JPH10337883A

JPH10337883A - 液体輸送方法、液体輸送装置及びこれを利用した液体吐出方法、液体吐出ヘッド

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Publication number: JPH10337883A
Application number: JP9149380A
Authority: JP
Inventors: Fumi Yoshihira; 文吉平; Toshio Kashino; 俊雄樫野; Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Hiroyuki Sugiyama; 裕之杉山; Yoichi Tanetani; 陽一種谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: EP0882890A2; DE69825816T2; DE69825816D1; EP0882890A3; US6206505B1; JP3625357B2; EP0882890B1

Abstract

(57)【要約】【課題】気泡の発生により生じる圧力によって液体を
輸送する技術の提供。【解決手段】気泡の発生により生じる圧力によって液
体を輸送する液体輸送方法において、輸送される液体が
流れる第１液流路と、気泡を発生させる気泡発生領域を
有する第２液流路と、前記気泡発生領域に設けられ前記
気泡を発生させるための熱を発生させる発熱体と、前記
第１液流路と前記第２液流路とを分離する可動分離膜と
を有する装置を用い、前記気泡の発生により生じる圧力
により前記可動分離膜が変位する方向を規制する方向規
制手段を有した前記可動分離膜を前記第１液流路側に変
位させて、前記圧力を前記第１液流路側に導くことで前
記第１液流路内の液体を輸送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の膜沸騰によ
り生じる発泡の圧力によって変位する可動分離膜を用い
て液体を輸送する液体輸送方法、液体輸送装置及びこれ
を用いた液体吐出方法、液体吐出ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液体を輸送する手段において
は、様々なもの用いられている。

【０００３】その１つとして、電気モータを用いて液体
を輸送するポンプがある。このポンプにおいては、配管
径が数ｍｍ以下で微量の液体の流れを作る場合において
も、動力源が液流路の外側に設けられることになる。

【０００４】また、液体が流れる液流路底面に発熱体を
複数個設け、その発熱体を駆動させることにより熱を発
生させ、発生する熱により気泡を生じさせて生じた気泡
の圧力によって液体を輸送するものがある。

【０００５】この方法は、液体が流れる液流路底面に複
数個設けられた発熱体を順次駆動させることにより、液
体を流す方向に気泡を順次発生させて、その気泡の発生
により生じる圧力によって液体を輸送するものである。

【０００６】また、液流路に、少なくとも１個の発熱体
と回転自在の回転子とを有し、発熱体において発生する
気泡の圧力により回転子を回転させ、その回転によって
液体を輸送するものがある。

【０００７】この方法においては、発熱体を流れ方向に
複数個設ける必要がない上、回転子の羽部に対応した位
置に発熱体を配するのみで良く、また、発熱体の駆動の
制御においても、回転子の中心と発熱体の配設の中心と
を合わせれば、順次回転させる制御のみで済む。

【０００８】その他に、微量の液体を輸送する定量注入
ポンプ等においては、ダイヤフラム式、ギヤ式等があ
り、さらに微量の液体の輸送においては、ベローズ式や
チューブ式ポンプ等が知られている。

【０００９】他方、液体を吐出する方法として、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）とを分離する可撓性膜を介して発泡液を熱エネル
ギーによって発泡させ、発泡による圧力を吐出液に伝達
するものが、特公昭６１−５９９１６号公報、特開昭５
５−８１１７２号公報、特開昭５９−２６２７０号公報
等に開示されている。これらの技術では、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。

【００１０】しかし、吐出液と発泡液とを可撓性膜で完
全に分離する構成においては、変位量があまり大きくな
いため、吐出液と発泡液とを分離することは可能なもの
の、強い吐出力を得ることが難しく、また高粘度の液体
の吐出に対し、効果的に作用しないという問題点があ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の液体輸送技術においては、以下に記載するような問
題点がある。

【００１２】（１）電気モーターを用いて液体を輸送す
るものにおいては、小さいもので外寸が１００ｍｍ〜２
００ｍｍあり、しかも、上述したように動力源が、液流
路の外側に設置され、かつ外部より電源を供給しなけれ
ばならないため、近年において小型化、軽量化が求めら
れている医療機器やバイオテクノロジー、ＯＡ機器等に
組み込まれる場合、システムの大型化を招いてしまうと
いう問題点がある。

【００１３】また、一定量の液体を継続して供給するこ
とは可能であるが、あるインターバルをおいて定量を供
給する場合、特に、１／２０００ｇ／ｓｅｃ以下の単位
の液量をコントロールすることは不可能であった。（２）液流路底面に設けられた発熱体における熱により
生じる気泡の圧力によって液体を輸送するものにおいて
は、気泡の発生による圧力が液体輸送の上流側にも働く
ため、必ずしも効率の良い輸送方法とはいえない。ま
た、輸送される液体が、熱を発生させる発熱体上を通過
するため、熱に弱い液体の搬送が困難となり、発熱体上
にこげ等の堆積物が堆積してしまう虞れがある。（３）液流路に、少なくとも１個の発熱体と回転自在の
回転子とを有し、発熱体において発生する気泡の圧力に
より回転子を回転させ、その回転によって液体を輸送す
るものにおいては、回転子が、気泡の圧力を受けるため
の広い面を有していなければならないため、回転子の大
きさが装置のサイズを決定するので、ある程度の装置の
大型化は避けられないという問題点がある。また、輸送
される液体が、熱を発生させる発熱体上を通過するた
め、熱に弱い液体の搬送が困難となり、発熱体上にこげ
等の堆積物が堆積してしまう虞れがある。

【００１４】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の主
たる目的は、液体の膜沸騰により発生する気泡の圧力で
変位する可動分離膜によって液体輸送を効率良く行なう
液体輸送方法及び液体輸送装置を提供することにある。

【００１５】第２の目的は、熱に弱い液体を輸送する場
合においても、発熱体上にこげ等の堆積物が堆積するこ
とのない液体輸送方法及び液体輸送装置を提供すること
にある。

【００１６】また、第３の目的は、１／２０００ｇ／ｓ
ｅｃ以下の単位の液量をコントロールすることができる
小型の液体輸送方法及び液体輸送装置を提供することに
ある。

【００１７】さらに、第４の目的は、液体輸送装置を用
いた好適な液体吐出ヘッドを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の方法は、気泡の発生により生じる圧力によ
って液体を輸送する液体輸送方法において、輸送される
液体が流れる第１液流路と、気泡を発生させる気泡発生
領域を有する第２液流路と、前記気泡発生領域に設けら
れ、前記気泡を発生させるための熱を発生させる発熱体
と、前記第１液流路と前記第２液流路とを分離する可動
分離膜とを有する装置を用い、前記気泡の発生により生
じる圧力により前記可動分離膜が変位する方向を規制す
る方向規制手段を有した前記可動分離膜を前記第１液流
路側に変位させて、前記圧力を前記第１液流路側に導く
ことで前記第１液流路内の液体を輸送することを特徴と
するものである。

【００１９】なお、上述した本発明の特徴の変位工程を
具体的に実施するための構成としては、以下に説明する
実施例の構成を挙げることができる。加えて、本発明の
技術思想に包含される他の構成によって上記変位工程を
達成できるものは、本発明に含まれるものである。

【００２０】ここで、本発明装置の代表的な構成例を挙
げておく。以下に言う「方向規制」とは、可動分離膜自
体の構成（例えば、弾性率の分布や変形伸長部と非変形
部との組合せ等或いは、可動分離膜に作用する付加部材
または、第１液流路構造によるもの等）の他、これらの
組合せのすべてを含むものである。

【００２１】本発明の代表的構成は、輸送される液体が
流れる第１液流路と、気泡を発生させる気泡発生領域を
有する第２液流路と、前記気泡発生領域に設けられ、前
記気泡を発生させるための熱を発生させる発熱体と、前
記第１液流路と前記第２液流路とを分離する可動分離膜
とを有する装置おいて、前記気泡の発生により生じる圧
力により前記可動分離膜が変位する方向を規制する方向
規制手段を有した前記可動分離膜を前記第１液流路側に
変位させて、前記圧力を前記第１液流路側に導くことで
前記第１液流路内の液体を輸送するものである。

【００２２】本発明においては、発熱体における発熱に
よる気泡と、気泡の発生によって生じた圧力で変位する
可動分離膜によって液路内の液体が押し流され、液体が
輸送される。

【００２３】特に、発熱体を複数個設けることで、経路
の長さによらず安定した液体の流れが得られる。

【００２４】液流路を２つに分け、輸送される液と、発
泡用の液とを異なる液体としているため、熱に弱い液体
や発泡が生じにくい液体においても輸送することがで
き、また、発熱体上にコゲ等の堆積物が生成されること
はない。

【００２５】また、圧力方向制御部材の変位が、液体の
流れの下流側にのみ作用するので、逆流を防ぐことも可
能となる。

【００２６】このようにして、液体を輸送するための圧
力が液体の流れの下流側に集まるので、効率の良い輸送
が行われる。

【００２７】

【発明の実施の形態】まず、以下に、本発明の第１実施
例について説明する。

【００２８】図１は、本発明の第１実施例の構成を示す
流路方向の断面模式図であり、吐出口は、第１の液流路
の端部域に配されており、吐出口の上流側（第１の液流
路における吐出液の流れ方向に関して）に、発生した気
泡の成長にしたがって変位する変位可能な可動分離膜の
変位領域が存在している。また、第２の液流路は、発泡
液を収納し、あるいは、発泡液で充填され（好ましく
は、補充可能、より好ましくは、発泡液の移動可能）て
おり、気泡の発生領域を備えている。

【００２９】本実施例は、図１に示すように、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
（本実施例においては４０μｍ×１０５μｍの形状の発
熱抵抗体）が複数（３個図示）設けられた基板１上に発
泡液用の第２液流路４がもうけられ、その上に輸送用の
第１液流路３が設けられている。また、第１液流路３と
第２液流路４との間に、弾性を有する薄膜が形成された
可動分離膜５が設けられており、第１液流路３の輸送液
とと第２液流路４発泡液とが区分されている。

【００３０】発熱体２を発熱させることにより、可動分
離膜５と発熱体２との間の気泡発生領域Ｂ内の発泡液に
熱が作用し、発泡液に米国特許第４，７２３，１２９号
明細書に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡
が発生する。気泡の発生基づく圧力は、可動分離膜５に
優先的に作用し、可動分離膜５は図の点線に示すよう
に、下流側に大きく開くように変位し、気泡発生領域Ｂ
において発生した気泡による圧力が借り下流側に導かれ
る。

【００３１】それにより第１液流路内の液体を輸送する
ことができる。

【００３２】本例では、この気泡発生領域も、上述した
吐出液の流れ方向に関して吐出口側よりも上流域に対応
して位置する。加えて、可動分離膜は、気泡発生領域を
形成する電気熱変換体よりも長く、可動領域として有す
るが、上記流れ方向に関して、電気熱変換体の上流側端
部と第１の液流路の共通液室との間、好ましくは、該上
流側端部に不図示の固定部を有している。したがって、
分離膜の実質的な可動範囲は、図２〜図４で理解され
る。

【００３３】図２乃至図４は、本発明に適用可能な液体
吐出方法の例を説明するものための図であり、これらの
図における可動分離膜の状態は、可動分離膜自体の弾
性、厚さ、あるいは他の付加的構造から得られるもの全
てを代表する要素である。

【００３４】本発明の実施に適用可能な２つの例につい
て説明する。（第１の例）図２は、本発明に適用可能な液体吐出方法
の第１の例（吐出工程の途中から本発明の変位工程を有
する場合）を説明するための流路方向の断面図である。

【００３５】本例は図２に示すように、吐出口１１に直
接連通した第１の液流路３内に、第１の共通液室１４３
から供給される第１の液体が満たされており、また、気
泡発生領域Ｂを有する第２の液流路４に、発熱体２によ
って熱エネルギーを与えられることにより発泡する発泡
用の液体が満たされている。なお、第１の液流路３と第
２の液流路４との間には、第１の液流路３と第２の液流
路４とを互いに分離する可動分離膜５が設けられてい
る。また、可動分離膜５とオリフィスプレート９とは互
いに密着固定され、ここでもそれぞれの液流路内の液体
が混ざり合うことはない。

【００３６】ここで、可動分離膜５は、通常、気泡発生
領域Ｂにおいて発生する気泡によって変位する際、方向
性を持たないか、むしろ、変位自由度の高い共通液室側
へ変位が進行する場合がある。

【００３７】本例においては、この可動分離膜５の動き
に着眼したものであって、可動分離膜５自体に直接的あ
るいは間接的に作用する変位の方向を規制する手段を設
け、それにより、可動分離膜５の気泡によって生じる変
位（移動、膨張または伸長等）を吐出口方向に向けるよ
うにした。

【００３８】図２（ａ）に示す初期状態においては、第
１の液流路３内の液体が毛細管力によって吐出口１１近
傍まで引き込まれている。なお、本例においては、吐出
口１１が発熱体２の第１の液流路３への投影領域に対
し、第１の液流路３の液体流れ方向に関して下流側に位
置している。

【００３９】この状態において、発熱体２（本形態にお
いては、４０μｍ×１０５μｍの形状を有する発熱抵抗
体）に熱エネルギーが与えられると、発熱体２が急速に
加熱され、気泡発生領域Ｂの第２の液体に接触する表面
は第２の液体を加熱発泡させる（図２（ｂ））。この加
熱発泡により生じる気泡１０は、米国特許第４，７２
３，１２９号明細書に記載されているような膜沸騰現象
に基づく気泡であり、発熱体表面全域に一斉にきわめて
高い圧力を伴って発生するものである。このときに発生
する圧力は、圧力波となって第２の液流路４内の第２の
液体を伝搬し、可動分離膜５に作用して、それにより、
可動分離膜５が変位して、第１の液流路３内の第１の液
体の吐出が開始される。

【００４０】発熱体２の表面全体に発生した気泡１０が
急速に成長していくと、膜状となる（図２（ｃ））。発
生初期のきわめて高い圧力による気泡１０の膨張は、可
動分離膜５をさらに変位せしめ、それにより、吐出口１
１からの第１の液流路３内の第１の液体の吐出が進む。

【００４１】その後、さらに気泡１０が成長すると、可
動分離膜５の変位が大きくなる（図２（ｄ））。なお、
図２（ｄ）に示す状態までは、可動分離膜５は、可動分
離膜５の発熱体２に対向する領域の中央部５Ｃに対して
その上流側部５Ａの変位と下流側部５Ｂの変位とがほぼ
等しくなるように伸長し続けている。

【００４２】その後、さらに気泡１０が成長すると、気
泡１０及び変位を続ける可動分離膜５が、それぞれ上流
側部５Ａよりも下流側部５Ｂが相対的に大きく吐出口方
向に変位し、それにより、第１の液流路３内の第１の液
体が、吐出口１１方向に直接的に移動せしめられる（図
２（ｅ））。

【００４３】このように、液体を吐出口方向へ直接移動
させるように可動分離膜５が下流側の吐出方向へ変位す
る工程を有することにより、より吐出効率が向上する。
さらに、相対的に上流側への液体の移動が少なくなり、
ノズル内、特に、可動分離膜５の変位領域への液体のリ
フィル（上流側からの補充）に有効に作用することにな
る。

【００４４】また、図２（ｄ）、図２（ｅ）に示すよう
に、可動分離膜５自体も図２（ｄ）から図２（ｅ）に変
化するように吐出口方向へ変位する場合、上述した吐出
効率及びリフィル効率をさらに向上させることができる
とともに、第１の液流路３内の発熱体２の投影領域の第
１の液体を吐出口方向へ輸送移動を生じさせ、吐出量の
向上を図ることができる。

【００４５】（第２の例）図３は、本発明に適用可能な
液体吐出方法の第２の例（初期段階から本発明の変位工
程を有する例）を説明するための流路方向の断面図であ
る。

【００４６】本例も上述した第１の例と基本的に同様な
構成で、図３に示すように、吐出口１１に直接連通した
第１の液流路１３内に、第１の共通液室１４３から供給
される第１の液体が満たされており、また、気泡発生領
域Ｂを有する第２の液流路１４に、発熱体１２によって
熱エネルギーを与えられることにより発泡する発泡用の
液体が満たされている。なお、第１の液流路１３と第２
の液流路１４との間には、第１の液流路１３と第２の液
流路１４とを互いに分離する可動分離膜１５が設けられ
ている。また、可動分離膜１５とオリフスプレート１９
とは互いに密着固定され、ここでもそれぞれの液流路内
の液体が混ざり合うことはない。

【００４７】図３（ａ）に示す初期状態においては、図
２（ａ）と同様に、第１の液流路１３内の液体が毛細管
力によって吐出口１１近傍まで引き込まれている。な
お、本例においては、吐出口１１が発熱体１２の第１の
液流路１３への投影領域に対し、下流側に位置してい
る。

【００４８】この状態において、発熱体１２（本形態に
おいては、４０μｍ×１１５μｍの形状を有する発熱抵
抗体）に熱エネルギーが与えられると、発熱体１２が急
速に加熱され、気泡発生領域Ｂの第２の液体に接触する
表面は第２の液体を加熱発泡させる（図３（ｂ））。こ
の加熱発泡により生じる気泡１０は、米国特許第４，７
２３，１２９号に記載されているような膜沸騰現象に基
づく気泡であり、発熱体表面全域に一斉にきわめて高い
圧力を伴って発生するものである。このときに発生する
圧力は、圧力波となって第２の液流路１４内の第２の液
体を伝搬し、可動分離膜１５に作用して、それにより、
可動分離膜１５が変位して、第１の液流路１３内の第１
の液体の吐出が開始される。

【００４９】発熱体１２の表面全体に発生した気泡１０
が急速に成長していくと、膜状となる（図３（ｃ））。
発生初期のきわめて高い圧力による気泡１０の膨張は、
可動分離膜１５をさらに変位せしめ、それにより、吐出
口１からの第１の液流路１３内の第１の液体の吐出が進
む。このとき、図３（ｃ）に示すように、可動分離膜１
５は、初期の段階から可動領域のうち、上流側部１５Ａ
よりも下流側部１５Ｂの変位が相対的に大きく変位して
いる。それにより、第１の液流路１３内の第１の液体が
吐出口１１へ初期から効率良く移動せしめられる。

【００５０】その後、さらに気泡１０が成長すると、図
３（ｃ）の状態に対して可動分離膜１５の変位及び気泡
の成長が促進されるため、それに伴って可動分離膜１５
の変位も大きくなる（図３（ｄ））。特に、可動領域の
下流側部１５Ｂが上流側部１５Ａ及び中央部１５Ｃより
もさらに大きく吐出口方向に変位することにより、第１
の液流路１３内の第１の液体が吐出口方向に直接的に加
速して移動するとともに、上流側部１５Ａの変位が全工
程中で少ないため、上流方向への液移動が少なくなる。

【００５１】したがって、吐出効率、とりわけ吐出速度
を向上させることができるとともに、ノズルの液体のリ
フィル及び吐出液滴の体積の安定化にも有利となる。

【００５２】その後、さらに気泡１０が成長すると、可
動分離膜１５の下流側部１５Ｂ及び中央部１５Ｃがさら
に吐出口方向に変位、伸長し、上述した効果、すなわ
ち、吐出効率及び吐出速度の向上が図られる（図３
（ｅ））。特に、この場合の可動分離膜１５の形状にお
いては、断面形状から示されるものだけではなく、液流
路の幅方向の変位、伸長も大きくなるため、第１の液流
路１３内の第１の液体を吐出口方向に移動させる作用領
域が大きくなり、相乗的に吐出効率が向上する。特に、
このときの可動分離膜１５の変位形状を人間の鼻の形状
に類似していることから鼻形状と称する。なお、この鼻
形状においては、図３（ｅ）に示すように、初期状態に
おいて上流側に位置していたＢ点が初期状態において下
流側に位置していたＡ点よりも下流側に位置するような
「Ｓ」字形状や図２（ｅ）のようにこれらのＡ，Ｂ点が
同等の位置にあるような形状を含むものとする。

【００５３】（可動分離膜に適用可能な変位の例）図４
は、本発明の液体吐出方法における可動分離膜の変位工
程を説明するための流路方向の断面図である。

【００５４】なお、本例においては、特に、可動分離膜
の可動範囲及び変位の変化に着目して説明を行うため、
気泡や第１の液流路や吐出口の図示は省略するが、いず
れの図も基本的な構成として、第２の液流路２４のう
ち、発熱体２２の投影領域近辺が気泡発生領域Ｂであ
り、第２の液流路２４と第１の液流路２３とは可動分離
膜２５によって、常時、すなわち初期から変位期間にわ
たって実質的に分離されている。また、発熱体２２の下
流側端部（図中Ｈ線）を境に下流側に吐出口、上流側に
第１の液体の供給部が設けられている。なお、この例以
降における「上流側」、「下流側」は、可動分離膜の可
動範囲の中央部から見て、流路の液体流れ方向に関して
の意味である。

【００５５】図４（ａ）に示すものにおいては、可動分
離膜２５が、初期状態から図中、、の順で変位し
ていき、上流側よりも下流側の方が大きく変位する工程
を初期から有しており、特に、吐出効率を高めるととも
に下流側の変位が第１の液流路２３内の第１の液体を吐
出口方向へ押し出すような移動を生じさせる作用がある
ため、吐出速度の向上を図ることができる。なお、図４
（ａ）では、上記可動範囲は実質一定とした。

【００５６】図４（ｂ）に示すものにおいては、可動分
離膜２５が、図中、、の順で変位していくに従っ
て、可動分離膜２５の可動範囲が吐出口側へ移動または
拡大している。この形態において、上記可動範囲はその
上流側が固定されている。ここで可動分離膜２５の下流
側が上流側よりも大きく変位していくと共に、気泡の成
長自体をも吐出口方向に成長させることができるため、
吐出効率をより一層高めることができる。

【００５７】図４（ｃ）に示すものにおいては、可動分
離膜２５が、初期状態から図中に示す状態までは上
流側と下流側とが均等または上流側の方がやや大きく変
位するが、図中からに示すようにさらに気泡が成長
すると、下流側の方が上流側よりも大きく変位する。そ
れにより、可動領域上部の第１の液体をも吐出口方向へ
移動させることができ、吐出効率を向上させることがで
きるとともに、吐出量を増大させることができる。

【００５８】さらに、図４（ｃ）中に示す工程におい
ては、可動分離膜２５のある点Ｕが、初期状態において
それによりも下流に位置していた点Ｄよりも吐出口側に
変位するため、この膨張して吐出口側に突き出した部分
によってより一層吐出効率が向上する。なお、この形状
を、前述したように鼻形状と称する。

【００５９】以上説明したような工程を有する液体吐出
方法が本発明に適用可能だが、図４に示したものはそれ
ぞれ必ずしも独立したものではなく、それぞれの成分を
を有する工程も本発明に適用可能とする。また、鼻形状
を有する工程も、図４（ｃ）に示したものだけでなく、
図４（ａ），（ｂ）に示したものにも導入可能である。
また、図４において用いた可動分離膜においては、伸縮
性を有するか否かは問わず、予めたるみを持たせたもの
でもよい。また、図面上の可動分離膜の厚さは特に寸法
上の意味はない。

【００６０】なお、本明細書中の「方向規制手段」は、
可動分離膜自体の構成もしくは特徴によるもの、気泡発
生手段の可動分離膜に対する作用もしくは配置関係、気
泡発生領域周囲の流体抵抗関係、可動分離膜に直接ある
いは間接的に作用する部材、または、可動分離膜の変位
もしくは伸長を規制する部材（手段）のいずれか少なく
とも１つを対象とするもので、本願が規定する「変位」
をもたらすもの全てを含むものである。したがって、本
願発明には、上記方向規制手段の複数（２つ以上）を含
む実施形態は当然含まれる。ただし、以下に記載する実
施例としては、複数の方向制御手段を任意に組み合せせ
たものは明記していないが、本発明は、以下の実施例に
限られることはない。

【００６１】図５は、液体輸送装置の発熱体と第２の液
流路との配置関係の一例を説明するための図である。図
示のように、可動分離膜５をはずした第２の液流路４を
上方から見た形状が、下流側に可動分離膜が変位し易く
なるように、各ヒータに対し下流側に気泡の成長を促す
空間を設けてある。狭窄部９は残留した気泡を取り除く
ため、発熱体上に発泡液を供給するための開口部とな
る。また、図６は、図５とは異なる構造の液体輸送装置
の第２の液流路と発熱体との配置関係を説明するための
図である。なお、いずれも図の下方が、輸送される液体
の下流になっている。

【００６２】図５に示すように、第２の液流路４におい
ては、発熱体２の前後に狭窄部９が設けられており、発
泡時の圧力が第２の液流路４を伝って隣接する発熱体２
上へ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。なお、本形態においては、発泡液の供給が輸
送液の供給と同様に可動分離膜５の下を通して導かれる
構造となっているが、本発明は必ずしもこれに限られる
ものではなく、液体の流れ方向に対して横幅が多少広く
なってもよければ、図６に示すように発泡液の専用液流
路と、その液流路から発泡室に導くような構造の液流路
であってもよい。この場合においても、発熱体２の両サ
イドには狭窄部９が設けられ、圧力が両サイドに逃げる
のを防止する構造となっている。

【００６３】図７は、本発明の液体輸送装置の第２実施
例の構成を示す流路方向の断面模式図であり、実線は非
輸送時の状態を示し、点線は輸送時の状態を示す。図８
は輸送時の様子を示す外観図である。

【００６４】本形態は図７に示すように、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（本形
態においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗
体）が複数（３個図示）設けられた基板１上に、発泡液
用の第２液流路４が設けられ、その上に輸送液用の第１
液流路３が設けられている。また、第１液流路３と第２
液流路４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動
分離膜５が設けられており、第１液流路３内の輸送液と
第２液流路４内の発泡液とが区分されている。

【００６５】発熱体２の面方向上方の投影部分に位置す
る部分の可動分離膜５には、発熱体２に対向するように
面して、下流側に自由端６ｃを有する圧力方向制御部材
６が設けられており、後述するように、発泡液の発泡に
よって圧力方向制御部材６が第１液流路３側に変位する
とともに、可動分離膜の変形が大きくなるように動作す
る。圧力方向制御部材６は可動分離膜５と同じ材質であ
てもよいし、また金属で構成されてもよい。

【００６６】また、圧力方向制御部材においては、液体
の輸送動作によって、供給室（不図示）から下流側へ流
れる液体の流れの上流側に支点６ｄを持ち、この支点６
ｄに対して下流側に自由端６ｃ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２か
ら１０〜１５μｍ程度の距離を隔てて設けられている。
なお、発熱体２と可動分離膜５との間が気泡発生領域Ｂ
となる。

【００６７】発熱体２を発熱させることにより、可動分
離膜５と発熱体２との間の気泡発生領域Ｂ内の発泡液に
熱が作用し、発泡液に米国特許第４，７２３，１２９号
明細書に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡
が発生する。気泡の発生に基づく圧力は、可動分離膜５
に優先的に作用し、可動分離膜５は図に示すように、圧
力方向制御部材が下流側に大きく開くように変位する。
それにより、気泡発生領域Ｂにおいて発生した気泡によ
る圧力が下流側に導かれる。

【００６８】以下に、上記のように構成された液体輸送
装置の輸送動作について詳細に説明する。

【００６９】図９は、液体輸送装置の動作を説明するた
めの図である。

【００７０】図９（ａ）においては、すべての発熱体２
に電気エネルギー等のエネルギーが印加されておらず、
発熱体２において熱は発生していない。なお、圧力方向
制御部材６は、基板１と略平行な第１の位置にある。

【００７１】ここで重要なことは、圧力方向制御部材６
が、発熱体２における発熱によって発生した気泡に対し
て少なくとも下流側部分に対面する位置まで設けられて
いることである。つまり、気泡の下流側が圧力方向制御
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２の面積中心より下流（発熱体２の面積中心を通っ
て流路の長さ方向に直交する線より下流）の位置まで圧
力方向制御部材６が配されている。

【００７２】いま、上流側の発熱体２（図の右端）に電
気エネルギー等が印加されると、発熱体２が発熱して発
生した熱によって気泡発生領域Ｂ内を満たす発泡液体の
一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡１０が発生する。
気泡１０が発生すると、可動分離膜５とその上の圧力方
向制御部材６が、気泡１０の発生に基づく圧力により、
気泡１０の圧力の伝搬方向を下流（輸送）方向に導くよ
うに第１の位置から第１液流路３側へ向けて変位する。

【００７３】前述したように、重要なことは、可動分離
膜５と圧力方向制御部材６の自由端６ｃを下流側に配置
し、支点６ｄを上流側（供給側）に位置するように配置
して、圧力方向制御部材の少なくとも一部を発熱体２の
下流部分すなわち気泡１０の下流部分に対面させること
である。

【００７４】さらに気泡１０が成長すると、気泡発生に
伴う圧力に応じて可動分離膜５上の圧力方向制御部材が
第１液流路３側にさらに変位する。これに伴い、自由端
側の可動分離膜は、下流方向に大きくふくらむ。この結
果、発生した気泡１０は上流より下流に大きく成長し、
圧力方向制御部材が第１の位置（点線位置）から第２の
位置へ大きく変位する（図９（ｂ））。図８はその外観
の様子を示す図である。このように、気泡１０の成長
に応じて可動分離膜５上の圧力方向制御部材が第１液流
路３側に徐々に変位していくことによって、自由端側に
気泡１０が成長し、可動分離膜が下流方向に大きくふく
らむため、気泡１０の発生による圧力が下流方向に均一
に向かう。それにより、第１液流路３内の液体の輸送効
率が高まる。なお、可動分離膜５は、発泡圧を下流方向
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１０の成長方向を制御することができる。

【００７５】その後、発熱体２へのエネルギー印加を止
めると、気泡１０が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気
泡内部圧力の減少によって急速に収縮し消滅すると、第
２の位置まで変位していた可動分離膜５上の圧力方向制
御部材６は、気泡１０の収縮による負圧と可動分離膜５
自身のばね性による復元力によって図９（ａ）に示した
と同様の初期の位置（第１の位置）に戻る（図９
（ｄ））。

【００７６】また、消泡時には、流された液体の体積分
を補うために、上流側すなわち液供給側及び下流側から
液体が流れ込んでくる。

【００７７】１つの発熱体の動作はこのようにして一巡
するが、このような動作を複数設けた発熱体について、
順次流れの上流側から下流側に向けて図９（ａ）→
（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順に繰り返すことによって、
第１液流路３の液体を上流側から下流側に向けて順次輸
送することができる。

【００７８】また、発熱体を順次駆動する速度を変化さ
せることにより圧力方向制御部材の変位のタイミングを
変化させることができ、輸送量などを変動可能とするこ
とができる。

【００７９】液体輸送装置の第３実施例について説明す
る。

【００８０】図１０は、液体輸送装置の第３実施例の構
成及びその動作を説明するための図である。

【００８１】第３実施例では、液流路３の左右いずれの
方向にも切り換えて輸送することができるものである。
構成としては、図１０（ａ）に示すように、２グループ
を構成する発熱体Ａ及びＢが交互に配置されている。

【００８２】輸送動作としては、図１０（ｂ）に示す矢
印方向に液を輸送する場合、Ａグループの発熱体を矢印
方向の上流側から順次に発熱駆動させる。また、図１０
（ｃ）に示す矢印方向に液を輸送する場合、Ｂグループ
の発熱体を矢印方向の上流側から順次に発熱駆動させ
る。このように、２グループの発熱体Ａ及びＢのいずれ
を発熱させるかを選択することによって、左右いずれの
方向にも輸送することができる。

【００８３】本実施例は、液体の輸送方向を切換えて行
うことができるため、液体吐出ヘッドへの適用も可能で
あるが、油性液体やガソリン等の熱に対する影響の大き
い液体の輸送にも使用することができる。

【００８４】また、輸送方向を短時間で又は適切なシー
ケンスやタイミングで交互に切り換える本発明実施例で
は、液体の攪拌を行うこともできるため、攪拌を必要と
するような液体には特に有効であり、単に方向性を切り
換える構成は、必要に応じた液体の状態を変更できるの
で、応用の範囲を限定することなく、利用価値の高いも
のである。

【００８５】図１１は、２グループを構成する発熱体Ａ
及びＢと第２の液流路との配置関係の一例を説明するた
めの図である。図示のように、可動分離膜５をはずした
第２の液流路４を上方から見た形状が、２グループを構
成する発熱体Ａ及びＢが、それぞれ、下流側に可動分離
膜が変位し易くなるように、各ヒータに対し下流側に気
泡の成長を促す空間を設けてある。狭窄部９は残留した
気泡を取り除くため、発熱体上に発泡液を供給するため
の開口部となる。また、図１２は、図１１とは異なる構
造の液体輸送装置の２グループを構成する発熱体Ａ及び
Ｂと第２の液流路との配置関係を説明するための図であ
る。この例でも、可動分離膜５をはずした第２の液流路
４を上方から見た形状が、２グループを構成する発熱体
Ａ及びＢが、それぞれ、下流側に可動分離膜が変位し易
くなるように、各ヒータに対し下流側に気泡の成長を促
す空間を設けてある。

【００８６】図１１に示すように、第２の液流路４にお
いては、発熱体２の前後に狭窄部９が設けられており、
発泡時の圧力が第２の液流路４を伝って隣接する発熱体
２上へ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。なお、本形態においては、発泡液の供給が
輸送液の供給と同様に可動分離膜５の下を通して導かれ
る構造となっているが、本発明は必ずしもこれに限られ
るものではなく、液体の流れ方向に対して横幅が多少広
くなってもよければ、図１２に示すように発泡液の専用
液流路と、その液流路から発泡室に導くような構造の液
流路であってもよい。この場合においても、発熱体２の
両サイドには狭窄部９が設けられ、圧力が両サイドに逃
げるのを防止する構造となっている。

【００８７】液体輸送装置の第４実施例について説明す
る。

【００８８】図１３は、液体輸送装置の第４実施例の構
成及びその動作を説明するための図である。

【００８９】第４実施例も第３実施例と同様に、液流路
３の左右いずれの方向にも切り換えて輸送することがで
きるものである。構成としては、図１３（ａ）に示すよ
うに、２グループの発熱体Ａ及びＢを基板に交互に配置
し、また可動分離膜５上には、圧力方向制御部材６が発
熱体Ａ及びＢの中間点を支点６ｄとし、その両自由端６
ｃは両発熱体のそれぞれの面積中心を越える位置に配置
されている。

【００９０】輸送動作としては、図１３（ｂ）に示す矢
印方向に液を輸送する場合、Ａグループの発熱体を矢印
方向の上流側から順次に発熱駆動させる。なた、図１３
（ｃ）に示す矢印方向に液を輸送する場合、Ｂグループ
の発熱体を矢印方向の上流側から順次に発熱駆動させ
る。このように、２グループの発熱体Ａ及びＢのいずれ
を発熱させるかを選択することによって、左右いずれの
方向にも輸送することができる。図１４（ａ）、（ｂ）
は、それぞれ、輸送時の様子を示す外観図である。

【００９１】液体輸送装置の第５実施例について説明す
る。

【００９２】図１５は、液体輸送装置の第５実施例の構
成及びその動作を説明するための図である。

【００９３】第５実施例は、輸送液の輸送を行なうと同
時に、そのリフィル、発泡液の移送とそのリフィルを行
なうことができるものである。、可動分離膜は発熱体２
より下流側の可動領域が長くなるように配されている。

【００９４】液の輸送及びリフィルの動作としては、図
１５（ａ）に示す初期状態では、すべての発熱体２に電
気エネルギー等のエネルギーが印加されておらず、発熱
体２において熱は発生していない。なお、圧力方向制御
部材６は、基板１と略平行な第１の位置にある。

【００９５】上流側の発熱体２による発泡により、同図
（ｂ）のように、第１液流路３の液体が図中の矢印方向
に流れ始める。

【００９６】次いで、下流側の発熱体２による発泡で、
第１液流路の液体が図中の下流の矢印方向にさらに押し
流される（同図（ｃ））。

【００９７】この時、上流側の発熱体では消泡による負
圧力によって可動分離膜５と圧力方向制御部材６とが初
期位置を越えて第２液流路側４へ変位する。すると、圧
力方向制御部材６の自由端６ｃ周辺では局部的に負圧が
生じ、供給側より矢印方向へ輸送液を供給するのをアシ
ストする作用が働く。とともに、第２液流路４内では発
熱体上で消泡の負圧力により発泡液の供給側より液を発
熱体上へ引き込む働きをする。

【００９８】また、下流側の発熱体２、圧力方向制御部
材６周辺では、同図（ｄ）に示すように、同図（ｃ）と
同じ消泡による状態が発生する。一方、上流の圧力方向
制御部材は、初期状態に戻るまで振動をくり返すので、
このとき、圧力方向制御部材、可動分離膜は第１液流路
側へ僅かに変位し、このとき生ずる微少な負圧力でさら
に発泡液を引き込む。その後、同図（ｅ）に見られるよ
うに、初期状態に復帰する。

【００９９】なお、本実施例においては、圧力方向制御
部材を用いたが、圧力方向制御部材が無くても輸送を行
うことができる。

【０１００】液体輸送装置の第６実施例について説明す
る。

【０１０１】図１６は、液体輸送装置の第６実施例の構
成及びその動作を説明するための図である。第６実施例
は、これまでの実施例に見られた圧力方向制御部材の代
りに上方変位規制部材を用いるものである。

【０１０２】上方変位規制部材７は、これまでの圧力方
向制御部材のように可動性ではないが、その材質および
発熱体２に対する配置関係などを考慮して、これまでの
実施例における圧力方向制御部材と同様に、成長する気
泡の圧力を輸送方向に効果的に導くような作用を得るこ
とができる。

【０１０３】液体輸送装置の第７実施例について説明す
る。

【０１０４】図１７は、液体輸送装置の第７実施例の構
成及びその動作を説明するための図である。第７実施例
は、末端にある可動分離膜の変位方向に液流路が折曲す
る例である。

【０１０５】これまでの実施例の動作説明からも明らか
のように、液流路が途中で折曲する場合であっても、液
体輸送装置として機能するものである。

【０１０６】なお、本実施例においては、圧力方向制御
部材を用いたが、圧力方向制御部材が無くても輸送を行
うことができる。

【０１０７】液体輸送装置の第８実施例について説明す
る。

【０１０８】図１８は、液体輸送装置の第８実施例の構
成及びその動作を説明するための図である。第８実施例
は、第７実施例において圧力方向制御部材の代りに上方
変位規制部材７を用いるものである。この上方変位規制
部材によっても、これまでの実施例における圧力方向制
御部材と同様に、成長する気泡の圧力を輸送方向に効果
的に導くような作用を得ることができる。

【０１０９】以上述べたように、本実施例の構成による
と、輸送液と発泡液とを別液体とし、発泡液の発泡で生
じた圧力を可動分離膜５に作用させることによって輸送
液を輸送することができる。このため、従来、熱を加え
ても発泡が十分に行われにくい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液流路３
に供給し、発泡液に発泡が良好に行われる液体（エタノ
ール：水＝４：６の混合液１〜２ｃｐ程度等）を第２液
流路４に供給することで良好に輸送させることができ
る。

【０１１０】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、発泡を安定化させ、良好な輸送を行うことができ
る。

【０１１１】さらに、本発明の装置の構造においては上
述した実施例において説明したような効果をも生じるた
め、さらに高輸送効率、高圧力で高粘性液体等の液体を
輸送することができる。

【０１１２】また、加熱に弱い液体の場合においても、
この液体を第１液流路３に輸送液として供給し、第２液
流路４で熱的に変質しにくく良好に発泡を生じる液体を
供給すれば、加熱に弱い液体に熱的な害を与えることな
く、しかも上述したように高輸送効率、高圧力で輸送す
ることができる。

【０１１３】次に、これまで説明した液体輸送装置を用
いた液体吐出ヘッドの実施例について、図面に基づいて
詳細に説明する。（第９実施例）図１９は、液体吐出ヘッドに適用した実
施例の構成および動作を説明するための液体吐出部の断
面図である。

【０１１４】本実施例において、１１は液体を吐出する
吐出口であり、３は吐出口１１と直接連通する第１液流
路である。第１液流路３内には吐出口１１より吐出され
る吐出液として第１液が充填されている。４は第１液流
路３と隣接して設けられた第２液流路であり、それぞれ
の液流路は可動分離膜５により常時実質的に分離されて
いる。前述した分離する部材は、可動しない部分は膜状
のものでも板状のものでもよいが、本実施例では分離壁
８を用い、各流路の可動部以外の全域を分離している。
２は第２の液体を加熱し膜沸騰させるための発熱体であ
り、第２液流路４内には発熱体２によって膜沸騰による
気泡が発生する部分である気泡発生領域Ｂがある。

【０１１５】可動分離膜５には、第１液流路３側への変
位と第２液流路４側への変位が可能な可動領域があり、
可動領域は気泡発生領域に少なくとも一部対面し、かつ
吐出側への第１液の流れ方向に対し、下流側に位置す
る。

【０１１６】なお、本実施例においては、吐出口１１は
可動分離膜５の可動領域の下流側に位置する。可動分離
膜５の可動領域以外の部分は、第１および第２の液流路
側に動きを抑制または固定されているが、第１液流路３
側への可動領域と第２液流路４への可動領域は異なって
いても、気泡発生領域Ｂの面積中心よりいずれの側への
可動領域の面積中心が下流側に位置していればよい。（第１０実施例）図２０（ａ）〜（ｅ）は、液体吐出ヘ
ッドの構成および動作（特に最大発泡以降）を説明する
ためのノズルの断面図である。

【０１１７】本実施例では、発熱体２より上流側の可動
分離膜５の可動領域が長くなるよう、発熱体２と分離壁
８の窓が配されている。、可動分離膜５は振動を与える
と、その波動は吐出口方向に向かうように構成されてい
る。図示していないが可動分離膜５の上流側の支点とな
る部分は、第２の発泡液流路４の壁とノズルの壁により
固定されている。図２０（ａ）、（ｅ）は静止状態で
る。

【０１１８】前述のように、発熱体２上に気泡が成長す
ると可動分離膜５が第１液流路３に変位する（図２０
（ｂ））。吐出口１１から液体が吐出後、気泡１０が前
述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の現象によっ
て急速に収縮し消滅すると、変位していた可動分離膜５
は、自身の伸縮性と、それにもまして気泡１０の収縮に
よる負圧によって図２０（ｃ）に示すように、可動分離
膜５は第２液流路４側に変位する。消泡後も、変位した
領域に近接した領域が追従して変位する。そして、この
進行する波動のうねりが、液流路内の液体を輸送するこ
とで、吐出液体のリフィルが促される（図２０（ｃ）
（ｄ））。

【０１１９】可動分離膜５の可動領域を充分長くとるこ
とで波動は減衰し、初期位置に戻ることで吐出液体のリ
フィルは完了する。波動の収束は可動分離膜の可動領域
の吐出側に振動吸収部材を設置することで行なってもよ
い。また、本実施例では各ノズル毎に発泡液も循環する
形態としてもよく、可動分離膜の進行波によって発泡液
体も移動し循環する（図２０（ｄ））。また、この場合
は蓄熱防止、残留気泡の除去にも効果ある。

【０１２０】上記実施例のように、発熱体下流に可動分
離膜の可動領域を設けることで、可動分離膜の波動は液
体のリフィルを促すため、従来よりも高速吐出に対応で
きる。

【０１２１】また、実施例において柔らかい素材の可動
分離膜を使用した方がより高い効果が得られる。可動分
離膜の厚さを薄くすることでも同様の効果が得られる。

【０１２２】以下に、これまで説明した実施例に付随す
る具体例について説明する。

【０１２３】まず、液体に熱を与えるための発熱体が設
けられた素子基板の構成について説明する。

【０１２４】図２１は、本発明の液体吐出装置の一構成
例を示す縦断面図で、（ａ）は後述する保護膜がある装
置を示す図、（ｂ）は保護膜がない装置を示す図であ
る。

【０１２５】図２１に示すように、素子基板１１０上
に、第２の液流路１０４と、分離壁となる可動分離膜１
０５と、可動部材１３１と、第１の液流路１０３と、第
１の液流路１０３を構成する溝が設けられている溝付部
材１３２とが設けられている。

【０１２６】素子基板１１０には、シリコン等の基体１
１０ｆ上に、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１１０ｅが成膜されており、
その上に０．０１〜０．２μｍ厚の発熱体を構成するハ
フニュウムボライド（ＨｆＢ ₂ ）、チッ化タンタル（Ｔ
ａＮ）、タンタルアルミ（ＴａＡｌ）等の電気抵抗層１
１０ｄと、０．２〜１．０μｍ厚のアルミニウム等の配
線電極１１０ｃとがパターニングされている。この２つ
の配線電極１１０ｃから電気抵抗層１１０ｄに電圧を印
加し、電気抵抗層１１０ｄに電流を流して発熱させる。
配線電極１１０ｃ間の電気抵抗層１１０ｄ上には、酸化
シリコンやチッ化シリコン等の保護層１１０ｂが０．１
〜０．２μｍ厚で形成され、さらにその上に、０．１〜
０．６μｍ厚のタンタル等の耐キャビテーション層１１
０ａが成膜されており、インク等各種の液体から電気抵
抗層１１０ｄを保護している。

【０１２７】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１１０ａとして用いられる。

【０１２８】また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み
合わせにより上述の保護層を必要としない構成でもよ
く、その例を図２１（ｂ）に示す。

【０１２９】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。特に、本発明において、発泡のための液
体を吐出液と分離して発泡に適したものにできるため、
このように保護層がない場合に有利である。

【０１３０】このように、上述した実施例における発熱
体１０２の構成としては、配線電極１１０ｃ間の電気抵
抗層１１０ｄ（発熱部）だけででもよく、また電気抵抗
層１１０ｄを保護する保護層を含むものでもよい。

【０１３１】本実施例においては、発熱体１０２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、本発明は、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。

【０１３２】なお、前述の素子基板１１０には、発熱部
を構成する電気抵抗層１１０ｄとこの電気抵抗層１１０
ｄに電気信号を供給するための配線電極１１０ｃとで構
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。

【０１３３】また、上述したような素子基板１１０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、電気抵抗層１１０ｄに配線電極１１０
ｃを介して矩形パルスを印加し、配線電極１１０ｃ間の
電気抵抗層１１０ｄを急峻に発熱させればよい。

【０１３４】図２２は、図２１に示した電気抵抗層１１
０ｄに印加する電圧波形を示す図である。

【０１３５】上述した実施例における液体吐出装置にお
いては、それぞれ電圧２４Ｖ、パルス幅７μｓｅｃ、電
流１５０ｍＡ、電気信号を６ｋＨｚで加えることで発熱
体を駆動させ、前述のような動作によって、吐出口から
液体であるインクを吐出させた。しかしながら、本発明
における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。

【０１３６】以下に、部品点数の削減を図りながらも、
２つの共通液室を有し、各共通液室に異なる液体を良好
に分離して導入することができ、コストダウンを可能と
する液体吐出装置の構造例について説明する。

【０１３７】図２３は、本発明の液体吐出装置の一構成
例を示す模式図であり、図２１において示した例と同じ
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。

【０１３８】図２３に示す液体吐出装置における溝付部
材１３２は、吐出口１０１を有するオリフィスプレート
１３５と、複数の第１の液流路１０３を構成する複数の
溝と、複数の第１の液流路１０３に共通して連通し、第
１の液流路１０３に液体（吐出液）を供給するための第
１の共通液室１４３を構成する凹部とから概略構成され
ている。

【０１３９】この溝付部材１３２の下側部分に可動部材
１３１と少なくとも一部において接着された可動分離膜
１０５を接合することにより、複数の第１の液流路１０
３が形成される。溝付部材１３２には、その上部から第
１の共通液室１４３内に到達する第１の液体供給路１３
３が設けられており、また、その上部から可動部材１３
１及び可動分離膜１０５を突き抜けて第２の共通液室１
４４内に到達する第２の液体供給路１３４が設けられて
いる。

【０１４０】第１の液体（吐出液）は、図２３中矢印Ｃ
で示すように、第１の液体供給路１３３及び第１の共通
液室１４３を経て第１の液流路１０３に供給され、第２
の液体（発泡液）は、図２３中矢印Ｄで示すように、第
２の液体供給路１３４及び第２の共通液室１４４を経て
第２の液流路１０４に供給されるようになっている。

【０１４１】なお、本実施例においては、第２の液体供
給路１３４が第１の液体供給路１３３と平行して配され
ているが、本発明は、これに限られることはなく、第１
の共通液室１４３の外側に設けられた可動分離膜１０５
を貫通して、第２の共通液室１４４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。

【０１４２】また、第２の液体供給路１３４の太さ（直
径）に関しては、第２の液体の供給量を考慮して決めら
れ、第２の液体供給路１３４の形状においては、丸形状
である必要はなく矩形状等でもよい。

【０１４３】また、第２の共通液室１４４においては、
溝付部材１３２を可動分離膜１０５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、基板１
１０上にドライフィルムで共有液室枠と第２の液路壁を
形成し、可動分離膜１０５を固定した溝付部材１３２と
可動分離膜１０５との結合体と基板１１０とを貼り合わ
せることにより第２の共通液室１４４や第２の液流路１
０４を形成してもよい。

【０１４４】図２４は、本発明の液体吐出装置の一構成
例を示す分解斜視図である。

【０１４５】本実施例においては、アルミニウム等の金
属で形成された支持体１３６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１０２としての電気熱変換素子が複数設け
られた素子基板１１０が設けられている。

【０１４６】素子基板１１０上には、ＤＦドライフィル
ムにより形成された第２の液流路１０４を構成する複数
の溝と、複数の第２の液流路１０４に連通し、それぞれ
の第２の液流路１０４に発泡液を供給するための第２の
共通液室（共通発泡液室）１４４を構成する凹部と、前
述した可動部材１３１が接着された可動分離膜１０５と
が設けられている。

【０１４７】溝付部材１３２においては、可動分離膜１
０５と接合されることで第１の液流路（吐出液流路）１
０３を構成する溝と、この吐出液流路に連通し、それぞ
れの第１の液流路１０３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）１４３を構成するための凹
部と、第１の共通液室１４３に吐出液を供給するための
第１の液体供給路（吐出液供給路）１３３と、第２の共
通液室１４４に発泡液を供給するための第２の液体供給
路（発泡液供給路）１３４とを有している。第２の液体
供給路１３４は、第１の共通液室１３３の外側に設けら
れた可動部材１３１及び可動分離膜１０５を貫通して第
２の共通液室１４４に連通する連通路に繁がっており、
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１４４に供給することができる。

【０１４８】なお、素子基板１１０、可動部材１３１、
可動分離膜１０５及び溝付部材１３２の配置関係は、素
子基板１１０の発熱体１０２に対応して可動部材１３１
が配置されており、この可動部材１３１に対応して第１
の液流路１０３が設けられている。また、本実施例にお
いては、第２の液体供給路１３４を１つの溝付部材１３
２に設けた例について示したが、液体の供給量に応じて
複数個設けてもよい。さらに、第１の液体供給路１３３
と第２の液体供給路１３４の流路断面積は供給量に比例
して決めればよい。このような流路断面積の最適化によ
り、溝付部材１３２等を構成する部品のより一層の小型
化を図ることも可能である。

【０１４９】以上説明したように本実施例によれば、第
２の液流路１０４に第２の液体を供給する第２の液体供
給路１３４と、第１の液流路１０３に第１の液体を供給
する第１の液体供給路１３３とが同一の溝付部材１３２
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。

【０１５０】また、第２の液流路１０４に連通した第２
の共通液室１４４への第２の液体の供給においては、第
１の液体と第２の液体とを分離する可動分離膜１０５を
突き抜ける方向で第２の液流路１０４によって行われる
構造であるため、可動分離膜１０５と溝付部材１３２と
発熱体１０２が形成された基板１１０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ともに、貼り
合わせ精度が向上し、良好に吐出させることができる。

【０１５１】また、第２の液体は、可動分離膜１０５を
突き抜けて第２の共通液室１４４へ供給されるため、第
２の液流路１０４への第２の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。

【０１５２】上述したように本発明においては、可動部
材１３１が接着された可動分離膜１０５を有する構成に
よって、従来の液体吐出装置よりも高い吐出力や吐出効
率でしかも高速に液体を吐出させることができる。発泡
液として前述のような性質の液体を用いればよく、具体
的には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、
イソプロパノール、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−
オクタン、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、トリ
クレン、フレオンＴＦ、フレオンＢＦ、エチルエーテ
ル、ジオキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エ
チル、アセトン、メチルエチルケトン、水等およびこれ
らの混合物が挙げられる。

【０１５３】吐出液としては、発泡性の有無、熱的性質
に関係なく様々な液体を用いることができる。また、従
来、吐出が困難であった発泡性が低い液体、熱によって
変質、劣化しやすい液体や高粘度液体等であっても利用
することができる。

【０１５４】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
または発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動分
離膜や可動部材の動作等を妨げるような液体でないこと
が望まれる。

【０１５５】記録用の吐出液体としては、高粘度インク
等をも利用することができる。

【０１５６】その他の吐出液体としては、熱に弱い医薬
品や香水等の液体を利用することもできる。

【０１５７】発泡液と吐出液に以下で示すような組成の
液体を組み合わせて吐出させて記録を行った。その結
果、従来の液体吐出装置では吐出が困難であった十数ｃ
ｐ粘度の液体はもちろん１５０ｃｐという非常に高い粘
度の液体で良好に吐出することができ、高画質な記録物
を得ることができた。発泡液１エタノール４０ｗｔ％水６０ｗｔ％発泡液２水１００ｗｔ％発泡液３イソプロピルアルコール１０ｗｔ％水９０ｗｔ％吐出液１カーボンブラック５ｗｔ％（顔料インク約１５ｃｐ）ステレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体分離材（酸化１４０、重量平均分子量８０００）ｗｔ％モノエタノールアミン０．２５ｗｔ％グリセリン６．９ｗｔ％チオジグソコール５ｗｔ％エタノール３ｗｔ％水１６．７５ｗｔ％吐出液２（５５ｃｐ）ポリエチレングリコール２００１００ｗｔ％吐出液３（１５０ｃｐ）ポリエチレングリコール６００１００ｗｔ％ところで、前述したような従来吐出されにくいとされて
いた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向
性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が
悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこ
れらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上
述した実施例における構成においては、気泡の発生を発
泡液を用いることで充分に、しかも安定して行うことが
できる。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出
量の安定化を図ることができ、記録画像品位を著しく向
上することができた。

【０１５８】次に、本発明の液体吐出装置の製造工程に
ついて説明する。

【０１５９】大まかには、素子基板上に第２の液流路の
壁を形成し、その上に可動分離膜を取り付け、さらにそ
の上に第１の液流路を構成する溝等が設けられた溝付部
材を取り付ける。もしくは、第２の液流路の壁を形成し
た後、この壁の上に可動部材が接着された可動分離膜が
取り付けられた溝付部材を接合することで装置の製造を
行った。

【０１６０】さらに、第２の液流路の作製方法について
詳しく説明する。

【０１６１】まず、素子基板（シリコンウエハ）上に、
半導体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を有する電気熱変換
用素子を形成し、その後、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の表面に洗浄を施
した。さらに、密着性を向上させるには、素子基板表面
に紫外線−オゾン等による表面改質を行った後、例えば
シランカップリング剤（日本ユニカ製：Ａ１８９）をエ
チルアルコールで１重量％に希釈した液を上記改質表面
上にスピンコートすればよい。

【０１６２】次に、表面洗浄を行い、密着性を向上させ
た基板上に、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。

【０１６３】次に、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：Ｍ
ＰＡ−６００を用いて行い、約６００ｍＪ／ｃｍ² の露
光量で行った。

【０１６４】次に、ドライフィルムＤＦを、キシレンと
ブチルセルソルビ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の液流路の壁部
分として形成した。さらに、素子基板表面に残った残渣
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。

【０１６５】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。すなわち、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を接着剤
（東レ製：ＳＥ４４００）でアルミベースプレート上に
固定した。

【０１６６】次いで、予めアルミベースプレート上に接
合しておいたプリント基板と、ヒータボードとを直径
０．０５ｍｍのアルミワイヤで接続した。

【０１６７】次に、このようにして得られたヒータボー
ドに、上述の方法で溝付部材と可動分離膜との接合体を
位置決め接合した。すなわち、可動分離膜を有する溝付
部材とヒータボードとを位置決めし、押さえバネにより
係合、固定した後、インク・発泡液用供給部材をアルミ
ベースプレート上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付
部材とヒータボードとインク・発泡液用供給部材との隙
間をシリコーンシーラント（東芝シリコーン製：ＴＳＥ
３９９）で封止して完成させた。

【０１６８】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
材と可動分離膜とをあらかじめ、先の工程で接合してお
くことで、第１の液流路と可動部材の位置精度を高める
ことができる。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し、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。

【０１６９】なお、本実施例においては、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。

【０１７０】また、第１の液流路等は、吐出口を有する
オリフィスプレートと第１の液流路を構成する溝と、複
数の第１の液流路に共通に連通し第１の液体をそれぞれ
の液流に供給するための第１の共通液室を構成する凹部
を有する溝付天板を、上述した基板と可動分離膜の結合
体に接合することで形成した。可動分離膜は、この溝付
天板と第２の液流路壁とできょう持されることで固定さ
れる。なお、可動分離膜は基板側に固定されるだけでな
く、上述したように、溝付天板に固定された後、基板と
位置決め固定しても良い。

【０１７１】方向規制手段となる可動部材１３１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。

【０１７２】また、可動分離膜１０５の材質としては、
前述したポリイミドの他、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、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、シリコンゴム、ポリサルフォ
ン、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、成型性が良好で、弾性があり薄膜
化が可能な樹脂、およびその化合物が望ましい。

【０１７３】また、可動分離膜１０５の厚さは、分離壁
としての強度を達成でき、膨張、収縮が良好に動作する
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。

【０１７４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。（１）発泡の圧力発生領域における気泡の発生に伴う圧
力によって液体の流れの下流方向に自由端を有する圧力
方向制御部材を設けたため、発生した圧力を効率的に液
体の流れの下流方向に向かわせることができ、また、バ
ック波の影響を防止することができる。それにより、液
体の逆流が発生することはなく、高効率で、液体を輸送
することができる。

【０１７５】特に、複数の発泡圧力発生領域と、それに
対応した圧力方向制御部材を液体の流路に設け、液体の
流れの上流から下流に向けて順次駆動させた場合は、よ
り高効率で液体を輸送することが可能となる。（２）発熱体を駆動させるタイミングをコントロールす
ることにより、液体の流速を変化させることが可能とな
り、１／２０００ｇ／ｓｅｃ以下の微量定量の液体の輸
送が可能となる。（３）液流路を２つに分け、輸送される液と、発泡用の
液とを異なる液体を用いた場合、熱に弱い液体や発泡が
生じにくい液体においても輸送することができ、また、
発熱体上にコゲ等の堆積物が生成されることはない。（４）電気モーターにより駆動させる回転子を設ける必
要がないため、小型化が可能となり、近年において小型
化、軽量化が求められている医療機器やバイオテクノロ
ジー、ＯＡ機器等に組み込まれる場合においても、シス
テムが大型化することはない。

【０１７６】また、本発明の液体輸送装置を適用した構
成の液体吐出ヘッドによれば、以下に記載するような効
果を奏する。（１）気泡の発生によって生じた圧力により気泡発生領
域上に設けられた可動分離膜が膨張し、可動分離膜上に
配設された圧力方向制御部材が第１液流路側に変位して
前記圧力が第１液流路側の吐出口方向に導かれる構成と
したため、吐出口から高い吐出力で効率よく液体を吐出
することができる。（２）発泡によって生じた圧力により可動分離膜が伸び
て、気泡は上流より下流に向けて有効に大きく成長する
ことができる。それにより、圧力方向制御部材が第１液
流路側に、より大きく変位し、さらに効率よく高い吐出
力を得ることができる。（３）可動分離膜が気泡が収縮する際に、気泡の収縮に
伴う圧力に加えて圧力方向制御部材が有する弾性力によ
って元の位置に素早く復帰するため、圧力の作用方向の
制御に加え、第１液流路に吐出液をリフィルする速さが
高まり、高速の動作に於ても、安定した吐出を得ること
ができる。（４）液流路を可動分離膜によって、吐出用の液体が流
れる液流路と発泡用の液体が流れる液流路との２つの液
流路に分けたため、発熱体が設けられている液流路には
吐出用の液体が流れないので、吐出液に熱に弱い材料の
ものを使用した場合においても、発熱体上に堆積する堆
積物の量を低減させることができ、また、吐出液の選択
の自由度を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す流路方向の断
面模式図

【図２】本発明に適用可能な液体吐出方法の第１の例を
説明するための流路方向の断面図

【図３】本発明に適用可能な液体吐出方法の第２の例を
説明するための流路方向の断面図

【図４】本発明の液体吐出方法における可動分離膜の変
位工程を説明するための流路方向の断面図

【図５】液体輸送装置の発熱体と第２の液流路との配置
関係の一例を説明するための図

【図６】液体輸送装置の発熱体と第２の液流路との配置
関係の別の例を説明するための図

【図７】本発明の液体吐出ヘッドの第２実施例の構成を
示す流路方向の断面模式図

【図８】第２実施例における輸送時の様子を示す外観図

【図９】第２実施例の動作を説明するための図

【図１０】第３実施例の構成及びその動作を説明するた
めの図

【図１１】２グループを構成する発熱体Ａ及びＢと第２
の液流路との配置関係の一例を説明するための図

【図１２】２グループを構成する発熱体Ａ及びＢと第２
の液流路との配置関係の別の例を説明するための図

【図１３】本発明の第４実施例における可動分離膜の変
位工程を説明するための流路方向の断面図

【図１４】第４実施例における輸送時の様子を示す外観
図

【図１５】第５実施例の構成及びその動作を説明するた
めの図

【図１６】第６実施例の構成及びその動作を説明するた
めの図

【図１７】第７実施例の構成及びその動作を説明するた
めの図

【図１８】第８実施例の構成及びその動作を説明するた
めの図

【図１９】本発明、液体輸送装置の１適用例である液体
吐出ヘッド（第９実施例）の構成および動作を説明する
ためのノズルの断面図

【図２０】別の適応例である液体吐出ヘッド（第１０実
施例）の構成および動作（特に最大発泡以降）を説明す
るためのノズルの断面図

【図２１】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す縦断
面図であり、（ａ）は保護膜がある装置を示す図、
（ｂ）は保護膜がない装置を示す図

【図２２】図５に示した電気抵抗層に印加する電圧波形
を示す図

【図２３】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す模式
図

【図２４】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す分解
斜視図

【符号の説明】

１基板２、１２、２２発熱体３、１３、２３第１液流路４、１４、２４第２液流路５、１５、２５可動分離膜６圧力方向制御部材６ｃ自由端６ｄ支点７上方変位規制部材８分離壁９狭窄部１０気泡１１吐出口Ｂ気泡発生領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者工藤清光東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者杉山裕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)発明者種谷陽一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】気泡の発生により生じる圧力によって液
体を輸送する液体輸送方法において、輸送される液体が流れる第１液流路と、気泡を発生させ
る気泡発生領域を有する第２液流路と、前記気泡発生領
域に設けられ、前記気泡を発生させるための熱を発生さ
せる発熱体と、前記第１液流路と前記第２液流路とを分
離する可動分離膜とを有する装置を用い、前記気泡の発生により生じる圧力により前記可動分離膜
が変位する方向を規制する方向規制手段を有した前記可
動分離膜を前記第１液流路側に変位させて、前記圧力を
前記第１液流路側に導くことで前記第１液流路内の液体
を輸送することを特徴とする液体輸送方法。
【請求項２】請求項１に記載の液体輸送方法におい
て、発熱体が複数個設けられ、順次駆動させることによ
り液体を輸送することを特徴とする液体輸送方法。
【請求項３】請求項２に記載の液体輸送方法におい
て、流れの上流から下流に作用する気泡発生領域と、流
れの下流から上流に作用する気泡発生領域とを有し、前
記２種類の気泡発生領域を選択利用することで、流れの
方向を変更させることを特徴とする液体輸送方法。
【請求項４】請求項２または請求項３に記載の液体輸
送方法において、発熱体を駆動させる速度を変化させる
ことにより可動分離膜の変位のタイミングを変化させる
ことを特徴とする液体輸送方法。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
液体輸送方法において、可動分離膜が流れの下流方向に
向って進行する進行波で液体を輸送することを特徴とす
る液体輸送方法。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
液体輸送方法において、可動分離膜が第２液流路内に変
位することで、第１液流路の液体を輸送することを特徴
とする液体輸送方法。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
液体輸送方法において、可動分離膜が第１液流路内に変
位することで、第２液流路の液体を輸送することを特徴
とする液体輸送方法。
【請求項８】気泡の発生により生じる圧力によって液
体を輸送する液体輸送方法において、輸送される液体が流れる第１液流路と、気泡を発生させ
る気泡発生領域を有する第２液流路と、前記気泡発生領
域に設けられ、前記気泡を発生させるための熱を発生さ
せる発熱体と、前記第１液流路と前記第２液流路とを実
質的に分離、より好ましくは完全に分離する可動分離膜
と、該可動分離膜が、前記気泡発生領域上に、一端を自
由端として他端を支点として設けられた圧力方向制御部
材とを有する装置を用い、前記気泡の発生により生じる圧力を前記可動分離膜を介
して前記圧力方向制御部材に作用させ、その自由端を前
記第１液流路側に変位させて、前記圧力を前記第１液流
路側に導くことで前記第１液流路内の液体を前記圧力方
向制御部材の支点側から自由端側に輸送することを特徴
とする液体輸送方法。
【請求項９】請求項８に記載の液体輸送方法におい
て、圧力方向制御部材と発熱体が複数個設けられ、順次
駆動させることにより液体を輸送することを特徴とする
液体輸送方法。
【請求項１０】請求項９に記載の液体輸送方法におい
て、流れの上流から下流に作用する気泡発生領域と、流
れの下流から上流に作用する気泡発生領域とを有し、前
記２種類の気泡発生領域を選択利用することで、流れの
方向を変更させることを特徴とする液体輸送方法。
【請求項１１】請求項９または請求項１０に記載の液
体輸送方法において、発熱体を駆動させる速度を変化さ
せることにより圧力方向制御部材の変位のタイミングを
変化させることを特徴とする液体輸送方法。
【請求項１２】請求項８乃至１１のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、圧力方向制御部材を配した
可動分離膜が振動することで液体を輸送することを特徴
とする液体輸送方法。
【請求項１３】請求項８乃至１２のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、圧力方向制御部材を配した
可動分離膜が第２液流路内に変位することで、第１液流
路の液体を輸送することを特徴とする液体輸送方法。
【請求項１４】請求項８乃至１３のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、圧力方向制御部材を配した
可動分離膜が第１液流路内に変位することで、第２液流
路の液体を輸送することを特徴とする液体輸送方法。
【請求項１５】請求項８乃至１４のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、圧力方向制御部材は、発熱
体の面積中心より下流側に自由端が位置することを特徴
とする液体輸送方法。
【請求項１６】請求項８乃至１５のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、圧力方向制御部材は、可動
分離膜と同じ材質から成ることを特徴とする液体輸送方
法。
【請求項１７】請求項８乃至１６のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、圧力方向制御部材は、金属
で構成されていることを特徴とする液体輸送方法。
【請求項１８】請求項１乃至１７のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、発熱体は、電気信号を受け
ることにより熱を発生する電気熱変換体であることを特
徴とする液体輸送方法。
【請求項１９】請求項１乃至１８のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、気泡は、発熱体において発
生する熱によって液体に膜沸騰を生じさせることにより
発生する気泡であることを特徴とする液体輸送方法。
【請求項２０】請求項１乃至１９のいずれか１項に記
載の液体輸送方法において、気泡の下流部分は、発熱体
の面積中心より下流で発生した気泡であることを特徴と
する液体輸送方法。
【請求項２１】輸送される液体が流れる第１液流路
と、気泡を発生させる気泡発生領域を有する第２液流路
と、前記気泡発生領域に設けられ、前記気泡を発生させ
るための熱を発生させる発熱体と、前記第１液流路と前
記第２液流路とを分離する可動分離膜とを有する装置を
用い、前記気泡の発生により生じる圧力により前記可動
分離膜が変位する方向を規制する方向規制手段を有した
前記可動分離膜を前記第１液流路側に変位させて、前記
圧力を前記第１液流路側に導くことで前記第１液流路内
の液体を輸送する液体輸送装置であって、請求項１乃至
７、１８、１９、２０のいずれか１項に記載の液体輸送
方法を実施する構成としたことを特徴とする液体輸送装
置。
【請求項２２】輸送される液体が流れる第１液流路
と、気泡を発生させる気泡発生領域を有する第２液流路
と、前記気泡発生領域に設けられ、前記気泡を発生させ
るための熱を発生させる発熱体と、前記第１液流路と前
記第２液流路とを常時実質的に分離する可動分離膜と、
該可動分離膜が、前記気泡発生領域上に、一端を自由端
として他端を支点として設けられた方向規制手段とを有
し、前記気泡の発生により生じる圧力を前記可動分離膜
を介して前記方向規制手段に作用させ、その自由端を前
記第１液流路側に変位させて、前記圧力を前記第１液流
路側に導くことで前記第１液流路内の液体を前記圧力方
向制御部材の支点側から自由端側に輸送する液体輸送装
置であって、請求項８乃至２０のいずれか１項に記載の
液体輸送方法を実施する構成としたことを特徴とする液
体輸送装置。
【請求項２３】液体を吐出する吐出口と、前記液体に
気泡を発生させる気泡発生領域と、前記吐出口に連通す
る第１の液流路と、前記気泡発生領域を有する第２の液
流路と、前記第１の液流路と第２の液流路とを完全に分
離する可動分離膜を有し、前記気泡発生領域において発
生した前記気泡の圧力によって前記第１の液流路内の液
体を前記吐出口から吐出する液体吐出方法において、可動分離膜の波動が吐出口方向に向って進行することを
特徴とする液体吐出方法。
【請求項２４】請求項２３に記載の液体吐出方法にお
いて、可動分離膜の波動は前記気泡の消泡工程以降に起
こることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項２５】請求項２３乃至２４に記載の液体吐出
方法において、前記気泡の消泡工程以降に起こる可動分
離膜の波動は、（可動分離膜の弾性による膜の復帰速度）＜（消泡の負
圧力による可動分離膜の変位速度）の条件を満たしていることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項２６】液体を吐出する吐出口と、前記液体に
気泡を発生させる気泡発生領域と、前記吐出口に連通
する第１の液流路と、前記気泡発生領域を有する第２の
液流路と、前記第１の液流路と第２の液流路とを完全に
分離する可動分離膜を有し、前記気泡発生領域において
発生した前記気泡の圧力によって前記第１の液流路内の
液体を前記吐出口から吐出する液体吐出ヘッドにおい
て、可動分離膜の波動が吐出口方向に向って進行することを
特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２７】請求項２６に記載の液体吐出ヘッドに
おいて、可動分離膜の第１液流路側および第２液流路側
への可動領域の中心が、前記発熱体の中心より下流側に
あることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２８】請求項２６に記載の液体吐出ヘッドに
おいて、可動分離膜は可動領域以外、少なくとも上下ど
ちらか一方から支持され、波動の進行方向を規制されて
いることを特徴とする液体吐出ヘッド。