JP2002046273A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、および液体吐出装置 - Google Patents

液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、および液体吐出装置

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JP2002046273A JP2000232409A JP2000232409A JP2002046273A JP 2002046273 A JP2002046273 A JP 2002046273A JP 2000232409 A JP2000232409 A JP 2000232409A JP 2000232409 A JP2000232409 A JP 2000232409A JP 2002046273 A JP2002046273 A JP 2002046273A
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陽一 種谷
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裕之 杉山
Hiroyuki Ishinaga
博之 石永
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メニスカスの後退に起因する記録ムラを抑制
する。 【解決手段】 駆動ブロック５０が駆動されている際に
は駆動されない未駆動ブロック７０に含まれる、駆動ブ
ロック５０との境界に位置する境界ノズル７１ａ内に
は、駆動ブロック５０に含まれる駆動ノズル５１内に設
けられた第１のストッパ１２ａの液体の流れ方向長さｌ
0よりも長い流れ方向長さｌ1の第２のストッパ１２ｂが
設けられている。境界ノズル７１ａに隣接する境界近傍
ノズル７１ｂ内には、第１のストッパ１２ａの液体の流
れ方向長さｌ0よりも長いが、第２のストッパ１２ｂの
流れ方向長さｌ1よりも短い流れ方向長さｌ2の第３のス
トッパ１２ｃが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギ等によ
る気泡の発生によって、所望の液体を吐出する液体吐出
ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、および液体吐出装
置に関し、特に、気泡の発生を利用して変位する可動分
離膜を用いる液体吐出ヘッドに関する。
【０００２】なお、本発明における「記録」とは、文字
や図形等のように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、パターン等のように意味を持
たない画像を付与することをも意味するものである。
【０００３】また、本発明における「未駆動」とは、順
次駆動されるが、まだ駆動の順番となっていない状態を
意味する。
【０００４】
【従来の技術】従来、プリンタ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（登録商標）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ともに、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。
【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、次のような様々な要求が近
年さらに高まってきている。
【０００７】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。
【０００８】このようなヘッドの他にも、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）に着目し、吐出において損失エネル
ギになるバック波を防止する構造の発明が特開平６−３
１９１８号公報に開示されている。この公報に記載の発
明は、三角形状の板状部材の三角形部分を、気泡を発生
するヒータに対して対向させたものである。この発明で
は、板状部材によってバック波を一時的に、かつ、わず
かには抑えられている。しかし、気泡の成長と三角形部
分との相関関係については全く触れていないし、その着
想もないため、上記の発明は以下の問題点を含んでい
る。
【０００９】すなわち、上記公報に記載の発明では、ヒ
ータが凹部の底に位置しており吐出口との直線的連通状
態をとれないため、液滴形が安定せず、さらに気泡の成
長は三角形の頂点の部分の周囲から許容されているた
め、気泡は三角形の板状部材の片側から反対側全体まで
成長し、結果的に板状部材が存在していないかのように
液中における通常の気泡の成長が完成してしまう。従っ
て、成長した気泡にとって板状部材の存在は何ら関係の
ないものとなってしまう。逆に、板状部材の全体が気泡
に囲まれるために、気泡の収縮段階において、凹部に位
置するヒータへのリフィルは乱流を生じせしめ、その凹
部内に微小気泡を蓄積する原因となり、成長気泡に基づ
いて吐出を行う原理自体を乱すことになってしまう。
【００１０】他方、ＥＰ公開公報４３６０４７Ａ１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発明を提案し
ている（ＥＰ４３６０４７Ａ１の第４〜９図）。しか
し、この発明はこれら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、リフィル時は、消泡に伴って気泡発
生部に液体が供給されるが、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。
【００１１】一方、上述の従来技術とはまったく異なり
液滴の吐出に関し有効に貢献できる可動部材(自由端を
支点よりも吐出口側に有する板状部材等)を用いた発明
が、本願出願人によって数多く提案されている。その発
明のうち、特開平９−４８１２７号公報は上述した可動
部材の挙動がわずかに乱れることを防止すべく、可動部
材の変位の上限を規制する発明を開示している。また、
特開平９−３２３４２０号公報は、上記可動部材に対し
て、上流における共通液室の位置を、上記可動部材の利
点を利用して可動部材の自由端側、つまり下流側にシフ
トさせてリフィル能力を高める発明を開示している。こ
れらは、発明が生み出される前提の想定に、気泡の成長
を可動部材で一時的に包み込んだ状態から一気に吐出口
側に開放する形態を採っていたため、気泡全体が液滴形
成に関わる個々の要素や、それらの相関関係については
注目されていない。
【００１２】次の段階として、本願出願人は、特開平１
０−２４５８８号公報にて、液体吐出に関わる要素とし
て圧力波伝播による気泡成長に注目した発明（音響波）
として、気泡発生領域の一部を上記可動部材から開放す
る発明を開示している。しかしながら、この発明におい
ても液体吐出時の気泡の成長のみに着目しているため、
気泡全体が液滴自体の形成に係わる個々の要素や、それ
らの相関関係について注目されていない。
【００１３】従来から知られている膜沸騰による気泡の
前方部分(エッヂシュータ型)が吐出に大きな影響を与え
ることは知られているものの、この部分をより効率よく
吐出液滴の形成に貢献せしめることについて従来着目し
たものはなく、本発明はこれらの技術的解明をすべく本
発明者たちは鋭意研究を行った。
【００１４】さらに、本発明者達は、可動部材の変位と
発生気泡に着目したところ、以下の有効な知見を得るに
いたった。
【００１５】その知見は、可動部材の気泡の成長に対す
る自由端の変位をストッパによって規制することであ
る。このストッパにより可動部材の変位を規制すること
で、気泡が流路の上流側に成長することが規制され、吐
出口の形成された下流側に効率よく液体を吐出させるエ
ネルギが伝えられることとなる。
【００１６】図１４に、ストッパを有するエッヂシュー
タタイプの液体吐出ヘッドの一例の側断面図を示す。
【００１７】気泡発生手段である発熱体３１０と可動部
材３１１とを有する素子基板３０１、上流側に後端が延
びているストッパ３１２の形成された天板３０２および
吐出口３０４の形成されたオリフィスプレート３０５を
有する。
【００１８】液体が流れる流路３０３は、素子基板３０
１と天板３０２とが積層状態で固着されることで形成さ
れている。また、流路３０３は、１つの液体吐出ヘッド
に複数並列に形成されており、下流側（図１３左側）に
形成された、液体を吐出する吐出口３０４に連通してい
る。発熱体３１０と液体の接する面の近傍領域には気泡
発生領域が存在する。また、これら各流路３０３の上流
側（図１３右側）に同時に連通するように、大容積の共
通液室３０６が設けられている。つまり、各流路３０３
は、単一の共通液室３０６から分岐した形状となってい
る。この共通液室３０６の液室高さは、流路３０３の流
路高さよりも高く形成されている。
【００１９】可動部材３１１は、一端支持の片持ち梁状
であり、インクの流れの上流側で素子基板３０１に固定
され、支点３１１ａより下流側が素子基板３０１に対し
て上下方向に移動可能である。そして、可動部材３１１
は、初期状態においては、素子基板３０１との間に隙間
を保ちつつ素子基板３０１に略平行に位置する。
【００２０】素子基板３０１に配設された可動部材３１
１は、自由端３１１ｂが発熱体３１０のほぼ中央領域に
位置するように配設されている。また、天板３０２に設
けられたストッパ３１２は、可動部材３１１の自由端１
１ｂがストッパ３１２に接触することで自由端３１１ｂ
の上方への変位量を規制するものである。可動部材３１
１がストッパ３１２に接触することによる、可動部材３
１１の変位量規制時（可動部材接触時）には、可動部材
３１１およびストッパ３１２により、流路３０３は、可
動部材３１１およびストッパ３１２より上流側と可動部
材３１１およびストッパ３１２より下流側とが実質的に
遮断されることとなる。
【００２１】次に、図１５に、インクの吐出に際し、ス
トッパに当接した状態の可動部材をそれぞれ示す。
【００２２】可動部材３１１の自由端３１１ｂは、イン
クを吐出する際、発生する気泡３４０により上方に変位
し、ストッパ３１２に当接する。この自由端３１１ｂが
ストッパ３１２に当接した状態で、さらに気泡３４０が
成長すると、可動部材３１１は天板３０２側に撓み、凸
状に変形する。
【００２３】ところで、このような液体吐出ヘッドにお
いて複数の発熱体が形成されている場合、複数の発熱体
に同時にエネルギは印加されず、各発熱体を、略同時に
吐出する発熱体同士からなる複数のブロックに分割し、
ブロック単位で発熱体を駆動するブロック駆動方式が用
いられている。これは、全ての発熱体に同時に電気信号
を与えることで、同時に流れる電流が増加し、大電流の
供給が可能な電源が必要になり効率が悪くなるのを避け
るためと、電源から発熱体の間の配線で電圧降下が発生
するために効率が低下するのを防ぐためである。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記可
動部材およびストッパを有する液体吐出ヘッドにおい
て、ブロック駆動による駆動がなされた際、図１５に示
すように、境界近傍ノズル３７１から吐出された第１の
吐出滴３５０は、他の吐出滴に比べて吐出滴が小さく、
かつ、吐出速度が遅いため、記録ムラを生じてしまう場
合があった。なお、図１５は、吐出されたインクの吐出
量および吐出速度を模式的に示す図であり、本来、先駆
動ノズル３５１と境界近傍ノズル３７１とからインクは
同時に吐出されないが、先駆動ノズル３５１と境界近傍
ノズル３７１とから同時にインクが吐出されたように表
現されている。
【００２５】本願発明者らは、この境界近傍ノズルにお
ける吐出量および吐出速度が低下する原因を研究したと
ころ、上記可動部材およびストッパを有する液体吐出ヘ
ッド特有の現象であることを突き止めた。すなわち、こ
れは、上記可動部材およびストッパを有する液体吐出ヘ
ッドの消泡時におけるノズル内に周辺のインクを引き込
む力が従来のヘッドに比べて非常に強いことから生じる
ものであり、図１６に示すように、先駆動ノズル３５１
の消泡時に共通液室３０６からだけではなく駆動がなさ
れていない後駆動ブロック３７０の、駆動がなされたブ
ロックの境界および境界近傍に位置する境界近傍ノズル
３７１からもインクを補充しようとするため、境界近傍
ノズル３７１駆動時に境界近傍ノズル３７１内のインク
が減少していることから生じることが推測される。本発
明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、隣接流路
からも液体を引き込んでしまうことに起因する記録ムラ
が抑制された液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造法
泡、および液体吐出装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体吐出ヘッドは、液体中に気泡を発生さ
せるための熱エネルギを発生する複数の発熱体と、前記
各発熱体のそれぞれに対応し、前記液体が吐出される複
数の吐出口と、該各吐出口に連通し、液体に気泡を発生
させる気泡発生領域を有する複数の流路と、前記気泡発
生領域に設けられ、気泡の成長に伴い変位する自由端を
有する、前記各発熱体のそれぞれに対応する複数の可動
部材と、前記各可動部材のそれぞれに対応し、前記各可
動部材の変位量を規制する、前記各流路内に設けられた
複数の規制部と、前記各流路に連通し、液体を前記各流
路に供給する共通液室とを備え、前記各発熱体が、略同
時にインクを吐出させる前記各発熱体毎の複数のブロッ
クに区分され、前記ブロック単位で時分割され順次駆動
し、前記気泡発生時のエネルギにより前記吐出口から前
記液体を吐出する液体吐出ヘッドにおいて、前記各規制
部は、複数の第１の規制部と、前記吐出口側から前記共
通液室に向けての液体への流抵抗が前記第１の規制部で
生じる前記流抵抗よりも大きくなる形状を有する少なく
とも１つの第２の規制部とを含むことを特徴とする。
【００２７】上記の通り構成された本発明の液体吐出ヘ
ッドは、駆動がなされた発熱体を有する流路へのリフィ
ルの影響を受けて、駆動されていない流路内の液体が引
き出されるのを、吐出口側から共通液室に向けての液体
への流抵抗が第１の規制部よりも大きい流抵抗を発生す
る第２の規制部により抑制することができ、よって、第
２の規制部を有する流路に連通する吐出口に形成される
メニスカスの後退を抑制することができる。
【００２８】また、各第２の規制部は、先に駆動される
ブロックである先駆動ブロックに隣接する、先駆動ブロ
ックより後に駆動されるブロックである後駆動ブロック
に含まれ、先駆動ブロックと後駆動ブロックとの境界に
位置する流路内に設けられているものであってもよい。
この場合、先駆動ブロックのリフィルの影響を最も受け
やすい先駆動ブロックと後駆動ブロックとの境界に位置
する流路内に第２の規制部を設けることで、この境界に
位置する流路に連通する吐出口に形成されるメニスカス
の後退を、特に効果的に抑制することができる。
【００２９】また、各第２の規制部は、各第１の規制部
よりも寸法が大きいものであってもよい。
【００３０】各規制部の、流路内を液体が流れる方向の
長さである液流方向長さは、各第１の規制部よりも各第
２の規制部のほうが長いものであってもよいし、各規制
部の、流路内を液体が流れる方向に対する前面投影面積
は、各第１の規制部よりも各第２の規制部のほうが大き
いものであってもよいし、さらには、各第２の規制部と
流路を形成する壁面との間隔が、各第１の規制部と流路
を形成する壁面との間隔よりも狭いものであってもよ
い。
【００３１】また、各規制部は、各第１の規制部よりも
流抵抗が大きく、かつ、各第２の規制部よりも流抵抗が
小さい、各第２の規制部が設けられている流路に隣接す
る流路内に設けられている少なくとも１つの第３の規制
部を含むものであってもよい。
【００３２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液
体中に気泡を発生させるための熱エネルギを発生する複
数の発熱体、および気泡の成長に伴い変位する自由端を
有する、前記各発熱体のそれぞれに対応する複数の可動
部材を備える実質的に平坦な基板と、前記各可動部材の
それぞれに対応し、前記各可動部材の変位量を規制する
複数の規制部を備えた溝部が形成された天板とを接合す
ることで形成された、前記各発熱体のそれぞれに対応
し、かつ、前記液体が吐出される複数の吐出口に連通
し、液体に気泡を発生させる気泡発生領域を有する複数
の流路と、液体を前記各流路に供給する共通液室とを備
え、前記各発熱体が、略同時にインクを吐出させる前記
各発熱体毎の複数のブロックに区分され、前記ブロック
単位で時分割され順次駆動し、前記気泡発生時のエネル
ギにより前記吐出口から前記液体を吐出する液体吐出ヘ
ッドの製造方法において、前記各規制部として、複数の
第１の規制部と、前記吐出口側から前記共通液室に向け
ての液体への流抵抗が前記第１の規制部で生じる前記流
抵抗よりも大きくなる形状を有する少なくとも１つの第
２の規制部とを有する前記天板を形成する工程を含むこ
とを特徴とする。
【００３３】上記の通りの本発明の液体吐出ヘッドの製
造方法は、吐出口側から共通液室に向けての液体への流
抵抗が第１の規制部よりも大きい流抵抗を発生する第２
の規制部を天板に形成することにより、駆動がなされた
発熱体を有する流路へのリフィルの影響を受けて、駆動
されていない流路内の液体が引き出されるのを抑制する
ことができ、よって、第２の規制部を有する流路に連通
する吐出口に形成されるメニスカスの後退を抑制する液
体吐出ヘッドを製造することができる。
【００３４】また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法
は、各第２の規制部を、先に駆動されるブロックである
先駆動ブロックに隣接する、先駆動ブロックより後に駆
動されるブロックである後駆動ブロックに含まれ、先駆
動ブロックと後駆動ブロックとの境界に位置する流路内
に設ける工程を含むものであってもよい。
【００３５】各第２の規制部を、各第２の規制部を含む
ブロックが駆動される前に駆動がなされるブロックに隣
接する流路内に設ける工程を含むものであってもよい。
【００３６】さらに、本発明の液体吐出ヘッドの製造方
法は、各第１の規制部よりも寸法が大きい各第２の規制
部を形成する工程を含むものであってもよく、特に、各
規制部の、流路内を液体が流れる方向の長さである液流
方向長さが、各第１の規制部よりも長い各第２の規制部
を形成する工程を含むものであってもよいし、各規制部
の、流路内を液体が流れる方向に対する前面投影面積
が、各第１の規制部よりも大きい各第２の規制部を形成
する工程を含むものであってもよいし、各第１の規制部
と流路を形成する各壁面との間隔よりも各第２の規制部
と流路を形成する各壁面との間隔を狭く形成する工程を
含むものであってもよい。
【００３７】また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法
は、各規制部として、第１の規制部よりも流抵抗が大き
く、かつ、第２の規制部よりも流抵抗が小さい、第２の
規制部が設けられている流路に隣接する流路内に設けら
れている少なくとも１つの第３の規制部を形成する工程
を含むものであってもよい。
【００３８】本発明の液体吐出装置は、本発明の液体吐
出ヘッド、あるいは本発明の液体吐出ヘッドの製造方法
により製造された液体吐出ヘッドと、前記各ブロックの
順次駆動を制御する制御部とを有することを特徴とする
液体吐出装置。
【００３９】上記の通り構成された本発明の液体吐出装
置は、駆動がなされた発熱体を有する流路へのリフィル
の影響を受けて、駆動されていない流路内の液体が引き
出されるのを、吐出口側から共通液室に向けての液体へ
の流抵抗が第１の規制部よりも大きい流抵抗を発生する
第２の規制部により抑制することができ、よって、第２
の規制部を有する流路に連通する吐出口に形成されるメ
ニスカスの後退を抑制することができる液体吐出ヘッド
を有するため、メニスカスの後退に起因する吐出ムラを
抑制することができる。
【００４０】また、本発明の液体吐出装置は、液体吐出
ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒体を搬送す
る被記録媒体搬送手段を有するものであってもよいし、
液体吐出ヘッドからインクを吐出し、被記録媒体にイン
クを付着させることで記録を行うものであってもよい。
【００４１】
【発明の実施の形態】図１は本実施形態の、後方に延び
たストッパが形成された液体吐出ヘッドの要部の側断面
模式図である。すなわち、図１に示されたノズルは、後
述するブロック駆動で、先に駆動されるブロックである
先駆動ブロックに隣接する、先駆動ブロックより後に駆
動されるブロックである後駆動ブロックに含まれ、先駆
動ブロックと後駆動ブロックとの境界に位置するノズル
の側断面模式図である。
【００４２】また、図２（ａ）〜図２（ｅ）は、図１に
示した液体吐出ヘッドからの液体の吐出過程を説明する
図である。
【００４３】まず図１を用いて、液体吐出ヘッドの構成
について説明する。
【００４４】この液体吐出ヘッドは、気泡発生手段であ
る発熱体１０と可動部材１１とを有する実質的に平坦な
素子基板１、上流側に後端が延びている第２のストッパ
１２ｂが溝部に形成された天板２および吐出口４の形成
されたオリフィスプレート５を有する。
【００４５】液体が流れる流路３は、素子基板１と天板
２とが積層状態で固着されることで形成されている。ま
た、流路３は、１つの液体吐出ヘッドに複数並列に形成
されており、下流側（図１左側）に形成された、液体を
吐出する吐出口４に連通している。発熱体１０と液体の
接する面の近傍領域には気泡発生領域が存在する。ま
た、これら各流路３の上流側（図１右側）に同時に連通
するように、大容積の共通液室６が形成さされている。
つまり、各流路３は、単一の共通液室６から分岐した形
状となっている。この共通液室６の液室高さは、流路３
の流路高さよりも高く形成されている。
【００４６】可動部材１１は、一端支持の片持ち梁状で
あり、インクの流れの上流側で素子基板１に固定され、
支点１１ａより下流側が素子基板１に対して上下方向に
移動可能である。そして、可動部材１１は、初期状態に
おいては、素子基板１との間に隙間を保ちつつ素子基板
１に略平行に位置する。
【００４７】素子基板１に配設された可動部材１１は、
自由端１１ｂが発熱体１０のほぼ中央領域に位置するよ
うに配設されている。また、天板２に設けられた第２の
ストッパ１２ｂは、可動部材１１の自由端１１ｂが第２
のストッパ１２ｂに接触することで自由端１１ｂの上方
への変位量を規制するものである。可動部材１１が第２
のストッパ１２ｂに接触することによる、可動部材１１
の変位量規制時（可動部材接触時）には、可動部材１１
および第２のストッパ１２ｂにより、流路３は、可動部
材１１および第２のストッパ１２ｂより上流側と可動部
材１１および第２のストッパ１２ｂより下流側とが実質
的に遮断されることとなる。
【００４８】特に、本実施形態の第２のストッパ１２ｂ
は、可動部材１１の自由端１１ｂが上方へ変位した際、
自由端１１ｂ近傍のみならず中間部１１ｃも当接するよ
うに、第２のストッパ１２ｂの後方が共通液室６側に延
びた形状となっている。このため、可動部材１１の自由
端１１ｂ近傍のみが当接することで生じる、可動部材１
１の中間部１１ｃの上方への撓みが防止される。
【００４９】自由端１１ｂの位置Ｙと、第２のストッパ
１２ｂの端Ｘとは、素子基板１に対して垂直な面上に位
置していることが好ましい。さらに好ましくは、これら
Ｘ、Ｙ、が発熱体１０の中心であるＺとともに基板に対
して垂直な面上に位置していることが好ましい。
【００５０】また、第２のストッパ１２ｂから下流側の
流路３の高さは急激に高くなる形状となっている。この
構成により気泡発生領域の下流側の気泡は、可動部材１
１が第２のストッパ１２ｂによって規制された際にも十
分な流路高さを有しているため、気泡の成長を阻害する
ことなく吐出口４に向かって液体をスムーズに向かわせ
ることができるとともに、吐出口４の下端から上端まで
の高さ方向での圧力バランスの不均一が少なくなるた
め、良好な液体の吐出を行うことができる。なお、従来
の可動部材１１をもたない液体吐出ヘッドにおいて、こ
のような流路構成を採った場合においては第２のストッ
パ１２ｂの下流側で流路高さが高くなっている部分によ
どみが生じ、このよどみ部分に気泡が滞留しやすくな
り、好ましいものではなかったが、本実施形態において
は、上述したように液体の流れがこのよどみ部分まで及
ぶため気泡滞留の影響は極めて少なくなる。
【００５１】この構成で可動部材１１がない場合には、
気泡発生領域の下流側の流体抵抗が上流側の流体抵抗よ
りも小さくなるため、吐出に用いられる圧力は吐出口４
側に向かいにくいものであったが、本実施形態において
は、気泡形成時には可動部材１１により気泡発生領域の
上流側への気泡の移動が実質的に遮断されているため、
吐出に用いられる圧力は積極的に吐出口４側へ向かうと
ともに、インク供給時においては気泡発生領域の上流側
の流体抵抗が小さくなっていることから気泡発生領域へ
インク供給が速やかになされるようになっている。
【００５２】可動部材１１が設けられたことにより、気
泡の下流側への成長成分と上流側への成長成分とが均等
ではなく、上流側への気泡の成長成分が少なくなり上流
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、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５ａ
よりも突出する量も減少する。したがってメニスカス振
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おいて安定した吐出が行われる。
【００５３】なお、本実施形態においては、気泡の下流
側の部分と吐出口４との間は液流に対しまっすぐな流路
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を直
線的に一致させることで、後述の吐出滴６６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。本実
施形態では、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４と発熱体１０、特に気
泡の吐出口４側に影響力を持つ発熱体１０の吐出口４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３内の液体がない状態であれば、吐出口４の
外側から見て発熱体１０、特に発熱体１０の下流側が観
察することが可能な状態である。
【００５４】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの吐出
動作について、図２（ａ）〜図２（ｅ）を用いて詳細に
説明する。なお、液体吐出ヘッドの吐出動作は、第２の
ストッパ１２ｂおよび後述の第３のストッパ１２ｃより
も流路方向の長さが短い第１のストッパ１２ａの形成さ
れたノズルを用いて説明する。
【００５５】図２（ａ）は、発熱体１０に電気エネルギ
等のエネルギが印加される前の状態であり、発熱体１０
が熱を発生する前の状態を示す。可動部材１１は、後述
するように、発熱体１０の発熱によって発生する気泡に
対し、この気泡の上流側半分に対面する領域に位置して
いる。
【００５６】図２（ｂ）では、気泡発生領域内を満たす
液体の一部が発熱体１０によって加熱され、膜沸騰に伴
う気泡４０が発泡し始めた状態を示す。すなわち、膜沸
騰による気泡４０の発生に基づく圧力波が流路３内を伝
播し、それに伴い液体は気泡発生領域の中央領域を境に
下流側および上流側に移動し、上流側においては気泡４
０の成長に伴う液の流れにより可動部材１１が変位し始
める。また、上流側への液体の移動は流路３の壁面と可
動部材１１との間を通り共通液室６側に向かう。この時
点における第１のストッパ１２ａと可動部材１１との間
のクリアランスは可動部材１１が変位するにつれ狭くな
っていく。この状態で、吐出口４からは吐出滴６６が吐
出され始める。
【００５７】図２（ｃ）では、気泡４０のさらなる成長
により変位した可動部材１１の自由端１１ｂが第１のス
トッパ１２ａに接触した状態を示す。
【００５８】可動部材１１は第１のストッパ１２ａにさ
らに接近し、接触することとなるが、この可動部材１１
と第１のストッパ１２ａとの接触は、第１のストッパ１
２ａの高さと可動部材１１の上面と第１のストッパ１２
ａの先端部との間のクリアランスが所望の寸法に規定さ
れることにより確実なものとなる。そして、可動部材１
１の自由端１１ｂが第１のストッパ１２ａに接触する
と、自由端１１ｂのそれ以上の上方への変位が規制され
るため、上流方向への液体の移動もそこで大きく制限さ
れる。これに伴い気泡４０の上流側への成長も可動部材
１１で制限される。しかしながら、上流方向への液体の
移動力は大きいため、可動部材１１は上流方向へ引っ張
られた形の応力を大きく受け、中間部１１ｃが上方凸状
に変形を生じる。なお、このとき、気泡４０は成長を続
けているが、第１のストッパ１２ａおよび可動部材１１
によって上流側への成長が規制されることで気泡４０の
下流側がさらに成長することとなり、可動部材１１を設
けない場合に比べ、発熱体１０の下流側における気泡４
０の成長高さが高くなっている。
【００５９】一方、前述したように気泡４０の上流側の
部分は、可動部材１１の変位が第１のストッパ１２ａに
よって規制されているため、上流側への液流の慣性力に
よって可動部材１１を上流側へ凸形状に湾曲させ応力を
チャージさせるまでにとどまった状態で小さなサイズに
なっている。この気泡４０の上流側の部分は、第１のス
トッパ１２ａ、ノズル壁、可動部材１１および支点１１
ａにより、上流側の領域へと進入する量がほとんどゼロ
に規制されている。
【００６０】これによって、上流側への液流を大幅に規
制し、高速リフィルを阻害する供給路系における液の逆
流や圧力振動を防止する。
【００６１】図２（ｄ）では、前述した膜沸騰の後に気
泡４０の内部の負圧が、流路３内の下流側への液体の移
動に打ち勝って、気泡４０の収縮が開始された状態を示
す。
【００６２】気泡４０の収縮に伴い、可動部材１１は下
方変位するが、可動部材１１自身片持ち梁ばねの応力と
前述した上方凸変形の応力を持っており、それにより下
方変位する速度を高める。そして、これに伴う、共通液
室６と流路３との間に形成された低流路抵抗領域である
可動部材１１の上流側での、液体の下流方向への流れは
流路抵抗が小さいため、急速に大きな流れとなって第１
のストッパ１２ａを介し流路３へ流れ込む。これらの動
作で共通液室６側の液体は流路３内へと誘導される。流
路３内に導かれた液体はそのまま第１のストッパ１２ａ
と下方変位した可動部材１１との間をとおり、発熱体１
０の下流側に流れ込むと同時に、まだ消泡しきっていな
い気泡４０に対し消泡を加速するように作用する。この
液体の流れは消泡を助けたあと、吐出口４方向にさらに
流れを作りメニスカスの復帰を助け、リフィル速度を向
上する。
【００６３】この段階で、吐出口４から出た吐出滴６６
からなる液柱は、液滴となり外部へと飛翔する。
【００６４】また、前述した可動部材１１と第１のスト
ッパ１２ａとの間の部分を介した流路３への流れ込みは
天板２側の壁面での流速を高めるため、この部分での微
少泡などの残留も極めて少なく、吐出の安定性に寄与し
ている。
【００６５】さらに、消泡によるキャビテーション発生
ポイントも気泡発生領域の下流側にずれるため、発熱体
１０に対するダメージが少なくなる。同時に、同現象に
よりこの領域での発熱体１０へのこげの付着も少なくな
る為、吐出安定性が向上する。
【００６６】図２（ｅ）では、気泡４０が完全の消泡し
たあと、可動部材１１が初期状態から下方にオーバーシ
ュートして変位した状態を示す。
【００６７】この可動部材１１のオーバーシュートは、
可動部材１１の剛性や使用する液体の粘度にもよるが、
短い時間で減衰収束し、初期状態に戻る。
【００６８】次に、図１に示した一部のヘッドの透視斜
視図である図３を用いて、特に、可動部材１１の両側部
から隆起する隆起気泡４１および、吐出口４での液体の
メニスカスに関して詳細に説明する。なお、図３に示
す、第１のストッパ１２ａの形状および第１のストッパ
１２ａより上流側の低流路抵抗領域３ａの形状は図１に
示すものと異なるが、基本的特性は同様である。
【００６９】本実施形態では、流路３を構成する壁の両
側壁面と可動部材１１の両側部には僅かながらにクリア
ランスが存在し、可動部材１１のスムーズな変位を可能
にしている。さらに、発熱体１０による発泡の成長工程
において、気泡４０は可動部材１１を変位させるととも
に、クリアランスを介し可動部材１１の上面側へ隆起し
て低流路抵抗領域３ａに若干侵入する。この侵入した隆
起気泡４１は可動部材１１の背面（気泡発生領域と反対
面）に回り込むことで可動部材１１のブレを抑え、吐出
特性を安定化する。
【００７０】さらに、気泡４０の消泡工程において、隆
起気泡４１が低流路抵抗領域７０３ａから気泡発生領域
への液流を促進させ、前述した、吐出口４側からの高速
なメニスカス引き込みと相まって、消泡をすみやかに完
了させる。特に、隆起気泡４１が引き起こす液流によっ
て可動部材１１や流路３のコーナーに気泡を蓄留させる
ことがほとんどない。
【００７１】このように上記構成の液体吐出ヘッドで
は、気泡４０の発生によって吐出口４から液体が吐出さ
れた瞬間では吐出滴６６は先端に球状部を持つ液柱に近
い状態で吐出される。この事は旧来のヘッド構造でも同
じであるが、本実施形態では、気泡の成長工程によって
可動部材１１が変位し、この変位した可動部材１１が第
１のストッパ１２ａに接触したとき、気泡発生領域を有
する流路３が吐出口を除いて、実質的に閉じた空間が形
成される。したがって、この状態で気泡を消泡すれば、
消泡によって可動部材１１が第１のストッパ１２ａより
離れるまでは上述の閉空間が保たれるため、気泡４０の
消泡エネルギのほとんどが吐出口４近傍の液体を上流方
向へ移動させる力として働くこととなる。その結果、気
泡４０の消泡開始直後においては、吐出口４からメニス
カスが流路３内に急速に引き込まれ、吐出口４の外側で
吐出滴６６と繋がって液柱を形成している尾引き部分が
メニスカスにより強い力ですばやく切り離される。これ
により、尾引き部分から形成されるサテライトドットが
小さくなり、記録品位を向上させることができる。
【００７２】さらに、尾引き部分がいつまでもメニスカ
スに引っ張られ続けないことで、吐出速度が低下せず、
また吐出滴６６とサテライトドットとの距離も短くなる
ので、吐出滴６６の後方でいわゆるスリップストリーム
現象によりサテライトドットが引き寄せられる。その結
果、吐出滴６６とサテライトドットの合体も起こり得
て、サテライトドットがほとんど無い液体吐出ヘッドを
提供することが可能である。
【００７３】さらに本実施形態は、上述した液体吐出ヘ
ッドにおいて、可動部材１１が、吐出口４に向かう液体
の流れに関して上流方向に成長する気泡４０のみを抑制
するために設けられている。より好ましくは、可動部材
１１の自由端１１ｂが気泡発生領域の実質中央部に位置
している。この構成によれば、液体の吐出にとって直接
関係しない、気泡成長による上流側へのバック波および
液体の慣性力を抑えるとともに、気泡４０の下流側への
成長成分を素直に吐出口４の方向に向けることが可能で
ある。
【００７４】さらに、第１のストッパ１２ａを境界とし
て吐出口４とは反対側の低流路抵抗領域３ａの流路抵抗
が低いため、気泡４０の成長による上流方向への液体の
移動が低流路抵抗領域３ａによって大きな流れとなるの
で、変位した可動部材１１が第１のストッパ１２ａに接
触したとき、可動部材１１が上流方向へ引っ張られた形
の応力を受けることとなる。その結果、この状態で消泡
を開始しても、気泡４０の成長による上流方向への液体
移動力が大きく残るため、この液体移動力に対し可動部
材１１の反発力が勝るまでの一定の間、上述の閉空間を
保つことができる。すなわち、この構成によって、高速
メニスカス引き込みがより確実なものとなる。また、気
泡４０の消泡工程が進み、気泡成長による上流方向への
液体移動力に対し可動部材１１の反発力が勝ると、可動
部材１１が初期状態に戻ろうと下方変位し、これに伴い
低流路抵抗領域３ａでも下流方向への流れが生じる。低
流路抵抗領域３ａでの下流方向への流れは流路抵抗が小
さい為、急速に大きな流れとなって第１のストッパ１２
ａを介し流路３へ流れ込む。その結果、この吐出口４に
向かう下流方向への液移動により、上述のメニスカスの
引き込みを急制動させ、メニスカスの振動を高速に収束
させることができる。
【００７５】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドのブロ
ック駆動に関して説明する。
【００７６】図４に、本実施形態の液体吐出ヘッドの吐
出タイミングおよび吐出口のブロック分けを説明するた
めのタイミングチャートを示す。
【００７７】本実施形態の液体吐出ヘッドは、発熱体１
０が３１０個形成されており、図４に示すように１８ｋ
Ｈｚで駆動される場合は大きく分けて３カラムに、ま
た、３６ｋＨｚで駆動される場合は大きく分けて６カラ
ムに分けて駆動される。このような駆動方式の場合、液
体吐出ヘッドの吐出口列は、長手方向に３ドット／３０
０ドットの傾きを持って走査されるのが好適である。な
お、以下の説明は、１８ｋＨｚでの駆動、すなわち、一
つの吐出口の吐出時間間隔が約５５．５μｓである場合
に関して説明するものとする。
【００７８】Ｓｅｇ１からＳｅｇ３１０までのセグメン
ト番号が割り当てられた３１０個の発熱体１０は、４つ
のヒートイネーブル信号ＨｅａｔＥＮＢ０〜３と、４つ
のブロックイネーブル信号ＢｌｏｃｋＥＮＢ０〜３との
組み合わせ数（４×４＝１６通り）である１６個の、駆
動されるタイミングが同じ発熱体１０同士のグループに
分けられている。
【００７９】ＢｌｏｃｋＥＮＢ０、ＨｅａｔＥＮＢ０の
組み合わせ、ＢｌｏｃｋＥＮＢ０、ＨｅａｔＥＮＢ１の
組み合わせで駆動がなされる発熱体に対応する吐出口の
拡大模式図である図５に示すように、Ｓｅｇ１０１、１
０３、１０５、１０７、１０９、１１１、１１３の７つ
の各発熱体１０は、ＢｌｏｃｋＥＮＢ０、ＨｅａｔＥＮ
Ｂ０の組み合わせで同時に駆動されるグループとなり、
Ｓｅｇ１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１
２、１１４の７つの各発熱体１０は、ＢｌｏｃｋＥＮＢ
０、ＨｅａｔＥＮＢ１の組み合わせで同時に駆動される
グループとなっている。
【００８０】なお、例えば、ＢｌｏｃｋＥＮＢ０、Ｈｅ
ａｔＥＮＢ０の組み合わせでインクが吐出される際、Ｓ
ｅｇ１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、１１
１、１１３に対応する７ノズルだけでなく、図４に示す
ようにＳｅｇ２０１、２０３、２０５、２０７、２０
９、２１１、２１３に対応する７ノズルからも同時にイ
ンクが吐出される。
【００８１】次に、図６に示す、液体吐出ヘッドを駆動
するヘッドドライバ４０７（図１２参照）のブロック回
路図に関して説明する。
【００８２】シフトレジスタ４１０は、ＲＯＭ４０３
（図１２参照）内に格納されている、各発熱体１０に印
加される駆動パルスの最適なパルス幅である最適パルス
幅情報としてのシリアル信号を、各発熱体１０に対する
パラレルデータとして一時的に保持する。
【００８３】また、画像情報データ収容用のシフトレジ
スタ４１０は、画像情報に応じて各発熱体１０をオン／
オフするための画像情報としてのシリアル信号をパラレ
ルデータとして一時的に保持する。この画像情報データ
収容用のシフトレジスタ４１０から出力される画像情報
データは、ラッチ信号に応じてラッチ４１１に保持され
る。
【００８４】最適パルス幅情報、画像情報データ、Ｈｅ
ａｔＥＮＢ０〜３、およびＢｌｏｃｋＥＮＢ０〜３が入
力されるパルスジェネレータ４１２は、各発熱体１０に
対応して同数設けられており、このパルスジェネレータ
４１２には、ＨｅａｔＥＮＢ０〜３とＢｌｏｃｋＥＮＢ
０〜３の組み合わせによる１６通りのいずれかが入力さ
れることで、上述の１６グループのいずれかが駆動され
るように構成されている。
【００８５】つまり、図６に示すブロック回路は、シフ
トレジスタ４１０から出力される最適パルス幅情報と、
ラッチ４１１から出力される画像情報データと、ヒート
イネーブル信号ＨｅａｔＥＮＢ０〜３と、ブロックイネ
ーブル信号ＢｌｏｃｋＥＮＢ０〜３とのアンドに応じて
パルスジェネレータ４１２から最適波形のパルスを出力
し、さらにこれら駆動パルスを、３１０ビットのトラン
ジスタからなるトランジスタアレイ４１３により増幅し
て、上述の１６グループのいずれかのグループの各発熱
体１０に印加することで、ブロック駆動を行うように構
成されている。
【００８６】本実施形態での、１６グループに分けられ
た各発熱体１０には、図７に示すように、パルスジェネ
レータ４１２から、第１のパルス９０および第２のパル
ス９１からなるダブルパルスの駆動パルスが印加され
る。この吐出特性を安定させるためのダブルパルスは、
インクに予熱をかけるための第１のパルス９０と、ノズ
ルからインクを吐出するための第２のパルス９１とから
なるものである。また、本実施形態のダブルパルス方式
は、例えば、ＢｌｏｃｋＥＮＢ０とＨｅａｔＥＮＢ１と
の組み合わせに対応する第１のパルス９０ａは、Ｂｌｏ
ｃｋＥＮＢ０とＨｅａｔＥＮＢ０との組み合わせに対応
する、第１のパルス９０と第２のパルス９１との間に印
加されるといった、入れ子状のダブルパルス方式となっ
ている。
【００８７】次に、駆動がなされていない後駆動ブロッ
クの、駆動がなされた先駆動ブロックの境界近傍に位置
する境界近傍ノズル内のインクの挙動に関して図８に示
す平面断面図を用いて、また、可動部材の挙動に関して
図９に示す側断面図を用いて説明する。
【００８８】図８は、駆動がなされた先駆動ブロック５
０の先駆動ノズル５１の吐出口４から液滴が吐出された
直後の状態を模式的に示している。なお、図８には、簡
単のため発熱体および可動部材は示されていない。ま
た、図８に示す先駆動ノズル５１、境界ノズル７１ａ、
および境界近傍ノズル７１ｂは、図４のＳｅｇ１１４、
１１５、１１６にそれぞれ相当する。
【００８９】先駆動ブロック５０の先駆動ノズル５１内
には、液体の流れる方向の長さである流れ方向長さｌ0
の第１のストッパ１２ａが設けられている。また、先駆
動ブロック５０が駆動されている際には駆動されず、先
駆動ブロック５０の駆動終了後に駆動される後駆動ブロ
ック７０に含まれる、先駆動ブロック５０との境界に位
置する境界ノズル７１ａ内には、第１のストッパ１２ａ
の液体の流れ方向長さｌ0よりも長い流れ方向長さｌ1の
第２のストッパ１２ｂが設けられている。また、境界ノ
ズル７１ａに隣接する境界近傍ノズル７１ｂ内には、第
１のストッパ１２ａの液体の流れ方向長さｌ0よりも長
いが、第２のストッパ１２ｂの流れ方向長さｌ1よりも
短い流れ方向長さｌ2の第３のストッパ１２ｃが設けら
れている。
【００９０】すなわち、吐出口４側から共通液室６側へ
の液体の流れに対しての第２のストッパ１２ｂおよび第
３のストッパ１２ｃの流抵抗が第１のストッパ１２ａよ
りも大きくなるように構成されており、また、第３のス
トッパ１２ｃの流抵抗は、第１のストッパ１２ａの流抵
抗よりも大きく、かつ、第２のストッパ１２ｂの流抵抗
よりも小さくなるように構成されている。このため、先
駆動ブロック５０が上述のブロック制御により駆動され
て、先駆動ノズル５１内の液体が吐出口４から吐出され
た後の先駆動ノズル５１内への液体の供給は、概ね共通
液室６より供給され、境界ノズル７１ａ内および境界近
傍ノズル７１ｂ内の液体が先駆動ノズル５１内へと引き
込まれることが、大きく抑制される構成となっている。
また、先駆動ブロック５０への距離が境界ノズル７１ａ
よりも遠い境界近傍ノズル７１ｂは、先駆動ブロック５
０の先駆動ノズル５１内への液体の供給に際する液体の
引き込みの影響が境界ノズル７１ａより小さいため、上
述のように第３のストッパ１２ｃの流抵抗が第２のスト
ッパ１２ｂの流抵抗よりも小さいものであっても、液体
の先駆動ノズル５１内への引き込み抑制の十分な効果を
得ることができる。
【００９１】また、図９に示すように、第２のストッパ
１２ｂと可動部材１１とにより形成される高さ方向間隙
８１の流れ方向長さも、当然ながら第１のストッパ１２
ａと可動部材１１とにより形成されるものよりも長くな
り、流抵抗が増す構成となっている。第３のストッパ１
２ｃと可動部材１１とによる高さ方向間隙の流れ方向長
さも、第１のストッパ１２ａと可動部材１１とにより形
成されるものよりも長く、流抵抗が増す構成となってい
るのは言うまでもない。
【００９２】以上のように、先駆動ブロック５０が駆動
された際、境界ノズル７１ａおよび境界近傍ノズル７１
ｂにおいて、吐出口４と、第２のストッパ１２ｂおよび
第３のストッパ１２ｃとの間に存在する液体は、第２の
ストッパ１２ｂおよび第３のストッパ１２ｃによる流抵
抗のため、共通液室６側へと流れにくくなっている。こ
のため、境界ノズル７１ａおよび境界近傍ノズル７１ｂ
の各吐出口４のメニスカス７２が大きく後退することが
抑制される。
【００９３】このようにして、メニスカス７２の後退が
抑制されたことで、図１０に示すように、境界ノズル７
１ａおよび境界近傍ノズル７１ｂから吐出された液体の
主滴の大きさと、先駆動ノズル５１から吐出された液体
の主滴の大きさとを略同一とすることができ、流路内か
ら液体が引き出されてメニスカスが後退することに起因
する、ブロック間での記録ムラを解消することができ
る。
【００９４】なお、後駆動ブロック７０の境界ノズル７
１ａおよび境界近傍ノズル７１ｂ以外のノズルのストッ
パは、第１のストッパ１２ａと同じ形状であってもよ
い。
【００９５】さらに、第２のストッパ１２ｂおよび第３
のストッパ１２ｃの形状は、基本的に第１のストッパ１
２ａよりも、吐出口４側から共通液室６側への流抵抗が
大きくなる形状であればいかなる形状であってもよい。
例えば、第２のストッパ１２ｂおよび第３のストッパ１
２ｃが第１のストッパ１２ａよりも寸法が大きいもので
あってもよい。これは、第２のストッパ１２ｂを例にし
て説明すると、上述した流れ方向長さを長くすること以
外に、図９に示す、吐出口４の方向からみた第２のスト
ッパ１２ｂの前面投影面積Ｓを第１のストッパ１２ａの
前面投影面積よりも大きくするものであってもよく、第
２のストッパ１２ｂの高さｈ1を第１のストッパ１２ａ
の高さよりも高くすることにより達成するものであって
もよいし、また、図８に示すように、第２のストッパ１
２ｂの幅ｗ2を第１のストッパ１２ａの幅ｗ0よりも広く
するものであってもよい。これら第２のストッパ１２ｂ
の高さｈ1を高くする、あるいは、幅ｗ2を広くするとい
うことは、換言すれば、第２のストッパ１２ｂとノズル
壁２０との間隔が、第１のストッパ１２ａとノズル壁２
０との間隔に比べて狭くなるように構成されているもの
であってもよい。
【００９６】また、これらの形状は組み合わされてなる
ものであってもよい。
【００９７】以下に、上述した液体吐出ヘッドを用い
た、記録装置としての液体吐出装置の一例に関して説明
する。
【００９８】図１２は、上述の液体吐出ヘッドを組み込
み、吐出液体としてインクを用いた液体吐出装置の一例
を示す模式的斜視図である。キャリッジＨＣは、インク
を収容する液体タンク部９０と、液体吐出ヘッド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１
５０の幅方向に往復移動する。
【００９９】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
ＨＣ上の液体吐出手段に上述のブロック駆動信号が供給
されると、この信号に応じて液体吐出ヘッド２００の吐
出口４から被記録媒体に対してインク（記録液体）が吐
出される。
【０１００】また、本実施形態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ＨＣ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ＨＣ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。この液体吐出装置お
よびこの液体吐出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。
【０１０１】図１３は、上述した液体吐出ヘッドにより
インクジェット式記録を行なうための液体吐出装置全体
のブロック図である。
【０１０２】液体吐出装置は、ホストコンピュータ４０
０より記録情報を制御信号として受ける。記録情報は液
体吐出装置内部の入力インターフェイス４０１に一時保
存されると同時に、液体吐出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）４０２に入力される。ＣＰＵ４０２は
ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）４０３に保存され
ている制御プログラムに基づき、ＣＰＵ４０２に入力さ
れたデータをＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）４
０４等の周辺ユニットを用いて処理し、記録するデータ
（画像データ）に変換する。
【０１０３】また、ＣＰＵ４０２は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部を搭載したキャリッジ
ＨＣを移動する駆動用モータ４０６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４０７と、モータドライバ４０
５を介し、記録ヘッド部２００および駆動用モータ４０
６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。
【０１０４】このような液体吐出装置に用いられ、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。
【０１０５】また、この液体吐出装置として、各種の紙
やＯＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コ
ンパクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラ
スチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装
置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行
う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミ
ックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対
して記録を行う記録装置、または布帛に記録を行う捺染
装置等をも含むものである。
【０１０６】また、これらの液体吐出ヘッドに用いる吐
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。
【０１０７】なお、本実施形態の説明に用いた数値は、
一例であってこれに限定されるものではない。
【０１０８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動がなされた発熱体を有する流路へのリフィルの影響を
受けて、駆動されていない流路内の液体が引き出される
のを第２の規制部により抑制することができるため、第
２の規制部を有する流路に連通する吐出口に形成される
メニスカスの後退を抑制することができる。よって、メ
ニスカスが後退することに起因する記録ムラを抑制する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例の側断面模式図
である。
【図２】図１に示した液体吐出ヘッドからの液体の吐出
過程を説明する図である。
【図３】図１に示した一部のヘッドの透視斜視図であ
る。
【図４】本実施形態の液体吐出ヘッドの吐出口の配列お
よび吐出口のブロック分けを説明するためのタイミング
チャートである。
【図５】図４に示したブロックの拡大図である。
【図６】本発明のブロック駆動を実施するためのブロッ
ク回路図の一例である。
【図７】パルスジェネレータから出力される駆動時の駆
動波形を示すタイミングチャートである。
【図８】駆動がなされたブロックの境界近傍に位置する
境界近傍ノズル内のインクの挙動および可動部材の挙動
を説明するための平面断面図である。
【図９】駆動がなされたブロックの境界近傍に位置する
境界近傍ノズル内のインクの挙動および可動部材の挙動
を説明するための側断面図である。
【図１０】本発明の液体吐出ヘッドにより吐出されたイ
ンクの吐出量および吐出速度を模式的に示す図である。
【図１１】図１０に示した液体吐出ヘッドの斜視図であ
る。
【図１２】本発明の記録装置の一例を示す模式的斜視図
である。
【図１３】本発明の液体吐出ヘッド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。
【図１４】従来のストッパを有するエッヂシュータタイ
プの液体吐出ヘッドの一例の側断面図である。
【図１５】図１４に示した従来の液体吐出ヘッドにより
吐出されたインクの吐出量および吐出速度を模式的に示
す図である。
【図１６】従来の液体吐出ヘッドの、駆動がなされたブ
ロックの境界近傍に位置する境界近傍ノズル内からイン
クが引き出される状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 素子基板 ２ 天板 ３ 流路 ４ 吐出口 ５ オリフィスプレート ５ａ オリフィス面 ６ 共通液室 １０ 発熱体 １１ 可動部材 １１ａ 支点 １１ｂ 自由端 １１ｃ 中間部 １２ａ 第１のストッパ １２ｂ 第２のストッパ １２ｃ 第３のストッパ ４０ 気泡 ４１ 隆起気泡 ５０ 先駆動ブロック ５１ 先駆動ノズル ６６ 吐出滴 ７０ 後駆動ブロック ７１ａ 境界ノズル ７１ｂ 境界近傍ノズル ７２ メニスカス ８０ 側部間隙 ８１ 高さ方向間隙 ９０、９０ａ 第１のパルス ９１ 第２のパルス １１２、１１３ ギア １１５ キャリッジ軸 １５０ 記録媒体 ２００ 液体吐出ヘッド ４００ ホストコンピュータ ４０１ 入出力インターフェイス ４０２ ＣＰＵ ４０３ ＲＯＭ ４０４ ＲＡＭ ４０５ モータドライバ ４０６ 駆動用モータ ４０７ ヘッドドライバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 裕之 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 石永 博之 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） 2C057 AF24 AF28 AF41 AG30 AG46 AM19 AP90 BA03 BA13

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液体中に気泡を発生させるための熱エネ
    ルギを発生する複数の発熱体と、前記各発熱体のそれぞ
    れに対応し、前記液体が吐出される複数の吐出口と、該
    各吐出口に連通し、液体に気泡を発生させる気泡発生領
    域を有する複数の流路と、前記気泡発生領域に設けら
    れ、気泡の成長に伴い変位する自由端を有する、前記各
    発熱体のそれぞれに対応する複数の可動部材と、前記各
    可動部材のそれぞれに対応し、前記各可動部材の変位量
    を規制する、前記各流路内に設けられた複数の規制部
    と、前記各流路に連通し、液体を前記各流路に供給する
    共通液室とを備え、前記各発熱体が、略同時にインクを
    吐出させる前記各発熱体毎の複数のブロックに区分さ
    れ、前記ブロック単位で時分割され順次駆動し、前記気
    泡発生時のエネルギにより前記吐出口から前記液体を吐
    出する液体吐出ヘッドにおいて、 前記各規制部は、複数の第１の規制部と、前記吐出口側
    から前記共通液室に向けての液体への流抵抗が前記第１
    の規制部で生じる前記流抵抗よりも大きくなる形状を有
    する少なくとも１つの第２の規制部とを含むことを特徴
    とする液体吐出ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記各第２の規制部は、先に駆動される
    前記ブロックである先駆動ブロックに隣接する、前記先
    駆動ブロックより後に駆動される前記ブロックである後
    駆動ブロックに含まれ、前記先駆動ブロックと前記後駆
    動ブロックとの境界に位置する前記流路内に設けられて
    いる請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記各第２の規制部は、前記各第１の規
    制部よりも寸法が大きい請求項１または２に記載の液体
    吐出ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記各規制部の、前記流路内を液体が流
    れる方向の長さである液流方向長さは、前記各第１の規
    制部よりも前記各第２の規制部のほうが長い請求項１な
    いし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 【請求項５】 前記各規制部の、前記流路内を液体が流
    れる方向に対する前面投影面積は、前記各第１の規制部
    よりも前記各第２の規制部のほうが大きい請求項１ない
    し４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記各第２の規制部と前記流路を形成す
    る壁面との間隔が、前記各第１の規制部と前記流路を形
    成する壁面との間隔よりも狭い請求項１ないし５のいず
    れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記各規制部は、前記各第１の規制部よ
    りも前記流抵抗が大きく、かつ、前記各第２の規制部よ
    りも前記流抵抗が小さい、前記各第２の規制部が設けら
    れている前記流路に隣接する前記流路内に設けられてい
    る少なくとも１つの第３の規制部を含む請求項１ないし
    ６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 【請求項８】 液体中に気泡を発生させるための熱エネ
    ルギを発生する複数の発熱体、および気泡の成長に伴い
    変位する自由端を有する、前記各発熱体のそれぞれに対
    応する複数の可動部材を備える実質的に平坦な基板と、
    前記各可動部材のそれぞれに対応し、前記各可動部材の
    変位量を規制する複数の規制部を備えた溝部が形成され
    た天板とを接合することで形成された、前記各発熱体の
    それぞれに対応し、かつ、前記液体が吐出される複数の
    吐出口に連通し、液体に気泡を発生させる気泡発生領域
    を有する複数の流路と、液体を前記各流路に供給する共
    通液室とを備え、前記各発熱体が、略同時にインクを吐
    出させる前記各発熱体毎の複数のブロックに区分され、
    前記ブロック単位で時分割され順次駆動し、前記気泡発
    生時のエネルギにより前記吐出口から前記液体を吐出す
    る液体吐出ヘッドの製造方法において、 前記各規制部として、複数の第１の規制部と、前記吐出
    口側から前記共通液室に向けての液体への流抵抗が前記
    第１の規制部で生じる前記流抵抗よりも大きくなる形状
    を有する少なくとも１つの第２の規制部とを有する前記
    天板を形成する工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘ
    ッドの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記各第２の規制部を、先に駆動される
    前記ブロックである先駆動ブロックに隣接する、前記先
    駆動ブロックより後に駆動される前記ブロックである後
    駆動ブロックに含まれ、前記先駆動ブロックと前記後駆
    動ブロックとの境界に位置する前記流路内に設ける工程
    を含む請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記各第１の規制部よりも寸法が大き
    い前記各第２の規制部を形成する工程を含む請求項８ま
    たは９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記各規制部の、前記流路内を液体が
    流れる方向の長さである液流方向長さが、前記各第１の
    規制部よりも長い前記各第２の規制部を形成する工程を
    含む請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の液体吐
    出ヘッドの製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記各規制部の、前記流路内を液体が
    流れる方向に対する前面投影面積が、前記各第１の規制
    部よりも大きい前記各第２の規制部を形成する工程を含
    む請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の液体吐出
    ヘッドの製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記各第１の規制部と前記流路を形成
    する各壁面との間隔よりも前記各第２の規制部と前記流
    路を形成する各壁面との間隔を狭く形成する工程を含む
    請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘ
    ッドの製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記各規制部として、前記第１の規制
    部よりも前記流抵抗が大きく、かつ、前記第２の規制部
    よりも前記流抵抗が小さい、前記第２の規制部が設けら
    れている前記流路に隣接する前記流路内に設けられてい
    る少なくとも１つの第３の規制部を形成する工程を含む
    請求項８ないし１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘ
    ッドの製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１ないし７のいずれか１項に記
    載の液体吐出ヘッド、あるいは請求項８ないし１４のい
    ずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法により製
    造された液体吐出ヘッドと、前記各ブロックの順次駆動
    を制御する制御部とを有することを特徴とする液体吐出
    装置。
  16. 【請求項１６】 前記液体吐出ヘッドから吐出された液
    体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段を
    有する請求項１５に記載の液体吐出装置。
  17. 【請求項１７】 前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
    し、前記被記録媒体にインクを付着させることで記録を
    行う請求項１６に記載の液体吐出装置。
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