JPH1024584A - 液体吐出ヘッドカートリッジおよび液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出力、吐出効率の向上を図った液体吐出ヘ
ッドを実現し、従来品との共通性を備えたヘッドカート
リッジおよび記録システムを実現する。 【解決手段】 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連
通する液流路と、該液流路に対応して設けられ、電気信
号を受けることによって吐出エネルギーを発生する吐出
エネルギー発生素子とを有する液体吐出ヘッドであっ
て、前記液体吐出ヘッドに外部から供給され、前記電気
信号として利用されるエネルギーの量を調整するエネル
ギー調整手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッ
ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望
の液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用
いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置に関する。

【０００２】特に本発明は、複数の装置に交換着脱可能
な液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッドカー
トリッジ、液体吐出装置に関する。

【０００３】また、気泡の発生を利用して変位する可動
部材を持つ、液体吐出ヘッド等としても適用しうる発明
である。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】

【従来の技術】エネルギー発生素子として発熱体を用
い、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、ＵＳＰ４，７２
３，１２９等の公報に開示されているように、インクを
吐出するための吐出口と、この吐出口に連通するインク
流路と、インク流路内に配されたインクを吐出するため
のエネルギー発生手段としての電気熱変換体が一般的に
配されている。

【０００７】また、エネルギー発生素子としてピエゾ素
子を用い、ピエゾ素子の機械的変位によりインクを吐出
するインクジェット吐出が知られている。特にバブルジ
ェット記録方法によれば、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。

【０００８】このようにバブルジェット技術等のインク
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。

【０００９】特に、従来のインクジェット装置では、装
置に搭載されるインクジェットヘッドが受け取る電気エ
ネルギーの電圧や電流が決まっており、インクジェット
装置毎に搭載可能なインクジェットヘッドが決まってい
るものが殆どであった。一部、複数の装置に搭載可能な
インクジェットヘッドも提案されているが、このような
場合にはインクジェットヘッドに供給する装置毎のエネ
ルギーを共通化することで対応していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヘッド
に対する供給エネルギー量が異なる装置、例えば、供給
電圧が異なる複数の装置に対してはヘッドを共通に用い
ることができなかった。

【００１１】そして特に最近のように装置自体の省エネ
ルギー化が図られようとしている状況下においては、省
エネルギー化が図られた装置に対応したヘッドを省エネ
ルギー化を図る以前の装置に適用しようとしても良好に
使用することができないという解決すべき課題があっ
た。

【００１２】本発明者らの一部は、先に基本的に従来の
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、液滴吐出の
原理に立ち返って見直し、気泡発生領域に面して可動部
材を設け、積極的に気泡を制御することで、吐出効率等
を格段に向上させることができる液体吐出方法を提案し
た。

【００１３】本発明は吐出効率が高く、省エネルギー化
を達成できる液体吐出ヘッドを多機種の装置に搭載する
ことも課題とするものである。

【００１４】本発明の第１の目的は、液体吐出ヘッドに
対して供給する電気エネルギーの量が互いに異なる装置
に対しても搭載可能であり、良好な吐出を行い得る液体
吐出ヘッド、ヘッドカートリッジを提供することにあ
る。

【００１５】第２の目的は、発生した気泡を根本的に制
御することで、吐出効率、吐出圧力の向上を図った新規
な液体吐出ヘッドを改良することで様々な装置に適用し
得る液体吐出ヘッド等を提供することにある。

【００１６】本発明の第３の目的は、搭載された装置か
ら受け取った電気エネルギーを適切なエネルギー量に調
整し得る液体吐出ヘッド等を提供することにある。

【００１７】

【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。

【００１８】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通
する液流路と、該液流路に対応して設けられ、電気信号
を受けることによって吐出エネルギーを発生する吐出エ
ネルギー発生素子とを有する液体吐出ヘッドであって、
前記液体吐出ヘッドに外部から供給され、前記電気信号
として利用されるエネルギーの量を調整するエネルギー
調整手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【００１９】または、複数の装置に対して交換可能に装
着しうる液体吐出ヘッド。

【００２０】または、前記吐出エネルギー発生素子は発
熱体であり、前記液流路内に供給される液体に熱エネル
ギーを与えて気泡を発生させ、この気泡発生時の圧力に
より前記吐出口から液体を吐出させる液体吐出ヘッド。

【００２１】または、前記エネルギー調整手段は、前記
エネルギーの電圧を変換する手段である液体吐出ヘッ
ド。

【００２２】または、液体としてインクを吐出する液体
吐出ヘッド。

【００２３】または、上記のように構成された液体吐出
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。

【００２４】または、上記のように構成された液体吐出
ヘッドと、該液体吐出ヘッドに前記エネルギーを供給す
るエネルギー供給手段を有する液体吐出装置。

【００２５】または、液体を吐出する吐出口と、液体に
熱を加えることで該液体に気泡を発生させる発熱体と、
前記発熱体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前
記気泡の発生による圧力に基づいて前記自由端を変位さ
せて前記圧力を吐出口側に導く可動部材と、を有する液
体吐出ヘッドであって、前記液体吐出ヘッドに外部から
供給され、前記発熱体に加えられる電気信号として利用
されるエネルギーの量を調整するエネルギー調整手段を
有することを特徴とする液相吐出ヘッド。

【００２６】または、前記エネルギー調整手段は前記エ
ネルギーの電圧を調整する手段であることを特徴とする
液体吐出ヘッド。

【００２７】または、前記可動部材の自由端は、前記発
熱体の面積中心より下流に位置する液体吐出ヘッド。

【００２８】または、前記気泡は前記発熱体が発生する
熱によって液体に膜沸騰を生じることで発生する気泡で
ある液体吐出ヘッド。

【００２９】または、前記可動部材は板状である液体吐
出ヘッド。

【００３０】または、前記可動部材は前記第１流路と第
２流路との間に配された分離壁の一部として構成されて
いる液体吐出ヘッド。

【００３１】または、電圧変換手段が分圧回路を用いて
構成されることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【００３２】または、電圧変換手段がＤＣ−ＤＣコンバ
ータを用いて構成されることを特徴とする液体吐出ヘッ
ド。

【００３３】または、上記のように構成された液体吐出
ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給するための液体を保
持する液体容器とを有するヘッドカートリッジ。

【００３４】または、上記のように構成された液体吐出
ヘッドと、前記エネルギーを該液体吐出ヘッドに供給す
るためのエネルギー供給手段とを有する液体吐出装置。

【００３５】または、前記液体吐出ヘッドを交換自在に
搭載する手段を有し、前記液体吐出ヘッドは搭載する液
体吐出ヘッドの種類を示すＩＤ信号を出力し、前記液体
吐出装置は、前記ＩＤ信号の有無およびその出力内容に
より液体吐出ヘッドの種類を確認し、確認した種類に応
じて前記液体吐出ヘッドに供給されるパルス信号の幅を
調節する調節手段を有することを特徴とする記録システ
ム。

【００３６】「作用」上述したような構成によると、異
なる電気エネルギーを供給する複数の装置に対してヘッ
ドを搭載した場合であっても、ヘッド自体が装置側から
受け取るエネルギーを調整するため、様々の装置に対し
てヘッドを搭載することが可能になる。

【００３７】また、極めて新規な吐出原理に基づく本発
明の液体吐出方法、ヘッド等によると、発生する気泡と
これによって変位する可動部材との相乗効果を得ること
ができ、吐出口近傍の液体を効率よく吐出できるため、
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、吐出効率を向上できる。例えば本発明の最も好まし
い形態においては２倍以上という飛躍的な吐出効率の向
上を達成できる。

【００３８】このため、このようなヘッドにおいては、
従来より少ないエネルギーでヘッドを駆動することがで
きる。

【００３９】このような吐出効率が向上した吐出ヘッド
をもヘッドの従来品との交換性を持たせ、従来の装置に
も搭載できるようにするためにへっどが受け取るエネル
ギーを調整する調整手段を備えている。これらは、吐出
効率が高いことからより少ないエネルギーで吐出を行う
ことが可能となったため、従来品と交換可能とするため
に、従来品と同様に記録装置に搭載されたときに記録ヘ
ッドに供給されるエネルギーを調整（低く）するための
ものである。上記のような構成とすることにより、従来
品と同様に扱うことができるものとなっている。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】

【発明の実施の形態】 （実施例１）以下、図面を参照して本発明の第１の実施
例を詳細に説明する。

【００４６】まず以下に、本発明の液体吐出ヘッドとし
て利用しうる代表的なヘッド及びその駆動原理を説明す
る。

【００４７】図１はこのような発明に利用できる本実施
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。

【００４８】こ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（本実施例においては４０μｍ
×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が素子基板１に設け
られており、この素子基板上に発熱体２に対応して液流
路１０が配されている。液流路１０は吐出口１８に連通
していると共に、複数の液流路１０に液体を供給するた
めの共通液室１３に連通しており、吐出口から吐出され
た液体に見合う量の液体をこの共通液室１３から受け取
る。

【００４９】この液流路１０の素子基板上には、前述の
発熱体２に対向するように面して、金属等の弾性を有す
る材料で構成され、平面部を有する板状の可動部材３１
が片持梁状に設けられている。この可動部材の一端は液
流路１０の壁や素子基板上に感光性樹脂などをパターニ
ングして形成した土台（支持部材）３４等に固定されて
いる。これによって、可動部材は保持されると共に支点
（支点部分）３３を構成している。

【００５０】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。

【００５１】発熱体２を発熱させることで可動部材３１
と発熱体２との間の気泡発生領域１１の液体に熱を作用
し、液体にUSP4,723,129に記載されているような膜沸騰
現象に基づく気泡を発生させる。気泡の発生に基づく圧
力と気泡は可動部材に優先的に作用し、可動部材３１は
図１（ｂ）、（ｃ）もしくは図２で示されるように支点
３３を中心に吐出口側に大きく開くように変位する。可
動部材３１の変位若しくは変位した状態によって気泡の
発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長が吐出口側に
導かれる。

【００５２】ここで、このような液体吐出ヘッドの基本
的な吐出原理の一つを説明する。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。

【００５３】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と本発明に適用しうるヘッ
ドを示す図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ＶBとして示した。

【００５４】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〜V4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Ｖ
A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。

【００５５】これに対して、図４で示される例の場合に
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。

【００５６】次に図１に戻って、このような液体吐出ヘ
ッドの吐出動作について詳しく説明する。

【００５７】図１（ａ）は、発熱体２に電気エネルギー
等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が
熱を発生する前の状態である。ここで重要なことは、可
動部材３１が、発熱体の発熱によって発生した気泡に対
し、この気泡の少なくとも下流側部分に対面する位置に
設けられていることである。つまり、気泡の下流側が可
動部材に作用するように、液流路構造上では少なくとも
発熱体の面積中心３より下流（発熱体の面積中心３を通
って流路の長さ方向に直交する線より下流）の位置まで
可動部材３１が配されている。

【００５８】図１（ｂ）は、発熱体２に電気エネルギー
等が印加されて発熱体２が発熱し、発生した熱によって
気泡発生領域１１内を満たす液体の一部を加熱し、膜沸
騰に伴う気泡を発生させた状態である。

【００５９】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。

【００６０】図１（ｃ）は気泡４０がさらに成長した状
態であるが、気泡４０発生に伴う圧力に応じて可動部材
３１はさらに変位している。発生した気泡は上流より下
流に大きく成長すると共に可動部材の第１の位置（点線
位置）を越えて大きく成長している。このように気泡４
０の成長に応じて可動部材３１が徐々に変位して行くこ
とで気泡４０の圧力伝搬方向や堆積移動のしやすい方
向、すなわち自由端側への気泡の成長方向を吐出口に均
一的に向かわせることができることも吐出効率を高める
と考えられる。可動部材は気泡や発泡圧を吐出口方向へ
導く際もこの伝達の妨げになることはほとんどなく、伝
搬する圧力の大きさに応じて効率よく圧力の伝搬方向や
気泡の成長方向を制御することができる。

【００６１】図１（ｄ）は気泡４０が、前述した膜沸騰
の後気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅する状態
を示している。

【００６２】第２の位置まで変位していた可動部材３１
は、気泡の収縮による負圧と可動部材自身のばね性によ
る復元力によって図１（ａ）の初期位置（第１の位置）
に復帰する。また、消泡時には、気泡発生領域１１での
気泡の収縮体積を補うため、また、吐出された液体の体
積分を補うために上流側（Ｂ）、すなわち共通液室側か
ら流れのＶ_D1、Ｖ_D2のように、また、吐出口側から流れ
のＶｃのように液体が流れ込んでくる。

【００６３】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、以下に本発明に利
用しうる液体吐出ヘッドにおける液体のリフィルのメカ
ニズムについて詳しく説明する。

【００６４】図１（ｃ）の後、気泡４０が最大体積の状
態を経て消泡過程に入ったときには、消泡した体積を補
う体積の液体が気泡発生領域に、第１液流路１４の吐出
口１８側と第２液流路１６の共通液室側１３から流れ込
む。可動部材３１を持たない従来の液流路構造において
は、消泡位置に吐出口側から流れ込む液体の量と共通液
室から流れ込む液体の量は、気泡発生領域より吐出口に
近い部分と共通液室に近い部分との流抵抗の大きさに起
因する（流路抵抗と液体の慣性に基づくものであ
る。）。

【００６５】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。

【００６６】これに対して上述のヘッドでは可動部材３
１を設けたため、気泡の体積Ｗを可動部材３１の第１位
置を境に上側をＷ１、気泡発生領域１１側をＷ２とした
場合、消泡時に可動部材が元の位置に戻った時点でメニ
スカスの後退は止まり、その後残ったＷ２の体積分の液
体供給は主に第２流路１６の流れＶD2からの液供給によ
って成される。これにより、従来、気泡Ｗの体積の半分
程度に対応した量がメニスカスの後退量になっていたの
に対して、それより少ないＷ１の半分程度のメニスカス
後退量に抑えることが可能になった。

【００６７】さらに、Ｗ２の体積分の液体供給は消泡時
の圧力を利用して可動部材３１の発熱体側の面に沿っ
て、主に第２液流路の上流側（ＶD2）から強制的に行う
ことができるためより速いリフィルを実現できた。

【００６８】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、上述のヘッドのような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。

【００６９】このように上述の例では、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。

【００７０】前述のヘッド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。前述のヘッドにおいては、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。

【００７１】次に、上述のヘッドの更なる特徴的な構造
と効果について、以下に説明する。

【００７２】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、Ｖ_D2のように行われる。こ
のため、発熱体２の表面上に液体が淀むことが抑制さ
れ、液体中に溶存していた気体の析出や、消泡できずに
残ったいわゆる残留気泡が除去され易く、また、液体へ
の蓄熱が高くなりすぎることもない。従って、より安定
した気泡の発生を高速に繰り返し行うことができる。な
お、上述の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。

【００７３】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Ｖ_D1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
Ｖ_D1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、上述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Ｖ_D1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。

【００７４】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５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５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。

【００７５】補足すれば、本実施例図１においては、前
述のように可動部材３１の自由端３２が、発熱体２を上
流側領域と下流側領域とに２分する面積中心３（発熱体
の面積中心（中央）を通り液流路の長さ方向に直交する
線）より下流側の位置に対向するように発熱体２に対し
て延在している。これによって発熱体の面積中心位置３
より下流側で発生する液体の吐出に大きく寄与する圧
力、又は気泡を可動部材３１が受け、この圧力及び気泡
を吐出口側に導くことができ、吐出効率や吐出力を根本
的に向上させることができる。

【００７６】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。

【００７７】また、本実施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。

【００７８】以上のようなヘッドにおいては、吐出効率
が高いため、ヘッドを駆動する際のエネルギー消費量を
小さくでき、省エネルギー化を図るヘッドとすることが
できる。

【００７９】また以下に、上述したヘッドと同じように
省エネルギー化を図ることができるヘッドの例を続けて
説明する。

【００８０】以下のヘッドの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例と同じであるが、ここで
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。

【００８１】図６は、このような液体吐出ヘッドの流路
方向の断面模式図を示しており、図７はこの液体吐出ヘ
ッドの部分破断斜視図を示している。

【００８２】こ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。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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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６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３５
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３１
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７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。

【００８６】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、先のヘッドの
例と同様にしている。

【００８７】また、先のヘッドの例で液供給路１２と発
熱体２との構造の関係について説明したが、このような
ヘッドの例においても第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。

【００８８】次に図８を用いて液体吐出ヘッドの動作を
説明する。

【００８９】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、先の実施例で説明した
のと同様に発泡液にUSP4,723,129に記載されているよう
な膜沸騰現象に基づく気泡４０を発生させる。

【００９０】本ヘッドにおいては、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８（ａ）の状態から図８（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。

【００９１】次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３
１が図８（ａ）の位置まで戻ると共に、第１液流路１４
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。本実施例においても、この吐出液
体の供給は前述の実施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。

【００９２】本ヘッドでは、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例等と同じであ
るが、本構成のような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。

【００９３】すなわち、上述の例のヘッドの構成による
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。

【００９４】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。

【００９５】さらに、本構成のヘッドの構造においては
先のヘッドの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。

【００９６】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。

【００９７】以上、説明したような構成のヘッドにおい
ては、吐出効率が高いことから、ヘッドが装置側から受
けるエネルギー量を従来のヘッドより少なくすることが
できる。

【００９８】このように、省エネルギー化が図られたヘ
ッドを従来のヘッドが搭載されていた装置に搭載しよう
としても、装置側からの電気エネルギーの供給量と、ヘ
ッドが受け取る電気エネルギー量とが異なっていたた
め、簡単には搭載できなかった。

【００９９】以下に、この点を改良した本発明の液体吐
出装置、液体吐出ヘッド等について説明する。

【０１００】上述のようなの液体吐出ヘッドでは、吐出
効率が高いことから、従来品と比較するとより低い駆動
電圧または短い電圧印加時間で液体を吐出して記録を行
うことが可能となっている。このような優れた特性の吐
出ヘッドを備える吐出ヘッドカートリッジを従来の記録
装置でも使用できるように従来品との互換性を保つに
は、駆動方法や供給するインク吐出用の電圧を新型の吐
出ヘッドカートリッジに合わせる必要がある。

【０１０１】本発明の駆動システムにおいては、吐出ヘ
ッド（ヘッドカートリッジ）に、駆動信号や駆動電圧の
変換手段（電気エネルギーを変換する手段）を搭載し
た。これにより、従来品の吐出ヘッドと交換可能に使用
することができるものとなっている。

【０１０２】図２０は本発明による駆動システムの一実
施例を説明するためのシステム構成図であり、図２０
（ａ）に示されるように、吐出ヘッド１２０１および制
御基板１２０３がフレキシブルケーブル１２０２によっ
て接続されている。吐出ヘッド１２０１および制御基板
１２０３のそれぞれは後述する図中のヘッド２００およ
びヘッドドライバ３０７にそれぞれ相当するもので、フ
レキシブルケーブル１２０２を介して図２０（ｂ）に示
す記録信号１２０７や駆動電圧１２０８が制御基板１２
０３から吐出ヘッド１２０１へ送られる。なお、制御基
板１２０３から吐出ヘッド１２０１へは、この他にも各
種の制御信号が送られ、吐出ヘッド１２０１から制御基
板１２０３に対しても返送信号等が送られるが、本実施
例には関係ないため、不図示としている。

【０１０３】吐出ヘッド１２０１は図２０（ｂ）に示す
ように液体吐出ヘッド要部１２０４、ヘッド駆動回路１
２０５および電圧変換回路１２０６から構成されてい
る。液体吐出ヘッド要部１２０４は例えば前述したよう
な液体吐出ヘッドの構成を備えるものである。電圧変換
回路１２０６は液体吐出ヘッド１２０４が備える各実施
例で説明した高吐出効率という特徴に合わせて設けられ
たもので、駆動電圧１２０８を液体吐出ヘッド要部１２
０４を駆動するのに最適な電圧に変換してヘッド駆動回
路１２０５へ出力する。ヘッド駆動回路１２０５には記
録信号１２０７が入力されており、該記録信号１２０７
に示される、液体吐出ヘッドを構成する複数のノズルの
うちの吐出を行うべきノズルに設けられた発熱体へ電圧
変換回路１２０６より供給された最適な駆動電圧を印加
する。

【０１０４】本実施例における液体吐出ヘッド１２０１
は吐出効率が高いことから、電圧変換回路１２０６で
は、与えられた駆動電圧１２０８を低い電圧に変換して
いる。電圧変換回路１２０６における電圧変換動作を行
う具体的な方法としては、抵抗を用いた分圧回路やＤＣ
−ＤＣコンバータなどが挙げられるがいずれの方法を用
いてもよい。

【０１０５】ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換効率
が良い方法を用いることにより低消費電力とすることが
可能となる。また、分圧回路を用いる場合には、消費電
力としては従来品と同様の電力を消費することとなり、
制御基板１２０３側から見たときの負荷が従来品と同じ
となるため、駆動電圧１２０８を出力する回路の動作が
安定する。

【０１０６】本実施例のように吐出効率の高い液体吐出
ヘッドを従来品と交換可能とするためには、上記のよう
に駆動電圧を低くするとともに電圧印加時間を短くする
ことが挙げられる。制御基板１２０３から吐出ヘッドカ
ートリッジ１２０１のヘッド駆動回路１２０５へ送られ
る記録信号１２０７としては、吐出を行うノズルを指定
するとともに、吐出を行うノズルに設けられた発熱体の
通電時間を決定するパルス信号が送られるが、該パルス
信号の幅を液体吐出ヘッドの種類に応じて異なるものと
しても上記と同様に従来品と交換可能に使用することが
できる。

【０１０７】上記のようにパルス信号の幅（電圧印加時
間）を変化させる場合、吐出ヘッドカートリッジには搭
載する液体吐出ヘッドの種類を示すＩＤ信号を出力する
機能を設け、制御基板１２０３側（記録装置側）にはＩ
Ｄ信号の有無およびその出力内容により液体吐出ヘッド
の種類を確認し、確認した種類に応じてパルス信号の幅
を調節する調節手段を設ければよい。

【０１０８】上述した駆動システムのうち、液体吐出ヘ
ッド側で駆動電圧を調節するものにおいては、従来品と
交換可能であることは当然として、従来から用いられて
いる記録装置に使用することができる。

【０１０９】また、パルス信号の幅を調節するものにお
いては、ＩＤ信号を識別してパルス信号の幅を調節する
手段が必要となるものの、制御が電気信号の調節のみに
よって行われることとなるので、電力消費の効率を良く
することができるとともに駆動電圧１２０８を出力する
回路の動作安定性を両立することができる。

【０１１０】本実施例にように、吐出効率の高い液体吐
出ヘッドを従来品と交換可能とするためには、前述した
駆動電圧を変換したり、電圧印加時間を短くすることの
他に、気泡を発生させるための発熱体の面積を小さくす
ることがあげられる。

【０１１１】すなわち、従来の液体吐出ヘッドの発熱体
に対し、可動部材を対面させた本発明の場合、気泡の圧
力が小さくても同じ吐出性能が得られる。したがって、
同一吐出特性を得るための発熱体の面積は、従来必要と
なる面積よりも小さくすることが可能である。

【０１１２】この手法の１つとしては、図７等で示され
るような、発熱体２の電流の流れ方向に対して幅を調整
することで達成される。

【０１１３】個の場合、電流の流れる方向の発熱体の長
さは同じであるため、発熱体に流れる電流の密度は同じ
となるため、印加エネルギーを下げつつ同一電圧で適正
条件で駆動できる。

【０１１４】一方、電流の流れ方向の長さを短くして発
熱体の面積を小さくする場合、電極５間の発熱体２の抵
抗層の厚みを迂好くして抵抗を高め、発熱体の単位面積
当たりの発熱量を同じにすれば、印加エネルギーを下げ
つつ同一電圧で適正条件で駆動できる。

【０１１５】上述した発熱体の面積を小さくする場合、
ヘッドを製造する工程において、初期の工程で調整する
必要があるため、設計上の検討が必要となるものの、電
圧等と変換する回路を必要としないため、コスト的に有
利である。

【０１１６】＜その他の実施例＞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例について説明を
行ったが、以下にこれらの実施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流路形態の実施例と２流路形
態の実施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、両実施例に適用しうるものであ
る。

【０１１７】＜液流路の天井形状＞図９は本発明の液体
吐出ヘッドの流路方向断面図であるが、第１液流路１３
（若しくは図１における液流路１０）を構成するための
溝が設けられた溝付き部材５０が分離壁３０上に設けら
れている。本実施例においては可動部材の自由端３２位
置近傍の流路天井の高さが高くなっており、可動部材の
動作角度θをより大きく取れるようにしている。この可
動部材の動作範囲は、液流路の構造、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。

【０１１８】また、この図で示されるように吐出口の直
径より可動部材の自由端の変位高さを高くすることで、
より十分な吐出力の伝達が成される。また、この図で示
されるように、可動部材の自由端３２位置の液流路天井
の高さより可動部材の支点３３位置の液流路天井の高さ
の方が低くなっているため、可動部材の変位よる上流側
への圧力波の逃げがさらに有効に防止できる。

【０１１９】＜第２液流路と可動部材との配置関係＞図
１０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。

【０１２０】本実施例の第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。

【０１２１】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。

【０１２２】しかし、本実施例の場合、吐出される液体
の多くを第１液流路内の吐出液とすることができ、発熱
体が設けられた第２液流路内の発泡液はあまり消費され
ないようにできるため、第２液流路の気泡発生領域１１
への発泡液の充填量は少なくて良い。従って、上述の狭
窄部１９における間隔を数μｍ〜十数μｍと非常に狭く
できるため、第２液流路で発生した発泡時の圧力をあま
り周囲に逃がすことをさらに抑制でき、集中して可動部
材側に向けることができる。そしてこの圧力を可動部材
３１を介して吐出力として利用することができるため、
より高い吐出効率、吐出力を達成することができる。た
だ、第１液流路１６の形状は上述の構造に限られるもの
ではなく、気泡発生に伴う圧力が効果的に可動部材側に
伝えられる形状であれば良い。

【０１２３】なお、図１０（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。

【０１２４】なお、図８（ｂ）や図９においては、可動
部材６の第１の液流路１４側への変位に伴って第２の液
流路４の気泡発生領域で発生した気泡の一部が第１の液
流路１４側に延在しているが、この様に気泡が延在する
ような第２流路の高さにすることで、気泡が延在しない
場合に比べ更に吐出力を向上させることができる。この
様に気泡が第１の液流路１４に延在するようにするため
には、第２の液流路１６の高さを最大気泡の高さより低
くすることが望ましく、この高さを数μｍ〜３０μｍと
することが望ましい。なお、本実施例においてはこの高
さを１５μｍとした。

【０１２５】＜可動部材および分離壁＞図１１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１０
（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。

【０１２６】先の実施例においては、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５μｍ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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】＜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。

【０１３２】図１２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１２（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。

【０１３３】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。

【０１３４】素子基板１には、シリコン等の気体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７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。

【０１３５】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。

【０１３６】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１２（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。

【０１３７】このように、前述の各実施例における発熱
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。

【０１３８】本実施例においては、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。

【０１３９】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。

【０１４０】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１３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
例のヘッドにおいては、それぞれ電圧２４Ｖ、パルス幅
７μｓｅｃ、電流１５０ｍＡ、電気信号を６ｋＨｚで加
えることで発熱体を駆動させ、前述のような動作によっ
て、吐出口から液体であるインクを吐出させた。しかし
ながら、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。

【０１４１】＜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。

【０１４２】図１４は、このような液体吐出ヘッドの構
造を示す模式図であり、先の実施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。

【０１４３】本実施例においては、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１
４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。

【０１４４】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。

【０１４５】第１の液体（吐出液）は、図１４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１４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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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
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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。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。

【０１５３】以上説明したように本実施例によれば、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。

【０１５４】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。

【０１５５】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。

【０１５６】＜吐出液体、発泡液体＞先の実施例で説明
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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】染料インク粘土２ｃＰ： （Ｃ．Ｉ．フードブラック２）染料 ３ｗｔ％ ジエチレングリコール １０ｗｔ％ チオジギリコール ５ｗｔ％ エタノール ３ｗｔ％ 水 ７７ｗｔ％ 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ｃｐｓ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。

【０１６４】発泡液１： エタノール ４０ｗｔ％ 水 ６０ｗｔ％ 発泡液２： 水 １００ｗｔ％ 発泡液３： イソプロピルアルコール ４０ｗｔ％ 水 ６０ｗｔ％ 吐出液１〔顔料インク（粘土約１５ｃＰ）〕： カーボンブラック５ ５ｗｔ％ スチレン−アクリル酸− アクリル酸エチル強重合体 １ｗｔ％（酸化14
0、重量平均分子量8000） モノエタノールアミン ０．２５ｗｔ％ グリセリン ６９ｗｔ％ チオジグリコール ５ｗｔ％ エタノール ３ｗｔ％ 水 １６．７５ｗｔ％ 吐出液２（粘土５５ｃＰ）： ポリエチレングリコール２００ １００ｗｔ％ 吐出液３（粘土１５０ｃＰ）： ポリエチレングリコール６００ １００ｗｔ％ 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。

【０１６５】＜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。

【０１６６】図１６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。

【０１６７】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。

【０１６８】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。

【０１６９】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。

【０１７０】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。

【０１７１】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。

【０１７２】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。

【０１７３】＜液体吐出装置＞図１７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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】図１８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。

【０１７７】記録装置は、ホストコンピュータ３００よ
り印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装
置内部の入力インタフェイス３０１に一時保存されると
同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘ
ッド駆動信号供給手段を兼ねるＣＰＵ３０２に入力され
る。ＣＰＵ３０２はＲＯＭ３０３に保存されている制御
プログラムに基づき、前記ＣＰＵ３０２に入力されたデ
ータをＲＡＭ３０４等の周辺ユニットを用いて処理し、
印字するデータ（画像データ）に変換する。

【０１７８】またＣＰＵ３０２は前記画像データを記録
用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに同
期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モー
タを駆動するための駆動データを作る。画像データおよ
びモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ３０７と、
モータドライバ３０５を介し、ヘッド２００および駆動
モータ３０６に伝達され、それぞれ制御されたタイミン
グで駆動され画像を形成する。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】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。

【０１８２】＜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。

【０１８３】図１９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。

【０１８４】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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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。

【０１８８】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。

【０１８９】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。

【０１９０】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。

【０１９１】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。

【０１９２】なお、本発明は発熱体面に対向する位置に
吐出口を有するサイドシュータータイプにも当然適用可
能である。

【０１９３】

【発明の効果】本発明のヘッドおよび記録装置等におい
ては、以上、説明したような吐出ヘッドを備えるヘッド
カートリッジを従来品と交換可能に使用することがで
き、従来からの記録装置による記録を行う場合にも、以
下のような様々な効果を奏する吐出ヘッドにより記録を
行うことができる。

【０１９４】また、本発明の構成では、異なる電気エネ
ルギー量をヘッドに供給するタイプの複数の装置に対し
てヘッドを搭載できる。また、このことで、高性能なヘ
ッドの市場への供給を容易にし、ヘッドを変えるだけで
装置全体の省エネルギー化をも達成できる。

【０１９５】上述したような、可動部材を用いる新規な
吐出原理に基づく液体吐出方法、ヘッド等を搭載する
と、発生する気泡とこれによって変位する可動部材との
相乗効果を得ることができ、吐出口近傍の液体を効率よ
く吐出できるため、従来のバブルジェット方式の吐出方
法、ヘッド等に比べて吐出効率を向上できる。

【０１９６】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。

【０１９７】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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】また、上述した発熱体の面積を小さくする
場合、ヘッドを製造する工程において、初期の工程で調
整する必要があるため、設計上の検討が必要となるもの
の、電圧等と変換する回路を必要としないため、コスト
的に有利である。

【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】本発明の液体の流れを説明するための模式図で
ある。

【図６】本発明の液体吐出ヘッド（２流路）の断面図で
ある。

【図７】図６に示した液体吐出ヘッドの部分破断斜視図
である。

【図８】可動部材の動作を説明するための図である。

【図９】可動部材と第１液流路の構造を説明するための
図である。

【図１０】可動部材と液流路の構造を説明するための図
である。

【図１１】可動部材の他の形状を説明するための図であ
る。

【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。

【図１３】駆動パルスの形状を示す模式図である。

【図１４】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１５】本発明のヘッドの分解斜視図である。

【図１６】液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図で
ある。

【図１７】液体吐出装置の概略構成図である。

【図１８】装置ブロック図である。

【図１９】液体吐出記録システムを示す図である。

【図２０】駆動システムを示す図である。

【符号の説明】 １ 素子基板 ２ 発熱体 ３ 面積中心 １０ 液流路 １１ 気泡発生領域 １２ 供給路 １３ 共通液室 １４ 第１液流路 １５ 第１共通液室 １６ 第２液流路 １７ 第２共通液室 １８ 吐出口 １９ 狭窄部 ２０ 第１供給路 ２１ 第２供給路 ２２ 第１液流路壁 ２３ 第２液流路壁 ２４ 凸部 ３０ 分離壁 ３１ 可動部材 ３２ 自由端 ３３ 支点 ３４ 支持部材 ３５ スリット ３６ 気泡発生領域前壁 ３７ 気泡発生領域側壁 ４０ 気泡 ４５ 液滴 ５０ 溝付き部材 ５１ オリフィスプレート ７０ 支持体 ７８ ばね ８０ 供給部材

フロントページの続き (72)発明者 松井 真也 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 田鹿 博司 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 石永 博之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 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 (72)発明者 中田 佳恵 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 (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を吐出する吐出口と、該吐出口に連通
   する液流路と、該液流路に対応して設けられ、電気信号
   を受けることによって吐出エネルギーを発生する吐出エ
   ネルギー発生素子とを有する液体吐出ヘッドであって、 前記液体吐出ヘッドに外部から供給され、前記電気信号
   として利用されるエネルギーの量を調整するエネルギー
   調整手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおい
   て、 複数の装置に対して交換可能に装着しうる液体吐出ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおい
   て、 前記吐出エネルギー発生素子は発熱体であり、前記液流
   路内に供給される液体に熱エネルギーを与えて気泡を発
   生させ、この気泡発生時の圧力により前記吐出口から液
   体を吐出させる液体吐出ヘッド。
4. 【請求項４】請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおい
   て、 前記エネルギー調整手段は、前記エネルギーの電圧を変
   換する手段である液体吐出ヘッド。
5. 【請求項５】請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおい
   て、 液体としてインクを吐出する液体吐出ヘッド。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
   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。
7. 【請求項７】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
   液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに前記エネルギー
   を供給するエネルギー供給手段を有する液体吐出装置。
8. 【請求項８】液体を吐出する吐出口と、液体に熱を加え
   ることで該液体に気泡を発生させる発熱体と、前記発熱
   体に面して設けられ吐出口側に自由端を有し前記気泡の
   発生による圧力に基づいて前記自由端を変位させて前記
   圧力を吐出口側に導く可動部材と、を有する液体吐出ヘ
   ッドであって、 前記液体吐出ヘッドに外部から供給され、前記発熱体に
   加えられる電気信号として利用されるエネルギーの量を
   調整するエネルギー調整手段を有することを特徴とする
   液相吐出ヘッド。
9. 【請求項９】請求項８に記載の液体吐出ヘッドにおい
   て、 前記エネルギー調整手段は前記エネルギーの電圧を調整
   する手段であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
10. 【請求項１０】請求項８に記載の液体吐出ヘッドにおい
    て、 前記可動部材の自由端は、前記発熱体の面積中心より下
    流に位置する液体吐出ヘッド。
11. 【請求項１１】請求項８に記載の液体吐出ヘッドにおい
    て、 前記気泡は前記発熱体が発生する熱によって液体に膜沸
    騰を生じることで発生する気泡である液体吐出ヘッド。
12. 【請求項１２】請求項８に記載の液体吐出ヘッドにおい
    て、 前記可動部材は板状である液体吐出ヘッド。
13. 【請求項１３】請求項８に記載の液体吐出ヘッドにおい
    て、 前記可動部材は前記第１流路と第２流路との間に配され
    た分離壁の一部として構成されている液体吐出ヘッド。
14. 【請求項１４】請求項１もしくは請求項８に記載の液体
    吐出ヘッドにおいて、 電圧変換手段が分圧回路を用いて構成されることを特徴
    とする液体吐出ヘッド。
15. 【請求項１５】請求項１もしくは請求項８に記載の液体
    吐出ヘッドにおいて、 電圧変換手段がＤＣ−ＤＣコンバータを用いて構成され
    ることを特徴とする液体吐出ヘッド。
16. 【請求項１６】請求項８乃至請求項１５のいずれかに記
    載の液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給するた
    めの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。
17. 【請求項１７】請求項８乃至請求項１５のいずれかに記
    載の液体吐出ヘッドと、 前記エネルギーを該液体吐出ヘッドに供給するためのエ
    ネルギー供給手段とを有する液体吐出装置。
18. 【請求項１８】請求項７または請求項１７に記載の液体
    吐出装置であって、 前記液体吐出ヘッドを交換自在に搭載する手段を有し、 前記液体吐出ヘッドは搭載する液体吐出ヘッドの種類を
    示すＩＤ信号を出力し、 前記液体吐出装置は、前記ＩＤ信号の有無およびその出
    力内容により液体吐出ヘッドの種類を確認し、確認した
    種類に応じて前記液体吐出ヘッドに供給されるパルス信
    号の幅を調節する調節手段を有することを特徴とする記
    録システム。