JPH11235828A

JPH11235828A - 液体吐出ヘッド、液体吐出方法、ヘッドカートリッジおよび液体吐出装置

Info

Publication number: JPH11235828A
Application number: JP34756698A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Yoichi Tanetani; 陽一種谷; Hiroyuki Sugiyama; 裕之杉山; Masami Ikeda; 雅実池田; Masahiko Ogawa; 正彦小川; Ichiro Saito; 一郎斉藤; Tomoyuki Hiroki; 知之廣木; Yoshiyuki Imanaka; 良行今仲; Masahiko Kubota; 雅彦久保田; Teruo Ozaki; 照夫尾崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】液体を吐出させるための気泡の発生に基づく
圧力を効率的に吐出口方向に導くための可動部材を有す
る液体吐出ヘッドにおいて、可動部材の変位を補助する
ことで、より吐出効率を安定化または向上させる。【解決手段】素子基板１には、吐出口５が開口したオ
リフィスプレート部４と、流路側壁９とが一体に設けら
れ、この上に天板３が接合されて液流路７が構成され
る。液流路７の底壁には液体に気泡を発生させる発熱体
２が設けられ、この発熱体２に対面して、先端が自由端
となる可動部材６が設けられる。液流路７の発熱体２が
設けられた面は、オリフィスプレート部４の内面および
流路側壁９の側面に対してそれぞれ曲面１ａ，１ｂでな
だらかに繋がっている。

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液体を
吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッ
ドカートリッジおよび液体吐出装置に関する。また、本
発明は、可動部材の変位と気泡成長を伴う新たな液体吐
出方法及びこれを実行するための液体吐出ヘッド、ヘッ
ドカートリッジおよび液体吐出装置に関する。

【０００２】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、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。ここで、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。

【０００３】

【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号明細書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
熱変換体が配されている。

【０００４】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ともに、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、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。

【０００５】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。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。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。

【０００６】この流路形状の内、特開昭６３−１９９９
７２号公報等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。特開昭６３−１９９９７２号公報に
開示されているヘッドは、発熱素子が形成する気泡の発
泡領域よりも離れ、かつ、発熱素子に関して吐出口とは
反対側に位置する弁を有する。この弁は、板材等を利用
する製造方法によって流路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内に垂れ下が
る。この発明は、上述したバック波の一部を弁によって
制御することでエネルギー損失を制御するものとして開
示されている。

【０００７】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内部に気泡が発生した前後の流
路内の挙動を検討するとわかるように、弁によるバック
波の一部を抑制することは、液体の吐出にとって必ずし
も実用的なものでないことがわかる。もともとバック波
自体は、液体の吐出に直接的には関係しないものであ
る。従って、バック波のうちの一部を抑制したからとい
って、液体の吐出に大きな影響を与えることはない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、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
る方式における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まで高
めることを主たる目的とする。

【０００９】本発明者達の一部は、先に液滴吐出の原理
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
すべく鋭意研究を行った。そして、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、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解析を行っ
た。

【００１０】これらの解析により、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するに至った。この
発明の他の特徴は、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利用するこ
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
との知見に基づき、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にある。これにより、吐出効
率、吐出速度の向上をもたらすことができるものであ
る。

【００１１】本発明は、前述した画期的な吐出原理を一
層優れたものにすることができる新たな吐出方法及び吐
出原理を提供するものである。すなわち、本発明は、可
動部材の自由端の変位と気泡発生領域から得られる気泡
の成長との関係に着目し、吐出効率の一層の向上を可能
ならしめる原理を追求したものである。

【００１２】さらに本発明者達が認識した点は、上述し
た吐出原理をより有効に活用し、より高い吐出効率及び
吐出力を達成するには、気泡の成長に伴う液体の流れを
効率よく制御し可動部材の変位をより無駄なく行うため
に、液流路の構造が大きく寄与しているという点であ
る。

【００１３】本発明の主たる目的は、先に述べた画期的
な吐出原理に対して、可動部材の変位を補助すること
で、より吐出効率を安定化または向上できる液体吐出ヘ
ッド、液体吐出方法、ヘッドカートリッジおよび液体吐
出装置を提供することである。また、本発明の他の目的
は、以下の説明から理解できよう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の液体吐出ヘッド
は、液体を吐出する吐出口と、液体に気泡を発生させる
気泡発生手段が設けられ前記吐出口と連通した液流路
と、前記液流路内で前記気泡発生手段に面して配され前
記吐出口に向かう下流側が自由端となる可動部材とを有
し、前記液流路を構成する面のうち前記気泡発生手段が
設けられた面が、前記液流路の側壁面または前記吐出口
が開口した前端面の少なくとも一方の面と曲面によって
連続となっているものである。

【００１５】また、本発明の液体吐出方法は、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手段
が設けられ前記吐出口と連通した液流路と、前記液流路
内で前記気泡発生手段に面して配され前記吐出口に向か
う下流側が自由端となる可動部材とを有し、前記液流路
を構成する面のうち前記気泡発生手段が設けられた面
が、前記液流路の側壁面または前記吐出口が開口した前
端面の少なくとも一方の面と曲面によって連続となって
いる液体吐出ヘッドを用い、前記気泡の発生に基づいて
前記可動部材の自由端を変位させて前記圧力を前記吐出
口に導くことで液体を吐出させる液体吐出方法であっ
て、前記気泡の発生に基づいて前記可動部材を変位させ
る際に、前記気泡の成長に伴って、液体が前記曲面に沿
って前記可動部材と前記液流路との間に流れる工程を有
する。

【００１６】本発明では、液流路を構成する面のうち、
気泡発生手段が設けられた面が液流路の側壁面または吐
出口が開口した面の少なくとも一方の面と曲面によって
連続となっている。気泡の発生に基づく圧力によって、
液体は、上記曲面に沿って可動部材と液流路との間に流
れ込む。その結果、この液体の流れによって可動部材が
支持されることになり、可動部材の変位動作および気泡
の成長が安定して行われるので、吐出特性を向上させる
ことができるとともに、可動部材自身の耐久性を向上さ
せることができる。

【００１７】一方、気泡の収縮過程においては、上記曲
面によって、気泡発生手段の周囲にうず流が生じる。こ
のうず流は、気泡を気泡発生手段から離脱させる作用を
生じさせ、これによって気泡が消泡する際に発生するキ
ャビテーションによる衝撃が気泡発生手段に直接与えら
れるのが防止される。これにより、気泡発生手段の寿命
を向上させることができる。

【００１８】上述した液体の流れをより効果的に発生さ
せるには、上記液流路の幅を可動部材の変位が大きくな
る方向にいくにしたがって広くしたり、上記曲面を気泡
発生手段が設けられた面に対して凹曲面となる様に構成
するのが好ましい。この凹曲面の曲率半径としては、２
μｍ〜２０μｍの範囲内であることが好ましい。

【００１９】さらに、本発明は、上述の液体吐出ヘッド
を備えるヘッドカートリッジ、及び液体吐出装置を提供
するものである。

【００２０】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（または
可動部材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関
しての表現として表わされている。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、上記流れ方向に関する下流
側、また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。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態で
ある液体吐出ヘッドを示す図であり、同図（ａ）はその
液流路方向に沿った断面図、同図（ｂ）は液流路の横断
面図である。

【００２２】本実施形態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複数個の発
熱体２が並列に設けられた素子基板１と、この素子基板
１上に接合された天板３と、素子基板１と天板３とで構
成される液流路７内に設置される可動部材６とを有す
る。

【００２３】素子基板１は、互いに間隔をおいて並列に
設けられた複数の流路側壁９によって一部が仕切られた
複数の溝を有する部材であり、素子基板１と天板３とが
接合されることによって、これら溝の部分が液流路７を
構成する。素子基板１の前端部（図１（ａ）の左端部）
には、各溝に対応する位置にそれぞれ吐出口５が形成さ
れたオリフィスプレート部４が設けられている。流路側
壁９の後方部（図１（ａ）の流路側壁９よりも右側部）
は、素子基板１と天板３とが接合されることによって、
各液流路７に液体を供給するための共通液室８を構成
し、各吐出口５はそれぞれ液流路７を介して共通液室８
と連通している。なお、素子基板１はシリコン基板から
なり、後述するように、このシリコン基板に対する成膜
処理により流路側壁９およびオリフィスプレート部４が
素子基板１と一体に形成される。

【００２４】発熱体２は、各流路側壁９の間の液流路７
の底壁となる部分に配置される。各流路側壁９の間で
は、素子基板１上に絶縁および蓄熱を目的としたシリコ
ン酸化膜または窒化シリコン膜が形成され、その上に、
発熱体２を構成する電気抵抗層および配線がパターニン
グされている。この配線を介して電気抵抗層に電圧を印
加し、電気抵抗層に電流を流すことで発熱体２が発熱す
る。

【００２５】また、液流路７の発熱体２が設けられた面
は、オリフィスプレート部４の内面および流路側壁９の
側面に対して、それぞれ一定の曲率半径（５μｍ）を持
つ曲面１ａ，１ｂで、なだらかに繋がっている。

【００２６】天板３は、素子基板１とともに液流路７お
よび共通液室８を構成するために素子基板１上に接合さ
れ、共通液室８となる部分に凹部が形成されている。天
板３も、素子基板１と同様にシリコン系の材料からな
り、共通液室８を構成する凹部は、エッチング等により
形成される。

【００２７】可動部材６は、液流路７を、吐出口５に連
通した第１の液流路７ａと、発熱体２を有する第２の液
流路７ｂとに分けるように、発熱体２に対面して片持梁
状に配置された、窒化シリコンや酸化シリコン等のシリ
コン系の材料で形成された薄膜である。

【００２８】この可動部材６は、後述する液体の吐出動
作によって共通液室８から可動部材６を経て吐出口５側
へ流れる大きな流れの上流側に支点６ａを持ち、この支
点６ａに対して下流側に自由端６ｂ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から所定の距離を隔てて配されている。これにより、
可動部材６は、図１（ａ）に破線で示したように自由端
側が上方に向けて変位可能になっている。この発熱体２
と可動部材６との間が気泡発生領域１０となる。

【００２９】上述したように、流路側壁９およびオリフ
ィスプレート部４を含む素子基板１や可動部材６はシリ
コン系の材料で構成されるので、これらは半導体ウェハ
プロセス技術を用いて作製することができる。詳細は後
述する。

【００３０】次に、図１に示した液体吐出ヘッドによる
吐出動作について、図２および図３を参照して詳しく説
明する。図２は図１に示した液体吐出ヘッドの吐出動作
を説明するための液流路に沿った断面図、図３は図１に
示した液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するための液流
路の横断面図である。図３の（ａ）〜（ｄ）の各過程
は、それぞれ図２の（ａ）〜（ｄ）に対応している。

【００３１】図２（ａ）および図３（ａ）は、発熱体２
に電気エネルギーが印加される前の状態であり、発熱体
２が熱を発生する前の状態である。この状態では、共通
液室８に供給された液体は、毛管現象により液流路７に
進入し、吐出口５でメニスカスＭを形成して液流路７を
満たした状態を保っている。ここで重要なことは、可動
部材６が、発熱体２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６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
通って液流路７の長さ方向に直交する線より下流）の位
置まで可動部材６が配されている。

【００３２】図２（ａ）および図３（ｂ）は、発熱体２
に電気エネルギー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１０内を満たす液体の一部
を加熱し、膜沸騰に伴う気泡１５を発生させた状態であ
る。

【００３３】このとき可動部材６は、気泡１５の発生に
基づく圧力により、気泡１５と可動部材６との間に液体
が介在されたまま、気泡１５の圧力の伝搬方向を吐出口
方向に導くように変位する。また、気泡１５の発生に伴
い、気泡発生領域１０に存在していた液体の流れＡ，Ｂ
が生じる。

【００３４】これらの流れＡ，Ｂのうち、流路側壁９へ
向かう流れＡにおいては、素子基板１の発熱体２が設け
られた面と流路側壁９の側面とをつなぐ曲面１ａに沿っ
て、可動部材６と流路側壁９との間に流れ込む。この流
れ込んだ液体により可動部材６の側方が流路側壁９に対
して支持（サポート）されることになり、可動部材６の
変位時に、可動部材６の流路側壁９方向への「ぶれ」が
規制されるので、可動部材６の変位がスムーズに行われ
る。さらに、流れＡが生じることによって、可動部材６
と流路側壁９とが極めて近接した構造のヘッドにおいて
も、可動部材６と流路側壁９とが接することはなくな
る。

【００３５】一方、素子基板１の発熱体２が設けられた
面とオリフィスプレート部４の内面とをつなぐ曲面１ｂ
は、可動部材６の前端とオリフィスプレート部４の内面
との間を通って気泡発生領域１０から下流へ向かう流れ
Ｂを吐出口５の方向にスムーズに向かわせる。また、こ
れら流れＡ，Ｂは曲面１ａ，１ｂに沿ってスムーズに流
れるので、気泡１５の成長が安定して行われる。

【００３６】図２（ｃ）および図３（ｃ）は、気泡１５
がさらに成長した状態であるが、気泡１５の発生に伴う
圧力は可動部材６に優先的に作用し、可動部材６は支点
６ａを中心に吐出口５側に大きく開くように変位する。
可動部材６の変位もしくは変移した状態によって、気泡
１５の発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長が吐出
口５側に導かれ、吐出口５から液体が吐出する。

【００３７】つまり、気泡発生領域１０上に、液流路７
内の液体の流れの上流側に支点６ａを持ち下流側に自由
端６ｂを持つ可動部材６を設けることによって、気泡１
５の圧力伝搬方向が下流側へ導かれ、気泡１５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１５の成長方向自体も圧力伝搬方向と同様に下流方
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１５の成長方向自体を可動部材６によって制御
し、気泡１５の圧力伝搬方向を制御することで、吐出効
率や吐出力または吐出速度等の根本的な吐出特性を向上
させることができる。

【００３８】しかも、上述したように、気泡発生領域１
０からの液体の流れＡによって可動部材６の変位がスム
ーズに行われるので、可動部材６は気泡１５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殆ど
ない。その結果、伝搬する圧力の大きさに応じて効率よ
く圧力の伝搬や気泡１５の成長方向を制御することがで
き、吐出の安定性や吐出効率が向上することになる。一
方、可動部材６の変位がスムーズに行われ、「ぶれ」が
少なくなる結果、可動部材６自身の耐久性も向上する。

【００３９】また、気泡発生領域１０からの液体の流れ
Ｂがスムーズに吐出口５に向かうことも、吐出の安定性
を向上させることになる。さらには、気泡１５の成長に
応じて可動部材６が徐々に変位していくことで、気泡１
５の圧力伝搬方向や体積移動しやすい方向、すなわち自
由端６ｂ側への気泡１５の成長方向を吐出口５に均一に
向かわせることができ、このことも吐出効率を高めると
考えられる。

【００４０】図２（ｄ）および図３（ｄ）は、気泡１５
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。

【００４１】変位していた可動部材６は、気泡１５の収
縮による負圧と可動部材６自身のばね性による復元力に
よって、初期位置に復帰する。また、消泡時には、気泡
発生領域１０での気泡１５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、上流側から
液体が流れ込み、液流路７内への液体の補充（リフィ
ル）が行われる。

【００４２】また、気泡１５が収縮する際、上述した曲
面１ａ，１ｂによって、発熱体２の周囲には流れＣ，Ｄ
のようなうず流が生じ、これが気泡１５を発熱体２から
離脱させる作用を生じさせる。その結果、気泡１５が消
泡する際に発生するキャビテーションによる大きな衝撃
が発熱体２に直接与えられることはなくなり、発熱体２
の寿命が向上する。さらに、曲面１ａ，１ｂによる連続
面構造によって、従来の液体吐出ヘッドにおいて液流路
の隅部で生じていた気泡の残留等は少なくなり、また多
少の気泡残留があったとしても、リフィル時の液体の流
れによって容易に排出することができる。このため、連
続発泡の際の気泡発生の均一性が図られ、安定した液体
の吐出が可能となる。

【００４３】ここで、本実施形態での液体のリフィルを
含む液供給メカニズムを更に詳しく説明する。図２
（ｃ）および図３（ｃ）に示した動作の後、気泡１５が
最大体積の状態を経て消泡過程に入ったときは、消泡し
た体積を補う体積の液体が気泡発生領域１０に、第１の
液流路７ａの吐出口５側と第２の液流路７ｂの共通液室
８側から流れ込む。可動部材６を持たない液流路構造に
おいては、消泡位置に吐出口５側から流れ込む液体の量
と共通液室８側から流れ込む液体の量は、気泡発生領域
１０より吐出口５に近い部分と共通液室８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）。

【００４４】このため、吐出口５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５側から消泡位置に
流れ込み、メニスカスＭの後退量が大きくなることにな
る。特に、吐出口５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
退量が大きくなり、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。

【００４５】これに対して本実施形態では可動部材６を
設けたため、気泡１５の体積Ｗを可動部材６の初期位置
を境に上側をＷ１、気泡発生領域１０側をＷ２とした場
合、消泡時に可動部材６が初期位置に戻った時点でメニ
スカスＭ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の液流路７ｂの流れからの液供給に
よってなされる。これにより、従来、気泡１５の体積Ｗ
の半分程度に対応した量がメニスカス後退量になってい
たのに対し、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。

【００４６】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６の発熱体２側の面に沿っ
て、主に第２の液流路７ｂ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。

【００４７】ここで特徴的なことは、可動部材６を設け
ていない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Ｍ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、本実施形態の高速リフ
ィルにおいては可動部材６によって吐出口５側の第１の
液流路７ａの領域と、気泡発生領域１０との吐出口５側
での液体の流通が抑制されるため、メニスカスＭの振動
を極めて少なくすることができるということである。

【００４８】このように本実施形態は、第２の液流路７
ｂからの気泡発生領域１０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。

【００４９】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うち、共通液室８
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、それによる液体
移動、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７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。

【００５０】以上、主に液体の吐出動作およびリフィル
動作の点から本実施形態について説明してきたが、上述
した曲面１ａ，１ｂは、素子基板１と流路側壁９、およ
び素子基板１とオリフィスプレート部４との境界部に加
わる応力を分散させるという作用もある。その結果、流
路側壁９およびオリフィスプレート部４の強度が向上
し、液体吐出ヘッドの製造時や使用時の耐久性が向上す
る。

【００５１】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態である液体吐出ヘッドの図であり、同図
（ａ）はその流路方向に沿った断面図、同図（ｂ）は液
流路の横断面図を示す。

【００５２】本実施形態の液体吐出ヘッドも、素子基板
２１と、天板２３と、可動部材２６とを有するものであ
るが、流路側壁２９の形状を、厚みが高さ方向に先細り
となるテーパ形状とし、これにより、液流路２７の幅
が、可動部材２６の変位が大きくなる方向にいくにした
がって広くなっている点が、第１の実施形態の液体吐出
ヘッドと異なっている。その他、吐出口２５が形成され
るオリフィスプレート部２４および流路側壁２９がシリ
コン基板への成膜処理により素子基板２１と一体に形成
されている点や、素子基板２１に複数の発熱体２２が設
けられている点や、素子基板２１の発熱体２２が設けら
れている面がオリフィスプレート部２４の内面および流
路側壁２９の側面と曲面２１ａ，２１ｂによってなだら
かにつながっている点などは第１の実施形態と同様であ
るので、その説明は省略する。

【００５３】図５に示すように、発熱体２の発熱によ
り、気泡発生領域３０内に膜沸騰に伴う気泡３５が発生
すると、第１の実施形態と同様に、可動部材２６が変位
するとともに、気泡発生領域３０に存在していた液体の
流れＥ，Ｆが生じる。ここで、流路側壁２９は上述した
ようなテーパ形状となり液流路２７の幅が可動部材２６
の変位が大きくなる方向にいくにしたがって広くなって
いるので、気泡発生領域３０に存在していた液体は、第
１の実施形態に比べて可動部材２６の側方に流れ込み易
くなる。その結果、可動部材２６の側方に流れ込んだ液
体による可動部材２６の支持がより強力になり、可動部
材２６の変位時の「ぶれ」がより規制されるので、吐出
安定性および可動部材２６の耐久性がさらに向上する。

【００５４】（第３の実施形態）図６は、本発明の第３
の実施形態である液体吐出ヘッドの図であり、同図
（ａ）はその液流路方向に沿った断面図、同図（ｂ）は
液流路の横断面図を示す。

【００５５】本実施形態の液体吐出ヘッドも、第２の実
施形態と同様に、複数の発熱体４２が設けられ、吐出口
４５が形成されるオリフィスプレート部４４およびテー
パ形状の流路側壁４９が一体に形成された素子基板４１
と、素子基板４１に接合されて液流路４７を構成する天
板４３と、液流路４７内に配される可動部材４６とを有
する。

【００５６】本実施形態の液体吐出ヘッドと第２の実施
形態の液体吐出ヘッドとが異なる点は、素子基板４１の
発熱体４２が設けられた面とオリフィスプレート部４４
の内面とをつなぐ曲面４１ｂの形状、および同じく発熱
体４２が設けられた面と流路側壁４９の側面とをつなぐ
曲面４１ａの形状である。すなわち、これら曲面４１
ａ，４１ｂは発熱体４２が設けられた面に対して凹曲面
を構成しており、発熱体４２の周囲のオリフィスプレー
ト部４４および流路側壁４９と隣接する部分は凹形状に
窪んだ形状となっている。その他の構成は第２の実施形
態と同様であるので、その説明は省略する。

【００５７】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドによる
吐出動作について、図７および図８を参照して説明す
る。図７は図６に示した液体吐出ヘッドの吐出動作を説
明するための液流路に沿った断面図、図８は図６に示し
た液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するための液流路の
横断面図であり、図８の（ａ）〜（ｄ）の各過程は、そ
れぞれ図７の（ａ）〜（ｄ）に対応している。

【００５８】図７（ａ）および図８（ａ）は、発熱体４
２が発熱する前の状態であり、この状態では、液流路４
７内に進入した液体は、吐出口４５でメニスカスＭを形
成して液流路４７を満たした状態を保っている。

【００５９】発熱体４２を発熱させると、図７（ｂ）お
よび図８（ｂ）に示すように、発生した熱によって発熱
体４２上には膜沸騰に伴う気泡５５が発生し、この気泡
５５の発生に基づく圧力により可動部材４６が変位す
る。このとき、気泡発生領域５０に存在していた液体
の、流路側壁４９へ向かう流れＧ、およびオリフィスプ
レート部４４へ向かう流れＨが生じる。これらの流れ
Ｇ，Ｈは、発熱体４２の周囲の曲面４１ａ，４１ｂに沿
って流れるが、上述したように、各曲面４１ａ，４１ｂ
はそれぞれ発熱体４２が設けられた面に対して凹形状に
窪んでいるので、気泡発生領域５０に存在していた液体
は、第２の実施形態に比べて、より流路側壁４９および
オリフィスプレート部４４に向けて流れ易くなる。その
結果、流れＧによって可動部材４６の「ぶれ」がより抑
制され可動部材４６はよりスムーズに変位することにな
り、また、流れＨによって吐出の安定性が向上する。

【００６０】そして、図７（ｃ）および図８（ｃ）に示
すように、気泡５５がさらに成長すると、可動部材４６
は吐出口４５側に大きく開くように変位し、気泡５５の
発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長が吐出口４５
側に導かれ、吐出口４５から液体が吐出される。

【００６１】図７（ｄ）および図８（ｄ）に示すように
気泡５５が消泡工程に入ると、各曲面４１ａ，４１ｂに
よって、流れＩ，Ｊのようなうず流が生じるが、上述し
たように、各曲面４１ａ，４１ｂはそれぞれ発熱体４２
が設けられた面に対して凹形状に窪んでいるので、第１
の実施形態や第２の実施形態に比べてうず流は大きくな
る。その結果、気泡５５を発熱体４２から離脱させる作
用が促進され、発熱体４２の寿命をより向上させること
ができる。

【００６２】（液体吐出ヘッドの製造方法）次に、本実
施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。
図９〜図１１は、これまでに説明した液体吐出ヘッドの
製造方法について説明するための工程図である。図９〜
図１１に示される図（ａ）〜図（ｈ）が、液流路が延び
る方向に対して垂直な方向の断面図であり、図（ｉ）、
（ｊ）が同方向の正面図であり、図９〜図１１に示され
る図（ａ’）〜図（ｊ’）が、液流路方向に沿った断面
図である。本実施形態の液体吐出ヘッドは、図９〜図１
１に示される図（ａ）および図（ａ’）から、図９〜図
１１に示される図（ｊ）および図（ｊ’）の工程を経て
製造される。

【００６３】まず、図９の（ａ）および（ａ’）におい
て、素子基板１の発熱体２側の面全体に、ＣＶＤ法によ
って温度３５０℃の条件でＰＳＧ（phospho silicate g
lass）膜１０１を形成する。このＰＳＧ膜１０１の膜厚
は、図１に示した可動部材６と発熱体２とのギャップに
相当し、ＰＳＧ膜１０１の膜厚を１〜２０μｍにする。
これにより、液体吐出ヘッドの液流路全体のバランス
上、可動部材６の効果が顕著にあらわれる。次に、ＰＳ
Ｇ膜１０１をパターニングするために、ＰＳＧ膜１０１
の表面に、スピンコートなどによりレジストを塗布した
後、フォトリソグラフィーとして露光および現像を行
い、そのレジストの、可動部材６が固定された部分に相
当する部分を除去する。

【００６４】そして、図９の（ｂ）および（ｂ’）にお
いて、ＰＳＧ膜１０１の、前記レジストで覆われていな
い部分を、バッファードフッ酸によるウェットエッチン
グによって除去する。その後、ＰＳＧ膜１０１の表面に
残っている前記レジストを、酸素プラズマによるプラズ
マアッシング、あるいは素子基板１をレジスト除去剤に
浸すことによって除去する。これにより、ＰＳＧ膜１０
１の一部が素子基板１の表面に残され、そのＰＳＧ膜１
０１の一部が、気泡発生領域１０の空間に相当する型部
材となる。このような工程を経て、素子基板１の表面
に、気泡発生領域１０の空間に相当する型部材が作り込
まれる。

【００６５】次に、図９の（ｃ）および（ｃ’）におい
て、素子基板１およびＰＳＧ膜１０１の表面に、スパッ
タ法により第１の材料層として厚さ１〜１０μｍのＳｉ
Ｎ膜１０２を形成する。このＳｉＮ膜１０２の一部が可
動部材６となる。ＳｉＮ膜１０２の組成としては、Ｓｉ
₃Ｎ₄が最も良いとされるが、可動部材２の効果を得るた
めには、Ｓｉを１としてＮの比率が１〜１．５の範囲で
あっても良い。このＳｉＮ膜は、半導体プロセスで一般
的に使用され、耐アルカリ性、化学的安定性、および耐
インク性を有している。

【００６６】ＳｉＮ膜１０２の一部が可動部材６となる
ため、この膜の材質が、可動部材６として最適な物性値
を得られる構造および組成であれば、この膜の製造方法
は限定されない。例えば、ＳｉＮ膜１０２の形成方法と
して、前述したスパッタ法の代わりに、常圧ＣＶＤ、Ｌ
ＰＣＶＤ、バイアスＥＣＲＣＶＤ、マイクロ波ＣＶＤ、
あるいは塗装方法などを用いてもよい。また、ＳｉＮ膜
においても、その応力、剛性、ヤング率などの物理的特
性や、耐アルカリ性、耐酸性などの化学的特性を、その
用途に応じて向上させるために、段階的に組成比を変え
て多層膜化してもよい。あるいは、段階的に不純物を添
加して多層膜化したり、単層で不純物を添加してもよ
い。

【００６７】次に、図９の（ｄ）および（ｄ’）におい
て、ＳｉＮ膜１０２の表面に耐エッチング保護膜１０３
を形成する。耐エッチング保護膜１０３として、スパッ
タリング法によって厚さ２μｍのＡｌ膜を形成した。こ
の耐エッチング保護膜１０３によって、次の工程で流路
側壁９を形成するためにエッチングを行う際に、可動部
材６となるＳｉＮ膜１０２へのダメージが防止される。
ここでは、可動部材６と流路側壁９とがほぼ同一の材料
で形成される場合、流路側壁９の形成時のエッチングで
可動部材６もエッチングされてしまうので、その可動部
材６の、エッチングによるダメージを防止する必要が生
じるので、可動部材６となるＳｉＮ膜１０２の、素子基
板１側と反対側の面に耐エッチング保護膜１０３を形成
する。

【００６８】次に、ＳｉＮ膜１０２および耐エッチング
保護膜１０３を所定の形状にするために、耐エッチング
保護膜１０３の表面にレジストをスピンコートなどによ
り塗布し、フォトリソグラフィーによりパターニングを
行う。その後、図１０の（ｅ）および（ｅ’）におい
て、ＣＦ₄ガスなどを使用したドライエッチング、ある
いはリアクティブイオンエッチング法などによってＳｉ
Ｎ膜１０２および耐エッチング保護膜１０３のエッチン
グを行い、ＳｉＮ膜１０２および耐エッチング保護膜１
０３を可動部材６の形状にする。これにより、素子基板
１の表面に可動部材６が作り込まれる。ここでは、耐エ
ッチング保護膜１０３およびＳｉＮ膜１０２を同時にパ
ターニングしたが、保護膜１０３のみを可動部材６の形
状にパターニングし、後の工程でＳｉＮ膜１０２をパタ
ーニングしてもよい。

【００６９】次に、図１０の（ｆ）および（ｆ’）にお
いて、耐エッチング保護膜１０３、ＰＳＧ膜１０１およ
び素子基板１の表面に、第２の材料層として、厚さ２０
〜４０μｍのＳｉＮ膜１０４を形成する。ＳｉＮ膜１０
４を高速で形成したい場合には、マイクロウェーブＣＶ
Ｄ法を用いる。このＳｉＮ膜１０４が、最終的に流路側
壁９となる。ＳｉＮ膜１０４は、通常、半導体の製造工
程で求められるような膜の特性、例えばピンホール密度
や、膜の緻密さには左右されない。ＳｉＮ膜１０４は、
液流側壁９としての耐インク特性や、機械的強度を満た
すものであればよく、ＳｉＮ膜１０４の高速成形によっ
てＳｉＮ膜１０４のピンホール密度が多少高くなっても
問題はない。

【００７０】また、ここではＳｉＮ膜を用いたが、流路
側壁９の材料としてＳｉＮ膜に限定されることはなく、
不純物を含んだＳｉＮ膜や、組成を変えたＳｉＮ膜な
ど、機械的特性および耐インク性を有するものであれば
よく、ダイヤモンド膜、水素化アモルファスカーボン膜
（ダイヤモンドラインカーボン膜）、アルミナ系、ジル
コニア系などの無機膜でもよい。

【００７１】次に、ＳｉＮ膜１０４を所定の形状にする
ために、ＳｉＮ膜１０４の表面にレジストをスピンコー
トなどにより塗布し、流路側壁９およびオリフィスプレ
ート４に対応する部分を残すように、フォトリソグラフ
ィーによりレジストをパターニングする。そして、反応
ガスであるＣＦ₄ガスの加速電圧（ＲＦバイアスパワ
ー）を１００Ｗ程度の低めに設定したリアクティブイオ
ンエッチング法を用いてＳｉＮ膜１０４のエッチングを
行う。このようにして、図１０の（ｇ）および（ｇ’）
に示すように、厚さ２〜３０μｍの、凹曲面１ａ、１ｂ
をもつオリフィスプレート４および液流路側壁９を、素
子基板１の表面に同時に作り込む。

【００７２】次に、図１１の（ｈ）および（ｈ’）に示
すように、ＳｉＮ膜１０２上の耐エッチング保護膜１０
３をウェットエッチングまたはドライエッチングによっ
て除去する。

【００７３】次に、図１１の（ｉ）および（ｉ’）に示
すように、バッファードフッ酸によってＳｉＮ膜１０２
の下層のＰＳＧ膜１０１を除去する。

【００７４】次に、図１１の（ｊ）および（ｊ’）に示
すように、オリフィスプレート４にエキシマレーザを照
射してアブレーション加工を行い、オリフィスプレート
４に吐出口５を形成する。この時、ＳｉＮ膜の結合解離
エネルギー１０５kcal/mol以上の光子エネルギー１１５
kcal/molを持つＫｒＦエキシマレーザによって、ＳｉＮ
膜の分子結合を直接切断する。このエキシマレーザによ
る加工は非熱加工であるため、加工部周辺熱だれや炭化
のない、精度の高い加工を行うことができる。その後、
天板３を上方から接合することにより、液体吐出ヘッド
を製造する。

【００７５】上記のような液体吐出ヘッドの製造方法で
は、素子基板１上に可動部材６および流路側壁９を直接
作り込むので、それらの部材を別々に作製した後に液体
吐出ヘッドを組み立てる場合と比較して、組み立ての工
程がなくなり、製造工程が簡略化される。また、可動部
材６などを接着剤などによって接着させることがないの
で、接着剤によって第１の液流路７ａや第２の液流路７
ｂの内部の液体が汚染されることがない。さらに、組み
立ての際に、素子基板１の表面に傷がつくことがなく、
可動部材６を貼り付ける時にごみが生じるということも
ない。そして、フォトリソグラフィーやエッチングなど
半導体の製造工程を経て、それぞれの部材が形成される
ので、高い精度で、かつ、高密度に可動部材６や流路側
壁９を形成することができる。また、液流路７を構成す
る溝をエッチングにより形成することで、曲面１ａ，１
ｂも容易かつ滑らかに形成することができる。

【００７６】（その他の実施形態）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について説
明したが、以下に、これらの実施形態に好ましく適用で
きる実施形態について説明する。

【００７７】＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞次に、上
記実施の形態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。図１２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。

【００７８】液体吐出ヘッド部２００は、素子基板６
１、天板６３、押さえバネ７８、液体供給部材８０、ア
ルミベースプレート（支持体）７０等から成っている。
素子基板６１には、前述のように液体に熱を与えるため
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６１と天板６３と
の接合によって、吐出される液体が流通する液流路（不
図示）が形成される。

【００７９】押さえバネ７８は、天板６３に素子基板６
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６１、天板６３と、後述する支持体７０
とを良好に一体化させている。

【００８０】支持体７０は、素子基板６１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６１に接続し電気信号を供給するためのプリント配線
基板７３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７４が配置さ
れている。

【００８１】液体容器９０は、液体吐出ヘッド部２００
に供給される液体を収容している。液体容器９０の外側
には、液体吐出ヘッド部２００と液体容器９０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
続部材を固定するための固定軸９５が設けられている。
液体の供給は、液体容器９０の液体供給路９２，９３か
ら接続部材の供給路を介して液体供給部材８０の液体供
給路８１，８２に供給され、各部材の液供給路８３，７
９，２０を介して共通液室に供給される。ここでは液体
容器９０から液体供給部材８０への液体の供給を２つの
経路に分けて行っているが、必ずしも分けなくてもよ
い。

【００８２】なお、この液体容器９０には、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９０に液体注入口を設けておくことが望ましい。
又、液体吐出ヘッド部２００と液体容器９０とは一体で
あってもよく、分離可能としてもよい。

【００８３】＜液体吐出装置＞図１３は、前述の液体吐
出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。本実施の形態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ＩＪＲＡ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容
器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（矢印
ａ，ｂ方向）に往復移動する。

【００８４】図１３では不図示の駆動信号供給手段から
キャリッジＨＣ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部２００から被
記録媒体１５０に対して記録液体が吐出される。

【００８５】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ＨＣ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ＨＣに伝えるためのギア１１２，１１３、及
びキャリッジ軸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本発明の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。

【００８６】図１４は、本発明の液体吐出ヘッドを適用
したインク吐出記録装置を動作させるための装置全体の
ブロック図である。記録装置は、ホストコンピュータ３
００より印字情報を制御信号として受ける。印字情報は
印字装置内部の入出力インタフェイス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。

【００８７】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ヘッド２００を移動する駆動用モ
ータ３０６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３
０７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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】＜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。図１５は、前述した本発明の液体吐出ヘッドを用い
たインクジェット記録システムの構成を説明するための
模式図である。本実施の形態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３
６０ｄｐｉ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２０１ａ〜２０１ｄ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。

【００９２】これらのヘッド２０１ａ〜２０１ｄ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２０１ａ〜２０１ｄの駆動が成される。各ヘッド２０
１ａ〜２０１ｄには、吐出液としてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの
４色のインクがそれぞれインク容器２０４ａ〜２０４ｄ
から供給されている。

【００９３】また、各ヘッド２０１ａ〜２０１ｄ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２０３ａ〜２０３ｄが設けられており、非
記録時に各ヘッド２０１ａ〜２０１ｄの吐出口を覆うこ
とでヘッド２０１ａ〜２０１ｄの保守を成すことができ
る。符号２０６は、先の各実施の形態で説明したような
各種、被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３
０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。

【００９４】本実施の形態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２５
２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。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。

【００９５】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、染着率の向上等の観
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。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。

【００９６】なお、本実施の形態では、ヘッド２０１ａ
〜２０１ｄ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。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、液流路の
気泡発生手段が設けられた面が、液流路の側壁面または
吐出口が開口した前端面の少なくとも一方の面と曲面で
連続し、気泡の成長に伴う液体の流れを、この曲面に沿
って流れるようにすることで、可動部材の動作が安定
し、しかも気泡の成長が安定して行われるので、吐出特
性を向上させることができる。また、可動部材の動作が
安定することから可動部材自身の耐久性を向上させるこ
とができる。

【００９８】一方、気泡の収縮過程においては、上記曲
面によって、気泡が消泡する際に発生するキャビテーシ
ョンによる衝撃が気泡発生手段に直接与えられることが
防止されるので、気泡発生手段の寿命を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である液体吐出ヘッド
の図であり、同図（ａ）はその液流路方向に沿った断面
図、同図（ｂ）は液流路の横断面図である。

【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの吐出動作を説明
するための液流路に沿った断面図である。

【図３】図１に示した液体吐出ヘッドの吐出動作を説明
するための液流路の横断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態である液体吐出ヘッド
の図であり、同図（ａ）はその流路方向に沿った断面
図、同図（ｂ）は液流路の横断面図である。

【図５】図４に示した液体吐出ヘッドにおいて、膜沸騰
に伴う気泡を発生させた状態の流路方向に沿った断面図
および液流路の横断面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態である液体吐出ヘッド
の図であり、同図（ａ）はその液流路方向に沿った断面
図、同図（ｂ）は液流路の横断面図である。

【図７】図６に示した液体吐出ヘッドの吐出動作を説明
するための液流路に沿った断面図である。

【図８】図６に示した液体吐出ヘッドの吐出動作を説明
するための液流路の横断面図である。

【図９】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す
工程図である。

【図１０】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示
す工程図である。

【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示
す工程図である。

【図１２】液体吐出ヘッドカートリッジを示す分解斜視
図である。

【図１３】液体吐出装置の要部を示す斜視図である。

【図１４】液体吐出装置のブロック図である。

【図１５】液体吐出システムの要部を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１，２１，４１，６１素子基板１ａ，１ｂ，２１ａ，２１ｂ，４１ａ，４１ｂ曲面２，２２，４２発熱体３，２３，４３，６３天板４，２４，４４オリフィスプレート部５，２５，４５吐出口６．２６，４６可動部材６ａ支点７，２７，４７液流路７ａ第１の液流路７ｂ第２の液流路８共通液室９，２９，４９流路側壁１０，３０，５０気泡発生領域１０１ＰＳＧ膜１０２，１０４ＳｉＮ膜１０３耐エッチング保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田雅実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)発明者小川正彦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)発明者斉藤一郎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)発明者廣木知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)発明者今仲良行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)発明者久保田雅彦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)発明者尾崎照夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出する吐出口と、液体に気泡を
発生させる気泡発生手段が設けられ前記吐出口と連通し
た液流路と、前記液流路内で前記気泡発生手段に面して
配され前記吐出口に向かう下流側が自由端となる可動部
材とを有し、前記液流路を構成する面のうち前記気泡発生手段が設け
られた面が、前記液流路の側壁面または前記吐出口が開
口した前端面の少なくとも一方の面と曲面によって連続
となっている液体吐出ヘッド。
【請求項２】前記液流路の幅が、前記可動部材の変位
が大きくなる方向にいくにしたがって広くなっている請
求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】前記曲面は、前記気泡発生手段が設けら
れた面に対して凹曲面を構成している請求項１に記載の
液体吐出ヘッド。
【請求項４】前記気泡発生手段はシリコン材料をベー
スとする基体上に形成され、前記液流路の側壁面および
前端面は前記基体と一体構造となっている請求項１に記
載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】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手段が設けられ前記吐出口と連通し
た液流路と、前記液流路内で前記気泡発生手段に面して
配され前記吐出口に向かう下流側が自由端となる可動部
材とを有し、前記液流路を構成する面のうち前記気泡発
生手段が設けられた面が、前記液流路の側壁面または前
記吐出口が開口した前端面の少なくとも一方の面と曲面
によって連続となっている液体吐出ヘッドを用い、前記
気泡の発生に基づいて前記可動部材の自由端を変位させ
て前記圧力を前記吐出口に導くことで液体を吐出させる
液体吐出方法であって、前記気泡の発生に基づいて前記可動部材を変位させる際
に、前記気泡の成長に伴って、液体が前記曲面に沿って
前記可動部材と前記液流路との間に流れる工程を有する
液体吐出方法。
【請求項６】前記液流路の幅が、前記可動部材の変位
が大きくなる方向にいくにしたがって広くなっている請
求項５に記載の液体吐出方法。
【請求項７】前記曲面は、前記気泡発生手段が設けら
れた面に対して凹曲面を構成している請求項５に記載の
液体吐出方法。
【請求項８】前記気泡発生手段は、シリコン材料をベ
ースとする基体上に形成され、前記液流路の側壁面およ
び前端面は前記基体と一体構造となっている請求項５に
記載の液体吐出方法。
【請求項９】請求項１に記載の液体吐出ヘッドと、該
液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器
と、を有するヘッドカートリッジ。
【請求項１０】請求項１に記載の液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号
を供給する駆動信号供給手段と、を有する液体吐出装
置。
【請求項１１】請求項１に記載の液体吐出ヘッドと、
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、を有する液体吐出
装置。
【請求項１２】前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
し、被記録媒体にインクを付着させることで記録を行う
請求項１０または１１に記載の液体吐出装置。
【請求項１３】前記液体吐出ヘッドから複数色の記録
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請求項１０または１１
に記載の液体吐出装置。
【請求項１４】前記吐出口が被記録媒体の記録可能領
域の全幅にわたって複数配されている請求項１０または
１１に記載の液体吐出装置。