JPH1052914A

JPH1052914A - 液体吐出方法、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

Info

Publication number: JPH1052914A
Application number: JP32405196A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kashino; 俊雄樫野; Yoshie Nakada; 佳恵中田; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Fumi Yoshihira; 文吉平; Takeshi Okazaki; 猛史岡崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のもに比べて高吐出効率、かつ高吐出力
でもって高速な液体吐出を行うことがことが可能な液体
吐出ヘッドの駆動方法と、該方法を用いる液体吐出ヘッ
ド、ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、およびヘッド
キットとを提供する。【解決手段】気泡発生領域に気泡を発生させることで
生じる圧力に基づいて可動部材の自由端を固定端を支点
として変位させ、液体を吐出させる第１の気泡発生工程
と、該変位が生じている間に上記気泡発生領域に少なく
とも一つの気泡を新たに発生させ、上記液体を新たに吐
出させる第２の気泡発生工程とを有する構成とする。

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方法、液体吐出ヘッドおよび液
体吐出装置に関する。

【０００２】特に本発明は、気泡の発生を利用して変位
する可動部材を有する液体吐出ヘッド、液体吐出方法お
よび液体吐出装置に関する。

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

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

【０００５】

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

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

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

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

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

【００１０】この流路形状の内、流路構造として図２９
（ａ），（ｂ）に示すものが、特開昭６３−１９７６５
２号や特開昭６３−１９９９７２号公報に記載されてい
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４１
２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。

【００１１】図２９（ａ），（ｂ）に示す発明は、基板
４００上に設けられた発熱素子４０２が形成する気泡の
発生領域よりも離れ且つ、発熱素子４０２に関して吐出
口４１１とは反対側に位置する弁４１０を開示する。

【００１２】図２９（ｂ）においては、この弁４１０
は、板材等を利用する製造方法によって、流路４０３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４０３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４１０
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。

【００１３】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４０３内部に、気泡４０４が発
生した際を検討するとわかるように、弁４１０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。

【００１４】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
４０３内に発生した時点では、図２９（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４
０３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。
なお、上述のようにバック波自体を抑制する構造につい
てはＵＳＰ５，２７８，５８５にも記載されている。

【００１５】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。

【００１６】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、米国特許第４，４
８０，２５９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。

【００１７】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。

【００１８】

【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。

【００１９】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。

【００２０】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、本願出願人は先に出
願している。

【００２１】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している。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。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、リフィル速度を大幅に向上
することができることも開示している。

【００２２】特に本発明では、上述した吐出原理をより
有効に活用することを狙い、可動部の駆動の仕方を改善
することによって、より高い吐出効率および吐出力を得
るという画期的な技術を導き出すに至ったものである。

【００２３】本発明の主たる目的は以下の通りである。

【００２４】第１の目的は、発生した気泡を制御すると
ともに、有効に可動部材に作用させることで、極めて高
い吐出効率、吐出力が得られる液体吐出方法、液体吐出
ヘッドを提供することにある。

【００２５】本発明の第２の目的は、さらに吐出効率、
吐出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。

【００２６】本発明の第３の目的は、バック波による液
体供給方向とは逆方向への慣性力が働くのを抑えると同
時に、可動部材の弁機能によって、メニスカス後退量を
低減させることで、リフィル周波数を高め、印字スピー
ド等を向上させた液体吐出ヘッド等を提供することにあ
る。

【００２７】本発明の第４の目的は、発熱体上への堆積
物を低減すると共に、吐出用液の用途範囲を広げること
ができ、しかも吐出効率や吐出力が十分に高い液体吐出
方法、液体吐出ヘッド等を提供することにある。

【００２８】本発明の第５の目的は、吐出する液体の選
択自由度を高くできる液体吐出方法、液体吐出ヘッド等
を提供することにある。

【００２９】

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

【００３０】本発明にもとづく液体吐出方法は、気泡の
発生によって液体を吐出する液体吐出方法において、液
体を吐出する吐出口と、液体に気泡を発生させる気泡発
生領域と、前記気泡発生領域に面して配され、第１の位
置と該第１の位置よりも気泡発生領域から遠い第２の位
置との間を変位可能な可動部材とを有するヘッドを用
い、該可動部材を、前記気泡発生部での気泡の発生に基
づく圧力によって、前記第１の位置から前記第２の位置
へ変位させ、前記可動部材の変位によって前記気泡を吐
出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させる
ことで液体を吐出する液体吐出方法であって、前記気泡
発生領域に気泡を発生させることで生じる圧力に基づい
て前記可動部材の前記自由端を前記固定端を支点として
変位させる第１の気泡発生工程と、該変位が生じている
間に前記気泡発生領域に少なくとも一つの気泡を新たに
発生させて前記液体を吐出させる第２の気泡発生工程と
を有することを特徴とする。

【００３１】もしくは、気泡の発生によって吐出口から
液体を吐出する液体の吐出方法において、流路中に配さ
れた発熱体に沿って該発熱体より上流側から液体を供給
し、供給された液体に発熱体で発生した熱を作用させる
ことで気泡を生じさせ、該気泡の発生に基づく圧力によ
って、前記発熱体に面して配され、前記吐出口側に自由
端を有する可動部材の自由端を変位させ、該可動部材の
変位によって前記圧力を吐出口側に導くことで液体を吐
出する液体吐出方法であって、前記気泡発生領域に気泡
を発生させることで生じる圧力に基づいて前記可動部材
の前記自由端を前記固定端を支点として変位させる第１
の気泡発生工程と、該変位が生じている間に前記気泡発
生領域に少なくとも一つの気泡を新たに発生させて前記
液体を吐出させる第２の気泡発生工程とを有することを
特徴とする。

【００３２】もしくは、気泡の発生によって液体を吐出
口から吐出する液体の吐出方法において、吐出口に連通
する第１の液流路と、気泡発生領域を有する第２の液流
路と、前記吐出口側に自由端を有し前記第１の液流路と
前記気泡発生領域との間に配された可動部材とを有する
ヘッドを用い、前記気泡発生領域に気泡を発生させ、該
気泡の発生による圧力に基づいて前記可動部材の自由端
を前記第１の液流路側に変位させ、該可動部材の変位に
よって前記圧力を前記第１の液流路の吐出口側に導くこ
とで液体を吐出する液体吐出方法であって、前記気泡発
生領域に気泡を発生させることで生じる圧力に基づいて
前記可動部材の前記自由端を前記固定端を支点として変
位させる第１の気泡発生工程と、該変位が生じている間
に前記気泡発生領域に少なくとも一つの気泡を新たに発
生させて前記液体を吐出させる第２の気泡発生工程とを
有することを特徴とする。

【００３３】本発明にもとづく液体吐出ヘッドは、液体
を吐出する吐出口と、液体に気泡を発生させる気泡発生
領域と、前記気泡発生領域に面して配され、第１の位置
と該第１の位置よりも前記気泡発生領域から遠い第２の
位置との間を変位可能な可動部材とを有し、該可動部材
は、前記気泡発生部での気泡の発生に基づく圧力によっ
て、前記第１の位置から前記第２の位置へ変位すると共
に、前記可動部材の変位によって前記気泡を吐出口に向
かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させることで液
体を吐出する液体吐出ヘッドであって、前記気泡発生領
域に気泡を発生させることで生じる圧力に基づいて前記
可動部材の前記自由端を前記固定端を支点として変位さ
せる第１の気泡発生手段と、該変位が生じている間に前
記気泡発生領域に少なくとも一つの気泡を新たに発生さ
せて前記液体を吐出させる第２の気泡発生手段とを有す
ることを特徴とする。

【００３４】もしくは、液体を吐出する吐出口と、液体
に気泡を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に
面して配され下流側に自由端を有する可動部材とを有
し、前記気泡発生領域に第１の気泡発生工程を行うこと
で前記可動部材を変位させ、該変位が生じている間に前
記気泡発生領域に新たな気泡を発生させることで液体を
吐出することを特徴とする。

【００３５】本発明に基づく液体吐出装置は、液体を吐
出する吐出口と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域
と、該気泡発生領域に面して配され下流側に自由端を有
する可動部材とを有する液体吐出ヘッドを有し、前記気
泡発生領域に第１の気泡発生工程を行うことで前記可動
部材を変位させ、該変位が生じている間に前記気泡発生
領域に新たな気泡を発生させることで液体を吐出する第
２の気泡発生工程を行うよう制御する制御手段を有する
ことを特徴とする。

【００３６】上述したような方法や構成によると、液体
を吐出するための気泡が発生する時には既に可動部材が
変移した状態であるため、自由端側への気泡の成長を効
率よく吐出口側に向かわせることができ、さらに液体の
吐出効率や吐出力を向上させることができる。

【００３７】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。

【００３８】なお、本発明の説明で用いる「上流」「下
流」とは、液体の供給源から気泡発生領域（又は可動部
材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、
又はこの構成上の方向に関しての表現として表されてい
る。

【００３９】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
主として液滴の吐出に直接作用するとされる気泡の吐出
口側部分を代表する。より具体的には気泡の中心に対し
て、上記流れ方向や上記構成上の方向に関する下流側、
又は、発熱体の面積中心より下流側の領域で発生する気
泡を意味する。

【００４０】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。

【００４１】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液
体の混合を防止するものを意味する。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００４３】＜実施形態例１＞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。

【００４４】図１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２はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示し
ている。

【００４５】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、第１の発熱体２Ａと第２の発熱体２Ｂとからな
り、全体の寸法として４０μｍ×１０５μｍの形状の発
熱抵抗体を構成する）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。

【００４６】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）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。

【００４７】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。

【００４８】発熱体２を発熱させることで可動部材３１
と発熱体２との間の気泡発生領域１１の液体に熱を作用
し、液体に米国特許第４，７２３，１２９号公報に記載
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。

【００４９】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。

【００５０】この原理を可動部材を用いない従来の液流
路構造を模式的に示した図３と本発明の図４とを比較し
てさらに詳しく説明する。なおここでは吐出口方向への
圧力の伝搬方向をＶＡ、上流側への圧力の伝搬方向をＶ
Ｂとして示した。

【００５１】図３で示されるような従来のヘッドにおい
ては、発生した気泡４０による圧力の伝搬方向を規制す
る構成はない。このため気泡４０の圧力伝搬方向はＶ１
〜Ｖ８のように気泡表面の垂線方向となり様々な方向を
向いていた。このうち、特に液吐出に最も影響を及ぼす
ＶＡ方向に圧力伝搬方向の成分を持つものは、Ｖ１〜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。

【００５２】これに対して、図４で示される本発明に適
用される吐出原理の場合には、可動部材３１が図３の場
合のように様々な方向を向いていた気泡の圧力伝搬方向
Ｖ１〜Ｖ４を下流側（吐出口側）へ導き、ＶＡの圧力伝
搬方向に変換するものであり、これにより気泡４０の圧
力が直接的に効率よく吐出に寄与することになる。そし
て、気泡の成長方向自体も圧力伝搬方向Ｖ１〜Ｖ４と同
様に下流方向に導かれ、上流より下流で大きく成長す
る。このように、気泡の成長方向自体を可動部材によっ
て制御し、気泡の圧力伝搬方向を制御することで、吐出
効率や吐出力また吐出速度等の根本的な向上を達成する
ことができる。

【００５３】次に図５によって、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。なお、こ
こでは、図７に示すような駆動パルスを印加する。すな
わち、まず初めに第１の発熱体２Ａに可動部材は変位す
るが液体は吐出しない程度の気泡を発生させるための所
定の大きさのパルスを印加する。つづいて、第１の発熱
体２Ａがオフの状態になると同時に、第２の発熱体２Ｂ
に対して、第１の発熱体２Ｂよりも大きく、液体を吐出
を行う程度の気泡を発生するためのパルスを印加する。
このような駆動様式による液体吐出を図６にもとづいて
説明する。

【００５４】図５（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。第１の発熱体２Ａは可動
部材３１の自由端側に位置し、一方第２の発熱体２Ｂは
可動部材３１の固定端側に位置している。ここで重要な
ことは、液流路構造上では少なくとも前方の発熱体２Ａ
の少なくとも一部にまで可動部材３１が配されているこ
とである。もちろん、図６で示されるように可動部材が
発熱体２Ａを覆った場合より可動部材の動作効率が高
い。

【００５５】図５（ｂ）は、第１の発熱体２Ａに電気エ
ネルギー等が印加されて第１の発熱体２Ａが発熱し、発
生した熱によって気泡発生領域１１内の可動部材３１自
由側の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（第１の気泡発生工程）。

【００５６】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２Ａの一部に対面させること
である。又、この第１の気泡発生は可動部材３１を変位
させるが、液体は吐出しない程度の気泡の発生である。

【００５７】図５（ｃ）は第２の発熱体２Ｂに電気エネ
ルギー等が印加されて第２の発熱体２Ｂが発熱し、発生
した熱によって気泡発生領域１１内の可動部材３１固定
端側の液体の一部を加熱し、膜沸騰に伴う気泡４１を発
生させた状態である。この実施例では第２の発熱体２Ｂ
の面積が第１の発熱体２Ａよりも大きいので、生ずる気
泡も第１のものよりも大きいものとなる。

【００５８】第２の気泡４１が発生する一方で、第１の
発熱体２Ａにより生じた気泡４０が小さくなる。しか
し、気泡４１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。

【００５９】図５（ｄ）は発生した気泡４１が上流より
下流に大きく成長すると共に可動部材の第１の位置を越
えて大きく成長している状態である。すなわち、第１の
発熱体２Ａで生じた気泡４０の圧力によってすでに可動
部材が開いた状態となっているので、第２の発熱体２Ｂ
によって生じた気泡４１の圧力は、可動部材３１の自由
端側に向けられる。したがって、この気泡４０の成長に
応じて変位した可動部材３１によって、気泡４１の圧力
伝搬方向や体積移動のしやすい方向、すなわち自由端側
への気泡の成長方向を吐出口に均一的に向かわせること
ができる。これによって、一層吐出効率を高めることが
可能となる。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。

【００６０】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、すなわち共通液室側から、また、吐出口側
から液体が流れ込んでくる。

【００６１】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。なお、以下の記述では説明を容易にするため、
発熱体を一つのものとして考え、かつこのような発熱体
から気泡が一つ発生するものとして説明する。

【００６２】気泡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。）。

【００６３】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。

【００６４】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
（非動作）を境に上側をＷ１、気泡発生領域１１側をＷ
２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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】なお本実施例では、２つの発熱体を吐出口
方向に沿って前後に配しているが、並列配置されていて
もよい。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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）を介して第１液流路１４
１から行われるものもある。しかし、気泡発生時の圧力
をさらに有効に吐出口に導くために図１で示すように気
泡発生領域の全体を覆う（発熱体面を覆う）ように大き
な可動部材を用い、可動部材３１が第１の位置へ復帰す
ることで、気泡発生領域１１と第１液流路１４の吐出口
に近い領域との液体の流抵抗が大きくなるような形態の
場合、前述の第１液流路１４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。

【００７３】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７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７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。

【００７４】前述のように、本実施形態例の図１におい
ては、前述のように可動部材３１の自由端３２が吐出口
に近い、発熱体２Ａの少なくとも一部に対向するように
発熱体２Ａに対して延在している。

【００７５】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。

【００７６】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。以上説明したように、本実施例形態例では、第１の
発熱体により生じた気泡によって可動部材を開放し、こ
の開放された状態のままで第２の発熱体によって新たな
気泡を発生させるものなので、可動部材を変位させるの
に必要な発泡圧力成分を発泡の早い段階から吐出口方向
へ成長させることができる。その結果、従来のものに比
べて著しく高い吐出力、および高吐出効率を得ることが
できる。

【００７７】図８は、本実施例のヘッドの発熱部近傍の
構成を示す図であり、符号１は素子基板であり、符号９
９１は基板のシリコン部分である。このシリコン部分９
９１の上には、符号９９２（１．５μｍ厚）と符号９９
３（１．４μｍ厚）の酸化シリコン（ＳｉＯ₂）の層が
２層が設けられている。

【００７８】これらの層の上には、発熱部を持つ発熱抵
抗体層９９４（ＨｆＢ₂：０．０５μｍ）と金属膜９９
５（Ｔｉ：０．００５μｍ）が設けられている。この金
属膜９９５上に、配電極層９９６（Ａｌ：０．５５μ
ｍ）と保護膜９９７（ＳｉＯ₂：１．０μｍ）と保護膜
９９８（Ｔａ：０．２３μｍ）が形成されている。この
ような発熱部近傍の構成と、前述したような流路や可動
部材の構成のヘッドで駆動を行う場合、駆動電圧２４
Ｖ、第１の発熱体に対してパルス幅５μｓｅｃの信号、
第２の発熱体に対してパルス幅６０μｓｅｃの信号を与
えて駆動すれば、可動部材が変位している間に引続き発
泡吐出することが可能となる。

【００７９】またＰ_wを長くするには発熱部近傍の膜構
成を変え、蓄熱し（易くすることによって気泡の保持時
間を長くすることで行えばよい。

【００８０】なお、図５（ｂ）および（ｄ）において
は、可動部材３１の第１の液流路１４側への変位に伴っ
て第２の液流路１６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〜３
０μｍとすることが望ましい。なお、本実施例において
はこの高さを１５μｍとした。

【００８１】図９および図１０は、第１の液流路の変形
例を示すための図であり、可動壁の自由端近傍の天井が
高くなっており、可動部材３１の動作角度θを大きくと
れるようにしている。この可動部材の動作範囲は、流路
の構造、可動部材の耐久性や発泡力等を考慮して決定す
ればよいが、吐出口の軸方向の角度を含む角度まで動作
することが望ましいと考えられる。

【００８２】なお、上述の実施例では、第１の液体流路
と第２の液体流路とに同一のインクを供給する構成とし
た。しかし、吐出液と発泡液を同じ液体とすることなく
異なる液体としてもよい。ただし、上記したように連続
発泡中に吐出液中に発泡液が混ざることがあるので、記
録上混合しても差し支えない液体とすることが望まし
い。

【００８３】以上説明したように、上述の構成による
と、気泡の発生による圧力の多くを可動部材によって直
接吐出口側に効率良く伝達できる上、可動部材が閉じる
時間のロスもなく連続的に発泡および吐出を繰り返すた
め、従来のものに比べて高吐出効率かつ高吐出力でもっ
て高速に液体を吐出することが可能となる。

【００８４】特に、気泡の発生が行われる第２の液流路
とインクの吐出が行われる第１の液流路とを別に設ける
構成では、第２の液流路で発生した圧力（圧力波）を集
中して可動部材側に向けることができる。そして、この
圧力を吐出口方向に可動部材によって連続的に向けるこ
とができるため、さらに吐出効率、吐出力を高めること
ができる。また、このような構成の場合、第１の液流路
に伝わる圧力波の多くが吐出方向に向かう圧力であり、
第１の液流路内ではバック波そのものがはじめから非常
に少ないのでリフィルを良好である。

【００８５】＜実施形態例２＞実施形態例１では、図５
および図６に示すように、第１の発熱体２Ａが駆動する
タイミングと、第２の発熱体２Ｂが駆動するタイミング
とが互い重ならないように制御されている。そのため、
第１の気泡が消泡し始めると同時に第２の気泡が発生
し、この第２の気泡が発生して消泡するまでの間、第１
の気泡が再び発泡することはない。しかし、この実施形
態例２では、図１１および図１２に示すように、第１の
発熱体２Ａによって生じた気泡が消泡開始すると同時
に、第２の発熱体２Ｂによる気泡が生じ、この第２の気
泡が維持されている状態で、第１の発熱体２Ａが再び駆
動し、この第２の気泡をより一層大きくする。このよう
に、まず第１の発熱体２Ａで可動部材を押し上げ、つづ
いて第２の発熱体２Ｂと第１の発熱体２Ａとの組合せに
よって生じた気泡によって液体を吐出する。したがっ
て、気泡圧力の伝搬を吐出口方向へより一層強く導くこ
とができるため、第１の実施形態と比べて高い吐出力を
得ることができる。

【００８６】以下、図１１を参照してより詳しく説明す
る。

【００８７】図１１（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。先の実施例と同じく、
第１の発熱体２Ａは可動部材３１の自由端側に位置し、
一方第２の発熱体２Ｂは可動部材３１の固定端側に位置
している。ここで重要なことは、液流路構造上では少な
くとも発熱体２Ａの一部にかかる位置まで可動部材３１
が配されていることであり、可動部材が発熱体２Ａを覆
った場合には、より可動部材の動作効率が高くなる。

【００８８】図１１（ｂ）は、第１の発熱体２Ａに可動
部材は変位するが液体は吐出しない程度の電気エネルギ
ー等のエネルギーが印加されて第１の発熱体２Ａが発熱
し、発生した熱によって気泡発生領域１１内の可動部材
３１自由側の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。

【００８９】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。又、この第１の気泡発
生は可動部材を変位させるが、液体は吐出しない程度の
気泡の発生である。

【００９０】図１１（ｃ）は第２の発熱体２Ｂに電気エ
ネルギー等が印加されて第２の発熱体２Ｂが発熱し、発
生した熱によって気泡発生領域１１内の可動部材３１固
定端側の液体の一部を加熱し、膜沸騰に伴う気泡４１を
発生させた状態である。この実施例では第２の発熱体２
Ｂの面積が第１の発熱体２Ａよりも大きいので、生ずる
気泡も第１のものよりも大きいものとなる。

【００９１】第２の気泡４１が発生する一方で、第１の
発熱体２Ａにより生じた気泡４０が小さくなる。しか
し、気泡４１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。

【００９２】図１１（ｄ）は第２の発熱体２Ｂによって
生じた気泡４１が成長している段階で第１の発熱体２Ａ
が再び駆動して気泡を生ずる。したがって、これらの気
泡が合体してより一層大きな気泡となって上流より下流
に大きく成長する（図１１（ｅ））。すなわち、第１の
発熱体２Ａで生じた気泡４０の圧力によってすでに可動
部材が開いた状態となっているので、第２の発熱体２Ｂ
および第１の発熱体２Ａによって生じた気泡の圧力は、
可動部材３１の自由端側に向けられる。これによって実
施形態例１のものよりも、一層吐出効率を高めることが
可能となる。

【００９３】＜実施形態例３＞上記実施形態例１および
２では、上流側に設けられた第２の発熱体２Ｂを下流側
に設けられた第１の発熱体２Ａよりも大きなものとし、
液体を吐出するための気泡そのものは第２の発熱体２Ｂ
によって生ずるように構成されいる。しかし、この実施
形態例３では、図１３に示すように、上流側に設けられ
た第２の発熱体２Ｂを下流側に設けられた第１の発熱体
２Ａよりも小さなものとし、液体を吐出するための気泡
４０そのものは第１の発熱体２Ａによって生ずるように
構成されいる。すなわち、この実施形態例では第２の発
熱体２Ｂによって生ずる気泡４１を、いわゆる泡バッフ
ァとして用いる。そのため、第１の発熱体２Ａで生じた
気泡４０の上流側への成長が第２の発熱体２Ｂで生じた
気泡の圧力によって抑えられるとともに、その圧力によ
って第１の発熱体２Ａで生じた気泡そのものによって下
流側（可動部材３１の自由端側）へ押される。

【００９４】＜実施形態例４＞図１４に本発明の第４の
実施形態例を示す。この図１４において、Ａは可動部材
が変位している状態を示し（気泡は図示せず）、Ｂは可
動部材が初期位置（第１位置）の状態を示し、このＢの
状態をもって、発泡領域１１を吐出口１８に対して実質
的に密閉しているとする（ここでは、図示していないが
Ａ、Ｂ間には流路壁があり流路と流路を分離してい
る）。この実施形態例４では、実施形態例１ないし３の
いずれかの発熱体と同様に、第１の発熱体と第２の発熱
体からなる発熱体を持つが、説明および図示を容易にす
るため、単に発熱体２とする。

【００９５】図１４における可動部材３１は土台３４を
側部に２点設け、その間に液供給路１２を設けている。
これにより、可動部材の発熱体側の面に沿って、また、
発熱体の面と実質的に平坦もしくは、なだらかにつなが
る面を持つ液供給路から液体の供給を成すことができ
る。

【００９６】ここで、可動部材３１の初期位置（第１位
置）では、可動部材３１は発熱体２の下流側および横方
向に配された発熱体下流壁３６と発熱体側壁３７に近接
または密着しており、気泡発生領域１１の吐出口１８側
に実質的に密閉されている。このため、発泡時の気泡の
圧力、特に気泡の下流側の圧力を逃がさず可動部材の自
由端側に集中的に作用させることができる。

【００９７】また、消泡時には、可動部材３１は第１位
置に戻り、発熱体上への消泡時の液供給は気泡発生領域
１１の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニス
カスの後退抑制等、先の実施形態例で説明した種々の効
果を得ることができる。また、リフィルに関する効果に
おいても先の実施形態例と同様の機能、効果を得ること
ができる。

【００９８】また、本実施形態例においては、可動部材
３１を支持固定する土台３４を発熱体２より離れた上流
に設けると共に液流路１０より、小さな幅の土台３４と
することで前述のような液供給路１２への液体の供給を
行っている。また、土台３４の形状のこれに限らず、リ
フィルをスムースに行えるものであればよい。

【００９９】なお、本実施形態例においては可動部材３
１と発熱体２の間隔を１５μｍ程度としたが、気泡の発
生に基づく圧力が十分に可動部材に伝わる範囲であれば
よい。

【０１００】＜実施形態例５＞図１５は、本発明の基本
的な概念の一つを示すもので、本発明の第５実施形態例
となる。図１５は、一つの液流路中に気泡発生領域、そ
こで発生する気泡および可動部材との位置関係を示して
いると共に、本発明の液体吐出方法やリフィル方法をよ
り分かり易くした実施形態例である。なお、この実施形
態例５では、実施形態例１ないし３のいずれかの発熱体
と同様に、第１の発熱体と第２の発熱体からなる発熱体
を持つが、説明および図示を容易にするため、単に発熱
体２とする。

【０１０１】前述の実施形態例の多くは、可動部材の自
由端に対して、発生する気泡の圧力を集中して、急峻な
可動部材の移動と同時に気泡の移動を吐出口側に集中さ
せることを達成している。これに対して、本実施形態例
は、発生する気泡の自由度を与えながら、滴吐出に直接
作用する気泡の吐出口側である気泡の下流側部分を可動
部材の自由端側で規制するものである。

【０１０２】構成上で説明すると、図１５では、前述の
図２（第１実施形態例）に比較すると、図２の素子基板
１上に設けられた気泡発生領域の下流端に位置するバリ
ヤーとしての凸部（図の斜線部分）が本実施形態例では
設けられていない。つまり、可動部材の自由端領域およ
び両側端領域は、吐出口領域に対して気泡発生領域を実
質的に密閉せずに開放しており、この構成が本実施形態
例である。

【０１０３】本実施形態例では、気泡の液滴吐出に直接
作用する下流側部分のうち、下流側先端部の気泡成長が
許容されているので、その圧力成分を吐出に有効に利用
している。加えて少なくともこの下流側部分の上方へ向
かう圧力（図３のＶＢの分力）を可動部材の自由端側部
分が、この下流側先端部の気泡成長に加えられるように
作用するため吐出効率を上述した実施形態例と同様に向
上する。前記実施形態例に比較して本実施形態例は、発
熱体の駆動に対する応答性が優れている。

【０１０４】また、本実施形態例は、構造上簡単である
ため製造上の利点がある。

【０１０５】本実施形態例の可動部材３１の支点部は、
可動部材の面部に対して小さい幅の１つの土台３４に固
定されている。従って、消泡時の気泡発生領域１１への
液体供給は、この土台の両側を通って供給される（図の
矢印参照）。この土台は供給性を確保するものであれば
どのような構造でもよい。

【０１０６】液体の供給時におけるリフィルは、本実施
形態例の場合には、可動部材の存在によって気泡の消泡
にともなって上方から気泡発生領域へ流れ込む流れが制
御されるので、従来の発熱体のみの気泡発生構造に対し
て優れたものとなる。無論、これによって、メニスカス
の後退量を減じることもできる。

【０１０７】本第５実施形態例の変形実施形態例として
は、可動部材の自由端に対する両側端（一方でも可）の
みを気泡発生領域１１に対して実質的に密閉状態とする
ことは好ましいものとして挙げられる。この構成によれ
ば、可動部材の側方へ向かう圧力をも先に説明した気泡
の吐出口側端部の成長に変更して利用することができる
ので、一層吐出効率が向上する。

【０１０８】＜実施形態例６＞前述した機械的変位によ
る液体の吐出力をさらに向上させた例を本実施形態例で
説明する。図１６はこのようなヘッド構造の横断面図で
ある。図１６においては、可動部材３１の自由端の位置
が発熱体の吐出口側端部のさらに下流側に位置するよう
に、可動部材が延在している実施形態例を示している。
これによって自由端位置での可動部材の変位速度を高く
することができ、可動部材の変位による吐出力の発生を
さらに向上させることができる。

【０１０９】また、自由端が先の実施形態例に比較して
吐出口側に近づくことになるので気泡の成長をより安定
した方向成分に集中できるので、より優れた吐出を行う
ことができる。

【０１１０】また、気泡の圧力中心部の気泡成長速度に
応じて、可動部材３１は変位速度Ｒ１で変位するが、こ
の位置より支点３３に対して、遠い位置の自由端３２は
さらに速い速度Ｒ２で変位する。これにより、自由端３
２を高い速度で機械的に液体に作用せしめ液移動を起こ
させることで吐出効率を高めている。

【０１１１】また、自由端形状は、図１５と同じように
液流れに対して垂直な形状をすることにより、気泡の圧
力や可動部材の機械的な作用をより効率的に吐出に寄与
させることができる。

【０１１２】＜実施形態例７＞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。

【０１１３】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。

【０１１４】図１７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いる。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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１７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２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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】次に図１８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。ここでは、第１の発熱体と
第２の発熱体からなる発熱体を持つが、説明および図示
を容易にするため、単に発熱体２とする。

【０１２３】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。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米国特許第４，７２３，１２９
号に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡４０
を発生させる。

【０１２４】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１８（ａ）の状態から図１８（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。

【０１２５】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３
１が図１８（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。

【０１２６】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
例等と同じであるが、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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】＜その他の実施形態例＞以上、本発明の液
体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施形態例につい
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。また、以下の実施形態
例では、実施形態例１ないし３のいずれかの発熱体と同
様に、第１の発熱体と第２の発熱体からなる発熱体を持
つが、説明および図示を容易にするため、単に発熱体２
とする。

【０１３２】＜第２液流路と可動部材との配置関係＞図
１９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。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】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の
周囲への逃げをさらに抑制でき、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。

【０１３６】なお、図２０（ｃ）で示されるように可動
部材３１の側方は、第２液流路を構成する壁の一部を覆
っており、このことで、可動部材３１の第２液流路への
落ち込みが防止できる。これによって、前述した吐出液
と発泡液との分離性をさらに高めることができる。ま
た、気泡のスリットからの逃げの抑制ができるため、さ
らに吐出圧や吐出効率を高めることができる。さらに、
前述の消泡時の圧力による上流側からのリフィルの効果
を高めることができる。

【０１３７】なお、図２０（ｂ）や図２１においては、
可動部材６の第１の液流路１４側への変位に伴って第２
の液流路４の気泡発生領域で発生した気泡の一部が第１
の液流路１４側に延在しているが、この様に気泡が延在
するような第２流路の高さにすることで、気泡が延在し
ない場合に比べ更に吐出力を向上させることができる。
この様に気泡が第１の液流路１４に延在するようにする
ためには、第２の液流路１６の高さを最大気泡の高さよ
り低くすることが望ましく、この高さを数μｍ〜３０μ
ｍとすることが望ましい。なお、本実施形態例において
はこの高さを１５μｍとした。

【０１３８】＜可動部材および分離壁＞図２１は可動部
材３１の他の形状を示すもので、３５は、分離壁に設け
られたスリットであり、このスリットによって、可動部
材３１が形成されている。同図（ａ）は長方形の形状で
あり、（ｂ）は支点側が細くなっている形状で可動部材
の動作が容易な形状であり、同図（ｃ）は支点側が広く
なっており、可動部材の耐久性が向上する形状である。
動作の容易性と耐久性が良好な形状として、図１９
（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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】＜素子基板＞以下に液体に熱を与えるため
の発熱体が設けられた素子基板の構成について説明す
る。

【０１４６】図２１は本発明の液体吐出ヘッドの縦断面
図を示したもので、図２１（ａ）は後述する保護膜があ
るヘッド、同図（ｂ）は保護膜がないものである。

【０１４７】素子基板１上に第２液流路１６、分離壁３
０、第１液流路１４、第１液流路を構成する溝を設けた
溝付き部材５０が配されている。

【０１４８】素子基板１には、シリコン等の基板１０７
に絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜またはチ
ッ化シリコン膜１０６を成膜し、その上に発熱体を構成
するハフニュウムボライド（ＨｆＢ₂）、チッ化タンタ
ル（ＴａＮ）、タンタルアルミ（ＴａＡｌ）等の電気抵
抗層１０５（０．０１〜０．２μｍ厚）とアルミニュウ
ム等の配線電極（０．２〜１．０μｍ厚）を図２のよう
にパターニングされている。この２つの配線電極１０４
から抵抗層１０５に電圧を印加し、抵抗層に電流を流し
発熱させる。配線電極間の抵抗層上には、酸化シリコン
やチッ化シリコン等の保護層を０．１〜２．０μｍ厚で
形成し、さらにそのうえにタンタル等の耐キャビテーシ
ョン層（０．１〜０．６μｍ厚）が成膜されており、イ
ンク等の各種の液体から抵抗層１０５を保護している。

【０１４９】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。

【０１５０】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。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。

【０１５１】このように、前述の各実施形態例における
発熱体の構成としては、前述の電極間の抵抗層（発熱
部）だけででもよく、また抵抗層を保護する保護層を含
むものでもよい。

【０１５２】本実施形態例においては、発熱体として電
気信号に応じて発熱する抵抗層で構成された発熱部を有
するものを用いたが、これに限られることなく、吐出液
を吐出させるのに十分な気泡を発泡液に生じさせるもの
であればよい。例えば、発熱部としてレーザ等の光を受
けることで発熱するような光熱変換体や高周波を受ける
ことで発熱するような発熱部を有する発熱体でもよい。

【０１５３】なお、前述の素子基板１には、前述の発熱
部を構成する抵抗層１０５とこの抵抗層に電気信号を供
給するための配線電極１０４で構成される電気熱変換体
の他に、この電気熱変換素子を選択的に駆動するための
トランジスタ、ダイオード、ラッチ、シフトレジスタ等
の機能素子が一体的に半導体製造工程によって作り込ま
れていてもよい。

【０１５４】また、前述のような素子基板１に設けられ
ている電気熱変換体の発熱部を駆動し、液体を吐出する
ためには、前述の抵抗層１０５に配線電極１０４を介し
て図２２で示されるような矩形パルスを印加し、配線電
極間の抵抗層１０５を急峻に発熱させる。前述の各実施
形態例のヘッドにおいては、それぞれ電圧２４Ｖで、第
１の発熱体にパルス幅５μｓｅｃ、第２の発熱体にパル
ス幅１０μｓｅｃのパルスを前述のようなタイミングで
加えることで発熱体を駆動させ、前述のような動作によ
って、吐出口から液体であるインクを吐出させた。しか
しながら、駆動信号の条件はこれに限られることなく、
発泡液を適正に発泡させることができる駆動信号であれ
ばよい。

【０１５５】＜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。

【０１５６】図２３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、図２４は、分解斜視図である。
図２４では、オリフィスプレートを取り除いた時として
示している。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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】第１の液体（吐出液）は、図２３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２３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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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２４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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】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。

【０１６６】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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】＜吐出液体、発泡液体＞先の実施形態例で
説明したように本発明においては、前述のような可動部
材を有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも
高い吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出するこ
とができる。本実施形態例の内、発泡液と吐出液とに同
じ液体を用いる場合には、発熱体から加えられる熱によ
って劣化せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を
生じにくく、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を
行うことが可能であり、さらに液流路や可動部材や分離
壁等を劣化させない液体であれば種々の液体を用いるこ
とができる。

【０１７２】このような液体の内、記録を行う上で用い
る液体（記録液体）としては従来のバブルジェット装置
で用いられていた組成のインクを用いることができる。

【０１７３】一方、本発明の２流路構成のヘッドを用
い、吐出液と発泡液を別液体とした場合には、発泡液と
して前述のような性質の液体を用いればよく、具体的に
は、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソ
プロパノール、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オク
タン、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、トリクレ
ン、フレオンＴＦ、フレオンＢＦ、エチルエーテル、ジ
オキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、
アセトン、メチルエチルケトン、水等およびこれらの混
合物が挙げられる。

【０１７４】吐出液としては、発泡性の有無、熱的性質
に関係なく様々な液体を用いることができる。また、従
来吐出が困難であった発泡性が低い液体、熱によって変
質、劣化しやすい液体や高粘度液体等であっても利用で
きる。

【０１７５】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
又は発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動部材
の動作等を妨げるような液体でないことが望まれる。

【０１７６】記録用の吐出液体としては、高粘度インク
等をも利用することができる。その他の吐出液体として
は、熱に弱い医薬品や香水等の液体を利用することもで
きる。

【０１７７】本発明においては、吐出液と発泡液の両方
に用いることができる記録液体として以下のような組成
のインクを用いて記録を行ったが、吐出力の向上によっ
てインクの吐出速度が高くなったため、液滴の着弾精度
が向上し非常に良好な記録画像を得ることができた。

【０１７８】染料インク（粘度２ｃｐ）の組成（Ｃ．Ｉ．フードブラック２）染料３重量％ジエチレングリコール１０重量％チオジグリコール５重量％エタノール５重量％水７７重量％また、発泡液と吐出液に以下で示すような組成の液体を
組み合わせて吐出させて記録を行った。その結果、従来
のヘッドでは吐出が困難であった十数ｃｐ粘度の液体は
もちろん１５０ｃｐという非常に高い粘度の液体でさえ
も良好に吐出でき、高画質な記録物を得ることができ
た。

【０１７９】発泡液１の組成エタノール４０重量％水６０重量％発泡液２の組成水１００重量％発泡液３の組成イソプロピルアルコール１０重量％水９０重量％吐出液１顔料インク（粘度約１５ｃｐ）の組成カーボンブラック５重量％スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体１重量％（酸価１４０、重量平均分子量８０００）モノエタノールアミン０．２５重量％グリセリン６９重量％チオジグリコール５重量％エタノール３重量％水１６．７５重量％吐出液２（粘度５５ｃｐ）の組成ポリエチレングリコール２００１００重量％吐出液３（粘度１５０ｃｐ）の組成ポリエチレングリコール６００１００重量％ところで、前述したような従来吐出されにくいとされて
いた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向
性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が
悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこ
れらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上
述の実施形態例の構成においては、気泡の発生を発泡液
を用いることで充分に、しかも安定して行うことができ
る。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の
安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上する
ことができた。

【０１８０】＜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。

【０１８１】図２５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。

【０１８２】液体吐出ヘッド部２００は、素子基板１、
分離壁３０、溝付部材５０、押さえバネ７８、液体供給
部材９０、支持体７０等から成っている。素子基板１に
は、前述のように発泡液に熱を与えるための発熱抵抗体
が、複数個、列状に設けられており、また、この発熱抵
抗体を選択的に駆動するための機能素子が複数設けられ
ている。この素子基板１と可動壁を持つ前述の分離壁３
０との間に発泡液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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】液体容器９０は、液体吐出ヘッドに供給さ
れる、インク等の吐出液体と気泡を発生させるための発
泡液とを内部に区分収容している。液体容器９０の外側
には、液体吐出ヘッドと液体容器との接続を行う接続部
材を配置するための位置決め部９４と接続部を固定する
ための固定軸９５が設けられている。吐出液体の供給
は、液体容器の吐出液体供給路９２から接続部材の供給
路８４を介して液体供給部材８０の吐出液体供給路８１
に供給され、各部材の吐出液体供給路８３，７１，２１
を介して第１の共通液室に供給される。発泡液も同様
に、液体容器の供給路９３から接続部材の供給路を介し
て液体供給部材８０の発泡液供給路８２に供給され、各
部材の発泡液体供給路８４，７１，２２を介して第２液
室に供給される。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】＜液体吐出装置＞図２６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。

【０１８９】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前述のような駆動を行うための駆動
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。

【０１９０】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。

【０１９１】図２７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。

【０１９２】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、駆
動制御手段（ヘッド駆動信号供給手段を兼ねる）ＣＰＵ
３０２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ＣＰＵ３０
２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。

【０１９３】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。また、ＣＰＵ３
０２は、先の実施例で述べたような第１の気泡発生工程
および第２の気泡発生工程を行うための制御を行ってい
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。

【０１９４】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。

【０１９５】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。

【０１９６】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。

【０１９７】＜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。

【０１９８】図２８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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】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。

【０２０２】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。

【０２０３】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。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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。

【０２０７】

【発明の効果】上述したような、可動部材を用いた新規
な吐出原理において、本発明の発熱体の構成およびその
駆動条件によれば、気泡の発生による圧力の多くを可動
部材によって直接吐出口側に効率良く伝達できるので、
従来のバブルジェット方式の吐出方法、ヘッド等に比べ
て高い吐出効率と吐出力を得ることができる。

【０２０８】また、本発明の特徴的な構成によれば、低
温や低湿で長期放置を行った場合であっても不吐出にな
ることを防止でき、仮に不吐出になっても予備吐出や吸
引回復といった回復処理をわずかに行うだけで正常状態
に即座に復帰できる利点もある。これに伴い、回復時間
の短縮や回復による液体の損失を低減でき、ランニング
コストも大幅に下げることが可能である。

【０２０９】また、特に本発明のリフィル特性を向上し
た構成によれば、連続吐出時の応答性、気泡の安定成
長、液滴の安定化を達成して、高速液体吐出による高速
記録また高画質記録を可能にすることができた。

【０２１０】また、２流路構成のヘッドにおいて発泡液
として、発泡しやすい液体や、発熱体上への堆積物（こ
げ等）が生じにくい液体を用いることで、吐出液の選択
の自由度が高くなり、発泡が生じにくい高粘性液体、発
熱体上に体積物を生じやすい液体等、従来のバブルジェ
ット吐出方法で吐出することが困難であった液体につい
ても良好に吐出することができた。

【０２１１】さらに熱に弱い液体等も、この液体に熱に
よる悪影響を与えず吐出することができた。

【０２１２】また、本発明の液体吐出ヘッドの構成によ
れば、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。

【０２１３】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。

【０２１４】また、本発明の液体吐出ヘッドを用い、液
体の吐出効率等がさらに向上した液体吐出装置や記録シ
ステム等を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面
図である。

【図２】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図であ
る。

【図３】従来のヘッドにおける気泡からの圧力伝搬を示
す模式図である。

【図４】本発明のヘッドにおける気泡からの圧力伝搬を
示す模式図である。

【図５】本発明における液体吐出ヘッドによる液体吐出
方法を説明するための模式的断面図で、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は各工程に対応した断面図
である。

【図６】本発明に適用される第１の発熱体および第２の
発熱体の駆動例を説明するためのタイミングチャートで
ある。

【図７】本発明の液体の流れを説明するための模式図で
ある。

【図８】本発明における液体吐出ヘッドの第１の液流路
の変形例を説明するための模式的断面図である。

【図９】本発明における液体吐出ヘッドの可動部材、気
泡、および吐出液体の関係を説明するための模式的断面
図である。

【図１０】本発明における液体吐出ヘッドの概略的構成
を説明するための部分分解斜視図である。

【図１１】本発明における液体吐出ヘッドの可動部材の
作製方法を説明するための模式的断面図で、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は各工程に対応し
た断面図である。

【図１２】本発明に適用される第１の発熱体および第２
の発熱体の駆動例を説明するためのタイミングチャート
である。

【図１３】本発明における液体吐出ヘッドの流路方向の
断面模式図である。

【図１４】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図で
ある。

【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図で
ある。

【図１６】本発明の液体吐出ヘッドの断面図である。

【図１７】本発明の液体吐出ヘッド（２流路）の断面図
である。

【図１８】可動部材の動作を説明するための図である。

【図１９】可動部材と液流路の構造を説明するための図
である。

【図２０】可動部材の他の形状を説明するための図であ
る。

【図２１】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。

【図２２】駆動パルスの形状を示す模式図である。

【図２３】本発明の液体吐出ヘッドの供給路を説明する
ための断面図である。

【図２４】本発明のヘッドの分解斜視図である。

【図２５】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。

【図２６】液体吐出装置の概略構成図である。

【図２７】装置ブロック図である。

【図２８】液体吐出記録システムを示す図である。

【図２９】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)発明者吉平文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)発明者岡崎猛史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】気泡の発生によって液体を吐出する液体
吐出方法において、液体を吐出する吐出口と、液体に気泡を発生させる気泡
発生領域と、前記気泡発生領域に面して配され、第１の
位置と該第１の位置よりも気泡発生領域から遠い第２の
位置との間を変位可能な可動部材とを有するヘッドを用
い、該可動部材を、前記気泡発生部での気泡の発生に基づく
圧力によって、前記第１の位置から前記第２の位置へ変
位させ、前記可動部材の変位によって前記気泡を吐出口
に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させること
で液体を吐出する液体吐出方法であって、前記気泡発生領域に気泡を発生させることで生じる圧力
に基づいて前記可動部材の前記自由端を前記固定端を支
点として変位させる第１の気泡発生工程と、該変位が生じている間に前記気泡発生領域に少なくとも
一つの気泡を新たに発生させて前記液体を吐出させる第
２の気泡発生工程とを有することを特徴とする液体吐出
方法。
【請求項２】前記気泡発生領域に気泡を発生させるた
めの手段は発熱体で構成されるもので、該発熱体が発生
した熱を液体に伝えることで、液体に膜沸騰現象を生じ
させ、該膜沸騰現象によって前記気泡の発生がなされる
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出方法。
【請求項３】前記発熱体は少なくとも第１の発熱体と
第２の発熱体で構成されることを特徴とする請求項２に
記載の液体吐出方法。
【請求項４】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に沿って縦列配置されてい
ることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出方法。
【請求項５】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に対して並列配置されてい
ることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出方法。
【請求項６】前記第１の発熱体を駆動することによっ
て、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記第
２の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡発
生工程を実施することを特徴とする請求項３ないし５の
いずれか一項に記載の液体吐出方法。
【請求項７】前記第１の発熱体を駆動することによっ
て、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記第
１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴と
する請求項３ないし５のいずれか一項に記載の液体吐出
方法。
【請求項８】前記第２の発熱体を駆動することによっ
て、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記第
１の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡発
生工程を実施することを特徴とする請求項３ないし５の
いずれか一項に記載の液体吐出方法。
【請求項９】前記第２の発熱体を駆動することによっ
て、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記第
１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴と
する請求項３ないし５のいずれか一項に記載の液体吐出
方法。
【請求項１０】気泡の発生によって吐出口から液体を
吐出する液体の吐出方法において、流路中に配された発熱体に沿って該発熱体より上流側か
ら液体を供給し、供給された液体に発熱体で発生した熱
を作用させることで気泡を生じさせ、該気泡の発生に基
づく圧力によって、前記発熱体に面して配され、前記吐
出口側に自由端を有する可動部材の自由端を変位させ、
該可動部材の変位によって前記圧力を吐出口側に導くこ
とで液体を吐出する液体吐出方法であって、前記気泡発生領域に気泡を発生させることで生じる圧力
に基づいて前記可動部材の前記自由端を前記固定端を支
点として変位させる第１の気泡発生工程と、該変位が生じている間に前記気泡発生領域に少なくとも
一つの気泡を新たに発生させて前記液体を吐出させる第
２の気泡発生工程とを有することを特徴とする液体吐出
方法。
【請求項１１】前記気泡発生領域に気泡を発生させる
ための手段は発熱体で構成されるもので、該発熱体が発
生した熱を液体に伝えることで、液体に膜沸騰現象を生
じさせ、該膜沸騰現象によって前記気泡の発生がなされ
ることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出方法。
【請求項１２】前記発熱体は少なくとも第１の発熱体
と第２の発熱体で構成されることを特徴とする請求項１
１に記載の液体吐出方法。
【請求項１３】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に沿って縦列配置されてい
ることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出方法。
【請求項１４】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に対して並列配置されてい
ることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出方法。
【請求項１５】前記第１の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第２の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡
発生工程を実施することを特徴とする請求項１２ないし
１４のいずれか一項に記載の液体吐出方法。
【請求項１６】前記第１の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することに
よって、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴
とする請求項１２ないし１４のいずれか一項に記載の液
体吐出方法。
【請求項１７】前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡
発生工程を実施することを特徴とする請求項１２ないし
１４のいずれか一項に記載の液体吐出方法。
【請求項１８】前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することに
よって、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴
とする請求項１２ないし１４のいずれか一項に記載の液
体吐出方法。
【請求項１９】気泡の発生によって液体を吐出口から
吐出する液体の吐出方法において、吐出口に連通する第１の液流路と、気泡発生領域を有す
る第２の液流路と、前記吐出口側に自由端を有し前記第
１の液流路と前記気泡発生領域との間に配された可動部
材とを有するヘッドを用い、前記気泡発生領域に気泡を発生させ、該気泡の発生によ
る圧力に基づいて前記可動部材の自由端を前記第１の液
流路側に変位させ、該可動部材の変位によって前記圧力
を前記第１の液流路の吐出口側に導くことで液体を吐出
する液体吐出方法であって、前記気泡発生領域に気泡を発生させることで生じる圧力
に基づいて前記可動部材の前記自由端を前記固定端を支
点として変位させる第１の気泡発生工程と、該変位が生じている間に前記気泡発生領域に少なくとも
一つの気泡を新たに発生させて前記液体を吐出させる第
２の気泡発生工程とを有することを特徴とする液体吐出
方法。
【請求項２０】前記気泡発生領域に気泡を発生させる
ための手段は発熱体で構成されるもので、該発熱体が発
生した熱を液体に伝えることで、液体に膜沸騰現象を生
じさせ、該膜沸騰現象によって前記気泡の発生がなされ
ることを特徴とする請求項１９に記載の液体吐出方法。
【請求項２１】前記発熱体は少なくとも第１の発熱体
と第２の発熱体で構成されることを特徴とする請求項２
０に記載の液体吐出方法。
【請求項２２】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に沿って縦列配置されてい
ることを特徴とする請求項２１に記載の液体吐出方法。
【請求項２３】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に対して並列配置されてい
ることを特徴とする請求項２１に記載の液体吐出方法。
【請求項２４】前記第１の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第２の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡
発生工程を実施することを特徴とする請求項２１ないし
２３のいずれか一項に記載の液体吐出方法。
【請求項２５】前記第１の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することに
よって、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴
とする請求項２１ないし２３のいずれか一項に記載の液
体吐出方法。
【請求項２６】前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡
発生工程を実施することを特徴とする請求項２１ないし
２３のいずれか一項に記載の液体吐出方法。
【請求項２７】前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することに
よって、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴
とする請求項２１ないし２３のいずれか一項に記載の液
体吐出方法。
【請求項２８】前記第１の液流路に供給される液体と
前記第２の液流路に供給される液体とが同じ液体である
ことを特徴とする請求項１９ないし２７のいずれか一項
に記載の液体吐出方法。
【請求項２９】前記第１の液流路に供給される液体と
前記第２の液流路に供給される液体とが異なる液体であ
ることを特徴とする請求項１９ないし２７のいずれか一
項に記載の液体吐出方法。
【請求項３０】前記第２の液流路に供給される液体
は、前記第１の液流路に供給される液体に比べ、低粘度
性、発泡性、熱安定性の少なくとも１つの性質で優れて
いる液体であることを特徴とする請求項１９ないし２７
のいずれか一項に記載の液体吐出方法。
【請求項３１】液体を吐出する吐出口と、液体に気泡
を発生させる気泡発生領域と、前記気泡発生領域に面し
て配され、第１の位置と該第１の位置よりも前記気泡発
生領域から遠い第２の位置との間を変位可能な可動部材
とを有し、該可動部材は、前記気泡発生部での気泡の発
生に基づく圧力によって、前記第１の位置から前記第２
の位置へ変位すると共に、前記可動部材の変位によって
前記気泡を吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大き
く膨張させることで液体を吐出する液体吐出ヘッドであ
って、前記気泡発生領域に気泡を発生させることで生じる圧力
に基づいて前記可動部材の前記自由端を前記固定端を支
点として変位させる第１の気泡発生手段と、該変位が生じている間に前記気泡発生領域に少なくとも
一つの気泡を新たに発生させて前記液体を吐出させる第
２の気泡発生手段とを実施するための制御手段を有する
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項３２】前記気泡発生領域に気泡を発生させる
ための気泡発生手段は発熱体で構成されており、該発熱
体が発生した熱を液体に伝えることで、液体に膜沸騰現
象を生じさせ、該膜沸騰現象によって前記気泡の発生が
なされることを特徴とする請求項３１に記載の液体吐出
ヘッド。
【請求項３３】前記発熱体は少なくとも第１の発熱体
と第２の発熱体とからなることを特徴とする請求項３２
に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３４】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に沿って縦列配置されてい
ることを特徴とする請求項３３に記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項３５】前記第１の発熱体と前記第２の発熱体
は、前記吐出口に向かう方向に対して並列配置されてい
ることを特徴とする請求項３３に記載の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項３６】前記第１の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第２の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡
発生工程を実施することを特徴とする請求項３３ないし
３５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３７】前記第１の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することに
よって、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴
とする請求項３３ないし３５のいずれか一項に記載の液
体吐出ヘッド。
【請求項３８】前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体を駆動することによって、前記第２の気泡
発生工程を実施することを特徴とする請求項３３ないし
３５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３９】前記第２の発熱体を駆動することによ
って、前記第１の気泡発生工程を実施し、つづいて前記
第１の発熱体および前記第２の発熱体を駆動することに
よって、前記第２の気泡発生工程を実施することを特徴
とする請求項３３ないし３５のいずれか一項に記載の液
体吐出ヘッド。
【請求項４０】前記液体吐出ヘッドは前記吐出口に連
通する第１の流路と、前記気泡発生領域を有する第２流
路を有することを特徴とする請求項３１の液体吐出ヘッ
ド。
【請求項４１】液体を吐出する吐出口と、液体に気泡
を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して
配され下流側に自由端を有する可動部材とを有し、前記
気泡発生領域に第１の気泡発生工程を行うことで前記可
動部材を変位させ、該変位が生じている間に前記気泡発
生領域に新たな気泡を発生させることで液体を吐出する
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４２】前記気泡発生領域には気泡を発生させ
るための発熱体が設けられていることを特徴とする請求
項４１の液体吐出ヘッド。
【請求項４３】前記液体としてインクが用いられるこ
とを特徴とする請求項３１もしくは請求項４１の液体吐
出ヘッド。
【請求項４４】液体を吐出する吐出口と、液体に気泡
を発生させる気泡発生領域と、該気泡発生領域に面して
配され下流側に自由端を有する可動部材とを有する液体
吐出ヘッドを有し、前記気泡発生領域に第１の気泡発生工程を行うことで前
記可動部材を変位させ、該変位が生じている間に前記気
泡発生領域に新たな気泡を発生させることで液体を吐出
する第２の気泡発生工程を行うよう制御する制御手段を
有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４５】前記気泡発生手段は第１の発熱体と、
第２の発熱体とで構成されており、これらの発熱体が発
生した熱を液体に伝えることで膜沸騰現象による気泡が
発生されることを特徴とする請求項４４の液体吐出装
置。
【請求項４６】前記第１の気泡発生工程を前記第１の
発熱体で行い、前記第２の気泡発生工程を前記第２の発
熱体で行うことを特徴とする請求項４５の液体吐出装
置。
【請求項４７】前記第１の気泡発生工程を前記第１の
発熱体で行い、前記第２の気泡発生工程を前記第１およ
び前記第２の発熱体で行うことを特徴とする請求項４５
の液体吐出装置。
【請求項４８】該液体吐出ヘッドから吐出された液体
を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、
を有することを特徴とする請求項４４の液体吐出装置。
【請求項４９】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、記録紙にインクを付着させることで記録を行うこと
を特徴とする請求項４４の液体吐出装置。
【請求項５０】前記液体吐出ヘッドから記録液体を吐
出し、布帛に記録液体を付着させることで記録を行うこ
とを特徴とする請求項４４の液体吐出装置。
【請求項５１】前記液体吐出ヘッドから複数色の記録
液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付
着させることでカラー記録を行うことを特徴とする請求
項４４の液体吐出装置。
【請求項５２】前記吐出口が被記録媒体の記録可能領
域の全幅に渡って、複数配されていることを特徴とする
請求項４４の液体吐出装置。