＜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。

【０１６３】図２０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２０（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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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２０（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。

【０１６８】このように、前述の各実施例における発熱
体の構成としては、前述の電極間の抵抗層（発熱部）だ
けででもよく、また抵抗層を保護する保護層を含むもの
でもよい。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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２１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。

【０１７２】＜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。

【０１７３】図２２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、先の実施例と同じ構成要素につ
いては同じ符号を用いており、詳しい説明はここでは省
略する。

【０１７４】本実施例においては、溝付き部材５０は、
吐出口１８を有するオリフィスプレート５１と、複数の
第１液流路１４を構成する複数の溝と、複数の液流路１
４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。

【０１７５】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。

【０１７６】第１の液体（吐出液）は、図２２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２２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。

【０１７７】本実施例では、第２液体供給路２１は、第
１液体供給路２０と平行して配されているが、これに限
ることはなく、第１共通液室１５の外側に配された分離
壁３０を貫通して、第２共通液室１７に連通するように
形成されればどのように配されてもよい。

【０１７８】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。

【０１７９】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２３で示す本実施例の分解
斜視図のように、素子基板上にドライフィルムで共通液
室枠と第２液路壁を形成し、分離壁を固定した溝付部材
５０と分離壁３０との結合体と素子基板１とを貼り合わ
せることにより第２共通液室１７や第２液流路１６を形
成してもよい。

【０１８０】本実施例では、アルミニュウム等の金属で
形成された支持体７０上に、前述のように、発泡液に対
して膜沸騰による気泡を発生させるための熱を発生する
発熱体としての電気熱変換素子が複数設けられた素子基
板１が配されている。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】なお、素子基板１、分離壁３０、溝付天板
５０の配置関係は、素子基板１の発熱体に対応して可動
部材３１が配置されており、この可動部材３１に対応し
て吐出液流路１４が配されている。また、本実施形態例
では、第２の供給路を１つ溝付部材に配した例を示した
が、供給量に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供
給路２０と発泡液供給路２１の流路断面積は供給量に比
例して決めればよい。

【０１８４】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。

【０１８５】以上説明したように本実施例によれば、第
２液流路に第２液体を供給する第２の供給路と、第１液
流路に第１液体を供給する第１の供給路とが同一の溝付
部材としての溝付天板からなることにより部品点数が削
減でき、工程の短縮化とコストダウンが可能となる。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】＜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。本実施形態例の内、発泡液と吐出液とに同じ液
体を用いる場合には、発熱体から加えられる熱によって
劣化せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を生じ
にくく、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を行う
ことが可能であり、さらに液流路や可動部材や分離壁等
を劣化させない液体であれば種々の液体を用いることが
できる。

【０１８９】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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】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。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】染料インク（粘度２ｃｐｓ）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ｃｐｓ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。

【０１９６】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１５ｃｐｓ）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５５ｃｐｓ）の組成ポリエチレングリコール２００１００重量％吐出液３（粘度１５０ｃｐｓ）の組成ポリエチレングリコール６００１００重量％ところで、前述したような従来吐出されにくいとされて
いた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向
性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が
悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこ
れらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上
述の実施形態例の構成においては、気泡の発生を発泡液
を用いることで充分に、しかも安定して行うことができ
る。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の
安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上する
ことができた。

【０１９７】＜液体吐出ヘッドの製造＞次に、本発明の
液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。

【０１９８】図２で示したような液体吐出ヘッドの場合
には、素子基板１上に可動部材３１を設けるための土台
３４をドライフィルム等をパターニングすることで形成
し、この土台３４に可動部材３１を接着、もしくは溶着
固定した。その後、各液流路１０を構成する複数の溝と
吐出口１８と共通液室１３を構成する凹部を有する溝付
部材を、溝と可動部材が対応するような状態で素子基板
１に接合することで形成した。

【０１９９】次に、図１０や図２３で示されるような２
流路構成の液体吐出ヘッドの製造工程について説明す
る。

【０２００】大まかには、素子基板１上に第２液流路１
６の壁を形成し、その上に分離壁３０を取り付け、さら
にその上に第１液流路１４を構成する溝等が設けられた
溝付き部材５０を取り付ける。もしくは、第２液流路１
６の壁を形成した後、この壁の上に分離壁３０を取り付
けた溝付き部材５０を接合することでヘッドの製造を行
った。

【０２０１】さらに第２液流路の作製方法について詳し
く説明する。

【０２０２】図２４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第１の実施例を説明するための概
略断面図である。

【０２０３】本実施例においては、（ａ）に示すよう
に、素子基板（シリコンウエハ）１上に半導体製造工程
で用いるのと同様の製造装置を用いてハフニュウムボラ
イドやチッ化タンタル等からなる発熱体２を有する電気
熱変換用素子を形成した後、次工程における感光性樹脂
との密着性の向上を目的として素子基板１の表面に洗浄
を施した。さらに、密着性を向上させるには、素子基板
表面に紫外線−オゾン等による表面改質を行った後、例
えばシランカップリング剤（日本ユニカ製：Ａ１８９）
をエチルアルコールで１重量％に希釈した液を上記改質
表面上にスピンコートすることで達成される。

【０２０４】次に、表面洗浄を行い、密着性を向上した
基板１上に、（ｂ）に示すように、紫外線感光性樹脂フ
ィルム（東京応化製：ドライフィルムオーディルＳＹ
−３１８）ＤＦをラミネートした。

【０２０５】次に、（ｃ）に示すように、ドライフィル
ムＤＦ上にフォトマスクＰＭを配し、このフォトマスク
ＰＭを介してドライフィルムＤＦのうち、第２の流路壁
として残す部分に紫外線を照射した。この露光工程は、
キヤノン（株）製：ＭＰＡ−６００を用いて行い、約６
００ｍＪ／ｃｍ² の露光量で行った。

【０２０６】次に、（ｄ）に示すように、ドライフィル
ムＤＦを、キシレンとブチルセルソルブアセテートとの
混合液からなる現像液（東京応化製：ＢＭＲＣ−３）で
現像し、未露光部分を溶解させ、露光して硬化した部分
を第２液流路１６の壁部分として形成した。さらに、素
子基板１表面に残った残渣を酸素プラズマアッシング装
置（アルカンテック社製：ＭＡＳ−８００）で約９０秒
間処理して取り除き、引き続き、１５０℃で２時間、さ
らに紫外線照射１００ｍＪ／ｃｍ² を行って露光部分を
完全に硬化させた。

【０２０７】以上の方法により、上記シリコン基板から
分割、作製される複数のヒータボード（素子基板）に対
し、一様に第２の液流路を精度よく形成することができ
る。シリコン基板を、厚さ０．０５ｍｍのダイヤモンド
ブレードを取り付けたダイシングマシン（東京精密製：
ＡＷＤ−４０００）で各々のヒータボード１に切断、分
離した。分離されたヒータボード１を接着剤（東レ製：
ＳＥ４４００）でアルミベースプレート７０上に固定し
た（図２７）。次いで、予めアルミベースプレート７０
上に接合しておいたプリント配線基板７１と、ヒータボ
ード１とを直径０．０５ｍｍのアルミワイヤ（図示略）
で接続した。

【０２０８】次に、このようにして得られたヒータボー
ド１に、図２４（ｅ）に示すように、上述の方法で溝付
部材５０と分離壁３０との接合体を位置決め接合した。
すなわち、分離壁３０を有する溝付部材とヒータボード
１とを位置決めし、押さえバネ７８により係合、固定し
た後、インク・発泡液用供給部材８０をアルミベースプ
レート７０上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付部材
５０とヒータボード１とインク・発泡液用供給部材８０
との隙間をシリコーンシーラント（東芝シリコーン製：
ＴＳＥ３９９）で封止して完成させた。

【０２０９】以上の製法で、第２の液流路を形成するこ
とにより、各ヒータボードのヒータに対して位置ズレの
ない精度の良い流路を得ることができる。特に、溝付部
材５０と分離壁３０とをあらかじめ先の工程で接合して
おくことで、第１液流路１４と可動部材３１の位置精度
を高めることができる。

【０２１０】このようにして製造された液体吐出ヘッド
を用いて、前述したような第１の例から第３の例に示す
エージング処理を行うことによって、製造時に発生した
バリを除去し、可動部材を変位しやすくすることがで
き、これにより安定した吐出を行うことが可能となる。

【０２１１】そして、これらの高精度製造技術によっ
て、吐出安定化が図られ印字品位が向上する。また、ウ
エハ上に一括で形成することが可能なため、多量に低コ
ストで製造することが可能である。

【０２１２】なお、本実施例では、第２の液流路を形成
するために紫外線硬化型のドライフィルムを用いたが、
紫外域、特に２４８ｎｍ付近に吸収帯域をもつ樹脂を用
い、ラミネート後、硬化させ、エキシマレーザで第２の
液流路となる部分の樹脂を直接除去することによっても
得ることが可能である。

【０２１３】次に、図２５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の
液体吐出ヘッドの製造方法の第２の実施例を説明するた
めの概略断面図である。

【０２１４】本実施例においては、（ａ）に示すよう
に、ＳＵＳ基板１００上に厚さ１５μｍのレジスト１０
１を第２の液流路の形状でパターニングした。

【０２１５】次に、（ｂ）に示すように、ＳＵＳ基板１
００に対して電気メッキを行ってＳＵＳ基板１００上に
ニッケル層１０２を同じく１５μｍ成長させた。メッキ
液としては、スルフォミン酸ニッケルに応力減少剤（ワ
ールドメタル社製：ゼロオール）とほう酸、ピット防止
剤（ワールドメタル社製：ＮＰ−ＡＰＳ）、塩化ニッケ
ルを使用した。電着時の電界のかけ方としては、アノー
ド側に電極を付け、カソード側に既にパターニングした
ＳＵＳ基板１００を取り付け、メッキ液の温度を５０℃
とし、電流密度を５Ａ／ｃｍ² とした。

【０２１６】次に、（ｃ）に示すように、上記のような
メッキを終了したＳＵＳ基板１００に超音波振動を与
え、ニッケル層１０２の部分をＳＵＳ基板１００から剥
離し、所望の第２の液流路を得た。

【０２１７】一方、電気熱変換用素子を配設したヒータ
ボードを、半導体と同様の製造装置を用いてシリコンウ
エハに形成した。このウエハを先の実施例と同様に、ダ
イシングマシンで各々のヒータボードに分離した。この
ヒータボード１を、予めプリント基板１０４が接合され
たアルミベースプレート７０に接合し、プリント基板７
１とアルミワイヤ（図示略）とを接続することで電気的
配線を形成した。このような状態のヒータボード１上
に、図２５（ｄ）に示すように、先の工程で得た第２液
流路と位置決め固定した。この固定に際しては、後工程
で第１の実施例と同様に分離壁を固定した天板と押さえ
バネによって係合・密着されるため、天板接合時に位置
ズレが発生しない程度に固定されていれば十分である。

【０２１８】本実施例では、上記位置決め固定に紫外線
硬化型接着剤（グレースジャパン製：アミコンＵＶ−３
００）を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を１０
０ｍＪ／ｃｍ² として約３秒間で固定を完了した。

【０２１９】本実施例の製法によれば、発熱体に対して
位置ズレのない精度の高い第２の液流路を得ることがで
きることに加え、ニッケルで流路壁を形成しているた
め、アルカリ性の液体に強く、信頼性の高いヘッドを提
供することが可能となる。なお、本製造方法において
も、前述した例と同様なエージング処理を行う。

【０２２０】次に、図２６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の
液体吐出ヘッドの製造方法の第３の実施例を説明するた
めの概略断面図である。

【０２２１】本実施例においては、（ａ）に示すよう
に、アライメント穴あるいはマーク１００ａを有する厚
さ１５μｍのＳＵＳ基板１００の両面にレジスト３１を
塗布した。ここで、レジストとしては、東京応化製のＰ
ＭＥＲＰ−ＡＲ９００を使用した。

【０２２２】この後、（ｂ）に示すように、素子基板１
００のアライメント穴１００ａに合わせて、露光装置
（キヤノン（株）製：ＭＰＡ−６００）を用いて露光
し、第２の液流路を形成すべき部分のレジスト１０３を
除去した。露光は８００ｍＪ／ｃｍ² の露光量で行っ
た。

【０２２３】次に、（ｃ）に示すように、両面のレジス
ト１０３がパターニングされたＳＵＳ基板１００を、エ
ッチング液（塩化第２鉄または塩化第２銅の水溶液）に
浸漬し、レジスト１０３から露出している部分をエッチ
ングした後、レジストを剥離した。

【０２２４】次に、（ｄ）に示すように、先の製造方法
の実施例と同様に、ヒータボード１上に、エッチングさ
れたＳＵＳ基板１００を位置決め固定して第２の液流路
４を有する液体吐出ヘッドを組み立てた。

【０２２５】本実施例の製法によれば、ヒータに対し位
置ズレのない精度の高い第２液流路４を得ることができ
ることに加え、ＳＵＳで流路を形成しているため、酸や
アルカリ性の液体に強く信頼性の高い液体吐出ヘッドを
提供することができる。なお、本製造方法においても前
述した例と同様なエージング処理を行う。

【０２２６】以上説明したように、本実施例の製造方法
によれば、素子基板状に予め第２液流路の壁を配設する
ことによって、電気熱変換体と第２液流路とが高精度に
位置決めすることが可能となる。また、切断、分離前の
基板上の多数の素子基板に対して第２の液流路を同時に
形成することができるので、多量に、かつ、低コストの
液体吐出ヘッドを提供することができる。

【０２２７】また、本実施例の製造方法の液体吐出ヘッ
ドの製造方法を実施することによって得られた液体吐出
ヘッドは、発熱体と第２液流路とが高精度に位置決めさ
れているので、電気熱変換体の発熱による発泡の圧力を
効率よく受けることができ、吐出効率に優れたものとな
る。

【０２２８】以上説明したような製造方法において可動
部材３１のエージング処理を行うことによって、可動部
材３１に発生したバリを効果的に取り除くことができ、
これにより、可動部材３１を変位しやすくすることがで
き、安定した吐出を行うことが可能となる。

【０２２９】＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞次に、上
記実施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。

【０２３０】図２７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。

【０２３１】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７８、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と溝付天板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。

【０２３２】押さえバネ７８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。

【０２３３】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。

【０２３４】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８４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８３，７１，２１
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８４，７１，２２を介して第２液
室に供給される。

【０２３５】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。

【０２３６】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。又、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。

【０２３７】＜液体吐出装置＞図２８は、前述の液体噴
射ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示してい
る。本実施例では特に吐出液体としてインクを用いたイ
ンク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャ
リッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部９０と液
体吐出ヘッド部２００とが着脱可能なヘッドカートリッ
ジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記
録紙等の被記録媒体１５０の幅方向に往復移動する。

【０２３８】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号
に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液
体が吐出される。

【０２３９】また、本実施例の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための
駆動源としてのモータ１１１、駆動源からの動力をキャ
リッジに伝えるためのギア１１２、１１３キャリッジ軸
１１５等を有している。この記録装置及びこの記録装置
で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体に対し
て液体を吐出することで良好な画像の記録物を得ること
ができた。

【０２４０】次に、図２９は、本発明の液体吐出方法お
よび液体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作さ
せるための記録装置全体のブロック図である。

【０２４１】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。

【０２４２】また、ＣＰＵ３０２は前記画像データを記
録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに
同期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モ
ータを駆動するための駆動データを作る。画像データお
よびモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ３０７
と、モータドライバ３０５を介し、ヘッド２００および
駆動モータ３０６に伝達され、それぞれ制御されたタイ
ミングで駆動され画像を形成する。

【０２４３】また、本記録装置には、エージング処理を
行うための駆動条件等を含む制御プログラムや、発熱体
２の発泡駆動の回数を制御するための制御プログラムを
内蔵した記憶手段を具えることができる。この記憶手段
としては、例えば、ＲＯＭ３０３等を用いることができ
る。また、カウンタ等を具えて、発泡駆動の回数を制御
することも可能である。

【０２４４】上述のような記録装置に適用でき、インク
等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の
紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用
いられるプラスチック材、布帛、アルミニュウムや銅等
の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板
等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ
等の三次元構造体等を対象とすることができる。

【０２４５】また上述の記録装置として、各種の紙やＯ
ＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパ
クトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチ
ック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、
皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木
材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミック
ス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して
記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等を
も含むものである。

【０２４６】またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液
としては、夫々の被記録媒体や記録条件に合わせた液体
を用いればよい。

【０２４７】＜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。

【０２４８】図３０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２０２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。

【０２４９】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。

【０２５０】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。

【０２５１】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。

【０２５２】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。

【０２５３】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。

【０２５４】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
ってその表面にゴミが付着しやすく、このゴミによって
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。

【０２５５】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。

【０２５６】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。

【０２５７】＜ヘッドキット＞以下に、本発明の液体吐
出ヘッドを有するヘッドキットを説明する。図３１は、
このようなヘッドキットを示した模式図であり、このヘ
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５０１内に納めた
ものである。

【０２５８】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。

【０２５９】このように、本発明の液体吐出ヘッドと、
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。

【０２６０】なお、本実施例のヘッドキットでは、イン
ク充填手段が含まれるもので説明を行ったが、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５１０内に納められている形態のものであってもよ
い。

【０２６１】また、この図３１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。

【０２６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１流路構造又は２流路構造の液体吐出ヘッドにおいて、
ヘッドを出荷前の段階で、発熱部材を所定の駆動条件に
て駆動させ液流路内に設けられた可動部材を可変してエ
ージング処理を行うようにしたので、液流路内での可動
部材を変位しやすくすることができ、これにより、出荷
後の経時的変化をなくして安定した吐出を行うことがで
きる。また、これにより、発熱部材を安定化して駆動制
御できるため、発泡の安定性を向上させることができ、
さらに発熱部材の駆動に対する可動部材の応答性を高め
ることができる。

【０２６３】以下、本発明に付随する効果を列挙する。

【０２６４】上述したような、エージング処理を行った
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。

【０２６５】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。

【０２６６】また、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。

【０２６７】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。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。

【０２６８】また、本発明の液体吐出ヘッドのエージン
グ工程を含む製造方法によると、上述のような液体吐出
ヘッドを精度良く製造でき、また部品点数を少なく、安
価に、しかも容易に製造することができる。

【０２６９】また、本発明のエージング処理された液体
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。

【０２７０】また、本発明のエージング処理された液体
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。

【０２７１】また、本発明のエージング処理された液体
吐出ヘッドを有する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】本発明の第一の実施の形態における液体吐出ヘ
ッドの一例を示す模式断面図である。

【図２】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図であ
る。

【図３】従来のヘッドにおける気泡からの圧力伝搬を示
す模式図である。

【図４】本発明のヘッドにおける気泡からの圧力伝搬を
示す模式図である。

【図５】本発明の液体の流れを説明するための模式図で
ある。

【図６】本発明の第二の実施の形態における液体吐出ヘ
ッドの部分破断斜視図である。

【図７】本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘッ
ドの部分破断斜視図である。

【図８】本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘッ
ドの断面図である。

【図９】本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘッ
ドの模式断面図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘ
ッド（２流路）の断面図である。

【図１１】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１２】可動部材の動作を説明するための図である。

【図１３】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１４】可動部材と液流路の構造を説明するための図
である。

【図１５】可動部材の他の形状を説明するための図であ
る。

【図１６】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図で
ある。

【図１７】可動部材と発熱体との配置関係を示す図であ
る。

【図１８】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１９】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２０】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。

【図２１】駆動パルスの形状を示す模式図である。

【図２２】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２３】本発明のヘッドの分解斜視図である。

【図２４】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。

【図２５】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。

【図２６】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。

【図２７】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。

【図２８】液体吐出装置の概略構成図である。

【図２９】装置ブロック図である。

【図３０】液体吐出記録システムを示す図である。

【図３１】ヘッドキットの模式図である。

【図３２】従来の可動部材の縁周部にバリが発生した形
状を示す斜視図である。

【図３３】従来の可動部材の縁周部にバリが発生した場
合の形状を示す斜視図である。

【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７８ばね８０供給部材

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１の液流路と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に形成された可
動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記可動部材を変位させるための液体を収納
する第２の液流路と、該第２の液流路に対応して配置された発熱部材とを具え
た液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記分離壁に前記可動部材を形成した後、前記第２の液
流路内に液体を充填した状態で、前記発熱部材を所定の
駆動条件にて駆動し前記可動部材を変位させるエージン
グ工程を具えたことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造
方法。
【請求項２】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１の液流路と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に形成された可
動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記可動部材を変位させるための液体を収納
する第２の液流路と、該第２の液流路に対応して配置された発熱部材とを具え
た液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記分離壁に前記可動部材を形成した後、前記第２の液
流路内および前記第１の液流路内にそれぞれ液体を充填
した状態で、前記発熱部材を所定の駆動条件にて駆動し
前記可動部材を変位させるエージング工程を具えたこと
を特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を収納する液流路と、該液流路内に配置され、前記液体の一部を収納して気泡
を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域の上面に一端が固定され、他端が変位自
在に形成された可動部材と、前記気泡発生領域内の下面に配置され、当該領域内に収
納された液体を発熱させる発熱部材とを具えた液体吐出
ヘッドの製造方法であって、前記気泡発生領域の上面に前記可動部材を形成した後、
前記液流路内に液体を充填した状態で、前記発熱部材を
所定の駆動条件にて駆動し前記可動部材を変位させるエ
ージング工程を具えたことを特徴とする液体吐出ヘッド
の製造方法。
【請求項４】前記エージング工程時に前記第２の液流
路内に充填される液体は、発泡液であることを特徴とす
る請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】前記エージング工程時に前記第２の液流
路内に充填される液体を発泡液とし、前記第１の液流路
内に充填される液体を吐出液としたことを特徴とする請
求項２記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】前記分離壁により分離される前記第１の
液流路と前記第２の液流路とに共通に連通された共通液
室を有することを特徴とする請求項１，２，４，５のい
ずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】前記分離壁により分離される前記第１の
液流路と前記第２の液流路とに各々別個に連通された液
室を有することを特徴とする請求項１，２，４〜６のい
ずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動条
件は、記録時と同等な駆動条件、若しくは、当該記録時
よりも大きな駆動条件であることを特徴とする請求項１
〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動条
件は、前記発熱部材に印加する電圧の大きさを可変して
行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の
液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、前記発熱部材に印加する電圧のデューティ比を
可変して行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか
に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、前記発熱部材に供給される電力の周波数を可変
して行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記
載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、一定以下の回数だけ発泡駆動を行うことを特徴
とする請求項１〜１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッ
ドの製造方法。
【請求項１３】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１の液流路と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に形成された可
動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記可動部材を変位させるための液体を収納
する第２の液流路と、該第２の液流路に対応して配置された発熱部材とを具え
た液体吐出ヘッドであって、前記第２の液流路内に液体を充填した状態で、前記発熱
部材を所定の駆動条件にて駆動し変位させることにより
縁周部がエージング処理された前記可動部材を有するこ
とを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１４】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を収納する第１の液流路と、該第１の液流路に対して一端が変位自在に形成された可
動部材を有する分離壁と、該分離壁の前記可動部材を変位させるための液体を収納
する第２の液流路と、該第２の液流路に対応して配置された発熱部材とを具え
た液体吐出ヘッドであって、前記第２の液流路および前記第１の液流路内にそれぞれ
液体を充填した状態で、前記発熱部材を所定の駆動条件
にて駆動し変位させることにより縁周部がエージング処
理された前記可動部材を有することを特徴とする液体吐
出ヘッド。
【請求項１５】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通し前記液体を収納する液流路と、該液流路内に配置され、前記液体の一部を収納して気泡
を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域の上面に一端が固定され、他端が変位自
在に形成された可動部材と、前記気泡発生領域内の下面に配置され、当該領域内に収
納された液体を発熱させる発熱部材とを具えた液体吐出
ヘッドであって、前記液流路内に液体を充填した状態で、前記発熱部材を
所定の駆動条件にて駆動し変位させることにより縁周部
がエージング処理された前記可動部材を有することを特
徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１６】前記エージング処理時における前記第
２の液流路内に充填される液体は、発泡液であることを
特徴とする請求項１３又は１４記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１７】前記エージング処理時における前記第
２の液流路内に充填される液体を発泡液とし、前記第１
の液流路内に充填される液体を吐出液としたことを特徴
とする請求項１４記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１８】前記分離壁により分離される前記第１
の液流路と前記第２の液流路とに共通に連通された共通
液室を有することを特徴とする請求項１３，１４，１
６，１７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１９】前記分離壁により分離される前記第１
の液流路と前記第２の液流路とに各々別個に連通された
液室を有することを特徴とする請求項１３，１４，１６
〜１８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２０】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、記録時と同等な駆動条件、若しくは、当該記録
時よりも大きな駆動条件であることを特徴とする請求項
１３〜１９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２１】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、前記発熱部材に印加する電圧の大きさを可変し
て行うことを特徴とする請求項１３〜２０のいずれかに
記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２２】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、前記発熱部材に印加する電圧のデューティ比を
可変して行うことを特徴とする請求項１３〜２０のいず
れかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２３】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、一定以下の回数だけ発泡駆動を行うことを特徴
とする請求項１３〜２０のいずれかに記載の液体吐出ヘ
ッド。
【請求項２４】前記エージング処理時における前記可
動部材は、前記発熱部材の駆動によって一定回数だけ変
位されることを特徴とする請求項１３〜２３のいずれか
に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項２５】気泡の発生によって液体を吐出する液
体吐出方法であって、前記エージング処理された可動部材を有する請求項１３
又は１４記載の液体吐出ヘッドを用い、前記発熱部材を駆動して前記第２の液流路内の液体を発
熱して気泡を発生させ、該気泡の発生による圧力に基づ
いて前記可動部材の変位自在な一端を前記第１の液流路
側に変位させ、該可動部材の変位によって前記圧力を当
該第１の液流路側から前記吐出口側へ導くことにより液
体を吐出することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項２６】気泡の発生によって液体を吐出する液
体吐出方法であって、前記エージング処理された可動部材を有する請求項１５
記載の液体吐出ヘッドを用い、前記発熱部材を駆動して前記液流路に配置された前記気
泡発生領域内の液体を発熱して気泡を発生させ、該気泡
の発生による圧力に基づいて前記可動部材の変位自在な
一端を前記液流路側に変位させ、該可動部材の変位によ
って前記圧力を当該液流路側から前記吐出口側へ導くこ
とにより液体を吐出することを特徴とする液体吐出方
法。
【請求項２７】前記エージング処理時における前記第
２の液流路内に充填される液体は、発泡液であることを
特徴とする請求項２５記載の液体吐出方法。
【請求項２８】前記エージング処理時における前記第
２の液流路内に充填される液体を発泡液とし、前記第１
の液流路内に充填される液体を吐出液としたことを特徴
とする請求項２５記載の液体吐出方法。
【請求項２９】前記分離壁により分離される前記第１
の液流路と前記第２の液流路とに共通に連通された共通
液室を有することを特徴とする請求項２５，２７，２８
のいずれかに記載の液体吐出方法。
【請求項３０】前記分離壁により分離される前記第１
の液流路と前記第２の液流路とに各々別個に連通された
液室を有することを特徴とする請求項２５，２７〜２９
のいずれかに記載の液体吐出方法。
【請求項３１】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、記録時と同等な駆動条件、若しくは、当該記録
時よりも大きな駆動条件であることを特徴とする請求項
２５〜３０のいずれかに記載の液体吐出方法。
【請求項３２】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、前記発熱部材に印加する電圧の大きさを可変し
て行うことを特徴とする請求項２５〜３１のいずれかに
記載の液体吐出方法。
【請求項３３】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、前記発熱部材に印加する電圧のデューティ比を
可変して行うことを特徴とする請求項２５〜３１のいず
れかに記載の液体吐出方法。
【請求項３４】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、前記発熱部材に供給される電力の周波数を可変
して行うことを特徴とする請求項２５〜３１のいずれか
に記載の液体吐出方法。
【請求項３５】前記発熱部材を駆動させる所定の駆動
条件は、一定以下の回数だけ発泡駆動を行うことを特徴
とする請求項２５〜３４のいずれかに記載の液体吐出方
法。
【請求項３６】前記エージング処理された可動部材を
有する請求項１３〜２４記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに液体を供給する液体容器とを具えた
ことを特徴とする液体吐出ヘッドカートリッジ。
【請求項３７】前記請求項３６記載の液体吐出ヘッド
カートリッジと、該液体吐出ヘッドカートリッジを着脱自在に搭載し、記
録媒体に対向して配置されるキャリッジ部とを具えたこ
とを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３８】前記請求項３７記載の液体吐出装置
と、該液体吐出装置を駆動制御する駆動制御部ととを具えた
ことを特徴とする記録装置。
【請求項３９】前記駆動制御部は、前記発熱部材を所
定の駆動条件にて駆動し前記可動部材を変位させるエー
ジング処理手段を具えたことを特徴とする請求項３８記
載の記録装置。