JPH1148499A

JPH1148499A - 液体吐出方法、液体吐出ヘッド、並びに該液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジ及び液体吐出装置

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Publication number: JPH1148499A
Application number: JP9206548A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Hiroyuki Sugiyama; 裕之杉山; Yoichi Tanetani; 陽一種谷; Toshio Kashino; 俊雄樫野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-23
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: CA2244509C; EP0894628A2; EP0894628B1; DE69828923D1; AU747882B2; AU7868498A; EP0894628A3; CN1118374C; JP3768648B2; CA2244509A1; CN1224661A; DE69828923T2; US6199972B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度配置を実現しつつ、吐出状態制御を極
めて単純な回路と駆動方法で達成する。【解決手段】気泡発生領域１１において発生する気泡
４１の消滅に伴って第１の液流路１０内に負圧を作用さ
せる引き込み型可動弁３１を設け、気泡発生領域１１に
気泡４１を発生させ、その後、発生した気泡４１を消滅
させることにより、第１の液流路１０内に負圧を作用さ
せ、それにより、吐出口１８のメニスカスを後退させ
る。このメニスカスの後退により、気泡４０とメニスカ
スとの間に存在する液体の量を減少させ、吐出口１８か
ら吐出される液体の量を減少させる。このメカニズムを
用いて、引き込み型可動弁３１によって、吐出口１８か
ら吐出する液体の量を制御する。

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、液体吐出ヘッド
を用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置及び液体吐
出方法に関する。

【０００２】特に、本発明は、気泡の消滅に伴う圧力に
よって変位する可動部材によって液体の吐出状態を制御
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、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】液体を吐出する吐出口を有する液流路内
の圧力を急峻に変化させることにより吐出口から液流路
内の液体を吐出する方法としては、熱等のエネルギーを
液体に与えることで、液体に急峻な体積変化（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液体を吐出し、これを被記録
媒体上に付着させて画像形成を行うバブルジェット記録
方法が従来より知られている。このバブルジェット記録
方法を用いる記録装置には、ＵＳＰ４，７２３，１２９
等の公報に開示されているように、液体を吐出するため
の吐出口と、この吐出口に連通する液流路と、液流路内
に配された液体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。

【０００４】このような液体吐出方法によれば、品位の
高い画像を高速に、かつ、低騒音で記録することができ
るとともに、この液体吐出方法を行うヘッドでは液体を
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を、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。

【０００５】また、このような液体吐出方法において
は、電気熱変換体を駆動する条件が単純な矩形パルスで
あり、そのため、極めて安定的な吐出状態が得られると
いう特徴がある。

【０００６】一方、他の液体吐出方法としては圧電素子
に電気を印加し、その変形を利用して液体を吐出口から
吐出させるピエゾ方式が知られている。

【０００７】このような液体吐出方法においては、液体
を貯留するノズル内の体積を増加側にも減少側にも変化
させることが可能であるため、圧電素子の駆動条件によ
っては液体の吐出状態を変化させることが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の液体吐出方法においては、駆動条件や回
路が複雑になるとともに、圧電素子の動作後の機械的な
反動が必然的に発生してしまうため、これが吐出に悪影
響を及ぼしてしまう。そのため、このような液体吐出方
法においては、安定的な吐出状態を繰り返すための制御
を行わなければならず、制御方法が複雑になってしまう
という問題点がある。

【０００９】特に、吐出を伴わない動作においてはこの
反作用の影響が大きなため、上述したような制御を行う
ことが実上不可能である。さらに、圧電素子自体におい
ては、複雑な構造であるとともに変位量が小さなため、
液体を吐出するためには液流路に対する圧電素子の面積
を大きくとる必要があり、バブルジェット方式のように
部品が高密度に配置されるものにおいてはその実現が不
可能である。

【００１０】本発明は、上述した従来の液体吐出方法か
らは得られなかった高密度配置を実現しつつ、吐出状態
制御を極めて単純な回路と駆動方法で達成しようとする
ものであり、主たる目的は以下の通りである。

【００１１】第１の目的は、高密度のノズル配置を実現
しつつ、吐出状態の安定化を図ることができる液体吐出
ヘッド及び方法を提供することである。

【００１２】第２の目的は、高密度のノズル配置を実現
しつつ、吐出量を可変制御することができる液体吐出ヘ
ッド及び方法を提供することである。

【００１３】第３の目的は、高密度のノズル配置を実現
しつつ、吐出量の多段階調を可能とする液体吐出ヘッド
及び方法を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、液体を吐出する吐出口に連通し、前記液体
を前記吐出口に供給する第１の液流路内の液体吐出素子
により前記液体を前記吐出口から吐出する液体吐出方法
において、前記第１の液流路に対して負圧を作用させる
可変部材を用いることを特徴とする。

【００１５】また、前記第１の液流路に対して気泡の消
滅によってのみ変位する可動部材を設け、該可動部材の
変位によって前記負圧を作用させることを特徴とする。

【００１６】また、前記可動部材は、前記気泡の消滅に
より前記第１の液流路に対して離れる方向に変位するこ
とを特徴とする。

【００１７】また、前記可動部材は、前記吐出口側に自
由端を有する可動弁であることを特徴とする。

【００１８】また、前記可動部材は、前記第１の液流路
の流路壁の一部を構成する可動膜であることを特徴とす
る。

【００１９】また、前記可動部材を、予め決められたタ
イミングで変位させることを特徴とする。

【００２０】また、前記吐出口から液体を吐出している
状態にて前記可動部材を変位させることを特徴とする。

【００２１】また、前記吐出口における液体のメニスカ
スの変位に基づいて前記可動部材を変位させることを特
徴とする。

【００２２】また、前記吐出口近傍に液体の有無を検出
するための検出手段を設け、前記可動部材が変位してい
ない状態における検出結果と前記可動部材が変位した状
態における検出結果とを比較することにより、液体の状
態を検出することを特徴とする。

【００２３】また、液体を吐出する吐出口と液体に第１
の気泡を発生させる第１の気泡発生領域と、前記第１の
気泡発生領域を具備し、前記吐出口と連通する第１の液
流路とを有し、前記第１の気泡の発生によって前記第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、液体に第２の気泡を発生させる第２の気
泡発生領域と、前記第２の気泡発生領域を具備する第２
の液流路と、前記第１の液流路と前記第２の液流路との
間に設けられ、前記第２の気泡の消滅により前記第１の
液流路内に負圧のみを作用させる可変部材を用いた負圧
作用手段とを有することを特徴とする。

【００２４】また、前記負圧作用手段は、前記第２の気
泡の消滅により前記第１の液流路に対して離れる方向に
変位することを特徴とする。

【００２５】また、前記負圧作用手段は、前記吐出口側
に自由端を有する可動弁であることを特徴とする。

【００２６】また、前記可動部材は、前記第１の液流路
の流路壁の一部を構成する可動膜であることを特徴とす
る。

【００２７】また、前記第２の気泡発生領域及び前記負
圧作用手段は、前記第１の気泡発生領域よりも上流側に
設けられていることを特徴とする。

【００２８】また、前記第２の気泡発生領域及び前記負
圧作用手段と前記第１の気泡発生領域とは、液体の流れ
方向に対して横並びに配されていることを特徴とする。

【００２９】また、前記液体吐出ヘッドと、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
ことを特徴とする。

【００３０】また、前記液体吐出ヘッドと前記液体容器
とは分離可能であることを特徴とする。

【００３１】また、前記液体容器は、前記液体が再充填
されることが可能であることを特徴とする。

【００３２】また、前記液体吐出ヘッドと、該液体吐出
口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ことを特徴とする。

【００３３】また、前記液体吐出ヘッドと、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ことを特徴とする。

【００３４】なお、上記液体吐出素子は、以下の実施例
で説明するような液体に気泡を発生させることで液体を
吐出する素子の他、圧電素子等であってもよい。

【００３５】（作用）上記のように構成された本発明に
おいては、まず、第２の気泡発生領域において第２の気
泡を発生させ、その後、発生した第２の気泡を消滅させ
ると、第２の気泡の消滅に伴って負圧作用手段が第１の
液流路から離れる方向に変位する。これにより、第１の
液流路に負圧が作用し、吐出口のメニスカスが後退す
る。ここで、吐出口のメニスカスが後退すると、液体を
吐出させるために発生する第１の気泡とメニスカスとの
距離が短くなる。すなわち、第１の気泡とメニスカスと
の間に存在する液体の量が少なくなり、吐出口から吐出
される液体の量が減少する。このメカニズムを用いて、
負圧作用手段によって、吐出口から吐出する液体の量が
制御される。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００３７】（第１の実施の形態）図１は、本発明の液
体吐出ヘッドの第１の実施の形態を示す図であり、
（ａ）は概観透視図、（ｂ）は上面透視図、（ｃ）は
（ｂ）に示したＡ−Ａ断面図である。

【００３８】図１に示すように本形態の液体吐出ヘッド
においては、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第１の発熱
体２（本形態においては４０μｍ×１００μｍの形状の
発熱抵抗体）が素子基板１に設けられており、この素子
基板１上に、発熱体２に対応して第１の液流路１０が配
されている。第１の液流路１０には、流路内の液体を発
熱体２によって加熱し、膜沸騰現象により気泡を発生さ
せる第１の気泡発生領域１５が形成されており、気泡発
生領域１５における気泡の発生に伴って、第１の液流路
１０内の液体の一部が吐出口１８から吐出される。ま
た、発熱体２より上流側（液供給側）には、その自由端
３２が変位ストッパ１７によって第１の液流路１０側に
は動作せず、実質的に素子基板１に近づく方向のみに動
作可能とされている引き込み型可動弁３１が配されてお
り、引き込み型可動弁３１及び分離壁３０によって、流
路が第１の液流路１０と第２の液流路１６とに分離され
ている。特に、本形態においては、引き込み可動弁３１
のサイド部は、流路壁２１と重なる構成となっており、
ストッパとしての効果を高めるとともに、引き込み可動
弁３１のサイドの隙間からの圧力や液体の通過を抑制す
る効果を高めている。さらに、素子基板１上の引き込み
型可動部材３１に対向する位置には、第２の発熱体１９
（本形態においては４０μｍ×１００μｍの形状の発熱
抵抗体）が配置されており、第２の液流路１６内の発熱
体１９に対向する部分には、流路内の液体を発熱体１９
によって加熱し、膜沸騰現象により気泡を発生させる第
２の気泡発生領域１１が形成され、気泡発生領域１１に
おける気泡の消滅による圧力が引き込み型可動部材３１
に作用するように構成されている。なお、第１の液流路
１０と第２の液流路１６とは、引き込み型可動部材３１
及び分離壁３０によって実質的に分離され、相方の圧力
が干渉するのが抑制されているが、一部で連通し、同一
の液体を共用していてもよい。

【００３９】以下に、上記のように構成された液体吐出
ヘッドの動作について説明する。

【００４０】図２は、図１に示した液体吐出ヘッドの動
作を説明するための図である。

【００４１】発熱体２，１９に駆動パルスが印加されて
いない場合、気泡発生領域１５，１１においては、液体
は加熱されておらず、気泡は発生しない。そのため、吐
出口１８から液体が吐出されることもなく、また、引き
込み型可動弁３１が変位することもない（図２
（ａ））。

【００４２】図２（ａ）に示した状態にて発熱体１９に
駆動パルスが印加されると、発熱体１９上の気泡発生領
域１１において、液体が加熱されて気泡４１が発生す
る。このとき、気泡４１の発生による圧力が引き込み型
可動弁３１に作用するが、引き込み型可動弁３１は、変
位ストッパ１７によって、第１の液流路１０側への自由
端３２の変位が制限されているため、ほとんど変位しな
い（図２（ｂ））。また、気泡４１の発生による液移動
が、第２の液流路１６に連通する第２の共通液室１３側
へ向かうように構成されているため、気泡４１の発生に
よる第１の液流路１０への影響はほとんどない。

【００４３】その後、気泡４１が収縮すると、気泡４１
の収縮に伴って気泡発生領域１１への引き込み力が発生
するが、この引き込み力は、第２の共通液室１３側から
の液移動よりもむしろ、引き込み型可動弁３１の第２の
液流路１６側への変位に大きく作用する。引き込み型可
動弁３１が第２の液流路１６側に変位すると、それに伴
って、第１の液流路１０内の液体が第２の液流路１６側
に引き込まれる。すると、吐出口１８に形成されていた
メニスカスＭが、第１の液流路１０側に引き込まれ、大
きく後退する（図２（ｃ））。このように、引き込み型
可動部材３１の変位によって、メニスカスＭが引き込ま
れる。

【００４４】その後、発熱体２に駆動パルスが印加され
ると、吐出口１８から第１の液流路１０内の液体の一部
が液滴２０として吐出されるが（図２（ｄ），
（ｅ））、その際、図２（ｃ）に示した状態においてメ
ニスカスＭが吐出口１８から引き込まれているため、メ
ニスカスＭが吐出口１８から引き込まれていない場合と
比べると、気泡発生領域１５にて発生する気泡４０とメ
ニスカスＭとの距離が短くなる。すなわち、吐出口１８
から吐出される液体の量が少なくなる。このメカニズム
を利用して、発熱体２，１９への駆動パルスの印加のタ
イミングを制御することにより、吐出口１８から吐出さ
れる液体の量を調整することができる。

【００４５】図３は、図２に示した工程におけるタイミ
ングを示す図であり、（ａ）は発熱体１９への駆動パル
スの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域
１１にて発生する気泡４１の体積変化を示す図、（ｃ）
は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングを示す
図、（ｄ）は気泡発生領域１５にて発生する気泡４０の
体積変化を示す図、（ｅ）はメニスカスＭの後退量の変
化を示す図である。なお、本図では、発熱体２への駆動
パルスのタイミングをｔ₁〜ｔ₅に印加した場合を実線と
破線で同時に表している。

【００４６】本形態においては、時刻ｔ０において発熱
体１９に駆動パルスが印加されると、気泡発生領域１１
に気泡４１が発生し、時刻ｔ１において気泡４１の体積
が最大となるが、この状態においては、引き込み型可動
弁３１が変位していないため、メニスカスＭの後退は見
られない。

【００４７】その後、気泡４１が収縮していくと、それ
に伴ってメニスカスＭが後退していくが、時刻ｔ２にお
いて気泡４１が完全に消泡し、メニスカスＭの後退量が
最大となった後は、徐々にメニスカスＭの後退量が減少
していく。

【００４８】図３に示すように、時刻ｔ２において発熱
体２に駆動パルスを印加すると、時刻ｔ３において最大
体積となる気泡４０が気泡発生領域１５にて発生し、そ
れにより、吐出口１８から第１の液流路１０内の液体の
一部が吐出される。

【００４９】ここで、メニスカスＭの後退量に応じてメ
ニスカスＭと気泡４０との間の存在する液体の量が異な
るため、メニスカスＭの後退量によって、吐出口１８か
ら吐出される液体の量が異なる。

【００５０】図４は、図３に示した発熱体２，１９への
駆動タイミングに対する液体吐出量の変化を示す図であ
る。

【００５１】図４に示すように、メニスカスＭの後退量
が大きいほど、吐出口１８から吐出される液体の量が少
なくなっている。このメカニズムを利用して、発熱体
２，１９への駆動パルスの印加のタイミングを制御する
ことにより、吐出口１８から吐出される液体の量を調整
することができる。

【００５２】本形態においては、発熱体２と、負圧発生
部としての引き込み可動弁３１との位置を入れ替え、メ
ニスカスに対する負圧の効果を高める構成にして、吐出
量の変調領域を大きくしてもよい。

【００５３】（第２の実施の形態）図５は、本発明の液
体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す図であり、
（ａ）は上面透視図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ断
面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ断面図である。

【００５４】本形態は図５に示すように、第１の実施の
形態において示したものが、発熱体２と引き込み型可動
弁３１とが液流路の液体の流れ方向に対して縦並びに配
されていたのに対し、発熱体２と引き込み型可動部材３
１とが流路壁２１を挟んで液流路の液体の流れ方向に対
して横並びに配され、吐出口１８近傍において、発熱体
２が設けられた領域と引き込み型可動弁３１が設けられ
た領域とが連通している点のみが異なるものである。

【００５５】特に、本形態は、気泡発生領域１５と吐出
口１８との間に引き込み型可動弁３１が作用するように
構成されており、これにより、気泡発生領域１５におい
て発生する気泡による吐出口１８方向の液流を制御する
能力が高められている。

【００５６】さらに本形態においては、発熱体２を４０
μｍ×１００μｍ、発熱体１９を８０×１００μｍの大
きさとし、それにより、上記制御能力がさらに高められ
ている。また、各々の発熱体の駆動タイミングは第１の
実施の形態において示したものとは異なり、別の吐出状
態を得るものである。

【００５７】また、第３の液流路２２内に発生する負圧
が第１の液流路内への作用を高めるために、流体抵抗素
子２３を第３の液流路２２の共通液室に近い側に設ける
ことで、効果を高めることができる。

【００５８】以下に、上記のように構成された液体吐出
ヘッドの動作について説明する。

【００５９】図６は、図５に示した液体吐出ヘッドの動
作を説明するための図であり、（Ａ）は上面透視図、
（Ｂ）は（Ａ）に示したＢ−Ｂ断面図である。

【００６０】発熱体２，１９に駆動パルスが印加されて
いない場合、気泡発生領域１５，１１においては、液体
は加熱されておらず、気泡は発生しない。そのため、吐
出口１８から液体が吐出されることもなく、また、引き
込み型可動弁３１が変位することもない（図６
（ａ））。

【００６１】図６（ａ）に示した状態にて発熱体１９に
駆動パルスが印加されると、発熱体１９上の気泡発生領
域１１において、液体が加熱されて気泡４１が発生す
る。このとき、気泡４１の発生による圧力が引き込み型
可動部材３１に作用するが、引き込み型可動弁３１は、
変位ストッパ１７によって、気泡発生領域１１とは反対
側への変位が制限されているため、ほとんど変位しない
（図６（ｂ））。また、気泡４１の発生による液移動
が、第２の液流路１６に連通する第２の共通液室１３側
へ向かうように構成されているため、気泡４１の発生に
よる第１の液流路１０への影響はほとんどない。

【００６２】図６（ｂ）に示す状態にて発熱体２に駆動
パルスが印加されると、発熱体２上の気泡発生領域１５
において、液体が加熱されて気泡４０が発生し、気泡４
０の発生の圧力によって、第１の液流路１０内の液体の
一部が液滴２０となって吐出口１８から吐出され始める
（図６（ｃ））。

【００６３】その後、気泡４１が収縮するとともに気泡
４０が大きく成長すると、気泡４１の収縮に伴って気泡
発生領域１１への引き込み力が発生するが、この引き込
み力は、第２の共通液室１３側からの液移動よりもむし
ろ、引き込み型可動弁３１の気泡発生領域１１側への変
位に大きく作用する。引き込み型可動弁３１が気泡発生
領域１１側に変位すると、それに伴って、第１の液流路
１０内の液体が第２の液流路１６側に引き込まれる。す
ると、吐出口１８に形成されていたメニスカスＭが、液
流路内部に引き込まれ大きく後退する。同時に、気泡４
０が大きく成長し、吐出口１８から第１の液流路１０内
の液体の一部が液滴２０として吐出される。

【００６４】このように、本来、気泡４０の収縮によっ
て飛翔状態となる液滴２０が、それ以前の状態において
吐出口１８から吐出され、それにより、吐出量を減少さ
せることが可能となり、また、液滴２０の吐出速度に関
しては、気泡４０の成長時による速度となる。したがっ
て、このようなメカニズムで吐出速度を一定として吐出
量を可変できる。

【００６５】図７は、図６に示した工程におけるタイミ
ングを示す図であり、（ａ）は発熱体１９への駆動パル
スの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域
１１にて発生する気泡４１の体積変化を示す図、（ｃ）
は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングを示す
図、（ｄ）は気泡発生領域１５にて発生する気泡４０の
体積変化を示す図である。また、図８は、図５に示した
液体吐出ヘッドにおいて発熱体１９への駆動パルスの印
加のタイミングを時間ｔ０としたときの液体の吐出量及
び吐出速度を示す図であり、（ａ）は発熱体２への駆動
パルスの印加のタイミングと吐出量との関係を示す図、
（ｂ）は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングと
吐出口を基準とした液体の吐出量及びメニスカス量との
関係を示す図である。

【００６６】図７及び図８に示すように、発熱体１９へ
の駆動パルスの印加タイミングと発熱体２への駆動パル
スの印加タイミングとを変えることにより、吐出口１８
から吐出される液体の吐出速度を変えることなく、吐出
量を変えることができる。

【００６７】このように、矩形パルスのディレーを変化
させるだけで極めて制御性の高い吐出量変調が可能とな
るため、この吐出方法でドットの面積変調による階調画
像を形成することも可能である。

【００６８】（第３の実施の形態）上述した実施の形態
において示したものにおいて、発熱体への駆動パルスの
印加タイミングを調整することにより、液体吐出後に生
じるメニスカス振動を抑制することができる。

【００６９】図９は、図１に示した液体吐出ヘッドの動
作特性の他の例を示す図であり、（ａ）は発熱体２への
駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡
発生領域１５にて発生する気泡４０のみによるメニスカ
スＭの変化を示す図、（ｃ）は発熱体１９への駆動パル
スの印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域
１１にて発生する気泡４１のみによるメニスカスＭの変
化を示す図、（ｅ）は（ｂ）と（ｄ）における動作を同
時に発生させた場合のメニスカスの状態を示す図であ
る。

【００７０】通常、気泡４０の発生による吐出によるメ
ニスカスＭは図９（ｂ）に示すように、時刻ｔ１におい
て液滴の飛翔とともに気泡の収縮で後退し始め、時刻ｔ
２において後退量が最大となった後、第１の液流路１０
及び吐出口１８の毛管力により吐出口１８方向に復帰し
始める。

【００７１】時刻ｔ３においてメニスカスＭが吐出口１
８まで到達した後、液流路内の液流の慣性力により、メ
ニスカスＭは吐出口１８から外側へオーバーシュート
し、その後（時刻ｔ４）、時刻ｔ５において、吐出口１
８に落ち着く。

【００７２】このオーバーシュートが次の吐出の安定性
に悪影響を及ぼすのである。

【００７３】そのため、このメニスカスＭのオーバーシ
ュートにタイミングを合わせるように、引き込み型可動
部材３１を動作させ、それにより、時刻ｔＭにおいて、
発熱体１９に図９（ｃ）に示すようにパルスを印加する
と、メニスカスＭへの作用は図９（ｄ）に示すようにな
る。

【００７４】図９（ｂ）と図９（ｄ）とのメニスカスＭ
の動作を合成させることにより、図９(ｅ）に示すよう
なメニスカスのオーバーシュートのない安定的な吐出状
態を実現できる。

【００７５】（他の実施の形態）図１０〜図１２は、本
発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を示す図であ
る。

【００７６】図１０に示すものにおいては、引き込み型
可動弁の代わりに引き込み型可動分離膜３５が設けられ
ており、第１の液流路と第２の液流路とを完全に分離で
きるため、引き込み効果の高い特性が得られる。

【００７７】図１１に示すものにおいては、第１の液流
路のサイドに引き込み型可動分離膜３５が設けられてお
り、気泡４０に直接作用する可動分離膜３５の領域が大
きいため、メニスカス制御のレスポンス性が高い。

【００７８】図１２に示すものは、第１の実施の形態に
示したものを、吐出口が発熱体２と対向する位置に設け
られているタイプのヘッド構造に適用したものであり、
吐出口の配置が２次元的に応用できる。

【００７９】上述した実施の形態においては、液体吐出
ヘッドにおける液体吐出制御について説明したが、本発
明の液体吐出ヘッドは、液流路内の液体の有無あるいは
状態を検出することも可能である。

【００８０】図１３は、本発明の液体吐出ヘッドを用い
て液流路内の液体の有無あるいは状態を検出する例を示
す図である。

【００８１】図１３に示すように本形態においては、吐
出口１８近傍に液体の有無を検出するための検出手段で
あるセンサ２０ａ，２０ｂが互いに対向して設けられて
いる。

【００８２】ここで、液体の有無を検出する方法として
は、予め、ある基準値を設定しておき、検知したレベル
とその基準値とを比較することにより液体の有無を検出
する絶対検出方法と、条件の異なる２つの検知レベルを
比較することにより液体の有無を検出する相対検出方法
とが考えられる。

【００８３】しかし、前者の絶対検出方法は、検知した
レベルと比較するための基準値を予め決めておかねばな
らなかったり、その基準値が何らかの原因で変化してし
まうという問題点がある。

【００８４】そこで、本発明を液体検出に用いれば、後
者の相対検出方法により液体の有無を検出することがで
きる。

【００８５】まず、発熱体１９に駆動パルスを印加しな
い状態においてセンサ２０ａ，２０ｂによって液体の有
無を検知する。

【００８６】次に、発熱体１９に駆動パルスを印加し、
それにより、気泡発生領域１１において気泡４１を発生
させ、その後、発生した気泡４１が消泡した状態におい
てセンサ２０ａ，２０ｂによって液体の有無を検知す
る。

【００８７】上記２つの検知結果を比較することによ
り、液体の有無等の状態を検出することができる。２つ
の検知結果が互いに異なる場合は、吐出口近傍の液体が
引き込み型可動弁３１の変位によって移動していると考
えられ、液流路内に液体が正常に存在すると判断され
る。

【００８８】一方、液流路内に液体が存在しなかった
り、液流路内に液体が固着したりしている場合は、上記
２つの状態における検知レベルが互いに等しいものとな
る。

【００８９】このように、上記２つの状態における検知
レベルが等しい場合は、液流路内に液体が存在しない、
もしくは液体が固着していると判断し、検知レベルが互
いに異なる場合は、液流路内に正常に液体が存在すると
判断することができる。

【００９０】＜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。

【００９１】図１４は、本発明の液体吐出ヘッドの構造
を示す模式図であり、先の実施例と同じ構成要素につい
て同じ符号を用いており、詳しい説明はここでは省略す
る。

【００９２】本実施例においては、溝付き部材１５０
は、吐出口１１８を有するオリフィスプレート１５１
と、複数の第１液流路１１４を構成する複数の溝と、複
数の液流路１１４に共通して連通し、各第１の液流路１
０３に液体を供給するための第１の共通液室１１５を構
成する凹部とから概略構成されている。

【００９３】この溝付部材１５０の下側部分に分離壁１
３０を接合することにより複数の第１液流路１１４を形
成することができる。このような溝付部材１５０は、そ
の上部から第１共通液室１１５内に到達する第１液体供
給路１２０を有している。また、溝付部材１５０は、そ
の上部から分離壁１３０を突き抜けて第２共通液室１１
７内に到達する第２の液体供給路１２１を有している。

【００９４】第１の液体は、図１４の矢印Ｃで示すよう
に、第１液体供給路１２０を経て、第１の共通液室１１
５、次いで第１の液流路１１４に供給され、第２の液体
は、図１４の矢印Ｄで示すように、第２液体供給路１２
１を経て、第２共通液室１１７、次いで第２液流路１１
６に供給されるようになっている。

【００９５】本実施形態例では、第２液体供給路１２１
は、第１液体供給露１２０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１１５の外側に配
された分離壁１３０を貫通して、第２共通液室１１７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。

【００９６】また、第２液体供給路１２１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１２１の形状は丸形状である必要は
なく、矩形状等でもよい。

【００９７】また、第２共通液室１１７は、溝付部材１
５０を分離壁１３０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１５で示す本実施例
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１５０と分離壁１３０との結合体と素子基板１０
１とを貼り合わせることにより第２共通液室１１７や第
２液流路１１６を形成してもよい。

【００９８】本実施形態例では、アルミニウム等の金属
で形成された支持体１７０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れるための熱を発生
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。

【００９９】この素子基板１０１上には、第２液路壁に
より形成された液流路１１６を構成する複数の溝と、複
数の第２液流路に連通し、それぞれの第２液路に第２液
を供給するための第２共通液室（共通発泡液室）１１７
を構成する凹部と、前述した可動壁１３１が設けられた
分離壁１３０とが配されている。

【０１００】符号１５０は、溝付部材である。この溝付
部材は、分離壁１３０と接合されることで第１液流路１
１４を構成する溝と、第１液流路に連通し、それぞれ第
１液流路に第１液を供給するための第１の共通液室（共
通吐出液室）１１５を構成するための凹部と、第１共通
液室に第１液を供給するための第１供給路１２０と、第
２の共通液室１７に第２液を供給するための第２の供給
路１２１とを有している。第２の供給路１２１は、第１
の共通液室１１５の外側に配された分離壁１３０を貫通
して第２の共通液室１１７に連通路につながっている。

【０１０１】なお、素子基板１０１、分離壁１３０、溝
付天板１５０の配置関係は、素子基板１０１の発熱体に
対応して可動部材１３１が配置されており、この可動部
材１３１に対応して吐出液流路１１４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。

【０１０２】このような流路断面積の最適化により溝付
部材１５０等を構成する部品をより小型化することも可
能である。

【０１０３】以上説明したように本実施例によれば、第
２液流路の第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。

【０１０４】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
上するとともに、貼り合わせ精度が向上し、良好に吐出
することができる。

【０１０５】＜第１の液体、第２の液体＞２流路構成で
引き込み可動型分離膜のヘッドを用い、第１液と第２液
を別液体とした場合には第２液としての前述のような性
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、水等及びこれらの混合物が挙げられる。

【０１０６】＜液体吐出ヘッドの製造＞次に、本発明の
液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。

【０１０７】図１４で示したような液体吐出ヘッドの場
合には、素子基板１０１上に可動部材１３１を設けるた
めの土台１３４をドライフィルム等のパターニングする
ことで形成し、この土台１３４に可動部材１３１を接
着、もしくは溶着固定した。その後、各液流路１１０を
構成する複数の溝と吐出口１１８と共通液室１１３を構
成する凹部を有する溝付部材を、溝と可動部材が対応す
るような状態で素子基板１０１に接合することで形成し
た。

【０１０８】次に、図１５で示されるような２流路構成
の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。

【０１０９】大まかには、素子基板１０１上に第２液流
路１１６の壁を形成し、その上に分離壁１３０を取り付
け、さらにその上に第１液流路１１４を構成する溝等が
設けられた溝付部材１５０を取り付ける。もしくは、第
２液流路１１６の壁を形成した後、この壁の上に分離壁
１３０を取り付けた溝付部材１５０を接合することでヘ
ッドの製造を行った。

【０１１０】さらに第２液流路の作製方法について詳し
く説明する。

【０１１１】図１６（ａ）〜（ｅ）は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第１の実施例を説明するための概
略断面図である。

【０１１２】本実施例においては、（ａ）に示すよう
に、素子基板（シリコンウエハ）１０１上に半導体製造
工程で用いるのと同様の製造装置を用いてハフニウムボ
ライドやチッ化タンタル等からなる発熱体１０２を有す
る電気熱変換用素子を形成した後、次工程における感光
性樹脂との密着性の向上を目的として素子基板１０１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：Ａｌ８９）をエチルアルコールで１重量％に希釈し
た液を上記改質表面上にスピンコートすることで達成さ
れる。

【０１１３】次に、表面洗浄を行い、密着性を向上した
基板１上に、（ｂ）に示すように、紫外線感光性樹脂フ
ィルム（東京応化製：ドライフィルムオーディルＳＹ
−３１８）ＤＦをラミネートした。

【０１１４】次に、（ｃ）に示すように、ドライフィル
ムＤＦ上にフォトマスクＰＭを配し、このフォトマスク
ＰＭを介してドライフィルムＤＦのうち、第２の液路壁
として残す部分に紫外線を照射した。この露光工程は、
キャノン（株）製：ＭＰＡ−６００を用いて行い、約６
００ｍＪ／ｃｍ² の露光量で行った。

【０１１５】次に、（ｄ）に示すように、ドライフィル
ムＤＦを、キシレンとブチルセルソルブアセテートとの
混合液からなる現像液（東京応化製：ＢＭＲＣ−３）で
現像し、未露光部分を溶解させ、露光して硬化した部分
を第２液流路１１６の壁部分として形成した。さらに、
素子基板１表面に残った残渣を酸素プラズマアッシング
装置（アルカンテック社製：ＭＡＳ−８００）で約９０
秒間処理して取り除き、引き続き、１５０℃で２時間、
さらに紫外線照射１００ｍＪ／ｃｍ² を行って露光部分
を完全に硬化させた。

【０１１６】以上の方法により、上記シリコン基板から
分割、作製される複数のヒータボード（素子基板）に対
し、一様に第２の液流路を精度よく形成することができ
る。シリコン基板を、厚さ０．０５ｍｍのダイヤモンド
プレートを取り付けたダイシングマシン（東京精密製：
ＡＷＤ−４０００）で各々のヒーターボード１０１に切
断、分離した。分離されたヒーターボード１０１を接着
剤（東レ製：ＳＥ４４００）でアルミベースプレート１
７０上に固定した（図１９）。次いで、予めアルミベー
スプレート１７０上に接合しておいたプリント配線基板
１７１と、ヒーターボード１０１とを直径０．０５ｍｍ
のアルミワイヤ（図示略）で接続した。次に、このよう
にして得られたヒータボード１０１に、図１６（ｅ）に
示すように、上述の方法で溝付部材１５０と分離壁１３
０との接合体を位置決め接合した。すなわち、分離壁１
３０を有する溝付部材とヒータボード１０１とを位置決
めし、押えバネ１７８により係合、固定した後、インク
・発泡液用供給部材１８０をアルミベースプレート１７
０上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付部材１５０と
ヒータボード１０１とインク・発泡液用供給部材１８０
との隙間をシリコーンシーラント（東芝シリコーン製：
ＴＳＥ３９９）で封止して完成させた。

【０１１７】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１５０と分離壁１３０とを予め先の工程で接合してお
くことで、第１液流路１１４と可動部材１３１の位置精
度を高めることができる。

【０１１８】そして、これらの高精度製造技術によっ
て、吐出安定化が図られ印字品位が向上する。また、ウ
エハ上に一括で形成することが可能なため、多量に低コ
ストで製造することが可能である。

【０１１９】なお、本実施例では、第２の液流路を形成
するために紫外線硬化型のドライフィルムを用いたが、
紫外域、特に２４８ｎｍ付近に吸収帯域をもつ樹脂を用
い、レミネート後、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。

【０１２０】図１７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第２の実施例を説明するための概
略断面図である。

【０１２１】本実施例においては、（ａ）に示すよう
に、ＳＵＳ基板２００上に厚さ１５μｍのレジスト２０
１を第２の液流路の形状でパターニングした。

【０１２２】次に、（ｂ）に示すように、ＳＵＳ基板２
００に対して電気メッキを行ってＳＵＳ基板２００上に
ニッケル層２０２を同じく１５μｍ成長させた。メッキ
液としては、スルフォミン酸ニッケルに応力減少剤（ワ
ールドメタル社製：ゼロオール）とほう酸、ピット防止
剤（ワールドメタル社製：ＮＰ−ＡＰＳ）、塩化ニッケ
ルを使用した。電着時の電界のかけ方としては、アノー
ド側の電極を付け、カソード側に既にパターニングした
ＳＵＳ基板２００を取り付け、メッキ液の温度を５００
℃とし、電流密度を５Ａ／ｃｍ² とした。

【０１２３】次に、（ｃ）に示すように、上記のような
メッキを終了したＳＵＳ基板２００に超音波振動を与
え、ニッケル層２０２の部分をＳＵＳ基板２００から剥
離し、所望の第２の液流路を得た。

【０１２４】一方、電気熱変換用素子を配線したヒータ
ボードを、半導体と同様の製造装置を用いてシリコンウ
エハに形成した。このウエハを先の実施例と同様に、ダ
イシングマシンで各々のヒータボードに分離した。この
ヒータボード１０１を、予めプリント基板２０４が接合
されたアルミベースレート１７０接合し、プリント基板
１７１とアルミワイヤ（図示略）とを接続することで電
気的配線を形成した。このような状態のヒータボード１
０１上に、図１７（ｄ）に示すように、先の工程で得た
第２液流路と位置決め固定した。この固定に際しては、
後工程で第１の実施例と同様の分離壁を固定した天板と
押えバネによって係合・密着されるため、天板接合時に
位置ずれが発生しない程度に固定されていれば十分であ
る。

【０１２５】本実施例では、上記位置決め固定に紫外線
硬化型接着剤（グレースジャパン製）：アミコンＵＶ−
３００）を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を１
００ｍＪ／ｃｍ² として約３秒間で固定を完了した。

【０１２６】本実施例の製法によれば、発熱体に対して
位置ズレのない精度の高い第２の液流路を得ることがで
きることに加え、ニッケルで流路壁を形成しているた
め、アルカリ性の液体に強く、信頼性の高いヘッドを提
供することが可能となる。

【０１２７】図１８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第３の実施例を説明するための概
略断面図である。

【０１２８】本実施例においては、（ａ）に示すよう
に、アライメント穴あるいはマーク２００ａを有する厚
さ１５μｍのＳＵＳ基板２００の両面にレジスト１３１
を塗布した。ここで、レジストとしては、東京応化製の
ＰＭＥＲＰ−ＡＲ９００を使用した。

【０１２９】この後、（ｂ）に示すように、素子基板２
００のアライメント穴２００ａに合わせて、露光装置
（キャノン（株）製：ＭＰＡ−６００）を用いて露光
し、第２の液流路を形成すべき部分のレジスト２０３を
除去した。露光は８００ｍＪ／ｃｍ² の露光で行った。

【０１３０】次に、（ｃ）に示すように、両面のレジス
ト２０３がパターニングされたＳＵＳ基板２００を、エ
ッチング液（塩化第２鉄また塩化第２銅の水溶液）に浸
漬し、レジスト２０３から露出している部分をエッチン
グした後、レジストを剥離した。

【０１３１】次に、（ｄ）に示すように、先の製造方法
の実施例と同様に、ヒータボード１０１上に、エッチン
グされたＳＵＳ基板２００の位置決め固定して第２の液
流路１０４を有する液体吐出ヘッドを組み立てた。

【０１３２】本実施例の製法によれば、ヒータに対し位
置ズレのない精度の高い第２液流路１０４を得ることが
できることに加え、ＳＵＳで流路を形成しているため、
酸やアルカリ性の液体を強く信頼性の高い液体吐出ヘッ
ドを提供することができる。

【０１３３】以上説明したように、本実施例の製造方法
によれば、素子基板上に予め第２液流路の壁を配設する
ことによって、電気熱変換体と第２液流路とが高精度に
位置決めすることが可能となる。また、切断、分離前の
基板上の多数の素子基板に対して第２の液流路を同時に
形成することができるので、多量に、かつ、低コストの
液体吐出ヘッドを提供することができる。

【０１３４】また、本実施例の製造方法の液体吐出ヘッ
ドの製造方法を実施することによって得られた液体吐出
ヘッドは、発熱体と第２液流路とが高精度に位置決めさ
れているので、電気熱変換体の発熱による発泡の圧力を
効率よく受けることができ、吐出効率に優れたものとな
る。

【０１３５】＜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。

【０１３６】図１９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３００と液体容器１８０とから概略構成されてい
る。

【０１３７】液体吐出ヘッド部３００は、素子基板、分
離壁１３０、溝付部材１５０、押えバネ１７８、液体供
給部材１９０、支持体１７０等からなっている。素子基
板１０１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１０１と可動壁を持つ
前述の分離壁１３０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１３０と溝付天板１５０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。

【０１３８】押えバネ１７８は、溝付部材１５０に素子
基板１０１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１０１、分離壁１３０、溝付部
材１５０と、後述する支持体１７０とを良好に一体化さ
せている。

【０１３９】支持体１７０は、素子基板１０１等を支持
するためのものであり、この支持体１７０上にはさらに
素子基板１０１に接続し電気信号を供給するための回路
基板１７１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１７２が配
置されている。

【０１４０】液体容器１９０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１９０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１９４と接続部を固
定するための固定軸１９５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１９２から接続部
材の供給路１８４を介して液体供給部材１８０の吐出液
体供給路１８１に供給され、各部材の吐出液体供給路１
８３，１７１，１２１を介して第１の供給液室に供給さ
れる。発泡液も同様に、液体容器の供給路１９３から接
続部材の供給路を介して液体供給部材１８０の発泡液供
給路１８２に供給され、各部材の発泡液体供給路１８
４，１７１，１２２を介して第２液室に供給される。

【０１４１】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もある場合も、供
給を行い得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
出液の供給経路及び容器を分けなくてもよい。

【０１４２】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。また、
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。

【０１４３】＜液体吐出装置＞図２０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１９０と
液体吐出ヘッド部３００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２５０の幅方向に往復移動する。

【０１４４】不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ
上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号
に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液
体が吐出される。

【０１４５】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２１１、駆動源からの動力をキャ
リッジに伝えるためのギア２１２，２１３、キャリッジ
軸２１５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。

【０１４６】図２１は、本発明の液体吐出方法及び液体
吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作せるための
装置全体のブロック図である。

【０１４７】記録装置は、ホストコンピュータ４００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４０１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ＣＰＵ４０２に入力され
る。ＣＰＵ４０２はＲＯＭ４０３に保存されている制御
プログラムに基づき、前記ＣＰＵ４０２に入力されたデ
ータをＲＡＭ４０４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。

【０１４８】またＣＰＵ４０２は前記画像データを記録
用紙上に適当な位置に記録するために、画像データに同
期して記録用紙及び記録ヘッドを移動する駆動用モータ
を駆動するための駆動データを作る。画像データ及びモ
ータ駆動データは、各々のヘッドドライバ４０７と、モ
ータドライバ４０５を介し、ヘッド３００及び駆動モー
タ４０６に伝達され、それぞれ制御されたタイミングで
駆動される画像を形成する。

【０１４９】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装飾板等に用い
られるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の金
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。

【０１５０】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、また布帛に記録を行う捺染装置等
をも含むものである。

【０１５１】また、これらの液体吐出装置に用いる吐出
液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合せた
液体を用いればよい。

【０１５２】＜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。

【０１５３】図２２は、前述した本発明の液体吐出ヘッ
ド３０１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２５０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
（Ｙ）、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
間隔をもって互いに平行に固定支持されている。

【０１５４】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４０７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なされ
る。

【０１５５】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３０４ａ〜３０４ｄのイ
ンク容器から供給されている。なお、符号３０４ｅ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。

【０１５６】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３０３
ａ〜３０３ｄが設けられており、被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。

【０１５７】符号３０６は、先の各実施例で説明したよ
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３０６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４０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。

【０１５８】本実施例のインクジェット記録シシテムに
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３５１及び後処理装置３５２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。

【０１５９】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、被記録媒体からゴミ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、尿素及びチオ
尿素から選択される物質を付与する処理を前処置として
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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
第２の気泡発生領域において発生する第２の気泡の消滅
に伴って第１の液流路内に負圧を作用させる負圧作用手
段を設けたため、第２の気泡発生領域に第２の気泡を発
生させ、その後、発生した第２の気泡を消滅させれば、
第１の液流路に負圧が作用し、それにより、吐出口のメ
ニスカスが後退する。このメニスカスの後退により、第
１の気泡とメニスカスとの間に存在する液体の量が少な
くなり、吐出口から吐出される液体の量を減少させるこ
とができる。このメカニズムを用いて、負圧作用手段に
よって、吐出口から吐出する液体の量を制御することが
できる。

【０１６３】また、メニスカスの変位に基づいて、負圧
作用手段により第１の液流路内に負圧を作用させれば、
オーバーシュートのない安定的な吐出状態を実現でき
る。

【０１６４】また、吐出口近傍に液体の有無を検出する
ための検出手段を設け、可動部材が変位していない状態
における検出結果と可動部材が変位した状態における検
出結果とを比較することにより液体の状態を検出するよ
うに構成すれば、液体の状態を精度良く検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の液体吐出ヘッドの第１の実施
の形態を示す図であり、（ａ）は概観透視図、（ｂ）は
上面透視図、（ｃ）は（ｂ）に示したＡ−Ａ断面図であ
る。

【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの動作を説明する
ための図である。

【図３】図２に示した工程におけるタイミングを示す図
であり、（ａ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミ
ングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域にて発生する気泡
の体積変化を示す図、（ｃ）は発熱体への駆動パルスの
印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域にて
発生する気泡の体積変化を示す図、（ｅ）はメニスカス
Ｍの後退量の変化を示す図である。

【図４】図３に示した発熱体への駆動タイミングに対す
る液体吐出量の変化を示す図である。

【図５】本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を
示す図であり、（ａ）は上面透視図、（ｂ）は（ａ）に
示したＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ断
面図である。

【図６】図５に示した液体吐出ヘッドの動作を説明する
ための図であり、（Ａ）は上面透視図、（Ｂ）は（Ａ）
に示したＢ−Ｂ断面図である。

【図７】図６に示した工程におけるタイミングを示す図
であり、（ａ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミ
ングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域にて発生する気泡
の体積変化を示す図、（ｃ）は発熱体への駆動パルスの
印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域にて
発生する気泡の体積変化を示す図である。（ｅ）は
（ａ）と（ｃ）に示した各パルスのタイムディレーに対
する液滴の吐出量変化を示す図である。

【図８】図５に示した液体吐出ヘッドにおいて発熱体へ
の駆動パルスの印加のタイミングを時間ｔ０としたとき
の液体の吐出量及び吐出速度を示す図であり、（ａ）は
発熱体への駆動パルスの印加のタイミングと吐出量との
関係を示す図、（ｂ）は発熱体への駆動パルスの印加の
タイミングと吐出口を基準とした液体の吐出量及びメニ
スカス量との関係を示す図である。

【図９】図１に示した液体吐出ヘッドの動作特性の他の
例を示す図であり、（ａ）は発熱体への駆動パルスの印
加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域にて発
生する気泡のみによるメニスカスＭの変化を示す図、
（ｃ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを示
す図、（ｄ）は気泡発生領域にて発生する気泡のみによ
るメニスカスＭの変化を示す図、（ｅ）は（ｂ）と
（ｄ）における動作を同時に発生させた場合のメニスカ
スの状態を示す図である。

【図１０】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を
示す図である。

【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を
示す図である。

【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を
示す図である。

【図１３】本発明の液体吐出ヘッドを用いて液流路内の
液体の有無あるいは状態を検出する例を示す図である。

【図１４】本発明の液体吐出ヘッドの構造を示す模式図
である。

【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの分解斜視図であ
る。

【図１６】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。

【図１７】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。

【図１８】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明す
るための工程図である。

【図１９】本発明の液体吐出ヘッドカートリッジの分解
斜視図である。

【図２０】本発明の液体吐出装置の概略構成図である。

【図２１】装置ブロック図である。

【図２２】液体吐出記録システムを示す図である。

【符号の説明】

１基板２，１９発熱体１０第１の液流路１１，１５気泡発生領域１２第１の共通液室１３第２の共通液室１７変位ストッパ１６第２の液流路１８吐出口２０液滴２１流路壁２２第３の液流路２３流体抵抗素子３０分離壁３１引き込み可動弁３２自由端４０，４１気泡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樫野俊雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出する吐出口に連通し、前記液
体を前記吐出口に供給する第１の液流路内の液体吐出素
子により前記液体を前記吐出口から吐出する液体吐出方
法において、前記第１の液流路に対して負圧を作用させる可変部材を
用いることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項２】請求項１に記載の液体吐出方法におい
て、前記第１の液流路に対して気泡の消滅によってのみ変位
する可動部材を設け、該可動部材の変位によって前記負
圧を作用させることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項３】請求項２に記載の液体吐出方法におい
て、前記可動部材は、前記気泡の消滅により前記第１の液流
路に対して離れる方向に変位することを特徴とする液体
吐出方法。
【請求項４】請求項２または請求項３に記載の液体吐
出方法において、前記可動部材は、前記吐出口側に自由端を有する可動弁
であることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項５】請求項２または請求項３に記載の液体吐
出方法において、前記可動部材は、前記第１の液流路の流路壁の一部を構
成する可動膜であることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項６】請求項２乃至５のいずれか１項に記載の
液体吐出方法において、前記可動部材を、予め決められたタイミングで変位させ
ることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項７】請求項６に記載の液体吐出方法におい
て、前記吐出口から液体を吐出している状態にて前記可動部
材を変位させることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項８】請求項６に記載の液体吐出方法におい
て、前記吐出口における液体のメニスカスの変位に基づいて
前記可動部材を変位させることを特徴とする液体吐出方
法。
【請求項９】請求項２乃至５のいずれか１項に記載の
液体吐出方法において、前記吐出口近傍に液体の有無を検出するための検出手段
を設け、前記可動部材が変位していない状態における検出結果と
前記可動部材が変位した状態における検出結果とを比較
することにより、液体の状態を検出することを特徴とす
る液体吐出方法。
【請求項１０】液体を吐出する吐出口と液体に第１の
気泡を発生させる第１の気泡発生領域と、前記第１の気泡発生領域を具備し、前記吐出口と連通す
る第１の液流路とを有し、前記第１の気泡の発生によって前記第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、液体に第２の気泡を発生させる第２の気泡発生領域と、前記第２の気泡発生領域を具備する第２の液流路と、前記第１の液流路と前記第２の液流路との間に設けら
れ、前記第２の気泡の消滅により前記第１の液流路内に
負圧のみを作用させる可変部材を用いた負圧作用手段と
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１１】請求項１０に記載の液体吐出ヘッドに
おいて、前記負圧作用手段は、前記第２の気泡の消滅により前記
第１の液流路に対して離れる方向に変位することを特徴
とする液体吐出ヘッド。
【請求項１２】請求項１０または請求項１１に記載の
液体吐出ヘッドにおいて、前記負圧作用手段は、前記吐出口側に自由端を有する可
動弁であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１３】請求項１０または請求項１１に記載の
液体吐出方法において、前記可動部材は、前記第１の液流路の流路壁の一部を構
成する可動膜であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１４】請求項１０または請求項１１に記載の
液体吐出ヘッドにおいて、前記第２の気泡発生領域及び前記負圧作用手段は、前記
第１の気泡発生領域よりも上流側に設けられていること
を特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１５】請求項１０または請求項１１に記載の
液体吐出ヘッドにおいて、前記第２の気泡発生領域及び前記負圧作用手段と前記第
１の気泡発生領域とは、液体の流れ方向に対して横並び
に配されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１６】請求項１０乃至１６のいずれか１項に
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
とを有することを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項１７】請求項１６に記載のヘッドカートリッ
ジにおいて、前記液体吐出ヘッドと前記液体容器とは分離可能である
ことを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項１８】請求項１６または請求項１７に記載の
ヘッドカートリッジにおいて、前記液体容器は、前記液体が再充填されることが可能で
あることを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項１９】請求項１０乃至１６のいずれか１項に
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ことを特徴とす
る液体吐出装置。
【請求項２０】請求項１０乃至１６のいずれか１項に
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ことを特徴
とする液体吐出装置。