JP3710206B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、および記録方法 - Google Patents
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Description
【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、液体吐出装置および記録方法に関する。
【０００２】
特に本発明は、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッド、該液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置および記録方法に関する。
【０００３】
また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対し記録を行うプリンター、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明である。
【０００４】
なお、本発明における、「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与することをも意味するものである。
【０００５】
【従来の技術】
熱等のエネルギーをインクに与えることで、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわゆるバブルジェット記録方法が従来知られている。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置には、米国特許第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】
この様な記録方法によれば、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができると共に、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができるという多くの優れた点を有している。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンター、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。
【０００７】
このようにバブルジェット技術が多方面の製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近年さらにたかまっている。
【０００８】
例えば、エネルギー効率の向上の要求に対する検討としては、保護膜の厚さを調整するといった発熱体の最適化が挙げられている。この手法は、発生した熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。
【０００９】
また、高画質な画像を得るために、インクの吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好なインク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐出された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したものも提案されている。
【００１０】
この流路形状の内、流路構造として図３８（ａ），（ｂ）に示すものが、特開昭６３−１９９９７２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３８、（ａ），（ｂ）に示す発明は、基板４００上発熱素子４０２が形成する気泡の発生領域よりも離れ且つ、発熱素子４０２に関して吐出口４１１とは反対側に位置する弁４１０を開示する。
【００１２】
図３８（ｂ）においては、この弁４１０は、板材等を利用する製造方法によって、流路４０３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４０３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４１０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４０３内部に、気泡が発生した際を検討するとわかるように、弁４１０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４０３内に発生した時点では、図３８（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４０３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】
また、高速記録を行う手段として吐出ノズルの数を増やすものがある。しかし、それに用いる各部品が大型化するため、単一部品で構成することが困難となる。この場合、いくつかの複数に分割された部品を結合して用いることで、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッドに対応していた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数部品を結合した構成のヘッドの場合には、部品の結合部で生ずる吐出特性の変化のため、ムラ等の記録画像品位の劣化の要因は増大することになる。これは、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッド化に伴い、隣接する基板間の境界領域あるいは隣接する分離壁間の境界領域に位置するノズルと、該境界領域以外の部分に位置するノズルが同じ設計である場合、境界部に対応する吐出量と境界部以外に対応する吐出量との間でバラツキが生ずるからである。すなわち、境界部に対応する部分の吐出量低下、それによって生ずる画像濃度の低下により、記録画像のムラ等の品位低下が生ずる。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題点を解決し、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッドを用いても、上記境界部における吐出量低下等を引き起こすことなく、つねに安定した画像品位を得ることが可能な液体吐出ヘッド、該ヘッドを用いた液体吐出装置、および記録方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、液体を吐出する複数の吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数の発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の基板と、該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上に液体を供給するための供給路とを有する液流路と、前記複数の発熱体にそれぞれ面して設けられ、吐出口側に自由端を有するとともに前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部を有する少なくとも１つの分離壁と、を有するとともに、さらに、少なくとも前記複数の基板間の境界に位置する発熱体に対応する可動部が、他の可動部の寸法および位置の少なくともどちらか一つが異なることで前記それぞれ吐出口から吐出される液体の吐出特性のばらつきが補正されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明は、前記分離壁は 、 前記基板に対応して複数設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明は、前記分離壁は、前記液流路を、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、に区分するものであることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明は、前記液体吐出ヘッドは 、 それぞれの吐出口に対応して直接連通する複数の第１の液流路を構成するための複数の溝と、前記複数の第１の液流路に液体を供給するための第１の共通液室を構成する凹部とを一体的に有する溝付き部材を有し 、 前記液流路は該溝付部材と前記分離壁を介して前記基板と接合することにより形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項８の発明は、前記被記録媒体は、記録紙、布帛、プラスチック、金属、木材、および皮革からなる群から選択されることを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明は、前記液体吐出ヘッドから複数色の記録液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付着させることでカラー記録を行うことを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明は、前記吐出口が被記録媒体の記録可能領域の全幅に渡って、複数配されていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明にもとづく液体吐出記録方法は、上記液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明にもとづく液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、を有する。
【００３０】
また、本発明にもとづく液体吐出装置は、上記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る被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、を有する。
【００３１】
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。
【００３２】
また、気泡自体に関する「下流側」とは、主として液体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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の実施の形態】
＜実施態様例１＞
図１は、本発明における第１の実施態様例を示す液体吐出ヘッドの一部の分解斜視図である。
【００３６】
図１において、溝付部材５０と分離壁３０ａおよび３０ｂと基板１ａおよび１ｂと支持体７０が接合された状態で構成されている。液体を吐出する吐出口１８は溝付部材５０のフェイス面５１に形成され前記吐出口１８に対応して溝付部材５０に形成された溝（不図示）に連通する。複数の前記溝は前記溝付部材５０に形成された凹部（不図示）に連通し、これらの溝および凹部は分離壁３０ａおよび３０ｂと接合して第１液流路および第１共通液室を形成する。前記分離壁３０ａおよび３０ｂには可動部材３１ａおよび３１ｂと第２液流路壁７２が前記溝に対応して形成されており、前記分離壁３０ａおよび３０ｂは支持体７０に接着された基板１ａおよび１ｂと接合して、第２液流路を形成する。基板１ａおよび１ｂには発熱体２が形成されており前記第２液流路に対応して配されている。前記第２液流路は分離壁３０ａ，３０ｂと基板１ａ，１ｂとの接合で形成された第２共通液室（不図示）に連通する。第２液流路には第２液導入路２１から、分離壁貫通口２２および前記第２共通液室を介し発泡液が供給される。前記第１液流路には第１液導入路２０より前記第１共通液室を介し吐出液が供給される。分離壁３０ａと３０ｂの間および基板１ａと１ｂの間には、封止剤や接着剤で一部または全て満たされている。
【００３７】
図２は図１の断面図である。
【００３８】
本実施態様例においては、溝付部材５０は、吐出口１８を有するオリフィスプレート５１と、複数の第１液流路１４を構成する複数の溝と、複数の液流路１４に共通して連通し、各第１液流路３に液体（吐出液）を供給するための第１共通液室１５を構成する凹部とから概略構成されている。
【００３９】
この溝付部材５０の下側に分離壁３０ａおよび３０ｂ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３０ａおよび３０ｂを突き抜けて第２共通液室１７内に到達する第２液体供給路２１を有している。
【００４０】
第１の液体（吐出液）は、図２の矢印Ｃで示すように、第１液体供給路２０を経て、第１共通液室１５、次いで第１液流路１４に供給され、第２の液体（発泡液）は、図２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。
【００４１】
本実施形態例では、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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、第２共通液室１７は、溝付部材５０を分離壁３０ａおよび３０ｂ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２で示す本実施態様例の分解斜視図のように、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３０ａおよび３０ｂとの結合体と基板１ａおよび１ｂ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。
【００４４】
本実施形態例では、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基板１ａおよび１ｂが配されている。
【００４５】
発熱体２はアルミニウム等の導電体の電極５によって電圧を印加され発熱する。
【００４６】
符号５０は、溝付部材である。この溝付部材５０は、分離壁３０ａおよび３０ｂ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、この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共通液室１７に発泡液を供給するための第２供給路（発泡液供給路）２１とを有している。第２供給路２１は、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共通液室１５に供給することができる。
【００４７】
なお、基板１ａおよび基板１ｂ、分離壁３０ａおよび分離壁３０ｂ、溝付天板５０の配置関係は、基板１ａおよび基板１ｂの発熱体に対応して可動部材３１ａおよび可動部材３１ｂが配置されており、この可動部材３１ａおよび可動部材３１ｂに対応して吐出液流路１４が配されている。また、本実施形態例では、第２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。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、吐出ノズルを多数化する際、製造上の都合等の理由により、大型の基板を用いるよりも小型の基板を複数結合して用いることが好ましい。したがって、本実施例ではすでに説明したように、２つの基板を用いている。しかし、図１に示すように基板１ａと基板１ｂとの間には隙間３５が生じている。この隙間３５を介して上記発泡圧力が逃げる場合がある。また、隙間３５を封止剤でうめる等の方法があるが、この封止剤を用いる場合、発熱体２の表面状態を不均一にて、上記発泡が小さくなる場合がある。このような理由以外にも様々な理由により、基板の端部の発熱体２の圧力が吐出に際して十分に伝わらない場合があり、このため、本実施例の基板端部の発熱体に対応して可動部材３１ｂの形状を発泡圧力をより十分うけられ吐出効率を高めるものにしてある。具体的には、他の可動部材よりもサイズを大きくしている。これにより、各ノズルの吐出特性が均一化され、基板端部のみの効率低下による吐出量減少で、この部分で記録画像に濃度薄となるムラを生ずることがない。
【００５０】
また、本実施例においては、分離壁３０ａおよび３０ｂの間の隙間３６も同様に存在しているため、上記の基板１ａと基板１ｂとの隙間３５と同様にムラ要因となる。しかし、前述と同様に可動部材の一部の形状を対応させることで画像品位を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、可動部材の対応も、サイズの他、支点や自由端の位置など、吐出特性を変えることのできる他の設計パラメータによってもよい。
【００５２】
また逆に、この部分の吐出量が大きくなった場合も同様に対応して、吐出特性が均一化するように可動部材の設計を変えればよい。
【００５３】
以上説明したように本実施態様例によれば、基板間の境界部に位置する発熱体の寸法を他の部分に位置する発熱体の寸法よりも大きなものとすることによって、境界部における吐出特性の低下を防ぐことができる。
【００５４】
＜実施態様例２＞
本実施態様例を図３を用いて説明する。
【００５５】
この図における基本的な説明は図１と同様のため省略する。
【００５６】
本実施態様例においては、分離壁３０ａ，３０ｂにおけるムラ要因、たとえば分離壁３０ａと分離壁３０ｂとの間の隙間３６によるものの対応を溝付部材５０で行なっている。具体的には、分離壁３０ａと分離壁３０ｂとの間の隙間３６に対応して吐出口１８ｂの開口面積を大きくして、ヘッド内の各ノズルの吐出特性や吐出量を均一化している。
【００５７】
吐出口の加工は、レーザー等で遮光マスクを用いて行なう場合、マスクのサイズを調整することで吐出口サイズを部分的に異ならせることが出来る。このため、吐出特性のバラツキに応じて対応しやすい。
【００５８】
＜実施態様例３＞
本実施態様例を図４で説明する。
【００５９】
図４における基本的な説明も図１と同様なため省略する。
【００６０】
本実施態様例において、ムラ要因は分離壁３０ａ，３０ｂの隙間３６に対応した発熱体を２ａおよび２ｂの複数個１液流路について設けることで、吐出特性の均一化をはかっている。
【００６１】
この場合、吐出特性バラツキのレベルに応じて、２ａのみ発熱したり２ｂのみ発熱したり両方を発熱する等駆動で対応可能である。
【００６２】
＜実施態様例４＞
図５で本実施態様例４を説明する。
【００６３】
図５（ａ）は図１等における分離壁３０ａ，３０ｂに対応するものである。図１１（ａ）において、可動部材３１のサイズがすべて均一の場合前実施態様例で説明したように、隙間３６付近の吐出特性は隙間３６の影響で吐出量が低く（あるいは高く）なる。この様子を図５（ｂ）に示す。
【００６４】
しかしながら、本実施態様例においては図５（ａ）に示すように、可動部材３１のサイズが各々異なっており、したがって吐出特性はランダムにバラツキを持っている。この場合、図５（ｂ）の特性と重なり、図５（ｃ）のような吐出量のバラツキになる。
【００６５】
このようにこまかく意図的にバラツキをもたせることで図５（ｂ）のように大きく規則的なムラパターンのような視覚的に認識しやすい発熱体を認識しずらいものにすることが出来る。
【００６６】
本実施態様例は、ムラの発生する場所にかかわらずランダムにバラツかせるためムラパターンが発生する場所が特定しずらい場合に有効な手段である。
【００６７】
＜実施態様例５＞
図６は、複数の基板１ａおよび１ｂと、複数の可動部材を有する１つの分離壁３０との組合せと、それらの吐出量の分布の相対的なレベルを示したものである。この実施態様例のヘッド全体の構成は実施態様例２または３と同様である。
【００６８】
図６（ａ）は複数の基板１ａおよび基板１ｂの配置を示すものであり、この基板の吐出ヒータ２は均一な形状からなる（例えば矩形状）。この場合、他の部材による各ノズルの特性差がないものとすると、２つの基板間のギャップ３５の近傍のヒータ２は、ギャップへの発泡圧力に逃げや部品の精度や、封止剤のまわり込み等があり、このヒータ２による吐出量は低下する場合がある。これは図６（ｃ）のように、吐出量バラツキが相対的に存在する。
【００６９】
いま、分離壁内の可動部材３１をこのヒータに対応した部分のみ、サイズを大きくした場合、この可動部材のみの効果による吐出量分布は図６（ｄ）のようになる。
【００７０】
これらの部品を組み合わせたヘッドは、吐出量のバラツキが相殺され、図６（ｅ）のように均一な吐出量または吐出特性となり、画像品位が向上する。
【００７１】
以上説明したように本発明によってヘッド内の様々なバラツキ要因、たとえば溝付き天板の吐出口やノズルのバラツキ、複数分離壁の隙間や複数基板の隙間によるもの等で記録画像にみだれが生じるのを防止し、製造上の歩留りやコストダウンをはかることが出来た。
【００７２】
つぎに、上記実施態様例１ないし５に適用可能な本発明の具体的構成例を説明する。
【００７３】
＜実施態様例６＞
以下、図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明する。
【００７４】
まず本実施形態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。
【００７５】
図７はこのような本実施形態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８はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。
【００７６】
本実施形態例の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エネルギーを作用させる発熱体２（本実施形態例においては４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が素子基板１に設けられており、この素子基板上に発熱体２に対応して液流路１０が配されている。液流路１０は吐出口１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液体を供給するための共通液室１３に連通しており、吐出口から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室１３から受け取る。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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７（ｂ）、（ｃ）もしくは図７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。
【００８０】
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。
【００８１】
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９と本発明の図１０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ＶＢとして示した。
【００８２】
図９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〜Ｖ４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。
【００８３】
これに対して、図１０で示される本発明の場合には、可動部材３１が図８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。
【００８４】
次に図７に戻って、本実施形態例の液体吐出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。
【００８５】
図７（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。
【００８６】
図７（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。
【００８７】
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。
【００８８】
図７（ｃ）は気泡４０がさらに成長した状態であるが、気泡４０発生に伴う圧力に応じて可動部材３１はさらに変位している。発生した気泡は上流より下流に大きく成長すると共に可動部材の第１の位置（点線位置）を越えて大きく成長している。このように気泡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。
【００８９】
図７（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。
【００９０】
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７（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。
【００９１】
以上、気泡の発生に伴う可動部材の動作と液体の吐出動作について説明したが、以下に本発明の液体吐出ヘッドにおける液体のリフィルについて詳しく説明する。
【００９２】
図７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。
【００９３】
図７（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。）。
【００９４】
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。
【００９５】
これに対して本実施形態例は可動部材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。
【００９６】
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。
【００９７】
ここで特徴的なことは、従来のヘッドで消泡時の圧力を用いたリフィルを行った場合、メニスカスの振動が大きくなってしまい画像品位の劣化につながっていたが、本実施形態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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に、本実施形態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。
【０１０１】
本実施形態例の第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、本実施形態例では実質的に平坦な内壁を持つ液体供給路１２を持つもので説明したが、これに限らず、発熱体表面となだらかに繋がり、なだらかな内壁を有する液供給路であればよく、発熱体上に液体の淀みや、液体の供給に大きな乱流を生じない形状であればよい。
【０１０２】
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６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。
【０１０３】
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１０で示されるように、自由端が相対的に支点より下流側にある。このような構成のため、前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方向を吐出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現できるのである。さらに、この位置関係は吐出に対する機能や効果のみならず、液体の供給の際にも液流路１０を流れる液体に対する流抵抗を小さくしでき高速にリフィルできるという効果を達成している。これは図１１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。
【０１０４】
補足すれば、本実施形態例図７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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
また、本実施形態例の構成においては可動部材３１の自由端が瞬間的な機械的変位を行っていることも、液体の吐出に対して有効に寄与している考えられる。
【０１０７】
＜実施形態例７＞
図１２に本発明の実施形態例を示す。この図１２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１２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。
【０１０８】
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３６Ｗ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。
【０１０９】
また、消泡時には、可動部材３１は第１位置に戻り、発熱体上への消泡時の液供給は気泡発生領域３１の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニスカスの後退抑制等、先の実施形態例で説明した種々の効果を得ることができる。また、リフィルに関する効果においても先の実施形態例と同様の機能、効果を得ることができる。
【０１１０】
また、本実施形態例においては、図８や図１２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。
【０１１１】
なお、本実施形態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。
【０１１２】
＜実施形態例８＞
図１３は、本発明の基本的な概念の一つを示すもので、本発明の実施形態例となる。図１３は、一つの液流路中に気泡発生領域、そこで発生する気泡および可動部材との位置関係を示していると共に、本発明の液体吐出方法やリフィル方法をより分かり易くした実施形態例である。
【０１１３】
前述の実施形態例の多くは、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、本実施形態例は、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。
【０１１４】
構成上で説明すると、図１３では、前述の図８（第６実施形態例）に比較すると、図８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８における斜線部分ＬＰ）が本実施形態例では設けられていない。つまり、可動部材の自由端領域および両側端領域は、吐出口領域に対して気泡発生領域を実質的に密閉せずに開放しており、この構成が本実施形態例である。
【０１１５】
本実施形態例では、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９のＶＢ、ＶＢ、ＶＢの分力）を可動部材の自由端側部分が、この下流側先端部の気泡成長に加えられるように作用するため吐出効率を上述した実施形態例と同様に向上する。前記実施形態例に比較して本実施形態例は、発熱体の駆動に対する応答性が優れている。
【０１１６】
また、本実施形態例は、構造上簡単であるため製造上の利点がある。
【０１１７】
本実施形態例の可動部材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。
【０１１８】
液体の供給時におけるリフィルは、本実施形態例の場合には、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。
【０１１９】
本第８実施形態例の変形実施形態例としては、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。
【０１２０】
＜実施形態例９＞
前述した機械的変位による液体の吐出力をさらに向上させた例を本実施形態例で説明する。図１４はこのようなヘッド構造の横断面図である。図１４においては、可動部材３１の自由端の位置が発熱体のさらに下流側に位置するように、可動部材が延在している実施形態例を示している。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。
【０１２１】
また、自由端が先の実施形態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。
【０１２２】
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３２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。
【０１２３】
また、自由端形状は、図１３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。
【０１２４】
＜実施形態例１０＞
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の実施形態例である。
【０１２５】
本実施形態例の構造は先の実施形態例と異なり、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。
【０１２６】
液供給は全て、可動部材３１の発泡領域側の面に沿った液供給路１２からのみ行われるもので、可動部材３１の自由端３２や支点３３の吐出口１８に対する位置関係や発熱体２に面する構成は前述の実施形態例と同様である。
【０１２７】
本実施形態例は、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。
【０１２８】
図１５（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１５（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。
【０１２９】
図１５（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。
【０１３０】
＜実施形態例１１＞
以下、図面を参照して本発明の他の実施形態例について説明する。
【０１３１】
本実施形態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形態例と同じであるが、本実施形態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。
【０１３２】
図１６は、本実施形態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１７はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。
【０１３３】
本実施形態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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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１６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３５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３１は、気泡発生領域１１（Ｂ）に面して配されているため、発泡液の発泡によって第１液流路側の吐出口側に向けて開口するように動作する（図中矢印方向）。図１７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。
【０１３８】
可動部材３１の支点３３、自由端３２の配置と、発熱体との配置の関係については、先の実施形態例と同様にしている。
【０１３９】
また、先の実施形態例で液供給路１２と発熱体２との構造の関係について説明したが、本実施形態例においても第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。
【０１４０】
次に図１８を用いて本実施形態例の液体吐出ヘッドの動作を説明する。
【０１４１】
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。
【０１４２】
発熱体２が発生した熱が、第２液流路の気泡発生領域内の発泡液に作用することで、先の実施形態例で説明したのと同様に発泡液に米国特許第４，７２３，１２９号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。
【０１４３】
本実施形態例においては、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１８（ａ）の状態から図１８（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。
【０１４４】
次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３１が図１８（ａ）の位置まで戻ると共に、第１液流路１４では吐出された吐出液体の量に見合う量の吐出液体が上流側から供給される。本実施形態例においても、この吐出液体の供給は前述の実施形態例と同様に可動部材が閉じる方向であるため、吐出液体のリフィルを可動部材で妨げることがない。
【０１４５】
本実施形態例は、可動部材の変位に伴う発泡圧力の伝搬、気泡の成長方向、バック波の防止等に関する主要部分の作用や効果については先の第１実施形態例等と同じであるが、本実施形態例のような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。
【０１４６】
すなわち、上述の実施形態例の構成によると、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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
さらに、本発明のヘッドの構造においては先の実施形態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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
＜その他の実施形態例＞
以上、本発明の液体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施形態例について説明を行ったが、以下にこれらの実施形態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流路形態の実施形態例と２流路形態の実施形態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、両実施形態例に適用しうるものである。
【０１５１】
＜液流路の天井形状＞
図１９は本発明の液体吐出ヘッドの流路方向断面図であるが、第１液流路１３（若しくは図１における液流路１０）を構成するための溝が設けられた溝付き部材５０が分離壁３０上に設けられている。本実施形態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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
＜第２液流路と可動部材との配置関係＞
図２０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。
【０１５４】
本実施形態例の第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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
しかし、本実施形態例の場合、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。
【０１５７】
なお、図２０（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。
【０１５８】
なお、図１８（ｂ）や図１９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〜３０μｍとすることが望ましい。なお、本実施形態例においてはこの高さを１５μｍとした。
【０１５９】
＜可動部材および分離壁＞
図２１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２０（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。
【０１６０】
先の実施形態例においては、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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
なお、可動部材３１を形成するためのスリット３５の幅は本実施形態例では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。
【０１６５】
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（Ｗμｍ）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。
【０１６６】
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１８、図１９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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
尚、上記構成例の実施では、粘性を変化させても上限で１５％の発泡液の混合であり、５ｃＰ以下の発泡液では、この混合比率は、駆動周波数にもよるが、１０％程度を上限とするものであった。
【０１７０】
特に、吐出液の粘度を２０ｃＰ以下にすればする程、この混液は低減（例えば５％以下）できる。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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２２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。
【０１７３】
したがって、発泡圧を有効利用するためには、発熱体の周囲から約４μｍ以上内側の発泡有効領域の直上が可動部材の可動領域で覆われるように、可動部材を配置するのが効果的であると、言える。本実施形態例においては、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。
【０１７４】
図２３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。
【０１７５】
可動部材３０１の寸法は、５３×１４５μｍ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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
図２４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２５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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
＜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。
【０１８１】
図２６は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図を示したもので、図２６（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。
【０１８２】
素子基板１上に第２液流路１６、分離壁３０、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。
【０１８３】
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１７のようにパターニングされている。この２つの配線電極１０４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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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２６（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。
【０１８６】
このように、前述の各実施形態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。
【０１８７】
本実施形態例においては、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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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２７で示されるような矩形パルスを印加し、配線電極間の抵抗層１０５を急峻に発熱させる。前述の各実施形態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。
【０１９０】
＜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。
【０１９１】
図２８は、このような液体吐出ヘッドの構造を示す模式図であり、先の実施形態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。
【０１９２】
本実施形態例においては、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１４に共通して連通し、各第１の液流路３に液体（吐出液）を供給するための第１の共通液室１５を構成する凹部とから概略構成されている。
【０１９３】
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。
【０１９４】
第１の液体（吐出液）は、図２８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２８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。
【０１９５】
本実施形態例では、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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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２９で示す本実施形態例の分解斜視図（この図では説明を容易とするために単一ヒータボードとしている）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。
【０１９８】
本実施形態例では、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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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１７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１５に供給することができる。
【０２０１】
なお、素子基板１、分離壁３０、溝付天板５０の配置関係は、素子基板１の発熱体に対応して可動部材３１が配置されており、この可動部材３１に対応して吐出液流路１４が配されている。また、本実施形態例では、第２の供給路を１つ溝付部材に配した例を示したが、供給量に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供給路２０と発泡液供給路２１の流路断面積は供給量に比例して決めればよい。
【０２０２】
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。
【０２０３】
以上説明したように本実施形態例によれば、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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
＜吐出液体、発泡液体＞
先の実施形態例で説明したように本発明においては、前述のような可動部材を有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも高い吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出することができる。本実施形態例の内、発泡液と吐出液とに同じ液体を用いる場合には、発熱体から加えられる熱によって劣化せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を生じにくく、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を行うことが可能であり、さらに液流路や可動部材や分離壁等を劣化させない液体であれば種々の液体を用いることができる。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
染料インク（粘度２ｃＰ）の組成
（Ｃ．Ｉ．フードブラック２）染料 ３重量％
ジエチレングリコール １０重量％
チオジグリコール ５重量％
エタノール ５重量％
水 ７７重量％
また、発泡液と吐出液に以下で示すような組成の液体を組み合わせて吐出させて記録を行った。その結果、従来のヘッドでは吐出が困難であった十数ｃＰ粘度の液体はもちろん１５０ｃＰという非常に高い粘度の液体でさえも良好に吐出でき、高画質な記録物を得ることができた。
【０２１４】
発泡液１の組成
エタノール ４０重量％
水 ６０重量％
発泡液２の組成
水 １００重量％
発泡液３の組成
イソプロピルアルコール １０重量％
水 ９０重量％
吐出液１顔料インク（粘度約１５ｃＰ）の組成
カーボンブラック ５重量％
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体 １重量％
（酸価１４０、重量平均分子量８０００）
モノエタノールアミン ０．２５重量％
グリセリン ６９重量％
チオジグリコール ５重量％
エタノール ３重量％
水 １６．７５重量％
吐出液２（粘度５５ｃＰ）の組成
ポリエチレングリコール２００ １００重量％
吐出液３（粘度１５０ｃＰ）の組成
ポリエチレングリコール６００ １００重量％
ところで、前述したような従来吐出されにくいとされていた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこれらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上述の実施形態例の構成においては、気泡の発生を発泡液を用いることで充分に、しかも安定して行うことができる。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上することができた。
【０２１５】
＜液体吐出ヘッドの製造＞
次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。
【０２１６】
図７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。
【０２１７】
次に、図１６や図２９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。
【０２１８】
大まかには、素子基板１上に第２液流路１６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１６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。
【０２１９】
さらに第２液流路の作製方法について詳しく説明する。
【０２２０】
図３０（ａ）〜（ｅ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第１の実施態様例を説明するための概略断面図である。
【０２２１】
本実施態様例においては、（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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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６００ｍＪ／ｃｍ2 の露光量で行った。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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３３）。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。
【０２２６】
次に、このようにして得られたヒータボード１に、図３０（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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
なお、本実施態様例では、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。
【０２３０】
図３１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第２の実施態様例を説明するための概略断面図である。
【０２３１】
本実施態様例においては、（ａ）に示すように、ＳＵＳ基板１００上に厚さ１５μｍのレジスト１０１を第２の液流路の形状でパターニングした。
【０２３２】
次に、（ｂ）に示すように、ＳＵＳ基板１００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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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態様例と同様に、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７１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３１（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の実施態様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。
【０２３５】
本実施態様例では、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−３００）を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2 として約３秒間で固定を完了した。
【０２３６】
本実施態様例の製法によれば、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。
【０２３７】
図３２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第３の実施態様例を説明するための概略断面図である。
【０２３８】
本実施態様例においては、（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１０３を塗布した。ここで、レジストとしては、東京応化製のＰＭＥＲＰ−ＡＲ９００を使用した。
【０２３９】
この後、（ｂ）に示すように、素子基板１００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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
次に、（ｄ）に示すように、先の製造方法の実施態様例と同様に、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。
【０２４２】
本実施態様例の製法によれば、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。
【０２４３】
以上説明したように、本実施態様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。
【０２４４】
また、本実施態様例の製造方法の液体吐出ヘッドの製造方法を実施することによって得られた液体吐出ヘッドは、発熱体と第２液流路とが高精度に位置決めされているので、電気熱変換体の発熱による発泡の圧力を効率よく受けることができ、吐出効率に優れたものとなる。
【０２４５】
＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞
次に、上記実施形態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。
【０２４６】
図３３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。
【０２４７】
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３０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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
＜液体吐出装置＞
図３４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。本実施態様例では特に吐出液体としてインクを用いたインク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャリッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部９０と液体吐出ヘッド部２００とが着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体１５０の幅方向に往復移動する。
【０２５４】
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。
【０２５５】
また、本実施態様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。
【０２５６】
図３５は、本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作させるための装置全体のブロック図である。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
また上述の記録装置として、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、又布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。
【０２６１】
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。
【０２６２】
＜記録システム＞
次に、本発明の液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして用い被記録媒体に対して記録を行う、インクジェット記録システムの一例を説明する。
【０２６３】
図３６は、前述した本発明の液体吐出ヘッド２０１を用いたインクジェット記録システムの構成を説明するための模式図である。本実施態様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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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２０３ａ〜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。
【０２６７】
符号２０６は、先の各実施態様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。
【０２６８】
本実施態様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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
なお、本実施態様例では、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。
【０２７２】
＜ヘッドキット＞
以下に、本発明の液体吐出ヘッドを有するヘッドキットを説明する。図３７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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
このように、本発明の液体吐出ヘッドと、インク容器やインク充填手段等を一つのキット容器内に納めてキットにすることで、インクが消費されてしまっても前述のようにすぐに、また容易にインクをインク容器内に充填することができ、記録の開始を迅速に行うことができる。
【０２７５】
なお、本実施態様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。
【０２７６】
また、この図３７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。
【０２７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば複数の基板および（または）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッドにおいて吐出特性分布を均一化することが可能となるので、複数分離壁の隙間や複数基板の隙間によるもの等で記録画像にみだれが生じるのを防止し、製造上の歩留りやコストダウンをはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施態様例を示すヘッドの一部の分解斜視図である。
【図２】本発明における第１の実施態様例を示すヘッドの一部の断面図である。
【図３】本発明における第２の実施態様例を示すヘッドの一部の分解斜視図である。
【図４】本発明における第３の実施態様例を示すヘッドの一部の分解斜視図である。
【図５】本発明における第４の実施態様例（ａ）は各基板に設けられた可動部材の構成を示す模式的平面図、（ｂ）は吐出量を示すグラフ、（ｃ）は総吐出量を示すグラフである。
【図６】本発明における第５の実施態様例（ａ）および（ｂ）はそれぞれ各基板に設けられた発熱体および可動部材の構成を示す模式的平面図、（ｃ）および（ｄ）は吐出量を示すグラフ、（ｅ）は総吐出量を示すグラフである。
【図７】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面図である。
【図８】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図９】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１０】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１１】本発明の液体の流れを説明するための模式図である。
【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図１３】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図１４】本発明のる液体吐出ヘッドの断面図である。
【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの模式断面図である。
【図１６】本発明の液体吐出ヘッド（２流路）の断面図である。
【図１７】本発明の第６の実施態様例における液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図１８】可動部材の動作を説明するための図である。
【図１９】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２０】可動部材と液流路の構造を説明するための図である。
【図２１】可動部材の他の形状を説明するための図である。
【図２２】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図である。
【図２３】可動部材と発熱体との配置関係を示す図である。
【図２４】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２５】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２６】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。
【図２７】駆動パルスの形状を示す模式図である。
【図２８】本発明の液体吐出ヘッドの供給路を説明するための断面図である。
【図２９】本発明のヘッドの分解斜視図である。
【図３０】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図３１】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図３２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図３３】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図である。
【図３４】液体吐出装置の概略構成図である。
【図３５】装置ブロック図である。
【図３６】液体吐出記録システムを示す図である。
【図３７】ヘッドキットの模式図である。
【図３８】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共通液室
１６ 第２液流路
１７ 第２共通液室
１８ 吐出口
１９ 狭窄部
２０ 第１供給路
２１ 第２供給路
２２ 第１液流路壁
２３ 第２液流路壁
２４ 凸部
３０ 分離壁
３１ 可動部材
３２ 自由端
３３ 支点
３４ 支持部材
３５ スリット
３６ 気泡発生領域前壁
３７ 気泡発生領域側壁
４０ 気泡
４５ 液滴
５０ 溝付き部材
５１ オリフィスプレート
７０ 支持体
７８ ばね
８０ 供給部材
【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、液体吐出装置および記録方法に関する。
【０００２】
特に本発明は、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッド、該液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置および記録方法に関する。
【０００３】
また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対し記録を行うプリンター、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明である。
【０００４】
なお、本発明における、「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与することをも意味するものである。
【０００５】
【従来の技術】
熱等のエネルギーをインクに与えることで、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわゆるバブルジェット記録方法が従来知られている。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置には、米国特許第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】
この様な記録方法によれば、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができると共に、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができるという多くの優れた点を有している。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンター、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。
【０００７】
このようにバブルジェット技術が多方面の製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近年さらにたかまっている。
【０００８】
例えば、エネルギー効率の向上の要求に対する検討としては、保護膜の厚さを調整するといった発熱体の最適化が挙げられている。この手法は、発生した熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。
【０００９】
また、高画質な画像を得るために、インクの吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好なインク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐出された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したものも提案されている。
【００１０】
この流路形状の内、流路構造として図３８（ａ），（ｂ）に示すものが、特開昭６３−１９９９７２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３８、（ａ），（ｂ）に示す発明は、基板４００上発熱素子４０２が形成する気泡の発生領域よりも離れ且つ、発熱素子４０２に関して吐出口４１１とは反対側に位置する弁４１０を開示する。
【００１２】
図３８（ｂ）においては、この弁４１０は、板材等を利用する製造方法によって、流路４０３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４０３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４１０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４０３内部に、気泡が発生した際を検討するとわかるように、弁４１０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４０３内に発生した時点では、図３８（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４０３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】
また、高速記録を行う手段として吐出ノズルの数を増やすものがある。しかし、それに用いる各部品が大型化するため、単一部品で構成することが困難となる。この場合、いくつかの複数に分割された部品を結合して用いることで、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッドに対応していた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数部品を結合した構成のヘッドの場合には、部品の結合部で生ずる吐出特性の変化のため、ムラ等の記録画像品位の劣化の要因は増大することになる。これは、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッド化に伴い、隣接する基板間の境界領域あるいは隣接する分離壁間の境界領域に位置するノズルと、該境界領域以外の部分に位置するノズルが同じ設計である場合、境界部に対応する吐出量と境界部以外に対応する吐出量との間でバラツキが生ずるからである。すなわち、境界部に対応する部分の吐出量低下、それによって生ずる画像濃度の低下により、記録画像のムラ等の品位低下が生ずる。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題点を解決し、複数の基板または（および）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッドを用いても、上記境界部における吐出量低下等を引き起こすことなく、つねに安定した画像品位を得ることが可能な液体吐出ヘッド、該ヘッドを用いた液体吐出装置、および記録方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、液体を吐出する複数の吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数の発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の基板と、該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上に液体を供給するための供給路とを有する液流路と、前記複数の発熱体にそれぞれ面して設けられ、吐出口側に自由端を有するとともに前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部を有する少なくとも１つの分離壁と、を有するとともに、さらに、少なくとも前記複数の基板間の境界に位置する発熱体に対応する可動部が、他の可動部の寸法および位置の少なくともどちらか一つが異なることで前記それぞれ吐出口から吐出される液体の吐出特性のばらつきが補正されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明は、前記分離壁は 、 前記基板に対応して複数設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明は、前記分離壁は、前記液流路を、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、に区分するものであることを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明は、前記液体吐出ヘッドは 、 それぞれの吐出口に対応して直接連通する複数の第１の液流路を構成するための複数の溝と、前記複数の第１の液流路に液体を供給するための第１の共通液室を構成する凹部とを一体的に有する溝付き部材を有し 、 前記液流路は該溝付部材と前記分離壁を介して前記基板と接合することにより形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項８の発明は、前記被記録媒体は、記録紙、布帛、プラスチック、金属、木材、および皮革からなる群から選択されることを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明は、前記液体吐出ヘッドから複数色の記録液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付着させることでカラー記録を行うことを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明は、前記吐出口が被記録媒体の記録可能領域の全幅に渡って、複数配されていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明にもとづく液体吐出記録方法は、上記液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明にもとづく液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、を有する。
【００３０】
また、本発明にもとづく液体吐出装置は、上記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る被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、を有する。
【００３１】
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。
【００３２】
また、気泡自体に関する「下流側」とは、主として液体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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の実施の形態】
＜実施態様例１＞
図１は、本発明における第１の実施態様例を示す液体吐出ヘッドの一部の分解斜視図である。
【００３６】
図１において、溝付部材５０と分離壁３０ａおよび３０ｂと基板１ａおよび１ｂと支持体７０が接合された状態で構成されている。液体を吐出する吐出口１８は溝付部材５０のフェイス面５１に形成され前記吐出口１８に対応して溝付部材５０に形成された溝（不図示）に連通する。複数の前記溝は前記溝付部材５０に形成された凹部（不図示）に連通し、これらの溝および凹部は分離壁３０ａおよび３０ｂと接合して第１液流路および第１共通液室を形成する。前記分離壁３０ａおよび３０ｂには可動部材３１ａおよび３１ｂと第２液流路壁７２が前記溝に対応して形成されており、前記分離壁３０ａおよび３０ｂは支持体７０に接着された基板１ａおよび１ｂと接合して、第２液流路を形成する。基板１ａおよび１ｂには発熱体２が形成されており前記第２液流路に対応して配されている。前記第２液流路は分離壁３０ａ，３０ｂと基板１ａ，１ｂとの接合で形成された第２共通液室（不図示）に連通する。第２液流路には第２液導入路２１から、分離壁貫通口２２および前記第２共通液室を介し発泡液が供給される。前記第１液流路には第１液導入路２０より前記第１共通液室を介し吐出液が供給される。分離壁３０ａと３０ｂの間および基板１ａと１ｂの間には、封止剤や接着剤で一部または全て満たされている。
【００３７】
図２は図１の断面図である。
【００３８】
本実施態様例においては、溝付部材５０は、吐出口１８を有するオリフィスプレート５１と、複数の第１液流路１４を構成する複数の溝と、複数の液流路１４に共通して連通し、各第１液流路３に液体（吐出液）を供給するための第１共通液室１５を構成する凹部とから概略構成されている。
【００３９】
この溝付部材５０の下側に分離壁３０ａおよび３０ｂ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３０ａおよび３０ｂを突き抜けて第２共通液室１７内に到達する第２液体供給路２１を有している。
【００４０】
第１の液体（吐出液）は、図２の矢印Ｃで示すように、第１液体供給路２０を経て、第１共通液室１５、次いで第１液流路１４に供給され、第２の液体（発泡液）は、図２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。
【００４１】
本実施形態例では、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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、第２共通液室１７は、溝付部材５０を分離壁３０ａおよび３０ｂ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２で示す本実施態様例の分解斜視図のように、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３０ａおよび３０ｂとの結合体と基板１ａおよび１ｂ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。
【００４４】
本実施形態例では、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基板１ａおよび１ｂが配されている。
【００４５】
発熱体２はアルミニウム等の導電体の電極５によって電圧を印加され発熱する。
【００４６】
符号５０は、溝付部材である。この溝付部材５０は、分離壁３０ａおよび３０ｂ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、この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共通液室１７に発泡液を供給するための第２供給路（発泡液供給路）２１とを有している。第２供給路２１は、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共通液室１５に供給することができる。
【００４７】
なお、基板１ａおよび基板１ｂ、分離壁３０ａおよび分離壁３０ｂ、溝付天板５０の配置関係は、基板１ａおよび基板１ｂの発熱体に対応して可動部材３１ａおよび可動部材３１ｂが配置されており、この可動部材３１ａおよび可動部材３１ｂに対応して吐出液流路１４が配されている。また、本実施形態例では、第２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。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、吐出ノズルを多数化する際、製造上の都合等の理由により、大型の基板を用いるよりも小型の基板を複数結合して用いることが好ましい。したがって、本実施例ではすでに説明したように、２つの基板を用いている。しかし、図１に示すように基板１ａと基板１ｂとの間には隙間３５が生じている。この隙間３５を介して上記発泡圧力が逃げる場合がある。また、隙間３５を封止剤でうめる等の方法があるが、この封止剤を用いる場合、発熱体２の表面状態を不均一にて、上記発泡が小さくなる場合がある。このような理由以外にも様々な理由により、基板の端部の発熱体２の圧力が吐出に際して十分に伝わらない場合があり、このため、本実施例の基板端部の発熱体に対応して可動部材３１ｂの形状を発泡圧力をより十分うけられ吐出効率を高めるものにしてある。具体的には、他の可動部材よりもサイズを大きくしている。これにより、各ノズルの吐出特性が均一化され、基板端部のみの効率低下による吐出量減少で、この部分で記録画像に濃度薄となるムラを生ずることがない。
【００５０】
また、本実施例においては、分離壁３０ａおよび３０ｂの間の隙間３６も同様に存在しているため、上記の基板１ａと基板１ｂとの隙間３５と同様にムラ要因となる。しかし、前述と同様に可動部材の一部の形状を対応させることで画像品位を向上させることが可能となる。
【００５１】
また、可動部材の対応も、サイズの他、支点や自由端の位置など、吐出特性を変えることのできる他の設計パラメータによってもよい。
【００５２】
また逆に、この部分の吐出量が大きくなった場合も同様に対応して、吐出特性が均一化するように可動部材の設計を変えればよい。
【００５３】
以上説明したように本実施態様例によれば、基板間の境界部に位置する発熱体の寸法を他の部分に位置する発熱体の寸法よりも大きなものとすることによって、境界部における吐出特性の低下を防ぐことができる。
【００５４】
＜実施態様例２＞
本実施態様例を図３を用いて説明する。
【００５５】
この図における基本的な説明は図１と同様のため省略する。
【００５６】
本実施態様例においては、分離壁３０ａ，３０ｂにおけるムラ要因、たとえば分離壁３０ａと分離壁３０ｂとの間の隙間３６によるものの対応を溝付部材５０で行なっている。具体的には、分離壁３０ａと分離壁３０ｂとの間の隙間３６に対応して吐出口１８ｂの開口面積を大きくして、ヘッド内の各ノズルの吐出特性や吐出量を均一化している。
【００５７】
吐出口の加工は、レーザー等で遮光マスクを用いて行なう場合、マスクのサイズを調整することで吐出口サイズを部分的に異ならせることが出来る。このため、吐出特性のバラツキに応じて対応しやすい。
【００５８】
＜実施態様例３＞
本実施態様例を図４で説明する。
【００５９】
図４における基本的な説明も図１と同様なため省略する。
【００６０】
本実施態様例において、ムラ要因は分離壁３０ａ，３０ｂの隙間３６に対応した発熱体を２ａおよび２ｂの複数個１液流路について設けることで、吐出特性の均一化をはかっている。
【００６１】
この場合、吐出特性バラツキのレベルに応じて、２ａのみ発熱したり２ｂのみ発熱したり両方を発熱する等駆動で対応可能である。
【００６２】
＜実施態様例４＞
図５で本実施態様例４を説明する。
【００６３】
図５（ａ）は図１等における分離壁３０ａ，３０ｂに対応するものである。図１１（ａ）において、可動部材３１のサイズがすべて均一の場合前実施態様例で説明したように、隙間３６付近の吐出特性は隙間３６の影響で吐出量が低く（あるいは高く）なる。この様子を図５（ｂ）に示す。
【００６４】
しかしながら、本実施態様例においては図５（ａ）に示すように、可動部材３１のサイズが各々異なっており、したがって吐出特性はランダムにバラツキを持っている。この場合、図５（ｂ）の特性と重なり、図５（ｃ）のような吐出量のバラツキになる。
【００６５】
このようにこまかく意図的にバラツキをもたせることで図５（ｂ）のように大きく規則的なムラパターンのような視覚的に認識しやすい発熱体を認識しずらいものにすることが出来る。
【００６６】
本実施態様例は、ムラの発生する場所にかかわらずランダムにバラツかせるためムラパターンが発生する場所が特定しずらい場合に有効な手段である。
【００６７】
＜実施態様例５＞
図６は、複数の基板１ａおよび１ｂと、複数の可動部材を有する１つの分離壁３０との組合せと、それらの吐出量の分布の相対的なレベルを示したものである。この実施態様例のヘッド全体の構成は実施態様例２または３と同様である。
【００６８】
図６（ａ）は複数の基板１ａおよび基板１ｂの配置を示すものであり、この基板の吐出ヒータ２は均一な形状からなる（例えば矩形状）。この場合、他の部材による各ノズルの特性差がないものとすると、２つの基板間のギャップ３５の近傍のヒータ２は、ギャップへの発泡圧力に逃げや部品の精度や、封止剤のまわり込み等があり、このヒータ２による吐出量は低下する場合がある。これは図６（ｃ）のように、吐出量バラツキが相対的に存在する。
【００６９】
いま、分離壁内の可動部材３１をこのヒータに対応した部分のみ、サイズを大きくした場合、この可動部材のみの効果による吐出量分布は図６（ｄ）のようになる。
【００７０】
これらの部品を組み合わせたヘッドは、吐出量のバラツキが相殺され、図６（ｅ）のように均一な吐出量または吐出特性となり、画像品位が向上する。
【００７１】
以上説明したように本発明によってヘッド内の様々なバラツキ要因、たとえば溝付き天板の吐出口やノズルのバラツキ、複数分離壁の隙間や複数基板の隙間によるもの等で記録画像にみだれが生じるのを防止し、製造上の歩留りやコストダウンをはかることが出来た。
【００７２】
つぎに、上記実施態様例１ないし５に適用可能な本発明の具体的構成例を説明する。
【００７３】
＜実施態様例６＞
以下、図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明する。
【００７４】
まず本実施形態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。
【００７５】
図７はこのような本実施形態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８はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。
【００７６】
本実施形態例の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エネルギーを作用させる発熱体２（本実施形態例においては４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が素子基板１に設けられており、この素子基板上に発熱体２に対応して液流路１０が配されている。液流路１０は吐出口１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液体を供給するための共通液室１３に連通しており、吐出口から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室１３から受け取る。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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７（ｂ）、（ｃ）もしくは図７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。
【００８０】
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。
【００８１】
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９と本発明の図１０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ＶＢとして示した。
【００８２】
図９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〜Ｖ４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。
【００８３】
これに対して、図１０で示される本発明の場合には、可動部材３１が図８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。
【００８４】
次に図７に戻って、本実施形態例の液体吐出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。
【００８５】
図７（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。
【００８６】
図７（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。
【００８７】
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。
【００８８】
図７（ｃ）は気泡４０がさらに成長した状態であるが、気泡４０発生に伴う圧力に応じて可動部材３１はさらに変位している。発生した気泡は上流より下流に大きく成長すると共に可動部材の第１の位置（点線位置）を越えて大きく成長している。このように気泡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。
【００８９】
図７（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。
【００９０】
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７（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。
【００９１】
以上、気泡の発生に伴う可動部材の動作と液体の吐出動作について説明したが、以下に本発明の液体吐出ヘッドにおける液体のリフィルについて詳しく説明する。
【００９２】
図７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。
【００９３】
図７（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。）。
【００９４】
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。
【００９５】
これに対して本実施形態例は可動部材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。
【００９６】
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。
【００９７】
ここで特徴的なことは、従来のヘッドで消泡時の圧力を用いたリフィルを行った場合、メニスカスの振動が大きくなってしまい画像品位の劣化につながっていたが、本実施形態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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に、本実施形態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。
【０１０１】
本実施形態例の第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、本実施形態例では実質的に平坦な内壁を持つ液体供給路１２を持つもので説明したが、これに限らず、発熱体表面となだらかに繋がり、なだらかな内壁を有する液供給路であればよく、発熱体上に液体の淀みや、液体の供給に大きな乱流を生じない形状であればよい。
【０１０２】
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６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。
【０１０３】
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１０で示されるように、自由端が相対的に支点より下流側にある。このような構成のため、前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方向を吐出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現できるのである。さらに、この位置関係は吐出に対する機能や効果のみならず、液体の供給の際にも液流路１０を流れる液体に対する流抵抗を小さくしでき高速にリフィルできるという効果を達成している。これは図１１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。
【０１０４】
補足すれば、本実施形態例図７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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
また、本実施形態例の構成においては可動部材３１の自由端が瞬間的な機械的変位を行っていることも、液体の吐出に対して有効に寄与している考えられる。
【０１０７】
＜実施形態例７＞
図１２に本発明の実施形態例を示す。この図１２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１２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。
【０１０８】
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３６Ｗ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。
【０１０９】
また、消泡時には、可動部材３１は第１位置に戻り、発熱体上への消泡時の液供給は気泡発生領域３１の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニスカスの後退抑制等、先の実施形態例で説明した種々の効果を得ることができる。また、リフィルに関する効果においても先の実施形態例と同様の機能、効果を得ることができる。
【０１１０】
また、本実施形態例においては、図８や図１２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。
【０１１１】
なお、本実施形態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。
【０１１２】
＜実施形態例８＞
図１３は、本発明の基本的な概念の一つを示すもので、本発明の実施形態例となる。図１３は、一つの液流路中に気泡発生領域、そこで発生する気泡および可動部材との位置関係を示していると共に、本発明の液体吐出方法やリフィル方法をより分かり易くした実施形態例である。
【０１１３】
前述の実施形態例の多くは、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、本実施形態例は、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。
【０１１４】
構成上で説明すると、図１３では、前述の図８（第６実施形態例）に比較すると、図８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８における斜線部分ＬＰ）が本実施形態例では設けられていない。つまり、可動部材の自由端領域および両側端領域は、吐出口領域に対して気泡発生領域を実質的に密閉せずに開放しており、この構成が本実施形態例である。
【０１１５】
本実施形態例では、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９のＶＢ、ＶＢ、ＶＢの分力）を可動部材の自由端側部分が、この下流側先端部の気泡成長に加えられるように作用するため吐出効率を上述した実施形態例と同様に向上する。前記実施形態例に比較して本実施形態例は、発熱体の駆動に対する応答性が優れている。
【０１１６】
また、本実施形態例は、構造上簡単であるため製造上の利点がある。
【０１１７】
本実施形態例の可動部材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。
【０１１８】
液体の供給時におけるリフィルは、本実施形態例の場合には、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。
【０１１９】
本第８実施形態例の変形実施形態例としては、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。
【０１２０】
＜実施形態例９＞
前述した機械的変位による液体の吐出力をさらに向上させた例を本実施形態例で説明する。図１４はこのようなヘッド構造の横断面図である。図１４においては、可動部材３１の自由端の位置が発熱体のさらに下流側に位置するように、可動部材が延在している実施形態例を示している。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。
【０１２１】
また、自由端が先の実施形態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。
【０１２２】
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３２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。
【０１２３】
また、自由端形状は、図１３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。
【０１２４】
＜実施形態例１０＞
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の実施形態例である。
【０１２５】
本実施形態例の構造は先の実施形態例と異なり、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。
【０１２６】
液供給は全て、可動部材３１の発泡領域側の面に沿った液供給路１２からのみ行われるもので、可動部材３１の自由端３２や支点３３の吐出口１８に対する位置関係や発熱体２に面する構成は前述の実施形態例と同様である。
【０１２７】
本実施形態例は、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。
【０１２８】
図１５（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１５（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。
【０１２９】
図１５（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。
【０１３０】
＜実施形態例１１＞
以下、図面を参照して本発明の他の実施形態例について説明する。
【０１３１】
本実施形態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形態例と同じであるが、本実施形態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。
【０１３２】
図１６は、本実施形態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１７はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。
【０１３３】
本実施形態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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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１６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３５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３１は、気泡発生領域１１（Ｂ）に面して配されているため、発泡液の発泡によって第１液流路側の吐出口側に向けて開口するように動作する（図中矢印方向）。図１７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。
【０１３８】
可動部材３１の支点３３、自由端３２の配置と、発熱体との配置の関係については、先の実施形態例と同様にしている。
【０１３９】
また、先の実施形態例で液供給路１２と発熱体２との構造の関係について説明したが、本実施形態例においても第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。
【０１４０】
次に図１８を用いて本実施形態例の液体吐出ヘッドの動作を説明する。
【０１４１】
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。
【０１４２】
発熱体２が発生した熱が、第２液流路の気泡発生領域内の発泡液に作用することで、先の実施形態例で説明したのと同様に発泡液に米国特許第４，７２３，１２９号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。
【０１４３】
本実施形態例においては、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１８（ａ）の状態から図１８（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。
【０１４４】
次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３１が図１８（ａ）の位置まで戻ると共に、第１液流路１４では吐出された吐出液体の量に見合う量の吐出液体が上流側から供給される。本実施形態例においても、この吐出液体の供給は前述の実施形態例と同様に可動部材が閉じる方向であるため、吐出液体のリフィルを可動部材で妨げることがない。
【０１４５】
本実施形態例は、可動部材の変位に伴う発泡圧力の伝搬、気泡の成長方向、バック波の防止等に関する主要部分の作用や効果については先の第１実施形態例等と同じであるが、本実施形態例のような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。
【０１４６】
すなわち、上述の実施形態例の構成によると、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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
さらに、本発明のヘッドの構造においては先の実施形態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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
＜その他の実施形態例＞
以上、本発明の液体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施形態例について説明を行ったが、以下にこれらの実施形態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流路形態の実施形態例と２流路形態の実施形態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、両実施形態例に適用しうるものである。
【０１５１】
＜液流路の天井形状＞
図１９は本発明の液体吐出ヘッドの流路方向断面図であるが、第１液流路１３（若しくは図１における液流路１０）を構成するための溝が設けられた溝付き部材５０が分離壁３０上に設けられている。本実施形態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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
＜第２液流路と可動部材との配置関係＞
図２０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。
【０１５４】
本実施形態例の第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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
しかし、本実施形態例の場合、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。
【０１５７】
なお、図２０（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。
【０１５８】
なお、図１８（ｂ）や図１９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〜３０μｍとすることが望ましい。なお、本実施形態例においてはこの高さを１５μｍとした。
【０１５９】
＜可動部材および分離壁＞
図２１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２０（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。
【０１６０】
先の実施形態例においては、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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
なお、可動部材３１を形成するためのスリット３５の幅は本実施形態例では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。
【０１６５】
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（Ｗμｍ）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。
【０１６６】
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１８、図１９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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
尚、上記構成例の実施では、粘性を変化させても上限で１５％の発泡液の混合であり、５ｃＰ以下の発泡液では、この混合比率は、駆動周波数にもよるが、１０％程度を上限とするものであった。
【０１７０】
特に、吐出液の粘度を２０ｃＰ以下にすればする程、この混液は低減（例えば５％以下）できる。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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２２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。
【０１７３】
したがって、発泡圧を有効利用するためには、発熱体の周囲から約４μｍ以上内側の発泡有効領域の直上が可動部材の可動領域で覆われるように、可動部材を配置するのが効果的であると、言える。本実施形態例においては、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。
【０１７４】
図２３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。
【０１７５】
可動部材３０１の寸法は、５３×１４５μｍ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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
図２４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２５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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
＜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。
【０１８１】
図２６は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図を示したもので、図２６（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。
【０１８２】
素子基板１上に第２液流路１６、分離壁３０、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。
【０１８３】
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１７のようにパターニングされている。この２つの配線電極１０４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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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２６（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。
【０１８６】
このように、前述の各実施形態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。
【０１８７】
本実施形態例においては、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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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２７で示されるような矩形パルスを印加し、配線電極間の抵抗層１０５を急峻に発熱させる。前述の各実施形態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。
【０１９０】
＜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。
【０１９１】
図２８は、このような液体吐出ヘッドの構造を示す模式図であり、先の実施形態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。
【０１９２】
本実施形態例においては、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１４に共通して連通し、各第１の液流路３に液体（吐出液）を供給するための第１の共通液室１５を構成する凹部とから概略構成されている。
【０１９３】
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。
【０１９４】
第１の液体（吐出液）は、図２８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２８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。
【０１９５】
本実施形態例では、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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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２９で示す本実施形態例の分解斜視図（この図では説明を容易とするために単一ヒータボードとしている）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。
【０１９８】
本実施形態例では、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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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１７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１５に供給することができる。
【０２０１】
なお、素子基板１、分離壁３０、溝付天板５０の配置関係は、素子基板１の発熱体に対応して可動部材３１が配置されており、この可動部材３１に対応して吐出液流路１４が配されている。また、本実施形態例では、第２の供給路を１つ溝付部材に配した例を示したが、供給量に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供給路２０と発泡液供給路２１の流路断面積は供給量に比例して決めればよい。
【０２０２】
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。
【０２０３】
以上説明したように本実施形態例によれば、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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
＜吐出液体、発泡液体＞
先の実施形態例で説明したように本発明においては、前述のような可動部材を有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも高い吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出することができる。本実施形態例の内、発泡液と吐出液とに同じ液体を用いる場合には、発熱体から加えられる熱によって劣化せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を生じにくく、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を行うことが可能であり、さらに液流路や可動部材や分離壁等を劣化させない液体であれば種々の液体を用いることができる。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
染料インク（粘度２ｃＰ）の組成
（Ｃ．Ｉ．フードブラック２）染料 ３重量％
ジエチレングリコール １０重量％
チオジグリコール ５重量％
エタノール ５重量％
水 ７７重量％
また、発泡液と吐出液に以下で示すような組成の液体を組み合わせて吐出させて記録を行った。その結果、従来のヘッドでは吐出が困難であった十数ｃＰ粘度の液体はもちろん１５０ｃＰという非常に高い粘度の液体でさえも良好に吐出でき、高画質な記録物を得ることができた。
【０２１４】
発泡液１の組成
エタノール ４０重量％
水 ６０重量％
発泡液２の組成
水 １００重量％
発泡液３の組成
イソプロピルアルコール １０重量％
水 ９０重量％
吐出液１顔料インク（粘度約１５ｃＰ）の組成
カーボンブラック ５重量％
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体 １重量％
（酸価１４０、重量平均分子量８０００）
モノエタノールアミン ０．２５重量％
グリセリン ６９重量％
チオジグリコール ５重量％
エタノール ３重量％
水 １６．７５重量％
吐出液２（粘度５５ｃＰ）の組成
ポリエチレングリコール２００ １００重量％
吐出液３（粘度１５０ｃＰ）の組成
ポリエチレングリコール６００ １００重量％
ところで、前述したような従来吐出されにくいとされていた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこれらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上述の実施形態例の構成においては、気泡の発生を発泡液を用いることで充分に、しかも安定して行うことができる。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上することができた。
【０２１５】
＜液体吐出ヘッドの製造＞
次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。
【０２１６】
図７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。
【０２１７】
次に、図１６や図２９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。
【０２１８】
大まかには、素子基板１上に第２液流路１６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１６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。
【０２１９】
さらに第２液流路の作製方法について詳しく説明する。
【０２２０】
図３０（ａ）〜（ｅ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第１の実施態様例を説明するための概略断面図である。
【０２２１】
本実施態様例においては、（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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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６００ｍＪ／ｃｍ2 の露光量で行った。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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３３）。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。
【０２２６】
次に、このようにして得られたヒータボード１に、図３０（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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
なお、本実施態様例では、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。
【０２３０】
図３１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第２の実施態様例を説明するための概略断面図である。
【０２３１】
本実施態様例においては、（ａ）に示すように、ＳＵＳ基板１００上に厚さ１５μｍのレジスト１０１を第２の液流路の形状でパターニングした。
【０２３２】
次に、（ｂ）に示すように、ＳＵＳ基板１００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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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態様例と同様に、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７１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３１（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の実施態様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。
【０２３５】
本実施態様例では、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−３００）を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2 として約３秒間で固定を完了した。
【０２３６】
本実施態様例の製法によれば、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。
【０２３７】
図３２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第３の実施態様例を説明するための概略断面図である。
【０２３８】
本実施態様例においては、（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１０３を塗布した。ここで、レジストとしては、東京応化製のＰＭＥＲＰ−ＡＲ９００を使用した。
【０２３９】
この後、（ｂ）に示すように、素子基板１００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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
次に、（ｄ）に示すように、先の製造方法の実施態様例と同様に、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。
【０２４２】
本実施態様例の製法によれば、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。
【０２４３】
以上説明したように、本実施態様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。
【０２４４】
また、本実施態様例の製造方法の液体吐出ヘッドの製造方法を実施することによって得られた液体吐出ヘッドは、発熱体と第２液流路とが高精度に位置決めされているので、電気熱変換体の発熱による発泡の圧力を効率よく受けることができ、吐出効率に優れたものとなる。
【０２４５】
＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞
次に、上記実施形態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。
【０２４６】
図３３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。
【０２４７】
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３０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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
＜液体吐出装置＞
図３４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。本実施態様例では特に吐出液体としてインクを用いたインク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャリッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部９０と液体吐出ヘッド部２００とが着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体１５０の幅方向に往復移動する。
【０２５４】
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。
【０２５５】
また、本実施態様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。
【０２５６】
図３５は、本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作させるための装置全体のブロック図である。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
また上述の記録装置として、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、又布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。
【０２６１】
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。
【０２６２】
＜記録システム＞
次に、本発明の液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして用い被記録媒体に対して記録を行う、インクジェット記録システムの一例を説明する。
【０２６３】
図３６は、前述した本発明の液体吐出ヘッド２０１を用いたインクジェット記録システムの構成を説明するための模式図である。本実施態様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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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２０３ａ〜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。
【０２６７】
符号２０６は、先の各実施態様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。
【０２６８】
本実施態様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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
なお、本実施態様例では、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。
【０２７２】
＜ヘッドキット＞
以下に、本発明の液体吐出ヘッドを有するヘッドキットを説明する。図３７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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
このように、本発明の液体吐出ヘッドと、インク容器やインク充填手段等を一つのキット容器内に納めてキットにすることで、インクが消費されてしまっても前述のようにすぐに、また容易にインクをインク容器内に充填することができ、記録の開始を迅速に行うことができる。
【０２７５】
なお、本実施態様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。
【０２７６】
また、この図３７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。
【０２７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば複数の基板および（または）複数の分離壁を有する液体吐出ヘッドにおいて吐出特性分布を均一化することが可能となるので、複数分離壁の隙間や複数基板の隙間によるもの等で記録画像にみだれが生じるのを防止し、製造上の歩留りやコストダウンをはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施態様例を示すヘッドの一部の分解斜視図である。
【図２】本発明における第１の実施態様例を示すヘッドの一部の断面図である。
【図３】本発明における第２の実施態様例を示すヘッドの一部の分解斜視図である。
【図４】本発明における第３の実施態様例を示すヘッドの一部の分解斜視図である。
【図５】本発明における第４の実施態様例（ａ）は各基板に設けられた可動部材の構成を示す模式的平面図、（ｂ）は吐出量を示すグラフ、（ｃ）は総吐出量を示すグラフである。
【図６】本発明における第５の実施態様例（ａ）および（ｂ）はそれぞれ各基板に設けられた発熱体および可動部材の構成を示す模式的平面図、（ｃ）および（ｄ）は吐出量を示すグラフ、（ｅ）は総吐出量を示すグラフである。
【図７】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面図である。
【図８】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図９】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１０】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１１】本発明の液体の流れを説明するための模式図である。
【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図１３】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図１４】本発明のる液体吐出ヘッドの断面図である。
【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの模式断面図である。
【図１６】本発明の液体吐出ヘッド（２流路）の断面図である。
【図１７】本発明の第６の実施態様例における液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図１８】可動部材の動作を説明するための図である。
【図１９】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２０】可動部材と液流路の構造を説明するための図である。
【図２１】可動部材の他の形状を説明するための図である。
【図２２】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図である。
【図２３】可動部材と発熱体との配置関係を示す図である。
【図２４】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２５】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２６】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。
【図２７】駆動パルスの形状を示す模式図である。
【図２８】本発明の液体吐出ヘッドの供給路を説明するための断面図である。
【図２９】本発明のヘッドの分解斜視図である。
【図３０】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図３１】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図３２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図３３】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図である。
【図３４】液体吐出装置の概略構成図である。
【図３５】装置ブロック図である。
【図３６】液体吐出記録システムを示す図である。
【図３７】ヘッドキットの模式図である。
【図３８】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共通液室
１６ 第２液流路
１７ 第２共通液室
１８ 吐出口
１９ 狭窄部
２０ 第１供給路
２１ 第２供給路
２２ 第１液流路壁
２３ 第２液流路壁
２４ 凸部
３０ 分離壁
３１ 可動部材
３２ 自由端
３３ 支点
３４ 支持部材
３５ スリット
３６ 気泡発生領域前壁
３７ 気泡発生領域側壁
４０ 気泡
４５ 液滴
５０ 溝付き部材
５１ オリフィスプレート
７０ 支持体
７８ ばね
８０ 供給部材
Claims (10)
- 液体を吐出する複数の吐出口が形成された液体吐出ヘッドであって、 液体に熱を加えることで該液体に気泡を発生させる複数の発熱体が連続的に配置されるように配列された複数の基板と、該発熱体に沿った該発熱体より上流側から前記発熱体上に液体を供給するための供給路とを有する液流路と、
前記複数の発熱体にそれぞれ面して設けられ、吐出口側に自由端を有するとともに前記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させて前記圧力を吐出口側に導く可動部を有する少なくとも１つの分離壁と、を有するとともに、
さらに、少なくとも前記複数の基板間の境界に位置する発熱体に対応する可動部が、他の可動部の寸法および位置の少なくともどちらか一つが異なることで前記それぞれ吐出口から吐出される液体の吐出特性のばらつきが補正されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記分離壁は、前記基板に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記分離壁は、前記液流路を、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、に区分するものであることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記液体吐出ヘッドは、それぞれの吐出口に対応して直接連通する複数の第１の液流路を構成するための複数の溝と、前記複数の第１の液流路に液体を供給するための第１の共通液室を構成する凹部とを一体的に有する溝付き部材を有し、前記液流路は該溝付部材と前記分離壁を介して前記基板と接合することにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする液体吐出記録方法。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
- 請求項１ないし４のいずれか一項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る被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
- 前記被記録媒体は、記録紙、布帛、プラスチック、金属、木材、および皮革からなる群から選択されることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドから複数色の記録液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付着させることでカラー記録を行うことを特徴とする請求項６または７のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
- 前記吐出口が被記録媒体の記録可能領域の全幅に渡って、複数配されていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
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