JPH1029310A - 液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録液体の吐出効率や吐出力等を根本的に向
上させ、また回復までの時間を長い、また良好な記録を
達成することができると共に、記録液体の吐出の安定性
を確保し、また吐出が困難であった記録液体を良好に吐
出する液体吐出ヘッドを得ることができる液体吐出ヘッ
ドの製造方法を目的としている。 【解決手段】 変位可能な可動部材を有する分離壁と、
分離壁の可動部材を変位させるための発熱体を備えた液
流路を構成する凹部を有した素子基板とから成り、素子
基板と分離壁の間に液体を介在させて素子基板に分離壁
を仮固定することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐
出ヘッドおよび液体吐出ヘッドを用いた液体吐出装置に
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２６
（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２６（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２６（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２６（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）と吐出する記録液体（吐出液）と
を別の記録液体とし、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６１−６９４
６７号公報、特開昭５５−８１１７２号公報、ＵＳＰ
４，４８０，２５９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】本発明では、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、従来では予測できない
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
方法およ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いった液流路
中の可動部材の動作を起点とする第１技術解析、および
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技術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、本出願人は既に出
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係わる可動部材や
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楮を考
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。

【００２２】すなわち、本発明者達が認識した点は、分
離壁と素子基板との位置合わせに関する点である。すな
わち、前述の新規な構成の液体吐出ヘッドにおいては、
分離壁を素子基板に対して精度良く位置合わせするため
に、分離壁は素子基板に対し直接密着されることが好ま
しい。したがって、分離壁は素子基板に対して接着剤等
で固定されることがなく、次の組立工程に進んでいく。
しかしながら、分離壁が素子基板の所望の位置に確実に
保持されていないことから、基板の搬送工程におけるタ
クトがかかり、液体吐出ヘッドの歩留りの向上を妨げる
ことにつながっている。

【００２３】本発明はこのような状況に鑑みなされたも
のである。

【００２４】本発明の主たる目的は以下の通りである。

【００２５】第１の目的は、分離壁とヒータボードとを
インクに影響を及ぼさない液体で密着させて仮固定して
新規な液体吐出ヘッドを製造する方法を提供することに
ある。

【００２６】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、発熱体上の記録液体への蓄熱を大
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、良好な記録液体の吐出を行いうる液体吐出ヘ
ッド、液体吐出装置等を提供することにある。

【００２７】本発明の第３の目的は、バック波による記
録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。

【００２８】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
ヘッド、液体吐出装置等を提供することにある。

【００２９】本発明の第５の目的は、吐出する記録液体
の選択自由度を高くできる液体吐出ヘッド、液体吐出装
置等を提供することにある。

【００３０】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。

【００３１】本発明の第７の目的は複数の記録液体を供
給するための記録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。

【００３２】また本発明の第８の目的は、本発明の液体
吐出ヘッドを用いて良好な画像の記録物を得ることにあ
る。

【００３３】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。

【００３４】

【課題を解決するための手段】従って、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の製造方法
は、変位可能な可動部材を有する分離壁と、該分離壁の
前記可動部材を変位させるための発熱体を備えた液流路
を構成する凹部を有する素子基板とから成る液体吐出ヘ
ッドの製造方法において、前記素子基板と前記分離壁の
間に液体を介在させて該素子基板に該分離壁を仮固定す
ることを特徴としている。

【００３５】さらに、本発明は組み合わされた素子基板
の発熱体、すなわちヒータボードと分離壁に対して、分
離壁に外力を加えることで、ヒータボードと分離壁の密
着性を向上することができる。

【００３６】上述のような目的を達成するための本発明
のさらに代表的な要件は、次のようなものである。

【００３７】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、変
位可能な可動部材を有する分離壁と、該可動部材に対応
して設けられ前記可動部材を変位させる発熱体を備える
素子基板と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であっ
て、前記分離壁および前記素子基板を用意する工程と、
前記分離壁もしくは素子基板に液体を塗布する工程と、
前記分離壁を前記素子基板に位置合わせし、前記液体を
介して前記素子基板に密着させる工程と、を包含するこ
とを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

【００３８】本発明の液体吐出ヘッドは、上記の製造方
法により製造されたことを特徴とする。

【００３９】本発明の液体吐出装置は、上記の液体吐出
ヘッドを搭載可能であるとともに、前記液体吐出ヘッド
の回復処理を行うための回復手段を有することを特徴と
する。

【００４０】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ヘッドの製造方法、液体吐出ヘ
ッド、液体吐出装置等によると、組み合わされた素子基
板の発熱体、すなわちヒータボードと分離板との間に水
または水以外のインクに影響を及ぼさない液体を介在さ
せることによって安価でタクトのかからないヒータボー
ドと分離板との仮固定ができる。

【００４１】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。

【００４２】なお、本発明の説明で用いる「上流」「下
流」とは、記録液体の供給源から気泡発生領域（又は可
動部材）を経て、吐出口へ向かう記録液体の流れ方向に
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。

【００４３】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
主として記録液体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。

【００４４】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。

【００４５】さらに、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記
録液体の混合を防止するものを意味する。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の液
体吐出ヘッドの製造方法を説明するに当って、構造の１
つの例について先ず説明する。

【００４７】図１７および図１８は、本発明の製造方法
に従って製造さえる２流路構成の液体吐出ヘッドの構造
の１つの例を示す断面図および分解斜視図である。

【００４８】図示されるように、液体吐出ヘッドは発熱
体２を有する素子基板１と、溝付き部材５０と、溝付き
部材５０内に第１共通液室１５と第２共通液室１７を区
画する分離壁３０とから主に構成されている。発熱体２
は素子基板１上の所定位置に一体的に形成されて成るも
ので、このような発熱体２が形成された素子基板１はヒ
ータボードとも呼ばれるものである。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１４に記録液
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。

【００４９】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。

【００５０】第１の記録液体（吐出液）は、図１７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の記録液体（発泡液）は、図１７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。

【００５１】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。

【００５２】また、第２液体供給路２１の太さ（直径）
に関しては、第２記録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。

【００５３】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。

【００５４】本実施形態例では、アルミニュウム等の金
属で形成されたベースプレートである支持体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。

【００５５】この素子基板１上には、第２液路壁により
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。

【００５６】また、溝付き部材５０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１７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１５に供給すること
ができる。

【００５７】このように構成される液体吐出ヘッドを製
造するために、本発明の製造方法について次に説明す
る。

【００５８】図６は本発明の製造方法を示すフローチャ
ートで図示されるように、製造装置内に支持体であるベ
ースプレート７０が投入されて所定位置にセット、すな
わち接地される。次に、発熱体が一体的に形成された素
子基板、すなわちヒータボード１が投入されてベースプ
レート７０の上に設置されてベースプレート７０に対し
て位置合わせされて接着剤等の固定手段によってヒータ
ボード１が固定される。このように、ヒータボード１が
ベースプレート７０の上に位置合わせされて固定された
ならば、ベースプレート上に設けられた配線基板にヒー
タボードのコンタクトパッドをワイヤボンディングして
ヒータボード１の発熱体等のための必要な電気的結線が
行われる。このワイヤボンディングの工程は必要に応じ
ては次の液体塗布、分離壁３０の貼り合わせ、分離壁３
０の固定工程の後に行うよう入れ換えることができる。

【００５９】こうしてベースプレート７０にヒータボー
ド１が固定されて必要なワイヤボンディングが行われた
ならば、ヒータボード１の上に、水やインクに影響を及
ぼすことのない液体、例えばメタノールやエタノール等
のアルコール類等を含む液体が塗布または散布等の手段
によって設けられる。この液体塗布工程に続いて、分離
壁３０が投入されて液体が塗布されたヒータボード１の
上に分離壁３０が位置合わせされて貼り合わせられる。
これによって分離壁３０がヒータボード１上に所望の位
置で保持される。

【００６０】こうして、ヒータボード１に分離壁３０が
前述の液体によって仮固定されたならば、互いに貼り合
わせられたヒータボード１と分離壁３０の周辺において
接着剤やバンプによって量部材が接着されて固定され
る。また、必要に応じては先に述べたようにワイヤボン
ディング工程をこの分離壁３０の固定の後に行うことが
できる。

【００６１】次いで、天板５０が投入されて接着剤やバ
ンプによって一体的に固着されたヒータボード１と分離
壁３０に対して天板５０が分離壁３０の上に設置され、
位置合わせされた後に、接着剤等を用いて天板５０が分
離壁３０に接着されて固定されて液体吐出ヘッドが組み
立てられる。

【００６２】このように、ベースプレート７０、ヒータ
ボード１、分離壁３０および天板５０が一体的に固定さ
れて組み合わせられて液体吐出ヘッドが製作されると、
チップタンクが投入されて組み合わせられる。こうして
ベースプレート７０、ヒータボード１、分離壁３０、天
板５０およびスイッチタンクが一体的に組み合わせられ
たならば、所要部分に適宜なシーリング剤を施して封止
が行われ、液体吐出ヘッドカートリッジが感性される。

【００６３】なお、ヒータボード１に塗布されて分離壁
３０が貼り合わせられて仮固定された時に残った液体
は、インクのような記録液体に何等影響を及ぼすもので
はなく差し障りのないものであり、通常は吐出前の回復
処理によりヘッド外へ排出される。

【００６４】なお、該液体について発泡液を用いること
により、この液体を排出しなくとも通常の吐出を行うこ
とができる。

【００６５】上述したように構成される本発明の製造方
法において、特に本発明の用紙を構成する液体の塗布お
よび分離壁の貼り合わせ工程等から成る分離壁の仮固定
の幾つかの実施例について次に説明する。

【００６６】図面の図１ないし図５は本発明の方法に従
って製造される液体吐出ヘッドの製造工程の仮固定につ
いての第１ないし第５の実施例を示す模式図である。

【００６７】図１の実施例１において、本発明に従って
製造される液体吐出ヘッドの製造工程にては、発熱体が
内蔵または一体的に設けられた素子基板、すなわちヒー
タボード１が、支持体であるベースプレート７０の上に
固定されてワイヤボンディングが設けられており、この
ヒータボード１の上に水等のような適宜な液体の液滴４
が配置されて塗布され、次いで、このように液滴４が塗
布されたヒータボード１の上に分離壁３０が置かれて位
置合わせされ貼り合わされ、これによってヒータボード
１に分離壁３０が貼り合わされて仮固定される。ヒータ
ボード１と分離壁３０を貼り合わす液体は水のような液
体が好適であり、水以外には、インクに影響を及ぼさな
い他の液体を用いることができ、液体の表面張力を利用
して分離壁３０がヒータボード１上に所望の位置で保持
される。

【００６８】このように製作される液体吐出ヘッドにお
いては、発熱体が設けられた素子基板、すなわちヒータ
ボード１の上に水等の液滴４を配置して、その上に分離
壁３０を載せて貼り合わせるだけでよく、分離壁３０を
液滴４を介してヒータボード１に対してしっかりと押圧
すれば、分離壁３０はヒータボード１に密着して接合さ
れ、分離壁３０をヒータボード１に対してより強固に保
持することができる。また、液滴４の量としては一滴で
ヒータボード１に分離壁３０を十分に保持することがで
きる。

【００６９】図２に示される実施例２においては、先の
実施例１のように、発熱体が設けられた素子基板、すな
わちヒータボード１の上に液滴４が同様に塗布され、ヒ
ータボード１上に塗布されたこの液滴４が液体分散治具
５によって薄く伸ばされて、その上に分離壁３０が置か
れて位置合わせされ素子基板、すなわちヒータボード１
上に分離壁３０が貼り合わせられて仮固定される。本実
施例では、液体は水等のインクに影響を及ぼすことのな
い液体が用いられて液体分散治具５によって薄く伸ばさ
れるために分離壁３０を貼り合わせる時に分離壁３０が
比較的広い面積をもって液体と接触するので、分離壁３
０が動き難くなって良好に保持され、ヒータボード１に
分離壁３０が好適に仮固定することができる。

【００７０】また、図３には実施例３が示されており、
実施例３では発熱体が設けられた素子基板、すなわちヒ
ータボード１の上に、塗布されるべき液体７がミスト
状、すなわち多数の微小な液滴として設けられ、この上
に分離壁３０が置かれて貼り合わせられる。液体を塗布
するための液体塗布治具６は先端部分に微細な孔のノズ
ルが設けられており、このノズルから液体７がヒータボ
ード１上に噴射されて吹き付けられるものである。この
ように、ヒータボード１上に塗布される液体がミスト状
にされることによって、分離壁３０が液体に接する際に
動き難くなり、良好に保持されるために分離壁を好適に
仮固定することができる。

【００７１】図４に示される実施例４においては、発熱
体が設けられた素子基板、すなわちヒータボード１の上
に液体を塗布してから分離壁３０を載せて組み合わせた
後に、導管８から分離壁３０およびヒータボード１に空
気が吹き付けられる。導管８からのこのような空気の吹
き付けによって分離壁３０がヒータボード１の上にしっ
かりと押圧されて密着され、これによってヒータボード
１に分離壁３０が良好に保持されて仮固定することがで
きる。

【００７２】さらにまた、図５には実施例５が示されて
おり、図示の実施例５においては、発熱体が設けられた
素子基板、すなわちヒータボード１の上に液体を塗布し
てから分離壁３０を載せて組み合わせた後に、これらヒ
ータボード１および分離壁３０の周りを取り囲んでシリ
ンダ９とピストン９′の組を配置してヒータボード１と
分離壁３０を密閉し、次いでピストン９′に外力を加え
てシリンダ９内の気体に圧力を加え、シリンダ９内の圧
力で分離壁３０をヒータボード１に密着して、これによ
ってヒータボード１に分離壁３０が好適に仮固定され
る。本実施例ではシリンダ９とピストン９′の組を用い
ることによってヒータボード１と分離壁３０が好適に貼
り合わされて両者間の密着性を向上することができる。

【００７３】上述したように、本発明に従って製作され
る液体吐出ヘッドは、ヒータボード１と分離壁３０を密
着接合して組み合わせる工程において、ヒータボード１
に液体を液滴の状態や薄く塗った状態、またはミスト状
に吹き付けた状態等に塗布し、その後に分離壁３０を組
み合わせて仮固定され、さらに、組み合わせたヒータボ
ード１および分離壁３０に対して静的または動的な空気
圧等の外力を加えることによってヒータボード１と分離
壁３０を密着するので、ヒータボード１と分離壁３０の
密着性を向上することができ、安価でタクトのかからな
いヒータボード１と分離壁３０の仮固定を得ることがで
きる。

【００７４】次に本発明に適用可能な液体吐出ヘッドお
よび液体吐出方法について説明する。

【００７５】（実施形態例１）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。

【００７６】図７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８はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示し
ている。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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７（ｂ）、（ｃ）もしくは図８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。

【００８１】ここで、本形態の基本的な吐出原理の一つ
を説明する。本形態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。

【００８２】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９と本実施形態例の図１０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。

【００８３】図９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。

【００８４】これに対して、図１０で示される本発明の
場合には、可動部材３１が図９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。

【００８５】次に図７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。

【００８６】図７（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。

【００８７】図７（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。

【００８８】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。

【００８９】図７（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。

【００９０】図７（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。

【００９１】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７（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。

【００９２】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、以下に本実施形態
例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。

【００９３】図７を用いて本実施形態例における液供給
メカニズムをさらに詳しく説明する。

【００９４】図７（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。）。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】このように本実施形態例は、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。

【０１００】本実施形態例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。本実施形態例においては、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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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７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、本実施形態例のヘッド構造にお
いては、気泡発生領域に液体を供給するための流れＶＤ
１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。

【０１０４】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１１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１１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。

【０１０５】補足すれば、本実施形態例の図７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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】（実施形態例２）以下、図面を参照して本
発明の他の実施形態例について説明する。

【０１０９】本実施形態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形態例と同じであるが、本実施
形態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。

【０１１０】図１２は、本実施形態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１３はこの液
体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。

【０１１１】本実施形態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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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１２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１３
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。

【０１１６】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、先の実施形態
例と同様にしている。

【０１１７】また、先の実施形態例で液供給路１２と発
熱体２との構造の関係について説明したが、本実施形態
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。

【０１１８】次に図１４を用いて本実施形態例の液体吐
出ヘッドの動作を説明する。

【０１１９】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。

【０１２０】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、先の実施形態
例で説明したのと同様に発泡液にＵＳＰ４，７２３，１
２９に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡４
０を発生させる。

【０１２１】本実施形態例においては、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１４（ａ）の状態から図１４（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。

【０１２２】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３
１が図１４（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。本実施形態例においても、この
吐出液体の供給は前述の実施形態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。

【０１２３】本実施形態例は、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実施形態
例と同じであるが、本実施形態例のような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。

【０１２４】すなわち、上述の実施形態例の構成による
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。

【０１２５】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。

【０１２６】さらに、本発明のヘッドの構造においては
先の実施形態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。

【０１２７】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。

【０１２８】＜その他の実施形態例＞以上、本発明に適
用しうる液体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施形
態例について説明を行ったが、以下にこれらの実施形態
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
形態の実施形態例と２流路形態の実施形態例のいずれか
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、両実施形態例に適用しうるものである。

【０１２９】＜第２液流路と可動部材との配置関係＞図
１５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。

【０１３０】本実施形態例の第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。

【０１３１】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。

【０１３２】しかし、本実施形態例の場合、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。

【０１３３】なお、図１５（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。

【０１３４】なお、図１４（ｂ）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〜３０μｍとす
ることが望ましい。なお、本実施形態例においてはこの
高さを１５μｍとした。

【０１３５】＜可動部材および分離壁＞図１６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１５
（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。

【０１３６】先の実施形態例においては、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５μ
ｍ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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】なお、可動部材３１を形成するためのスリ
ット３５の幅は本実施形態例では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。

【０１４１】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。

【０１４２】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１４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。

【０１４３】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。

【０１４４】＜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。

【０１４５】図１７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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】第１の液体（吐出液）は、図１７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１７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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】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１８で示す本実施形態例の
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。

【０１５２】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。

【０１５３】この素子基板１上には、第２液路壁により
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。

【０１５４】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。

【０１５５】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。

【０１５６】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。

【０１５７】以上説明したように本実施形態例によれ
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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】＜液体吐出ヘッドの製造＞次に、本実施形
態例の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。

【０１６１】図８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。

【０１６２】次に、図１２や図１８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。

【０１６３】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。

【０１６４】さらに第２液流路の作製方法について詳し
く説明する。

【０１６５】図１９（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態例の
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。

【０１６６】本実施形態例においては、（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：Ａ１８
９）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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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２２）。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。

【０１７１】次に、このようにして得られたヒータボー
ド１に、図１９（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。

【０１７２】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。

【０１７３】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。

【０１７４】なお、本実施形態例では、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。

【０１７５】図２０（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態例の
液体吐出ヘッドの製造方法の第２の実施形態例を説明す
るための概略断面図である。

【０１７６】本実施形態例においては、（ａ）に示すよ
うに、ＳＵＳ基板１００上に厚さ１５μｍのレジスト１
０１を第２の液流路の形状でパターニングした。

【０１７７】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。

【０１７８】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。

【０１７９】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２０（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の実施形態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。

【０１８０】本実施形態例では、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
−３００）を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を
１００ｍＪ／ｃｍ² として約３秒間で固定を完了した。

【０１８１】本実施形態例の製法によれば、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。

【０１８２】図２１（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態例の
液体吐出ヘッドの製造方法の第３の実施形態例を説明す
るための概略断面図である。

【０１８３】本実施形態例においては、（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
ＰＭＥＲＰ−ＡＲ９００を使用した。

【０１８４】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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】本実施形態例の製法によれば、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。

【０１８８】以上説明したように、本実施形態例の製造
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。

【０１８９】また、本実施形態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。

【０１９０】＜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。

【０１９１】図２２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９０とから概略構成されている。

【０１９２】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と可動壁を持つ前述の分離壁３
０との間に発泡液路が形成され発泡液が流通する。この
分離壁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。

【０１９３】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。

【０１９４】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。

【０１９５】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８１を介して液体供給部材８０の吐出液体供給路８３
に供給され、各部材の吐出液体供給路２０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８２を介して液体供給
部材８０の発泡液供給路８４に供給され、各部材の発泡
液体供給路２１を介して第２液室に供給される。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】＜液体吐出装置＞図２３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。

【０１９９】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。

【０２００】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
８５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。

【０２０１】図２４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。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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。

【０２０７】＜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。

【０２０８】図２５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。

【０２０９】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。

【０２１０】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。

【０２１１】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。

【０２１２】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。

【０２１３】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。

【０２１４】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。

【０２１５】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。

【０２１６】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。

【０２１７】

【発明の効果】上述したような、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ヘッドの製造方法
に従って、組み合わされた素子基板の発熱体、すなわち
ヒータボードと分離板との間に、水または水以外のイン
クに影響を及ぼさない液体を介在させることによって安
価でタクトのかからないヒータボードと分離板との仮固
定ができると共に、本発明の方法により製造された液体
吐出ヘッドを用いた液体吐出装置、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、吐出口近傍の記録液体を効率よ
く吐出できるため、従来の吐出方法、ヘッド等に比べて
吐出効率を向上できる。

【０２１８】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記録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。

【０２１９】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、記録液体滴の安定化を達成して、高速記録液体吐出
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。

【０２２０】また、２流路構成のヘッドにおいて発泡液
として、発泡しやすい記録液体や、発熱体上への堆積物
（こげ等）が生じにくい記録液体を用いることで、吐出
記録液体の選択の自由度が高くなり、発泡が生じにくい
高粘性記録液体、発熱体上に体積物を生じやすい記録液
体等、従来の吐出方法で吐出することが困難であった記
録液体についても良好に吐出することができた。

【０２２１】さらに熱に弱い記録液体等も、この記録液
体に熱による悪影響を与えず吐出することができた。

【０２２２】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。

【０２２３】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。

【０２２４】また、本発明の液体吐出ヘッドを用い、記
録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。

【０２２５】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製造方法の第１の実
施例を示す模式図である。

【図２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第２の実
施例を示す模式図である。

【図３】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第３の実
施例を示す模式図である。

【図４】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第４の実
施例を示す模式図である。

【図５】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第５の実
施例を示す模式図である。

【図６】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を示すフロ
ーチャートである。

【図７】本発明が適用される液体吐出ヘッドの一例を示
す模式断面図である。

【図８】本発明が適用される液体吐出ヘッドの部分破断
斜視図である。

【図９】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１０】本発明が適用される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１１】本発明が適用されるヘッドの内部の液体の流
れを説明するための模式図である。

【図１２】本発明が適用される第２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１３】本発明が適用される第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１４】可動部材の動作を説明するための図である。

【図１５】可動部材と液流路の構造を説明するための図
である。

【図１６】可動部材の他の構造を説明するための図であ
る。

【図１７】本発明が適用される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１８】本発明が適用されるヘッドの分解斜視図であ
る。

【図１９】本発明が適用される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２０】本発明が適用される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２１】本発明が適用される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２２】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。

【図２３】液体吐出装置の概略構成図である。

【図２４】装置ブロック図である。

【図２５】液体吐出記録システムを示す図である。

【図２６】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 ４ 液滴 ５ 液体分散治具 ６ 液体塗布治具 ７ 小さな液滴 ８ 導管 ９ シリンダ ９′ ピストン 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 小野 敬之 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 木上 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 林崎 公之 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 深井 恒 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 (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変位可能な可動部材を有する分離壁と、
   該可動部材に対応して設けられ前記可動部材を変位させ
   る発熱体を備える素子基板と、を有する液体吐出ヘッド
   の製造方法であって、 前記分離壁および前記素子基板を用意する工程と、 前記分離壁もしくは素子基板に液体を塗布する工程と、 前記分離壁を前記素子基板に位置合わせし、前記液体を
   介して前記素子基板に密着させる工程と、 を包含することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記液体吐出ヘッドは、さらに吐出用液
   体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する第１の液
   流路と、前記発熱体が配される第２の液流路と、を有
   し、前記発熱体により該第２液流路内の液体中に気泡を
   発生させ該気泡発生時の圧力を前記可動部材によって前
   記吐出口側に導くことにより前記吐出用液体を吐出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記素子基板はさらに前記第２液流路壁
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘ
   ッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の液流路は、前記第１の液流路
   となる溝を有する溝付き部材を前記分離壁と接合するこ
   とにより形成されることを特徴とする請求項２または３
   に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 前記溝付き部材と分離壁との接合は、前
   記分離壁と素子基板との密着工程の後に行われることを
   特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記液体の塗布は液体を滴下することに
   より行われることを特徴とする請求項１ないし５のいず
   れかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 前記液体の塗布は液体を滴下した後分散
   させることにより行われることを特徴とする請求項１な
   いし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 前記液体の塗布は液体をミスト状にして
   行われることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
   に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 前記分離壁と素子基板との密着工程の
   後、さらに前記分離壁に風圧をかけることにより前記分
   離壁と素子基板との密着性を向上させることを特徴とす
   る請求項１ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記分離壁と素子基板との密着工程の
    後、さらに前記分離壁に空圧をかけることにより前記分
    離壁と素子基板との密着性を向上させることを特徴とす
    る請求項１ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド
    の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記液体が水であることを特徴とする
    請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド
    の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記液体が水以外の吐出用液体に影響
    を及ぼさない液体であることを特徴とする請求項１ない
    し１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
13. 【請求項１３】 前記液体が発泡液であることを特徴と
    する請求項１ないし１０のいずれかに記載の液体吐出ヘ
    ッドの製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし１３のいずれかに記載
    される液体吐出ヘッドの製造方法により製造されること
    を特徴とする液体吐出ヘッド。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の前記液体吐出ヘッ
    ドを搭載可能であるとともに、前記液体吐出ヘッドの回
    復処理を行うための回復手段を有することを特徴とする
    液体吐出装置。