JPH1024565A

JPH1024565A - 可動部材を備えた液体吐出ヘッド用液体と液体吐出ヘッド、画像形成方法および該液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジと記録装置

Info

Publication number: JPH1024565A
Application number: JP8181890A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nagashima; 聡永嶋; Mikifumi Ogasawara; 幹史小笠原; Toshio Kashino; 俊雄樫野; Yoshie Nakada; 佳恵中田; Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Sadayuki Sugama; 定之須釜
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出口に目詰まりが生じることのない液体吐
出ヘッドを提供する。【解決手段】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第
１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配
された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から
遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端よ
りも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡
発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第
１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該
可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッド
に用いられる第１の液体のであって、該第１の液体は大
気下での状態変化が少ないことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる特性の２液
体を用いて画像を形成する液体吐出方法及び気泡の発生
を利用して変位する可動部材を有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
装置に関する。

【０００２】また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、
金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の
被記録媒体に対し記録を行うプリンター、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。

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

【０００４】

【従来の技術】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、ＵＳＰ
４，７２３，１２９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。

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

【０００６】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近
年さらにたかまっている。

【０００７】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。

【０００８】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。

【０００９】この流路形状の内、流路構造として図４０
（ａ），（ｂ）に示すものが、特開昭６３−１９９９７
２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１０１２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。

【００１０】図４０、（ａ），（ｂ）に示す発明は、発
熱素子２が形成する気泡の発生領域よりも離れ且つ、発
熱素子２に関して吐出口１０１１とは反対側に位置する
弁１０を開示する。

【００１１】図４０（ｂ）においては、この弁１０１０
は、板材等を利用する製造方法によって、流路１００３
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１００３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１
０１０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。

【００１２】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１００３内部に、気泡が発生し
た際を検討するとわかるように、弁１０１０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。

【００１３】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
１００３内に発生した時点では、図４０（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
１００３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。

【００１４】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焦げ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よって劣化しやすい液体の場合や十
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。

【００１５】このような観点から、熱により気泡を発生
させる液体（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、特開昭６１−６９４６７号公
報、特開昭５５−８１１７２号公報、ＵＳＰ４，４８
０，２５９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ンゴムな
どの可撓性膜で完全分離し、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
や、吐出液体の選択自由度の向上等を達成している。

【００１６】しかしながら、前述のように吐出液と発泡
液とを完全分離する構成のヘッドにおいては、発泡時の
圧力を可撓性膜の伸縮変形によって吐出液に伝える構成
であるため、発泡による圧力を可撓性膜がかなり吸収し
てしまう。また、可撓性膜の変形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、エネルギー効率や吐出力が低下
してしまう虞があった。

【００１７】また、上記のような各種の記録装置に用い
られるインクとしては、分散剤染料や分散剤顔料のよう
に分散剤に色剤を分散させることで特別な色剤をインク
として利用することが筆記具として知られている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】分散型色剤を吐出液体
として用いる場合には、これが外気（大気）に触れると
比較的速やかに固着する傾向があり液体吐出ヘッドに用
いた場合には吐出口の管理が複雑になるという問題点が
ある。

【００１９】本発明は、基本的に従来の気泡（特に膜沸
騰に伴う気泡）を液流路中に形成して液体を吐出する方
式の、根本的な吐出特性を、従来では考えられなかった
観点から、従来では予想できない水準に高めることを主
たる課題とする。

【００２０】発明者達は、液滴吐出の原理に立ち返り、
従来では得られなかった気泡を利用した新規な液滴吐出
方法及びそれに用いられるヘッド等を提供すべく鋭意研
究を行った。このとき、流路中の可動部材の機構の原理
を解析すると言った液流路中の可動部材の動作を起点と
する第１技術解析、及び気泡による液滴吐出原理を起点
とする第２技術解析、さらには、気泡形成用の発熱体の
気泡形成領域を起点とする第３解析を行うことにした。

【００２１】これらの解析によって、可動部材の支点と
自由端の配置関係を吐出口側つまり下流側に自由端が位
置する関係にすること、また可動部材を発熱体もしく
は、気泡発生領域に面して配することで積極的に気泡を
制御する全く新規な技術を確立するに至った。

【００２２】つぎに、気泡自体が吐出量に与えるエネル
ギーを考慮すると気泡の下流側の成長成分を考慮するこ
とが吐出特性を格段に向上できる要因として最大である
との知見に至った。つまり、気泡の下流側の成長成分を
吐出方向へ効率よく変換させることこそ吐出効率、吐出
速度の向上をもたらすことも判明した。このことから、
発明者らは気泡の下流側の成長成分を積極的に可動部材
の自由端側に移動させるという従来の技術水準に比べ極
めて高い技術水準に至った。

【００２３】さらに、気泡を形成するための発熱領域、
例えば電気熱変換体の液体の流れ方向の面積中心を通る
中心線から下流側、あるいは、発泡を司る面における面
積中心等の気泡下流側の成長にかかわる可動部材や液流
路等の構造的要素を勘案することも好ましいということ
がわかった。

【００２４】また、可動部材の配置と液供給路の構造を
考慮することで、リフィル速度を大幅に向上することが
できることがわかった。

【００２５】発明者らは、このように研究で得られた知
見および、総合的観点から優れた液体の吐出原理を見い
だし本発明を成すに至った。

【００２６】一方、もともと異なる液体を吐出して画像
を形成する場合、インクジェット方式では異なる吐出口
から吐出を行い、記録媒体に対して時間差をおいて与え
ることしか行われていない。この場合、互いの着弾精度
の低下や特性が発揮されるまでの時間の遅れから画質は
低水準となる。したがって、２つの異なる特性を略同時
に記録媒体上で発揮できれば画質自体を大蛇場に向上で
きるという知見により本発明は新たなる吐出方法をも提
起するものである。

【００２７】本発明は前提として、（１）吐出口に目詰まりが生じることのない液体吐出記
録ヘッドを提供すること。

【００２８】（２）分散型色剤を用いて良好な画像を形
成する方法を提供すること。を目的とし、さらには以下
のようなことをも目的をとする。

【００２９】第１の目的は、発生した気泡を根本的に制
御することで極めて新規な液体吐出原理を提供すること
にある。

【００３０】本発明の第２の目的は、吐出効率、吐出圧
力の向上を図りつつ、発熱体上の液体への蓄熱を大幅に
軽減できると共に、発熱体上の残留気泡の低減を図るこ
とで、良好な液体の吐出を行いうる液体吐出方法、液体
吐出ヘッド等を提供することにある。

【００３１】本発明の第３の目的は、バック波による液
体供給方向とは逆方向への慣性力が働くのを抑えると同
時に、可動部材の弁機能によって、メニスカス後退量を
低減させることで、リフィル周波数を高め、印字スピー
ド等を向上させた液体吐出ヘッド等を提供することにあ
る。

【００３２】本発明の第４の目的は、発熱体上への堆積
物を低減すると共に、吐出用液の用途範囲を広げること
ができ、しかも吐出効率や吐出力が十分に高い液体吐出
方法、液体吐出ヘッド等を提供することにある。

【００３３】本発明の第５の目的は、吐出する液体の選
択自由度を高くできる液体吐出方法、液体吐出ヘッド等
を提供することにある。

【００３４】本発明の第６の目的は前述のような液体吐
出ヘッドの製造を容易に成しうる液体吐出ヘッドの製造
方法を提供することにある。

【００３５】本発明の第７の目的は複数の液体を供給す
るための液体導入路を少ない部品点数で構成することで
製造が容易で安価なヘッドおよび装置を提供すること、
また小型化が図れた液体吐出ヘッド、装置等を提供する
ことである。

【００３６】また本発明の第８の目的は、本発明の吐出
方法を用いて良好な画像の記録物を得ることにある。

【００３７】また本発明の第９の目的は、本発明の液体
吐出ヘッドの再利用を容易にするためのヘッドキットを
提供することにある。

【００３８】

【課題を解決するための手段】上述のような目的を達成
するための本発明の代表的な要件は、次のようなもので
ある。

【００３９】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第１
領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発生
させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配さ
れた第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から遠
ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端より
も上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡発
生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第１
の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該可
動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッドに
用いられる第１の液体であって、該第１の液体は大気下
での状態変化が少ないことを特徴とする可動部材を備え
た液体吐出ヘッド用液体。

【００４０】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出
ヘッドに用いられ、前記吐出口より吐出される第１、第
２の液体であって、前記第１の液体は相対的に大気下で
の状態変化が少なく、前記第２の液体は第１の液体に比
べて大気下での状態変化が大きいことを特徴とする可動
部材を備えた液体吐出ヘッド用液体。

【００４１】または、前記第１および第２の液体の少な
くとも一方は、色剤を含有し、前記第２の液体は第１の
液体と一体となって飛翔されて画質を向上する特性を有
することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
可動部材を備えた液体吐出ヘッド用液体。

【００４２】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出
ヘッドに用いられ、前記吐出口より吐出される第１、第
２の液体であって、前記第２の液体は色剤を含有し、前
記第１の液体は前記色剤を分散する分散剤を含有するこ
とを特徴とする可動部材を備えた液体吐出ヘッド用液
体。

【００４３】または、インクジェットヘッドを用いた液
体記録方法において、蒸発粘度曲線の特性差がある第
１、第２の液体を実質的に分離状態で有し、該ヘッドか
ら吐出される１液滴が、第１液体と第２液体とがそれぞ
れの占有体積を略維持した状態で、１飛翔滴をなしてい
ることを特徴とする液体記録方法。

【００４４】または、上記液滴は、吐出方向に関して先
行する領域に主として蒸発粘度曲線に置ける変化が相対
的に小さな第１液体を有し、後方追従する領域に蒸発粘
度曲線における変化が相対的に大きな第２液体を有して
いることを特徴とする液体記録方法。

【００４５】または、上記第２液体は、大気に対して実
質的に密閉状態で上記ヘッド手段に保持されており、上
記第１液体は、吐出口において大気に開放された状態で
上記ヘッド手段に保持されていることを特徴とする液体
記録方法。

【００４６】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出
ヘッドであって、前記第１の液体は大気下での状態変化
が少なく、前記第２の液体は吐出液によって形成される
画像を良好とする色剤を含有することを特徴とする可動
部材を備えた液体吐出ヘッド。

【００４７】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出
ヘッドであって、前記第１の液体は大気下での状態変化
が少ない色剤を含有し、前記第２の液体は第１の液体に
よって形成される画像を良好とすることを特徴とする可
動部材を備えた液体吐出ヘッド。

【００４８】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出
ヘッドであって、前記第１の液体は色剤を含有し、前記
第２の液体は前記色剤を分散する分散剤を含有すること
を特徴とする可動部材を備えた液体吐出ヘッド。

【００４９】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を
吐出口領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッド
であって、前記第１の液体と第２の液体のうちの少なく
とも一方の液体は大気下での状態変化が少ないことを特
徴とする可動部材を備えた液体吐出ヘッド。

【００５０】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を
吐出口領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッド
であって、前記第１の液体は大気下での状態変化が少な
く、前記第２の液体は吐出液によって形成される画像を
良好とする色剤を含有することを特徴とする可動部材を
備えた液体吐出ヘッド。

【００５１】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を
吐出口領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッド
であって、前記第１の液体は大気下での状態変化が少な
い色剤を含有し、前記第２の液体は第１の液体によって
形成される画像を良好とすることを特徴とする可動部材
を備えた液体吐出ヘッド。

【００５２】または、第１の液体を吐出する吐出口を備
えた第１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気
泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面
して配された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領
域から遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自
由端よりも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、
該気泡発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材
を該第１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると
共に該可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を
吐出口領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッド
であって、前記第１の液体は色剤を含有し、前記第２の
液体は前記色剤を分散する分散剤を含有することを特徴
とする可動部材を備えた液体吐出ヘッド。

【００５３】または、上記の液体吐出ヘッドを用いた画
像形成方法であって、吐出液中の発泡液の割合を変化さ
せて液体を吐出させ、画像を形成する画像形成方法。

【００５４】または、上記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
するヘッドカートリッジ。

【００５５】または、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、を有する記録装置。

【００５６】または、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、を有する記録装置。

【００５７】上述したような、極めて新規な吐出原理に
基づく本発明の液体吐出方法、ヘッド等によると、発生
する気泡とこれによって変位する可動部材との相乗効果
を得ることができ、吐出口近傍の液体を効率よく吐出で
きるため、従来のバブルジェット方式の吐出方法、ヘッ
ド等に比べて、吐出効率を向上できる。例えば本発明の
最も好ましい形態においては２倍以上という飛躍的な吐
出効率の向上を達成できた。

【００５８】この発明の特徴的な構成によれば、低温や
低湿で長期放置を行った場合であっても不吐出になるこ
とを防止でき、仮に不吐出になっても、予備吐出や吸引
回復といった回復処理をわずかに行うだけで正常状態に
即座に復帰できる利点もある。

【００５９】具体的には６４個の吐出口を持つ従来のバ
ブルジェット方式のヘッドの大半が不吐出になるような
長期放置条件においても、本発明のヘッドでは約半分以
下の吐出口が吐出不良になるだけである。また、これら
のヘッドを予備吐出で回復した場合、各吐出口に対して
従来ヘッドで数千発の予備吐出を行う必要があったが、
本発明では１００発程度の予備吐出で回復を行うだけで
十分であった。これは、回復時間の短縮や回復による液
体の損失を低減でき、ランニングコストも大幅に下げる
ことが可能であることを意味する。

【００６０】また、特に本発明のリフィル特性を向上し
た構成によれば、連続吐出時の応答性、気泡の安定成
長、液滴の安定化を達成して、高速液体吐出による高速
記録また高画質記録を可能にすることができた。

【００６１】本発明のその他の効果については、各実施
例の記載から理解される。

【００６２】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。

【００６３】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
主として液滴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。

【００６４】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。

【００６５】また、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。

【００６６】さらに、「大気下での状態」として、固着
または増粘、または相対的蒸発粘度曲線における粘度変
化を含む。

【００６７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発の実施
例を詳細に説明する。

【００６８】まず、本発明が適用される液体吐出ヘッド
にて、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。

【００６９】図１はこのような本実施例の液体吐出ヘッ
ドを液流路方向で切断した断面模式図を示しており、図
２はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示してい
る。

【００７０】本実施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（本実施例においては４
０μｍ×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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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１（ｂ）、（ｃ）もしくは図２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。

【００７４】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。

【００７５】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３と本発明の図４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。

【００７６】図３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Ｖ
A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。

【００７７】これに対して、図４で示される本発明の場
合には、可動部材３１が図３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。

【００７８】次に図１に戻って、本実施例の液体吐出ヘ
ッドの吐出動作について詳しく説明する。

【００７９】図１（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。

【００８０】図１（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。

【００８１】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。

【００８２】図１（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４
０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。

【００８３】図１（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。

【００８４】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１（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Ｖ_D1、Ｖ_D2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。

【００８５】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。

【００８６】図１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。

【００８７】図１（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。）。

【００８８】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。

【００８９】これに対して本実施例は可動部材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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】次に、本実施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。

【００９５】本実施例の第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、Ｖ_D2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。

【００９６】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Ｖ_D1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１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
Ｖ_D1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Ｖ_D1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。

【００９７】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５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５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。

【００９８】補足すれば、本実施例は図１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。

【００９９】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。

【０１００】また、本実施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。

【０１０１】（実施例２）図６に本発明の第２の実施例
を示す。この図６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６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。

【０１０２】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３６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。

【０１０３】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
ても先の実施例と同様の機能、効果を得ることができ
る。

【０１０４】また、本実施例においては、図２や図６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。

【０１０５】なお、本実施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。

【０１０６】（実施例３）図７は、本発明の基本的な概
念の一つを示すもので、本発明の第３実施例となる。図
７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
した実施例である。

【０１０７】前述の実施例の多くは、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。

【０１０８】構成上で説明すると、図７では、前述の図
２（第１実施例）に比較すると、図２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（図の斜線部分）が本実施例では設けられて
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、この構成が本実施例である。

【０１０９】本実施例では、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３のＶ_B、Ｖ_B、Ｖ_B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例と同様に
向上する。前記実施例に比較して本実施例は、発熱体の
駆動に対する応答性が優れている。

【０１１０】また、本実施例は、構造上簡単であるため
製造上の利点がある。

【０１１１】本実施例の可動部材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。

【０１１２】液体の供給時におけるリフィルは、本実施
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。

【０１１３】本第３実施例の変形実施例としては、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。

【０１１４】（実施例４）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例で説明す
る。図８はこのようなヘッド構造の横断面図である。図
８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。

【０１１５】また、自由端が先の実施例に比較して吐出
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。

【０１１６】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３
２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。

【０１１７】また、自由端形状は、図７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。

【０１１８】（実施例５）図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
は本発明の第５実施例である。

【０１１９】本実施例の構造は先の実施例と異なり、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。

【０１２０】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例と同
様である。

【０１２１】本実施例は、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。

【０１２２】図９（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９（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。

【０１２３】図９（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。

【０１２４】（実施例６）以下、図面を参照して本発明
の実施例について説明する。

【０１２５】本実施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例と同じであるが、本実施例におい
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。

【０１２６】図１０は、本実施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１１はこの液体吐
出ヘッドの部分破断斜視図を示している。

【０１２７】本実施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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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１０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３
５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３
１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１１
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。

【０１３２】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、先の実施例と
同様にしている。

【０１３３】また、先の実施例で液供給路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。

【０１３４】次に図１２を用いて本実施例の液体吐出ヘ
ッドの動作を説明する。

【０１３５】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。

【０１３６】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、先の実施例で
説明したのと同様に発泡液に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４０を発生させる。

【０１３７】本実施例においては、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１２（ａ）の状態から図１２（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。

【０１３８】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３
１が図１２（ａ）の位置まで戻ると共に、第１液流路１
４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。本実施例においても、この吐出
液体の供給は前述の実施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。

【０１３９】本実施例は、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実施例等と同
じであるが、本実施例のような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。

【０１４０】すなわち、上述の実施例の構成によると、
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。

【０１４１】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。

【０１４２】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、高吐出力で高粘性液体等の液体を吐出す
ることができる。

【０１４３】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。

【０１４４】（実施例７）次に、本発明の他の実施例の
吐出動作について説明する。

【０１４５】図１３（ａ）〜（ｄ）および図１４（ｅ）
〜（ｈ）は本実施例による吐出動作を連続的に示す断面
図である。

【０１４６】本実施例は熱エネルギーを利用して形成し
た気泡を外気と連通させるものである。

【０１４７】図１３（ａ）に示す状態は、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であり、発
熱体２が熱を発生する前の状態の状態を示している。こ
こで重要なことは、可動部材３１が、発熱体２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２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。特に可動部材によって気泡を吐出口側に導く本発明
においては発熱体の吐出口側端部の位置にまで可動部材
が設けられていることがさらに望ましい。

【０１４８】図１３（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。

【０１４９】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
１８（図１参照）方向に導くように第１位置から第２位
置へ向けて変位する。このとき、液体の流れる方向とし
ては、吐出口１８方向であるＡ方向と上流側へ向うＢ方
向とがある。

【０１５０】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１８側）に配置
し、図１に示した支点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。

【０１５１】図１３（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４０は上流
より下流に大きく成長するとともに図１９（ａ）に示し
た可動部材３１の初期位置を越えて大きく成長してい
る。また、発熱体２を中心とする気泡の成長を１次波と
すると２次波が可動部材３１の端部で発生するために気
泡４０は図面上方に拡がり、吐出口に対して均一な形状
に成長する。可動部材３１は気泡４０や発泡圧を吐出口
１８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４０の成長方向を制御することができ
る。

【０１５２】上記のように気泡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
搬方向や体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１８に向けて均一化して向か
わせることができる。また、これに伴って吐出口１８方
向であるＡ方向に向って液体が移動する速度ＶAは上流
側へ向うＢ方向へ移動する速度ＶBよりも充分大きなも
のとなり、吐出効率が高いものとなっている。

【０１５３】図１３（ｄ）は気泡４０が外気と連通する
直前の状態を示している。図中の速度ＶAU，ＶAC，ＶAL
のそれぞれは速度ＶAの分布を示すものであり、速度ＶA
Cを中心とし、その周囲の分布を上方および下方におけ
る速度ＶAU，ＶALを代表として示している。気泡４０の
成長に示される液体の速度は、上述したように吐出口に
対して均一な形状に成長することから分かるように、中
心の速度ＶACの周囲の速度は均等なものとなり、この状
態で気泡が大気に連通するために液体は吐出面に対して
偏りを持つことなく吐出口から吐出される。この時点で
も液流路内の気泡４０はその成長段階で液流路１０（図
１参照）を完全に遮断することがないので、後続のイン
ク記録のためのリフィル特性が優れている。

【０１５４】本実施例において、発生する気泡４０の形
状を決定するパラメータとしては、発熱体２が発生する
熱エネルギー量（発熱体２の構成、形成材料、駆動条
件、面積、発熱体２の設けられる基体の熱容量等）、イ
ンク物性、記録ヘッドの各部の大きさ（吐出口１８と発
熱体２間の距離、吐出口１８や液流路１０の幅および高
さ）などの従来からのパラメータに加えて可動部材３１
の材料および形状が挙げられ、これらを適宜選択するこ
とにより気泡４０を所望の状態で外気と連通させること
ができる。

【０１５５】気泡４０は外気と連通する際の内圧が外気
圧とほぼ等しい外気圧以下であることが好ましいがこの
ような状態とするためには、図１３（ｄ）に示すよう
に、発熱体２の吐出口１８側端部から気泡４０の吐出口
１８側端部までの距離ｌ_aと、発熱体２の吐出口１８と
は反対側の端部から気泡４０の吐出口１８とは反対側の
端部までの距離ｌ_bとがｌ_a／ｌ_b≧１を満足する条件で
気泡４０が形成されればよく、本実施例においては上記
条件を満たすように各パラメータが決定されている。気
泡４０の形状を決定するパラメータとしては、可動部材
３１の形状および材質が支配的であり、熱エネルギー
量、インク物性、記録ヘッドの各部の大きさ等のパラメ
ータによって形状を決定していた従来に比較するとはる
かに容易に距離ｌ_bとがｌ_a／ｌ_b≧１を満足する条件の
気泡４０を形成させることができる。

【０１５６】図１４（ｅ）は気泡４０と外気が連通した
瞬間の状態を示す図である。図示するように、本実施例
においては可動部材３１が設けられていることから気泡
４０と外気が連通した状態においても吐出された液体は
吐出口周囲に対して片寄りがなく、均等バランスで吐出
口から離脱するため、安定した吐出方向性が得られる。
このとき、可動部材３１の自由端の上側と下側にはメニ
スカスＭ１，Ｍ２がそれぞれ形成される。一般的に、気
泡が発生する可動部材３１の下側は、吐出される液体貯
蔵部となる上側よりも小さく形成されるため、メニスカ
スＭ２の進行速度Ｍｖ２は上側のメニスカスＭ１の進行
速度Ｍｖ１よりも速くなる。しかしながら、本実施例に
おいては可動部材３１が初期状態に戻るための速度Ｍｖ
３がメニスカスＭ１を進行させる方向に加わるため、各
メニスカスＭ１，Ｍ２の進行速度はバランスされたもの
となり、リフィル速度も速いものとなっている。

【０１５７】また、図１４（ｆ）に示す吐出液体は、気
泡４０が大気と連通する以前に気泡４０との界面を形成
していた部分の多くを含むものとなる。気泡４０発生時
における液体の温度分布は気泡４０との界面の温度が最
も高いものであり、本実施例においてはこの部分の液体
が吐出されるため、ヘッドの温度上昇を低く抑えられ
る。

【０１５８】この後、可動部材３１は図１４（ｇ），
（ｈ）のそれぞれに示すようにその変位が初期状態とな
るまで除々に戻るが、図１４（ｆ），（ｇ）に示すよう
な初期状態となるまで可動部材３１の自由端の上側と下
側には上述したメニスカスＭ１，Ｍ２がそれぞれ形成さ
れ、可動部材３１は各メニスカスＭ１，Ｍ２の力がバラ
ンスするように変位しながら初期状態に戻り、液体のリ
フィルも完了する。

【０１５９】上記のリフィル動作について説明する。

【０１６０】まず、可動部材３１の上側部分におけるリ
フィル動作について説明する。

【０１６１】図１４（ｅ）に示すように、気泡４０と外
気が連通すると、外気圧は気泡４０の内圧よりも高いこ
とから外気が吐出ノズル内に取り込まれる。このとき、
吐出ノズル内の液体は外気が吐出ノズル内に取り込まれ
る際の気流による力と、気泡４０の発生により液体内に
発生し、気泡４０が負圧であることから抑制されていた
上流方向へ戻ろうとする力とによる上流方向へ後退する
運動が大きくなり、これに従って後退しようとする。

【０１６２】外気の入り込みは図１４（ｅ）に示す状態
のときに始まり、これにより作用する力は同図の状態の
ときに最も大きい。このとき、可動部材３１の変位も最
も大きく、外気の入り込みを妨げる状態となっており、
外気の入り込みによってメニスカスが後退することが抑
制されている。この後、可動部材３１は図２０（ｈ）に
示す状態に戻ろうとする。上述したように可動部材３１
の上下にそれぞれメニスカスＭ１，Ｍ２が形成されてお
り、可動部材３１が初期状態に戻ろうとして除々に下側
へ向けて移動すると、ぬれ性により液体も可動部材３１
に伴って移動する。この移動方向はリフィルが行われる
方向であるため、可動部材３１の上側部分におけるリフ
ィル動作は速やかに行われるものとなっている。

【０１６３】なお、可動部材３１の下側部分におけるリ
フィル動作は気泡４０の発生により開始となるが、可動
部材３１が上方に向けて除々に移動することにより液体
がリフィル方向に移動するため、可動部材３１の下側部
分におけるリフィル動作も速やかに行われるものとなっ
ている。

【０１６４】上述したように本実施例においては、可動
部材３１の上側および下側の各部分におけるリフィル動
作が速やかに行われるものとなっている。また、可動部
材３１が介在することからリフィル時に振動が発生する
ことが抑えられ、初期状態に早期に復帰できるものとな
っている。

【０１６５】さらに、メニスカスが２つ形成されるため
メニスカスの大きくなることが防止されている。気泡の
内圧が外気圧とほぼ等しい好ましい条件においては、液
体の上流方向への運動量が大きくなることからメニスカ
スが大きくなり、その後のリフィルが円滑に行われない
虞があるが、上記のようにメニスカスが２つ形成されて
大きくなることが防止され、この点からも毛細管力によ
るリフィルがより良好に行われるものとなっている。

【０１６６】（実施例８）次に、本発明の他の実施例に
ついて説明する。

【０１６７】図１５（ａ）〜（ｄ）および図１６（ｅ）
〜（ｇ）は本発明の第８の実施例による吐出動作を連続
的に示す断面図である。

【０１６８】第１の実施例が発熱体の長手方向に液体を
吐出するタイプ（エッジシュート）であったのに対し
て、本実施例は発熱体２０２が形成される面と平行な面
に吐出口を有し、発熱体に垂直な方向に液体を吐出する
タイプ（サイドシュート）の液体吐出ヘッドである。各
図には、共通液室を不図示としているが、共通液室は図
面右側に設けられ、液流路を屈曲した形状としているも
ので、屈曲部の基板２０１の面に発熱体２０２が設けら
れている。また、発熱体２０２の左側部分は、発熱体２
０２の発熱によって発生する気泡による吐出力を有効に
吐出口２０５へ導くために壁面とされている。また、該
壁面の下部は吐出後に泡が残ることを防ぐことを目的と
し、吐出時にも液体が残すために基板２０１側に向けて
開口面が広くなるようなテーパ形状とされている。この
ようなテーパ形状とすることにより、この部分には吐出
動作が行われても常に液体が滞留することとなり、泡の
発生が防がれる。

【０１６９】吐出口２０５は、吐出方向に向けて面積が
減少する形状とされ、発熱体２０２に対向して配置され
ている。吐出口２０５と発熱体２０２との間には開閉可
能な可動部材２３１が設けられている。

【０１７０】図１５（ａ）に示す状態は、発熱体２０２
に電気エネルギー等のエネルギーが印加される前であ
り、発熱体２０２が熱を発生する前の状態の状態を示し
ている。本実施例においても、可動部材２３１は発熱体
２０２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、気泡
の下流側が可動部材２３１に作用するように、液流路構
造上では少なくとも発熱体２０２の面積中心より下流
（発熱体の面積中心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２３１が配されてい
る。特に可動部材によって気泡を吐出口側に導く本発明
においては発熱体の吐出口側端部の位置にまで可動部材
が設けられていることがさらに望ましい。

【０１７１】図１５（ｂ）は、発熱体２０２に電気エネ
ルギー等が印加されて発熱体２０２が発熱し、発生した
熱によって気泡発生領域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。

【０１７２】このとき可動部材２３１は気泡２４０の発
生に基づく圧力により、気泡２４０の圧力の伝搬方向を
壁面を介して吐出口２０５方向に導くように変位する。

【０１７３】ここで重要なことは前述したように、可動
部材２３１の自由端を下流側（吐出口１８側）に配置
し、可動部材２３１の変位支点を上流側（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２４０の下流部分に対
面させることである。

【０１７４】図１５（ｃ）は気泡２４０がさらに成長し
た状態であるが、気泡２４０発生に伴う圧力に応じて可
動部材２３１はさらに変位している。発生した気泡２４
０は上流より下流に大きく成長するとともに図２１
（ａ）に示した可動部材２３１の初期位置を越えて大き
く成長している。可動部材２３１は気泡２４０や発泡圧
を吐出口２０５方向へ導く際に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２４０の成長方向を制御す
ることができる。

【０１７５】上記のように気泡２４０の成長に応じて可
動部材２３１が徐々に変位して行くことで気泡２４０の
圧力伝搬方向や体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２０５に向けて均一的
に向かわせることができる。また、これに伴って吐出口
２０５方向であるＡ方向に向って液体が移動する速度Ｖ
Aは上流側へ向うＢ方向へ移動する速度ＶBよりも充分大
きなものとなり、吐出効率が高いものとなっている。

【０１７６】図１５（ｄ）は気泡２４０が外気と連通す
る直前の状態を示している。この時点でも液流路内の気
泡２４０はその成長段階で液流路を完全に遮断すること
がないので、後続のインク記録のためのリフィル特性が
優れている。また、気泡２４０は吐出口２０５に対して
平板状である可動部材２３１の平面に垂直な方向につい
ては対称形状をなすため、吐出される液体の方向性は安
定したものとなる。

【０１７７】本実施例における、発生する気泡２４０を
決定するパラメータとしては、発熱体２０２の発生する
熱エネルギー量（発熱体２０２の構成、形成材料、駆動
条件、面積、発熱体２０２の設けられる基体の熱容量
等）、インク物性、記録ヘッドの各部の大きさ（吐出口
２０５と発熱体２０２間の距離、吐出口２０５や液流路
の幅および高さ）などが挙げられ、これらを適宜選択す
ることにより気泡２４０を所望の状態で外気と連通させ
ることができる。

【０１７８】図１６（ｅ）は気泡２４０と外気が連通し
た瞬間の状態を示す図である。図示するように、本実施
例においては可動部材２３１が設けられていることから
気泡２４０と外気が連通した状態においても吐出された
液体は吐出口周囲に対して片寄りがなく、均等バランス
で吐出口から離脱するため、安定した吐出方向性が得ら
れる。

【０１７９】また、図１６（ｆ）に示す吐出液体は、気
泡２４０が大気と連通する以前に気泡２４０との界面を
形成していた部分の多くを含むものとなる。気泡２４０
発生時における液体の温度分布は気泡２４０との界面の
温度が最も高いものであり、本実施例においてはこの部
分の液体が吐出されるため、ヘッドの温度上昇が低く抑
えられる。

【０１８０】この後、可動部材３１は図１６（ｇ）に示
すようにその変位が初期状態となるまで除々に戻るが、
図１６（ｇ）に示すような初期状態となるまで可動部材
２３１の自由端の上側と下側にはメニスカスＭ１，Ｍ２
がそれぞれ形成され、可動部材２３１は各メニスカスＭ
１，Ｍ２の力がバランスするように変位しながら初期状
態に戻り、液体のリフィルも完了する。

【０１８１】本実施例におけるリフィル動作も図１３お
よび図１４に示した実施例と同様のものであり、速やか
に行われるとともにリフィル時に振動が発生することが
抑えられ、初期状態に早期に復帰できるものとなってい
る。

【０１８２】（実施例９）次に、本発明のさらに他の実
施例について説明する。図１７（ａ）〜（ｄ）および図
１８（ｅ）〜（ｇ）は本発明の第９の実施例による吐出
動作を連続的に示す断面図である。

【０１８３】本実施例は第２の実施例と同様の構成のも
のであり、壁面の下部に吐出後に泡が残ることを防ぐこ
とを目的として形成されるテーパ形状が、第２の実施例
においては基板２０１側に向けて開口面が広くなるよう
に形成されていたのに対し、基板２０１側に向けて開口
面が狭くなるように形成されている点で異なっている。

【０１８４】本実施例の吐出動作は第８の実施例とほぼ
同様であるために詳細な説明は省略する。

【０１８５】本実施例においては、上記のようなテーパ
形状とすることにより、可動部材２３１の変位後の復帰
時に気泡が大気に連通した後に侵入した大気が効率良く
吐出口２０５側に誘導されて可動部材の下側部部となる
液流路（第２液流路）に気泡を残すことなく吐出口２０
５から排出され、同時にリフィル完成が向上されて高速
駆動が可能となっている。また、仮に液体に覆われて気
泡状になった気体があったとしても、可動部材２３１の
変位の傾斜とその圧変化及びこのテーパ部とで、気泡形
成領域から排出できるので、気泡形成及び吐出効率の安
定化が保たれる。

【０１８６】なお、第７乃至第９の実施例において、第
１流路および第２流路には、同じ液体または異なる液体
が供給のいずれでもよい。吐出原理自体は各流路に供給
される液体にされる関係なく、上述した説明のように吐
出動作が行われるため、使用目的に応じて供給液体を適
宜選択すればよい。

【０１８７】＜その他の実施例＞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例について説明を
行ったが、以下にこれらの実施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流路形態の実施例と２流路形
態の実施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、両実施例に適用しうるものであ
る。

【０１８８】＜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１
３（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。

【０１８９】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。

【０１９０】＜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。

【０１９１】本実施例の第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。

【０１９２】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。

【０１９３】しかし、本実施例の場合、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。

【０１９４】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。

【０１９５】なお、図１２（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〜３０μ
ｍ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。

【０１９６】＜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。

【０１９７】先の実施例においては、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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】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。

【０２０２】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（Ｗ
μｍ）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。

【０２０３】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１２、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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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、５ｃｐｓ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。

【０２０７】特に、吐出液の粘度を２０ｃｐｓ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。

【０２０８】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。

【０２０９】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行うインクジェット記録方法、いわゆ
るバブルジェット記録方法の従来技術においては、図２
２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。

【０２１０】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。

【０２１１】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（図２３
（ａ）図）、可動部材３０２（図２３（ｂ）図）を配置
したときの上部から見た模式図を示す。

【０２１２】可動部材３０１の寸法は、５３×１４５μ
ｍ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。

【０２１３】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。

【０２１４】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。

【０２１５】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。

【０２１６】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。

【０２１７】＜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。

【０２１８】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。

【０２１９】素子基板１上に第２液流路１６、分離壁３
０、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。

【０２２０】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１１のよ
うにパターニングされている。この２つの配線電極１０
４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。

【０２２１】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。

【０２２２】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。

【０２２３】このように、前述の各実施例における発熱
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。

【０２２４】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。

【０２２５】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。

【０２２６】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
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。

【０２２７】＜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。

【０２２８】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。

【０２２９】本実施例においては、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１
４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。

【０２３０】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。

【０２３１】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。

【０２３２】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。

【０２３３】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。

【０２３４】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３１で示す本実施例の分解
斜視図のように、素子基板上にドライフィルムで共通液
室枠と第２液流路壁を形成し、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。

【０２３５】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。

【０２３６】この素子基板１上には、第２液流路壁によ
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、それぞれの発泡液流路に発泡液を
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。

【０２３７】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１
７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１
５に供給することができる。

【０２３８】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。

【０２３９】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。

【０２４０】以上説明したように本実施例によれば、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。

【０２４１】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。

【０２４２】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。

【０２４３】＜吐出液体、発泡液体＞先の実施例で説明
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。

【０２４４】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。

【０２４５】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。

【０２４６】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。

【０２４７】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。

【０２４８】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。

【０２４９】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。

【０２５０】染料インク粘土２ｃＰ：（Ｃ．Ｉ．フードブラック２）染料３ｗｔ％ジエチレングリコール１０ｗｔ％チオジギリコール５ｗｔ％エタノール３ｗｔ％水７７ｗｔ％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ｃｐｓ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。

【０２５１】発泡液１：エタノール４０ｗｔ％水６０ｗｔ％発泡液２：水１００ｗｔ％発泡液３：イソプロピルアルコール４０ｗｔ％水６０ｗｔ％吐出液１〔顔料インク（粘土約１５ｃＰ）〕：カーボンブラック５５ｗｔ％スチレン−アクリル酸− アクリル酸エチル強重合体１ｗｔ％（酸化140、重量平均分子量8000）モノエタノールアミン０．２５ｗｔ％グリセリン６９ｗｔ％チオジグリコール５ｗｔ％エタノール３ｗｔ％水１６．７５ｗｔ％吐出液２（粘土５５ｃＰ）：ポリエチレングリコール２００１００ｗｔ％吐出液３（粘土１５０ｃＰ）：ポリエチレングリコール６００１００ｗｔ％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。

【０２５２】次に、吐出液と発泡液を共に吐出すること
によって安定な吐出を達成する例について説明する。

【０２５３】（構成例１）以下、本発明における吐出液
と発泡液との好適な混合割合につき説明する。

【０２５４】本発明においては、吐出液と発泡液を共に
吐出することによって安定な吐出を達成している。

【０２５５】本構成の液体吐出ヘッドにおいては、常に
安定した吐出を得るために可動部材を十分に吐出流路
（第１の液流路）側に変位させている。そして、吐出液
と発泡液とを、ある混合割合で吐出させるようにするに
は、前述の狭窄部の開口面積を調整すること、可動部材
の変位量を可動部材の材質や形状で調整すること、発熱
体に印加する信号のパルス幅や駆動周波数を変化させる
こと等により、行うことができる。本構成例ではパルス
幅を長くし、駆動周波数を高くすることで、両液コード
の混合割合を高くする方法を用いて実験を行った。以下
に発泡液と吐出液とが同時に吐出口から吐出する場合と
しない場合との叶出特性を調べた結果を表１に示す。

【０２５６】このときの液体吐出ヘッドの形態は以下の
とおりである。

【０２５７】発熱体の大きさ：５８μｍ×１５０μｍ可動部材の大きさ：５３μｍ×２２０μｍ第２の液流路の高さ：１５μｍまた、発熱体に印加する信号の電圧は２３Ｖとした。

【０２５８】また、使用した吐出液（インク）の組成は
以下のとおりである。

【０２５９】染料３重量％エチレングリコール６重量％グリセリン４重量％尿素４重量％イソプロビルアルコール５重量％水７８重量％さらに、使用した発泡液の組成は以下のとおりである。

【０２６０】エタノール４０重量％水６０重量％また、吐出速度の測定は、顕微鏡で吐出を観察し、スト
ロボを同期させて発光さえたときの観察タイミングと吐
出された液体の移動距離とに基づき算出することで行っ
た。

【０２６１】また、光学的濃度（ＯＤ）の値は、紙面上
にベタ印字を行い反射濃度計であるマクベス濃度計ＲＤ
−９１８（Ａｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｋｏｌｌｍｏｒ
ｇｅｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いてベタ部の
反射濃度を測定することで求めた。

【０２６２】また、吐出された液体の重量は以下の様に
測定した。

【０２６３】まず、発泡液と吐出液それぞれの供給タン
ク側にメスシリンダーを用い液体吐出時に消費される液
体の体積の変化量を測定しさらに各液体の比重を考慮し
て吐出された液体の重量を算出することで吐出液に対す
る発泡液の混合割合を求めた。

【０２６４】本構成例においては１ノズル当り２０００
００発吐出させて消費されたおのおのの液体の重量を上
述した方法で測定した。

【０２６５】

【表１】吐出安定性 △：吐出速度がばらつく ○：吐出速度のばらつき少ない ◎：吐出速度のばらつきがほとんどない表１の結果から、吐出液に対する発泡液の混合割合（発
泡液の重量／吐出液の重量）は、０重量％では長時間吐
出させていると、１３ｍ／ｓ〜１７ｍ／ｓの間で吐出速
度にばらつきが生じているものもあったが、発泡液の吐
出液に対する混合比率を高めるほど吐出速度のばらつき
が少なくなった。特に吐出速度の安定性がより高いレベ
ルで求められる場合には、発泡液の混合割合を１０重量
％以上とすることが好ましく、２０重量％以上あるいは
２０重量％より大にすることがより好ましいことがわか
った。

【０２６６】従来のバブルジェット記録ヘッドは、液体
を加熱発泡し、その発泡圧力で液体を吐出させる方法で
あるため、発泡時に加熱された液体がもとの温度に戻る
までには時間がかかり、液体の温度が上昇したまま次の
発泡を開始して、液体を吐出させると、吐出量が大きく
変化したり吐出特性が不安定になったりすることが知ら
れている。しかしながら本発明によれば、発泡液を吐出
液と共に吐出させることで温度上昇した発泡液を排出す
ることが出来るため、さらに新しい発抱液を補給するこ
とが出来、発泡液の温度上昇を抑え、吐出安定性を高め
ることが出来る。

【０２６７】また、発泡液中に空気等が溶存している場
合は、上述した加熱動作により気泡が析出することがあ
る。この発熱体上に析出した気泡は、発泡液の発泡をみ
だすことがある為、発泡が不安定となり、吐出量が変化
したり、吐出速度がばらついたりして吐出特性が不安定
になったりする場合がある。この場合も、上述した本発
明による吐出方法と同じように発泡液を吐出液と共に吐
出させ、発抱液の昇温を抑えることにより吐出安定性を
高めることが出来る。

【０２６８】さらに、発泡液の組成によっては、上述し
た加熱動作等により成分変化が起こる場合がある。発泡
液の成分変化が起こった場合、発泡状態が変化し、吐出
特性が不安定になったりする。この場合も、上述した本
発明による吐出方法と同じように、発泡液を吐出液と共
に吐出させて発泡液を排出することで新しい発泡液が補
給されるので発泡液の成分変化がほとんどない状態に保
っことが出来、吐出安定性を高めることができる。

【０２６９】また、表１の発泡液の吐出液に対する混合
割合と光学的濃度（ＯｐｔｉｃａｌＤｅｎｓｉｔｙ，以
下（ＯＤ）又はＯＤ値と称す）の変化は、吐出液の染料
濃度が３重量％の場合、発泡液の混合割合が０重量％の
時の初期ＯＤ値に対し、発泡液を混合することにより、
多少のＯＤ値低下はあるが、発泡液が５０重量％までの
混合であれば、Ｏ．Ｄは１．２５が維持できた。

【０２７０】ＯＤ値が１．２５以上であれば、様々な文
字や画像を印字したときに、視覚的に黒と認識され、薄
いと感じない為、Ｏ．Ｄが１．２５以上となるように発
泡液の混合比率を５０重量％以下に抑えれば、画像品位
も十分高いレベルで維持できる。よって、画像濃度の観
点からは、発泡液の混合割合は５０重量％以下とするの
が好ましい。より好ましくは画像濃度のバラツキ等を考
慮すると３０重量％以下である。

【０２７１】従って、本構成例によれば、印字品位の観
点からは発泡液の吐出液に対する混合割合を１０〜３０
重量％とするのがよく、吐出安定性や印字品位の総合的
観点からは発泡液の吐出液に対する混合割合が１０重量
％以上が好ましく２０重量％以上５０重量％以下とする
のがより好ましいことがわかった。

【０２７２】本構成例では、染料濃度３重量％のインク
を用いたが、染料濃度３重量％以上の吐出液を用いれ
ば、発泡液を混合しても一定値以上のＯＤ値を常に保ち
やすくなり、より安定した高画質な画像を得ることがで
きる。したがって、吐出特性や吐出信頼性等がそこなわ
れなければ、染料濃度が高いほど安定した濃度を得るこ
とが出来、染料濃度が５重量％より大である場合、発泡
液の混合割合が１５０重量％となっても良好な画像濃度
が得られる。逆に、発泡液の混合比を２０重量％にして
おけば染料濃度は２．４重量％まで下げてもＯ．Ｄは
１．２５を維持できる。さらに発泡液と吐出液との組み
合わせによっては、吐出時の混合により吐出液の吐出特
性を向上させ、印字品位を高めることも可能である。発
泡液と吐出液とを最適な混合割合で使用する場合は、発
泡圧、可動部材の形状変位量および第２流路の高さや、
第２液流路と第１液流路の境界部で可動部材の変位によ
って開口する開口面積の大きさ、形状等によって調整す
ることが可能である。ここで、色材濃度が３〜５重量％
の場合、前記混合割合は２０〜５０重量％が好ましく、
色材濃度が５重量％を越える場合は前記混合割合を２０
〜１５０重量％とするのがよい。

【０２７３】また、気泡発生手段としての発熱体上への
堆積物（コゲ等）が生じにくい液体を吐出液と発泡液の
両方に用いる場合にも、上述の効果を得ることが出来
る。

【０２７４】（構成例２）本構成例においては、顔料分
散系の吐出液を用いて構成例１と同様の実験を行った。
この結果を表２に示す。

【０２７５】顔料分散系吐出液の組成は以下のとおりで
ある。

【０２７６】カーボンブラック３重量％グリセリン１０重量％チオジグリコール６重量％イソプロピルアルコール２重量％水７４重量％分散剤１重量％発泡液は構成例１と同様に、エタノール４０重量％水溶
液を用いた。

【０２７７】

【表２】本構成例においても構成例１と同様の結果が得られ吐出
安定性が求められる場合には、発泡液の混合割合が１０
重量％以上であることが好ましく、より好ましくは２０
重量％以上にすることがよい。

【０２７８】また画像品位の観点からはＯＤ値が１．２
５以上を維持する為に、発泡液の混合割合を５０重量％
以下とするのがよい。

【０２７９】よって発泡液の混合割合が１０重量％以
上、特に２０重量％以上、５０重量％以下とすることに
より、より安定した高画質の画像を得ることができる。

【０２８０】本構成例の場合も、構成例１と同様に、発
泡液と吐出液との組み合わせによっては、吐出時の混合
により吐出液の吐出特性を向上させ印字品位を高めるこ
とも可能である。

【０２８１】発泡液と吐出液との最適な混合割合は発泡
圧、可動部材の形状、変位量および第２流路の高さや、
第２流路と第１流路の境界部で可動部材の変位によって
開口する開口面積の大きさ、形状等によって調整するこ
とが可能である。

【０２８２】また、気泡発生手段としての発熱体上への
堆積物（コゲ等）が生じにくい液体を吐出液と発泡液の
両方に用いる場合にも、上述の効果は得ることが出来
る。

【０２８３】（構成例３）図２９は本発明における第３
の構成例を説明するための色材濃度とＯＤ値の関係を示
したものである。

【０２８４】図２９より色材濃度とＯＤ値との関係にお
いては、色材濃度が３重量％以上でＯＤ値の変化率が小
さく、ＯＤ値が飽和状態になり、３重量％未満ではＯＤ
値の変化率が大きくなる傾向がある。この絶対値は色材
やそれを溶し込む吐出液としての溶剤の成分や、画像を
記録する記録媒体や単位面積あたりに打ち込む液量によ
って差があるものであるが、相対的には同様な傾向を示
すものである。

【０２８５】このような特性カーブを利用し、本構成例
においては、色材濃度が１重量％のものを用い、色材濃
度によるＯＤ値の変化率が大きくなる特性領域を用いて
濃度階調性を実現した。

【０２８６】使用した液体吐出ヘッドの形態は構成例１
で用いた形態と同様であるが第２液流路の高さは３０μ
ｍのものを用いた。

【０２８７】使用した吐出液の組成は以下のとおりであ
る。

【０２８８】染料１重量％エチレングリコール６重量％グリセリン４重量％尿素４重量％イソプロピルアルコール５重量％水８０重量％さらに使用した発泡液の組成は以下のとおりである。

【０２８９】エタノール４０重量％水６０重量％表３は本構成例として、上記１重量％の染料の吐出液を
用い、吐出液に対する発泡液の混合割合を変化させたと
きの光学的濃度（ＯＤ）の変化を測定したものである。

【０２９０】

【表３】表３の結果より染料濃度１重量％の吐出液を用いて、発
泡液の混合割合を変化させてＯＤ値を大きく変化させる
ことで効率良く濃度階調を得ることが可能であり、例え
ば発泡液を混合していない場合に比ベて、発泡液を３０
０重量％混合し場合には、約５０％ＯＤ値を変化させる
ことができた。

【０２９１】前記表３の結果に基づき発泡液の混合割合
と光学的濃度（ＯＤ値）との関係を示したものが図３０
である。

【０２９２】このように、ＯＤ値の異なる液体を吐出さ
せることにより階調のある画像を得ることができる。

【０２９３】また、本発明の濃度階調制御は、図２９の
色材濃度−ＯＤ値特性カーブから明らかなように吐出液
の染料濃度が３重量％以下であれば、濃度変化が急激に
高くなるため制御効果を高めることができる。さらに、
濃度階調を有効に行なうためには色材濃度０．３重量％
以上の領域を用いることが重要で、０．３重量％未満で
あると、濃い部分の光学的濃度が十分得られなくなる場
合がある。

【０２９４】また、色材は染料に限らず、構成例２のよ
うに顔料であってもよい。

【０２９５】（構成例４）本構成例においては、構成例
１と同様のヘッドを使用して吐出液には顔料インクとし
て、Ｃ．Ｉピグメントレッド５７を含むインク、発泡液
には染料インクとしてＣ．Ｉダイレクトレッドを含むイ
ンクを用いた。

【０２９６】各インクには分散剤、水または水混和性有
機溶剤の混合系その他従来公知の粘度調整剤、表面張力
調整剤、ＰＨ調整剤、バインダーなどを添加した。

【０２９７】バブルジエットヘッドは、液体を加熱発泡
させ、その発泡圧力によって液体を吐出させる方法であ
る為、液体に顔料インクを用いた場合、前述の加熱によ
り長期間駆動した場合、染料インクよりも発熱体上堆積
物を生じ易く、吐出が不安定になるおそれがある。しか
しながら、本構成例によれば、発泡液に染料インクを用
いることにより染料インクと同等の発熱体表面状態を保
つことができ、吐出状態の長期安定性が向上する。

【０２９８】また、顔料インクによる記録画像は、耐水
性、耐光性等の耐候性関しては、染料インクより優れて
いるが、彩度等の色味の点で劣るものがあるが、本実施
によれば、顔料インクと染料インクの両方を吐出動作に
伴って可動部材を介して、混合して吐出させることで、
顔料インクと染料インクの両方の特徴を生かした両像す
なわち、色再現性を向上させつつ耐候性の高い記録画像
を形成することができる。

【０２９９】しかも、本発明によれば、染料インクと顔
料インクを実質的に分離した状態で保持し、吐出時に混
合するため染料インク顔料インクの組合せによって、初
めから混合された状態で長期間放置しておくことで、顔
料の粒子が凝集が進み、粒径が大きくなってしまい、吐
出が不安定になったり場合によっては目詰まり等を起こ
し、不吐出になってしまうといったこともない。

【０３００】吐出安定性や画像品位向上等にみられる顔
料インクと染料インクとの相乗効果が顕著に現れる組み
合わせとして、好ましい染料は、Ｃ．Ｉダイレクトレッ
ド２、２０、３１、４６、７５、８３で示される直接染
料、Ｃ．Ｉアシッドレッド５２、９２、９４、１０６、
１３３、１５４、１５５、２４９、２６５、２７４に示
される酸性染料、Ｃ．Ｉベーシックレッド１、２、１
２、１３、１４に示される塩基性染料が挙げられる。

【０３０１】同様に本発明に好適に使用される顔料は、
Ｃ．Ｉピグメントレッド５、１１、４８、４９、５７、
６０、１３９、１４４、１６５、１６６で示されるアゾ
顔料、Ｃ．Ｉピグメントレッド１２２、２０９で示され
るキナクリドン系顔料、Ｃ．Ｉピグメントレッド１２３
で示されるペリレン系顔料などが挙げられる。

【０３０２】本構成例では構成例１、２で述べた吐出安
定性向上の効果に加えて染料インクの彩度の優れた点を
効果的に画像にいかす条件として、顔料インクに対する
染料インクの混合割合を１０重量％以上とした。

【０３０３】吐出液と発泡液を同じ液体とする場合に
は、大気下での状態変化が少ない液体を用いることによ
り、吐出口に目詰まりが発生することができる。

【０３０４】本実施例においては、吐出液と発泡液とを
異なる液体とし、以下の表に示すように組み合せた。こ
れらの各組み合わせにおいては、非記録時に外気（大
気）と触れている吐出液としては、外気と触れても状態
の変化が少なく、信頼性の良好なインクを用いることと
し、発泡液としては画像を良好とする色剤を含有したイ
ンクを用いることとした。また、吐出液として信頼性の
良好な色剤を含有したインクを用いることとし、発泡液
としては画像を良好とするインクを用いることとした。

【０３０５】

【表４】上記のような組み合せとすることによる効果について、
以下に説明する。

【０３０６】組み合せＡ吐出液のクリアインクとして、高沸点有機溶剤を含んだ
固着しにくいインクを用い、発泡液の色剤を含んでいる
インクとして各種染料、顔料を含んだインクを用い、特
に、染料としてカウンターイオンが揮発性等、外気に触
れると固着しやすいものを用いることにより耐水性、信
頼性が向上する。

【０３０７】また、顔料は樹脂分散系、界面活性剤系等
が外気と直接触れないために、今まで固着が生じること
により問題点とされていた信頼性を向上することができ
る。具体的な組み合せの実施例としては以下に示すもの
が挙げられる。

【０３０８】吐出液１：グリセリン１０ｗｔ％エチレングリコール１０ｗｔ％純水８０ｗｔ％吐出液２：ジエチレングリコール１０ｗｔ％ポリエチレングリコール（分子量２００）１０ｗｔ％発泡液２：分散トナー^*) ５０ｗｔ％ジエチレングリコール１０ｗｔ％グリシン１０ｗｔ％水３０ｗｔ％＊）ＭＣＦ８８（商品名、カーボンブラック、三菱化学
株式会社）１０重量部、スチレンアクリル共重合樹脂
（分子量８０００、星光化学）１０重量部及び水８０重
量を混合調製した分散トナー組み合せＢ吐出液の表面張力40〜20dyne/cuのインクとしてアニオ
ン、カチオン、ノニオン、両性界面活性剤等を含んだイ
ンクを用い、発泡液の色剤を含んでいるインクとして各
種染料、顔料を含んだインクを用いることにより、耐水
性、信頼性が向上する。

【０３０９】また、顔料は樹脂分散系、界面活性剤系等
が外気と直接触れないために、今まで固着が生じること
により問題点とされていた信頼性を向上することができ
る。

【０３１０】さらに、吐出液の表面張力が低いことから
色剤を含んだ発泡液が記録媒体に接する前に吐出液が届
き、記録面をぬれやすくする。このため、色剤を含有す
るインクが記録媒体に届いたときには速やかに浸透（定
着）する。

【０３１１】さらに、色剤を含有するインクが記録媒体
に届いたときに、インク中の溶剤が記録媒体内に浸透し
やすく、色剤は記録剤体表面に染着するため、発色が良
好となる。具体的な組み合せの実施例としては以下に示
すものが挙げられる。

【０３１２】吐出液３：グリセリン５ｗｔ％エチレングリコール５ｗｔ％２ピロリドン５ｗｔ％サーフィノール４６５１．５ｗｔ％純水８３．５ｗｔ％吐出液４：グリセリン５ｗｔ％エチレングリコール５ｗｔ％２ピロリドン５ｗｔ％サーフィノール４６５１．５ｗｔ％純水８３．５ｗｔ％発泡液４：分散トナー^*) ５０ｗｔ％ジエチレングリコール１０ｗｔ％グリシン１０ｗｔ％水３０ｗｔ％＊）ＭＣＦ８８（商品名、カーボンブラック、三菱化学
株式会社）１０重量部、スチレンアクリル共重合樹脂
（分子量８０００、星光化学）１０重量部及び水８０重
量を混合調製した分散トナー組み合せＣ吐出液の色剤を含んでいるインクとして各種染料、顔料
を含んだインクを用い、発泡液の水分を除去すると固体
となる水性インクとして樹脂（例えば、スチレンアクリ
ル酸共重合体等）等のアミン等で中性することにより、
水溶解となる物質を含んでいる水性インクを用いること
により、記録媒体定着時には光沢性等の樹脂独特の特性
が得られ、耐水性、信頼性を向上するとともに高画質と
することができる。具体的な組み合せの実施例としては
以下に示すものが挙げられる。

【０３１３】吐出液５：ＣＩダイレクトブラック１６８３ｗｔ％エチレングリコール５ｗｔ％尿素５ｗｔ％チオジグリコール５ｗｔ％純粋８２ｗｔ％上記のような組成の発泡液と吐出液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ｃｐｓ粘度の液体はもちろん１５０
ｃＰ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。

【０３１４】また、上記のような外気と触れたときの形
状安定性について、例えば金色等の特殊な色の記録を行
うための分散剤に色剤が分散された特殊なインクについ
て考えると、吐出液に色剤およびごく少量（または０）
の分散剤を含有させ、発泡液は分散剤のみを含有する構
成が考えられる。

【０３１５】上記のいずれの場合にも、吐出液体は吐出
液と発泡液が混ざって吐出されるが、吐出液中の発泡液
の割合を吐出エネルギーを調節することによって異なら
せることにより、階調表現を高くすることができる。

【０３１６】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。

【０３１７】なお、本発明に適用できる液体の種類は上
記実施例に限定されるものではなく、以下に、本発明に
好適な液体について述べる。

【０３１８】液体として水性液体を用いる場合は、水性
液媒体に、必要に応じて各種成分を溶解または分散させ
て水性の液体を調製することができる。この水性液媒体
としては、水、あるいは水と水溶性有機溶剤の混合物等
を挙げることができる。水溶性有機溶剤の具体例として
は、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の
アミド類；アセトン等のケトン類；テトラヒドロフラ
ン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリ
コール類；エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、
１，２，６−ヘキサントリオール、チオジグリコール、
ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアル
キレングリコール類；エチレングリコールメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエ
チレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコー
ルの低級アルキルエーテル類；エタノール、イソプロピ
ルアルコール等の１価アルコール類；グリセリン；Ｎ−
メチル−２−ピロリドン；１，３−ジメチル−２−イミ
ダゾリジノン；トリエタノールアミン；スルホラン；ジ
メチルスルホキシド；及びシクロヘキサノール等を挙げ
ることができ、これらは単独で、あるいはこれらの２種
以上の組合せで用いることができる。

【０３１９】水溶性有機溶剤の含有量は、これを用いて
調製される液体の用途に応じて適宜選択されるが、例え
ば、液体中に１〜８０重量％の量で配合することができ
る。

【０３２０】また、液体には、用いられる用途に応じ
て、染料、顔料、分散トナー等の色材、界面活性剤、ｐ
Ｈ調整剤、防腐剤、酸化防止剤等の種々の添加物の必要
量を、単独で、あるいはその２種以上を組合せて含有さ
せることができる。

【０３２１】染料、顔料、分散トナー等の色材として
は、各種の記録方法で用いられている公知のものから本
発明の目的に応じて選択して用いることができる。色材
の含有量も特に限定されないが、例えば、０．１〜２０
重量％とすることができる。

【０３２２】表面張力調整剤として用いる界面活性剤と
しては、脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エステル塩、
アルキルベンゼンスルホン酸塩類、高級アルコールリン
酸エステル塩等のアニオン界面活性剤、脂肪族アミン
類、第４級アンモニウム塩類等のカチオン界面活性剤、
高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフ
ェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオ
キサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エルテルエチレ
ンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキ
サイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加
物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加
物、多価アルコールの脂肪酸エステル、アルカノールア
ミンの脂肪族アミド類等の非イオン性界面活性剤、アミ
ノ型両性界面活性剤、ベタイン型両性界面活性剤等を挙
げることができる。

【０３２３】液体の物性、例えば表面張力や粘度等は、
液体の用途に応じて、その組成を選択することで適宜調
整するとよい。

【０３２４】本発明で重要な点は、発泡液に対する吐出
液の増粘性が相対的に低いことであり、表現を変える
と、吐出液の、時間の経過に対する粘度の変化を表わす
蒸発粘度曲線が発泡液の蒸発粘度曲線よりも緩やかなも
のを用いればよい。

【０３２５】＜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。

【０３２６】図２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。

【０３２７】次に、図１０や図３１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。

【０３２８】大まかには、素子基板１上に第２液流路１
６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１
６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。

【０３２９】さらに第２液流路の作製方法について詳し
く説明する。

【０３３０】図３２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第１の実施例を説明するための概
略断面図である。

【０３３１】本実施例においては、（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。

【０３３２】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。

【０３３３】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６
００ｍＪ／ｃｍ²の露光量で行った。

【０３３４】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。

【０３３５】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３５）。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。

【０３３６】次に、このようにして得られたヒータボー
ド１に、図３２（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。

【０３３７】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。

【０３３８】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。

【０３３９】なお、本実施例では、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。

【０３４０】図３３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第２の実施例を説明するための概
略断面図である。

【０３４１】本実施例においては、（ａ）に示すよう
に、ＳＵＳ基板１００上に厚さ１５μｍのレジスト１０
１を第２の液流路の形状でパターニングした。

【０３４２】次に、（ｂ）に示すように、ＳＵＳ基板１
００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。

【０３４３】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。

【０３４４】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７
１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３３（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。

【０３４５】本実施例では、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−３
００）を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を１０
０ｍＪ／ｃｍ²として約３秒間で固定を完了した。

【０３４６】本実施例の製法によれば、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。

【０３４７】図３４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第３の実施例を説明するための概
略断面図である。

【０３４８】本実施例においては、（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３１を
塗布した。ここで、レジストとしては、東京応化製のＰ
ＭＥＲＰ−ＡＲ９００を使用した。

【０３４９】この後、（ｂ）に示すように、素子基板１
００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。

【０３５０】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。

【０３５１】次に、（ｄ）に示すように、先の製造方法
の実施例と同様に、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。

【０３５２】本実施例の製法によれば、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。

【０３５３】以上説明したように、本実施例の製造方法
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。

【０３５４】また、本実施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。

【０３５５】＜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。

【０３５６】図３５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。

【０３５７】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３
０との間に発泡液流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。

【０３５８】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。

【０３５９】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。

【０３６０】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。

【０３６１】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。

【０３６２】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。

【０３６３】＜液体吐出装置＞図３６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。

【０３６４】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。

【０３６５】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。

【０３６６】図３７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。

【０３６７】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。

【０３６８】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。

【０３６９】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。

【０３７０】また上述の記録装置として、各種の紙やＯ
ＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパ
クトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチ
ック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、
皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木
材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミック
ス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して
記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等を
も含むものである。

【０３７１】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。

【０３７２】＜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。

【０３７３】図３８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。

【０３７４】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。

【０３７５】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。

【０３７６】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２０３
ａ〜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。

【０３７７】符号２０６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。

【０３７８】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。

【０３７９】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。

【０３８０】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。

【０３８１】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。

【０３８２】＜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３９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。

【０３８３】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。

【０３８４】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。

【０３８５】なお、本実施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。

【０３８６】また、この図３９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。

【０３８７】

【発明の効果】本発明は上述したような吐出液体を用い
ることで、吐出口に目詰まりが発生することを防止する
ことができるとともに良好な画像を形成することができ
る効果がある。

【０３８８】また、可動部材を用いる新規な吐出原理に
基づく本発明の液体吐出方法、ヘッド等によると、発生
する気泡とこれによって変位する可動部材との相乗効果
を得ることができ、吐出口近傍の液体を効率よく吐出で
きるため、従来のバブルジェット方式の吐出方法、ヘッ
ド等に比べて吐出効率を向上できる。

【０３８９】また、本発明の特徴的な構成によれば、低
温や低湿で長期放置を行った場合であっても不吐出にな
ることを防止でき、仮に不吐出になっても予備吐出や吸
引回復といった回復処理をわずかに行うだけで正常状態
に即座に復帰できる利点もある。これに伴い、回復時間
の短縮や回復による液体の損失を低減でき、ランニング
コストも大幅に下げることが可能である。

【０３９０】また、特に本発明のリフィル特性を向上し
た構成によれば、連続吐出時の応答性、気泡の安定成
長、液滴の安定化を達成して、高速液体吐出による高速
記録また高画質記録を可能にすることができた。

【０３９１】また、２流路構成のヘッドにおいて発泡液
として、発泡しやすい液体や、発熱体上への堆積物（こ
げ等）が生じにくい液体を用いることで、吐出液の選択
の自由度が高くなり、発泡が生じにくい高粘性液体、発
熱体上に体積物を生じやすい液体等、従来のバブルジェ
ット吐出方法で吐出することが困難であった液体につい
ても良好に吐出することができた。

【０３９２】さらに熱に弱い液体等も、この液体に熱に
よる悪影響を与えず吐出することができた。

【０３９３】また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法
によると、上述のような液体吐出ヘッドを精度良く製造
でき、また部品点数を少なく、安価に、しかも容易に製
造することができる。

【０３９４】また、本発明の液体吐出ヘッドを記録用の
液体吐出記録ヘッドとして用いることで、さらに高画質
な記録を達成することができた。

【０３９５】また、本発明の液体吐出ヘッドを用い、液
体の吐出効率等がさらに向上した液体吐出装置や記録シ
ステム等を提供することができた。

【０３９６】また、本発明のヘッドカートリッジやヘッ
ドキットを用いることで、ヘッドの利用、再利用を容易
に成すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面
図である。

【図２】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図であ
る。

【図３】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４】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５】本発明の液体の流れを説明するための模式図で
ある。

【図６】本発明の第２の実施例における液体吐出ヘッド
の部分破断斜視図である。

【図７】本発明の第３の実施例における液体吐出ヘッド
の部分破断斜視図である。

【図８】本発明の第４の実施例における液体吐出ヘッド
の断面図である。

【図９】本発明の第５の実施例における液体吐出ヘッド
の模式断面図である。

【図１０】本発明の第６の実施例における液体吐出ヘッ
ド（２流路）の断面図である。

【図１１】本発明の第６の実施例における液体吐出ヘッ
ドの部分破断斜視図である。

【図１２】可動部材の動作を説明するための図である。

【図１３】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは本発明の第７の
実施例による吐出動作を連続的に示す断面図である。

【図１４】（ｅ）〜（ｈ）のそれぞれは本発明の第７の
実施例による吐出動作を連続的に示す断面図である。

【図１５】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは本発明の第８の
実施例による吐出動作を連続的に示す断面図である。

【図１６】（ｅ）〜（ｇ）のそれぞれは本発明の第８の
実施例による吐出動作を連続的に示す断面図である。

【図１７】（ａ）〜（ｄ）のそれぞれは本発明の第９の
実施例による吐出動作を連続的に示す断面図である。

【図１８】（ｅ）〜（ｇ）のそれぞれは本発明の第９の
実施例による吐出動作を連続的に示す断面図である。

【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】色材濃度とＯＤ値の関係を示す図である。

【図３０】ＯＤ値と発泡液の混合割合の関係を示す図で
ある。

【図３１】本発明のヘッドの分解斜視図である。

【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】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３４】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３５】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。

【図３６】液体吐出装置の概略構成図である。

【図３７】装置ブロック図である。

【図３８】液体吐出記録システムを示す図である。

【図３９】ヘッドキットの模式図である。

【図４０】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

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)発明者石永博之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者須釜定之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第１
領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発生
させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配さ
れた第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から遠
ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端より
も上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡発
生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第１
の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該可
動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッドに
用いられる第１の液体であって、該第１の液体は大気下での状態変化が少ないことを特徴
とする可動部材を備えた液体吐出ヘッド用液体。
【請求項２】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第１
領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発生
させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配さ
れた第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から遠
ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端より
も上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡発
生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第１
の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該可
動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッドに
用いられ、前記吐出口より吐出される第１、第２の液体
であって、前記第１の液体は相対的に大気下での状態変化が少な
く、前記第２の液体は第１の液体に比べて大気下での状
態変化が大きいことを特徴とする可動部材を備えた液体
吐出ヘッド用液体。
【請求項３】前記第１および第２の液体の少なくとも一
方は、色剤を含有し、前記第２の液体は第１の液体と一
体となって飛翔されて画質を向上する特性を有すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の可動部材
を備えた液体吐出ヘッド用液体。
【請求項４】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第１
領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発生
させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配さ
れた第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から遠
ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端より
も上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡発
生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第１
の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該可
動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッドに
用いられ、前記吐出口より吐出される第１、第２の液体
であって、前記第２の液体は色剤を含有し、前記第１の液体は前記
色剤を分散する分散剤を含有することを特徴とする可動
部材を備えた液体吐出ヘッド用液体。
【請求項５】インクジェットヘッドを用いた液体記録方
法において、蒸発粘度曲線の特性差がある第１、第２の液体を実質的
に分離状態で有し、該ヘッドから吐出される１液滴が、
第１液体と第２液体とがそれぞれの占有体積を略維持し
た状態で、１飛翔滴をなしていることを特徴とする液体
記録方法。
【請求項６】上記液滴は、吐出方向に関して先行する領
域に主として蒸発粘度曲線に置ける変化が相対的に小さ
な第１液体を有し、後方追従する領域に蒸発粘度曲線に
おける変化が相対的に大きな第２液体を有していること
を特徴とする請求項５に記載の液体記録方法。
【請求項７】上記第２液体は、大気に対して実質的に密
閉状態で上記ヘッド手段に保持されており、上記第１液
体は、吐出口において大気に開放された状態で上記ヘッ
ド手段に保持されていることを特徴とする請求項６に記
載の液体記録方法。
【請求項８】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第１
領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発生
させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配さ
れた第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から遠
ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端より
も上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡発
生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第１
の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該可
動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッドで
あって、前記第１の液体は大気下での状態変化が少なく、前記第
２の液体は吐出液によって形成される画像を良好とする
色剤を含有することを特徴とする可動部材を備えた液体
吐出ヘッド。
【請求項９】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第１
領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発生
させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配さ
れた第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から遠
ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端より
も上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡発
生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第１
の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該可
動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッドで
あって、前記第１の液体は大気下での状態変化が少ない色剤を含
有し、前記第２の液体は第１の液体によって形成される
画像を良好とすることを特徴とする可動部材を備えた液
体吐出ヘッド。
【請求項１０】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第
１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配
された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から
遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端よ
りも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡
発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第
１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該
可動部材により該気泡を吐出口側へ導く液体吐出ヘッド
であって、前記第１の液体は色剤を含有し、前記第２の液体は前記
色剤を分散する分散剤を含有することを特徴とする可動
部材を備えた液体吐出ヘッド。
【請求項１１】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第
１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配
された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から
遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端よ
りも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡
発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第
１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該
可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を吐出口
領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッドであっ
て、前記第１の液体と第２の液体のうちの少なくとも一方の
液体は大気下での状態変化が少ないことを特徴とする可
動部材を備えた液体吐出ヘッド。
【請求項１２】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第
１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配
された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から
遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端よ
りも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡
発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第
１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該
可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を吐出口
領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッドであっ
て、前記第１の液体は大気下での状態変化が少なく、前記第
２の液体は吐出液によって形成される画像を良好とする
色剤を含有することを特徴とする可動部材を備えた液体
吐出ヘッド。
【請求項１３】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第
１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配
された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から
遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端よ
りも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡
発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第
１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該
可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を吐出口
領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッドであっ
て、前記第１の液体は大気下での状態変化が少ない色剤を含
有し、前記第２の液体は第１の液体によって形成される
画像を良好とすることを特徴とする可動部材を備えた液
体吐出ヘッド。
【請求項１４】第１の液体を吐出する吐出口を備えた第
１領域と、第２の液体を備え、該第２の液体に気泡を発
生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に対面して配
された第１の位置と該第１領域内で該気泡発生領域から
遠ざかる第２の位置との間を変位可能であって自由端よ
りも上流側に支点部を有する可動部材とを備え、該気泡
発生領域における気泡の発生に伴って該可動部材を該第
１の位置から該第２の位置の方向へ変位させると共に該
可動部材により該気泡を吐出口側へ導いて液体を吐出口
領域で外気に連通させて吐出する液体吐出ヘッドであっ
て、前記第１の液体は色剤を含有し、前記第２の液体は前記
色剤を分散する分散剤を含有することを特徴とする可動
部材を備えた液体吐出ヘッド。
【請求項１５】請求項８乃至請求項１４のいずれかに記
載の液体吐出ヘッドを用いた画像形成方法であって、吐出液中の発泡液の割合を変化させて液体を吐出させ、
画像を形成する画像形成方法。
【請求項１６】請求項８乃至請求項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ヘッドカートリッ
ジ。
【請求項１７】請求項８乃至請求項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、を有する記録装置。
【請求項１８】請求項８乃至請求項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、を有する記録装置。