JP7350556B2 - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出モジュール - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び液体吐出モジュールに関する。

特許文献１には、吐出媒体となる液体と発泡媒体となる液体を界面で接触させ、熱エネルギの付与によって発泡媒体内に生成された泡の成長に伴って吐出媒体を吐出させる液体吐出ユニットが開示されている。特許文献１によれば、吐出媒体を吐出した後に、吐出媒体と発泡媒体を加圧して流れを形成することにより、吐出媒体と発泡媒体の界面を液流路内で安定させる方法が説明されている。

特開平６－３０５１４３号公報

しかしながら特許文献１では、界面を安定させるための記載はあるものの、良好な吐出動作を行うために求められる界面の長さ（距離）や、界面が形成されている領域の吐出口に対する位置関係についての明確な記載がない。このため、特許文献１に従って安定した界面を形成することができても、その界面が吐出口に対して好適な位置と長さで形成されていないと、吐出動作が不安定になる場合がある。この場合、吐出される液滴に含まれる媒体成分がばらついたり吐出量や吐出速度がばらついたりして、吐出媒体を付与することによって得られる出力物の品位が損なわれるおそれが生じる。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたものである。よってその目的とするところは、液流路内を流動させる液体間の界面を、吐出口に対して適切な位置及び長さに形成することにより、良好な吐出動作を維持することが可能な液体吐出ヘッドを提供することである。

そのために本発明は、第１の液体と第２の液体が流動する液流路と、前記第１の液体を加圧する圧力発生素子と、前記加圧によって、前記第２の液体を前記流動する方向と交差する方向に吐出するための吐出口と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記流動する方向において、前記第１の液体と前記第２の液体が前記液流路内で合流する位置から前記吐出口までの距離は、前記第１の液体と前記第２の液体が互いに接触してから安定した界面が得られるまでの界面安定化距離よりも大きく、レイノルズ数をＲｅ、前記液流路の断面積をＡｆ、前記液流路の濡れ縁の長さをＷｐ、前記界面安定化距離をＬｅとしたとき、前記界面安定化距離Ｌｅは以下の式で算出されることを特徴とする。

本発明によれば、液流路内を流動させる液体間の界面を、吐出口に対して適切な位置及び長さに形成することにより、良好な吐出動作を維持することが可能となる。

吐出ヘッドの斜視図である。 液体吐出装置の制御構成を説明するためのブロック図である。 液体吐出モジュールにおける素子基板の断面斜視図である。 第１の実施形態の液流路及び圧力室の構成を詳しく説明するための図である。 粘度比と水相厚比の関係、及び圧力室の高さと流速の関係を示す図である。 吐出動作の過渡状態を模式的に示す図である。 第１の実施形態における界面の形成状態を詳しく説明する図である。 第２の実施形態の液流路及び圧力室の構成を詳しく説明するための図である。 第２の実施形態における界面の形成状態を詳しく説明する図である。 第２の実施形態における界面の形成状態の比較図である。 第２の実施形態における界面の形成状態の比較図である。 第３の実施形態の液流路及び圧力室の構成を詳しく説明するための図である。

（第１の実施形態）
（液体吐出ヘッドの構成）
図１は、本実施形態で使用可能な液体吐出ヘッド１の斜視図である。本実施形態の液体吐出ヘッド１は、複数の液体吐出モジュール１００がｘ方向に配列されて構成される。個々の液体吐出モジュール１００は、複数の吐出素子が配列された素子基板１０と、個々の吐出素子に電力と吐出信号を供給するためのフレキシブル配線基板４０とを有している。フレキシブル配線基板４０のそれぞれは、電力供給端子と吐出信号入力端子が配された電気配線基板９０に共通して接続されている。液体吐出モジュール１００は、液体吐出ヘッド１に対し簡易的に着脱することができる。よって、液体吐出ヘッド１には、これを分解することなく、任意の液体吐出モジュール１００を外部から容易に取りつけたり取り外したりすることができる。

このように、液体吐出モジュール１００を長手方向に複数配列（複数個が配列）させて構成される液体吐出ヘッド１であれば、何れかの吐出素子に吐出不良が生じた場合であっても、吐出不良が生じた液体吐出モジュールのみを交換すればよい。よって、液体吐出ヘッド１の製造工程における歩留まりを向上させるとともに、ヘッド交換時のコストを抑えることができる。

（液体吐出装置の構成）
図２は、本実施形態に使用可能な液体吐出装置２の制御構成を示すブロック図である。ＣＰＵ５００は、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラムに従いＲＡＭ５０２をワークエリアとして使用しながら、液体吐出装置２の全体を制御する。ＣＰＵ５００は、例えば、外部に接続されたホスト装置６００より受信した吐出データに、ＲＯＭ５０１に記憶されているプログラム及びパラメータに従って所定のデータ処理を施し、液体吐出ヘッド１が吐出可能な吐出信号を生成する。そして、この吐出信号に従って液体吐出ヘッド１を駆動しながら、搬送モータ５０３を駆動して液体の付与対象媒体を所定の方向に搬送することにより、液体吐出ヘッド１から吐出された液体を付与対象媒体に付着させる。

液体循環ユニット５０４は、液体吐出ヘッド１に液体を循環させながら供給し、液体吐出ヘッド１における液体の流動制御を行うためのユニットである。液体循環ユニット５０４は、液体を貯留するサブタンク、サブタンクと液体吐出ヘッド１の間で液体を循環させる流路や、複数のポンプ、吐出ヘッド１内を流れる液体の流量を調整するための流量調整ユニットなどを備えている。そして、ＣＰＵ５００の指示の下、液体吐出ヘッド１において液体が所定の流量で流れるように、上記複数の機構を制御する。

（素子基板の構成）
図３は、個々の液体吐出モジュール１００に備えられた素子基板１０の断面斜視図である。素子基板１０は、シリコン（Ｓｉ）基板１５上にオリフィスプレート１４（吐出口形成部材）が積層されて構成されている。図３では、ｘ方向に配列された吐出口１１は、同種類の液体（例えば共通のサブタンクや供給口から供給される液体）を吐出する。ここではオリフィスプレート１４が液流路１３も形成した例を示しているが、液流路１３は別の部材（流路壁部材）で形成し、その上に吐出口１１が形成されたオリフィスプレート１４が設けられた構成であってもよい。

シリコン基板１５上の、個々の吐出口１１に対応する位置には圧力発生素子１２（図３では不図示）が配されている。吐出口１１と圧力発生素子１２とは、対向する位置に設けられている。吐出信号に応じて電圧が印加されると、圧力発生素子１２は、液体を流動方向（ｙ方向）と交差するｚ方向へ加圧し、圧力発生素子１２と対向する吐出口１１から、液体が液滴として吐出される。圧力発生素子１２への電力や駆動信号は、シリコン基板１５上に配された端子１７を介して、フレキシブル配線基板４０（図１参照）より供給される。

オリフィスプレート１４には、ｙ方向に延在し、吐出口１１の夫々に個別に接続する複数の液流路１３が形成されている。また、ｘ方向に配列する複数の液流路１３は、第１の共通供給流路２３、第１の共通回収流路２４、第２の共通供給流路２８及び第２の共通回収流路２９と、共通して接続されている。第１の共通供給流路２３、第１の共通回収流路２４、第２の共通供給流路２８及び第２の共通回収流路２９における液体の流れは、図２で説明した液体循環ユニット５０４によって制御されている。具体的には、第１の共通供給流路２３から液流路１３に流入した第１の液体が第１の共通回収流路２４に向かい、第２の共通供給流路２８から液流路１３に流入した第２の液体が第２の共通回収流路２９に向かうように制御されている。

図３では、このようなｘ方向に配列する吐出口１１及び液流路１３と、これらに共通してインクを供給したり回収したりする第１、第２の共通供給流路２３、２８、及び第１、第２の共通回収流路２４、２９の組が、ｙ方向に２列配置された例を示している。なお、図３においては、圧力発生素子１２と対向する位置、即ち気泡の成長方向に吐出口が配置される構成を示したが、本実施形態はこれに限られることはない。例えば、気泡の成長方向と直交するような位置に吐出口を設けてもよい。

（液流路及びの構成）
図４（ａ）～（ｄ）は、素子基板１０に形成された１つの液流路１３及び圧力室１８の構成を詳しく説明するための図である。図４（ａ）は吐出口１１の側（＋ｚ方向側）から見た透視図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示すＩＶｂ－ＩＶｂの断面図である。また、図４（ｃ）は図３で示した素子基板１０における１つの液流路１３近傍の拡大図である。更に、図４（ｄ）は、図４（ｂ）における吐出口近傍の拡大図である。

液流路１３の底部に相当するシリコン基板１５には、第２の流入口２１、第１の流入口２０、第１の流出口２５、第２の流出口２６が、ｙ方向においてこの順に形成されている。そして、吐出口１１と連通し、圧力発生素子１２を含む圧力室１８は、液流路１３中で第１の流入口２０と第１の流出口２５のほぼ中央に配されている。図中、界面形成距離Ｌは、第１の流入口２０と吐出口１１とのｙ方向の距離に相当する。第２の流入口２１は第２の共通供給流路２８に、第１の流入口２０は第１の共通供給流路２３に、第１の流出口２５は第１の共通回収流路２４に、第２の流出口２６は第２の共通回収流路２９に、それぞれ接続している（図３参照）。

以上の構成のもと、第１の共通供給流路２３より第１の流入口２０を介して液流路１３に供給された第１の液体３１は、ｙ方向（破線矢印で示す方向）に流動し、圧力室１８を経由した後、第１の流出口２５を介して第１の共通回収流路２４に回収される。また、第２の共通供給流路２８より第２の流入口２１を介して液流路１３に供給された第２の液体３２は、ｙ方向（矢印で示す方向）に流動し、圧力室１８を経由した後、第２の流出口２６を介して第２の共通回収流路２９に回収される。即ち、液流路１３のうち、第１の流入口２０と第１の流出口２５の間では第１の液体３１と第２の液体３２の両方が共にｙ方向に流動する。本実施形態では、第１の液体３１と第２の液体の両方が共にｙ方向に流動する領域のうち、第１の流入口２０から吐出口１１までの距離を界面形成距離Ｌとして示している。

圧力室１８の中では、圧力発生素子１２は第１の液体３１と接触し、吐出口１１の近傍では大気に曝された第２の液体３２がメニスカスを形成している。圧力室１８の中では、圧力発生素子１２と、第１の液体３１と、第２の液体３２と、吐出口１１とが、この順で並ぶように、第１の液体３１と第２の液体３２とが流れている。即ち、圧力発生素子１２がある側が下方、吐出口１１がある側が上方とすると、第１の液体３１上に第２の液体３２が流れている。そして、第１の液体３１及び第２の液体３２は、下方の圧力発生素子１２によって加圧され、下方から上方に向けて吐出される。尚、この上下の方向が、圧力室１８及び液流路１３の高さ方向である。

本実施形態では、第１の液体３１と第２の液体３２が、図４（ｄ）に示すように圧力室の中で互いに接触しながら沿う平行流として流れるように、第１の液体３１の流量と第２の液体の流量を、第１の液体３１の物性及び第２の液体３２の物性に応じて調整する。

（層流となっている平行流の形成条件）
まず、管内において液体が層流となる条件について説明する。一般に、流れを評価する指標として、粘性力と界面張力の比を表すレイノルズ数Ｒｅが知られている。

ここで、液体の密度をρ、流速をｕ、代表長さをｄ、粘度をηとすると、レイノルズ数Ｒｅは（式１）で表すことが出来る。
Ｒｅ＝ρｕｄ／η ・・・（式１）

ここで、レイノルズ数Ｒｅが小さいほど、層流が形成されやすいことが知られている。具体的には、例えばレイノルズ数Ｒｅが２２００程度より小さいと円管内の流れは層流となり、レイノルズ数Ｒｅが２２００程度より大きいと円管内の流れは乱流となることが知られている。

流れが層流になるということは、流線が流れの進行方向に対して互いに平行となり交わらないことになる。従って、接触する２つの液体がそれぞれ層流であれば、２つの液体の界面が安定して形成された平行流を形成することができる。

ここで、一般的なインクジェット記録ヘッドについて考えると、液流路（圧力室）における吐出口近傍の流路高さ（圧力室の高さ）Ｈ［μｍ］は１０～１００μｍ程度である。よって、インクジェット記録ヘッドの液流路に水（密度ρ＝１．０×１０３ｋｇ/ｍ³、粘度η＝１．０ｃＰ）を流速１００ｍｍ／ｓで流した場合、レイノルズ数はＲｅ＝ρｕｄ／η≒０．１～１．０＜＜２２００となり、層流が形成されるとみなすことができる。

なお、図４に示すように、本実施形態の液流路１３や圧力室１８の断面が矩形であったとしても、液体吐出ヘッドでは液流路１３や圧力室１８の高さや幅は十分小さい。この為、液流路１３や圧力室１８は円管と同等に、即ち液流路や圧力室１８の高さを円管の直径として扱うことができる。

（層流状態の平行流の理論的な形成条件）
次に、図４（ｄ）を参照しながら、液流路１３及び圧力室１８の中で２種類の液体の界面が安定している平行流を形成する条件について説明する。まず、シリコン基板１５からオリフィスプレート１４の吐出口面までの距離をＨ［μｍ］、吐出口面から第１の液体３１と第２の液体３２の界面までの距離（第２の液体の相厚）をｈ₂［μｍ］とする。また、界面からシリコン基板１５までの距離（第１の液体の相厚）をｈ₁［μｍ］とする。即ち、Ｈ＝ｈ₁＋ｈ₂となる。

ここで、液流路１３及び圧力室１８内の境界条件として、液流路１３及び圧力室１８の壁面における液体の速度はゼロとする。また、第１の液体３１と第２の液体３２の界面の速度とせん弾応力は、連続性を有するものと仮定する。この仮定において、第１の液体３１と第２の液体３２が２層の平行な定常流を形成しているとすると、平行流区間では（式２）に示す４次方程式が成立する。

なお、（式２）において、η₁は第１の液体の粘度、η₂は第２の液体の粘度、Ｑ₁は第１の液体の流量、Ｑ₂は第２の液体の流量をそれぞれ示している。即ち、上記４次方程式（式２）の成立範囲で、第１の液体と第２の液体は、それぞれの流量と粘度に応じた位置関係となるように流動し、界面が安定した平行流が形成される。本実施形態では、この第１の液体と第２の液体の平行流を、液流路１３内、少なくとも圧力室１８内で形成することが好ましい。このような平行流が形成された場合、第１の液体と第２の液体はその界面において分子拡散による混合が起こるのみであり、実質的に交じり合うことなくｙ方向に平行に流れる。

例えば、水と油のような不混和性溶媒を第１の液体と第２の液体として用いる場合であっても、（式２）が満足されれば、互いに不混和であることとは関係なく安定した平行流が形成される。また、水と油の場合であっても、前述したように、圧力室内の流れが多少乱流状態であって界面が乱れたとしても、少なくとも圧力発生素子上を主に第１の液体が流動し、吐出口内を主に第２の液体が流動していることが好ましい。

図５（ａ）は、（式２）に基づいて、粘度比η_r＝η₂/η₁と第１の液体の相厚比ｈ_r＝ｈ₁/（ｈ₁＋ｈ₂）の関係を、流量比Ｑ_r＝Ｑ₂/Ｑ₁を複数段階に異ならせた場合について示した図である。尚、第１の液体は水に限定されないが、「第１の液体の相厚比」を以下「水相厚比」と称する。横軸は粘度比η_r＝η₂/η₁、縦軸は水相厚比ｈ_r＝ｈ₁/（ｈ₁＋ｈ₂）をそれぞれ示している。流量比Ｑ_rが大きくなるほど、水相厚比ｈ_rは小さくなっている。また、いずれの流量比Ｑ_rについても、粘度比η_rが大きくなるほど水相厚比ｈ_rは小さくなっている。即ち、液流路１３（圧力室）における水相厚比ｈ_r（第１の液体と第２の液体の界面位置）は、第１の液体と第２の液体の粘度比η_r及び流量比Ｑ_rを制御することによって所定の値に調整することができる。その上で、図によれば、粘度比η_rと流量比Ｑ_rとを比較した場合、流量比Ｑ_rの方が粘度比η_rよりも水相厚比ｈ_rに大きく影響することがわかる。

ここで、図５（ａ）に示す状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃは、それぞれ以下の状態を示す。
状態Ａ）粘度比η_r＝１及び流量比Ｑ_r＝１の場合で水相厚比ｈ_r＝０．５０
状態Ｂ）粘度比η_r＝１０及び流量比Ｑ_r＝１の場合で水相厚比ｈ_r＝０．３９
状態Ｃ）粘度比η_r＝１０及び流量比Ｑ_r＝１０の場合で水相厚比ｈ_r＝０．１２

図５（ｂ）は、液流路１３（圧力室）の高さ方向（ｚ方向）における流速分布を上記状態Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて示した図である。横軸は状態Ａの流速最大値を１（基準）として規格化した規格化値Ｕｘを示している。縦軸は、液流路１３（圧力室）の高さＨを１（基準）とした場合の底面からの高さを示している。夫々の状態を示す曲線においては、第１の液体と第２の液体の界面位置をマーカーで示している。状態Ａの界面位置が状態Ｂや状態Ｃの界面位置よりも高いなど、界面位置が状態によって変化することがわかる。これは、異なる粘度を有する２種類の液体がそれぞれ層流となって（全体としても層流で）管内を平行に流れる場合、これら２つの液体の界面は、これら液体の粘度差に起因する圧力差と界面張力に起因するラプラス圧が釣り合う位置に形成されるためである。

（吐出動作の過渡状態）
次に、平行流が形成された液流路１３及び圧力室１８における吐出動作の過渡状態について説明する。図６（ａ）～（ｅ）は、流路（圧力室）高さがＨ［μｍ］＝２０μｍ、オリフィスプレートの厚みがＴ＝６μｍである液流路１３に、粘度比がη_r＝４の第１の液体と第２の液体で平行流を形成した状態で吐出動作を行った場合の過渡状態を模式的に示す図である。

図６（ａ）は、圧力発生素子１２に電圧が印加される前の状態を示している。ここでは、共に流動する第１の液体のＱ₁と第２の液体のＱ₂を調整することにより、水相厚比がη_r＝０．５７（即ち第１の液体の水相厚がｈ₁［μｍ］＝６μｍ）となる位置で界面位置が安定した状態を示している。

図６（ｂ）は、圧力発生素子１２に電圧が印加され始めた状態を示している。本実施形態の圧力発生素子１２は電気熱変換体（ヒータ）である。即ち、圧力発生素子１２は、吐出信号に応じて電圧パルスが印加されることにより急激に発熱し、接触する第１の液体中に膜沸騰を生じさせる。図では、膜沸騰によって泡１９が生成された状態を示している。泡１９が生成された分、第１の液体３１と第２の液体３２の界面はｚ方向（圧力室の高さ方向）に移動し、第２の液体３２は吐出口１１よりｚ方向に押し出されている。

図６（ｃ）は、膜沸騰によって発生した泡１９の体積が増大し、第２の液体３２は吐出口１１より更にｚ方向に押し出された状態となっている。

図６（ｄ）は、泡１９が大気に連通した状態を示している。本実施形態においては泡１９が最大に成長した後の収縮段階において、吐出口１１から圧力発生素子１２側に移動した気液界面と泡１９とが連通する。

図６（ｅ）は、液滴３０が吐出された状態を示している。図６（ｄ）のように泡１９が大気に連通したタイミングにおいて既に吐出口１１より突出している液体は、その慣性力によって液流路１３から離脱し、液滴３０となってｚ方向へ飛翔する。一方、液流路１３においては、吐出によって消費された分の液体が、液流路１３の毛細管力によって吐出口１１の両側から供給され、吐出口１１には再びメニスカスが形成される。そして、再び図６（ａ）に示すような、ｙ方向に流動する第１の液体と第２の液体の平行流が形成される。

このように、本実施形態においては、第１の液体３１と第２の液体３２が平行流として流動している状態で、図６（ａ）～（ｅ）に示す吐出動作を行う。再度図２を参照しながら具体的に説明すると、ＣＰＵ５００は、液体循環ユニット５０４を用いて、第１の液体の流量及び第２の液体の流量を一定に保ちつつこれら液体を吐出ヘッド１内で循環させる。そして、そのような制御を持続しながら、ＣＰＵ５００は、吐出データに従って吐出ヘッド１に配された個々の圧力発生素子１２に電圧を印加する。

なお、液体が流動している状態で吐出動作を行う場合、液体の流動が吐出性能に影響を与えることが懸念される場合がある。しかし、一般的なインクジェット記録ヘッドにおいて、液滴の吐出速度は数ｍ/ｓ～十数ｍ/ｓのオーダーであり、数ｍｍ/ｓ～数ｍ/ｓのオーダーである液流路内の流動速度に比べて遥かに大きい。よって、第１の液体と第２の液体が数ｍｍ/ｓ～数ｍ/ｓで流動した状態で吐出動作が行われても、吐出性能が影響を受けるおそれは少ない。

図６では泡１９と大気とが圧力室１８内で連通する構成を示したが、例えば、泡１９が吐出口１１の外側（大気側）で大気と連通しても良く、また、泡１９が大気と連通することなく消泡する形態であっても良い。

図６で説明したような吐出動作は、液体を流動させた状態で行うこともできるし、液体を一時的に停止させた状態で行うこともできる。例えば、液体が流動している状態で吐出動作を行う場合、液体の流動が吐出性能に影響を与えることが懸念される。しかし、一般的なインクジェット記録ヘッドにおいて、液滴の吐出速度は数ｍ/ｓ～十数ｍ/ｓのオーダーであり、数ｍｍ/ｓ～数ｍ/ｓのオーダーである液流路（圧力室）内の流動速度に比べて遥かに大きい。よって、第１の液体３１と第２の液体３２が数ｍｍ/ｓ～数ｍ/ｓで流動おきすけおきすけした状態で吐出動作が行われても、吐出性能が影響を受けるおそれは少ない。

一方、液体が停止している状態で吐出動作を行う場合、吐出動作に伴って第１の液体３１と第２の液体３２の界面位置が変動してしまうことが懸念される。但し、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、液体の流動を停止することによって直ちに拡散の影響されるわけではない。流動を停止しても、その停止期間が吐出動作を行う程度の短期間であれば、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は維持され、その状態で吐出動作を行うことができる。

いずれにせよ、第１の液体３１と第２の液体３２の界面が安定した位置に保持されていれば、流動の有無によらず吐出動作は安定した状態で行うことができる。

（界面形成距離と吐出口の位置の関係）
次に、吐出口１１で正常な吐出動作を行うための、界面の長さ（距離）及び吐出口に対する界面の位置について説明する。第１の液体３１と第２の液体３２とは、互いに接触した位置から直ぐに安定した界面を形成するとは限らない。第１の液体３１と第２の液体３２が互いに接触した時点から安定した界面が得られるまでには、ある程度の移動距離が必要となることがある。以下、本明細書において、第１の液体３１と第２の液体３２が互いに接触してから安定した界面が得られるまでに必要とされる移動距離を界面安定化距離Ｌｅと称する。

界面安定化距離Ｌｅは、管路に流入した流れが発達し安定するまでの助走距離を基準として考えることができ、平行流の場合、例えば以下の式３で求めることができる。

ここで、Ｒｅはレイノルズ数、Ｄｅは相当直径を表す。相当直径Ｄｅは、流路断面積Ａｆと濡れ縁長さＷｐから式４によって、算出される。
Ｄｅ＝４Ａｆ／Ｗｐ ・・・ （式４）

即ち、界面安定化距離Ｌｅは、式５で求めることができる。

一方、第１の液体３１と第２の液体３２が互いに接触してから吐出口１１までの距離を、本明細書では界面形成距離Ｌと称する。図４に示す本実施形態の場合、界面形成距離Ｌは第１の流入口２０から吐出口１１までの距離となる。第１の液体３１と第２の液体３２とが、吐出口１１の位置において安定した界面を形成するためには、界面形成距離Ｌと界面安定化距離ＬｅがＬ＞Ｌｅの関係を満足することが求められる。

図７（ａ）～（ｃ）は、本実施形態における界面の形成状態を詳しく説明する図である。ここでは、第１の液体３１の粘度η₁と第２の液体３２の粘度η₂が等しい（η_r＝１）条件のもとで、第１の液体３１の流量Ｑ₁と第２の液体３２の流量Ｑ₂の大小関係が異なる場合を示している。

図７（ａ）は、第１の液体３１の流量Ｑ₁と第２の液体３２の流量Ｑ₂が等しい場合（Ｑ₁＝Ｑ₂）を示している。粘度比がη_r＝１であるため、水相厚比はｈ_r＝０．５となる。第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、第１の液体３１が第１の流入口２０から流入した位置とほぼ同じ位置からｈ_r＝０．５の水層厚比が得られ、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は水層厚比ｈ_r＝０．５のもとで安定する。

図７（ｂ）は、第１の液体３１の流量Ｑ₁が第２の液体３２の流量Ｑ₂よりも小さい場合（Ｑ₁＜Ｑ₂）を示している。この場合、水相厚比はｈ_r＜０．５となる。第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、第１の液体３１が第１の流入口２０から流入し、界面安定化距離Ｌｅだけｙ方向に移動した後に、ｈ_r＜０．５の水層厚比で安定する。

図７（ｃ）は、第１の液体３１の流量Ｑ₁が第２の液体３２の流量Ｑ₂よりも大きい場合（Ｑ₁＞Ｑ₂）を示している。この場合、水相厚比はｈ_r＞０．５となる。第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、第１の液体３１が第１の流入口２０から流入し、界面安定化距離Ｌｅだけｙ方向に移動した後にｈ_r＞０．５の水層厚比で安定する。

いずれの場合であっても、本実施形態においては、第１の液体３１と第２の液体３２の界面が安定するまでに必要な界面安定化距離Ｌｅよりも大きい界面形成距離Ｌが得られるように、吐出口１１と第１の流入口２０との相対的な位置が定められている。

即ち、本実施形態によれば、第１の液体３１と第２の液体３２の流動方向（ｙ方向）において、第１の液体３１が流入する第１の流入口２０を、吐出口１１よりも上流の位置に設けている。これにより、第１の液体３１と第２の液体３２の界面を吐出口１１よりも上流の位置で安定化させ、吐出口１１においては、良好な吐出動作を維持することが可能となる。

（第２の実施形態）
図８（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態における液流路１３を示す図である。本実施形態の液流路１３には、第１の液体３１と第２の液体３２を隔てた状態でｙ方向に平行に移動させるためのＬ字型の合流壁１６及び分流壁１７が設けられている。合流壁１６は第１の液体３１と第２の液体の合流部に設けられる壁である。分流壁１７は、第１の液体３１と第２の液体３２を分流させるための壁である。即ち、第１の液体３１と第２の液体３２は、第１の実施形態のように角度を持って合流したり分流したりすることなく、平行な状態で合流及び分流するため、合流及び分流に係る流れの乱れを少なく抑えることができる。

第１の液体３１と第２の液体３２は、合流壁１６の下流側の端部で互いに接触し合流し平行流を形成する。本実施形態において、合流壁１６の高さＨｅは、液流路１３の半分Ｈｅ＝（ｈ₁＋ｈ₂）／２とする。吐出口１１を通過した第１の液体３１と第２の液体３２は、その後、分流壁１７によって上下に分流される。

図９（ａ）～（ｃ）は、本実施形態における界面の形成状態を詳しく説明する図である。ここでは、第１の液体３１の粘度η₁と第２の液体３２の粘度η₂が等しい（η_r＝１）条件のもとで、第１の液体３１の流量Ｑ₁と第２の液体３２の流量Ｑ₂の大小関係が異なる場合を示している。なお、図９（ａ）～（ｃ）において、分流壁１７は省略して示している。

図９（ａ）は第１の液体３１の流量Ｑ₁と第２の液体３２の流量Ｑ₂が等しい場合（Ｑ₁＝Ｑ₂）を示す。粘度比がη_r＝１であるため、水相厚比はｈ_r＝０．５となる。即ち、第１の液体３１と第２の液体３２の界面の高さは合流壁１６の高さとほぼ一致し、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、合流壁１６の端部とほぼ同じ位置からｈ_r＝０．５の水層厚比で安定する。

図９（ｂ）は第１の液体３１の流量Ｑ₁が第２の液体３２の流量Ｑ₂よりも小さい場合（Ｑ₁＜Ｑ₂）を示す。この場合、水相厚比はｈ_r＜０．５となる。即ち、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、界面安定化距離Ｌｅだけｙ方向に移動した後に、合流壁１６よりも低い位置で安定する。

図９（ｃ）は第１の液体３１の流量Ｑ₁が第２の液体３２の流量Ｑ₂よりも大きい場合（Ｑ₁＞Ｑ₂）を示す。この場合、水相厚比はｈ_r＞０．５となる。即ち、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、界面安定化距離Ｌｅだけｙ方向に移動した後に、合流壁１６よりも高い位置で安定する。

いずれの場合であっても、本実施形態においては、第１の液体３１と第２の液体３２の界面が安定するまでに必要な界面安定化距離Ｌｅよりも大きな界面形成距離Ｌが設けられている。

図１０（ａ）～（ｃ）は、図９（ａ）～（ｃ）で示した本実施形態の界面形成状態と比較するための図である。図１０（ａ）～（ｃ）において図９（ａ）～（ｃ）と異なる点は、合流壁１６が吐出口１１まで延在していることである。即ち、本比較例の場合、界面形成距離はＬ＝０となる。

図１０（ａ）は、第１の液体３１の流量Ｑ₁と第２の液体３２の流量Ｑ₂が等しい場合（Ｑ₁＝Ｑ₂）を示す。この場合は、図９（ａ）と同様、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は合流壁１６の高さとほぼ一致し、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、合流壁１６の端部即ち吐出口１１の直下とほぼ同じ位置からｈ_r＝０．５の水層厚比で安定する。

これに対し、図１０（ｂ）及び（ｃ）は、第１の液体３１の流量Ｑ₁と第２の液体３２の流量Ｑ₂が異なる場合（Ｑ₁＜Ｑ₂又はＱ₁＞Ｑ₂）を示す。この場合、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は水相厚比がｈ_r＝０．５ではない位置で安定し、その界面高さは合流壁１６の高さＨｅとは異なる。即ち、第１の液体３１と第２の液体３２が合流壁１６の端部を通過してから安定した界面を形成するまでには、所定の界面安定化距離Ｌｅが必要となる。従って、図１０（ｂ）及び（ｃ）の場合は、Ｌ＞Ｌｅが満足されず、正常な吐出動作を行えないおそれが生じる。

第１の液体の流量Ｑ₁と第２の液体の流量Ｑ₂及びこれらの比については、液体循環ユニット５０４（図２参照）が一定値を維持するように制御している。しかしながら、このような制御の下であっても、個々の液流路１３では、液体循環ユニット５０４内のポンプの動作の変動等により上記流量が少なからず変動することがある。即ち、液体循環ユニット５０４が図１０（ａ）の状態となるように制御したとしても、個々の液流路１３においては図１０（ｂ）の状態となったり同図（ｃ）の状態となったりすることがあり、吐出動作が不安定になる。

これに対し、図９（ａ）～（ｃ）のように、合流壁１６の端部を吐出口１１よりも十分上流に位置するように設けておけば、界面形成距離Ｌを界面安定化距離Ｌｅよりも大きく（Ｌ＞Ｌｅ）することができる。即ち、個々の液流路１３において第１の液体３１と第２の液体３２の流量に多少のばらつきが生じたとしても、吐出口１１の直下では安定した界面を形成し安定した吐出動作を行うことが可能となる。

図１１（ａ）～（ｃ）は、図１０（ａ）～（ｃ）に対し、分流壁１７を追加して示した図である。図１１（ａ）は第１の液体３１の流量Ｑ₁と第２の液体３２の流量Ｑ₂が等しい場合（Ｑ₁＝Ｑ₂）を示す。この場合は、図１０（ａ）と同様、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、合流壁１６の端部とほぼ同じ位置、即ち吐出口１１の上流側直下の位置からｈ_r＝０．５の水層厚比で安定する。そして、第１の液体３１と第２の液体３２は、分流壁１７の先端位置、即ち吐出口１１の下流側直下の位置で分流し、第１の液体３１は下側の流路に第２の液体３２は上側の流路３２に流入する。

図１１（ｂ）は第１の液体３１の流量Ｑ₁が第２の液体３２の流量Ｑ₂よりも小さい場合（Ｑ₁＜Ｑ₂）を示す。この場合、水相厚比はｈ_r＜０．５となる。第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、合流壁１６の端部から所定の界面安定化距離Ｌｅだけｙ方向に移動した後に、合流壁１６よりも低い位置で安定する。その後、分流壁１７によって分流され、上側の液流路は第２の液体３２のみが流れ、下側の液流路は第１の液体３１と第２の液体３２が混在することになる。下側の液流路では、再び所定の界面安定化距離Ｌｅ´だけｙ方向に移動した後、所定の水層厚比ｈ_r＜０．５で安定する。

図１１（ｃ）は第１の液体３１の流量Ｑ₁が第２の液体３２の流量Ｑ₂よりも大きい場合（Ｑ₁＞Ｑ₂）を示す。この場合、水相厚比はｈ_r＞０．５となる。即ち、第１の液体３１と第２の液体３２の界面は、合流壁１６の端部から所定の界面安定化距離Ｌｅだけｙ方向に移動した後に、合流壁１６よりも高い位置で安定する。その後、分流壁１７によって分流され、上側の液流路は第２の液体３２と第１の液体が混在して流れ、下側の液流路は第１の液体３１のみが流れることになる。上側の液流路では、再び所定の界面安定化距離Ｌｅ´だけｙ方向に移動した後、所定の水層厚比ｈ_r＞０．５で安定する。

本実施形態において、分流壁１７は、吐出口１１の外側に設けられてさえいれば、その設置位置は、吐出口１１における吐出状態に大きな影響を与えるものではない。分流壁１７の下流側において、界面安定化距離Ｌｅ´が生じるからである。即ち、正常な吐出動作を得るという観点において、分流壁１７は、吐出口１１よりも下流側に設けられていればよく、合流壁１６のように吐出口からの距離が制限されるものではない。但し、第１の液体３１と第２の液体３２の界面が吐出口１１の近傍で非対称であると、吐出液滴３０に含まれる第２の液体の割合が不安定になるおそれがある。よって、このような観点で言えば、分流壁１７は吐出口１１からなるべく距離を置いた位置に配されることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の液体３１と第２の液体３２の流動方向（ｙ方向）において、第１の液体３１と第２の液体３２を隔てた状態で平行に移動させるための合流壁１６の下流側の端部を、吐出口１１よりも上流側の位置に設けている。これにより、第１の液体３１と第２の液体３２の界面を吐出口１１よりも上流の位置で安定化させ、吐出口１１においては、良好な吐出動作を維持することが可能となる。

（第３の実施形態）
本実施形態においても、図１～図３に示した吐出ヘッド１及び液体吐出装置を使用する。

図１２（ａ）～（ｄ）は、本実施形態における液流路１３の構成を示す図である。第１の実施形態で説明した液流路１３と異なる点は、第１の液体３１と第２の液体３２に加えて、第３の液体３３を液流路１３内に流動させることである。第３の液体を液流路１３内に流動させることにより、臨界圧力の大きい発泡媒体を第１の液体とし、第２の液体及び第３の液体には異なる色のインクや高濃度樹脂ＥＭ等を採用することができる。

本実施形態において、液流路１３の底部に相当するシリコン基板１５には、第２の流入口２１、第３の流入口２２、第１の流入口２０、第１の流出口２５、第３の流出口２７、第２の流出口２６が、ｙ方向においてこの順に形成されている。そして、吐出口１１と圧力発生素子１２を含む圧力室１８は、第１の流入口２０と第１の流出口２５のほぼ中央に配されている。

第１の流入口２０を介して液流路１３に供給された第１の液体３１は、ｙ方向（破線矢印で示す方向）に流動した後、第１の流出口２５より流出される。また、第２の流入口２１を介して液流路１３に供給された第２の液体３２は、ｙ方向（白矢印で示す方向）に流動した後、第２の流出口２６より流出される。第３の流入口２２を介して液流路１３に供給された第３の液体３３は、ｙ方向（黒矢印で示す方向）に流動した後、第３の流出口２７より流出される。

即ち、液流路１３のうち、第１の流入口２０と第１の流出口２５の間は第１の液体３１と第２の液体３２と第３の液体３３が共にｙ方向に流動する。圧力発生素子１２は第１の液体３１と接触し、吐出口１１の近傍では大気に曝された第２の液体３２がメニスカスを形成し、第３の液体３３は第１の液体３１と第２の液体３２との間を流動している。

本実施形態において、ＣＰＵ５００は、液体循環ユニット５０４を介して第１の液体３１の流量Ｑ₁、第２の液体の流量Ｑ₂、第３の液体の流量Ｑ₃を制御し、図１２（ｄ）に示すような三層の平行流を定常的に形成する。そして、そのような三層の平行流が形成された状態で、吐出ヘッド１の圧力発生素子１２を駆動し、吐出口１１より液滴を吐出させる。このようにすれば、吐出動作によって界面位置が乱れたとしても、短時間で図１２（ｄ）に示すような三層の平行流が復元され、次の吐出動作を即座に開始することが可能となる。

本実施形態において良好な吐出動作を維持するためには、吐出口１１の直下に界面が安定した三層の平行流が存在することが求められる。このため、本実施形態では、第１の流入口２０から吐出口１１までの界面形成距離Ｌ１が、第３の液体３３と第１の液体３１の界面安定化距離Ｌｅ１よりも大きな値となるように、吐出口１１に対する第１の流入口２０の位置決めを行う（Ｌ１＞Ｌｅ１）。これにより、第３の液体３３と第１の液体３１の界面は、所定の界面安定化距離Ｌｅ１（不図示）を移動し、安定した状態で吐出口１１に到達する。

なお、液流路１３における第２の液体３２と第３の液体３３が合流する位置については、第１の液体３１が合流する位置よりも更に上流にあれば、特に制限されるものではない。しかし、第１の液体３１が合流した位置で第２の液体３２と第３の液体３３の界面が不安定であると、第３の液体３３と第１の液体３１の界面も安定し難くなるおそれが生じる。このため、第２の液体３２と第３の液体３３の界面は、第１の液体３１が合流する位置において既に安定していることが好ましい。よって、本実施形態においては、第３の流入口２２から第１の流入口２０までのが、第２の液体３２と第３の液体３３の界面安定化距離Ｌｅ２よりも大きな値となるように、第３の流入口２２の位置決めを行う（Ｌ２＞Ｌｅ２）。これにより、第２の液体３２と第３の液体３３の界面は、所定の界面安定化距離Ｌｅ２（不図示）を移動し、安定した状態で第１の流入口２０に到達する。

以上の条件の下、本実施形態の液流路１３において、第１の液体３１、第２の液体３２及び第３の液体３３は、以下のように流動する。即ち、第２の液体３２がｙ方向に移動している途中で第３の液体３３が流入され、所定の界面安定化距離Ｌｅ１（不図示）を移動した後、第２の液体３２と第３の液体３３の界面が安定する。そして、この界面を維持しながら第２の液体３２と第３の液体３３がｙ方向に移動している途中で、第１の液体３１が流入され、所定の界面安定化距離Ｌｅ２（不図示）を移動した後、第３の液体３３と第１の液体３１の界面が安定する。その結果、吐出口１１の直下においては、第２の液体３２と第３の液体３３の界面も、第３の液体３３と第１の液体３１の界面も共に安定した三層の平行流が得られる。即ち、吐出口１１においては、第１～第３の液体を所定の割合で含む液滴を、良好な吐出動作の下で安定して吐出させることが可能となる。

（第１の液体と第２の液体の具体例）
以上説明した実施形態の構成では、第１の液体３１は膜沸騰を生じさせるための発泡媒体、第２の液体３２及び第３の液体は吐出口から外部に吐出するための吐出媒体、というようにそれぞれに求められる機能が明確になる。このため、上記実施形態の構成によれば、第１の液体３１、第２の液体３２及び第３の液体３３に含有させる成分の自由度を従来よりも高めることができる。以下、このような構成における発泡媒体（第１の液体）と吐出媒体（第２の液体、第３の液体）について、具体例を挙げて詳しく説明する。

上記実施形態の発泡媒体（第１の液体３１）としては、電気熱変換体が発熱した際に発泡媒体中に膜沸騰が生じ、生成された気泡が急激に増大すること、即ち熱エネルギを効率的に発泡エネルギに変換可能な高い臨界圧力を有することが求められる。このような媒体としては、特に水が好適である。水は、分子量が１８と小さいにも関わらず高い沸点（１００℃）と高い表面張力（１００℃で５８．８５ｄｙｎｅ／ｃｍ）を有し、約２２ＭＰａと大きな臨界圧力を有する。即ち、膜沸騰時における発泡圧力も非常に大きい。一般に、膜沸騰を利用してインクを吐出する方式のインクジェット記録装置においても、染料や顔料のような色材を水に含有させたインクを好適に用いている。

但し、発泡媒体は水に限定されるものではない。臨界圧力が２ＭＰａ以上であれば（好ましくは５ＭＰａ以上であれば）、発泡媒体としての機能を果すことはできる。水以外の発泡媒体の例としては、例えばメチルアルコールやエチルアルコールが挙げられ、水にこれら液体を混合させたものを発泡媒体として用いることもできる。また、上述のように染料や顔料などの色材や、その他の添加剤などを水に含有させたものも用いることができる。

一方、上記実施形態の吐出媒体（第２の液体３２、第３の液体３３）については、発泡媒体のように膜沸騰を生じさせるための物性は要求されない。また、電気熱変換体（ヒータ）上にコゲが付着すると、ヒータ表面の平滑性が損なわれたり熱伝導率が低下したりして発泡効率の低下が懸念されるが、吐出媒体はヒータに直に接触しないので、含有する成分が焦げるおそれも少ない。即ち、吐出媒体においては、従来のサーマルヘッドのインクに比べ膜沸騰を生じさせたりコゲを回避したりするための物性条件が緩和され、含有成分の自由度が増し、結果として吐出後の用途に適した成分をより積極的に含有させることが可能となる。

例えば、ヒータ上で焦げ易いことを理由に従来は使用されていなかった顔料を、上記実施形態では吐出媒体に積極的に含有させることができる。また、臨界圧力が非常に小さな水性インク以外の液体も、上記実施形態では吐出媒体として使用することができる。更に、紫外線硬化型インク、導電性インク、ＥＢ（電子線）硬化型インク、磁性インク、ソリッド型インクなど、従来のサーマルヘッドでは対応困難であった特別な機能を有する様々なインクを、吐出媒体として用いることが可能となる。また、吐出媒体として血液や培養液中の細胞などを用いれば、上記実施形態の液体吐出ヘッドを画像形成以外の様々な用途に利用することもできる。バイオチップ作製や電子回路印刷などの用途にも有効である。

特に、第１の液体（発泡媒体）を水又は水に類似した液体、第２の液体と第３の液体（吐出媒体）を水よりも粘度の高い顔料インクとし、第２、第３の液体のみを吐出させる形態は、上記実施形態の有効な用途の１つである。このような場合も、図５（ａ）で示したように、流量比Ｑ_r＝Ｑ₂/Ｑ₁をなるべく小さくして水相厚比ｈ_rを抑えることが有効である。尚、吐出媒体としての液体については制限がないので、第１の液体で挙げたような液体と同じ液体を用いることもできる。例えば上記液体がいずれも水を多く含有したインクであっても、例えば使用の形態といった状況に応じて、一方のインクを第１の液体、他方のインクを第２の液体として用いることができる。

（吐出液滴を混合液とする例）
次に、吐出液滴３０に、第１の液体３１と第２の液体３２、或いは更に第３の液体３３を所定の割合で混合した状態で吐出する場合について説明する。例えば、第１の液体３１と第２の液体３２を異なる色のインクとした場合、双方の液体の粘度及び流量に基づいて算出したレイノルズ数が所定の値より小さい関係を満たしていれば、これらインクは液流路１３及び圧力室１８の中で混色することなく層流となる。即ち、液流路及び圧力室の中における第１の液体３１と第２の液体３２の流量比Ｑ_rを制御することにより、水相厚比ｈ_rひいては吐出液滴３０における第１の液体３１と第２の液体３２の混合比を所望の割合に調整することができる。

例えば、第１の液体をクリアインク、第２の液体をシアンインク（或はマゼンタインク）とすれば、流量比Ｑ_rを制御することにより様々な色材濃度のライトシアンインク（或はライトマゼンタインク）を吐出することができる。また、第１の液体をイエローインク、第２の液体をマゼンタインクとすれば、流量比Ｑ_rを制御することにより、色相が段階的に異なる複数種類のレッドインクを吐出することができる。即ち、第１の液体と第２の液体が所望の割合で混合された液滴を吐出することができれば、その混合比を調整することにより、印刷媒体で表現される色再現範囲を従来よりも拡大することができる。

また、吐出直前まで混合させず吐出直後より混合させることが好ましい２種類の液体を用いる場合にも、本実施形態の構成は有効である。例えば、画像印刷においては、発色性に優れた高濃度顔料インクと、耐擦過性のような堅牢性に優れた樹脂ＥＭ（樹脂エマルジョン）を印刷媒体に同時に付与することが好ましい場合がある。しかしながら、顔料インクに含まれる顔料成分と樹脂ＥＭに含まれる固形分は粒子間距離が近接すると凝集しやすく分散性が損なわれる傾向がある。よって、第１の液体を高濃度樹脂ＥＭ（エマルジョン）とし、第２の液体を高濃度顔料インクとしながら、これら液体の流速を制御することによって平行流を形成すれば、２つの液体は吐出後の印刷媒体上で混合し凝集する。即ち、高い分散性の下で好適な吐出状態を維持しながら、着弾後においては高い発色性と高い堅牢性を有する画像を得ることが可能となる。

なお、このような吐出後の混合を目的とする場合には、圧力発生素子の形態によらず、圧力室内において２つの液体を流動させることの有効性が発揮されることになる。即ち、例えば圧力発生素子としてピエゾ素子を用いる構成のように、臨界圧力の制限やコゲの問題がそもそも提起されないような構成であっても、上記実施形態は有効に機能する。

１ 液体吐出ヘッド
１１ 吐出口
１２ 圧力発生素子
１３ 液流路
３１ 第１の液体
３２ 第２の液体

Claims (16)

1. 第１の液体と第２の液体が流動する液流路と、
   前記第１の液体を加圧する圧力発生素子と、
   前記加圧によって、前記第２の液体を前記流動する方向と交差する方向に吐出するための吐出口と、
   を備える液体吐出ヘッドにおいて、
   前記流動する方向において、前記第１の液体と前記第２の液体が前記液流路内で合流する位置から前記吐出口までの距離は、前記第１の液体と前記第２の液体が互いに接触してから安定した界面が得られるまでの界面安定化距離よりも大きく、
   レイノルズ数をＲｅ、前記液流路の断面積をＡｆ、前記液流路の濡れ縁の長さをＷｐ、前記界面安定化距離をＬｅとしたとき、前記界面安定化距離Ｌｅは以下の式で算出されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
   
2. 前記液流路には、前記流動する方向において前記第２の液体の流入口、前記第１の液体の流入口、前記吐出口、前記第１の液体の流出口、及び前記第２の液体の流出口が、この順に設けられており、前記第１の液体と第２の液体が合流する位置は、前記第１の液体の流入口が設けられた位置である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記液流路には、前記流動する方向の前記吐出口よりも上流側に、前記第１の液体と前記第２の液体とを互いに隔てた状態で前記流動の方向に移動させる合流壁が設けられており、前記第１の液体と第２の液体が合流する位置は、前記合流壁の前記流動の方向における下流側の端部の位置である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記液流路には、前記流動する方向における前記吐出口よりも下流側の位置に、前記第１の液体と前記第２の液体とを分流させる分流壁が設けられている請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記圧力発生素子は、前記第１の液体と前記第２の液体が流動している状態で前記第１の液体を加圧する請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記圧力発生素子は、前記第１の液体と前記第２の液体が停止している状態で前記第１の液体を加圧する請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第２の液体は、前記圧力発生素子が駆動されることにより、前記第１の液体との界面を介して受けた圧力によって前記吐出口より吐出される請求項１から６いずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 第１の液体と、第３の液体と、第２の液体とがこの順で並ぶように流動する液流路と、
   前記第１の液体を加圧する圧力発生素子と、
   前記加圧によって、前記第２の液体を前記流動の方向と交差する方向に吐出するための吐出口と、
   を備える液体吐出ヘッドにおいて、
   前記流動する方向において、前記第１の液体が前記液流路内に合流する位置から前記吐出口までの距離は、前記第１の液体と前記第３の液体が互いに接触してから安定した界面が得られるまでの界面安定化距離よりも大きく、
   レイノルズ数をＲｅ、前記液流路の断面積をＡｆ、前記液流路の濡れ縁の長さをＷｐ、前記界面安定化距離をＬｅとしたとき、前記界面安定化距離Ｌｅは以下の式で算出されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
   
9. 前記流動する方向において、前記第２の液体と前記第３の液体が前記液流路内で合流する位置から前記第１の液体が前記液流路内に合流する位置までの距離は、前記第２の液体と前記第３の液体が互いに接触してから安定した界面が得られるまでの第２の界面安定化距離よりも大きい請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記吐出口から吐出される液体に前記第１の液体は含まれない請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記圧力発生素子は、電圧が印加されることによって発熱して前記第１の液体に膜沸騰を生じさせる請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記第１の液体は、水または２ＭＰａ以上の臨界圧力を有する水性の液体である請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記第２の液体は、顔料を含む水性インクまたはエマルジョンである請求項１１又は１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記第２の液体は、紫外線硬化型インクである請求項１１又は１２に記載の液体吐出ヘッド。
15. 第１の液体と第２の液体が流動する液流路と、
    前記第１の液体を加圧する圧力発生素子と、
    前記加圧によって、前記第２の液体を前記流動の方向と交差する方向に吐出するための吐出口と、
    を備える液体吐出ヘッドと、
    前記液流路における前記第１の液体と前記第２の液体の流動を制御するための流動制御手段と、
    前記圧力発生素子を駆動する駆動手段と、
    を備える液体吐出装置であって、
    前記流動する方向において、前記第１の液体と前記第２の液体が前記液流路内で合流する位置から前記吐出口までの距離は、前記第１の液体と前記第２の液体が互いに接触してから安定した界面が得られるまでの界面安定化距離よりも大きく、
    レイノルズ数をＲｅ、前記液流路の断面積をＡｆ、前記液流路の濡れ縁の長さをＷｐ、前記界面安定化距離をＬｅとしたとき、前記界面安定化距離Ｌｅは以下の式で算出されることを特徴とする液体吐出装置。
    
16. 第１の液体と第２の液体が流動する液流路と、
    前記第１の液体を加圧する圧力発生素子と、
    前記加圧によって、前記第２の液体を前記流動の方向と交差する方向に吐出するための吐出口と、
    を備え、複数配列されることによって液体吐出ヘッドを構成するための液体吐出モジュールであって、
    前記流動する方向において、前記第１の液体と前記第２の液体が前記液流路内で合流する位置から前記吐出口までの距離は、前記第１の液体と前記第２の液体が互いに接触してから安定した界面が得られるまでの界面安定化距離よりも大きく、
    レイノルズ数をＲｅ、前記液流路の断面積をＡｆ、前記液流路の濡れ縁の長さをＷｐ、前記界面安定化距離をＬｅとしたとき、前記界面安定化距離Ｌｅは以下の式で算出されることを特徴とする液体吐出モジュール。
    

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