JPH1024587A

JPH1024587A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、および記録システム

Info

Publication number: JPH1024587A
Application number: JP18372696A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Aono; 清美青野; Toshio Kashino; 俊雄樫野; Yoshie Nakada; 佳恵中田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ラインプリンタなどに用いるインクジェット
記録ヘッドの配列精度のバラツキ、天接精度のバラツキ
に寄らない配列チップの端部ヒータの吐出効率向上と、
それによるヘッドの歩留り向上、品位向上、しかも容易
に量産できる技術を提供する。【解決手段】被記録媒体上に液体を吐出するための液
体吐出ヘッドを、基板と、該基板上に設けられ、かつ各
々が複数のエネルギー発生素子を有する複数の基板ユニ
ットと、前記複数の基板ユニットに接続し、複数の液流
路を形成するための壁部を有する天板と、前記複数の基
板ユニットと前記天板との間に配置され、かつ隣接する
前記基板ユニット間に形成される隙間と前記流路とを遮
断する薄膜部材とを有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望
の液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出装置、およ
び記録システムに関する。

【０００２】特に本発明は、気泡の発生を利用して変位
する可動部材を有する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド
を用いた液体吐出装置、および記録システムに関する。

【０００３】また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、
金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の
被記録媒体に対し記録を行うプリンター、複写機、通信
システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワ
ードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合
的に組み合わせた産業用記録システムに適用できる発明
である。

【０００４】なお、本発明における、「記録」とは、文
字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与
することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像
を付与することをも意味するものである。

【０００５】

【従来の技術】熱等のエネルギーをインクに与えること
で、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態
変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって
吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着
させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわ
ゆるバブルジェット記録方法が従来知られている。この
バブルジェット記録方法を用いる記録装置には、米国特
許第４，７２３，１２９号等の公報に開示されているよ
うに、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に
連通するインク流路と、インク流路内に配されたインク
を吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変
換体が一般的に配されている。

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

【０００７】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近
年さらにたかまっている。

【０００８】例えば、エネルギー効率の向上の要求に対
する検討としては、保護膜の厚さを調整するといった発
熱体の最適化が挙げられている。この手法は、発生した
熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。

【０００９】また、高画質な画像を得るために、インク
の吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好
なインク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆
動条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐
出された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速
い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したもの
も提案されている。

【００１０】さらに、また急激に広がる上記製品のニー
ズに対応するために、インクジェット記録ヘッドの量産
技術として数多くの方法が提示されている（特開昭５５
−９０３７５号、特開昭５６−７２９６７号、特開昭６
０−１９６３４５号、特開昭６１−１５４９４７号）。
以下、従来のインクジェット記録ヘッドの量産技術につ
いて検討する。

【００１１】従来の量産技術は、基本的には基板上に、
吐出エネルギー発生素子をパターニングし、ついでこの
基板の上にインク流路、液室および吐出口を形成する部
材を設け、インクジェット記録ヘッドとするものであ
る。これらの技術は、シリアルプリンタのインクジェッ
ト記録ヘッドのような小型のインクジェット記録ヘッド
を作るのに適している。

【００１２】ところで、ラインプリンタに用いる長尺の
インクジェット記録ヘッドを量産する技術としては、
（１）前記方法を長尺の基板に適用する方法と、（２）
短尺のインクジェット記録ヘッド（ユニット）を多数個
アレイして、１ケの長尺のインクジェット記録ヘッドと
する方法がある。

【００１３】（１）の方法は現在主流となっている３６
０ｄｐｉで約３０００ｂｉｔに対応する吐出エネルギー
発生素子を、完全無欠で基板上にパターニングしようと
するため、非常に歩留りが悪くなるという欠点がある。

【００１４】（２）の方法については、ユニットを千鳥
状に配列する方法（特開昭５５−１３２２５３号）とユ
ニットの端面をつきあてて一列に配列する方法（特開平
２−２００９号、特開平３−１６７９５７号、特開平４
−２２９２７８号）とが提案されている。

【００１５】これらの方法は上記（１）の方法の技術の
欠点を補うものとして非常に有用である。短尺のユニッ
トの良品のみを選別してくみ上げれば、上記（１）の方
法よりも歩留りが向上するからである。

【００１６】ユニットを千鳥状に配列する方法は、最も
実現可能性の高い方法であり、商品として市場に出てい
るものもある。しかしながら個々のユニットへのインク
供給系が複雑になる、あるいは、高速印刷時にユニット
へのインク供給が追いつかなくなるなどの欠点がある。

【００１７】一方、ユニットの端面をつきあてて一列に
配列する方法は、技術的には困難である。特許文献とし
ては、いくつか公開されているが製品化されているもの
は市場では見かけない。商品化が困難な理由としては、
ユニットのつきあて部でノズルを定められた間隔で配置
するのが困難であることが挙げられる。複数のユニット
の端面をつきあてて一列に配列することによって形成さ
れるインクジェット記録ヘッドは、基板上に複数のユニ
ットが配列しており、この配列されたユニットを覆うよ
うにしてインク流路が形成された天板が設けられる。各
ユニットは、インクを吐出するためのエネルギー発生素
子がパターニングされたシリコン基板からなる。ところ
で、上記構成では隣接ユニット間の隣接部分と該隣接部
分に最も近接した天板のインク流路との間に介在する隔
壁の厚さはたいへん薄く、このような天板の隔壁が上記
隣接部分上に位置するようにして複数のユニットを配列
するのは困難である。また、ユニットの端面をつきあて
て一列に配列する際、上記隣接部分にごみが入ってしま
ったり、熱膨張等により配列のピッチが狂ってしまうお
それがあるばかりか、ユニット端面の精度を挙げるため
には非常にコストがかかる。そこでユニット間に所定の
隙間を開けてやることにより前述の問題を解消すること
が提案された（特開平４−２２９２７８号）。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法は
以下のような解決すべき課題を有する。例えば、上記隙
間を開ける場合の問題点として、（１）複数のユニット
を配列する際に精度のバラツキが生ずること、（２）
（１）の問題点に加えて、さらに基板と天板とを接合す
る際の精度（以下、天接精度ともいう）のバラツキが生
ずることによって、ユニット両端部に対応する液流路の
下部からインクが漏れやすくなり、さらにそのインクが
吐出の際に隙間に入り込んで隣接するユニット端部の液
流路の吐出力を減少させてしまうこと、などがある。ま
た、ユニット端部で切断等により生じた保護膜等の隙間
よりインクが侵入することにより電蝕を起こす等の問題
点もある。

【００１９】このような問題点を解決するために、ユニ
ット間の隙間に流動性硬化部材を流し込むことによっ
て、隙間を埋めてしまうことでインクの侵入を防ぐ試み
がなされている。

【００２０】しかし、上記で述べたように配列隙間にバ
ラツキがあるため、流動性硬化部材を一定量流し込んだ
場合に以下のような問題が生ずる。すなわち、（１）隙
間が広い場合：流動性硬化部材の量が隙間に対して少な
く、隙間を埋めることができない。その結果、すでに述
べたような問題が生ずる。また、（２）隙間が狭い場
合：流動性硬化部材の量が隙間に対して多いため、隙間
から溢れ出てしまい、ユニット両端部のエネルギー発熱
素子上を汚染し吐出性能を著しく低下させる場合があ
る。あるいは、溢れた流動性硬化部材がインク中に溶出
し吐出口を塞ぎ不吐出の原因となる。

【００２１】したがって、本発明は上記課題を解決し、
ラインプリンタなどに用いるインクジェット記録ヘッド
の配列精度のバラツキ、天接精度のバラツキに寄らない
配列チップの端部ヒータの吐出効率向上と、それによる
ヘッドの歩留り向上、品位向上、しかも容易に量産でき
る技術を提供することを目的とする。また、先行出願発
明の改良発明を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液体吐出ヘッドは、被記録媒体上に液体を
吐出するための液体吐出ヘッドであって、基板と、該基
板上に設けられ、かつ各々が複数のエネルギー発生素子
を有する複数の基板ユニットと、上記複数の基板ユニッ
トに接続し、複数の液流路を形成するための壁部を有す
る天板と、上記複数の基板ユニットと上記天板との間に
配置され、かつ隣接する上記基板ユニット間に形成され
る隙間と上記流路とを遮断する薄膜部材と、が設けられ
たことを特徴とする。

【００２３】好ましくは、上記薄膜部材は、複数の片部
を有する櫛状をなすもので、各片部は上記隙間を覆うも
ので、さらに好ましくは上記片部の厚さ方向に沿った断
面は凸状をなすことによって上記片部が上記隙間を塞
ぐ。または、好ましくは上記薄膜部材は、上記複数のエ
ネルギー発生素子に対応した複数のスリットが形成され
た矩形状をなすものである。

【００２４】好ましくは、上記薄膜部材は、耐久性、耐
インク性、耐溶剤性のある金属材料からなるか、あるい
は耐熱性、耐久性、耐インク性、耐溶剤性、成型性のあ
る樹脂材料からなる。

【００２５】好ましくは、上記エネルギー発生素子は、
上記液体に膜沸騰を生じさせることによって発生した気
泡の圧力によって上記液体を吐出する電気熱変換素子で
ある。

【００２６】また、本発明にもとづく液体吐出ヘッド
は、被記録媒体上に液体を吐出するための液体吐出ヘッ
ドであって、基板と、該基板上に設けられ、かつ各々が
複数の気泡発生部と、各気泡発生部の両側に立設するこ
とによって液流路を形成するための壁部とを有する複数
の基板ユニットと、該基板ユニット上に設けられ、上記
壁部と当接することによって上記複数の基板ユニット間
の隙間と上記基板ユニット上の上記液流路とを遮断する
分離壁と、上記分離壁を介して上記基板ユニットと接続
し、かつ上記分離壁上に複数の液流路を形成するための
壁部を有する天板と、上記エネルギー発生素子に面する
ようにして上記分離壁に形成され、第１の位置と該第１
の位置よりも上記気泡発生部から遠い第２の位置との間
を変位可能な可動部材とを備え、さらに、上記可動部材
は、上記気泡発生部での気泡の発生に基づく圧力によっ
て、上記第１の位置から上記第２の位置へ変位すると共
に、上記可動部材の変位によって上記気泡を吐出口に向
かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させることで液
体を吐出することを特徴とする。

【００２７】本発明にもとづく液体吐出装置は、上記液
体吐出ヘッドを着脱自在あるいは固定して搭載する搭載
手段を備え、さらに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上記
液体吐出ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒体
を搬送する被記録媒体搬送手段との少なくとも一つが設
けられたことを特徴とする。

【００２８】好ましくは、上記液体吐出ヘッドからイン
クを吐出し、記録紙にインクを付着させることで記録を
行う。

【００２９】好ましくは、上記液体吐出ヘッドから記録
液体を吐出し、布帛に記録液体を付着させることで記録
を行う。

【００３０】好ましくは、上記液体吐出ヘッドから記録
液体を吐出し、プラスチックに記録液体を付着させるこ
とで記録を行う。

【００３１】好ましくは、上記液体吐出ヘッドから記録
液体を吐出し、金属に記録液体を付着させることで記録
を行う。

【００３２】好ましくは、上記液体吐出ヘッドから記録
液体を吐出し、木材に記録液体を付着させることで記録
を行う。

【００３３】好ましくは、上記液体吐出ヘッドから記録
液体を吐出し、皮革に記録液体を付着させることで記録
を行う。

【００３４】好ましくは、上記液体吐出ヘッドから複数
色の記録液体を吐出し、被記録媒体に上記複数色の記録
液体を付着させることでカラー記録をを行う。

【００３５】さらに、本発明にもとづく記録システム
は、上記液体吐出装置と、記録後の被記録媒体に対して
上記液体の定着を促す後処理装置と、を有することを特
徴とする。

【００３６】また、本発明にもとづく記録システムは、
液体吐出装置と、記録前の被記録媒体に対して上記液体
の定着を増すための前処理装置と、を有することを特徴
とする。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１ないし図３を参照して本発明
が適用される１流路構造の液体吐出ヘッドの基本構造に
ついて説明する。図１は液体吐出ヘッドの概略的構成を
説明するための斜視図、図２は液体吐出ヘッドを構成す
るベースプレート、シリコン基板ユニット、および配線
基板を示す斜視図、そして図３は天板の構成を説明する
ための模式図である。

【００３８】これらの図に示す液体吐出ヘッドは、発熱
体が発生する熱を液体に伝えることで、液体に膜沸騰現
象を生じさせることによって液体と吐出するインクジェ
ット方式の液体吐出ヘッドである。また、この例では、
液体吐出ヘッドはインクを吐出することによって被記録
媒体上に画像を記録するためのインクジェット記録ヘッ
ド（以下、記録ヘッドともいう）とする。

【００３９】図２に示すように、インクジェット記録ヘ
ッドは、ベースプレート４０３上に積層された配線基板
４２０と複数のシリコン基板ユニット４０２とを有す
る。各シリコン基板ユニット４０２には外部からの電気
信号により任意のタイミングでインクを吐出するための
エネルギーを発生させるエネルギー発生素子１と、該エ
ネルギー発生素子を駆動させるための信号パッドおよび
該信号パッドを駆動させるための電力等を供給するため
の電力パッド等４３１が設けられている。また、ベース
プレート４０３上において、シリコン基板ユニット４０
２上のパッド４３１と配線基板４２０上に設けられた信
号、電力供給パッド４２１とが所定の位置関係となるよ
うな位置関係で接着貼付されている。さらに、配線基板
４２０には、外部からの印字信号や駆動電力を供給する
ためのコネクタ４２２が設けられている。

【００４０】次に、ワイヤーボンディングによってシリ
コン基板ユニット４０２とベースプレート４０３上に既
に貼り付けてあるＰＣＢボードとを結線する。

【００４１】次に天板４０５について説明する。

【００４２】図１の天板４０５は、既知の方法によって
成形後、オリフィスプレート表面と、インク流路形成
面、およびヒータボード接合面を同時に切削加工した
後、オリフィスプレート表面のオリフィス周縁部がイン
クによって濡れて吐出性能を低下させないように、オリ
フィスプレート表面に、撥インク性被膜を形成する。

【００４３】その後、図１のシリコン基板ユニット４０
２の各吐出エネルギー発生素子１に対応したインク流路
溝を、エキシマレーザによって、掘り込み形成する。こ
の際、レーザビームは、ヒータボードの単位と同様に１
２８流路単位で、マスクを使い、加工を繰り返してい
く。次いで、インク流路溝加工後各インク流路溝の一端
のオリフィスプレート裏面側より、インク流路溝と同様
に、１２８単位で、マスクを用いてオリフィスを穿孔加
工する。

【００４４】天板４０５は、図３に示すように、シリコ
ン基板ユニット４０２に設けられた吐出エネルギー発生
素子１に対応して設けられた流路４１２、各流路に対応
して設けられインクを記録媒体に向けて吐出させるため
の各流路に連通したオリフィス６、各流路に対してイン
クを供給するために各流路に連通した液室４１１、液室
に対してインクタンク（図示せず）から供給されたイン
クを流入させるためのインク供給口４１４などの構成要
素を有する。天板４０５は当然のことながらシリコン基
板ユニット４０２を複数並べて設けられた吐出エネルギ
ー発生素子列をほぼ覆い被さるような長さで構成されて
いる。

【００４５】また、天板４０５はその流路とベースプレ
ート４０３上に並べられたシリコン基板ユニット４０２
上の吐出エネルギー発生素子との位置関係が所定の位置
関係になるようにして結合される。

【００４６】この際結合の方法として、図１に示すよう
に、バネ４１０とバネ４１０を保持するバネホルダ４１
５とによって機械的に押え込んだり、接着剤によって固
定したり、それらを組み合わせたりすることなど、色々
な方法がある。

【００４７】天板４０５を構成する材料としては、正確
に溝を形成できる樹脂であれば良いが、さらに機械的強
度、寸法安定性、耐インク性に優れたものであることが
望ましい。このような材料としてはエポキシ樹脂、アク
リル樹脂、ジグリコール、ジアルキルカーボネート樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ
イミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂
等が望ましく、特にポリサルフォンやポリエーテルサル
フォン等の樹脂がその成型性、耐液性等の観点から望ま
しい。分離壁を有しない流路構造の液体吐出ヘッドにつ
いて説明した。つぎに、分離壁を有することによって液
体の流路が上下２流路となった液体吐出ヘッドの構造に
ついて説明する。

【００４８】図４はこのような本に適用可能な液体吐出
ヘッドの一例を液流路方向で切断した断面模式図を示し
ており、図５はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を
示している。

【００４９】この液体吐出ヘッドは、液体を吐出するた
めの吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エネルギ
ーを作用させる発熱体２（本実施形態例においては４０
μｍ×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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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、液体に米国特許第４，７２３，１２９号に記載され
ているような膜沸騰現象に基づく気泡を発生させる。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４（ｂ）、（ｃ）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。

【００５３】ここで、本発明に適用される基本的な吐出
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。

【００５４】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６と本発明の図７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Ｖ
Ｂとして示した。

【００５５】図６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〜Ｖ
４即ち気泡のほぼ半分の位置より吐出口に近い部分の圧
力伝搬の方向成分であり、液吐出効率、液吐出力、吐出
速度等に直接寄与する重要な部分である。さらにＶ１は
吐出方向ＶＡの方向に最も近いため効率よく働き、逆に
Ｖ４はＶＡに向かう方向成分は比較的少ない。

【００５６】これに対して、図７で示される本発明の場
合には、可動部材３１が図６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。

【００５７】次に図４に戻って、本実施形態例の液体吐
出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。

【００５８】図４（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。

【００５９】図４（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。

【００６０】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。

【００６１】図４（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。

【００６２】図４（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。

【００６３】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４（ａ）の初期位置（第１の位置）
に復帰する。また、消泡時には、気泡発生領域１１での
気泡の収縮体積を補うため、また、吐出された液体の体
積分を補うために上流側（Ｂ）、すなわち共通液室側か
ら流れのＶＤ１、ＶＤ２のように、また、吐出口側から
流れのＶｃのように液体が流れ込んでくる。

【００６４】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。

【００６５】本発明に適用される液供給メカニズムをさ
らに詳しく説明する。

【００６６】図４（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。）。

【００６７】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。

【００６８】これに対して本実施形態例は可動部材３１
を設けたため、気泡の体積Ｗを可動部材３１の第１位置
を境に上側をＷ１、気泡発生領域１１側をＷ２とした場
合、消泡時に可動部材が元の位置に戻った時点でメニス
カスの後退は止まり、その後残ったＷ２の体積分の液体
供給は主に第２流路１６の流れＶＤ２からの液供給によ
って成される。これにより、従来、気泡Ｗの体積の半分
程度に対応した量がメニスカスの後退量になっていたの
に対して、それより少ないＷ１の半分程度のメニスカス
後退量に抑えることが可能になった。

【００６９】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。

【００７０】ここで特徴的なことは、従来のヘッドで消
泡時の圧力を用いたリフィルを行った場合、メニスカス
の振動が大きくなってしまい画像品位の劣化につながっ
ていたが、本実施形態例の高速リフィルにおいては可動
部材によって吐出口側の第１液流路１４の領域と、気泡
発生領域１１との吐出口側での液体の流通が抑制される
ためメニスカスの振動を極めて少なくすることができる
ことである。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】次に、本発明に適用される２流路構造の液
体吐出ヘッドの更なる特徴的な構造と効果について、以
下に説明する。

【００７４】上記第２液流路１６は、発熱体２の上流に
発熱体２と実質的に平坦につながる（発熱体表面が大き
く落ち込んでいない）内壁を持つ液体供給路１２を有し
ている。このような場合、気泡発生領域１１および発熱
体２の表面への液体の供給は、可動部材３１の気泡発生
領域１１に近い側の面に沿って、ＶＤ２のように行われ
る。このため、発熱体２の表面上に液体が淀むことが抑
制され、液体中に溶存していた気体の析出や、消泡でき
ずに残ったいわゆる残留気泡が除去され易く、また、液
体への蓄熱が高くなりすぎることもない。従って、より
安定した気泡の発生を高速に繰り返し行うことができ
る。なお、本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。

【００７５】また、気泡発生領域への液体の供給は、可
動部材の側部（スリット３５）を介してＶＤ１から行わ
れるものもある。しかし、気泡発生時の圧力をさらに有
効に吐出口に導くために図５で示すように気泡発生領域
の全体を覆う（発熱体面を覆う）ように大きな可動部材
を用い、可動部材３１が第１の位置へ復帰することで、
気泡発生領域１１と第１液流路１４の吐出口に近い領域
との液体の流抵抗が大きくなるような形態の場合、前述
のＶＤ１から気泡発生領域１１に向かっての液体の流れ
が妨げられる。しかし、本発明のヘッド構造において
は、気泡発生領域に液体を供給するための流れＶＤ１が
あるため、液体の供給性能が非常に高くなり、可動部材
３１で気泡発生領域１１を覆うような吐出効率向上を求
めた構造を取っても、液体の供給性能を落とすことがな
い。

【００７６】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４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８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。

【００７７】補足すれば、図５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。

【００７８】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。

【００７９】また、本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と考えられる。

【００８０】図９に本発明に適用可能な液体吐出ヘッド
の別の例を示す。この図９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９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。

【００８１】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。

【００８２】また、消泡時には、可動部材３１は第１位
置に戻り、発熱体上への消泡時の液供給は気泡発生領域
３１の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニス
カスの後退抑制等、先の実施形態例で説明した種々の効
果を得ることができる。また、リフィルに関する効果に
おいても先の実施形態例と同様の機能、効果を得ること
ができる。

【００８３】また、本例においては、図９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。

【００８４】なお、本実施形態例においては可動部材３
１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。

【００８５】さらに、本発明に適用可能な液体吐出ヘッ
ドのさらに別の例ついて説明する。この液体吐出ヘッド
は、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。

【００８６】図１０は、このような液体吐出ヘッドの構
造を示す模式図であり、先の実施形態例と同じ構成要素
については同じ符号を用いており、詳しい説明はここで
は省略する。

【００８７】本実施形態例においては、溝付き部材５０
は、吐出口１８を有するオリフィスプレート５１と、複
数の第１液流路１４を構成する複数の溝と、複数の液流
路１４に共通して連通し、各第１の液流路３に液体（吐
出液）を供給するための第１の共通液室１５を構成する
凹部とから概略構成されている。

【００８８】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。

【００８９】つぎに、本発明にもとづく液体吐出ヘッド
の実施の形態を具体的に説明する。

【００９０】＜実施形態例１＞まず、本実施形態例の液
体吐出ヘッド（インクジェット記録ヘッド）の概略的構
成を図１１を参照しながら説明する。

【００９１】図１１において、参照符号４０１はインク
吐出エネルギー発生素子、４０２は複数のエネルギー発
生素子４０１をパターニングしたサブユニット（シリコ
ン基板ユニット）、４０３はサブユニット４０２を配列
したベースプレート、４はベースプレート４０３上に配
列したサブユニットの間を覆っている薄膜で、これらは
第１基板の要素である。参照符号４０５はエネルギー発
生素子に対応して接合することにより流路を形成する凹
部を有する第２基板と吐出口（オリフィス）を形成する
吐出口形成部材（オリフィスプレート）とが一体に成形
してなる天板、６は天板４０５に形成した吐出口（オリ
フィス）である。本実施例では、Ａ４サイズのラインプ
リンタ用３６０ｄｐｉインクジェット記録ヘッドを得る
ために３６０ｄｐｉ、１２８ｂｉｔのエネルギー発生素
子１をパターニングしたシリコン基板ユニット４０２を
図１１に示すようにアルミ製ベースプレート４０３上に
１１個配列した。

【００９２】複数のシリコン基板ユニット４０２を配列
させる際、隣接するシリコン基板ユニット間の継ぎ目に
おけるエネルギー発生素子間の間隔がシリコン基板ユニ
ット４０２のエネルギー発生素子間のピッチと同じなる
ように、エネルギー発生素子１のパターニングを行っ
た。また配列したシリコン基板ユニット４０２の隙間４
０２ａは、６μｍとなるように設計したが、配列精度な
らびにシリコン基板ユニット４０２の切断精度から実際
には２〜８μｍとなった。

【００９３】またシリコン基板ユニット４０２をベース
プレート４０３に配列する直前にベースプレート４０３
上にスクリーン印刷にて厚さ数μｍの熱硬化型ダイボン
接着層（不図示）を設けた。また、配列したシリコン基
板ユニット４０２は高さを±１μｍに揃えるために同じ
シリコンウェハから切り出したものを用いた。

【００９４】薄膜４０４は、櫛状となった長手方向一端
部を有するもので、この一端部から突起した複数の片４
０４ａは、それぞれ天接の際に隣接するシリコン基板ユ
ニット間の隙間４０２ａ上に位置するように形成されて
いる。この実施例では薄膜４０４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、薄膜４０４
を構成する材質としては耐溶剤性があるものであればよ
い。

【００９５】薄膜４０４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、さらに二酸化硅素等のセラ
ミックおよびその化合物、チッ化硅素、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリウレタン、ポリブタジエン、ポリエ
ーテルサルフォンポリアクリレート、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、およびその化合物が望ましい。

【００９６】また、金属薄膜を使用すると、金属に熱が
拡散するため、発泡時のヘッド昇温が抑えられ、インク
液温も一定となり粘度の変化が少なくなる。その結果、
連続印字における吐出量が一定となり、濃度変化の少な
い高画質が得られる。

【００９７】なお、上記隣接するシリコン基板ユニット
間の隙間を塞ぐ薄膜４の各片４ａ幅は、本実施例では１
２μｍとした。しかし、隙間４０２ａと天板４０５の壁
部４０５ａの幅を考慮して隙間を確実に塞ぎ、天板の壁
が乗る幅とすればよい。また、図１２に示すように、上
記薄膜４の片の断面形状は矩形状である。

【００９８】このようにして得られたインクジェット記
録ヘッドを用いて実際に印字したところ、クロストロー
ク等が起こらず、白スジ、ショボ等のない良好な品位の
印字が得られた。

【００９９】＜実施形態例２＞この実施形態例２のイン
クジェット記録ヘッドは、上記実施形態例１と同一の構
造を有するけれども、図１３および図１４に示すように
薄膜４の各片４ａの断面形状が異なる。すなわち、各片
４０４ａの断面は凸状になっており、この凸部が隙間に
入り込むことで隙間部をより確実に塞ぐことができる。

【０１００】ところで、実施形態例１および２では、薄
膜４０４が櫛状となっているため、天板４０５の複数の
溝部を隔てている複数の壁部のうち、シリコン基板ユニ
ット間の溝部に対応する壁部のみが薄膜４０４の片４０
４ａに当接することになる。

【０１０１】＜実施形態例３＞この実施形態例２のイン
クジェット記録ヘッドは、上記実施形態例１および２と
同一の構造を有するけれども、図１５および図１６に示
すように薄膜４の形状が櫛状ではなく、各シリコン基板
ユニット４０２上に設けられた複数の発熱体１に対応す
るようにして複数のスリット４０４ｂが形成された矩形
状のものとなっている。したがって、天板４０５の複数
の溝部を隔てている複数の壁部がどれも等しく薄膜４０
４に当接することが可能となる。

【０１０２】＜実施形態例４＞上記実施形態例１ないし
３では、分離壁を有しない液体吐出ヘッドについて説明
した。この実施形態例では、分離壁と該分離壁に設けら
れた可動部材とを有する液体吐出ヘッドの一実施形態例
について説明する。

【０１０３】図１７は本実施形態例のインクジェット記
録ヘッドの概略的構成を説明するための斜視図である。
また、図１８は天接した状態を示す断面図である。これ
らの図において、参照符号５１３は第２流路の流路壁、
５０９は変位可能な可動部材５１２を備えた分離壁、そ
の他は実施形態例１で使用したものである。

【０１０４】第３流路の流路壁５１３は、発熱体４０１
の両側に立設しており、隣接するシリコン基板ユニット
４０２は互いの流路壁５１３が対向するようになってい
る。したがって、この第２流路の流路壁５１３を分離壁
５０９で仕切ることで第２流路が形成されるとともに、
隣接するシリコン基板ユニット４０２間の隙間４０２ａ
が分離壁５０９によって封鎖されることになる。

【０１０５】なお、この実施例において可動部材の形状
は、例えば図１９（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）のよう
な形状のいずれであってもよい。

【０１０６】このように本実施例のインクジェット記録
ヘッドは上記隙間を分離壁で覆うことで、上記隙間を確
実に塞ぐ構造と２流路構造とを一部品で達成できること
で、吐出口近傍の液体を効率よく吐出でき、かつ隙間部
のパワーロスを防ぎ良好な品位の印字が得られた。

【０１０７】＜液体吐出ヘッドを用いた記録装置＞つぎ
に、上記実施形態例１ないし４のいずれかの液体吐出ヘ
ッドを用いた記録装置について説明する。

【０１０８】図２０は、記録装置全体のブロック図であ
る。

【０１０９】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、上記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。

【０１１０】またＣＰＵ３０２は上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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】＜インクジェット記録システム＞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。

【０１１５】図２１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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体吐出
ヘッドは上記のように構成されることによって、フルラ
インタイプの液体吐出ヘッドを製造する際に、従来のも
のに比べてその歩留りが顕著に向上し、しかも容易に量
産化することを可能とする。また、このような液体吐出
ヘッドを用いることによって従来よりも優れた画像品位
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの概略的構成
を説明するための斜視図である。

【図２】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの天板を除い
た部分の概略的構成を説明するための斜視図である。

【図３】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの天板の概略
的構成を説明するためのもので、（Ａ）は上下、および
側面からみた図、（Ｂ）は（Ａ）のＸＸ線に沿う断面図
である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に適用できる液体吐
出ヘッドの一例を吐出原理を説明するための模式的断面
図である。

【図５】図４（ａ）〜（ｄ）に示した液体吐出ヘッドの
部分破断斜視図である。

【図６】従来の液体吐出ヘッドにおける気泡からの圧力
伝搬を示す模式的断面図である。

【図７】本発明に適用できる吐出原理における気泡から
の圧力伝搬を示す模式的断面図である。

【図８】本発明に適用できる液体の流れを説明するため
の模式的断面図である。

【図９】本発明に適用可能な液体吐出ヘッドの一例を示
す部分破断斜視図である。

【図１０】本発明に適用可能な液体吐出ヘッドの主要構
成を説明するための模式的分解斜視図である。

【図１１】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの第１の実
施形態例を説明するための斜視図である。

【図１２】図１１に示す液体吐出ヘッドの天接後の状態
を示す模式的側面断面図である。

【図１３】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの第２の実
施形態例を説明するための斜視図である。

【図１４】図１３に示す液体吐出ヘッドの天接後の状態
を示す模式的側面断面図である。

【図１５】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの第３の実
施形態例を説明するための斜視図である。

【図１６】図１５に示す液体吐出ヘッドの天接後の状態
を示す模式的側面断面図である。

【図１７】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの第４の実
施形態例を説明するための斜視図である。

【図１８】図１７に示す液体吐出ヘッドの天接後の状態
を示す模式的側面断面図である。

【図１９】本発明にもとづく液体吐出ヘッドの第４の実
施形態例に適用される可動部材の形状を説明するための
もので、（ａ），（ｂ），および（ｃ）は各形状を示す
平面図である。

【図２０】本発明の液体吐出ヘッドを搭載できる液体吐
出装置を駆動するための装置ブロック図である。

【図２１】本発明の液体吐出ヘッド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的斜視図
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６０ばね７０支持体８０供給部材４０１吐出口（ノズル）４０２シリコン基板ユニット４０３ベースプレート４０４薄膜４０５天板４１０バネ４１５バネホルダ４１１液室４１２流路４１４インク供給口４２０配線基板４２１パッド４２２コネクタ５０９分離壁５１２可動部材５１３流路壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被記録媒体上に液体を吐出するための液
体吐出ヘッドであって、基板と、該基板上に設けられ、かつ各々が複数のエネルギー発生
素子を有する複数の基板ユニットと、前記複数の基板ユニットに接続し、複数の液流路を形成
するための壁部を有する天板と、前記複数の基板ユニットと前記天板との間に配置され、
かつ隣接する前記基板ユニット間に形成される隙間と前
記流路とを遮断する薄膜部材と、が設けられたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】前記薄膜部材は、複数の片部を有する櫛
状をなすもので、各片部は前記隙間を覆うことを特徴と
する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】前記片部の厚さ方向に沿った断面は凸状
をなすことによって前記片部が前記隙間を塞ぐことを特
徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】前記薄膜部材は、前記複数のエネルギー
発生素子に対応した複数のスリットが形成された矩形状
をなすものであることを特徴とする請求項１に記載の液
体吐出ヘッド。
【請求項５】前記薄膜部材は、耐久性、耐インク性、
耐溶剤性のある金属材料からなることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】前記薄膜部材は、耐熱性、耐久性、耐イ
ンク性、耐溶剤性、成型性のある樹脂材料からなること
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の
液体吐出ヘッド。
【請求項７】前記エネルギー発生素子は、前記液体に
膜沸騰を生じさせることによって発生した気泡の圧力に
よって前記液体を吐出する電気熱変換素子であることを
特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の液体吐
出ヘッド。
【請求項８】被記録媒体上に液体を吐出するための液
体吐出ヘッドであって、基板と、該基板上に設けられ、かつ各々が複数の気泡発生部と、
各気泡発生部の両側に立設することによって液流路を形
成するための壁部とを有する複数の基板ユニットと、該基板ユニット上に設けられ、前記壁部と当接すること
によって前記複数の基板ユニット間の隙間と前記基板ユ
ニット上の前記液流路とを遮断する分離壁と、前記分離壁を介して前記基板ユニットと接続し、かつ前
記分離壁上に複数の液流路を形成するための壁部を有す
る天板と、前記エネルギー発生素子に面するようにして前記分離壁
に形成され、第１の位置と該第１の位置よりも前記気泡
発生部から遠い第２の位置との間を変位可能な可動部材
とを備え、さらに、前記可動部材は、前記気泡発生部での気泡の発生に基づ
く圧力によって、前記第１の位置から前記第２の位置へ
変位すると共に、前記可動部材の変位によって前記気泡
を吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張さ
せることで液体を吐出することを特徴とする液体吐出ヘ
ッド。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれか１項に記載
の液体吐出ヘッドを着脱自在あるいは固定して搭載する
搭載手段を備え、さらに、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前記液体吐出ヘッドから
吐出された液体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒
体搬送手段との少なくとも一つが設けられたことを特徴
とする液体吐出装置。
【請求項１０】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、記録紙にインクを付着させることで記録を行うこと
を特徴とする請求項９記載の液体吐出装置。
【請求項１１】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、布帛に記録液体を付着させることで記録を行うこ
とを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
【請求項１２】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、プラスチックに記録液体を付着させることで記録
を行うことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装
置。
【請求項１３】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、金属に記録液体を付着させることで記録を行うこ
とを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
【請求項１４】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、木材に記録液体を付着させることで記録を行うこ
とを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
【請求項１５】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、皮革に記録液体を付着させることで記録を行うこ
とを特徴とする請求項９に記載の液体吐出装置。
【請求項１６】前記液体吐出ヘッドから複数色の記録
液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付
着させることでカラー記録を行うことを特徴とする請求
項９に記載の液体吐出装置。
【請求項１７】請求項９ないし１６のいずれか一項に
記載の液体吐出装置と、記録後の被記録媒体に対して前
記液体の定着を促す後処理装置と、を有することを特徴
とする記録システム。
【請求項１８】請求項９ないし１６のいずれか一項に
記載の液体吐出装置と、記録前の被記録媒体に対して前
記液体の定着を増すための前処理装置と、を有すること
を特徴とする記録システム。