JPH0970969A

JPH0970969A - 液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、ヘッドキットおよび液体吐出ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH0970969A
Application number: JP22687095A
Authority: JP
Inventors: Fumi Yoshihira; 文吉平; Takeshi Okazaki; 猛史岡崎; Toshio Kashino; 俊雄樫野; Yoshie Nakada; 佳恵中田; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Makiko Kimura; 牧子木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】可動可能な状態の分離壁を有した液体吐出ヘ
ッドにおいて、従来の製造ラインを有効に活用し、かつ
工程数の増加を極力抑えた液体吐出ヘッドの製造方法、
そのような製造方法により得られた液体吐出ヘッド等を
提供すること。【解決手段】ＳＵＳ基板１１１に可動部材および天板
の入る部分をレジスト１１２で形成し（（Ａ））、露光
現像した後、電気メッキを行いニッケル板１１３を形成
し（（Ｂ））、その後、ＳＵＳ基板に発泡液流路用のパ
ターニングを行い（（Ｃ））、露光現像した後、ニッケ
ル板１１４を成長し（（Ｄ））、ＳＵＳ基板からニッケ
ル板１１３，１１４を剥がし、レジスト１１２，１１２
ａを除去し、発泡液流路１１６と可動部材１１７および
天板の吐出液流路１１６を位置決めするための溝１１８
が形成されたニッケル板１１５を得る（（Ｅ））。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギー等に
よる気泡の発生によって、所望の液体を吐出する液体吐
出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッ
ジ、液体吐出装置、ヘッドキットおよび液体吐出ヘッド
の製造方法に関する。

【０００２】特に、本発明は、気泡の発生を利用して変
位する可動部材を用いる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッ
ドを用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置、ヘッド
キットおよび液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

【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，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、特公昭６
１−５９９１１号、特公昭６１−５９９１４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
段としての発熱体（電気熱変換体）とが一般的に配され
ている。

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

【０００７】このようにバブルジェット技術が多方向に
利用されるに従って、さらに高品位な画質の達成や高粘
度液体等の種々の液体の良好吐出が望まれ、従来に比べ
さらに液体の吐出効率が高く吐出力が高い、液体の吐出
方法や液体吐出ヘッドが望まれている。

【０００８】インク流路中で吐出エネルギー発生素子に
よって発生する気泡形成時の圧力波が吐出口方向とは反
対の液室側方向へ伝わる（バック波）によって生じる吐
出エネルギーの損失を防止するために、弁機構を流体抵
抗素子として利用する発明が、特開昭６３−１９７６５
２号公報あるいは特開昭６３−１９９９７２号公報に記
載されている。これらの公報に開示されている流路構造
はそれぞれ図１９（Ａ）および同図（Ｂ）に示されるも
のである。同図（Ａ）は斜視図であり、同図（Ｂ）は
（Ａ）のｂ−ｂ′線に沿う断面図である。同図におい
て、１は基板、２は発熱体、３はインク（吐出液）流
路、１０は弁機構、１１は吐出口、１２は共通液室であ
る。弁機構１０はインク液路３内の気泡を形成する電気
熱変換体２近傍の熱作用領域（電気熱変換体の面方向へ
の投影空間）よりも、インクの流れ方向に関して上流側
に配置されている。そして、これらの弁機構１０はバッ
ク波によって上流側へのバック波の伝搬を防止するよう
に動作することで、吐出エネルギーの損失防止を図るも
のである。

【０００９】他方、バブルジェット記録方法において
は、発熱体がインクに接した状態で、加熱を繰り返すた
め、発熱体の表面にインクのコゲによる堆積物が発生す
るが、インクの種類によってはこの堆積物が多く発生す
ることで、気泡の発生を不安定にしてしまい、良好なイ
ンクの吐出を行うことが困難な場合があった。また、吐
出すべき液体が熱に弱い液体の場合や十分に発泡が得ら
れにくい液体の場合においても、吐出すべき液体を変質
させず、良好に吐出するための方法が望まれていた。

【００１０】このような観点から、発泡する液体（発泡
液）と吐出する液体（吐出液）とを別液体とし、発泡液
の発泡による圧力を吐出液に伝達することで吐出液を吐
出する方法が、特公昭６１−５９９１６号、特開昭５５
−８１１７２号、特開昭５９−２６２７０号等の公報に
開示されている。これらの公報では、吐出液であるイン
クと発泡液とをシリコーンゴムなどの可撓性膜で分離
し、発熱体に吐出液が直接接しないようにすると共に、
発泡液の発泡による圧力を可撓性膜の変形によって吐出
液に伝える構成をとっている。このような構成によっ
て、発熱体表面の堆積物の防止等を達成している。

【００１１】しかしながら、上述の従来例のヘッドのよ
うに、気泡形成時のバック波を防止する弁機構を有する
ヘッドは、上流側に伝達されるバック波を防止する分、
液体の吐出効率を向上できるものの、このような構成
は、発泡時に発生する吐出力の内、あくまで上流側に逃
げようとする分だけを防止するものであり、さらに大き
な吐出エネルギー効率の向上、吐出力の向上を達成する
上では必ずしも充分な構成ではない。

【００１２】また、上述の吐出液と発泡液とを可撓性膜
で完全に分離する従来のヘッド構成においては、発泡時
の圧力を可撓性膜の変形によって吐出液側に伝える場合
に、発泡による圧力波を可撓性膜がかなり吸収してしま
い、また、可撓性膜の変位量もあまり大きくないため、
吐出液と発泡液とを分離することによる効果を得ること
はできるものの、吐出液の吐出エネルギー効率や吐出力
が低下してしまい所望の良好な吐出を得ることが困難に
なってしまう虞があった。

【００１３】上述のように、近年、バブルジェット技術
を用いた多方面への展開が成されつつあるが、こうした
中、粘度や熱的性質を含む吐出液体の特性の選択の自由
度を広げ、所望の良好な吐出を行うことができる液体吐
出方法、液体吐出ヘッド等が望まれている。

【００１４】

【背景技術】上述に鑑み、本出願人は、先に、次のもの
を提案している。

【００１５】液体を吐出する吐出口と、液体に熱を加え
ることで該液体に気泡を発生させる発熱体と、該発熱体
に面して設けられ、吐出口側に自由端を有し、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材と、を有する液流路
が配された液体吐出へッド、または、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
を発生させる発熱体が設けられた第２の液流路と、前記
第１の液流路と前記第２の液流路との問に配され、吐出
口方向に自由端を有し、前記第１液流路内での気泡の発
生による圧力に基づいて該自由端を前記第１の液流路側
に変位させて、前記圧力を前記第１の液流路に伝える可
動部材とを有する液体吐出へッド、これらの構成による
と、気泡の発生による圧力の多くを可動部材によって直
接吐出口側に効率よく伝達できるので、高吐出エネルギ
ー効率で、また高い吐出圧で液体を吐出することができ
る。

【００１６】特に、気泡の発生が行われる第２の液流路
とインクの吐出が行われる第１の液流路とを別に設ける
構成では、第２の液流路で発生した圧力（圧力波）を集
中して可動部材側に向けることができる。そして、この
圧力を吐出口方向に可動部材によって向けることができ
るため、さらに、吐出エネルギー効率、吐出圧を高める
ことができる。また、この様な構成の場合、第１の液流
路に伝わる圧力波その多くが吐出方向に向かう圧力であ
り第１の液流路内ではバック波そのものが始めから非常
に少ないのでリフィルも良好である。

【００１７】また、吐出液と発泡液として異なる液体を
用いた場合には、発熱体上への堆積物が低減でき、発泡
が生じない液体や発泡が困難である液体、加熱に弱い液
体等をも良好に吐出することができる。

【００１８】このような可動部材を有する分離壁と、該
可動部材を可動するための第２の液体を収納するための
第２の流路を有する新規な液体吐出ヘッドを製造する方
法としては、発熱体が設けられたヒータボード上にドラ
イフィルムなどの感光性樹脂を使用して第２の流路（以
下、発泡液流路という）の壁を形成してから、ヒータボ
ードに可動部材を有する分離壁を張り付ける方法と、可
動部材を有する分離壁の方にあらかじめ発泡液流路を形
成し、ヒータボードに張り付ける方法がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記液体吐出ヘッド
は、従来の可動部材を有しないヘッドと、部品構成がほ
ぼ同一で製造できるため、従来のインクジェットヘッド
製造ラインと部品をほとんどそのまま流用することが可
能となり、吐出効率の高いインクジェット記録ヘッドを
低コストで多量に供給することが可能となる。

【００２０】しかしながら、上記液体ヘッドを製造する
ため、可動部材を有する分離壁を組み込む工程が必要と
なるが、分離壁をヒーターボードと接合するには、ヒー
ターボードの表面はほぼフラットな面であり、つき当て
面がないため、両者の間での位置決めが困難である。ま
た、位置決め後、接着剤による仮止め工程が必要となる
が、仮止め用接着剤として２液混合タイプでは、効果時
間も長く、手間がかかるため、量産化にはさらに製造時
間を短縮しうる製法が望まれていた。また、紫外線硬化
タイプでは、接液および未硬化接着剤の混入する虞があ
る。

【００２１】本発明の目的は、可動可能な状態の分離壁
を有した、吐出エネルギー効率が良く、発熱体上への堆
積物を低減させた新規な液体吐出ヘッドにおいて、従来
の製造ラインを有効に活用し、信頼性のある液体吐出ヘ
ッドの製造方法を提供することにある。

【００２２】本発明の別の目的は、そのような製造方法
により得られた液体吐出ヘッド、該液体吐出ヘッドを含
むヘッドカートリッジ、液体吐出装置、該液体吐出ヘッ
ドを使用した液体吐出方法、そのような液体吐出方法に
よるインクを受けた記録物を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の第１の解決手段に従う液体吐出ヘッドの製
造方法は、吐出口に連通する第１の流路を構成する第１
凹部を有する第１部材を準備する工程と、該第１の流路
側に可動可能な可動部材を有する分離壁を準備する工程
と、該可動部材を可動するための液体を収納するための
第２の流路を構成する第２凹部を有する第２部材を準備
する工程と、該第２凹部に対応する位置に発熱素子を備
えた素子基板を準備する工程と、該第１部材と第２部材
を接合する工程とを有することを特徴とする。

【００２４】本発明の第２の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、吐出口に連通する第１の流路を構成
する第１凹部を有する第１部材を準備する工程と、該第
１の流路側に可動可能な可動部材と該可動部材を可動す
るための液体を収納するための第２凹部とを有する第２
部材とを準備する工程と、前記第２凹部に対応する位置
に発熱素子を備えた素子基板とを準備する工程と、前記
第１凹部と前記可動部材が対応するように前記第１部材
と前記第２部材とを接合する工程と、前記第２凹部と前
記発熱素子が対応するように、前記第２部材と前記素子
基板とを接合する工程とを有することを特徴とする。

【００２５】本発明の第３の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、上述の第１または第２の解決手段に
従う液体吐出ヘッドの製造方法において、前記可動部材
は、発熱素子に面して配され、前記第１の流路の液体の
流れ方向の下流側に自由端を有し、前記発熱素子により
気泡を発生させることで生じる圧力に基づいて前記自由
端を変位し、前記圧力を吐出口側に導くことを特徴とす
る。

【００２６】本発明の第４の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、上述の第１〜第３の解決手段のいず
れかに従う液体吐出ヘッドの製造方法において、前記第
１部材と第２部材の接合を、仮止め手段を使用すること
により行うことを特徴とする。

【００２７】本発明の第５の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、上述の第１〜第４の解決手段のいず
れかに従う液体吐出ヘッドの製造方法において、前記可
動部材を有する分離壁は、前記吐出用液体の流路に相当
する前記第１凹部を有する部材を位置決めおよび嵌合を
する、凹部または穴を有することを特徴とする。

【００２８】本発明の第６の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、上述の第１〜第５の解決手段のいず
れかに従う液体吐出ヘッドの製造方法において、前記第
１部材と、発熱素子とを備えた第２部材との接合の際の
位置決めのため、前記第２部材上に凹部を配設すること
を特徴とする。

【００２９】本発明の第７の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、上述の第６の解決手段に従う液体吐
出ヘッドの製造方法において、前記第１部材と前記第２
部材との接合が前記第１部材に振動を与えることによっ
て位置決めをする接合方法によることを特徴とする。

【００３０】本発明の第８の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、上述の第１〜第７の解決手段のいず
れかに従う液体吐出ヘッドの製造方法において、前記第
１部材と第２部材の接合が、前記第１部材のインク吐出
口と前記第２部材の発熱素子とを画像処理等の手段によ
る位置合わせを行う接合方法によることを特徴とする。

【００３１】本発明の第９の解決手段に従う液体吐出ヘ
ッドは、上述の第１〜第８のいずれかに記載の液体吐出
ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とする。

【００３２】本発明の第１０の解決手段に従う液体吐出
ヘッドは、上述の第９の解決手段に従う液体吐出ヘッド
において、前記発熱素子は、電気信号を受けることで熱
を発生する電気熱変換体であることを特徴とする。

【００３３】本発明の第１１の解決手段に従う液体吐出
ヘッドは、上述の第９または第１０の解決手段に従う液
体吐出ヘッドにおいて、前記気泡は前記発熱素子の熱に
よって液体に膜沸騰を生じさせることで発生する気泡で
あることを特徴とする。

【００３４】本発明の第１２の解決手段に従う液体吐出
ヘッドは、上述の第９〜第１１の解決手段のいずれかに
従う液体吐出ヘッドにおいて、前記可動部材は、ニッケ
ルや金等の金属もしくは樹脂で構成されていることを特
徴とする。

【００３５】本発明の第１３の解決手段に従う液体吐出
ヘッドは、上述の第９〜第１２の解決手段のいずれかに
従う液体吐出ヘッドにおいて、前記第２の流路には、前
記第１の流路に供給される液体と異なる液体であり、前
記第１の流路に供給される液体に対して、低粘度性、発
泡性、熱安定性の少なくとも１つの性質で優れている液
体が供給されることを特徴とする。

【００３６】本発明の第１４の解決手段に従う液体吐出
ヘッドは、上述の第９〜第１３の解決手段のいずれかに
従う液体吐出ヘッドにおいて、前記発熱素子が設けられ
た部分の前記第２の流路は、供給路を有する室形状を成
していることを特徴とする。

【００３７】本発明の第１５の解決手段に従うヘッドカ
ートリッジは、上述の第９〜第１４の解決手段のいずれ
かに従う液体吐出ヘッド液体吐出ヘッドと、該液体吐出
ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有する
ことを特徴とする。

【００３８】本発明の第１６の解決手段に従うヘッドカ
ートリッジは、上述の第１５の解決手段に従うヘッドカ
ートリッジにおいて、前記液体吐出ヘッドと、前記液体
容器とは分離可能であることを特徴とする。

【００３９】本発明の第１７の解決手段に従うヘッドカ
ートリッジは、上述の第１５または第１６の解決手段に
従うヘッドカートリッジにおいて、前記液体容器には液
体が再充填されていることを特徴とする。

【００４０】本発明の第１８の解決手段に従う液体吐出
装置は、上述の第９〜第１４の解決手段のいずれかに従
う液体吐出ヘッドと、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。

【００４１】本発明の第１９の解決手段に従う液体吐出
装置は、上述の第９〜第１４の解決手段のいずれかに従
う液体吐出ヘッドと、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。

【００４２】本発明の第２０の解決手段に従う液体吐出
装置は、上述の第１８または第１９の解決手段に従う液
体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドからインクを
吐出し、皮革に対して記録を行うことを特徴とする。

【００４３】本発明の第２１の解決手段に従う液体吐出
装置は、上述の第１８または第１９の解決手段に従う液
体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドからインクを
吐出し、プラスチックに対して記録を行うことを特徴と
する。

【００４４】本発明の第２２の解決手段に従う液体吐出
装置は、上述の第１８または第１９の解決手段に従う液
体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドからインクを
吐出し、金属に対して記録を行うことを特徴とする。

【００４５】本発明の第２３の解決手段に従う液体吐出
装置は、上述の第１８または第１９の解決手段に従う液
体吐出装置において、前記液体吐出ヘッドからインクを
吐出し、木材に対して記録を行うことを特徴とする。

【００４６】本発明の第２４の解決手段に従うヘッドキ
ットは、上述の第９〜第１４の解決手段のいずれかに従
う液体吐出ヘッドと、第１の液体としてのインクを充填
するためのインク充填手段とが設けられたことを特徴と
する。

【００４７】本発明の第２５の解決手段に従うヘッドキ
ットは、上述の第９〜第１４の解決手段のいずれかに従
う液体吐出ヘッドと、気泡を発生するための第２の液体
としての発泡液を充填するための発泡液充填手段とが設
けられたことを特徴とする。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明のように、上述のような可
動部材を有する分離壁を先に接合することで分離壁を吐
出口面につき当てて左右の位置合わせをすることができ
るため、精度よく分離壁を組み込むことができる。

【００４９】また、分離壁をヒーターボード上に先に接
合する際に起こる電気熱変換用素子を隠してしまうとい
う障害がないため、ヒーターボードの電気熱変換用素子
とあらかじめ作製しておいたインク流路および吐出口と
を形成した天板のインク吐出口とを画像処理等の手段に
て位置合わせを行う、従来の接合機を流用することがで
きる。

【００５０】また、上述の可動部材を有する分離壁に天
板と位置決めと嵌合をする、凹部または穴を有すること
で、該可動部材を有する分離壁と該天板を接着剤で仮止
めすることがなく精度良く接合することができる。

【００５１】また、上述の可動部材を有する分離壁と天
板との接合物と、ヒータボードとの位置決めと嵌合を、
ヒータボード上に配設した凹部を有することで、天板に
振動を与えることによる接合方法で、該可動部材を有す
る分離壁と天板との接合物と、ヒータボードとの位置決
めと接合が従来の接合機なしでできるようになる。

【００５２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００５３】図１は、本発明の一実施例に従う液体吐出
ヘッドの構成を示す流路方向の断面模式図であり、図２
は図１の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。

【００５４】本発明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素子として
の発熱体２が設けられた基板１上に、発泡液用の第２の
液流路４があり、その上に吐出口１１に直接連通した吐
出液用の第１の液流路３が配されている。そして、第１
と第２の液流路の間に、金属等の弾性を有する材料で構
成された分離壁５が配されており、この分離壁５と天板
１４との間に画成された第１の液流路内の吐出液と第２
の液流路内の発泡液とを区分している。

【００５５】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１中のＡの領域とＢの気泡発
生領域をあわせたものに相当する。）に位置する部分の
分離壁は、スリット８によって吐出口側（液体流れの下
流側）が自由端で、共通液室（１２，１３）側に支点が
位置する片持梁形状の可動部材６となっており、気泡発
生領域Ｂに面して可動部材６が配されているような構成
になっているため、後述するように発泡液の発泡によっ
て自由端６ａが押し上げられ、第１の液流路側に開口す
るように動作する（図中、矢印方向）。

【００５６】図２においても、発熱体２としての電気熱
変換体と、この電気熱変換体に電気信号を印加するため
の配線電極１８とが配された基板１上に、第２の液流路
を構成する空間を介して分離壁５が配置され、スリット
８により可動部材６が支点部６ｂで支えられた片持梁形
状に形成され、矢印方向に変位可能となっている。

【００５７】図３は、上述の可動部材６と第２の液流路
４との配置関係を説明するための図である。同図（Ａ）
は、可動部材６を上方から見た図であり、同図（Ｂ）
は、分離壁５を外した第２の液流路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の液流
路４との配置関係をこれらを重ねることで模式的に示し
た図である。なお、いずれの図もその下方が吐出口が配
されている方向になっている。

【００５８】本発明においては、可動部材６の自由端６
ａの第２の液流路側への変位が容易に可能となるよう
に、可動部材の幅よりも、第２の液流路の幅を広くし、
また、第２の液流路の狭窄部を可動部材の支点部６ｂや
自由端６ａよりも外に配設してもよい。可動部材６の形
状は、図３（Ａ）で示したように、支点側の幅が円弧状
に狭くなっているくびれ部６ｃを有する形態が望ましい
が、これに限らず可動部材６の形状は第２の液流路側に
入り込むことができ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。

【００５９】第２の液流路４は発熱体２の前後で狭窄部
９を持っており、発泡時の圧力が第２の液流路４を伝わ
って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。従来のように、発泡する液流路と液体を吐出
するための液流路とが同じであるヘッドで、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
窄部を設ける場合には、吐出する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。

【００６０】しかし、本発明の場合、吐出される液体の
ほとんどは第１の液流路内の吐出液であり、発熱体が設
けられた第２の液流路内の発泡液はあまり消費されない
ため、第２の液流路の吐出圧発生部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９における間隔
を数μｍ〜十数μｍと非常に狭くでき、第２の液流路で
発生した発泡時の圧力をあまり周囲に逃がすことがな
く、集中して可動部材側に向けることができ、この圧力
を可動部材６を介して吐出圧力として利用するため、よ
り高い吐出エネルギー効率、吐出圧力を達成することが
できる。ただ、第２の液流路４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。

【００６１】発熱体としては、４０×１０５μｍの形状
のものを用い、可動部材はこの発熱体が配された前記室
を覆うような状態で配されている。なお、発熱体や可動
部材の大きさや形状および配置は、これに限られること
なく、発泡時の圧力を吐出圧として有効に利用できる形
状および配置にすればよい。

【００６２】次に、図４を用いて本実施例のヘッドの動
作を説明する。

【００６３】本実施例においては、第１の液流路３に供
給される吐出液と第２の液流路４に供給される発泡液と
に同じ水系のインクを用いて動作させた。

【００６４】前述の発熱体２が駆動されることで発生し
た熱が、第２の液流路４の気泡発生領域内の発泡液に作
用することで、発泡液に特公昭６１−５９９１４号公報
に記載されているような膜沸騰現象を生じさせ、気泡を
発生させる。この気泡発生に伴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
伴って可動部材６が図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の
ように第１の液流路３側に変位する。この可動部材の動
作によって第１の液流路３と第２の液流路４とが大きく
連通し、気泡の発生に基づく圧力波が第１の液流路３の
吐出口側（液体の流れの下流側）Ｄの方向に主に伝わ
る。この圧力波の伝搬と、可動部材６の機械的変位によ
って、液体がＡの方向に設けられた吐出口から吐出され
る。

【００６５】本発明において、従来の構成のヘッドに比
べ高い吐出エネルギー効率で、また高い吐出圧でインク
を吐出することができるのは、次のような現象およびこ
れらの現象の相互作用によるものであると考えられる。

【００６６】まず、前述の可動部材６の変位によって、
第２の液流路内で発生した吐出圧の内、可動部材６側に
伝わる吐出圧のほとんどが、第１の液流路３のしかも液
流れの下流方向、すなわち吐出口方向（Ｄの方向）に開
放される、つまり第２の液流路４で発生した吐出圧の伝
搬方向を可動部材６が吐出口方向Ｄに変換することが考
えられる。また、気泡の発生に伴う圧力によって動作す
る可動部材６の機械的変位によって、第１の液流路３の
吐出圧発生領域の吐出液が押されることで吐出力が発生
することが考えられる。なお、可動部材６の動作時、可
動部材６の発熱体２側に気泡が存在するため可動部材６
の動作を抑制する流体の抵抗が少なく、可動部材６の動
作が応答性良く滑らかに行われることもこれらの効果に
寄与していると考えられる。

【００６７】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材６
が図４（Ａ）の位置まで戻ると共に、第１の液流路３で
は吐出された吐出液体量に見合う量の吐出液体が上流側
Ｕから供給される。この吐出液体の供給は前述の可動部
材が閉じる方向であるため、吐出液体のリフィルが可動
部材で妨げられることがない。このように本実施例の構
成では第１の液流路３の上流側の吐出液は、ほとんどバ
ック波の影響を受けることがないため上流から下流への
液体流れの一方向が強く、リフィルも良好に行われる。

【００６８】また、第２の液流路４内の発泡液は、上述
のようにあまり使用されないためリフィルもわずかの量
で終了する。

【００６９】なお、図４（Ｂ）においては、可動部材６
の第１の液流路３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７の一部が第１の液流路３
側に延在しているが、このように気泡７が延在するよう
な第２の液流路の高さにすることで、気泡が延在しない
場合に比べさらに吐出力を向上させることができる。こ
のように、気泡が第１の液流路３に延在するようにする
ためには、第２の液流路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、本実施例においてはこの高
さを１５μｍとした。

【００７０】図５は、第１の液流路３の変形例を示すた
めの図であり、可動部材６の自由端６ａ近傍の天井１４
ａが可動部材の基部６ｂ付近の天井１４ｂよりも高くな
っており、可動部材６の動作角度θを大きくとれるよう
にしている。この可動部材６の自由端６ａの動作範囲
は、液流路の構造、可動部材６の耐久性や発泡液の発泡
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。

【００７１】図６は可動部材の他の形状を示すもので、
同図（Ａ）は長方形の形状であり、同図（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３（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。可動
部材の形状は、通常は、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。場合によっては、インクのリフィル応答
性をさらに高めるため、可動部材の形状はその自由端６
ａが第２の液流路に入り込むようにしてもよい。

【００７２】以下に、第１の液流路３に供給される吐出
液と第２の液流路４に供給される発泡液とを別液体とし
た場合について説明する。

【００７３】（実施例１）図７は、第２の液流路として
の発泡液流路の壁をドライフィルムで作製した、複数の
吐出口と液流路を有する液体吐出ヘッドの部分断面斜視
図である。図７において、液体吐出ヘッド１６は発熱体
２が複数設けられた基板１と、前述の可動部材６を発熱
抵抗体に対応して持ち、第２の液流路４を区画する分離
壁５と、この分離壁５上に設けられ第１の液流路３を構
成する流路壁１５が設けられた溝付天板１４とで構成さ
れている。１９はドライフィルム、２０はオリフィスプ
レートである。

【００７４】本実施例においては、厚さ１５μｍのドラ
イフィルム１９を基板上に配し、パターニングすること
で第２の液流路４を構成する流路壁を形成している。し
かし、流路壁の材質としては、これに限られることな
く、発泡液に対しての耐溶剤性があり、流路壁形状を容
易に形成できるものであればよい。そのような材質とし
て、上述のドライフィルムに加えて、液体レジスト，ポ
リサルフォン，ポリエチレン等の樹脂、金，シリコン，
ニッケル等の金属、ガラスなどが挙げられる。

【００７５】また、第１の液流路３等は、吐出口１１を
有するオリフィスプレート２０と第１の液流路３を構成
する液流路と、複数の第１の液流路３に共通に連通し第
１の液体をそれぞれの液流路に供給するための第１の共
通液室１２を構成する凹部とを有する溝付天板１４を分
離壁５と接合することで形成した。

【００７６】天板は従来のものに、発泡液体供給口と、
可動部材を有する分離壁を嵌め込むための凸部を有する
形状になっている。ただし、可動部材を有する分離壁を
固定するための天板形状としては、上述の構造に限られ
るものではなく、可動部を有する分離壁を効果的に仮止
めできる形状であればよい。

【００７７】可動部材を有する分離壁５は厚さ５μｍの
ニッケルで形成したが、分離壁を構成する材質は発泡液
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。これらの材料としては、ニッケ
ル，金等の金属やポリエチレン等の樹脂が挙げられる。
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、大まかに
０．１μｍ〜１０μｍが望ましい。

【００７８】また、可動部材を形成するためのスリット
の幅は本実施例では２μｍとしたが、発泡液と吐出液と
が異なる液体であり、両液体の混液を防止したい場合
は、スリット幅を両者の液体間でメニスカスを形成する
程度の間隔とし、それぞれ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。

【００７９】スリットの形成はエッチングやレーザ光線
の照射により行うことができる。

【００８０】図８は、ヘッドの組み立て図を示してい
る。

【００８１】本実施例においては、前記天板１０５を逆
さに固定し、その上に可動部材を有する分離壁１０６を
真空ポンプを用いて設置し、マイクロ微調を行い位置決
めしてから、天板に嵌め込み、場合によっては接着剤で
仮止めする。この場合、分離壁１０６は可動部材と発泡
液流路および天板の吐出液流路を位置決めするための溝
が形成されたものでもよい。次いで、このように可動部
材を有する分離壁を嵌め込んだ天板を、従来の天接機を
用いて、アルミベースプレート１０１上に配されアルミ
ワイヤ１０３でＰＣＢプリント基板１０４に接続された
基板１０２上のエネルギー発生素子１０８の位置をＴＶ
カメラ等によって得られた画像上で計測すると共に所定
の位置ステージに装着される天板１０５を移動させなが
らその位置を同様に画像上で計測し、これにより、エネ
ルギー発生素子１０８と吐出口１０９とを位置合わせ
し、抑えバネ１０７にて天板１０５と基板１０２とを圧
着する。基板１０２は単なるヒータボードあるいは発泡
液流路付きヒータボードのいずれでもよい。

【００８２】また、可動部材を有する分離壁は、発泡液
供給口（図１５の２１３参照）を有する。本実施例では
この分離壁の発泡液供給口のΦを０．８ｍｍ、天板側の
発泡液供給口（図１５の２１２参照）のΦを０．６ｍｍ
としたが、天板側の発泡液供給口を可動部材を有する分
離壁の発泡液供給口より小さくしておくと、後で封止剤
を流した時に、供給口への封止剤流れ込みを防ぐことが
できる。

【００８３】また、第１の共通液室１２および第２の共
通液室１３（図１，図７）は、封止剤で周囲に壁を作る
ことで気密性を保持している。

【００８４】本実施例においては、発熱体として電気信
号に応じて発熱するハフニュウムボライドや窒化タンタ
ル等の発熱抵抗体を発熱部として有するものを用いた
が、これに限られるものではなく、発泡液に対して吐出
液を吐出させるに充分な気泡の発生を生じさせるもので
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を有する発熱体でも
良い。なお、発熱体は発熱部だけでなく発熱部を液体か
ら保護する保護膜をも含んでも良い。

【００８５】本実施例の製造方法により得られた液体吐
出ヘッドは、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３
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）を第２の
液流路４に供給することで良好に吐出させることができ
る。さらに、本発明のヘッドの構造においては先の実施
例で説明したような効果をも生じるため、さらに高吐出
効率、高吐出圧で高粘性液体等の液体を吐出することが
できる。

【００８６】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３に吐出液として供給し、第２の
液流路４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、高吐出圧で吐出
することができる。

【００８７】本実施例において用いた発泡液はエタノー
ルと水の混合液であるが、熱によって変質せず、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な液体であ
れば種々の液体を用いることができる。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。また、第１の液流路に供給される液体とし
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、高粘度のインク、熱に弱い医薬品等
の液体、発熱体上に多くの堆積物を生じるような液体
等、従来バブルジェット技術で吐出することが困難であ
った液体をも含めて利用することができる。

【００８８】また、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、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。

【００８９】本実施例では、図７の形態のヘッドを用い
て、発泡液として上述のエタノールと水の混合液を発泡
液とし、吐出液として染料インク（２ｃＰ）、顔料イン
ク（１５ｃＰ）、ポリエチレングリコール２００（５５
ＣＰ）、ポリエチレングリコール６００（１５０ｃＰ）
をそれぞれ用い、電圧２５Ｖ、２．５ｋＨｚで駆動した
ところ良好な吐出が得られ、これらのインクの付与によ
って良好な画質の記録物を得ることができた。

【００９０】（実施例２）図９は、発泡液の流路を分離
壁と一体で作成した液体吐出ヘッドの部分断面図であ
る。

【００９１】さらに、工程数を減らし、ヒータボード切
断時のＤＦ（ドライフィルム）かけらが入り込むことに
よる歩留の悪化を防止するために、可動部材を有する分
離壁を、発泡液の流路も一体として製造する方法もあ
る。

【００９２】本実施例の実施例１と異なる点は、基板上
にドライフィルムをパターニングする工程をやめて、発
泡液の流路を可動部材を有する分離壁と一体で製造する
点にある。図１０は、発泡液流路を一体で作成する一例
として、分離壁作成工程を説明する模式的断面図であ
る。

【００９３】まず、ＳＵＳ基板１１１（今回は、ＳＵＳ
−３１６を使用した）に可動部材および天板の入る部分
をレジスト１１２で形成する（図１０（Ａ））。

【００９４】レジスト１１２は東京応化のＰＭＥＲＰ
−ＡＲ９００を使用して、レジスト１１２の厚さを７μ
ｍとした。露光はキヤノン製のＭＰＡ−６００を使用
し、露光量を９００ｍＪ／ｃｍ² とした。現像は東京応
化製のＰ−６Ｇを使用して行った。

【００９５】その後、電気メッキを行いニッケルを５μ
ｍ成長させてニッケル板（ニッケルメッキ１層目）１１
３を形成する（図１０（Ｂ））。

【００９６】メッキ液はスルファ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：ＮＳ−ＡＰＳ）、
塩化ニッケルを使用した。電着時の電解のかけ方は、ア
ノード側に電極をつけ、カソード側に先程パターニング
したＳＵＳ基板１１１を取付け、液の温度を５０℃、電
流密度を５（Ａ／ｄｍ² ）とした。

【００９７】その後、ＳＵＳ基板１１１をパラジウム触
媒液に浸し、発泡液流路用のパターニングを行う。レジ
スト１１２ａは、ＰＭＥＲ（東京応化製）を使用し、膜
厚を１５μｍとした（図１０（Ｃ））。

【００９８】露光量は１８００ｍＪ／ｃｍ² とし、現像
を行った。そして、Ｎｉ−Ｂ系の無電解メッキを３μｍ
程度行った後、先程図１０（Ｂ）で述べた電気メッキと
同じ方法で７μｍのニッケル板（ニッケルメッキ２層
目）１１４を成長させる（図１０（Ｄ））。（この時、
Ｎｉ−Ｂ系の無電解メッキを３μｍ＋７μｍ形成させて
もよい。）メッキを行った後、ＳＵＳ基板１１１からニッケル板１
１３，１１４を剥がし、レジスト１１２，１１２ａを除
去すれば、発泡液流路１１６と可動部材１１７および天
板の吐出液流路１１６を位置決めするための溝１１８が
形成されたニッケル板１１５が完成する（図１０
（Ｅ））。

【００９９】上記の作成方法以外にも、ニッケル板にエ
ッチングしたり、レーザで加工する方法もある。

【０１００】上述のように作成した可動部材を有する分
離壁を、実施例１と同様に天板に張り付けた後、加振天
接にて天接を行う。基板上に天板を大まかに位置合わせ
し、天板を上から垂直に軽く抑える。ベースプレートの
前部低面が当接している圧電素子に信号を与えること
で、基板に振動を与える（本実施例では、約５ｋＨｚの
矩形波）圧電素子は振幅約１μｍで振動する。時間は約
１秒。振動停止後、抑えバネあるいは接着剤等にて相互
に固定する。

【０１０１】上述に作成したヘッドで、実施例１と同様
に吐出を行った結果、良好な吐出が得られ、これらのイ
ンクの付与によって良好な画質の記録物を得ることがで
きた。

【０１０２】以下に先の実施例で説明した液流路構造を
有する液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、液体吐出
装置を説明する。

【０１０３】図１１は、図７で示した液体吐出ヘッド１
６とこの液体吐出ヘッド１６に供給するための液体（発
泡液と吐出液が異なる場合は２種類の液体）を保持する
インク容器とを有するヘッドカートリッジ１７を示して
いる。なお、このインク容器は、インク消費後に、イン
クを再充填して使用することが可能である。

【０１０４】図１２は、前述の液体噴射ヘッドを搭載し
た液体吐出装置の概略構成を示している。本実施例の液
体吐出装置のキャリッジＨＣは、液体タンク部７０と液
体吐出ヘッド部６０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被記
録媒体８０の幅方向に矢印ａ，ｂで示すように往復移動
する。

【０１０５】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。

【０１０６】また、本実施例の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジＨＣを駆動するた
めの駆動源としてのモータ８１、駆動源からの動力をキ
ャリッジＨＣに伝えるためのギア８２，８３、キャリッ
ジ軸８５を等を有している。この記録装置およびこの記
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。

【０１０７】図１３は、本発明の被記録媒体８０の記録
可能領域にわたって複数の吐出口が配されたいわゆるフ
ルラインヘッドおよび装置の概略図を示している。本図
では６１がフルラインヘッドを示しており、被記録媒体
８０に移行する位置に配されている。９０は被記録媒体
搬送手段としての搬送ドラムである。

【０１０８】以上、本発明の実施例を説明したが、吐出
する液体として記録に用いられるインクを使用すること
で、本発明の液体吐出方法、液体吐出ヘッド、液体吐出
装置のそれぞれが、インク吐出方法、インク吐出記録ヘ
ッド、インク吐出記録装置に対応することはいうまでも
ない。

【０１０９】このような記録装置としては、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等が含まれる。

【０１１０】また、これらの液体吐出装置に用いる吐出
液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせ
た液体を用いればよい。

【０１１１】本発明は、上述したようなヒータ面に沿う
方向に設けられた流路の一端に吐出口を有する、いわゆ
るエッジシュータタイプのヘッドに限定されることな
く、例えば図１４に示すようなヒータ面に対向する位置
に吐出口を有する、いわゆるサイドシュータタイプのヘ
ッドにも適用可能である。

【０１１２】図１４に示したサイドシュータタイプの液
体吐出ヘッドは、各吐出口ごとに、液体に気泡を発生さ
せるための熱エネルギを与える発熱体２が設けられた基
板１上に、発泡液用の第２の液流路４が形成され、その
上に溝付き天板１４に設けられた吐出口１１に直接連通
した吐出液用の第１の液流路３が形成され、第１の液流
路３と第２の液流路４とは、金属等の弾性を有する材料
で構成された分離壁５が設けられ、第１の液流路３内の
吐出液と第２の液流路４内の発泡液とが区分されている
点で、上述のエッジシュータタイプの液体吐出ヘッドと
同様である。

【０１１３】サイドシュータタイプの液体吐出ヘッド
は、上記第１の液流路３上に配された溝付き天板（オリ
フィスプレート）１４のうち、発熱体２の直上の部分に
吐出口１１が設けられている点に特徴がある。この吐出
口１１と発熱体２との間の分離壁５には、観音開きに開
口する一対の可動部材６が設けられている。すなわち、
両可動部材６は支点部６ｂで支持される片持梁形状のも
ので、両方の自由端６ａ同士は、非吐出時においては、
吐出口１１の中央部分の直下に位置するスリット８によ
り僅かに離間して対向している。吐出時においては、両
可動部材６は、図１１中の矢印で示すように、気泡発生
領域Ｂにおける発泡液の発泡によって第１の液流路３側
に開口し、発泡液の収縮によって閉口する。この領域Ａ
には、後述の吐出液タンクから吐出液がリフィルされて
吐出可能状態となり、次の発泡液の発泡に備えることが
できる。

【０１１４】第１の液流路３は、他の吐出口１１の第１
の液流路と共に、第１の共通液室１２を介して吐出液を
貯留するタンク（図示略）に連絡しており、第２の液流
路４も、他の吐出口１１の第２の液流路と共に、第２の
共通液室１３を介して発泡液を貯留するタンク（図示
略）に連絡している。

【０１１５】このような構成を有するサイドシュータタ
イプの液体吐出ヘッドにおいても、エッジシュータタイ
プのヘッドとほぼ同様に、吐出液のリフィルを向上させ
つつ、高吐出エネルギー効率、高吐出圧で液体を吐出す
ることができるという優れた効果を得ることができる。

【０１１６】また、製造方法については、天板に設けら
れる吐出口の位置が異なることと共通液室１２，１３の
位置と構造が異なること以外は、エッジシュータタイプ
のヘッドの場合と実質的に同じである。すなわち、可動
部材を有する分離壁５と第２の液流路４を構成する流路
壁との関係は両者とも同じである。

【０１１７】［液体吐出ヘッド構成］図１５は、本発明
の液体噴射ヘッドの主要構成を説明するための模式的分
解斜視図である。アルミニュウム等の金属で構成された
支持体２４０上に、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電気熱変換素子２が複数
設けられた素子基板１が配されている。この素子基板１
には前述の電気熱変換素子を構成する発熱抵抗体と発熱
抵抗体に電気信号を供給するための配線電極の他に、電
気熱変換体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、シフトレジスト等の機能素子が一体
的に作り込まれている。また、前記電気熱変換体上に
は、電気熱変換体を保護するための保護層が設けられて
いる。

【０１１８】この素子基板上に、発泡液流路を構成する
複数の溝５２（図中では、一つの発泡液路だけを示して
いる）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の共通液室（共通発
泡液室）５３を構成する凹部とを有する溝付天板と、前
述した可動部材としての可動部５１とが設けられた分離
壁５０とが位置決め固定されている。なお、図１５にお
いては、発泡液流路の壁が一体化された分離壁を示して
いる。

【０１１９】符号２１０は溝付き部材であり、分離壁５
０と接合されることで吐出液流路を構成する溝２１４
と、複数の吐出流路に連通し、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）２１５を構成するための凹部と、第１の共通液室２
１５に吐出液を供給するための第１の供給口（吐出液供
給口）２１１と、第２の共通液室５３に発泡液を供給す
るための第２の供給口（発泡液供給口）２１２とを有し
ている。第２の供給口２１２は、第１の共通液室２１５
の外に配され分離壁を貫通して第２の共通液室に連通す
る連通路２１３に繋がっており、連通路２１３は分離壁
の発泡液供給口２１６に接続している。この連通路２１
３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５３に供給することができる。

【０１２０】なお、素子基板１、分離壁５０、溝付き部
材との配置関係は、素子基板１の電気熱変換体に対応し
て可動部５１が配置されており、この可動部に対応して
吐出流路が配されている。

【０１２１】［ヘッドカートリッジ構成］以下に本発明
の液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射ヘッドカートリッ
ジの概略説明を行う。図１６は、液体噴射ヘッドカート
リッジの模式的分解斜視図であり、液体噴射ヘッドカー
トリッジは、主に液体噴射ヘッド部２００と液体容器５
２０で構成されている。

【０１２２】液体噴射ヘッド部２００は、素子基板１、
分離壁５０、溝付き部材２１０、押さえバネ２２０、液
体供給部材２３０、支持体２４０等から成っている。

【０１２３】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と可動部
を持つ前述の分離壁５０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５０と溝付き部材２１０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。

【０１２４】押さえバネ２２０は、溝付き部材２１０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５０、溝付き部材２
１０と、後述する支持部材２４０とを良好に一体化させ
ている。

【０１２５】支持体２４０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２４０上にはさらに素子
基板に接続し電気信号を供給するための回路基板２４１
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パクトパッド２４２が配置されてい
る。

【０１２６】液体容器５２０は、液体噴射ヘッドに供給
される、インク等の吐出液体と気泡を発生させるための
発泡液とを内部に収容している。液体容器の外側には、
液体噴射ヘッドと液体容器との接続を行う位置決め部５
２４と固定するための固定軸５２５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５２２か
ら液体供給部材の吐出液体供給路２３１に供給され、各
部材の吐出液体供給口２３３，２２１，２１１を介して
第１の液室に供給される。発泡液の供給も同様に、液体
容器の供給路５２３から液体供給部材２３０の発泡液供
給路２３２に供給され、各部材の発泡液体供給口２３
４，２２１，２１２を介して第２の液室に供給される。

【０１２７】［液体吐出ヘッド産業用装置・インクジェ
ット記録システム］次に、本発明の液体噴射装置によっ
て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。

【０１２８】図１７は、前述した本発明の液体噴射ヘッ
ド１２０１を用いたインクジェット記録システムの構成
を説明するための模式図である。本実施例における液体
噴射ヘッドは、被記録媒体１２２７の記録幅に対応した
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１２０２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。

【０１２９】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１２２０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。

【０１３０】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１２０４ａ〜１２０４ｄ
のインク容器から供給されている。なお、符号１２０４
ｅ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。

【０１３１】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１２０
３ａ〜１２０３ｄ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。

【０１３２】符号１２０６は、先の各実施例で説明した
ような各種、非記録媒体を搬送するための搬送手段を構
成する搬送ベルトである。搬送ベルト１２０６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１２２１に接続された駆動用ローラにより駆動さ
れる。

【０１３３】本実施例のインクジェット記録システムに
おいては、記録を行う前後に被記録媒体に対して各種の
処理を行う前処理装置１２５１および後処理装置１２５
２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。

【０１３４】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
ってその表面にごみが付着しやすく、このごみによって
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。

【０１３５】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。

【０１３６】なお、本実施例では、ヘッドとしてフルラ
インヘッドを用いて説明したが、これに限らず、前述し
たような小型のヘッドを被記録媒体の幅方向に搬送して
記録を行う形態のものであってもよい。

【０１３７】［リフィルキット］以下に、本発明のイン
クジェットヘッドを有するインクジェットヘッドキット
を説明する。図１８は、このようなインクジェットヘッ
ドキットを示した模式図であり、このインクジェットヘ
ッドキットは、インクを吐出するインク吐出部５１１を
有する本発明のインクジェットヘッド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５
０１内に納めたものである。

【０１３８】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やインクジェットヘッドとの接
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。

【０１３９】このように、本発明のインクジェットヘッ
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。

【０１４０】なお、本実施例のインクジェットヘッドキ
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、インクジェット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。

【０１４１】また、図１８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。

【０１４２】

【発明の効果】上述の吐出力発生領域に、気泡の発生に
伴う圧力によって吐出方向に開口する片持梁状の可動部
材を設けることで、前述のように発生した圧力を効率的
に吐出口方向に向かわせることができ、また、バック波
の影響をも防止することができるため、吐出液体のリフ
ィルを向上させつつ、高吐出エネルギー効率、高吐出圧
で液体を吐出可能なヘッドを提供することができる。

【０１４３】特に、液体の吐出を行う第１の液流路と、
気泡の発生を行う第２の液流路とを別流路とし、発泡が
行われる部分を供給路を有する室状とすることで発泡効
率の向上と上述の効果をさらに高めることが可能なヘッ
ドを提供することができる。

【０１４４】また、さらに第１の液流路に供給される吐
出液体と別の発泡が行いやすい液体や熱によって変質し
ない液体を第２の液流路に用いることで、発泡が生じに
くい液体、熱の影響を受けやすい液体、発熱部上に焦げ
による堆積物を生じやすい液体等であっても、高吐出エ
ネルギー効率で吐出を行うことが可能なヘッドを提供す
ることができる。

【０１４５】また、高粘性であるため塗布等の方法でし
か付与できなかった液体を被記録媒体にドット単位で付
与することができるため、高品位の記録物を得ることが
できた。

【０１４６】さらに、本発明によれば、可動部材を有す
る分離壁と天板をあらかじめ接合してから、ヒータボー
ドと接合することで従来の画像処理による接合機を流用
することが可能となった。

【０１４７】また、発泡液の流路をあらかじめ可動部材
を有する分離壁と一体で製造しておくことで、工程数を
減らすことが可能となり、さらに切断によるごみの混入
を防ぐことができ、レーザや、エッチング、電鋳を利用
して作成できるので、アルカリに強い素材で形成でき、
様々な組成のインクが使用可能なため、液体吐出ヘッド
として幅広い産業分野で使用できる。

【０１４８】また、可動部材を有する分離壁とヒータボ
ードに、天板を嵌め込むための凹部を設けることで、接
合精度が高くなり、今後の高画質化にも適応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における液体吐出ヘッドの断面模式図で
ある。

【図２】本発明における液体吐出ヘッドの部分破断斜視
図である。

【図３】本発明における液体吐出ヘッドの可動部材と第
２液流路の構造を説明するための図であり、（Ａ）は可
動部材、（Ｂ）は第２の液流路、（Ｃ）は可動部材と第
２の液流路が重なった状態を示す。

【図４】可動部材の動作を説明するための図であり、
（Ａ）は気泡発生前の状態、（Ｂ）は気泡成長時の状態
をそれぞれ示す。

【図５】本発明の他の液体吐出ヘッドの流路構造を説明
するための図である。

【図６】可動部材の他の形状を示す図であり、（Ａ）は
等幅、（Ｂ）は基部が幅狭、（Ｃ）は基部が幅広の形状
の場合をそれぞれ示す。

【図７】複数の液流を有する液体吐出ヘッドの部分破断
斜視図である。

【図８】本発明のヘッドの組立図である。

【図９】発泡液流路を一体で作製した本発明の液体吐出
ヘッドの部分断面斜視図である。

【図１０】発泡液流路を一体で作製した分離壁作製工程
の模式的断面図であり、（Ａ）は可動部材および天板の
入る部分をレジストで形成した段階、（Ｂ）はニッケル
板（ニッケルメッキ１層目）を形成した段階、（Ｃ）は
レジストを設けた段階、（Ｄ）はニッケル板（ニッケル
メッキ２層目）を形成した段階、（Ｅ）はニッケル板を
剥がしレジストを除去した段階、をそれぞれ示す。

【図１１】本発明のヘッドカートリッジの斜視図であ
る。

【図１２】本発明の液体吐出装置の一例を示すための模
式的斜視図である。

【図１３】本発明のフルラインヘッドを説明するための
模式的斜視図である。

【図１４】サイドシュータタイプヘッドの流路構造を説
明するための図である。

【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の主要構
成を示す模式的分解斜視図である。

【図１６】本発明の液体吐出ヘッドカートリッジの一実
施例を示す模式的分解斜視図である。

【図１７】本発明の液体吐出装置の一実施例によって記
録を行うためのインクジェット記録システムの一例を示
す概略斜視図である。

【図１８】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例とインク
容器とインク充填手段を含むインクジェットヘッドキッ
トを説明するための模式的平面図である。

【図１９】従来技術のヘッドの流路構造を説明するため
の図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）
のｂ−ｂ′線に沿う断面図である。

【符号の説明】

Ａ領域Ｂ気泡発生領域ＨＣキャリッジ１基板２発熱体（発熱素子）３第１の液流路（吐出流路）４第２の液流路（発泡流路）５分離壁６可動部材６ａ可動部材の自由端６ｂ可動部材の支点部６ｃ可動部材のくびれ部７気泡８スリット９狭窄部１０バック波防止弁１１吐出口１２第１の共通液室１３第２の共通液室１４溝付天板１４ａ可動部材の自由端近傍の天井１４ｂ可動部材の基部付近の天井１５流路壁１６液体吐出ヘッド１７ヘッドカートリッジ１８配線電極１９ドライフィルム２０オリフィスプレート５０分離壁５１可動部５２溝５３第２の共通液室（共通発泡液室）６０液体吐出ヘッド部６１フルラインヘッド７０液体タンク部８０被記録媒体８１駆動用モータ８２，８３ギア８５キャリッジ軸８６搬送ドラム９０キャリッジ軸９０搬送ドラム１０１アルミベースプレート１０２基板１０３アルミワイヤ１０４ＰＣＢプリント基板１０５天板１０６分離壁１０７抑えバネ１０８エネルギー発生素子１０９吐出口１１１ＳＵＳ基板１１２レジスト１１２ａレジスト１１３ニッケル板（ニッケルメッキ１層目）１１４ニッケル板（ニッケルメッキ２層目）１１４溝１１５ニッケル板１１６発泡液流路１１６吐出液流路１１７可動部材１１８溝２００液体噴射ヘッド部２１０溝付き部材２１１第１の供給口（吐出液供給口）２１２第２の供給口（発泡液供給口）２１５第１の共通液室（共通吐出液室）２２０押さえバネ２２１発泡液体供給口２３０液体供給部材２３１吐出液体供給路２３２発泡液供給路２３３吐出液体供給口２３４発泡液体供給口２４０支持体（支持部材）２４１回路基板２４２コンパクトパッド５０１キット容器５１０インクジェットヘッド５１１インク吐出部５２０インク容器（液体容器）５２１大気連通口５２２吐出液体供給路５２３供給路５２４位置決め部５２５固定軸１２０１液体噴射ヘッド１２０２ホルダ１２０３ａ〜１２０３ｄヘッドキャップ１２０４ａ〜１２０４ｄインク容器１２０４ｅ発泡液容器１２０６搬送ベルト１２２０ヘッドドライバ１２２１モータドライバ１２２７被記録媒体１２５１前処理装置１２５２後処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田佳恵東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者工藤清光東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者木村牧子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出口に連通する第１の流路を構成する
第１凹部を有する第１部材を準備する工程と、該第１の
流路側に可動可能な可動部材を有する分離壁を準備する
工程と、該可動部材を可動するための液体を収納するた
めの第２の流路を構成する第２凹部を有する第２部材を
準備する工程と、該第２凹部に対応する位置に発熱素子
を備えた素子基板を準備する工程と、該第１部材と第２
部材を接合する工程とを有することを特徴とする液体吐
出ヘッドの製造方法。
【請求項２】吐出口に連通する第１の流路を構成する
第１凹部を有する第１部材を準備する工程と、該第１の流路側に可動可能な可動部材と該可動部材を可
動するための液体を収納するための第２凹部とを有する
第２部材とを準備する工程と、前記第２凹部に対応する位置に発熱素子を備えた素子基
板を準備する工程と、前記第１凹部と前記可動部材が対応するように前記第１
部材と前記第２部材とを接合する工程と、前記第２凹部と前記発熱素子が対応するように、前記第
２部材と前記素子基板とを接合する工程とを有すること
を特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】前記可動部材は、発熱素子に面して配さ
れ、前記第１の流路の液体の流れ方向の下流側に自由端
を有し、前記発熱素子により気泡を発生させることで生
じる圧力に基づいて前記自由端を変位し、前記圧力を吐
出口側に導く可動部材であることを特徴とする請求項１
または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】前記第１部材と第２部材の接合を、仮止
め手段を使用することにより行うことを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方
法。
【請求項５】前記可動部材を有する分離壁は、前記吐
出用液体の流路に相当する前記第１凹部を有する部材を
位置決めおよび嵌合をする、凹部または穴を有すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出
ヘッドの製造方法。
【請求項６】前記第１部材と、発熱素子とを備えた第
２部材との接合の際の位置決めのため、前記第２部材上
に凹部を配設することを特徴とする請求項１〜５のいず
れかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】前記第１部材と前記第２部材との接合が
前記第１部材に振動を与えることによって位置決めをす
る接合方法によることを特徴とする請求項６に記載の液
体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】前記第１部材と第２部材の接合が、前記
第１部材のインク吐出口と前記第２部材の発熱素子とを
画像処理等の手段による位置合わせを行う接合方法によ
ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液
体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐
出ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とする
液体吐出ヘッド。
【請求項１０】前記発熱素子は、電気信号を受けるこ
とで熱を発生する電気熱変換体であることを特徴とする
請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】前記気泡は前記発熱素子の熱によって
液体に膜沸騰を生じさせることで発生する気泡であるこ
とを特徴とする請求項９または１０に記載の液体吐出ヘ
ッド。
【請求項１２】前記可動部材は、ニッケルや金等の金
属もしくは樹脂で構成されていることを特徴とする請求
項９〜１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】前記第２の流路には、前記第１の流路
に供給される液体と異なる液体であり、前記第１の流路
に供給される液体に対して、低粘度性、発泡性、熱安定
性の少なくとも１つの性質で優れている液体が供給され
ることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の
液体吐出ヘッド。
【請求項１４】前記発熱素子が設けられた部分の前記
第２の流路は、供給路を有する室形状を成していること
を特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の液体吐
出ヘッド。
【請求項１５】請求項９〜１４のいずれかに記載の液
体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給される液体を
保持する液体容器とを有することを特徴とするヘッドカ
ートリッジ。
【請求項１６】前記液体吐出ヘッドと、前記液体容器
とは分離可能であることを特徴とする請求項１５に記載
のヘッドカートリッジ。
【請求項１７】前記液体容器には液体が再充填されて
いることを特徴とする請求項１５または１６に記載のヘ
ッドカートリッジ。
【請求項１８】請求項９〜１４のいずれかに記載の液
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１９】請求項９〜１４のいずれかに記載の液
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。
【請求項２０】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、皮革に対して記録を行うことを特徴とする請求項１
８または１９に記載の液体吐出装置。
【請求項２１】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、プラスチックに対して記録を行うことを特徴とする
請求項１８または１９に記載の液体吐出装置。
【請求項２２】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、金属に対して記録を行うことを特徴とする請求項１
８または１９に記載の液体吐出装置。
【請求項２３】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、木材に対して記録を行うことを特徴とする請求項１
８または１９に記載の液体吐出装置。
【請求項２４】請求項９〜１４のいずれかに記載の液
体吐出ヘッドと、第１の液体としてのインクを充填する
ためのインク充填手段とが設けられたことを特徴とする
ヘッドキット。
【請求項２５】請求項９〜１４のいずれかに記載の液
体吐出ヘッドと、気泡を発生するための第２の液体とし
ての発泡液を充填するための発泡液充填手段とが設けら
れたことを特徴とするヘッドキット。