JPH1024589A

JPH1024589A - 液体吐出ヘッド、および、その製造方法

Info

Publication number: JPH1024589A
Application number: JP18382796A
Authority: JP
Inventors: Shuji Koyama; 修司小山; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Masayoshi Okawa; 雅由大川; Yoshie Nakada; 佳恵中田; Kazuaki Masuda; 和明益田; Toshio Kashino; 俊雄樫野
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】可動部材を有する分離壁部材を液路形成部材
を介して発熱抵抗体を有する基板に接着するにあたり、
可動部材と発熱抵抗体との距離を均一にするために接着
剤を均等に接着面に分布させること。【解決手段】素子基板１上に形成される被覆層９１に
おいて、接着剤６２を収容する凹部９２を設けたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギー等に
よる気泡の発生によって所望の液体を吐出する液体吐出
ヘッドに関し、特に気泡の発生を利用して変位する可動
部材を用いる液体吐出ヘッド、および、その製造方法に
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１６
（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１２へ向かう圧力）に着目した発
明である。このバック波は、吐出方向へ向かうエネルギ
ーでないため損失エネルギーとして知られている。

【００１０】図１６（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１１とは反対側に位置する弁１０
を開示する。

【００１１】図１６（ｂ）においては、この弁１０は、
板材等を利用する製造方法によって、流路３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３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１０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３内部に、気泡が発生した際を
検討するとわかるように、弁１０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
３内に発生した時点では、図１６（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３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】

【発明が解決しようとする課題】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
準に高めることを前提とする。

【００１８】この前提は、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、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解析を行うことにより得られたものである。

【００１９】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し、本願出願人は出願し
ている。この出願には、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
ること、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
をもたらすことも開示されている。本発明者達の一部は
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
術水準を提案した。

【００２０】上記発明では、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、また、一方、可動部材の配置と液供給路の構造
を考慮することで、リフィル速度が大幅に向上すること
も開示している。

【００２１】このように出願人および本発明者達の一部
は、前述した画期的な発明を出願しているが、本発明者
達はこの発明によって、より好ましい着想を想起するに
至った。すなわち、本発明者達が認識した点は可動部材
の固定に関する点であり、各発熱体に対応して設けられ
る可動部材をほぼ均一な状態で配置するためには、各可
動部材が共通の分離壁に設けられることが好ましい。こ
の分離壁の固定は発熱体を備える素子基板に設けられた
支持部材に接着剤等を用いて行うことができる。例え
ば、図４の（Ａ）〜（Ｄ）に示すような方法で行うこと
ができる。すなわち、先ず、図４の（Ａ）に示されるよ
うに、発熱体２を備える素子基板１が得られた後、続い
て、図４の（Ｂ）に示されるように、第２液流路１６を
形成する障壁６１ａを有する被膜層６１が形成される素
子基板１の被膜層の被接着面に、分離壁３０と被膜層６
１とを接着する接着剤６２を塗布する。その際、発熱体
２が隣接する一対の障壁６１ａの間に配置されるように
形成されている。

【００２２】続いて、図４の（Ｃ）に示されるように、
分離壁３０の各可動部材３１がそれぞれの発熱体２に対
向するように配置されて分離壁３０を素子基板１に接着
する。その配置にあたっては、分離壁３０の各可動部材
３の発熱体２に対する位置関係を撮影する撮像装置から
の画像データに基づいて精度よく位置決めされる。そし
て、所定時間経過後、接着剤６２が硬化されて分離壁３
０と素子基板１とが一体にされたものが得られることと
なる。

【００２３】しかし、上述の方法においては、図４の
（Ｄ）に示されるように、接着剤６２の一部が隆起し被
膜層６１の被接着面に全体にわたって均等な厚さで分布
しないために分離壁３０の可動部材３１と発熱体２とが
略平行とならない場合がある。これにより、良好な吐出
が行われないおそれや不均一な吐出が生じるおそれがあ
る。この場合、接着剤６２の層をより薄くすることも考
えられるが、限界があり困難である。

【００２４】そこで、分離壁３０の可動部材３１と発熱
体２とを素子基板１全体にわたって略平行とできるよう
あらかじめ分離壁３０を素子基板１に載置した後に、接
着剤６２を塗布する方法が考えられる。このような方法
を図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

【００２５】先ず、図５の（Ａ）に示されるように、前
述の方法と同様の素子基板１が得られた後、続いて、図
５の（Ｂ）に示されるように、第２液流路１６を形成す
る障壁６４ａを有する被膜層６４が形成される素子基板
１の被膜層６４の両端部に、接着剤６２が塗布される切
欠部６４ｂを形成する。その際、発熱体２が隣接する一
対の障壁６１ａの間に配置されるように形成されてい
る。

【００２６】続いて、前述の方法と同様に分離壁３０の
各可動部材３１がそれぞれの発熱体２に対向するように
配置する。図５の（Ｃ）に示されるように、分離壁３０
と被膜層６４とを接着する接着剤６２をその切欠部６４
ｂにそれぞれ塗布し、分離壁３０を素子基板１に接着す
る。そして、所定時間経過後、接着剤６２が硬化されて
分離壁３０と素子基板１とが一体にされたものが得られ
ることとなる。

【００２７】しかしながら、この方法においては、図５
の（Ｄ）に示されるように、切欠部６４ｂの内部に所定
量、塗布された接着剤６２が分離壁３０の上面よりも盛
り上がった状態で硬化される。これにより、素子基板１
と分離壁３０とが一体にされたものが分離壁３０の上面
を吸着部材などにより保持搬送する場合、吸着部材に接
着剤の一部が侵入されて吸着部材の寿命が短命となり、
また、分離壁３０に組み付けられる後述の溝付天板５０
の一部が浮き上がり、吐出が不安定となるという不都合
が生じる場合がある。

【００２８】このように分離壁３０を素子基板１に接着
剤６２を用いて固定する場合には、発熱体２と可動部材
３１との距離を均一に保ちつつ、接着剤６２のはみだし
による不都合を解消しなければいけないという課題があ
った。

【００２９】本発明はこのような技術課題に鑑みてなさ
れたものであり、本発明の主たる目的は以下の通りであ
る。

【００３０】第１の目的は、可動部材を有する分離壁部
材を液路形成部材を介して発熱抵抗体を有する基板に接
着するにあたり、可動部材と発熱抵抗体との距離を均一
にするために接着剤を均等に接着面に分布させることが
できる液体吐出ヘッド、および、その製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００３１】第２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。

【００３２】本発明の第３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。

【００３３】本発明の第４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。

【００３４】本発明の第５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。

【００３５】本発明の第６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。

【００３６】本発明の第７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。

【００３７】本発明の第８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。

【００３８】また本発明の第９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。

【００３９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を加熱する
発熱抵抗体が配列された基板と、基板における発熱抵抗
体に所定の間隔をもって対向して設けられ、発熱抵抗体
との間に液体が供給される空間部を形成する可動部材を
有する分離壁部材と、空間部内に供給された液体中で発
熱抵抗体による加熱によって発生する気泡に基づく圧力
により可動部材が変位されて液体を吐出する吐出口が形
成される液体吐出部と、分離壁部材と基板との間に配さ
れ液体吐出部における吐出口に対応させて空間部を仕切
り、液路を形成する液路形成部材とを備え、液路形成部
材が、分離壁部材に覆われる部分に凹部を有し、凹部に
接着剤を収容し分離壁部材を固定するものとされる。

【００４０】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法
は、液体を加熱する発熱抵抗体が配列された基板の表面
に、発熱抵抗体を囲む隔壁により形成される液路を有し
分離壁部材に覆われる部分に凹部が設けられる液路形成
部材を形成する工程と、基板上に形成された液路形成部
材の凹部に接着剤を塗布し、基板における発熱抵抗体に
所定の間隔をもって対向して設けられ、発熱抵抗体との
間に液体が供給される空間部を形成する可動部材を有す
る分離壁部材を、可動部材に基板における発熱抵抗体を
対応させて基板に接着剤により接着する工程と、分離壁
部材が基板に接着されたものを、液体が空間部内に供給
されるとき発熱抵抗体による加熱によって発生する気泡
に基づく圧力により可動部材が変位されて液体を吐出す
る吐出口が形成される液体吐出部に、吐出口に分離壁部
材の可動部材を対応させて配置する工程とを含んで構成
される。

【００４１】

【発明の実施の形態】本出願人が先に出願した本発明に
好ましく適用される液体吐出ヘッドの形態を説明し、そ
の後、本発明の実施例の説明を行う。

【００４２】まず本実施形態例では液体を吐出するため
の、気泡に基づく圧力の伝搬方向や気泡の成長方向を制
御することで吐出力や吐出効率の向上を図る場合の例を
説明する。

【００４３】図６はこのような本実施形態例の液体吐出
ヘッドを液流路方向で切断した断面模式図を示してお
り、図７はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示し
ている。

【００４４】本実施形態例の液体吐出ヘッドは、液体を
吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液体に
熱エネルギーを作用させる発熱体２（本実施形態例にお
いては４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が素
子基板１に設けられており、この素子基板上に発熱体２
に対応して液流路１０が配されている。液流路１０は吐
出口１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液
体を供給するための共通液室１３に連通しており、吐出
口から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室
１３から受け取る。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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６（ｂ）、（ｃ）もしくは図７で示され
るように支点３３を中心に吐出口側に大きく開くように
変位する。可動部材３１の変位若しくは変位した状態に
よって気泡の発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長
が吐出口側に導かれる。

【００４８】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。

【００４９】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８と本発明の図９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。

【００５０】図８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。

【００５１】これに対して、図９で示される本発明の場
合には、可動部材３１が図８の場合のように様々な方向
を向いていた気泡の圧力伝搬方向Ｖ１〜Ｖ４を下流側
（吐出口側）へ導き、ＶＡの圧力伝搬方向に変換するも
のであり、これにより気泡４０の圧力が直接的に効率よ
く吐出に寄与することになる。そして、気泡の成長方向
自体も圧力伝搬方向Ｖ１〜Ｖ４と同様に下流方向に導か
れ、上流より下流で大きく成長する。このように、気泡
の成長方向自体を可動部材によって制御し、気泡の圧力
伝搬方向を制御することで、吐出効率や吐出力また吐出
速度等の根本的な向上を達成することができる。

【００５２】次に図６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。

【００５３】図６（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。

【００５４】図６（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。

【００５５】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
３１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。

【００５６】図６（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。

【００５７】図６（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。

【００５８】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６（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。

【００５９】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。

【００６０】図６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。

【００６１】図６（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。）。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】次に、本実施形態例の更なる特徴的な構造
と効果について、以下に説明する。

【００６９】本実施形態例の第２液流路１６は、発熱体
２の上流に発熱体２と実質的に平坦につながる（発熱体
表面が大きく落ち込んでいない）内壁を持つ液体供給路
１２を有している。このような場合、気泡発生領域１１
および発熱体２の表面への液体の供給は、可動部材３１
の気泡発生領域１１に近い側の面に沿って、ＶＤ２のよ
うに行われる。このため、発熱体２の表面上に液体が淀
むことが抑制され、液体中に溶存していた気体の析出
や、消泡できずに残ったいわゆる残留気泡が除去され易
く、また、液体への蓄熱が高くなりすぎることもない。
従って、より安定した気泡の発生を高速に繰り返し行う
ことができる。なお、本実施形態例では実質的に平坦な
内壁を持つ液体供給路１２を持つもので説明したが、こ
れに限らず、発熱体表面となだらかに繋がり、なだらか
な内壁を有する液供給路であればよく、発熱体上に液体
の淀みや、液体の供給に大きな乱流を生じない形状であ
ればよい。

【００７０】また、気泡発生時の圧力をさらに有効に吐
出口に導くために図６で示すように気泡発生領域の全体
を覆う（発熱体面を覆う）ように大きな可動部材を用
い、可動部材３１が第１の位置へ復帰することで、気泡
発生領域１１と第１液流路１４の吐出口に近い領域との
液体の流抵抗が大きくなるような形態の場合、前述の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。

【００７１】補足すれば、本実施形態例図６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。

【００７２】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。

【００７３】また、本実施形態例の構成においては可動
部材３１の自由端が瞬間的な機械的変位を行っているこ
とも、液体の吐出に対して有効に寄与している考えられ
る。

【００７４】＜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１の構成について説明す
る。

【００７５】素子基板１には、図１のＡに示されるよう
に、複数個の発熱体２が一直線上に所定のピッチ間隔で
設けられている。また、素子基板１には、シリコン等の
基体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（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つの配線電極から抵抗層に
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）が被膜されており、インク等の各種の液
体から抵抗層を保護している。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。

【００７６】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
い。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。

【００７７】このように、実施形態例における発熱体２
の構成としては、前述の電極間の抵抗層（発熱部）だけ
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。

【００７８】本実施形態例においては、発熱体２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。

【００７９】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とこの抵抗層に電気信号を供給する
ための配線電極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。

【００８０】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、前述の抵抗層に配線電極を介して矩形パルス
を印加し、配線電極間の抵抗層を急峻に発熱させる。前
述の各実施形態例のヘッドにおいては、それぞれ電圧２
４Ｖ、パルス幅７μｓｅｃ、電流１５０ｍＡ、電気信号
を６ｋＨｚで加えることで発熱体２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。

【００８１】＜可動部材および分離壁＞図１のＣは、素
子基板１上に後述する液路形成部材としての被膜層９１
を介して所定の位置に配置された分離壁３０を示す。分
離壁３０は、例えば、素子基板１上の各発熱体２に対向
する位置にそれぞれ設けられる複数の可動部材３１を有
する。可動部材３１は、例えば、所定のピッチ間隔で櫛
形状に形成されている。可動部材３１の先端部は支点３
３に対して変位可能とされる。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】＜ヘッド構造＞図１０は、本発明に適用可
能な液体吐出ヘッドの一例の構造を示す模式図である。
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。

【００８６】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１６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。

【００８７】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内に到達する液体供給路２０を有し
ている。

【００８８】液体（吐出液）は、図１０の矢印Ｃで示す
ように、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に供給されるとともに図示が省
略される複数の分岐供給通路を通じて第２液流路１６に
供給されるようになっている。第２液流路１６は、後述
する被膜層９１における隣接する一対の隔壁９１ａによ
り各吐出口１８に対応して仕切られている。

【００８９】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とを有している。

【００９０】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２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。

【００９１】

【実施例】

＜液体吐出ヘッドの製造＞次に、本発明に係る液体吐出
ヘッドの製造方法の一例について説明する。

【００９２】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の
一例においては、図１のＢに示されるように、分離壁３
０の支持部材を兼ねた液路形成部としての被膜層９１に
接着剤６２を収容するための凹部９２を形成するもので
ある。

【００９３】図１においては、図１のＡに示されるよう
に、発熱体２を備える素子基板１が得られた後、続い
て、図１のＢに示されるように、第２液流路１６を形成
する障壁９１ａ、および、分離壁３０を固定する接着剤
６２を収容するための凹部９２を有する被膜層９１を素
子基板１の被膜層上に形成する。

【００９４】被膜層９１を形成するにあたっては、例え
ば、先ず、ポリイミド樹脂（商品名ＰＬ−３７０８：日
立化成製）を素子基板１の被膜層上に塗布装置により塗
布した後、４０００ｒｐｍで素子基板１を回転する。そ
の後、５分間、１００度で予備加熱する。続いて、塗布
されたポリイミド樹脂が露光装置により露光量、焦点距
離が、それぞれ、２００ｍＪ／ｃｍ²，０に設定される
もとで、露光される。

【００９５】次に、現像液（商品名：ＰＮデベロッパ、
日立化成製）が用いられて露光されたポリイミド樹脂が
約１８０秒間、ディップ現像処理され、不要な部分が除
去される。これにより、ポリイミド樹脂の被膜層が形成
される。

【００９６】続いて、リンス液としてのイソプロピルア
ルコールが用いられて約１０秒間、リンス処理される。
そして、ポリイミド樹脂の被覆層が形成された素子基板
１が４０００ｒｐｍでスピン乾燥された後、１００度で
９０秒間加熱され、さらに、仕上げ処理として４００度
で９０分加熱する。これにより、約５μｍの厚さを有す
る被膜層９１が形成される。被覆層９１における接着剤
６２を収容するための凹部９２の表面積は、例えば、分
離壁３０の全面積の約５０〜９０％程度とされる。ま
た、障壁９１ａの起端部と接着剤６２を収容するための
凹部９２の周縁部との距離Ｌａは、少なくとも５μｍ以
上に設定される。この距離Ｌａは、許容されるパターニ
ング加工精度、および、接着剤６２を収容するための凹
部９２内に収容される接着剤６２が発熱体２側にはみだ
すことがない密封性に基づいて設定される。また、この
距離Ｌａが５μｍ以上に設定されることにより、可動部
材３１の支点３３が良好に固定されることとなる。

【００９７】ドライフィルムで被膜層９１を形成するに
あたっては、例えば、先ず、ラミネート装置により圧
力、ラミネート速度、温度がそれぞれ２ｋｇ／ｍ²、
０．５ｍ／ｍｉｎ、１１０度の条件で、ドライフィルム
樹脂（商品名ＳＹ３１５：東京応化製）の被覆層が素子
基板１の被膜層上に形成された後、形成された被覆層が
露光装置により露光量、焦点距離が、６００ｍＪ／ｃｍ
²、３０μｍにそれぞれ設定されるもとで、露光され
る。

【００９８】次に、現像液（商品名：ＢＭＲ、東京応化
製）が用いられて露光されたドライフィルムの被覆層が
約９０秒間、圧力１ｋｇ／ｃｍ²でシャワー現像処理さ
れて障壁９１ａを有する被覆層９１が形成される。

【００９９】続いて、被覆層が形成された素子基板１に
対して１５０度で１時間加熱した後、紫外線が、照射量
１００Ｊ／ｃｍ²で照射される。

【０１００】また、被膜層９１をめっきで形成するにあ
たっては、素子基板１上における被覆層９１が形成され
る部分を除く表面にめっきレジスト（商品名：ＶＡ−４
３８東京応化製）をパターニングした後、素子基板１上
における被覆層９１が形成される部分にニッケルめっき
（厚さ５〜１０μｍ）を行う。次に、めっきレジストを
アルカリ性の水溶液、例えば、水素化テトラメチルアン
モニウム水溶液（濃度０．５％）で剥離する。これによ
り、障壁９１ａを有する被膜層９１が形成される。その
際、被膜層９１と素子基板１の表面との間には、クロ
ム、チタン、チタンタングステンの金属成分を含む層が
積層されている。その層の厚さは、例えば、１００〜５
００（オングストロング）程度とされる。なお、ニッケ
ルめっきの層の表面には、金メッキを施しても良い。

【０１０１】被膜層９１が素子基板１の表面上に形成さ
れた後、図１のＢに示されるように、例えば、比較的硬
化収縮が少ない常温硬化型（ＴＳＥ−３９７（商品
名）、東レシリコーン製）とされる接着剤６２が凹部９
２内に適量塗布された後、図１のＣに示されるように、
分離壁３０が、その各可動部材３１が発熱体２にそれぞ
れ対応させて位置決めされて接着される。これにより、
図１のＤに示されるように、分離壁３０は被膜層９１に
よって支持されるため接着剤６２が所定の一様な厚さを
もって凹部９２内に収容されることとなり可動部材３１
と発熱体２との距離がばらつくことなく所定の距離に維
持されることとなる。またこのとき凹部９２が分離壁３
０によって覆われるため、接着剤６２がはみだすことが
ない。

【０１０２】図２のＡ〜Ｄは、本発明に係る液体吐出ヘ
ッドの製造方法の他の例の各工程を示す。

【０１０３】図１に示される例では、被覆層９１が形成
されるとき、凹部９２内は、何も存在しない空間である
が、図２においては、被膜層９４が素子基板１上に形成
されるとき、毛管力により円滑に接着剤６２を均一に分
布させるために略正方形状の小片９４ｂを格子状に配列
形成したものである。なお、図２および後述する図３に
おいては、図１に示される例において同一とさる構成要
素については、同一の符号を付して示し、その重複説明
を省略する。

【０１０４】図２のＢに示す工程においては、第２液流
路１６を形成する障壁９４ａ、および、接着剤６２を収
容するための凹部９３を有する被膜層９４を素子基板１
の被膜層上に形成する。被覆層９４は上述の例と同様に
ポリイミド樹脂、ドライフィルム、あるいは、ニッケル
めっきで形成されてもよい。その際、凹部９３内には、
所定のピッチ間距離、例えば、５〜１０μｍで格子状に
小片９４ｂが配列形成される。これにより、分離壁３０
が素子基板１の被接着面に接着されたものは、図２のＤ
に示されるように、接着剤６２が凹部９３内に均一な厚
さに形成されて収容され、かつ、格子状に配列された小
片９４ｂによって凹部９３の内部全体にわたって均一に
収容されることとなる。

【０１０５】図３のＡ〜Ｄは、本発明に係る液体吐出ヘ
ッドの製造方法のさらなる他の例の各工程を示す。図１
に示される例では、被覆層９１が形成されるとき、凹部
９２内は、何も存在しない空間であるが、図３において
は、被膜層９４が素子基板１上に形成されるとき、毛管
力により円滑に接着剤６２を均一に分布させるために略
長方形状の小片９５ｂを等間隔に配列形成したものであ
る。

【０１０６】図３のＢに示す工程においては、第２液流
路１６を形成する障壁９５ａ、および、接着剤を収容す
るための凹部９６を有する被膜層９５を素子基板１の被
膜層上に形成する。被覆層９５は上述の例と同様にポリ
イミド樹脂、ドライフィルム、あるいは、ニッケルめっ
きで形成されてもよい。その際、凹部９６内には、所定
のピッチ間距離、例えば、５〜１０μｍで等間隔（スリ
ット状）に小片９５ｂが配列形成される。これにより、
分離壁３０が素子基板１の被接着面に接着されたもの
は、図３のＤに示されるように、接着剤６２が凹部９６
内に均一な厚さに形成されて収容され、かつ、等間隔に
配列された小片９５ｂによって凹部９６の内部全体にわ
たって均一に収容されることとなる。

【０１０７】＜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。

【０１０８】図１１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。

【０１０９】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８０、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に液路を形成する液路形成部材
が備えられている。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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を収容している。液体容器９
０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
の供給路を介して液体供給部材８０の吐出液体供給路８
１に供給され、各部材の吐出液体供給路８３，７１を介
して第１の共通液室に供給される。

【０１１３】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。

【０１１４】＜液体吐出装置＞図１２は、前述の液体噴
射ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示してい
る。本実施例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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】図１３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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】＜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。

【０１２４】図１４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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】＜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１５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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】また、この図１５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。

【０１３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る液体吐出ヘッド、および、その製造方法によれ
ば、可動部材を有する分離壁部材を液路形成部材を介し
て発熱抵抗体を有する基板に接着するにあたり、分離壁
部材と基板との間に配され液体吐出部における吐出口に
対応させて空間部を仕切り、液路を形成する液路形成部
材が、分離壁部材と基板とを接着する接着剤を収容する
接着剤収容部を有するので可動部材と発熱抵抗体との距
離を均一にさせるために接着剤を均等に接着面に分布さ
せることができる。従って、安定した吐出性能が得られ
る。また、接着剤が接着剤収容部から漏れ出し他の部品
に接触することもないので接着剤が他の部品に悪影響を
及ぼすことが回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る液体吐出ヘッ
ドの製造方法の一例の各工程の動作説明に供される図で
ある。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る液体吐出ヘッ
ドの製造方法の他の一例の各工程の動作説明に供される
図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る液体吐出ヘッ
ドの製造方法のさらなる他の一例の各工程の動作説明に
供される図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、分離壁を基板に接着する方
法の各工程の動作説明に供される図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、分離壁を基板に接着する別
の方法の各工程の動作説明に供される図である。

【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る液体吐出ヘッ
ドの一例の動作説明に供される模式断面図である。

【図７】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の要部を示
す部分破断斜視図である。

【図８】従来のインクジェトヘッドにおける気泡からの
圧力伝搬の説明に供される模式図である。

【図９】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例における気
泡からの圧力伝搬の説明に供される模式図である。

【図１０】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の縦断面
図である。

【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例が適用さ
れた液体吐出ヘッドカートリッジを示す分解斜視図であ
る。

【図１２】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例が適用さ
れた液体吐出装置の概略構成図である。

【図１３】図１２に示される例における装置ブロック図
である。

【図１４】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例が適用さ
れた液体吐出記録システムを示す図である。

【図１５】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例が適用さ
れたヘッドキットの模式図である。

【図１６】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３０分離壁３１可動部材６２接着剤９１、９４、９５被覆層９２、９３、９６接着剤収容部９４ｂ、９５ｂ小片

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者益田和明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)発明者樫野俊雄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】液体を加熱する発熱抵抗体が配列された
基板と、前記基板における発熱抵抗体に所定の間隔をもって対向
して設けられ、前記発熱抵抗体との間に前記液体が供給
される空間部を形成する可動部材を有する分離壁部材
と、前記空間部内に供給された前記液体中で前記発熱抵抗体
による加熱によって発生する気泡に基づく圧力により前
記可動部材が変位されて液体を吐出する吐出口が形成さ
れる液体吐出部と、前記分離壁部材と前記基板との間に配され前記液体吐出
部における吐出口に対応させて前記空間部を仕切り、液
路を形成する液路形成部材とを備え、前記液路形成部材が、前記分離壁部材に覆われる部分に
凹部を有し、該凹部に接着剤を収容し、該分離壁部材を
固定することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】前記液路形成部材が感光性樹脂で形成さ
れることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】前記液路形成部材がポリイミド樹脂で形
成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の液体吐出ヘッド。
【請求項４】前記液路形成部材がドライフィルム樹脂
で形成されることを特徴とする請求項１または請求項２
記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】前記液路形成部材がめっき膜で形成され
ることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】前記液路形成部材がニッケルめっき膜で
形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記
載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】前記液路形成部材が金成分を含むニッケ
ルめっき膜で形成されることを特徴とする請求項６記載
の液体吐出ヘッド。
【請求項８】前記液路形成部材がめっき膜に加えてめ
っき膜の下層に、金属性の膜が積層されて形成されるこ
とを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の液体吐
出ヘッド。
【請求項９】前記金属性の膜がクロム、チタン、チタ
ンタングステン成分を含むことを特徴とする請求項８記
載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】前記接着剤が常温硬化型とされること
を特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】前記接着剤収容部が前記分離壁部材の
可動部材における起端部近傍に形成されることを特徴と
する請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】前記接着剤収容部の周縁部が前記分離
壁部材の可動部材における起端部から５μｍ以上離隔し
ていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
液体吐出ヘッド。
【請求項１３】前記接着剤収容部が接着剤を均一に分
布させる格子状部分を有することを特徴とする請求項１
記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１４】前記接着剤収容部が接着剤を均一に分
布させるスリット状部分を有することを特徴とする請求
項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】液体を加熱する発熱抵抗体が配列され
た基板の表面に、該発熱抵抗体を囲む隔壁により形成さ
れる液路を有し分離壁部材に覆われる部分に凹部が設け
られる液路形成部材を形成する工程と、前記基板上に形成された液路形成部材の凹部に前記接着
剤を塗布し、前記基板における発熱抵抗体に所定の間隔
をもって対向して設けられ、前記発熱抵抗体との間に前
記液体が供給される空間部を形成する可動部材を有する
分離壁部材を、該可動部材に該基板における発熱抵抗体
を対応させて前記基板に該接着剤により接着する工程
と、前記分離壁部材が前記基板に接着されたものを、前記液
体が前記空間部内に供給されるとき前記発熱抵抗体によ
る加熱によって発生する気泡に基づく圧力により前記可
動部材が変位されて液体を吐出する吐出口が形成される
液体吐出部に、該吐出口に前記分離壁部材の可動部材を
対応させて配置する工程と、を含んでなることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方
法。
【請求項１６】前記液路形成部材が感光性樹脂で形成
されることを特徴とする請求項１５記載の液体吐出ヘッ
ドの製造方法。
【請求項１７】前記液路形成部材がポリイミド樹脂で
形成されることを特徴とする請求項１５または請求項１
６記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１８】前記液路形成部材がドライフィルム樹
脂で形成されることを特徴とする請求項１５または請求
項１６記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１９】前記液路形成部材がめっき膜で形成さ
れることを特徴とする請求項１５記載の液体吐出ヘッド
の製造方法。
【請求項２０】前記液路形成部材がニッケルめっき膜
で形成されることを特徴とする請求項１５または請求項
１６記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２１】前記液路形成部材が金成分を含むニッ
ケルめっき膜で形成されることを特徴とする請求項２０
記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２２】前記液路形成部材がめっき膜に加えて
めっき膜の下層に金属性の膜が積層されて形成されるこ
とを特徴とする請求項１９〜２１のいずれかに記載の液
体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２３】前記金属性の膜がクロム、チタン、チ
タンタングステン成分を含むことを特徴とする請求項２
２記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２４】前記接着剤が常温硬化型とされること
を特徴とする請求項１５記載の液体吐出ヘッドの製造方
法。
【請求項２５】前記接着剤収容部が前記分離壁部材の
可動部材における起端部近傍に形成されることを特徴と
する請求項１５記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２６】前記接着剤収容部の周縁部が前記分離
壁部材の可動部材における起端部から５μｍ以上離隔し
ていることを特徴とする請求項１５または請求項１６記
載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２７】前記接着剤収容部が接着剤を均一に分
布させる格子状部分を有することを特徴とする請求項１
５記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２８】前記接着剤収容部が接着剤を均一に分
布させるスリット状部分を有することを特徴とする請求
項１５記載の液体吐出ヘッドの製造方法。