JPH1029305A

JPH1029305A - 液体吐出方法および液体吐出装置

Info

Publication number: JPH1029305A
Application number: JP20314596A
Authority: JP
Inventors: Masaya Uetsuki; 雅哉植月; Hiroshi Tajika; 博司田鹿; Hidehiko Kanda; 英彦神田; Osamu Iwasaki; 督岩崎; 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: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出効率、吐出圧力の向上を図りつつ、発熱
体上への焦げの発生を防止し、不正発泡、吐出量低下、
初期吐出不良の生じない、良好な液体の吐出を行いうる
液体吐出方法、液体吐出ヘッド等の提供。【解決手段】第２の液流路側の液体への第１の液流路
側の液体の混入が想定される場合において、前記発熱体
に投入されるエネルギを、通常の投入エネルギよりも低
く設定する。発熱体への駆動電圧を発泡閾値電圧を越え
る条件で、通常の駆動電圧より低く設定するか、あるい
は、駆動パルス幅を通常の駆動パルス幅より短く設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望
の液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用
いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置、液体吐出ヘッ
ドの製造方法に関する。さらにこれらの液体吐出ヘッド
を有するインクジェットキットに関する。

【０００２】特に本発明は、気泡の発生を利用して変位
する可動部材を有する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド
を用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置に関する。

【０００３】また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、
金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の
被記録媒体に対し記録を行うプリンタ、複写機、通信シ
ステムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワー
ドプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的
に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明であ
る。

【０００４】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与
することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像
を付与することをも意味するものである。

【０００５】

【従来の技術】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号等の公報に開示されているよう
に、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に連
通するインク流路と、インク流路内に配されたインクを
吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変換
体が一般的に配されている。

【０００６】このような記録方法によれば、品位の高い
画像を高速、低騒音で記録することができると共に、こ
の記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐
出口を高密度に配置することができるため、小型の装置
で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得
ることができるという多くの優れた点を有している。こ
のため、このバブルジェット記録方法は近年、プリン
タ、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利
用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムに
まで利用されるようになってきている。

【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
年さらに高まっている。

【０００８】例えば、エネルギー効率の向上の要求に対
する検討としては、保護膜の厚さを調整するといった発
熱体の最適化が挙げられている。この手法は、発生した
熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。

【０００９】また、高画質な画像を得るために、インク
の吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好
なインク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆
動条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐
出された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速
い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したもの
も提案されている。

【００１０】この流路形状の内、流路構造として図４０
（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４０（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４０（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４０（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】

【背景技術】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】このような新たな液体の吐出原理を適用す
ることが可能な液体吐出ヘッドには、上述の可動部材を
含む分離壁と、この分離壁により分離される吐出口に直
接連通する第１の液流路と可動部材に対向する気泡発生
領域を有する第２の液流路とから概略構成されるタイプ
のものが提案されている。このタイプの液体吐出ヘッド
では、第１の液流路に発泡に適した液体として発泡液が
供給され、第２の液流路に記録用の液体として染料等を
含む記録液が供給される。発泡液は、記録液を吐出させ
るための液であるため、ほとんど記録に関与する成分を
有していない組成である。このため、発泡液は色材を含
有していないか、あるいは含有していても微量に止めら
れる場合が多い。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】このように成分組成の
異なった発泡液と記録液とを用いて記録を行う上記液体
吐出ヘッドでは、記録の画質をさらに向上させようとす
る場合に、発泡液と記録液との最適な組み合わせが考え
られている。例えば、発泡液として発泡に最適な液体を
用いると共に、記録液として、特に、普通紙の記録濃度
と切れを向上させる場合に、顔料インクを用いて耐水
性、濃度向上、文字品位向上等を達成しようとしてい
る。

【００２７】ところが、この場合、画質を向上させるこ
とができるというメリットはあるものの、長時間放置し
た場合、発泡領域において発泡に適した液体に顔料イン
ク等が混入すると、例えばヒータ上に固着や焦げが発生
し易くなり、ヒータ耐久性の低下等を招き、液体吐出ヘ
ッドに対する信頼性が低下するという現象を生じること
も考えられる。

【００２８】また、顔料インクに限らず、染料インクを
用いる構成でも、ヒータ上の固着や焦げを生じるおそれ
もある。

【００２９】また、記録画像のコントラストや濃度を考
慮すると、記録液の色材濃度を高めに設定することが望
ましい。しかし、上述の固着からの回復性、階調性、粒
状感を考慮して記録液の色材濃度を逆に低く抑える場合
もある。

【００３０】さらに、本発明が適用される液体吐出ヘッ
ドでは、気泡発生領域からの発泡圧力を可動部材を介し
て記録液の吐出圧力に利用するため、吐出効率がよく、
高粘度の記録液の吐出も可能である。このため、発泡液
に上記のような色材を含めないようにすると、ヒータ表
面上での焦げの発生を避けることが可能である。さら
に、液体を吐出するに際して、必要かつ十分な電圧、駆
動パルスを与えることが可能となる。一般に、高粘性の
液体を吐出する場合には、十分な吐出パワーを得るため
にｋ値を高く設定する必要がある。ここで、ｋ値とは、
液体の吐出に必要な発泡が得られる発泡閾値電圧に所定
の係数（例えば、１．２）を乗算した駆動電圧をいう。

【００３１】ところで、このような構成の液体吐出ヘッ
ドでは、弁構造の可動部材とその周囲との間には若干の
クリアランスが設けられている。このため、通常、使用
時は問題ないが、放置時間が非常に長くなると、環境等
の影響で発泡液と記録液とが混合する場合がある。可動
部材の上側の記録液に下方から発泡液が混入した場合に
は、記録液の濃度が低下し、混入の程度によっては記録
前の予備吐出、吸引等の回復処理で十分に回復可能であ
る。

【００３２】他方、可動部材の下側に形成される気泡発
生領域の発泡液に上方から記録液が混入した場合には、
発泡液よりも高い濃度の色材を含む液体（混合液）がヒ
ータ近傍に近づくため、通常の吐出パワーで液体を発泡
させると、ヒータ上に焦げが発生することなどによる不
正発泡、吐出量低下、初期吐出不良（いわゆる発一性不
良）が生じるおそれがある。

【００３３】本発明の主たる目的は以下の通りである。

【００３４】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に基づき、吐出
効率、吐出圧力の向上を図りつつ、発熱体上への焦げの
発生を防止し、不正発泡、吐出量低下、初期吐出不良の
生じない、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。

【００３５】本発明の第２の目的は、発熱体上への堆積
物を低減すると共に、吐出用液の用途範囲を広げること
ができ、しかも吐出効率や吐出力が十分に高い液体吐出
方法、液体吐出ヘッド等を提供することにある。

【００３６】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ヘッド等を提供することにあ
る。

【００３７】本発明の第４の目的は、吐出する液体の選
択自由度を高くできる液体吐出方法、液体吐出ヘッド等
を提供することにある。

【００３８】本発明の第５の目的は複数の液体を供給す
るための液体導入路を少ない部品点数で構成することで
製造が容易で安価なヘッドおよび装置を提供すること、
また小型化が図れた液体吐出ヘッド、装置等を提供する
ことにある。

【００３９】本発明の第６の目的は、本発明が適用され
る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。

【００４０】

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

【００４１】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、前記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の液流路の前記吐出口側に導く可動部材
とを有し、該可動部材に面した位置に発熱体が設けられ
た液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方法であって、前記
第２の液流路側の液体への前記第１の液流路側の液体の
混入が想定される場合において、前記発熱体に投入され
るエネルギを、通常の投入エネルギよりも低く設定する
液体吐出方法。

【００４２】前記発熱体に通常印加される駆動電圧が発
泡閾値電圧に１を越える係数を乗算したものである場合
において、前記発熱体に印加される駆動電圧を、前記発
泡閾値電圧を越える電圧以上で前記通常の駆動電圧未満
の範囲内に制御して予備吐出を行う液体吐出方法。

【００４３】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐出
は、前記吐出口からの吸引回復処理を行った後に行われ
る液体吐出方法。

【００４４】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐出
は、前記吐出口に対するワイピング処理を行った後に行
われる液体吐出方法。

【００４５】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐出に
おける発数を、前記液体吐出ヘッドによる液体吐出時か
らの放置時間に応じて変更する液体吐出方法。

【００４６】前記放置時間が所定時間以上である場合に
は、前記駆動電圧を制御しつつ、発数を増加させた予備
吐出を行う液体吐出方法。

【００４７】前記放置時間が所定時間以上である場合に
は、前記吐出口からの吸引回復処理および該吐出口に対
するワイピング処理を行った後に、前記駆動電圧を制御
しつつ、発数を増加させた予備吐出を行う液体吐出方
法。

【００４８】前記吸引回復処理後の前記予備吐出は、前
記吐出口に対するワイピング処理を挟んだ前後に、前記
駆動電圧を制御しつつ行われる液体吐出方法。

【００４９】前記ワイピング処理前の予備吐出の発数
を、前記ワイピング処理後の予備吐出の発数よりも多く
設定する液体吐出方法。

【００５０】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐出に
おける駆動パルス幅を、通常の液体吐出における駆動パ
ルス幅よりも短く設定する液体吐出方法。

【００５１】前記液体の種類を指示する工程をさらに含
む液体吐出方法。

【００５２】前記液体の種類に応じて投入エネルギを設
定する液体吐出方法。

【００５３】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出させ
て液体吐出ヘッドの吐出状態を回復させる回復動作の工
程において、前記発熱体に投入するエネルギを、前記発
熱体により液体中に気泡が発生する投入エネルギ量であ
る発泡閾値よりも高く、かつ、通常の吐出時に前記発熱
体に印加される投入エネルギよりも低く設定する液体吐
出方法。

【００５４】前記回復動作における前記投入エネルギを
制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程におい
て、前記吐出口からインクを吸引してインクを排出させ
る動作を行った後に行われる液体吐出方法。

【００５５】前記回復動作における前記投入エネルギを
制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程において
前記吐出口の面に払拭するワイピング動作を行った後に
行われる液体吐出方法。

【００５６】前記回復動作における前記投入エネルギを
制御して行う予備吐出における吐出動作の回数は、前記
液体吐出ヘッドによる吐出動作からの放置時間に応じて
設定される液体吐出方法。

【００５７】前記放置時間が所定時間以上であるとき、
前記投入エネルギを制御しつつ予備吐出における吐出の
回数を増加させる液体吐出方法。

【００５８】前記放置時間が所定時間以上であるとき、
前記吐出口から吸引によりインクを排出する動作と、前
記吐出口の面を払拭する動作を行った後に、前記投入エ
ネルギを制御しつつ予備吐出における吐出の回数を増加
させる液体吐出方法。

【００５９】前記吸引によるインクの排出動作の後の予
備吐出は、前記吐出口の面を払拭するワイピング動作を
挟んだ前後に投入エネルギを制御して行われる液体吐出
方法。

【００６０】前記投入エネルギの制御は前記発熱体へ印
加するパルス幅の制御によって行われ、前記液体吐出ヘ
ッドからインクを吐出させて液体吐出ヘッドの吐出状態
を回復動作の工程において前記発熱体に印加するパルス
幅を、前記発熱体により液体中に気泡が発生する発泡閾
値よりも長く、かつ、通常の吐出時に前記発熱体に印加
されるパルス幅よりも短く設定する液体吐出方法。

【００６１】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出させ
て液体吐出ヘッドの吐出状態を回復させる回復動作の工
程において、前記発熱体に投入するエネルギを、前記発
熱体により液体中に気泡が発生する投入エネルギ量であ
る発泡閾値よりも高く、かつ、通常の吐出時に前記発熱
体に印加される投入エネルギよりも低く設定する液体吐
出方法。

【００６２】前記回復動作における前記投入エネルギを
制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程におい
て、前記吐出口からインクを吸引してインクを排出させ
る動作を行った後に行われる液体吐出方法。

【００６３】前記回復動作における前記投入エネルギを
制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程において
前記吐出口の面に払拭するワイピング動作を行った後に
行われる液体吐出方法。

【００６４】前記回復動作における前記投入エネルギを
制御して行う予備吐出における吐出動作の回数は、前記
液体吐出ヘッドによる吐出動作からの放置時間に応じて
設定される液体吐出方法。

【００６５】前記放置時間が所定時間以上であるとき、
前記投入エネルギを制御しつつ予備吐出における吐出の
回数を増加させる液体吐出方法。

【００６６】前記放置時間が所定時間以上であるとき、
前記吐出口から吸引によりインクを排出する動作と、前
記吐出口の面を払拭する動作を行った後に、前記投入エ
ネルギを制御しつつ予備吐出における吐出の回数を増加
させる液体吐出方法。

【００６７】前記吸引によるインクの排出動作の後の予
備吐出は、前記吐出口の面を払拭するワイピング動作を
挟んだ前後に投入エネルギを制御して行われる液体吐出
方法。

【００６８】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、前記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の液流路の前記吐出口側に導く可動部材
とを有し、該可動部材に面した位置に発熱体が設けられ
た液体吐出ヘッドを用いて前記第１の液流路に供給され
る液体を吐出する液体吐出装置であって、前記液体吐出
ヘッドにおける発熱体に印加する投入エネルギを設定す
る手段と、該設定手段により設定された前記投入エネル
ギを、前記発熱体により気泡が発生する投入エネルギ量
を越える条件で低く設定し直す手段とを含む液体吐出装
置。

【００６９】前記第１の液流路側の液体が前記第２の液
流路側の液体に混入したことを判定する判定手段をさら
に備え、該判定手段による判定に基づいて前記投入エネ
ルギの再設定を行う液体吐出装置。

【００７０】前記判定手段は、前記液体吐出ヘッドの吐
出口から吸引回復した履歴を保存する手段である液体吐
出装置。

【００７１】前記判定手段は、前記液体吐出ヘッドの吐
出口に対してワイピングした履歴を保存する手段である
液体吐出装置。

【００７２】前記判定手段は、前記液体吐出ヘッドによ
る液体吐出時からの放置時間を検出する手段である液体
吐出装置。

【００７３】前記液体の種類を指示する手段をさらに含
む液体吐出装置。

【００７４】前記投入エネルギ設定手段は、前記液体の
種類に応じて投入エネルギを設定する液体吐出装置、で
ある。

【００７５】上述したような、極めて新規な吐出原理に
基づく本発明が適用される液体吐出方法、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。

【００７６】この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。

【００７７】本発明においては、発泡液中に記録液が混
入した場合を想定し、その混合状態を実際の記録開始
前、あるいは記録中に吸引回復や予備吐出で解消するこ
とによって、その直後の駆動電圧を極力低く抑えること
ができ、これにより、発熱体上への焦げの発生を未然に
防止することができる。

【００７８】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。

【００７９】本発明のその他の効果については、各実施
例の記載から理解される。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】

【発明の実施の形態】

（実施例１）以下、図面を参照して本発明の第１の実施
例を詳細に説明する。

【００８５】まず、実施例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。

【００８６】図１はこのような実施例の液体吐出ヘッド
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。

【００８７】本実施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（本実施例においては４
０μｍ×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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】次に図１に戻って、本実施例の液体吐出ヘ
ッドの吐出動作について詳しく説明する。

【００９６】図１（ａ）は、発熱体２に電気エネルギー
等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が
熱を発生する前の状態である。ここで重要なことは、可
動部材３１が、発熱体の発熱によって発生した気泡に対
し、この気泡の少なくとも下流側部分に対面する位置に
設けられていることである。つまり、気泡の下流側が可
動部材に作用するように、液流路構造上では少なくとも
発熱体の面積中心３より下流（発熱体の面積中心３を通
って流路の長さ方向に直交する線より下流）の位置まで
可動部材３１が配されている。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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、以下に本発明が適
用される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。

【０１０３】図１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。

【０１０４】図１（ｃ）の後、気泡４０が最大体積の状
態を経て消泡過程に入ったときには、消泡した体積を補
う体積の液体が気泡発生領域に、第１液流路１４の吐出
口１８側と第２液流路１６の共通液室側１３から流れ込
む。可動部材３１を持たない従来の液流路構造において
は、消泡位置に吐出口側から流れ込む液体の量と共通液
室から流れ込む液体の量は、気泡発生領域より吐出口に
近い部分と共通液室に近い部分との流抵抗の大きさに起
因する（流路抵抗と液体の慣性に基づくものであ
る。）。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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、本実施例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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】本実施例の第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、実施例では実質的に平坦な内壁を持つ
液体供給路１２を持つもので説明したが、これに限ら
ず、発熱体表面となだらかに繋がり、なだらかな内壁を
有する液供給路であればよく、発熱体上に液体の淀み
や、液体の供給に大きな乱流を生じない形状であればよ
い。

【０１１３】また、気泡発生領域への液体の供給は、可
動部材の側部（スリット３５）を介してＶＤ１から行わ
れるものもある。しかし、気泡発生時の圧力をさらに有
効に吐出口に導くために図１で示すように気泡発生領域
の全体を覆う（発熱体面を覆う）ように大きな可動部材
を用い、可動部材３１が第１の位置へ復帰することで、
気泡発生領域１１と第１液流路１４の吐出口に近い領域
との液体の流抵抗が大きくなるような形態の場合、前述
のＶＤ１から気泡発生領域１１に向かっての液体の流れ
が妨げられる。しかし、本発明のヘッド構造において
は、気泡発生領域に液体を供給するための流れＶＤ１が
あるため、液体の供給性能が非常に高くなり、可動部材
３１で気泡発生領域１１を覆うような吐出効率向上を求
めた構造を取っても、液体の供給性能を落とすことがな
い。

【０１１４】ところで、可動部材３１の自由端３２と支
点３３の位置は、例えば図５で示されるように、自由端
が相対的に支点より下流側にある。このような構成のた
め、前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方向
を吐出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現できる
のである。さらに、この位置関係は吐出に対する機能や
効果のみならず、液体の供給の際にも液流路１０を流れ
る液体に対する流抵抗を小さく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。

【０１１５】補足すれば、実施例図１においては、前述
のように可動部材３１の自由端３２が、発熱体２を上流
側領域と下流側領域とに２分する面積中心３（発熱体の
面積中心（中央）を通り液流路の長さ方向に直交する
線）より下流側の位置に対向するように発熱体２に対し
て延在している。これによって発熱体の面積中心位置３
より下流側で発生する液体の吐出に大きく寄与する圧
力、又は気泡を可動部材３１が受け、この圧力及び気泡
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。

【０１１６】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。

【０１１７】また、実施例の構成においては可動部材３
１の自由端が瞬間的な機械的変位を行っていることも、
液体の吐出に対して有効に寄与していると考えられる。

【０１１８】本発明が適用される液体吐出ヘッドは、第
２の液流路に発泡に適した液体を供給し、この液体と組
成が異なり、吐出に適した液体を第１の液流路に供給す
ることとしている。両液流路は可動部材を含む分離壁で
分離されているが、可動部材と分離壁との間隙（スリッ
ト）を通じて連通することが考えられる。

【０１１９】特に、先の液体吐出終了時から相当の時間
が経過している場合、すなわち放置時間が長い場合に、
このスリット部分を介して夫々の液が混合する現象が観
察される。

【０１２０】このような混合状態は、次の液体吐出時、
吐出予定の液体と異なる組成の液体を吐出することにな
るため、不都合が生じる場合がある。また、発熱体側に
発泡に適した液体と異なる液体が供給されるため、発熱
体上に焦げが発生し、不正発泡、吐出量低下、初期吐出
不良（以下、この吐出不良を発一性不良ともいう）が生
じるおそれがある。

【０１２１】このような混合状態を解消するためには、
吐出口の外側から液流路内の液体を強制的に吸引、排出
する吸引回復処理が有効な手段の一つである。但し、こ
の有効な手段としての吸引回復処理は、処理後、新たな
混合状態を形成させてしまうことがあるため、この吸引
回復処理後には、必ず予備吐出を行う必要がある。

【０１２２】また、吐出口面に対して外側から固着物を
強制的に払拭、排除するワイピング処理も、上記混合状
態を解消するのに有効な手段の一つである。このワイピ
ング処理は、その処理により吐出口内部に外側の固着物
が入り込んでしまうことがあるため、このワイピング処
理後にも、必ず予備吐出を行う必要がある。

【０１２３】次に、このような混合状態を解消する種々
の手段を講ずる場合に注意すべき重要な点を説明する。

【０１２４】本発明が適用される液体吐出方法では、液
流路内の液体の混合状態を認知してから、吸引回復処理
またはワイピング処理を行い、続いて予備吐出を行うこ
ととし、この予備吐出の際に投入されるエネルギ（投入
電圧と投入時間との積）を必要最小限に抑制し、発熱体
上でインクの焦げがほとんど生じないようにすることと
している。

【０１２５】まず、投入電圧を低減する場合を考える。

【０１２６】予備吐出を通常の液体吐出と同様の駆動電
圧で行うこととすると、予備吐出直前の液体の混合状態
によっては、発熱体上の液体中の染料、顔料等により焦
げが発生することがある。これを未然に防止するため
に、消費電力を低減させる、すなわち、予備吐出時の駆
動電圧を通常の駆動電圧よりも下げる必要がある。但
し、駆動電圧を下げると言っても、予備吐出において液
体を吐出させる必要から、少なくとも発泡閾値電圧を越
える電圧とする必要がある。その駆動電圧を発泡閾値電
圧に所定の係数を乗算した電圧とすると、所定の係数は
ｋ値と定義することができる。

【０１２７】次に、投入時間を低減する場合を考える。

【０１２８】一般に、バブルインクジェット記録装置等
の液体吐出装置では、記録液を吐出するために電気的な
パルスを与えて、記録ヘッド内の電気・熱変換素子を発
熱させ、この素子上の液体を瞬間的に加熱、発泡させる
ことによって圧力を発生させ、その圧力によって記録液
を吐出させる。電気・熱変換素子に与えるパルスが小さ
いと、吐出のための加熱、発泡を起こすことができず、
また、加熱、発泡が起こったとしても、記録液を吐出す
る圧力に安定性が得られない場合には良好な記録を行う
ことはできない。逆に、過大なパルスを与えると、過剰
な発熱が起こり、素子上で発泡する記録液の成分が分解
して付着し、焦げが発生する。

【０１２９】記録液の吐出に係る電圧をある値に定めた
ときに記録液の吐出ができるか、否かの臨界的なパルス
幅をＰｔｈとする。記録装置周辺の環境が変動した場
合、あるいは記録ヘッドの電気・熱変換素子にばらつき
があった場合等でも、記録液を安定的に吐出するために
は、Ｐｔｈよりも長いＰｏｐのパルス幅で素子を駆動す
る必要がある。ここで、Ｐｋ値を、上記ＰｏｐのＰｔｈ
に対する掛率と定義することもできる。

【０１３０】Ｐｋ値は、通常の吐出時における発泡の安
定性のみを考慮すれば、大きい方が望ましい。しかし、
上述のような焦げの発生を避け、消費電力を低減するた
めには小さい方がよい。これらのバランスから決められ
るｋ値は（１．１）²〜（１．４）²程度とされ、好ま
しくは（１．２）²〜（１．３）²程度とされる。

【０１３１】また、パルス幅Ｐｏｐを一定として、印加
駆動電圧を変化させたときの吐出の臨界電圧をＶｔｈと
すると、安定的な吐出のための電圧Ｖｏｐは、

【０１３２】

【数１】Ｖｏｐ＝Ｋ・Ｖｔｈとして１．１〜１．４程度とされ、より好ましくは１．
２〜１．３程度とされる。

【０１３３】ここで、本発明においては、投入エネルギ
を低減するステップに入る際の判定材料として、（１）
吸引回復処理の実施の有無、（２）ワイピング処理の実
施の有無、（３）所定時間以上の放置時間の検出を挙げ
ることができる。

【０１３４】図２７は、本発明が適用される液体吐出装
置に用いられる判定手段としての吸引判定手段の一例を
示すフロー図である。この吸引判定手段は、Ｓ１で、例
えばユーザー操作またはタイマーによる自動回復による
吸引実施を行った場合に、Ｓ２で、メモリ内に吸引を実
施した旨を記録し、Ｓ３で、次回の印字開始時または次
回の電源オン時に吸引実施記録を参照するものである。

【０１３５】図２８は、本発明が適用される液体吐出装
置に用いられる判定手段としてのワイピング判定手段の
一例を示すフロー図である。このワイピング判定手段
は、Ｓ４で、例えば、吸引回復処理に付随してワイピン
グ処理を行った場合に、Ｓ５でメモリ内にワイピング処
理を実施した旨を記録し、Ｓ６で、次回の印字開始時ま
たは次回の電源オン時にワイピング実施記録を参照する
ものである図２９は、本発明が適用される液体吐出装置
に用いられる判定手段としての放置時間検知手段の一例
を示すフロー図である。この放置時間検知手段におい
て、Ｓ７は、印字終了、電源オン、または後述のｋ値制
御シークエンス終了のいずれかを示す。Ｓ７で、いずれ
かになると、Ｓ８で、タイマーが始動する。

【０１３６】ここで、まず、印字シークエンスに入った
場合について説明する。Ｓ８のタイマー始動後、Ｓ９で
印字を開始する。Ｓ１０で、吸引回復処理を実行してい
れば、Ｓ１１のｋ値制御シークエンスを実行した後、Ｓ
１２で印字を実行する。Ｓ１０で、吸引回復処理を実行
していなければ、Ｓ１３で、タイマーを参照し、Ｓ１４
で放置時間を確定する。ここで、この放置時間が所定時
間以上であれば、Ｓ１１のｋ値制御シークエンスを実行
した後、Ｓ１２で、印字を実行する。Ｓ１１のｋ値制御
シークエンスが実行されていれば、再度、Ｓ８でタイマ
ーをリセットする。

【０１３７】また、Ｓ９で印字を開始していなければ、
Ｓ１５で電源オフとなり、次の電源オンで、次の電源オ
ンシークエンスに入る。

【０１３８】次に、電源オンシークエンスに入った場合
について説明する。Ｓ１６で、再度、電源オン後、Ｓ１
７で、吸引回復処理を実行していれば、Ｓ１８のｋ値制
御シークエンスを実行する。Ｓ１７で、吸引回復処理を
実行していなければ、Ｓ１９で、タイマーを参照し、Ｓ
２０で放置時間を確定する。ここで、この放置時間が所
定時間以上であれば、Ｓ１８のｋ値制御シークエンスを
実行した後、Ｓ７に戻る。

【０１３９】前述したように、上記３種類の判定手段が
それぞれ個別に用いられる場合を図２７〜図２９を参照
して説明したが、これらの判定手段を組み合わせて用い
ることもできる。

【０１４０】次に、判定手段を組み合わせた場合の例を
図面を参照して説明する。

【０１４１】図３０は、印字中のシークエンスを示すフ
ロー図であり、図３１〜図３３は、それぞれ図３０に示
されるシークエンス中のｋ値制御シークエンスの例を示
すフロー図である。

【０１４２】図３０において、Ｓ２１で印字が開始され
た後に、Ｓ２２で吸引を実行していれば、Ｓ２３でｋ値
制御シークエンスＡ１を実行する。このｋ値制御シーク
エンスＡ１は図３１に示されている。図３１において、
Ｓ２４で、駆動電圧または駆動パルスのｋ値を通常の
０．８倍に設定し、Ｓ２５で、Ｓ２４で設定されたｋ値
に従って１０，０００発の予備吐出を実行する。ここ
で、ｋ値が駆動電圧に係るものである場合には、予備吐
出時の駆動電圧を、通常の駆動電圧の０．８倍に設定す
ることを意味し、また、Ｐｋ値が駆動パルスに係るもの
である場合には、予備吐出時の駆動パルス幅を、通常の
駆動パルス幅の（０．８）²倍に設定することを意味す
る。このｋ値制御シークエンスＡ１では、吸引が既に実
行されており、液体吐出ヘッドの液流路内に相当、多量
の混合液が存在すると考えられるため、予備吐出の発数
を後述の他のｋ値制御シークエンスよりも多めに設定し
ている。次に、Ｓ２６で、ワイピングを実行した後、Ｓ
２７で、駆動電圧または駆動パルスのｋ値またはＰｋ値
を通常の０．８倍または（０．８）²倍に設定し、Ｓ２
８で、Ｓ２７で設定されたｋ値またはＰｋ値に従って
１，０００発の予備吐出を実行する。ここで、Ｓ２５で
の予備吐出におけるｋ値またはＰｋ値とＳ２７での予備
吐出におけるｋ値とを同一としてもよく、または異なら
しめてもよい。すなわち、Ｓ２５およびＳ２７で、駆動
電圧のＰｋ値を共に制御してもよく、また、駆動パルス
のＰｋ値を共に制御してもよい。さらに、Ｓ２５で駆動
電圧のｋ値を制御し、Ｓ２７で駆動パルスのｋ値を制御
してもよく、また、その逆でもよい。このようなｋ値制
御シークエンスＡ１を終了した後、図３０のＳ２９で印
字準備完了となり、その後、再度Ｓ２１に戻る。

【０１４３】図３０のＳ２２で、吸引を実行していなけ
れば、Ｓ３０で放置時間（待機時間）の長さが判断され
る。すなわち、Ｓ３０で、その待機時間が２４時間以上
であれば、Ｓ３１のｋ値制御シークエンスＡ２を実行す
る。このｋ値制御シークエンスＡ２は、図３２に示され
ている。図３２において、Ｓ３２で、駆動電圧または駆
動パルスのｋ値またはＰｋ値を通常の０．８倍または
（０．８）²倍に設定し、Ｓ３３で、Ｓ３２で設定され
たｋ値に従って５，０００発の予備吐出を実行する。こ
こで、ｋ値制御シークエンスＡ２は、ｋ値が駆動電圧ま
たは駆動パルスに係るものである点で、ｋ値制御シーク
エンスＡ１と同様である。

【０１４４】このようなｋ値制御シークエンスＡ２を終
了した後、図３０のＳ２９で印字準備完了となり、その
後、再度Ｓ２１に戻る。

【０１４５】図３０のＳ３０で、待機時間が２４時間未
満であれば、Ｓ３４で、ワイピングを実行したか否かの
判断に移る。ワイピングを実行していれば、Ｓ３５で、
ｋ値制御シークエンスＡ３を実行する。このｋ値制御シ
ークエンスＡ３は、図３３に示されている。図３３にお
いて、Ｓ３６で、駆動電圧または駆動パルスのｋ値を通
常の０．８倍に設定し、Ｓ３７で、Ｓ３６で設定された
ｋ値に従って１，０００発の予備吐出を実行する。ここ
で、ｋ値制御シークエンスＡ３は、ｋ値が駆動電圧また
は駆動パルスに係るものである点で、ｋ値制御シークエ
ンスＡ１またはＡ２と同様である。

【０１４６】このようなｋ値制御シークエンスＡ３を終
了した後、図３０のＳ２９で印字準備完了となり、その
後、再度Ｓ２１に戻る。

【０１４７】図３０において、Ｓ３４でワイピングを実
行していなければ、そのままＳ２９で印字準備完了とな
り、その後、再度Ｓ２１に戻る。

【０１４８】次に、判定手段を組み合わせた場合の別の
例を図面を参照して説明する。

【０１４９】図３４は、電源オン時のシークエンスを示
すフロー図である。

【０１５０】図３４において、Ｓ３８で電源オンされた
後に、Ｓ３９で、２００時間以上、放置されている場合
には、初期回復動作として吸引およびワイピングを実施
する。次に、Ｓ４０で、吸引を実行したか否かの判断が
され、吸引を実行した場合には、Ｓ４１で、図３１に示
したｋ値制御シークエンスＡ１を実行する。このｋ値制
御シークエンスＡ１を終了した後、図３４のＳ４２で印
字準備完了となる。

【０１５１】図３４において、Ｓ３９で、放置時間が２
００時間を越えておらず、Ｓ４０で、吸引を実行してい
ない場合に、Ｓ４３で、放置時間が２４時間以上経過し
ていれば、Ｓ４４で、図３２に示したｋ値制御シークエ
ンスＡ２を実行する。このｋ値制御シークエンスＡ２を
終了した後、図３４のＳ４２で印字準備完了となる。次
に、具体的なｋ値制御方法について説明する。

【０１５２】本発明におけるｋ値制御の目的は、前述し
たように、液体吐出用の発熱体に投入されるエネルギを
抑制して、発熱体上に発生し易い焦げ等の発生を防止
し、液体吐出ヘッドの信頼性を高める点にある。そし
て、投入エネルギを抑制する手段としては、前述したよ
うに、駆動電圧を下げるか、あるいは駆動パルスを短く
するかの方法が挙げられる。

【０１５３】駆動電圧を下げる方法としては、例えば、
通常の液体吐出時または予備吐出時に、複数のノズルの
うち、偶数番目のノズルを予備吐出の対象とし、奇数番
目のノズルを予備吐出の対象としない回復処理を行って
おいて、液体の混入が判定された後の予備吐出の際に
は、全ノズルを予備吐出の対象とすることにより、電圧
降下を招来する方法を挙げることができる。勿論、降下
した電圧は発泡閾値電圧を越えるもの、すなわちｋ値ま
たはＰｋ値は１以上であることは言うまでもない。

【０１５４】また、駆動パルスを短くする方法として
は、例えば、液体の混入が判定された後の予備吐出の際
に、特殊なパルス設定テーブルにとび、このテーブルに
従って予備吐出を実行する方法を挙げることができる。
さらに、駆動パルスを短くする他の方法としては、上述
のｋ値制御シークエンスに入った場合に、通常の駆動時
に選択される駆動パルス幅のうち、最小の駆動パルス幅
を選択して、ｋ値制御シークエンスを実行する方法も挙
げることができる。

【０１５５】本発明が適用される液体吐出ヘッドに用い
られるインクの種類が異なる場合にも、上述のｋ値を変
えることが有効である。以下、説明する。

【０１５６】以上説明した本発明の構成では、通常の吐
出時と放置された後の回復動作における予備吐出時とで
投入エネルギを異ならせたが、さらにインクの種類に応
じてｋ値を制御してもよい。インクの色や特性に応じて
ヒータ上で固着や焦げが発生する度合いが異なる場合が
あり、インクの性質によっては投入エネルギを比較的高
めに設定しても問題が生じないものもあり、さらにはイ
ンクの性質によっては固着や焦げが発生し易いものもあ
る。放置時間が長くなってインクの粘性が高くなった場
合を考慮すると、回復動作における予備吐出の際の投入
エネルギを通常の吐出の際のエネルギに近づけることが
好ましい。そのため、インクの種類に応じてさらに投入
エネルギを制御することにより、ヒータ上での固着や焦
げを防止しつつ、適切な吐出性能の回復が実現される。

【０１５７】インクの種類の判別の手段としては、イン
クを収容するインクタンクに、インクの種類を識別可能
な抵抗素子等のＩＤを設け、インクタンクが装着される
記録装置本体側で、そのＩＤを識別してインクの種類を
判別する方法や、使用されるインクの種類を使用者の操
作によって入力させる方法、さらには吐出されるインク
滴を光学的に検知したり、記録媒体上にテストパターン
を出力させ、プリントされたテストパターンを装置本体
側に別途設けたセンサによって光学的に読み取ること
で、装着されたインクタンク内のインクの種類を検知す
る方法などがある。また、前述した使用者によりインク
の種類を入力させる方法としては、記録装置本体に設け
られる操作パネル等の操作部から指示・入力させる方法
や、記録装置に接続されて記録装置に画像データや記録
設定等の上方を出力するホストコンピュータからプリン
タドライバ等のソフトウエアなどを介して指示・入力さ
せるなどが挙げられる。

【０１５８】（実施例２）本実施例は、本発明が適用さ
れる液体吐出ヘッドの別の態様を示すもので、先の実施
例１と同様に、上述のｋ値制御シークエンスを実行する
ことができる。

【０１５９】図６に本発明が適用される液体吐出ヘッド
の第２の実施例を示す。この図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。

【０１６０】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。

【０１６１】また、消泡時には、可動部材３１は第１位
置に戻り、発熱体上への消泡時の液供給は気泡発生領域
３１の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニス
カスの後退抑制等、先の実施例で説明した種々の効果を
得ることができる。また、リフィルに関する効果におい
ても先の実施例と同様の機能、効果を得ることができ
る。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】（実施例３）本実施例も、本発明が適用さ
れる液体吐出ヘッドの別の態様を示すもので、先の実施
例と同様に、上述のｋ値制御シークエンスを実行するこ
とができる。

【０１６５】図７は、本発明の基本的な概念の一つを示
すもので、本発明の第３実施例となる。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、本発明が適用
される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。

【０１６６】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。

【０１６７】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、この構成が実施例である。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】（実施例４）本実施例も、本発明が適用さ
れる液体吐出ヘッドの別の態様を示すもので、先の実施
例１と同様に、上述のｋ値制御シークエンスを実行する
ことができる。

【０１７４】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実施例で説明する。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。

【０１７５】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。

【０１７６】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。

【０１７７】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。

【０１７８】（実施例５）本実施例も、本発明が適用さ
れる液体吐出ヘッドの別の態様を示すもので、先の実施
例１と同様に、上述のｋ値制御シークエンスを実行する
ことができる。

【０１７９】図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第
５実施例である。

【０１８０】本実施例の構造は先の実施例と異なり、吐
出口と直接連通する領域は液室側と連通した流路形状と
なっておらず、構造の簡略化が図れるものである。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】（実施例６）本実施例も、本発明が適用さ
れる液体吐出ヘッドの別の態様を示すもので、先の実施
例１と同様に、上述のｋ値制御シークエンスを実行する
ことができる。

【０１８６】以下、図面を参照して本発明の他の実施例
について説明する。

【０１８７】本実施例においても主たる液体の吐出原理
については先の実施例と同じであるが、本実施例におい
ては液流路を複流路構成にすることで、さらに熱を加え
ることで発泡させる液体（発泡液）と、主として吐出さ
れる液体（吐出液）とを分けることができるものであ
る。

【０１８８】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。

【０１８９】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。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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】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）。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】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。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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。実施例においても、この吐出液
体の供給は前述の実施例と同様に可動部材が閉じる方向
であるため、吐出液体のリフィルを可動部材で妨げるこ
とがない。

【０２００】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実施例等と同じで
あるが、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。

【０２０１】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。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】＜その他の実施例＞以上、本発明が適用さ
れる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。

【０２０６】＜液流路の天井形状＞図１３は本発明が適
用される液体吐出ヘッドの一例の流路方向断面図である
が、第１液流路１３（若しくは図１における液流路１
０）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。

【０２０７】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。

【０２０８】＜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。

【０２０９】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。

【０２１０】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。

【０２１１】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。

【０２１２】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。

【０２１３】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、本実施例においてはこ
の高さを１５μｍとした。

【０２１４】＜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。

【０２１５】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。

【０２１６】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。

【０２１７】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。

【０２１８】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。

【０２１９】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。

【０２２０】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。

【０２２１】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。

【０２２２】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。

【０２２３】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。

【０２２４】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。

【０２２５】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。

【０２２６】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。

【０２２７】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。

【０２２８】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。

【０２２９】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。

【０２３０】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。

【０２３１】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。

【０２３２】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。

【０２３３】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。

【０２３４】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。

【０２３５】＜素子基板＞以下に液体に熱を与えるため
の発熱体が設けられた素子基板の構成について説明す
る。図２０は本発明が適用される液体吐出ヘッドの一
例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。

【０２３６】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。

【０２３７】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。

【０２３８】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。

【０２３９】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。

【０２４０】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。

【０２４１】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。

【０２４２】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。

【０２４３】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。

【０２４４】＜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。

【０２４５】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。

【０２４６】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。

【０２４７】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。

【０２４８】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。

【０２４９】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。

【０２５０】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。

【０２５１】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。

【０２５２】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。

【０２５３】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。

【０２５４】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。

【０２５５】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。

【０２５６】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。

【０２５７】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。

【０２５８】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。

【０２５９】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。

【０２６０】＜吐出液体、発泡液体＞先の実施例で説明
したように本発明においては、前述のような可動部材を
有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも高い
吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出することが
できる。本実施例の内、発泡液と吐出液とに同じ液体を
用いる場合には、発熱体から加えられる熱によって劣化
せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を生じにく
く、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を行うこと
が可能であり、さらに液流路や可動部材や分離壁等を劣
化させない液体であれば種々の液体を用いることができ
る。

【０２６１】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。

【０２６２】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。

【０２６３】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。

【０２６４】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。

【０２６５】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。

【０２６６】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。

【０２６７】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。

【０２６８】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。

【０２６９】＜液体吐出ヘッドの製造＞次に、本発明が
適用される液体吐出ヘッドの一例の製造工程について説
明する。

【０２７０】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。

【０２７１】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。

【０２７２】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。

【０２７３】さらに第２液流路の作製方法について詳し
く説明する。

【０２７４】図２４（ａ）〜（ｅ）は、本発明が適用さ
れる液体吐出ヘッドの一例の製造方法の第１の実施例を
説明するための概略断面図である。

【０２７５】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。

【０２７６】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。

【０２７７】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。

【０２７８】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。

【０２７９】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３５）。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。

【０２８０】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。

【０２８１】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。

【０２８２】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。

【０２８３】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。

【０２８４】図２５（ａ）〜（ｄ）は、本発明が適用さ
れる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。

【０２８５】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。

【０２８６】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。

【０２８７】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。

【０２８８】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。

【０２８９】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。

【０２９０】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。

【０２９１】図２６（ａ）〜（ｄ）は、本発明が適用さ
れる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。

【０２９２】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。

【０２９３】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。

【０２９４】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。

【０２９５】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。

【０２９６】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。

【０２９７】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。

【０２９８】また、本実施例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。

【０２９９】＜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。

【０３００】図３５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８０とから概略構成されている。

【０３０１】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９０、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。

【０３０２】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。

【０３０３】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。

【０３０４】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。

【０３０５】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。

【０３０６】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。

【０３０７】＜液体吐出装置＞図３６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、リードスクリュー８５に沿って往復移動
可能であり、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。

【０３０８】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。図３６において符号８６は液体吐出ヘ
ッドの前面をキャップするキャップ部材であり、符号８
７は、このキャップ部材８６内を吸引する吸引手段であ
る。液体吐出ヘッドは、これらの手段により吸引回復処
理を受けることで、目詰まり等が防止される。

【０３０９】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。

【０３１０】図３７は、本発明が適用される液体吐出方
法および液体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動
作させるための装置全体のブロック図である。

【０３１１】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。

【０３１２】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。

【０３１３】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。

【０３１４】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。

【０３１５】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。

【０３１６】＜記録システム＞次に、本発明が適用され
る液体吐出ヘッドの一例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。

【０３１７】図３８は、前述した本発明が適用される液
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。

【０３１８】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。

【０３１９】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。

【０３２０】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。

【０３２１】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。

【０３２２】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。

【０３２３】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。

【０３２４】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。

【０３２５】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。

【０３２６】＜ヘッドキット＞以下に、本発明が適用さ
れる液体吐出ヘッドを有するヘッドキットを説明する。
図３９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。

【０３２７】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。

【０３２８】このように、本発明が適用される液体吐出
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。

【０３２９】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。

【０３３０】また、この図３９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。

【０３３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱体への投入エネルギを抑制することによって、吐出
効率、吐出圧力の向上を図りつつ、発熱体上への焦げの
発生を防止し、不正発泡、吐出量低下、初期吐出不良の
生じない、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ができる。

【０３３２】また、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が適用される液体吐出方
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。

【０３３３】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。

【０３３４】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。

【０３３５】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。

【０３３６】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。

【０３３７】また、本発明が適用される液体吐出ヘッド
の製造方法によると、上述のような液体吐出ヘッドを精
度良く製造でき、また部品点数を少なく、安価に、しか
も容易に製造することができる。

【０３３８】また、本発明が適用される液体吐出ヘッド
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。

【０３３９】また、本発明が適用される液体吐出ヘッド
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。

【０３４０】また、本発明のヘッドカートリッジやヘッ
ドキットを用いることで、ヘッドの利用、再利用を容易
に成すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される液体吐出ヘッドの一例を示
す模式断面図である。

【図２】本発明が適用される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７】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８】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９】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１０】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】本発明が適用される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】本発明が適用される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】本発明が適用される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】本発明が適用される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】本発明が適用される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】本発明が適用される液体吐出装置に用いられ
る判定手段としての吸引判定手段の一例を示すフロー図
である。

【図２８】本発明が適用される液体吐出装置に用いられ
る判定手段としてのワイピング判定手段の一例を示すフ
ロー図である。

【図２９】本発明が適用される液体吐出装置に用いられ
る判定手段としての放置時間検知手段の一例を示すフロ
ー図である。

【図３０】印字中のシークエンスを示すフロー図であ
る。

【図３１】図３０に示されるシークエンス中のｋ値制御
シークエンスの例を示すフロー図である。

【図３２】図３０に示されるシークエンス中のｋ値制御
シークエンスの例を示すフロー図である。

【図３３】図３０に示されるシークエンス中のｋ値制御
シークエンスの例を示すフロー図である。

【図３４】電源オン時のシークエンスを示すフロー図で
ある。

【図３５】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。

【図３６】液体吐出装置の概略構成図である。

【図３７】装置ブロック図である。

【図３８】液体吐出記録システムを示す図である。

【図３９】ヘッドキットの模式図である。

【図４０】従来の液体吐出ヘッドの液流路構造を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１素子基板２発熱体３面積中心１０液流路１１気泡発生領域１２供給路１３共通液室１４第１液流路１５第１共通材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)発明者岩崎督東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者樫野俊雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者中田佳恵東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記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の液流路の前記吐出口側に導く可動部
材とを有し、該可動部材に面した位置に発熱体が設けら
れた液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方法であって、前記第２の液流路側の液体への前記第１の液流路側の液
体の混入が想定される場合において、前記発熱体に投入
されるエネルギを、通常の投入エネルギよりも低く設定
することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項２】前記発熱体に通常印加される駆動電圧が
発泡閾値電圧に１を越える係数を乗算したものである場
合において、前記発熱体に印加される駆動電圧を、前記
発泡閾値電圧を越える電圧以上で前記通常の駆動電圧未
満の範囲内に制御して予備吐出を行うことを特徴とする
請求項１記載の液体吐出方法。
【請求項３】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐出
は、前記吐出口からの吸引回復処理を行った後に行われ
ることを特徴とする請求項２記載の液体吐出方法。
【請求項４】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐出
は、前記吐出口に対するワイピング処理を行った後に行
われることを特徴とする請求項２記載の液体吐出方法。
【請求項５】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐出
における発数を、前記液体吐出ヘッドによる液体吐出時
からの放置時間に応じて変更することを特徴とする請求
項２記載の液体吐出方法。
【請求項６】前記放置時間が所定時間以上である場合
には、前記駆動電圧を制御しつつ、発数を増加させた予
備吐出を行うことを特徴とする請求項５記載の液体吐出
方法。
【請求項７】前記放置時間が所定時間以上である場合
には、前記吐出口からの吸引回復処理および該吐出口に
対するワイピング処理を行った後に、前記駆動電圧を制
御しつつ、発数を増加させた予備吐出を行うことを特徴
とする請求項５記載の液体吐出方法。
【請求項８】前記吸引回復処理後の前記予備吐出は、
前記吐出口に対するワイピング処理を挟んだ前後に、前
記駆動電圧を制御しつつ行われることを特徴とする請求
項３記載の液体吐出方法。
【請求項９】前記ワイピング処理前の予備吐出の発数
を、前記ワイピング処理後の予備吐出の発数よりも多く
設定することを特徴とする請求項８記載の液体吐出方
法。
【請求項１０】前記駆動電圧を制御しつつ行う予備吐
出における駆動パルス幅を、通常の液体吐出における駆
動パルス幅よりも短く設定することを特徴とする請求項
３〜９のいずれかの項に記載の液体吐出方法。
【請求項１１】前記液体の種類を指示する工程をさら
に含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項
に記載の液体吐出方法。
【請求項１２】前記液体の種類に応じて投入エネルギ
を設定することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか
の項に記載の液体吐出方法。
【請求項１３】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
させて液体吐出ヘッドの吐出状態を回復させる回復動作
の工程において、前記発熱体に投入するエネルギを、前
記発熱体により液体中に気泡が発生する投入エネルギ量
である発泡閾値よりも高く、かつ、通常の吐出時に前記
発熱体に印加される投入エネルギよりも低く設定するこ
とを特徴とする請求項１記載の液体吐出方法。
【請求項１４】前記回復動作における前記投入エネル
ギを制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程にお
いて、前記吐出口からインクを吸引してインクを排出さ
せる動作を行った後に行われることを特徴とする請求項
１３記載の液体吐出方法。
【請求項１５】前記回復動作における前記投入エネル
ギを制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程にお
いて前記吐出口の面に払拭するワイピング動作を行った
後に行われることを特徴とする請求項１３記載の液体吐
出方法。
【請求項１６】前記回復動作における前記投入エネル
ギを制御して行う予備吐出における吐出動作の回数は、
前記液体吐出ヘッドによる吐出動作からの放置時間に応
じて設定されることを特徴とする請求項１３記載の液体
吐出方法。
【請求項１７】前記放置時間が所定時間以上であると
き、前記投入エネルギを制御しつつ予備吐出における吐
出の回数を増加させることを特徴とする請求項１６記載
の液体吐出方法。
【請求項１８】前記放置時間が所定時間以上であると
き、前記吐出口から吸引によりインクを排出する動作
と、前記吐出口の面を払拭する動作を行った後に、前記
投入エネルギを制御しつつ予備吐出における吐出の回数
を増加させることを特徴とする請求項１６記載の液体吐
出方法。
【請求項１９】前記吸引によるインクの排出動作の後
の予備吐出は、前記吐出口の面を払拭するワイピング動
作を挟んだ前後に投入エネルギを制御して行われること
を特徴とする請求項１４記載の液体吐出方法。
【請求項２０】前記投入エネルギの制御は前記発熱体
へ印加するパルス幅の制御によって行われ、前記液体吐
出ヘッドからインクを吐出させて液体吐出ヘッドの吐出
状態を回復動作の工程において前記発熱体に印加するパ
ルス幅を、前記発熱体により液体中に気泡が発生する発
泡閾値よりも長く、かつ、通常の吐出時に前記発熱体に
印加されるパルス幅よりも短く設定することを特徴とす
る請求項１記載の液体吐出方法。
【請求項２１】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
させて液体吐出ヘッドの吐出状態を回復させる回復動作
の工程において、前記発熱体に投入するエネルギを、前
記発熱体により液体中に気泡が発生する投入エネルギ量
である発泡閾値よりも高く、かつ、通常の吐出時に前記
発熱体に印加される投入エネルギよりも低く設定するこ
とを特徴とする請求項２０記載の液体吐出方法。
【請求項２２】前記回復動作における前記投入エネル
ギを制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程にお
いて、前記吐出口からインクを吸引してインクを排出さ
せる動作を行った後に行われることを特徴とする請求項
２１記載の液体吐出方法。
【請求項２３】前記回復動作における前記投入エネル
ギを制御して行う予備吐出は、前記回復動作の工程にお
いて前記吐出口の面に払拭するワイピング動作を行った
後に行われることを特徴とする請求項２１記載の液体吐
出方法。
【請求項２４】前記回復動作における前記投入エネル
ギを制御して行う予備吐出における吐出動作の回数は、
前記液体吐出ヘッドによる吐出動作からの放置時間に応
じて設定されることを特徴とする請求項２１記載の液体
吐出方法。
【請求項２５】前記放置時間が所定時間以上であると
き、前記投入エネルギを制御しつつ予備吐出における吐
出の回数を増加させることを特徴とする請求項２４記載
の液体吐出方法。
【請求項２６】前記放置時間が所定時間以上であると
き、前記吐出口から吸引によりインクを排出する動作
と、前記吐出口の面を払拭する動作を行った後に、前記
投入エネルギを制御しつつ予備吐出における吐出の回数
を増加させることを特徴とする請求項２４記載の液体吐
出方法。
【請求項２７】前記吸引によるインクの排出動作の後
の予備吐出は、前記吐出口の面を払拭するワイピング動
作を挟んだ前後に投入エネルギを制御して行われること
を特徴とする請求項２１記載の液体吐出方法。
【請求項２８】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、前記吐出口側に自由端
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の液流路の前記吐出口側に導く可動
部材とを有し、該可動部材に面した位置に発熱体が設け
られた液体吐出ヘッドを用いて前記第１の液流路に供給
される液体を吐出する液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッドにおける発熱体に印加する投入エネ
ルギを設定する手段と、該設定手段により設定された前記投入エネルギを、前記
発熱体により気泡が発生する投入エネルギ量を越える条
件で低く設定し直す手段とを含むことを特徴とする液体
吐出装置。
【請求項２９】前記第１の液流路側の液体が前記第２
の液流路側の液体に混入したことを判定する判定手段を
さらに備え、該判定手段による判定に基づいて前記投入
エネルギの再設定を行うことを特徴とする請求項２８記
載の液体吐出装置。
【請求項３０】前記判定手段は、前記液体吐出ヘッド
の吐出口から吸引回復した履歴を保存する手段であるこ
とを特徴とする請求項２９記載の液体吐出装置。
【請求項３１】前記判定手段は、前記液体吐出ヘッド
の吐出口に対してワイピングした履歴を保存する手段で
あることを特徴とする請求項２９記載の液体吐出装置。
【請求項３２】前記判定手段は、前記液体吐出ヘッド
による液体吐出時からの放置時間を検出する手段である
ことを特徴とする請求項２９記載の液体吐出装置。
【請求項３３】前記液体の種類を指示する手段をさら
に含むことを特徴とする請求項２８記載の液体吐出装
置。
【請求項３４】前記投入エネルギ設定手段は、前記液
体の種類に応じて投入エネルギを設定することを特徴と
する請求項２８記載の液体吐出装置。