JP2001225473A

JP2001225473A - 液体吐出方法、液体吐出ヘッド、および液体吐出装置

Info

Publication number: JP2001225473A
Application number: JP2000037107A
Authority: JP
Inventors: Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Ryoji Inoue; 良二井上; Masahiko Kubota; 雅彦久保田; Masanori Takenouchi; 雅典竹之内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】液流路の可動部材によって覆われている領域
に滞留している残留気泡を除去する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出
口７と、吐出口７に連通した液流路３と、液流路３およ
び液流路３に供給される液体を貯留する共通液体供給室
６に連通した液体供給口５と、液流路３に充填された液
体に気泡を発生させる発熱体４と、液体供給口５との間
に隙間をおいて吐出口７側を自由端８Ｂとして支持固定
された状態で液流路３に設けられ、液体供給口５の開口
領域よりも大きい投影領域を有する可動部材８とを備
え、発熱体４を駆動して気泡を発生させることで可動部
材８が液体供給口５を閉じて実質的に遮断するように構
成されている。可動部材８の自由端８Ｂとは反対側の支
点８Ａの近傍には、共通液体供給室６と液流路３とを連
通させる連通口Ｈが形成されている。

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
体に作用させて気泡を発生させることによって液体を吐
出する液体吐出ヘッド、該液体吐出ヘッドを用いた液体
吐出装置に関する。

【０００２】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。

【０００３】なお、本発明における「記録」とは、文字
や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与す
ることだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を
付与することをも意味するものである。

【０００４】

【従来の技術】従来、プリンター等の記録装置におい
て、流路中の液体インクに熱等のエネルギーを与えて気
泡を発生させ、それに伴う急峻な体積変化に基づく作用
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知られてい
る。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置に
は、米国特許第４，７２３，１２９号等に開示されてい
るように、インクを吐出するための吐出口と、この吐出
口に連通する流路と、流路内に配されたインクを吐出す
るためのエネルギー発生手段としての電気熱変換体が一
般的に配されている。

【０００５】この様な記録方法によれば、品位の高い画
像を高速、低騒音で記録することができると共に、この
記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出
口を高密度に配置することができるため、小型の装置で
高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得る
ことができるという多くの優れた点を有している。この
ため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンタ
ー、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利
用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムに
まで利用されるようになってきている。

【０００６】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って様々な要求が高まっており、
例えば、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】このうち、ノズル内において気泡を発生さ
せ、この気泡成長に伴い液体を吐出させるヘッドにおい
て、吐出口とは反対方向への気泡成長およびこれによる
液流が吐出エネルギー効率及びリフィル特性を低下させ
る要因として知られており、このような吐出エネルギー
効率及びリフィル特性を向上させる構造の発明がヨーロ
ッパ特許出願公開公報ＥＰ０４３６０４７Ａ１に提案さ
れている。

【０００８】この公報に記載の発明は、吐出口近傍域と
気泡発生部との間にこれらを遮断する第１弁と、気泡発
生部とインク供給部との間にこれらを完全に遮断する第
２弁とを交互に開閉させるものである（ＥＰ０４３６０
４７Ａ１の第４〜９図）。例えば同公報第７図の例で
は、図２５に示すように、インク流路１１２の内壁を形
成する基板１２５上のインク槽１１６とノズル１１５と
の間のインク流路１１２のほぼ中央に発熱体１１０が設
けられている。発熱体１１０は、インク流路１１２内部
の、周囲を全て閉じた区画１２０内に在る。インク流路
１１２は、基板１２５と、基板１２５上に直接積層した
薄膜１２３，１２６と、閉止体としての舌状片１１３、
１３０とで構成されている。開放された舌状片は図２５
では破線で示されている。基板１２５と平行な平面内に
延在してストッパ１２４で終結する別の薄膜１２３はイ
ンク流路１１２上を遮蔽する。インク中に気泡が発生す
ると、ノズル領域内の舌状片１３０の、静止状態でスト
ッパ１２６に密着してあるその自由端は、上に向かって
変位し、インク液は区画１２０からインク流路１１２中
へ、ついでノズル１１５を通じて射出される。このと
き、インク槽１１６の領域内に設けた舌状片１１３は静
止状態でストッパ１２４に密着しているため、区画１２
０内のインク液はインク層１１６に向かうことはない。
インク中の気泡が消泡すると、舌状片１３０は下に向け
て変位し、ストッパ１２６に再び密着する。そして、舌
状片１１３はインク区画１２０内に倒れ落ち、これによ
りインク液が区画１２０中に流入する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＥＰ０４３６
０４７Ａ１に記載の発明は、吐出口近傍域と気泡発生部
とインク供給部の３つの部屋を２つづつに区分してしま
うために、吐出時には液滴に追従するインクが大きな尾
引きとなり、気泡成長・収縮・消泡を行う通常の吐出方
式に比べてサテライトドットがかなり多くなってしまう
（消泡によるメニスカス後退の効果を使えないと推定さ
れる）。また、気泡の吐出口側の弁は吐出エネルギーの
多大な損失を招く。さらに、リフィル時（ノズルへのイ
ンク補充時）は、気泡発生部に液体が消泡に伴って供給
されるが、吐出口近傍域には次の発泡が生じるまで液体
は供給できないので、吐出液滴のばらつきが大きいだけ
でなく、吐出応答周波数が極めて小さく、実用レベルで
はない。

【００１０】本発明は、吐出口とは反対方向への気泡成
長成分の抑制効率を向上し、これとは相反するリフィル
特性の高効率化を満足するための画期的な方法やヘッド
構成を見い出すべく新たな着想に基づいて吐出効率の向
上をも満足する発明を提案するものである。

【００１１】本発明者達は鋭意研究の結果、直線状に形
成したノズル内で気泡を発生させ、この気泡成長に伴い
液体を吐出させる液体吐出ヘッドのノズル構造におい
て、特別な逆止弁の機能により、吐出口とは反対方向
（後方）への気泡成長を抑制し、後方への吐出エネルギ
ーを吐出口側に有効に利用できることを見い出した。そ
の上、特別な逆止弁の機能により後方への気泡成長成分
を抑制することで、吐出応答周波数が極めて高くできる
ことを見い出した。

【００１２】すなわち本発明の目的は、新規な弁機能を
用いたノズル構造や吐出方法により、吐出パワーの向上
と吐出周波数の向上とを同時に図り、従来達成し得なか
ったレベルの高速・高画質ヘッドを達成するための新規
吐出方式（構造）を確立することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体吐出方法は、液体を吐出するための複
数の吐出口と、前記各吐出口に一端部が常に連通され、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を有する複数の液
流路と、前記気泡を発生し成長させるためのエネルギー
を発生する気泡発生手段と、前記複数の液流路にそれぞ
れ配設され、共通液体供給室と連通する複数の液体供給
口と、前記液体供給口の前記液流路側に対して微小な隙
間を隔てて前記吐出口側を自由端として支持された可動
部材とを有し、前記可動部材の少なくとも自由端部及び
それに連続する両側部で囲まれる領域が前記液体供給口
の液流路に対する開口領域よりも大きくなっており、さ
らに、前記可動部材の前記自由端とは反対側の支点が前
記共通液体供給室内に配置され、前記可動部材の前記支
点の近傍に前記共通液体供給室と前記液流路の前記可動
部材に覆われた領域とを連通させる連通口が形成されて
おり、前記可動部材の自由端は前記液流路内を前記液体
供給口側と前記気泡発生手段側とに変位するようにされ
ており、さらに、前記可動部材の自由端の定常位からの
変位量は前記液体供給口側への変位量よりも前記気泡発
生手段側への変位量の方が大きくなっており、前記気泡
発生手段によって気泡の全体が略等方成長している期間
内に、前記可動部材が前記液体供給口を閉じて実質的に
遮断する液体吐出ヘッドの液体吐出方法であって、前記
液体が前記共通液体供給室から前記液体供給口と前記可
動部材との間の隙間を経て前記液流路内に流入する際
に、前記共通液体供給室から前記連通口を通って前記液
流路の前記可動部材によって覆われている領域に流れる
前記液体の流れを生じさせることを特徴とする。

【００１４】さらに、上記の液体吐出方法において、前
記可動部材が前記液体供給口を閉じて実質的に遮断した
後、前記気泡発生手段によって発生した気泡のうちの前
記吐出口側の部分が成長し、前記液体供給口側の部分が
収縮している期間の初期に、前記共通液体供給室から前
記連通口を通して前記液流路へ流れる前記液体の流れを
生じさせる構成としてもよい。

【００１５】さらに、前記気泡発生領域における前記吐
出口側と前記液体供給口側とでは、気泡の成長体積変化
と気泡の発生から消泡までの時間が大きく異なる構成と
してもよい。

【００１６】さらには、前記気泡発生領域が大気に開放
されない構成としてもよい。

【００１７】また、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を
吐出するための複数の吐出口と、前記各吐出口に一端部
が常に連通され、液体に気泡を発生させる気泡発生領域
を有する複数の液流路と、前記気泡を発生し成長させる
ためのエネルギーを発生する気泡発生手段と、前記複数
の液流路にそれぞれ配設され、共通液体供給室と連通す
る複数の液体供給口と、前記液体供給口の前記液流路側
に対して微小な隙間を隔てて前記吐出口側を自由端とし
て支持された可動部材とを有し、前記可動部材の少なく
とも自由端部及びそれに連続する両側部で囲まれる領域
が前記液体供給口の液流路に対する開口領域よりも大き
くなっており、前記可動部材の自由端は前記液流路内を
前記液体供給口側と前記気泡発生手段側とに変位するよ
うにされており、さらに、前記可動部材の自由端の定常
位からの変位量は前記液体供給口側への変位量よりも前
記気泡発生手段側への変位量の方が大きくなっており、
前記気泡発生手段によって気泡の全体が略等方成長して
いる期間内に、前記可動部材が前記液体供給口を閉じて
実質的に遮断する液体吐出ヘッドであって、前記可動部
材の前記自由端とは反対側の支点が前記共通液体供給室
内に配置され、前記可動部材の前記支点の近傍に、前記
共通液体供給室と前記液流路の前記可動部材に覆われた
領域とを連通させる連通口が形成されていることを特徴
とする。

【００１８】さらに、上記の液体吐出ヘッドにおいて、
前記可動部材の自由端の変位量は、前記気泡の発生初期
に前記液流路内を前記液体供給口側に変位する量をｈ１
とし、前記気泡の消泡と共に前記液流路内を前記気泡発
生手段側に変位する量をｈ２とすると、常に、ｈ１＜ｈ
２の関係を有している構成としてもよい。

【００１９】また、本発明の液体吐出装置は、上記本発
明の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出され
た液体を受け取る被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送
手段とが備えられた液体吐出装置であって、前記液体吐
出ヘッド内の液体を前記吐出口から強制的に排出させる
吸引回復手段をさらに有することを特徴とする。

【００２０】さらに、上記の液体吐出装置は、前記液体
吐出ヘッドからインクを吐出し、前記被記録媒体に該イ
ンクを付着させることで記録を行う構成としてもよい。

【００２１】以上本発明によれば、気泡発生手段によっ
て気泡が発生した初期で気泡が略等方成長している期間
内に、直ちに液流路と液体供給口との連通状態が可動部
材によって遮断されるため、気泡発生領域での気泡成長
による圧力波が液体供給口側および共通液体供給室側に
伝播されず、その大部分が吐出口側に向けられ、吐出パ
ワーが飛躍的に向上する。また、記録紙などに高速に定
着させたり、黒とカラーの境界での滲みを解消するため
に、記録液に高粘度のものを使う場合でも、吐出パワー
の飛躍的向上により良好に吐出することができる。ま
た、記録時の環境変化、特に低温・低湿環境下では吐出
口においてインク増粘領域が増え、使用開始時に正常に
インクが吐出されない場合があるが、本発明では一発目
から良好に吐出できる。また、吐出パワーが飛躍的に向
上したので、気泡発生手段として用いる発熱体のサイズ
を縮小したりして、吐出のために投入するエネルギーを
減らすこともできる。

【００２２】また、気泡発泡領域での気泡成長による圧
力波が液体供給口および共通液体供給室側に伝播されな
いことで、共通液体供給室側への液体の移動がほとんど
ないので、液滴吐出後の吐出口におけるメニスカスの後
退量が最小化できる。その結果、吐出後、メニスカスが
初期状態に復帰する時間が非常に早くなる、すなわち、
液流路への定量のインク補充（リフィル）が完了する時
間が早くなるので、高精度（定量）のインク吐出を実施
するにあたり吐出周波数（駆動周波数）をも飛躍的に向
上させることができる。

【００２３】特に、本発明は、可動部材の支点の近傍
に、共通液体供給室と液流路とを連通させる連通口が形
成されているので、液体が共通液体供給室から液体供給
口と可動部材との間の隙間を経て液流路内に流入する際
に、液体供給室から連通口を通って、液流路の可動部材
によって覆われている領域に流れる液体の流れを生じさ
せることが可能になる。

【００２４】そのため、液体のリフィル時には、液流路
の可動部材によって覆われている領域に滞留している残
留気泡が、この液体流れに乗って運ばれ、除去される。
また、液体のリフィル時には、液体は、可動部材が開く
ことによって可動部材と液体供給口との間に生じる隙間
からだけでなく、連通口からも液流路内に流入するの
で、リフィルの高速化が図られる。

【００２５】また、本発明は、可動部材の支点の近傍に
連通口が形成されていることから、気泡発生手段によっ
て発生した気泡のうちの吐出口側の部分が成長し、液体
供給口側の部分が収縮している期間（部分成長部分収縮
期間）の初期に、可動部材の自由端が液体供給口を閉じ
た状態のままで、液体供給室から連通口を通って液流路
へ向かう液体の流れを生じさせることが可能になってい
る。そして、その流れの慣性力を利用することで、可動
部材の支点の近傍に連通口が形成されていない構成の液
体吐出ヘッドに比べてより早いタイミングで可動部材の
変位を開始させることができるため、リフィル速度をよ
り向上させることができる。加えて、部分成長部分収縮
期間から既に、連通口を通って液体供給室から液流路に
少しずつ液体をリフィルさせ始めることができるので、
吐出液滴が切り離された後のメニスカスの後退量をより
小さくすることができる。これにより、メニスカスの振
動収束性が一層良好になり、リフィル周波数を向上させ
ることができる。

【００２６】また、気泡発生領域での気泡成長が、吐出
口側に大きく成長し、液体供給口側への成長を抑制して
いることから、消泡点が気泡発生領域の中心付近から吐
出口側の部分に位置し、かつ、発泡パワーを維持しなが
ら、消泡力を低減できることにより、気泡発生領域の消
泡力による発熱体の機械的・物理的破壊寿命を大きく向
上させることができる。

【００２７】本発明のその他の効果については、各実施
形態の記載から理解できよう。

【００２８】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。

【００２９】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
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。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００３１】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態による液体吐出ヘッドの１つの液流路方向
に沿った断面図、図２は図１のＸ−Ｘ’線断面図、図３
は図１の吐出口中心からＹ１点で天板２側へシフトした
Ｙ−Ｙ’線断面図である。

【００３２】図１〜図３に示す複数液路−共通液室形態
の液体吐出ヘッドでは、素子基板１と天板２とが液路側
壁１０を介して積層状態で固着され、両板１，２の間に
は、一端が吐出口７と連通し他端が閉じられた液流路３
が形成されている。この液流路３は１個のヘッドに多数
設けられている。また、素子基板１には各々の液流路３
に対し、液流路３に補充された液体に気泡を発生させる
気泡発生手段としての電気熱変換素子等の発熱体４が配
されている。発熱体４と吐出液との接する面の近傍領域
には、発熱体４が急速に加熱されて吐出液に発泡が生じ
る気泡発生領域１１が存在する。

【００３３】多数の液流路３の各々に、供給部形成部材
５Ａに形成された液体供給口５が配設され、各液体供給
口５に連通する共通液体供給室６が設けられている。つ
まり、単一の共通液体供給室６から多数の液流路３に分
岐した形状となっており、各液流路３と連通する吐出口
７から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液体
供給室６から受け取る。

【００３４】液体供給口５と液流路３との間には、可動
部材８が液体供給口５の開口領域Ｓに対して微小な隙間
α（例えば１０μｍ以下）を有して略平行に設けられて
いる。可動部材８の少なくとも自由端部及びそれに連続
する両側部で囲まれる領域が液体供給口５の開口領域Ｓ
よりも大きくなっており（図３参照）、かつ、可動部材
８の側部と両側の流路側壁１０のそれぞれとの間は微小
な隙間βを有する（図２参照）。前述した供給部形成部
材５Ａは、可動部材８に対して、図２に示すように隙間
γを介している。隙間β，γは、流路のピッチによって
異なるが、隙間γが大きければ可動部材８は開口領域Ｓ
を遮断し易く、隙間βが大きければ可動部材８は隙間α
を介して位置する定常状態よりも消泡に伴って素子基板
１側へ移動し易くなる。本実施形態では、隙間αは３μ
ｍ、隙間βは３μｍ、隙間γは４μｍとした。また、可
動部材８は、流路側壁１０の間の幅方向で、上記開口領
域Ｓの幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ１を有しており、開口領
域Ｓを十分閉じられる幅を有している。本実施形態で
は、図２及び図３に示すように液流路側壁１０自体の厚
みよりも、供給部形成部材５Ａの可動部材８に沿ってい
る部分の厚みが小さく設定しており、流路壁１０に対し
て供給部形成部材５Ａが積層されている。なお、供給部
形成部材５Ａの可動部材の自由端８Ｂよりも吐出口７側
は、図３に示すように液流路壁１０自体の厚みに対して
同じ厚さに設定されている。以上により可動部材８は液
流路３内で摩擦抵抗なく可動できる一方で、開口領域Ｓ
側への変位は開口領域Ｓの周辺部で規制できる。これに
より、開口領域Ｓを実質的に塞いで液流路３内部から共
通液体供給室６への液流を防ぐことが可能となる一方
で、気泡の消泡に伴って、液流路側へ実質閉じた状態か
らリフィル可能状態へ移動可能となる。また本実施形態
では、可動部材８は素子基板１に対しても素子基板１に
平行に位置する。そして可動部材８の端部８Ｂは素子基
板１の発熱体４側に位置する自由端であり、その他端側
である支点８Ａは固定部材９に支持されている。また、
この固定部材９によって液流路３の吐出口７と反対側端
を閉じている。

【００３５】また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、供
給部形成部材５Ａの壁面のうち、吐出口７側とは反対の
液体供給室６側の壁面が開放されている。さらに、供給
部形成部材５Ａは、液体供給室６側の壁面が、液体の流
れ方向に関して可動部材８の支点８Ａよりも下流側（吐
出口７側）に位置するように構成されている。そのた
め、可動部材８の支点８Ａは共通液体供給室６内に配置
され、可動部材８の支点８Ａの近傍に、共通液体供給室
６と液流路３の可動部材８に覆われた領域とを連通させ
る連通口Ｈが形成されている。

【００３６】この連通口Ｈは、液体のリフィル時に、液
体供給室６から連通口Ｈを通って可動部材８の下方に流
れる液体の流れを生む。そのため、可動部材８の下方の
液流路３内に滞留している残留気泡は、この流れに乗っ
て運ばれ、除去される。また、可動部材８の下方の液流
路３内に滞留している残留気泡は、連通口Ｈを通って共
通液体供給室６側へ移動することができるので、これに
よっても可動部材８の下方から除去され得る（図４参
照）。

【００３７】なお、開口領域Ｓは、液体供給口５から液
流路３に向かって液体を供給する実質的な領域であり、
本実施形態においては図１及び図３に示すように液体供
給口５の３辺で囲まれた領域である。

【００３８】また、図５に示すように本実施形態におい
ては、電気熱変換体としての発熱体４と吐出口７との間
は弁のような障害物は無く、液流に対し直線的な流路構
造を保っている「直線的連通状態」となっている。これ
は、より好ましくは、気泡の発生時に生じる圧力波の伝
播方向とそれに伴う液体の流動方向と吐出方向とが直線
的に一致させることで、吐出滴の吐出方向や吐出速度等
の吐出状態をきわめて高いレベルで安定化させるという
理想状態を形成することが望ましい。本発明では、この
理想状態を達成、または近似させるための一つの定義と
して、吐出口７と発熱体４、特に気泡の吐出口側に影響
力を持つ発熱体の吐出口側(下流側)とが直接直線で結ば
れる構成とすればよく、これは、流路内の流体がない状
態であれば、吐出口の外側から見て発熱体、特に発熱体
の下流側が観察することが可能な状態である（図５参
照）。

【００３９】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの吐出
動作について詳しく説明する。図６〜図８は図１〜図３
に示した構造の液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するた
めに、液体吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示
すとともに、特徴的な現象を図６〜図８の６工程に分け
て示したものである。また図６〜図８において符号Ｍは
吐出液が形成するメニスカスを表している。

【００４０】図６（ａ）では、発熱体４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を示す。この状態では、液体供
給口５と液流路３との間に設けられた可動部材８と、液
体供給口５の形成面との間には微小な隙間（１０μｍ以
下）が存在している。

【００４１】図６（ｂ）では、液流路３を満たす液体の
一部が発熱体４によって加熱され、発熱体４上に膜沸騰
が起こり気泡２１が等方的に成長した状態を示す。ここ
で、「気泡成長が等方的」とは、気泡表面の所々におい
て気泡表面の垂線方向を向いた気泡成長速度がそれぞれ
ほぼ等しい大きさである状態をいう。

【００４２】この気泡発生初期の、気泡２１の等方的な
成長過程において、可動部材８が液体供給口５の周辺部
と密着して液体供給口５を塞ぎ、液流路３内が、吐出口
７を除いて実質的に閉じた状態になる。この時、可動部
材８の自由端が、液体供給口５側に最大変位する量をｈ
１とする。

【００４３】図７（ａ）は気泡２１が成長し続けている
状態を示す。この状態では、上述のように液流路３内
が、吐出口７を除いて実質的に閉じた状態になっている
ので、液体の流れが液体供給口５側にはほとんど行かな
い。そのため、気泡は、吐出口７側へは大きく広がるこ
とができるが、液体供給口５側へはあまり広がらない。
そして、気泡発生領域１１の吐出口７側では気泡成長は
続くが、逆に、気泡発生領域１１の液体供給口５側では
気泡成長が止まってしまう。つまり、この気泡成長停止
状態が、気泡発生領域１１の液体供給口５側では、最大
発泡状態になっている。この時の発泡体積をＶｒとす
る。

【００４４】なお、本実施形態では、可動部材８の支点
８Ａの近傍に連通口Ｈが形成されているので、可動部材
８が液体供給口５の周辺部と密着したときの液流路３と
液体供給室６との密閉度が低下して、気泡成長時に液体
が液流路３から連通口Ｈを通って液体供給室６へ移動
し、吐出効率が低下してしまうことが懸念される。しか
しながら、連通口Ｈの大きさを、連通口Ｈにおける流抵
抗が吐出口７における流抵抗よりも十分に大きくなるよ
うに設定すれば、液流路３から液体供給口５への液体の
移動を無視できる程度に抑えることができるため、吐出
効率が低下することはない。また、本実施形態の構成で
は、吐出口７が発熱体４から直線連通状態にある一方、
連通口Ｈは気泡の成長方向に関して液体供給室６と直線
連通状態にない。そのため、発熱体４上に発生した気泡
の発泡圧力波は吐出口７側には安定して伝搬するが、連
通口Ｈを通って液体供給室６側に伝搬することはほとん
どない。このことからも、液流路３から液体供給室６へ
の液体の移動はほとんどなく、吐出効率が低下すること
はないと言える。

【００４５】ここで、図６（ａ），（ｂ）及び図７
（ａ）における気泡の成長過程を図９に基づき詳述す
る。図９（ａ）に示すように発熱体が加熱されると発熱
体上に初期沸騰が生じ、その後図９（ｂ）に示すように
発熱体上を膜状の気泡が覆う膜沸騰に変化する。そして
膜沸騰状態の気泡は図９（ｂ）〜図９（ｃ）に示すよう
に等方的に成長し続ける（このように等方的に気泡成長
している状態は半ピュロー状態と呼ばれる。）。ところ
が、図６（ｂ）に示したように液流路３内が、吐出口７
を除いて実質的に閉じた状態になると、上流側への液移
動ができなくなるため、半ピュロー状の気泡において上
流側（液体供給口側）の気泡の一部があまり成長できな
くなり、残りの下流側（吐出口側）の部分が大きく成長
する。この状態を表したのが、図７（ａ）や図９
（ｄ），（ｅ）である。

【００４６】ここで説明の便宜上、発熱体４を加熱して
いるとき、発熱体４上において気泡が成長しない領域を
Ｂ領域とし、気泡が成長する吐出口７側の領域をＡ領域
とする。なお、図９（ｅ）に示すＢ領域では、発泡体積
が最大となっており、このときの発泡体積をＶｒとし
た。

【００４７】次に図７（ｂ）は、Ａ領域では気泡成長が
続いており、Ｂ領域では気泡収縮が始まっている状態
（部分成長部分収縮期間（図１０参照））を示す。この
状態では、Ａ領域では吐出口側に向けて気泡が大きく成
長していく。そして、Ｂ領域における気泡の体積は減少
し始める。これにより、まず、当該期間の初期に、可動
部材８の自由端が液体供給口５を閉じた状態のままで、
液体供給室６から連通口Ｈを通って可動部材８の下方へ
向かう液体の流れが起こり始める。その後、可動部材８
の自由端は、その剛性による復元力やＢ領域における気
泡の消泡力で定常状態位置へと下方変位し始める。可動
部材８が下方に変位すると、液体供給口５が開き、共通
液体供給室６と液流路３とが実質的に連通状態となる。
なお、上述したように連通口Ｈを通る液体の流れが既に
生じており、その流れの慣性力を利用することで、可動
部材８の支点８Ａの近傍に連通口Ｈが形成されていない
構成の液体吐出ヘッドに比べてより早いタイミングで可
動部材８の変位を開始させることができ、その結果、リ
フィル速度を向上させることができる。

【００４８】図８（ａ）は、気泡２１がほぼ最大に成長
した状態を示す。この状態では、Ａ領域において気泡が
最大に成長し、これに伴ってＢ領域における気泡はほと
んど無くなる。この時のＡ領域での最大気泡体積をＶｆ
とする。また、吐出口７から吐出しつつある吐出滴２２
は、長い尾引きの状態でメニスカスＭと未だ繋がってい
る。

【００４９】図８（ｂ）は、気泡２１の成長は止まり消
泡工程のみの段階であって、吐出滴２２とメニスカスＭ
が分断された状態を示す。Ａ領域で気泡成長から消泡に
変わった直後は、気泡２１の収縮エネルギーは全体バラ
ンスとして吐出口７近傍の液体を上流方向へ移動させる
力として働く。したがって、メニスカスＭはこの時点で
吐出口７から液流路３内に引き込まれ、吐出液滴２２と
繋がっている液柱を強い力ですばやく切り離すことにな
る。その一方で、気泡の収縮に伴い、共通液体供給室６
から液体供給口５を介して液体が急速に大きな流れとな
って液流路３内へ流れ込む。この時に可動部材８の自由
端が気泡発生領域１１側に最大変位する量をｈ２とす
る。これにより、メニスカスＭを液流路３内へと急速に
引き込む流れが急に低下するため、メニスカスＭは比較
的低速で発泡前の位置へ戻り始めるので、本発明に係る
可動部材を備えていない液体吐出方式に比べてメニスカ
スＭの振動の収束性が非常に良い。

【００５０】さらに、本実施形態によれば、気泡の部分
成長部分収縮期間の初期から既に、液体が可動部材８の
支点８Ａの近傍に形成された連通口Ｈを通って液体供給
室６から液流路３に少しずつリフィルされ始めているの
で、吐出液滴２２が切り離された後のメニスカスＭの後
退量をより小さくすることができる。これにより、メニ
スカスＭの振動収束性が一層良好になり、リフィル周波
数を向上させることができる。

【００５１】また、液体のリフィル時には、液体は、可
動部材８が開くことによって可動部材８と液体供給口５
との間に生じる隙間からだけでなく、連通口Ｈからも液
流路３内に流入するので、リフィルの高速化を図ること
ができる。

【００５２】さらに、このとき、可動部材８の下方の液
流路３内に滞留している残留気泡は、液体供給室６から
連通口Ｈを通って可動部材８の下方に流れる液体の流れ
に乗って運ばれ、除去される。液体吐出ヘッドの流路
内、特に液流路３内の可動部材８の下方の領域に気泡が
滞留していると、発熱体４の上に発生した気泡の発泡パ
ワーが残留気泡の圧縮に費やされてしまい、液滴の吐出
効率が低下してしまう。しかしながら、本実施形態によ
れば、上記のように液体のリフィル時に併せて滞留気泡
を除去することができる。そのため、例えば、高速印字
を連続して行って液体吐出ヘッドが昇温し、残留気泡が
多く発生した場合であっても、その気泡は速やかに除去
され、液体吐出を安定して行うことができる。

【００５３】最後に、気泡２１が完全に消泡すると、可
動部材８も図６（ａ）に示した定常状態位置に復帰す
る。この状態へは、可動部材８はその弾性力により上方
変位する（図８（ｂ）の実線の矢印方向）。また、この
状態では、メニスカスＭはすでに吐出口７近傍で復帰し
ている。

【００５４】次に、図６〜図８におけるＡ領域とＢ領域
での気泡体積の時間変化と可動部材の挙動との相関関係
を図１０を参照して説明する。図１０はその相関関係を
表したグラフであり、曲線ＡはＡ領域における気泡体積
の時間変化を示し、曲線ＢはＢ領域における気泡体積の
時間変化を示す。

【００５５】図１０に示すように、Ａ領域での気泡の成
長体積の時間変化は極大値をもつ放物線を描く。つま
り、発泡開始されてから消泡までにおいて気泡体積は時
間経過とともに増大しある時点で最大となり、その後減
少する。一方、Ｂ領域については、Ａ領域の場合と比
べ、発泡開始されてから消泡までに要する時間が短く、
また気泡の最大成長体積も小さく、最大成長体積に達す
る時間も短い。つまり、Ａ領域とＢ領域とでは、発泡開
始されてから消泡までに要する時間と気泡の成長体積変
化とが大きく異なっていて、Ｂ領域の方が小さい。

【００５６】特に図１０において、気泡の発生初期は同
じ時間変化で気泡体積が増大するため、曲線Ａと曲線Ｂ
が重なってる。つまり、気泡の発生初期は気泡が等方的
に成長している（半ピュロー状の）期間が生じている。
その後、曲線Ａが極大点まで増大する曲線を描くもの
の、ある時点で曲線Ｂは曲線Ａから分岐し、気泡体積が
減少する曲線を描く。つまり、Ａ領域では気泡の体積が
増加するものの、Ｂ領域では気泡体積が減少する期間
（部分成長部分収縮期間）が生じる。

【００５７】そして、上記のような気泡成長の仕方に基
づき、図１に示したように発熱体の一部分を可動部材の
自由端が覆った形態では、可動部材は次のような挙動を
生じる。すなわち、図１０のの期間では可動部材が液
体供給口に向かって上方変位している。同図の期間で
は可動部材が液体供給口に密着し、液流路内が吐出口を
除いて実質的に閉じた状態となる。この閉じた状態の開
始は気泡が等方的に成長している期間で行われる。次に
同図の期間では、可動部材が定常状態位置に向かって
下方変位している。この可動部材による液体供給口の開
放開始は部分成長部分収縮期間開始から一定時間経過後
に行われる。次に同図の期間では、可動部材が定常状
態からさらに下方変位している。次に同図の期間で
は、可動部材の下方変位がほぼ停止し、可動部材が開放
位置で平衡状態になっている。最後に同図の期間で
は、可動部材が定常状態位置に向かって上方変位してい
る。

【００５８】このような気泡成長と可動部材の挙動との
相関関係は、可動部材と発熱体との相対位置に影響され
る。そこで、図１１および図１２を参照し、本形態と異
なる相対位置の可動部材と発熱体を備えた液体吐出ヘッ
ドにおける気泡成長と可動部材の挙動との相関関係を説
明する。

【００５９】図１１は、発熱体全体を可動部材の自由端
が覆った形態における気泡成長と可動部材の挙動との相
関関係を説明するための図で、（ａ）はその形態を、
（ｂ）はその相関関係のグラフを示している。図１１の
（ａ）で示す形態のように発熱体と可動部材が重なって
いる面積が大きいと、図１１のの期間が図１の形態の
場合と比べて短時間となり、発熱体を加熱してから短時
間で閉じた状態になるので、より好ましい。なお、図１
１の〜の各期間の可動部材の挙動は図１０に基づい
て説明した挙動と同じである。また図１１の形態をとる
と、可動部材が気泡の体積減少の影響を受けやすくなる
ため、同図の期間開始時点から判るように、可動部材
による液体供給口の開放開始は部分成長部分収縮期間開
始から即座に行われる。つまり、可動部材の開放タイミ
ングが図１の形態の場合と比べて早い。同様の理由で、
可動部材８の振幅が大きくなる。

【００６０】また図１２は、発熱体と可動部材が離れて
いる形態における気泡成長と可動部材の挙動との相関関
係を説明するための図で、（ａ）はその形態を、（ｂ）
はその相関関係のグラフを示している。図１２の（ａ）
で示す形態のように発熱体と可動部材とが離れている
と、可動部材が気泡の体積減少の影響を受けにくいた
め、同図の期間開始時点から判るように、可動部材に
よる液体供給口の開放開始は部分成長部分収縮期間開始
からかなり遅れて行われる。つまり、可動部材の開放タ
イミングが図１の形態の場合と比べて遅い。同様の理由
で、可動部材の振幅が小さくなる。なお、図１２の〜
の各期間の可動部材の挙動は図１０に基づいて説明し
た挙動と同じである。

【００６１】なお、上記可動部材８と発熱体４との位置
関係は一般的な動作の説明をしたもので、可動部材の自
由端の位置、可動部材の剛性などによって各動作は異な
ってくるものである。

【００６２】また、図１０〜図１２から判るように、気
泡発生領域１１の吐出口７側で成長する気泡（Ａ領域の
気泡）の最大時の体積をＶｆとし、気泡発生領域１１の
液体供給口５側で成長する気泡（Ｂ領域の気泡）の最大
時の体積をＶｒとすると、Ｖｆ＞Ｖｒの関係が本発明の
ヘッドでは常に成り立っている。さらに、気泡発生領域
１１の吐出口７側で成長する泡（Ａ領域の泡）のライフ
タイム（泡の発生から消泡までの時間）をＴｆとし、気
泡発生領域１１の液体供給口５側で成長する泡（Ｂ領域
の泡）のライフタイムをＴｒとすると、Ｔｆ＞Ｔｒの関
係が本発明のヘッドでは常に成り立つ。そして、上記の
ような関係となるため、気泡の消泡点は、気泡発生領域
１１の中心付近より吐出口７側に位置することとなる。

【００６３】さらに本ヘッド構成では、図６（ｂ）及び
図８（ｂ）からも判るように、気泡の発生初期に可動部
材８の自由端が液体供給口５側に最大変位する量ｈ１よ
りも、気泡の消泡と共に可動部材８の自由端が気泡発生
手段４側に最大変位する量ｈ２の方が大きいという関係
（ｈ１＜ｈ２）にある。例えばｈ１は２μｍ、ｈ２は１
０μｍである。この関係が成り立つことにより、発泡初
期での発熱体後方（吐出口に対して反対方向）への泡の
成長を抑制し、発熱体前方（吐出口に向かう方向）への
泡の成長をより促進させることができる。この事によっ
て、発熱体で生じる発泡パワーを、液体が吐出口から飛
翔する液滴の運動エネルギーへ変換させる効率を向上さ
せることができる。

【００６４】以上のように本実施形態のヘッド構成及び
液体吐出動作について説明したが、このような形態によ
れば、気泡の下流側への成長成分と上流側への成長成分
が均等ではなく、上流側への成長成分がほとんどなくな
り上流側への液体の移動が抑制される。上流側への液体
の流れが抑制されるため、上流側に気泡成長成分が損失
することなくそのほとんどが吐出口の方向に向けられ、
吐出力が格段に向上する。さらに、吐出後のメニスカス
の後退量が減少し、その分リフィル時にメニスカスがオ
リフィス面よりも突出する量も減少する。そのためメニ
スカス振動が抑制されることとなり、低周波数から高周
波数まであらゆる駆動周波数に於て安定した吐出を行う
ことができる。

【００６５】［変形例］図１３は図１に示した液体吐出
ヘッドの変形例の１つの液流路方向に沿った断面図であ
る。

【００６６】本変形例の液体吐出ヘッドは、可動部材８
が、固定部材を介さずに素子基板１の上に直接設けられ
ている点で、図１に示した液体吐出ヘッドと異なってい
る。なお、本変形例の液体吐出ヘッドのその他の構成
は、図１に示したものと同様である。本変形例の液体吐
出ヘッドは、図１に示したもののように素子基板１上に
固定部材を形成する必要がないので、その製造工程を簡
略化できるという利点がある。

【００６７】本変形例の液体吐出ヘッドによっても、図
１の液体吐出ヘッドと同様に、可動部材８の変位開始タ
イミングが早くなることによりリフィル速度が向上し、
また液滴吐出後のメニスカスＭの後退量をより小さくす
ることができることにより、メニスカスＭの振動収束性
が一層良好になり、リフィル周波数を向上させることが
できる。

【００６８】また、液体のリフィル時には、液体は、可
動部材８が開くことによって可動部材８と液体供給口５
との間に生じる隙間からだけでなく、連通口Ｈからも液
流路３内に流入するので、リフィルの高速化を図ること
ができる。

【００６９】さらに、液体のリフィル時には、可動部材
８の下方の液流路３内に滞留している残留気泡は、液体
供給室６から連通口Ｈを通って可動部材８の下方に流れ
る液体の流れに乗って運ばれ、除去される。そのため、
例えば、高速印字を連続して行って液体吐出ヘッドが昇
温し、残留気泡が多く発生した場合であっても、その気
泡は速やかに除去されるため、滞留気泡によって発泡パ
ワーが吸収されることが防止され、液体吐出を安定して
行うことができる。

【００７０】（第２の実施の形態）第１の実施の形態の
ヘッド構造においては図１及び図３に示したように、可
動部材８の、固定部材９に対して未接合となる（すなわ
ち、屈曲して立ち上がる）位置が固定部材９の端部９Ａ
とは同じでない構成であったが、図１４及び図１５に示
す形態のように、可動部材８の固定部材９からの屈曲立
ち上がり位置を固定部材９の端部９Ａとしてもよい。こ
の形態の場合には、図１及び図３に示す形態に比べて、
連通口Ｈの開口面積をより広く確保することが可能とな
る。

【００７１】（第３の実施の形態）次に、第３の実施の
形態による液体吐出ヘッドを図１６を参照して説明す
る。図１６に示す形態の液体吐出ヘッドでは、素子基板
１と天板２とが接合され、両板１，２の間には、一端が
吐出口７と連通し他端が閉じられた液流路３が形成され
ている。

【００７２】液流路３に液体供給口５が配設され、液体
供給口５に連通する共通液体供給室６が設けられてい
る。

【００７３】液体供給口５と液流路３との間には、可動
部材８が液体供給口５の開口領域に対して微小な隙間α
（例えば１０μｍ以下）を有して略平行に設けられてい
る。可動部材８の少なくとも自由端部及びそれに連続す
る両側部で囲まれる領域が液体供給口５の液流路に対す
る開口領域Ｓよりも大きくなっており、かつ、可動部材
８の側部と液流路側壁１０との間は微小な隙間βを有す
る。これにより可動部材８は液流路３内で摩擦抵抗なく
可動する一方で、開口領域側への変位は開口領域Ｓの周
辺部で規制され、液体供給口５を実質的に塞いで液流路
３から共通液体供給室６への液流を防ぐことが可能にな
る。また本実施形態では、可動部材８は素子基板１に対
向に位置する。そして可動部材８の一端は素子基板１の
発熱体４側に変位する自由端であり、その他端側は支持
部９Ｂに支持されている。

【００７４】（第４の実施の形態）次に、上述したよう
な各種の形態の液体吐出ヘッドに好適なヘッド用基体に
ついて説明する。

【００７５】上述したような液体吐出ヘッドの発熱体４
を駆動したりその駆動を制御するための回路や素子は、
その機能に応じて素子基板１または天板２に分担して配
置されている。また、これら回路や素子は、素子基板１
および天板２がシリコン材料で構成されていることか
ら、半導体ウェハプロセス技術を用いて容易かつ微細に
形成することができる。

【００７６】以下に、半導体ウェハプロセス技術を用い
て形成された素子基板１の構造について説明する。

【００７７】図１７は、上記各種の実施形態の液体吐出
ヘッドに用いられる素子基板１の断面図である。図１７
に示す素子基板１では、シリコン基板２０１の表面に、
蓄熱層としての熱酸化膜２０２および、蓄熱層を兼ねる
層間膜２０３がこの順番で積層されている。層間膜２０
３としては、ＳｉＯ₂膜またはＳｉ₃Ｎ₄膜が用いられて
いる。層間膜２０３の表面に部分的に抵抗層２０４が形
成され、抵抗層２０４の表面に部分的に配線２０５が形
成されている。配線２０５としては、Ａｌまたは、Ａｌ
−Ｓｉ，Ａｌ−ＣｕなどのＡｌ合金配線が用いられてい
る。この配線２０５、抵抗層２０４および層間膜２０３
の表面に、ＳｉＯ₂膜またはＳｉ₃Ｎ₄膜から成る保護膜
２０６が形成されている。保護膜２０６の表面の、抵抗
層２０４に対応する部分およびその周囲には、抵抗層２
０４の発熱に伴う化学的および物理的な衝撃から保護膜
２０６を守るための耐キャビテーション膜２０７が形成
されている。抵抗層２０４表面の、配線２０５が形成さ
れていない領域は、抵抗層２０４の熱が作用する部分と
なる熱作用部２０８である。

【００７８】この素子基板１上の膜は半導体の製造技術
によりシリコン基板２０１の表面に順に形成され、シリ
コン基板２０１に熱作用部２０８が備えられている。

【００７９】図１８は、図１７に示す素子基板１の主要
素子を縦断するように素子基板１を切断した模式的断面
図である。

【００８０】図１８に示すように、Ｐ導電体であるシリ
コン基板２０１の表層にはＮ型ウェル領域４２２および
Ｐ型ウェル領域４２３が部分的に備えられている。そし
て、一般的なＭｏｓプロセスを用いてイオンプラテーシ
ョンなどの不純物導入および拡散によって、Ｎ型ウェル
領域４２２にＰ−Ｍｏｓ４２０が、Ｐ型ウェル領域４２
３にＮ−Ｍｏｓ４２１が備えられている。Ｐ−Ｍｏｓ４
２０は、Ｎ型ウェル領域４２２の表層に部分的にＮ型あ
るいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域４２５お
よびドレイン領域４２６や、Ｎ型ウェル領域４２２の、
ソース領域４２５およびドレイン領域４２６を除く部分
の表面に厚さ数百Åのゲート絶縁膜４２８を介して堆積
されたゲート配線４３５などから構成されている。ま
た、Ｎ−Ｍｏｓ４２１は、Ｐ型ウェル領域４２３の表層
に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソ
ース領域４２５およびドレイン領域４２６や、Ｐ型ウェ
ル領域４２３の、ソース領域４２５およびドレイン領域
４２６を除く部分の表面に厚さ数百Åのゲート絶縁膜４
２８を介して堆積されたゲート配線４３５などから構成
されている。ゲート配線４３５は、ＣＶＤ法により堆積
した厚さ４０００Å〜５０００Åのポリシリコンから成
るものである。これらのＰ−Ｍｏｓ４２０およびＮ−Ｍ
ｏｓ４２１からＣ−Ｍｏｓロジックが構成されている。

【００８１】Ｐ型ウェル領域４２３の、Ｎ−Ｍｏｓ４２
１と異なる部分には、電気熱変換素子駆動用のＮ−Ｍｏ
ｓトランジスタ４３０が備えられている。Ｎ−Ｍｏｓト
ランジスタ４３０も、不純物導入および拡散などの工程
によりＰ型ウェル領域４２３の表層に部分的に備えられ
たソース領域４３２およびドレイン領域４３１や、Ｐ型
ウェル領域４２３の、ソース領域４３２およびドレイン
領域４３１を除く部分の表面にゲート絶縁膜４２８を介
して堆積されたゲート配線４３３などから構成されてい
る。

【００８２】本実施形態では、電気熱変換素子駆動用の
トランジスタとしてＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３０を用
いたが、複数の電気熱変換素子を個別に駆動できる能力
を持ち、かつ、上述したような微細な構造を得ることが
できるトランジスタであれば、このトランジスタに限ら
れない。

【００８３】Ｐ−Ｍｏｓ４２０とＮ−Ｍｏｓ４２１との
間や、Ｎ−Ｍｏｓ４２１とＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３
０との間などの各素子間には、５０００Å〜１００００
Åの厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域４２４
が形成されており、その酸化膜分離領域４２４によって
各素子が分離されている。酸化膜分離領域４２４の、熱
作用部２０８に対応する部分は、シリコン基板２０１の
表面側から見て一層目の蓄熱層４３４としての役割を果
たす。

【００８４】Ｐ−Ｍｏｓ４２０、Ｎ−Ｍｏｓ４２１およ
びＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３０の各素子の表面には、
厚さ約７０００ÅのＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜などから
成る層間絶縁膜４３６がＣＶＤ法により形成されてい
る。熱処理により層間絶縁膜４３６を平坦化した後に、
層間絶縁膜４３６およびゲート絶縁膜４２８を貫通する
コンタクトホールを介して第１の配線層となるＡｌ電極
４３７により配線が行われている。層間絶縁膜４３６お
よびＡｌ電極４３７の表面には、厚さ１００００Å〜１
５０００ÅのＳｉＯ₂膜から成る層間絶縁膜４３８がプ
ラズマＣＶＤ法により形成されている。層間絶縁膜４３
８の表面の、熱作用部２０８およびＮ−Ｍｏｓトランジ
スタ４３０に対応する部分には、厚さ約１０００ÅのＴ
ａＮ_0.8,he _x膜から成る抵抗層２０４がＤＣスパッタ法
により形成されている。抵抗層２０４は、層間絶縁膜４
３８に形成されたスルーホールを介してドレイン領域４
３１の近傍のＡｌ電極４３７と電気的に接続されてい
る。抵抗層２０４の表面には、各電気熱変換素子への配
線となる第２の配線層としての、Ａｌの配線２０５が形
成されている。

【００８５】配線２０５、抵抗層２０４および層間絶縁
膜４３８の表面の保護膜２０６は、プラズマＣＶＤ法に
より形成された厚さ１００００ÅのＳｉ₃Ｎ₄膜から成る
ものである。保護膜２０６の表面に堆積された耐キャビ
テーション膜２０７は、Ｔａ（タンタル）、Ｆｅ
（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）、Ｇｅ（ゲ
ルマニウム）、Ｒｕ（ルテニウム）等から選ばれる少な
くとも１つ以上のアモルファス合金の厚さ約２５００Å
の薄膜から成るものである。

【００８６】（その他の実施の形態）以下、本発明の液
体吐出原理を用いたヘッドに好適な様々な形態例を説明
する。

【００８７】＜サイドシュータタイプ＞図１９はいわゆ
るサイドシュータタイプの液体吐出ヘッドの断面図を示
したものである。この説明において、第１の実施の形態
と同一の構成要素には同一符号を用いる。この形態の液
体吐出ヘッドは、図１９に示すように発熱体４と吐出口
７が平行平面上で対面し、液流路３が、吐出口７からの
液体の吐出方向に沿った軸方向と直角に連通している点
で、第１の実施の形態と異なっている。このような液体
吐出ヘッドにおいても第１の実施の形態と同様の吐出原
理に基づく効果を奏する。

【００８８】＜可動部材＞上述の実施形態において、可
動部材を構成する材質としては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
しているものであればよい。

【００８９】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、チッ化
珪素等のセラミックおよびその化合物が望ましい。本発
明における可動部材としてはμｍオーダーの厚さを対象
にしている。

【００９０】次に、発熱体と可動部材の配置関係につい
て説明する。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液の流れを適正し制御して有効に
利用することが可能となる。

【００９１】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行うインクジェット記録方法、いわゆ
るバブルジェット記録方法の従来技術においては、図２
０の破線に示すように、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。これに対し、本発明の液体吐出ヘッドは、気泡発
生手段を含む液流路が吐出口を除いて実質的に遮蔽され
ていることで最大の吐出量が規制されるため、図２０の
実線で示すように、発熱体面積や発泡パワ−のばらつき
が大きくても吐出量が変化しない領域があり、この領域
を利用することにより大ドットの吐出量安定化が図れ
る。

【００９２】＜素子基板＞以下に液体に熱を与えるため
の発熱体１０が設けられた素子基板１の構成について説
明する。

【００９３】図２１は本発明の液体吐出ヘッドの要部の
側断面図を示したもので、図２１（ａ）は後述する保護
膜があるヘッド、図２１（ｂ）は保護膜がないものであ
る。素子基板１上には天板２が配され、素子基板１と天
板２の間に液流路３が形成されている。

【００９４】素子基板１は、シリコン等の基体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１０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１０４（０．２〜１．０μｍ厚）を図
２１（ａ）のようにパターニングしている。この配線電
極１０４から抵抗層１０５に電圧を印加し、抵抗層１０
５に電流を流し発熱させる。配線電極１０４間の抵抗層
１０５上には、酸化シリコンやチッ化シリコン等の保護
膜１０３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１０２（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。

【００９５】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１０２として用いられる。

【００９６】また、液体、流路構成、抵抗材料の組み合
わせにより、上述の抵抗層１０５に保護膜１０３を必要
としない構成でもよくその例を図２１（ｂ）に示す。こ
のような保護膜１０３を必要としない抵抗層１０５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。

【００９７】このように、前述の各実施形態における発
熱体４の構成としては、前述の電極１０４間の抵抗層１
０５（発熱部）だけででもよく、また抵抗層１０５を保
護する保護膜１０３を含むものでもよい。

【００９８】各実施形態においては、発熱体４として電
気信号に応じて発熱する抵抗層１０５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、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。

【００９９】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１０５に電気信
号を供給するための配線電極１０４で構成される発熱体
１０の他に、この発熱体４（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。

【０１００】また、前述のような素子基板１に設けられ
ている発熱体４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
２２に示されるような矩形パルスを印加し、配線電極１
０４間の抵抗層１０５を急峻に発熱させる。前述の各実
施形態のヘッドにおいては、それぞれ電圧２４Ｖ、パル
ス幅７μｓｅｃ、電流１５０ｍＡ、電気信号を６ｋＨｚ
で加えることで発熱体を駆動させ、前述のような動作に
よって、吐出口７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。

【０１０１】＜吐出液体＞このような液体のうち、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。

【０１０２】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
体などであっても利用できる。

【０１０３】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
吐出や発泡または可動部材の動作などを妨げないような
液体でないことが望まれる。

【０１０４】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。

【０１０５】本発明においては、さらに吐出液に用いる
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る。

【０１０６】

【表１】＜液体吐出装置＞図２３は、上述の各種の実施形態で説
明した構造の液体吐出ヘッドを装着して適用することの
できる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装
置の概略構成を示している。図２３に示されるインクジ
ェット記録装置６００に搭載されたヘッドカートリッジ
６０１は、上述した構造の液体吐出ヘッドと、その液体
吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有
するものである。ヘッドカートリッジ６０１は、図２３
に示すように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して
駆動力伝達ギヤ６０３および６０４を介して回転するリ
ードスクリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合する
キャリッジ６０７上に搭載されている。駆動モータ６０
２の動力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッ
ジ６０７ともとにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂ
の方向に往復移動される。インクジェット記録装置６０
０には、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたイン
クなどの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙
Ｐを搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられ
ている。その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０
９上を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０
は、キャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用
紙Ｐをプラテン６０９に対して押圧する。

【０１０７】リードスクリュー６０５の一端の近傍に
は、フォトカプラ６１１および６１２が配設されてい
る。フォトカプラ６１１および６１２は、キャリッジ６
０７のレバー６０７ａの、フォトカプラ６１１および６
１２の領域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転
方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知
手段である。プラテン６０９の一端の近傍には、ヘッド
カートリッジ６０１の吐出口のある前面を覆うキャップ
部材６１４を支持する支持部材６１３が備えられてい
る。また、ヘッドカートリッジ６０１から空吐出などさ
れてキャップ部材６１４の内部に溜まったインクを吸引
するインク吸引手段６１５が備えられている。このイン
ク吸引手段６１５によりキャップ部材６１４の開口部を
介してヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われ
る。

【０１０８】吸引回復動作が行われると、液体吐出ヘッ
ドの共通液体供給室６、液体供給口５および液流路３内
に溜まっているインクが吐出口７から強制的に排出され
る。これに伴って、液体吐出ヘッドの流路内、特に液流
路３の可動部材８によって覆われた領域に滞留している
気泡やごみが除去される。液体吐出ヘッドの流路内、特
に液流路３の可動部材８の下方の領域に気泡が滞留して
いると、発熱体４の上に発生した気泡の発泡パワーが残
留気泡の圧縮に費やされてしまい、液滴の吐出効率が低
下してしまう。しかし、本実施形態のように記録装置に
インク吸引手段６１５を備えることにより、液体吐出ヘ
ッドの流路内に滞留している気泡を除去することがで
き、液滴の吐出効率が低下することを防止することがで
きる。

【０１０９】特に、本発明の液体吐出ヘッドは、図１等
に示すように可動部材８の支点８Ａの近傍に連通口Ｈが
形成されているので、吸引回復動作時に、液体供給室６
から連通口Ｈを通って可動部材８の下方の領域に流れる
液体の流れが生じる。そのため、可動部材８の下方の液
流路３内に滞留している残留気泡は、この流れに乗って
流され、より良好に除去される。このように、本発明の
液体吐出ヘッドが備えられた記録装置にインク吸引手段
６１５を備えることは、液体吐出ヘッド内の残留気泡を
除去することに関して特に有効である。

【０１１０】インクジェット記録装置６００には本体支
持体６１９が備えられている。この本体支持体６１９に
は移動部材６１８が、前後方向、すなわちキャリッジ６
０７の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持さ
れている。移動部材６１８には、クリーニングブレード
６１７が取り付けられている。クリーニングブレード６
１７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニン
グブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段６
１５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するため
のレバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キ
ャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移
動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換
えなどの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカー
トリッジ６０１に設けられた発熱体に信号を付与した
り、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジ
ェット記録制御部は記録装置本体側に設けられており、
図２３では示されていない。

【０１１１】上述した構成を有するインクジェット記録
装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラ
テン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘ
ッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわた
って往復移動する。この移動時に不図示の駆動信号供給
手段からヘッドカートリッジ６０１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部から被記録
媒体に対してインク（記録液体）が吐出され、記録が行
われる。

【０１１２】図２４は、本発明の液体吐出装置によりイ
ンクジェット式記録を行なうための記録装置全体のブロ
ック図である。

【０１１３】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ーフェイス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ＣＰＵ（中央処理装
置）３０２に入力される。ＣＰＵ３０２はＲＯＭ（リー
ド・オンリー・メモリー）３０３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ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリー）３０４
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。

【０１１４】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ヘッドカートリッジ６０１を搭
載したキャリッジ６０７を移動する駆動用モータ６０２
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、ヘッドカートリッジ６０１
および駆動用モータ６０２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。

【０１１５】このような記録装置に用いられ、インク等
の液体の付与が行われる被記録媒体１５０としては、各
種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等
に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅
等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合
板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポン
ジ等の三次元構造体等を対象とすることができる。

【０１１６】また、この記録装置として、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、または布帛に記録を行う捺染装置
等をも含むものである。

【０１１７】また、これらの液体吐出装置に用いる吐出
液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせ
た液体を用いればよい。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、気泡発
生手段によって発生した気泡の全体が略等方成長してい
る期間内に、可動部材が液体供給口を閉じて実質的に遮
断するように構成されているので、気泡発生領域での気
泡成長による圧力波を液体供給口側および共通液体供給
室側に伝播させずに、その大部分を吐出口側に向けるこ
とで、吐出パワーを飛躍的に向上させることが可能にな
った。また、記録紙などに高速に定着させたり、黒とカ
ラーの境界での滲みを解消するために、記録液に高粘度
のものを使う場合でも、吐出パワーの飛躍的向上により
高粘度インクを良好に吐出することができる。また、記
録時の環境変化、特に低温・低湿環境下では吐出口にお
いてインク増粘領域が増え、使用開始時に正常にインク
が吐出されない場合があるが、本発明では一発目から良
好に吐出できる。また、吐出パワーが飛躍的に向上した
ので、気泡発生手段として用いる発熱体のサイズを縮小
したりして、吐出のために投入するエネルギーを減らす
こともできる。

【０１１９】また、気泡発泡領域での気泡成長による圧
力波が液体供給口および共通液体供給室側に伝播されな
いことで、共通液体供給室側への液体の移動がほとんど
ないため、液滴吐出後の吐出口におけるメニスカスの後
退量が最小化できる。その結果、吐出後、メニスカスが
初期状態に復帰する時間が非常に早い、すなわち、液流
路への定量のインク補充（リフィル）が完了する時間が
早いので、高精度（定量）のインク吐出を実施するにあ
たり吐出周波数（駆動周波数）をも飛躍的に向上させる
ことができる。

【０１２０】特に、本発明は、可動部材の支点の近傍
に、共通液体供給室と液流路とを連通させる連通口が形
成されているので、液体のリフィル時には、液流路の可
動部材によって覆われている領域に滞留している残留気
泡が、液体供給室から連通口を通って、液流路の可動部
材によって覆われている領域に流れる液体の流れに乗っ
て運ばれ、除去される。また、液体のリフィル時には、
液体は、可動部材が開くことによって可動部材と液体供
給口との間に生じる隙間からだけでなく、連通口からも
液流路内に流入するするので、リフィルの高速化を図る
ことができる。

【０１２１】また、本発明は、可動部材の支点の近傍に
連通口が形成されていることから、気泡発生手段によっ
て発生した気泡のうちの吐出口側の部分が成長し、液体
供給口側の部分が収縮している期間（部分成長部分収縮
期間）の初期に、可動部材の自由端が液体供給口を閉じ
た状態のままで、液体供給室から連通口を通って液流路
へ向かう液体の流れを生じさせることができる。そし
て、その流れの慣性力を利用することで、可動部材の支
点の近傍に連通口が形成されていない構成の液体吐出ヘ
ッドに比べてより早いタイミングで可動部材の変位を開
始させることができるため、リフィル速度をより向上さ
せることができる。加えて、部分成長部分収縮期間から
既に、連通口を通って液体供給室から液流路に少しずつ
液体をリフィルさせ始めることができるので、吐出液滴
が切り離された後のメニスカスの後退量をより小さくす
ることができる。これにより、メニスカスの振動収束性
が一層良好になり、リフィル周波数を向上させることが
できる。

【０１２２】また、気泡発生領域での気泡成長が、吐出
口側に大きく成長し、液体供給口側への成長を抑制して
いることから、消泡点が気泡発生領域の中心付近から吐
出口側の部分に位置し、かつ、発泡パワーを維持しなが
ら、消泡力を低減できることにより、気泡発生領域の消
泡力による発熱体の機械的・物理的破壊寿命を大きく向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による液体吐出ヘッ
ドの１つの液流路方向に沿った断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ’線断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ’線断面図である。

【図４】図１等に示した液体吐出ヘッドにおいて、可動
部材の下方の液流路内に滞留している残留気泡が、連通
口Ｈを通って共通液体供給室側へ移動する様子を示す図
である。

【図５】「直線的連通状態」を説明する流路の断面図で
ある。

【図６】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの吐
出動作を説明するために、液体吐出ヘッドを液流路方向
に沿った切断図で示すとともに、特徴的な現象を分けて
示したものである。

【図７】図６の続きの吐出動作を説明するために、液体
吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示したもので
ある。

【図８】図７の続きの吐出動作を説明するために、液体
吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示したもので
ある。

【図９】図６（ｂ）の気泡の等方的な成長状態を示す図
である。

【図１０】図６〜図８におけるＡ領域とＢ領域での気泡
成長の時間変化と可動部材の挙動との相関関係を表した
グラフである。

【図１１】図１に示した可動部材と発熱体の相対位置と
は異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。

【図１２】図１に示した可動部材と発熱体の相対位置と
は異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。

【図１３】図１に示した液体吐出ヘッドの変形例の１つ
の液流路方向に沿った断面図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態の第１変形例によ
る液体吐出ヘッドの１つの液流路方向に沿った断面図で
ある。

【図１５】図１４のＹ−Ｙ’線断面図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態による液体吐出ヘ
ッドを示す図である。

【図１７】各種の実施形態の液体吐出ヘッドに用いられ
る素子基板の断面図である。

【図１８】図１７に示す素子基板の主要素子を縦断する
ように素子基板を切断した模式的断面図である。

【図１９】本発明の液体吐出方法を適用したサイドシュ
ータタイプのヘッドの例を説明するための図である。

【図２０】発熱体面積とインク吐出量との相対関係を示
すグラフである。

【図２１】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図を示した
もので、（ａ）は保護膜があるもの、（ｂ）は保護膜が
ないものである。

【図２２】本発明に使用する発熱体を駆動する波形の図
である。

【図２３】本発明の液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出
装置の概略構成を示す図である。

【図２４】本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッド
において液体吐出記録を行なうための装置全体のブロッ
ク図である。

【図２５】従来の液体吐出ヘッドにおける可動部材の様
子を示す断面図である。

【符号の説明】

１素子基板２天板３液流路４発熱体（気泡発生手段）５液体供給口６共通液体供給室７吐出口８可動部材９固定部材１０流路側壁１１気泡発生領域２１気泡２２吐出滴２５Ａｌ膜パターン２６，２９，３７，３８ＳｉＮ膜２７，２８Ａｌ膜３０，３６間隙形成部材３１感光性エポキシ樹脂３５ＳｉＯ₂膜３７ａ可動部３７ｂ支持部３７ｃスリット３９流路壁１０２耐キャビテーション層１０３保護膜１０４配線電極１０５抵抗層１０６チッ化シリコン膜１０７基体２０１シリコン基体２０２熱酸化膜２０３層間膜２０４抵抗層２０５配線２０６保護層２０７耐キャビテーション膜２０８熱作用部３００ホストコンピュータ３０１入出力インターフェイス３０２ＣＰＵ３０３ＲＯＭ３０４ＲＡＭ３０５モータドライバ３０７ヘッドドライバ６００インクジェット記録装置６０１ヘッドカートリッジ６０２駆動モータ６０３，６０４駆動伝達ギア６０５リードスクリュー６０６螺旋溝６０７キャリッジ６０７ａレバー６０８ガイド６０９プラテン６１０紙押さえ板６１１，６１２フォトカプラ６１３支持部材６１４キャップ部材６１５インク吸引手段６１７クリーニングブレード６１８移動部材６１９本体支持体６２０レバー６２１カム α，β 隙間Ｈ連通口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保田雅彦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)発明者竹之内雅典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Ｆターム(参考） 2C056 EA01 EA15 FA03 HA05 JC23 KB03 KB09 KD02 2C057 AF06 AF80 AG46 AG76 BA03 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出するための複数の吐出口と、前記各吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発
生させる気泡発生領域を有する複数の液流路と、前記気泡を発生し成長させるためのエネルギーを発生す
る気泡発生手段と、前記複数の液流路にそれぞれ配設され、共通液体供給室
と連通する複数の液体供給口と、前記液体供給口の前記液流路側に対して微小な隙間を隔
てて前記吐出口側を自由端として支持された可動部材と
を有し、前記可動部材の少なくとも自由端部及びそれに連続する
両側部で囲まれる領域が前記液体供給口の液流路に対す
る開口領域よりも大きくなっており、さらに、前記可動
部材の前記自由端とは反対側の支点が前記共通液体供給
室内に配置され、前記可動部材の前記支点の近傍に前記
共通液体供給室と前記液流路の前記可動部材に覆われた
領域とを連通させる連通口が形成されており、前記可動部材の自由端は前記液流路内を前記液体供給口
側と前記気泡発生手段側とに変位するようにされてお
り、さらに、前記可動部材の自由端の定常位からの変位
量は前記液体供給口側への変位量よりも前記気泡発生手
段側への変位量の方が大きくなっており、前記気泡発生手段によって気泡の全体が略等方成長して
いる期間内に、前記可動部材が前記液体供給口を閉じて
実質的に遮断する液体吐出ヘッドの液体吐出方法であっ
て、前記液体が前記共通液体供給室から前記液体供給口と前
記可動部材との間の隙間を経て前記液流路内に流入する
際に、前記共通液体供給室から前記連通口を通って前記
液流路の前記可動部材によって覆われている領域に流れ
る前記液体の流れを生じさせることを特徴とする液体吐
出方法。
【請求項２】前記可動部材が前記液体供給口を閉じて
実質的に遮断した後、前記気泡発生手段によって発生し
た気泡のうちの前記吐出口側の部分が成長し、前記液体
供給口側の部分が収縮している期間の初期に、前記共通
液体供給室から前記連通口を通して前記液流路へ流れる
前記液体の流れを生じさせる、請求項１に記載の液体吐
出方法。
【請求項３】前記気泡発生領域における前記吐出口側
と前記液体供給口側とでは、気泡の成長体積変化と気泡
の発生から消泡までの時間が大きく異なる、請求項１ま
たは２に記載の液体吐出方法。
【請求項４】前記気泡発生領域が大気に開放されな
い、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出方
法。
【請求項５】液体を吐出するための複数の吐出口と、前記各吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発
生させる気泡発生領域を有する複数の液流路と、前記気泡を発生し成長させるためのエネルギーを発生す
る気泡発生手段と、前記複数の液流路にそれぞれ配設され、共通液体供給室
と連通する複数の液体供給口と、前記液体供給口の前記液流路側に対して微小な隙間を隔
てて前記吐出口側を自由端として支持された可動部材と
を有し、前記可動部材の少なくとも自由端部及びそれに連続する
両側部で囲まれる領域が前記液体供給口の液流路に対す
る開口領域よりも大きくなっており、前記可動部材の自由端は前記液流路内を前記液体供給口
側と前記気泡発生手段側とに変位するようにされてお
り、さらに、前記可動部材の自由端の定常位からの変位
量は前記液体供給口側への変位量よりも前記気泡発生手
段側への変位量の方が大きくなっており、前記気泡発生手段によって気泡の全体が略等方成長して
いる期間内に、前記可動部材が前記液体供給口を閉じて
実質的に遮断する液体吐出ヘッドであって、前記可動部材の前記自由端とは反対側の支点が前記共通
液体供給室内に配置され、前記可動部材の前記支点の近
傍に、前記共通液体供給室と前記液流路の前記可動部材
に覆われた領域とを連通させる連通口が形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】前記可動部材の自由端の変位量は、前記
気泡の発生初期に前記液流路内を前記液体供給口側に変
位する量をｈ１とし、前記気泡の消泡と共に前記液流路
内を前記気泡発生手段側に変位する量をｈ２とすると、
常に、ｈ１＜ｈ２の関係を有している、請求項５に記載
の液体吐出ヘッド。
【請求項７】請求項５または６に記載の液体吐出ヘッ
ドと、該液体吐出ヘッドから吐出された液体を受け取る
被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段とが備えられ
た液体吐出装置であって、前記液体吐出ヘッド内の液体を前記吐出口から強制的に
排出させる吸引回復手段をさらに有することを特徴とす
る液体吐出装置。
【請求項８】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、前記被記録媒体に該インクを付着させることで記録
を行う、請求項７に記載の液体吐出装置。