JP2001138523A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、および液体吐出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液滴の吐出量比を大きく、かつ各液滴の吐出
速度をほぼ等しくする。 【解決手段】 液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出
口５と、吐出口５に一端部が常に連通された液流路３
と、液流路３に配設され、液流路３に供給される液体を
貯留する共通液体供給室６に連通されている液体供給口
５と、液流路３に配された液体に気泡を発生させる複数
の発熱体４ａ，４ｂと、液体供給口５との間に間隙を隔
てて吐出口５側を自由端として支持された状態で液流路
３に設けられ、液体供給口５の開口領域よりも大きい投
影領域を有する可動部材８とを備えている。この液体吐
出ヘッドは、複数の発熱体４ａ，４ｂのうち最も体積の
小さい気泡を発生させる発熱体を駆動することによっ
て、可動部材８が液体供給口５を密閉して実質的に遮断
するように構成されている。

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
体に作用させて気泡を発生させることによって液体を吐
出する液体吐出ヘッド、液体吐出装置、および液体吐出
方法に関する。

【０００２】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、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。

【０００３】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。

【０００４】

【従来の技術】従来、プリンタ等の記録装置において、
流路中の液体インクに熱等のエネルギーを与えて気泡を
発生させ、それに伴う急峻な体積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うインクジェット記録方法、
いわゆるバブルジェット（登録商標）記録方法が知られ
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
出口に連通する流路と、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
（ヒータ）とが一般的に配されている。

【０００５】このよう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。

【０００６】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様々な要求が高まっており、
例えば、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
たりしている。

【０００７】さらに、記録画像の高詳細化と印字速度の
高速化とを同時に成すために、１つの液流路（ノズル）
に複数の電気熱変換体を配置し、大きさが異なる液滴を
同じノズルから吐出するように構成されたものも提案さ
れている。

【０００８】液体吐出ヘッドの吐出量、吐出速度および
リフィル周波数等の液体吐出特性は、一般に、ヒータ
の前方（液流路における液体の流れ方向に関する下流
側）の流抵抗、ヒータの後方（上流側）の流抵抗、
ヒータ後方の流抵抗に対するヒータ前方の流抵抗の比、
の３つの要素によって決定される。そこで、液体吐出ヘ
ッドは、液流路の構造、ヒータの大きさおよび配置位置
等を調整することで上記の３つの要素が適宜変更され
て、所望の吐出特性が得られるように構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】１つのノズルに複数の
電気熱変換体が配置され、大きさが異なる液滴を同じノ
ズルから吐出するように構成された液体吐出ヘッド（以
下、「吐出量変調ヘッド」ともいう。）では、記録画像
の高詳細化と印字速度の高速化とを実現するために、吐
出量変調比（小さな液滴と大きな液滴との体積比）をよ
り大きくする必要がある。

【００１０】ところが、吐出量変調比を大きくすると、
小液滴と大液滴との吐出速度差が大きくなって液滴の被
記録媒体に対する着弾位置にずれが生じるため、１回の
走査行程内で小液滴と大液滴とを吐出させることができ
なくなったり、吐出させる液滴の大きさに応じて吐出タ
イミングを変化させる等の高度な画像処理工程を行う必
要が生じたりする場合がある。また、１つのノズルに配
置されるヒータ同士の大きさの比を大きくすると、ノズ
ルの長さを長くせざるを得ず、リフィル周波数の低下
等、吐出特性に大きな影響を及ぼす場合がある。

【００１１】吐出量変調ヘッドは、各液滴の吐出速度は
ほぼ等しいことが求められる一方で、吐出量変調ヘッド
は同じノズルから異なる大きさの液滴を吐出させるもの
であり、ノズルの構造を各々の大きさの液滴の吐出にと
ってそれぞれ最適となるように構成することは困難であ
る。また、吐出量変調ヘッドでは複数のヒータが１つの
ノズル内に配置されるので、ヒータの大きさや配置位置
の自由度が制限される場合がある。

【００１２】このように、吐出量変調ヘッドは、１つの
ノズルに１つのヒータが配置された一般的な液体吐出ヘ
ッドよりも、設計に関して格段に高度な条件が要求され
る。従来では、これらの条件を満たそうとすると、吐出
効率が低下してヘッドが昇温し易くなったり、構成部品
の寸法精度や組立精度を高精度にする必要が生じたりし
ていた。

【００１３】そこで本発明は、液滴の吐出量比を大き
く、かつ各液滴の吐出速度をほぼ等しくでき、さらに吐
出後のリフィル周波数を高くすることができる液体吐出
ヘッド、液体吐出方法および液体吐出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための
吐出口と、該吐出口に一端部が常に連通され、液体に気
泡を発生させる複数の気泡発生領域を有する液流路と、
該液流路に配設され、前記液流路に供給される前記液体
を貯留する共通液体供給室に連通されている液体供給口
と、前記液流路内に配された前記液体に気泡を発生させ
る複数の気泡発生手段と、前記液体供給口の前記液流路
側に対して１０μｍ以下の隙間を隔てて前記吐出口側を
自由端として支持された状態で前記液流路に設けられ、
前記液体供給口の開口領域よりも大きい投影領域を有す
る板状の可動部材とを有し、前記吐出口と前記気泡発生
手段とが直線連通状態にあり、前記複数の気泡発生手段
のうち最も体積の小さい気泡を発生させる気泡発生手段
を駆動することによって前記可動部材が前記液体供給口
を密閉して実質的に遮断することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の他の液体吐出ヘッドは、液
体を吐出するための吐出口と、該吐出口に一端部が常に
連通され、液体に気泡を発生させる複数の気泡発生領域
を有する液流路と、該液流路に配設され、前記液流路に
供給される前記液体を貯留する共通液体供給室に連通さ
れている液体供給口と、前記液流路内に配された前記液
体に気泡を発生させる複数の気泡発生手段と、前記液体
供給口の前記液流路側に対して１０μｍ以下の隙間を隔
てて前記吐出口側を自由端として支持された状態で前記
液流路に設けられ、前記液体供給口の開口領域よりも大
きい投影領域を有する板状の可動部材とを有し、前記吐
出口と前記気泡発生手段とが直線連通状態にあり、前記
複数の気泡発生手段のうち１つを選択することにより、
気泡を発生する際において、いずれの気泡発生手段を駆
動する際にも、前記可動部材が前記液体供給口を密閉し
て実質的に遮断することを特徴とする。

【００１６】このように構成された本発明の液体吐出ヘ
ッドによれば、液流路を満たす液体の一部が発熱体（気
泡発生手段）によって加熱され、膜沸騰に伴う気泡の発
生とほぼ同時に、可動部材が液体供給口の周辺部に密着
して液体供給口を塞ぎ、液流路内が吐出口を除いて実質
的に密閉状態になる。

【００１７】したがって、圧力波の伝搬が液体供給口側
に行くことが抑止され、液体の吐出時には発熱体の後方
へ液体が移動しないので、発熱体よりも後方の流抵抗は
ほぼ無限大であると考えることができる。さらに、発熱
体の後方（上流側）の流抵抗がほぼ無限大であることか
ら、発熱体後方の流抵抗に対する発熱体前方の流抵抗の
比は、発熱体の前方（下流側）の流抵抗が変化しても常
にほぼゼロになる。したがって、本発明の液体吐出ヘッ
ドは、液体吐出特性を決定する３つの要素のうちの「発
熱体の前方（下流側）の流抵抗」のみによって液体吐出
特性が決定される。

【００１８】液体の吐出速度は、発熱体の前方の流抵抗
に逆比例し、発熱体の有効発泡面積で決定される発泡パ
ワーに比例する。また、吐出口から吐出される液体の吐
出量は発熱体の有効発泡面積に比例するため、本発明の
液体吐出ヘッドでは、同じ液流路に設けられた各発熱体
の前方（下流側）の流抵抗と吐出量との比が等しくなる
ようにすることにより、各発熱体の加熱により吐出され
る各液滴の吐出速度が等しくなる。これにより、本発明
によれば、液滴の吐出量比を大きくしても各液滴の吐出
速度を等しくすることが容易になる。

【００１９】また、前記液流路に設けられた前記複数の
気泡発生手段は、前記液流路の下流側から上流側へ向か
うにつれて発泡面積が次第に大きくなる順に配列されて
いる構成とすることが好ましい。

【００２０】さらに、前記液流路を構成する液流路壁と
前記可動部材との間にも間隙を有する構成としてもよ
い。

【００２１】また、前記複数の気泡発生手段を駆動する
ことによって前記液体を吐出する構成としてもよい。こ
の場合、前記複数の気泡発生手段を同時に駆動すること
によって前記液体を吐出する構成としてもよい。あるい
は、前記複数の気泡発生手段のうち、最も前記吐出口側
の気泡発生手段を最初に駆動することによって前記液体
を吐出する構成としてもよい。あるいは、前記複数の気
泡発生手段のうち、最も前記可動部材側の気泡発生手段
を最初に駆動することによって前記液体を吐出する構成
としてもよい。

【００２２】また、本発明の液体吐出装置は、上記本発
明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。

【００２３】本発明の他の液体吐出装置は、上記本発明
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。

【００２４】さらに、前記液体吐出ヘッドからインクを
吐出し、被記録媒体に前記インクを付着させることで記
録を行うように構成されていてもよい。

【００２５】また、本発明の液体吐出方法は、液体を吐
出するための吐出口と、該吐出口に一端部が常に連通さ
れ、液体に気泡を発生させる複数の気泡発生領域を有す
る液流路と、該液流路に配設され、前記液流路に供給さ
れる前記液体を貯留する共通液体供給室に連通されてい
る液体供給口と、前記液流路に設けられ、前記液流路に
配された前記液体に気泡を発生させる複数の気泡発生手
段と、前記液流路を構成する液流路壁および前記液体供
給口との間に前記液流路壁および前記液体吐出口の前記
液流路側に対して微小な隙間を隔てて前記吐出口側を自
由端として支持された状態で前記液流路に設けられ、前
記液体供給口の開口領域よりも大きい投影領域を有する
可動部材とを備えた液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方
法であって、前記複数の気泡発生手段のうち最も体積の
小さい気泡を発生させる気泡発生手段を駆動して気泡を
発生させることによって、前記気泡発生手段に駆動電圧
が印加されてから気泡の全体が略等方成長している期間
が終了するまでの間に、前記可動部材が前記液体供給口
を密閉して実質的に遮断することを特徴とする。

【００２６】本発明の他の液体吐出方法は、液体を吐出
するための吐出口と、該吐出口に一端部が常に連通さ
れ、液体に気泡を発生させる複数の気泡発生領域を有す
る液流路と、該液流路に配設され、前記液流路に供給さ
れる前記液体を貯留する共通液体供給室に連通されてい
る液体供給口と、前記液流路に設けられ、前記液流路に
配された前記液体に気泡を発生させる複数の気泡発生手
段と、前記液流路を構成する液流路壁および前記液体供
給口との間に前記液流路壁および前記液体吐出口の前記
液流路側に対して微小な隙間を隔てて前記吐出口側を自
由端として支持された状態で前記液流路に設けられ、前
記液体供給口の開口領域よりも大きい投影領域を有する
可動部材とを備えた液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方
法であって、前記複数の気泡発生手段のうち１つを選択
することにより気泡を発生させる際において、いずれの
気泡発生手段を駆動する際にも、前記気泡発生手段に駆
動電圧が印加されてから気泡の全体が略等方成長してい
る期間が終了するまでの間に、前記可動部材が前記液体
供給口を密閉して実質的に遮断することを特徴とする。

【００２７】これにより、吐出口に形成されるメニスカ
スの後退量が最大になるよりも早く液体が液流路内に流
れ込み、メニスカスを液流路内へと急速に引き込む流れ
が急に低下するため、メニスカス後退量が減少するとと
もに、メニスカスは比較的低速で発泡前の位置へ戻り始
める。その結果、吐出後、メニスカスが初期状態に復帰
する時間が非常に早い、すなわち、液流路への定量のイ
ンク補充（リフィル）が完了する時間が早いので、高精
度（定量）のインク吐出を実施するにあたり吐出周波数
（駆動周波数）をも飛躍的に向上させることができる。

【００２８】さらに、前記気泡発生領域における前記吐
出口側と前記液体供給口側とでは、気泡の成長体積変化
と気泡の発生から消泡までの時間が大きく異なる構成と
してもよい。

【００２９】さらには、前記気泡発生領域が大気に開放
されない構成としてもよい。

【００３０】また、前記複数の気泡発生手段を駆動する
ことによって前記液体を吐出する構成としてもよい。こ
の場合、前記複数の気泡発生手段を同時に駆動すること
によって前記液体を吐出する構成としてもよい。あるい
は、前記複数の気泡発生手段のうち、最も前記吐出口側
の気泡発生手段を最初に駆動することによって前記液体
を吐出する構成としてもよい。あるいは、前記複数の気
泡発生手段のうち、最も前記可動部材側の気泡発生手段
を最初に駆動することによって前記液体を吐出する構成
としてもよい。

【００３１】本発明のその他の効果については、各実施
形態の記載から理解できよう。

【００３２】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。

【００３３】また、気泡自体に関する「下流側」とは、
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。

【００３４】また、本発明で表現する「可動部材が液体
供給口を密閉して実質的に遮断する」とは、必ずしも可
動部材が液体供給口の周辺部に密着するわけではなく、
可動部材が液体供給口に限りなく接近することも含む。

【００３５】

【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。

【００３６】（第１の実施の形態）図１は本発明の一実
施形態による液体吐出ヘッドの１つの液流路方向に沿っ
た断面図、図２は図１に示した液体吐出ヘッドのＸ−
Ｘ’線断面図、図３は図１に示した液体吐出ヘッドの吐
出口中心からＹ１点で天板２側へシフトしたＹ−Ｙ’線
断面図である。

【００３７】図１〜図３に示す複数流路−共通液室の形
態の液体吐出ヘッドでは、素子基板１と天板２とが流路
側壁１０を介して積層状態で固着され、両板１，２の間
には、一端が吐出口７と連通した液流路３が形成されて
いる。この液流路３は１個のヘッドに多数設けられてい
る。また、素子基板１には各々の液流路３に対し、液流
路３に補充された液体に気泡を発生させる気泡発生手段
としての発熱体４ａ，４ｂが配されている。発熱体４
ａ，４ｂは、各液流路３毎にそれぞれ配置されている。
なお、本実施形態では各液流路３に２つの発熱体が配置
されているが、各液流路３に配置される発熱体の数は２
つに限られず、それ以上であってもよい。発熱体４ａ，
４ｂと吐出液との接する面の近傍領域には、発熱体４
ａ，４ｂが急速に加熱されて吐出液に発泡が生じる気泡
発生領域１１が存在する。

【００３８】多数の液流路３の各々に供給部形成部材５
Ａに形成された液体供給口５が配設され、各液体供給口
５に連通する共通液体供給室６が設けられている。つま
り、流路は、単一の共通液体供給室６から多数の液流路
３に分岐した形状となっており、各液流路３と連通する
吐出口７から吐出された液体に見合う量の液体をこの共
通液体供給室６から受け取る。符号Ｓは、液体供給口５
の液流路３に対して液体を供給する実質的な開口領域を
示す。

【００３９】液体供給口５と液流路３との間には、可動
部材８が液体供給口５の開口領域Ｓに対して微小な隙間
α（例えば１０μｍ以下）を有して略平行に設けられて
いる。可動部材８の投影面積は液体供給口５の開口領域
Ｓよりも大きくなっており（図３参照）、かつ、可動部
材８の側部と両側の流路側壁１０各々との間は微小な隙
間βを有している（図２，図３参照）。

【００４０】前述した供給部形成部材５Ａは、前記可動
部材８に対して、図２に示すように隙間γを介してい
る。隙間β，γは、流路のピッチによって異なるが、隙
間γが大きければ可動部材８は開口領域Ｓを遮断し易
く、隙間βが大きければ可動部材８は隙間αを介して位
置する定常状態よりも消泡に伴って素子基板１側へ移動
し易くなる。本実施例では、隙間αは３μｍ、隙間βは
３μｍ、隙間γは４μｍとしている。

【００４１】また、可動部材８は、流路側壁１０の間の
幅方向で、上記開口領域の幅Ｗ２よりも大きい幅Ｗ１を
有しており、開口領域を充分密閉できる幅を有してい
る。可動部材８の８Ａは、液体供給口５の開口領域の上
流側端部を、複数の可動部材が複数流路に交差する方向
に関して連続されている連続部（この一部は、図１に示
すように固定部材９から離れている。）の自由端側の端
部延長線上で規定する（図３参照）。本実施形態では、
図３，図２に示すように、流路側壁１０自体の厚みより
も、供給部形成部材５Ａの可動部材８に沿っている部分
の厚みを小さく設定しており、流路壁１０に対して供給
部形成部材５Ａが積層されている。なお、供給部形成部
材５Ａの可動部材の自由端８Ｂよりも吐出口７側は、図
３に示すように、液流路壁１０自体の厚みに対して同じ
厚さに設定されている。

【００４２】これにより可動部材８は液流路３内で摩擦
抵抗なく可動できる一方で、開口領域Ｓ側への変位は開
口領域Ｓの周辺部で規制できる。これにより、開口領域
Ｓを実質的に塞いで液流路３内部から共通液体供給室６
への液流を防ぐことが可能となる一方で、気泡の消泡に
伴って、液流路側へ実質密閉状態からリフィル可能状態
へ移動可能となる。また本実施形態では、可動部材８は
素子基板１に対しても素子基板１に平行に位置してい
る。そして可動部材８の端部８Ｂは素子基板１の発熱体
４ａ，４ｂの近傍上に位置する自由端であり、その他端
側は固定部材９に支持されている。また、この固定部材
９によって、液流路３は、可動部材８の吐出口７とは反
対側の端部（すなわち上流側の端部）が閉じられてい
る。

【００４３】なお、図４に示すように、本実施形態にお
いては、電気熱変換体としての発熱体４ａ，４ｂと吐出
口７との間には弁のような障害物は無く、液流に対し直
状的な流路構造を保っている「直線的連通状態」となっ
ている。これは、より好ましくは、気泡の発生時に生じ
る圧力波の伝播方向およびそれに伴う液体の流動方向と
液体の吐出方向とを直線的に一致させることで、吐出滴
の吐出方向や吐出速度等の吐出状態をきわめて高いレベ
ルで安定化させるという理想状態を形成することが望ま
しいためである。本発明では、この理想状態を達成、ま
たは近似させるための一つの定義として、吐出口７と発
熱体４ａ，４ｂ、特に気泡の吐出口側に影響力を持つ発
熱体の吐出口側（下流側）とが直接直線で結ばれる構成
とすればよく、これは、流路内に流体がない状態であれ
ば、吐出口７の外側から見て発熱体、特に発熱体の下流
側を観察することが可能な状態である（図４参照）。

【００４４】次に、本実施形態の液体吐出ヘッドの吐出
動作について説明する。図５および図６は図１〜図３に
示した構造の液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するため
に、液体吐出ヘッドを液流路方向に沿った切断図で示す
とともに、特徴的な現象を図５の（ａ）〜（ｄ）、図６
の（ａ）〜（ｃ）の工程に分けて示したものである。ま
た図５および図６において符号Ｍは吐出液が形成するメ
ニスカスを表している。なお、図５および図６において
は、前方（下流側）の発熱体４ａが発熱される例を示
す。

【００４５】図５（ａ）は、発熱体４ａ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を示す。この状態では、液体供
給口５と液流路３との間に設けられた可動部材８と、液
体供給口５の形成面との間には微小な隙間（１０μｍ以
下）が存在している。

【００４６】図５（ｂ）は、液流路３を満たす液体の一
部が発熱体４ａによって加熱され、発熱体４ａ上に膜沸
騰が起こり気泡２１が等方的に成長した状態を示す。こ
こで、「気泡成長が等方的」とは、気泡表面の所々にお
いて気泡表面の垂線方向を向いた気泡成長速度がそれぞ
れほぼ等しい大きさである状態をいう。

【００４７】この気泡発生初期の、気泡２１の等方的な
成長過程において、可動部材８が液体供給口５の周辺部
に密着して液体供給口５を塞ぎ、液流路３内が、吐出口
７を除いて実質的に密閉状態になる。この密閉状態は、
気泡２１の等方的な成長過程のいずれかの期間維持され
るものである。なお、密閉状態にする期間は、発熱体４
に電気エネルギーが印加されてから、気泡２１の等方的
な成長過程が終了するまでの間にあってもよい。また、
この密閉状態では、液流路３において発熱体４の中心か
ら液体供給口側のイナータンス（静止液体が急に動き出
すときの動きにくさ）は、実質的に無限大となる。この
時、発熱体４から液体供給口側へのイナータンスは、発
熱体４と可動部材８との距離が取れるほど無限大に近づ
く。

【００４８】図５（ｃ）は気泡２１が成長し続けている
状態を示す。上述のように、液流路３内が吐出口７を除
いて実質的に密閉状態になると、液体の流れが液体供給
口５側には行かない。そのため、発熱体４ａ上で等方的
に成長していた気泡のうち、液体供給口５側の気泡は成
長できず、気泡の成長エネルギーは吐出口７側の気泡の
成長にのみ費やされる。

【００４９】ここで、図５（ａ）〜図５（ｃ）における
気泡の成長過程を、図７に基づいて詳述する。図７
（ａ）に示すように発熱体４が加熱されると発熱体４上
に初期沸騰が生じ、その後図７（ｂ）に示すように発熱
体４上を膜状の気泡が覆う膜沸騰に変化する。そして膜
沸騰状態の気泡は図７（ｂ）〜図７（ｃ）に示すように
等方的に成長し続ける（このように等方的に気泡成長し
ている状態は「半ピュロー状態」と呼ばれる）。ところ
が、図５（ｂ）に示したように液流路３内が吐出口７を
除いて実質的に密閉状態になると、上流側への液移動が
できなくなるため、半ピュロー状の気泡において上流側
（液体供給口側）の気泡の一部が成長しなくなり、残り
の下流側（吐出口側）の部分のみが成長する。この状態
を表したのが、図５（ｃ）や図７（ｄ），（ｅ）であ
る。

【００５０】ここで説明の便宜上、発熱体４ａを加熱し
ているとき、発熱体４ａ上において気泡が成長しない領
域をＢ領域とし、気泡が成長する吐出口７側の領域をＡ
領域とする。なお、Ｂ領域では、等方的な気泡成長時の
発泡体積が最大となる。

【００５１】次に、図５（ｄ）は、Ａ領域では気泡成長
が続いており、Ｂ領域では気泡収縮が始まっている状態
を示す。この状態では、Ａ領域では吐出口側に向けて気
泡が大きく成長していく。そして、Ｂ領域における気泡
の体積は減少し始める。これにより、可動部材８がその
剛性による復元力やＢ領域における気泡の消泡力で定常
状態位置へと下方変位し始める。その結果、液体供給口
５が開き、共通液体供給室６と液流路３とが連通状態に
なる。

【００５２】図６（ａ）は、気泡２１がほぼ最大に成長
した状態を示す。この状態では、Ａ領域において気泡が
最大に成長し、これに伴ってＢ領域における気泡はほと
んど無くなる。また、吐出口７から吐出しつつある吐出
滴２２は、長い尾引きの状態でメニスカスＭと未だ繋が
っている。

【００５３】図６（ｂ）は、気泡２１の成長は止まり消
泡工程のみの段階であって、吐出滴２２とメニスカスＭ
とが分断された状態を示す。Ａ領域で気泡成長から消泡
に変わった直後は、気泡２１の収縮エネルギーは全体バ
ランスとして吐出口７近傍の液体を上流方向へ移動させ
る力として働く。したがって、メニスカスＭはこの時点
で吐出口７から液流路３内に引き込まれ、吐出液滴２２
と繋がっている液柱を切り離すことになる。その一方
で、気泡の収縮に伴い可動部材８が下方変位し、共通液
体供給室６から液体供給口５を介して液体が急速に大き
な流れとなって液流路３内へ流れ込む。これにより、メ
ニスカスＭを液流路３内へと急速に引き込む流れが急に
低下するため、メニスカスＭの後退量を減少させること
ができるとともに、メニスカスＭは比較的低速で発泡前
の位置へ戻り始める。その結果、本発明に係る可動部材
を備えていない液体吐出方式に比べてメニスカスＭの振
動の収束性が非常に良い。

【００５４】図６（ｃ）では気泡２１が完全に消泡し、
可動部材８も定常状態位置に復帰した様子を示す。この
状態へは、可動部材８はその弾性力により上方変位する
（図６（ｂ）の実線の矢印方向）。また、この状態で
は、メニスカスＭはすでに吐出口７近傍で復帰してい
る。

【００５５】次に、図５及び図６に示したＡ領域とＢ領
域での気泡体積の時間変化と可動部材の挙動との相関関
係を図８を参照して説明する。図８はその相関関係を表
したグラフであり、曲線ＡはＡ領域における気泡体積の
時間変化を示し、曲線ＢはＢ領域における気泡体積の時
間変化を示す。

【００５６】図８に示すように、Ａ領域での気泡の成長
体積の時間変化は極大値をもつ放物線を描く。つまり、
発泡開始されてから消泡までにおいて気泡体積は時間経
過とともに増大しある時点で最大となり、その後減少す
る。一方、Ｂ領域については、Ａ領域の場合と比べ、発
泡開始されてから消泡までに要する時間が短く、また気
泡の最大成長体積も小さく、最大成長体積に達する時間
も短い。つまり、Ａ領域とＢ領域とでは、発泡開始され
てから消泡までに要する時間と気泡の成長体積変化とが
大きく異なっていて、Ｂ領域の方が小さい。

【００５７】特に図８において、気泡の発生初期は同じ
時間変化で気泡体積が増大するため、曲線Ａと曲線Ｂが
重なっている。つまり、気泡の発生初期は気泡が等方的
に成長している（半ピュロー状の）期間が生じている。
その後、曲線Ａが極大点まで増大する曲線を描くもの
の、ある時点で曲線Ｂは曲線Ａから分岐し、気泡体積が
減少する曲線を描く。つまり、Ａ領域では気泡の体積が
増加するものの、Ｂ領域では気泡体積が減少する期間
（部分成長部分収縮期間）が生じる。

【００５８】そして、上記のような気泡成長の仕方に基
づき、図１に示したように発熱体の一部分を可動部材の
自由端が覆った形態では、可動部材は次のような挙動を
生じる。すなわち、図８のの期間では可動部材が液体
供給口に向かって上方変位している。同図の期間では
可動部材が液体供給口に密着し、液流路内が吐出口を除
いて実質的に密閉状態となる。この密閉状態の開始は気
泡が等方的に成長している期間で行われる。次に同図
の期間では、可動部材が定常状態位置に向かって下方変
位している。この可動部材による液体供給口の開放開始
は部分成長部分収縮期間開始から一定時間経過後に行わ
れる。次に同図の期間では、可動部材が定常状態から
さらに下方変位している。次に同図の期間では、可動
部材の下方変位がほぼ停止し、可動部材が開放位置で平
衡状態になっている。最後に同図の期間では、可動部
材が定常状態位置に向かって上方変位している。

【００５９】このような気泡成長と可動部材の挙動との
相関関係は、可動部材と発熱体との相対位置に影響され
る。そこで、図９および図１０を参照し、本形態と異な
る相対位置の可動部材と発熱体を備えた液体吐出ヘッド
における気泡成長と可動部材の挙動との相関関係を説明
する。

【００６０】図９は、発熱体全体を可動部材の自由端が
覆った形態における気泡成長と可動部材の挙動との相関
関係を説明するための図で、（ａ）はその形態を、
（ｂ）はその相関関係のグラフを示している。図９の
（ａ）で示す形態のように発熱体４ａが可動部材８に覆
われている面積が大きいと、図９のの期間が図１の形
態の場合と比べて短時間となり、発熱体４ａを加熱して
から短時間で密閉状態になるので、より好ましい。な
お、図９の〜の各期間の可動部材の挙動は図８に基
づいて説明した挙動と同じである。また図９の形態をと
ると、可動部材８が気泡の体積減少の影響を受けやすく
なるため、同図の期間開始時点から判るように、可動
部材８による液体供給口５の開放開始は部分成長部分収
縮期間開始から即座に行われる。つまり、可動部材８の
開放タイミングが図１の形態の場合と比べて早い。同様
の理由で、可動部材８の振幅が大きくなる。

【００６１】また図１０は、発熱体と可動部材が離れて
いる形態における気泡成長と可動部材の挙動との相関関
係を説明するための図で、（ａ）はその形態を、（ｂ）
はその相関関係のグラフを示している。図１０の（ａ）
で示す形態のように発熱体４ａが可動部材８の自由端の
下方の位置よりも吐出口側にある場合には、可動部材８
が気泡の体積減少の影響を受けにくいため、同図の期
間開始時点から判るように、可動部材８による液体供給
口５の開放開始は部分成長部分収縮期間開始からかなり
遅れて行われる。つまり、可動部材８の開放タイミング
が図１の形態の場合と比べて遅い。同様の理由で、可動
部材８の振幅が小さくなる。なお、図１０の〜の各
期間の可動部材８の挙動は図８に基づいて説明した挙動
と同じである。

【００６２】また、上記可動部材８と発熱体４ａとの位
置関係は一般的な動作の説明をしたもので、可動部材の
位置、可動部材の剛性等によって各動作は異なってくる
ものである。

【００６３】以上のように本実施形態のヘッド構成及び
液体吐出動作について説明したが、このような形態によ
れば、気泡の下流側への成長成分と上流側への成長成分
が均等ではなく、上流側への成長成分がほとんどなくな
り上流側への液体の移動が抑制される。上流側への液体
の流れが抑制されるため、上流側に気泡成長成分が損失
することなくそのほとんどが吐出口の方向に向けられ、
吐出力が格段に向上する。さらに、吐出後のメニスカス
の後退量が減少し、その分リフィル時にメニスカスがオ
リフィス面よりも突出する量も減少する。そのためメニ
スカス振動が抑制されることとなり、低周波数から高周
波数まであらゆる駆動周波数において安定した吐出を行
うことができる。

【００６４】なお、上記では液流路３の下流側の発熱体
４ａを発熱させる場合について説明したが、上記の吐出
動作は上流側の発熱体４ｂを発熱させた場合にも同様に
生じる。これは、本発明では後述するように下流側の発
熱体４ａよりも上流側の発熱体４ｂの方が有効発泡面積
が広いので、下流側の発熱体４ａを発熱させたときに生
じる気泡の等方成長過程で可動部材８が液体供給口５に
密着されるように構成されているのであれば、上流側の
発熱体４ｂを発熱させたときにも同様に可動部材８が液
体供給口５に密着されるためである。

【００６５】上記に説明したように、本実施形態の液体
吐出ヘッドによれば、液流路３を満たす液体の一部が発
熱体４によって加熱され、膜沸騰に伴う気泡が発泡する
と、その気泡の発生による圧力波の発生と同時に、可動
部材８が液体供給口５の周辺部に密着して液体供給口５
を塞ぎ、液流路３内が、吐出口７を除いて実質的に密閉
状態になる。そのため、圧力波が液体供給口５側に伝播
することが抑止される。したがって、本実施形態の液体
吐出ヘッドでは、液体の吐出時に発熱体の後方へインク
が移動しないので、発熱体よりも後方の流抵抗はほぼ無
限大であると考えることができる。

【００６６】そのため、液体吐出ヘッドの液体吐出特性
を決定する、発熱体の前方（下流側）の流抵抗、発
熱体の後方（上流側）の流抵抗、発熱体後方の流抵抗
に対する発熱体前方の流抵抗の比の３つの要素のうち、
発熱体の後方（上流側）の流抵抗は無限大となり、
発熱体後方の流抵抗に対する発熱体前方の流抵抗の比
は、発熱体の後方（上流側）の流抵抗が無限大であるこ
とから、発熱体の前方（下流側）の流抵抗が変化しても
常にゼロになる。したがって、本実施形態の液体吐出ヘ
ッドの液体吐出特性は、発熱体の前方（下流側）の流
抵抗のみによって決定される。

【００６７】ここで、図１１に示すように、液流路３
（ノズル）の断面積がその全長にわたって一定である場
合について説明する。なお、図１１（ａ）は液体吐出ヘ
ッドの１つの液流路方向に沿った断面図であり、図１１
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図であ
る。

【００６８】発熱体による気泡の最大発泡体積Ｖｏは、
発泡時に発熱体上に発生する圧力に比例する。ノズルの
構成が大きく違わない場合には、その発泡圧力は発熱体
の有効発泡面積Ｓｅにほぼ比例する。なお、発熱体の外
縁から約４μｍ程度の領域は電流を通しても高温になら
ず発泡に寄与しないため、有効発泡面積Ｓｅは、発熱体
の全体面積からその外縁部を除いた面積となる。

【００６９】さらに、本実施形態では、発熱体の後方へ
は液体がほとんど移動しないので、発泡が生じると液体
は実質的に全て吐出口の方向へ移動するため、気泡最大
発泡体積Ｖｏと吐出量Ｖｄとがほぼ等しくなる。つま
り、吐出量Ｖｄと有効発泡面積Ｓｅとは比例関係にあ
り、以下の式が得られる。

【００７０】 Ｖｄ＝ａ・Ｓｅ （ａは比例定数） …式（１） また、液滴の吐出速度ｖは、液体が発熱体の前方へ移動
する加速度によって決定される。したがって、吐出速度
ｖは、発熱体の有効発泡面積Ｓｅで決定される発泡パワ
ーに比例し、発熱体の前方の流抵抗Ｒｆに逆比例する。
そのため、吐出速度ｖは次式で与えられる。

【００７１】 ｖ＝ｂ・Ｓｅ／Ｒｆ （ｂは比例定数） …式（２） ここで、式（２）に式（１）を代入すると、 ｖ＝ｃ・Ｖｄ／Ｒｆ （ｃ＝ｂ／ａ） 式（３） となる。なお、流抵抗Ｒｆはノズルの断面積の逆数を吐
出口から発熱体の前方の距離にわたって積分したもので
あり、以下の式で与えられる。

【００７２】 Ｒｆ＝∫［ρ／Ｓ（ｘ）］ｄｘ＝［ρ／Ｓ］・ＯＨ …式（４） ここで、ρは液体の密度、Ｓ（ｘ）は位置ｘでのノズル
の断面積、ＯＨは吐出口から発熱体の重心までの距離で
ある。上式（４）から、ノズルの断面積が一定（Ｓ）な
ら、流抵抗Ｒｆは吐出口から発熱体の重心までの距離Ｏ
Ｈに比例することがわかる。

【００７３】また、式（３）および式（４）から、 ｖ＝ｃ’・Ｖｄ／ＯＨ （ｃ’＝ｃ・Ｓ／ρ） …式（５） となり、この結果から、吐出速度ｖが吐出量ＶｄとＯＨ
距離とによって簡単に求められることがわかる。

【００７４】本実施形態のように１つのノズルに２つの
発熱体が設けられている液体吐出ヘッドにおいては、第
１の発熱体４ａによる吐出量Ｖｄ1および第２の発熱体
４ｂによる吐出量Ｖｄ2の液体を同じノズルから吐出さ
せる場合に、 Ｖｄ1／Ｖｄ2＝ＯＨ1／ＯＨ2 …式（６） となるように発熱体の配置位置を決定すると、各発熱体
によって吐出される液滴の吐出速度ｖ1，ｖ2について、
ｖ1＝ｖ2の関係が成立する。例えば、液滴の吐出量比を
１：４にする場合には、第１の発熱体４ａと第２の発熱
体４ｂとの有効発泡面積の比を１：４とし、吐出口から
第１の発熱体４ａまでの距離と吐出口から第２の発熱体
４ｂまでの距離との比を１：４とすると、小液滴の吐出
速度ｖ1と大液滴の吐出速度ｖ2とを等しくすることがで
きる。

【００７５】次に、図１２に示すように、液流路３（ノ
ズル）の断面積がその長さ方向に関して変化する場合に
ついて説明する。なお、図１２（ａ）は液体吐出ヘッド
の１つの液流路方向に沿った断面図であり、図１２
（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図であ
る。

【００７６】図１２に示す液体吐出ヘッドの液流路３
は、吐出口７から距離Ｌの位置を境として、その位置よ
りも下流側の断面積がＳ１になっており、上流側の断面
積がＳ２になっている。

【００７７】図１２に示す例においても、第１の発熱体
４ａの有効発泡面積をＳｅ1、吐出量をＶｄ1、吐出速度
をｖ1、断面積がＳ１の領域における液流路３の流抵抗
をＲｆ1とすると、 Ｖｄ1＝ａ・Ｓｅ1 （ａは比例定数） …式（７） ｖ1＝ｂ・Ｓｅ1／Ｒｆ1 （ｂは比例定数） …式（８） ｖ1＝ｃ・Ｖｄ1／Ｒｆ1 （ｃ＝ｂ／ａ） …式（９） Ｒｆ1＝［ρ／Ｓ１］・ＯＨ1 …式（１０） ｖ1＝ｃ’・Ｖｄ1／ＯＨ1 （ｃ’＝ｃ・Ｓ１／ρ） …式（１１） が得られる。また、第２の発熱体４ｂの有効発泡面積を
Ｓｅ2、吐出量をＶｄ2、吐出速度をｖ2、断面積がＳ２
の領域における液流路３の流抵抗をＲｆ2とすると、 Ｖｄ2＝ａ・Ｓｅ2 （ａは比例定数） …式（１２） ｖ2＝ｂ・Ｓｅ2／Ｒｆ2 （ｂは比例定数） …式（１３） ｖ2＝ｃ・Ｖｄ2／Ｒｆ2 （ｃ＝ｂ／ａ） …式（１４） Ｒｆ2＝［ρ／Ｓ１］・Ｌ＋［ρ／Ｓ２］・（ＯＨ2−Ｌ） …式（１５） ｖ2＝ｃ’・Ｖｄ2・（Ｌ／Ｓ１＋（ＯＨ2−Ｌ）／Ｓ２）^-1 …式（１６） が得られる。

【００７８】ここで、ＯＨ1＜Ｌ＜ＯＨ2であるとき、 Ｓｅ1・（Ｓ１／ＯＨ1）＝Ｓｅ2・（Ｌ／Ｓ１＋（ＯＨ2
−Ｌ）／Ｓ２）^-1 となるように各値を設定すると、 ｖ1＝ｖ2 となり、各発熱体４ａ，４ｂの発熱によって吐出される
小液滴と大液滴との吐出速度を等しくすることができ
る。

【００７９】また、本発明の液体吐出ヘッドによる液体
吐出動作のモードには、各発熱体４ａ，４ｂのうちどち
らか一方を駆動するモードと、両発熱体４ａ，４ｂを駆
動するモードとがある。両発熱体４ａ，４ｂを駆動する
モードでは、各発熱体４ａ，４ｂのうちどちらか一方を
駆動するモードとは異なる吐出状態となる場合がある。

【００８０】両発熱体４ａ，４ｂを駆動するモードに
は、両発熱体４ａ，４ｂを同時に駆動するモード、下流
側の発熱体４ａを先に駆動するモード、および上流側の
発熱体４ａを先に駆動するモードがある。両発熱体４
ａ，４ｂを全く同時に駆動するモードでは、各発熱体４
ａ，４ｂを個別に駆動した場合の吐出量の合計よりも吐
出量は少なくなる。また、下流側の発熱体４ａを先に駆
動するモードでは、液流路３を吐出口を除いて実質的に
密閉状態としたまま下流側の発熱体４ａを２回駆動する
ことができる。それによって、２滴の液滴を吐出し両発
熱体４ａ，４ｂを同時に駆動するモードよりも吐出量を
大きくすることができる。また、上流側の発熱体４ａを
先に駆動するモードでは、両発熱体４ａ，４ｂを同時に
駆動するモードよりも可動部材をより速やかに下方変位
させることができるため、よりリフィル特性を向上させ
ることができる。

【００８１】以下、これらの両発熱体４ａ，４ｂを駆動
するモードにおける吐出状態を、図を用いて順次説明す
る。

【００８２】まず、両発熱体４ａ，４ｂを同時に駆動す
るモードにおける液滴吐出動作を説明する。図１３およ
び図１４は、両発熱体４ａ，４ｂを同時に駆動するモー
ドにおける液滴吐出動作の特徴的な現象を図１３の
（ａ）〜（ｃ）、図１４の（ａ）〜（ｃ）の工程に分け
て示したものである。

【００８３】図１３（ａ）は、両発熱体４ａ，４ｂを同
時に駆動することにより、液流路３を満たす液体の一部
が両発熱体４ａ，４ｂによって加熱され、両発熱体４
ａ，４ｂ上に膜沸騰が起こり気泡２１ａ，２１ｂが等方
的に成長した状態を示す。ここで、「気泡成長が等方
的」とは、気泡表面のどの位置において気泡表面の垂線
方向を向いた気泡成長速度がそれぞれほぼ等しい大きさ
である状態をいう。

【００８４】この気泡発生初期の、気泡２１ａ，２１ｂ
の等方的な成長過程において、可動部材８が液体供給口
５の周辺部と密着して液体供給口５を塞ぎ、液流路３内
が吐出口７を除いて実質的に密閉状態になる。

【００８５】図１３（ｂ）は、気泡２１ａ，２１ｂが成
長し続けている状態を示す。この時、下流側の発熱体４
ａのみを駆動した場合と比べて下流側の発熱体４ａ上の
Ａ領域における気泡は早く成長し、Ｂ領域における気泡
は早く収縮する。すなわち、上流側の発熱体４ａ上の気
泡２１ａの部分成長部分収縮期間への移行が早い。ま
た、上流側の発熱体４ｂ上の気泡２１ｂの発泡体積は小
さい。

【００８６】図１３（ｃ）は、両発熱体４ａ，４ｂ上の
各気泡２１ａ，２１ｂのＡ領域では気泡成長が通づいて
おり、Ｂ領域では気泡収縮が始まっている状態を示す。
この状態では、Ａ領域では吐出口側に向けて気泡２１
ａ，２１ｂが大きく成長していく。そして、Ｂ領域にお
ける気泡２１ａ，２１ｂの体積は減少し始める。この
時、上流側の発熱体４ｂ上のＡ領域における気泡の発泡
圧力が、両発熱体４ａ，４ｂ上の各Ｂ領域における気泡
の消泡力の和よりも大きいと、可動部材８は下方変位せ
ず、密閉状態が維持される。なお、可動部材の先端が上
流側の発熱体４ｂの中心よりも上流側にある場合はこの
限りではない。

【００８７】図１４（ａ）は、下流側の発熱体４ａ上の
気泡２１ａがほぼ最大に成長した状態を示す。この状態
では、下流側の発熱体４ａ上のＡ領域において気泡が最
大に成長し、Ｂ領域における気泡は収縮し続けている。
この時、上流側の発熱体４ｂ上のＡ領域における気泡の
発泡圧力が弱まってくると可動部材８が下方変位を開始
する。また、吐出口７から吐出しつつある吐出滴２２
は、長い尾引きの状態でメニスカスＭと未だ繋がってい
る。その結果、液体供給口５が開き、共通液体供給室６
と液流路３が連通状態となる。

【００８８】図１４（ｂ）は、下流側の発熱体４ａ上の
気泡２１ａの成長は止まり消泡工程のみの段階であっ
て、吐出滴２２とメニスカスＭが分断された状態を示
す。この状態では、上流側の発熱体４ｂ上のＢ領域にお
ける気泡の消泡力と下流側の発熱体４ａ上のＡ領域及び
Ｂ領域における気泡の消泡力により、速やかに可動部材
８が下方変位する。上流側の発熱体４ａ上のＡ領域で気
泡成長から消泡に変わった直後は、気泡の収縮エネルギ
ーは全体バランスとして吐出口７近傍の液体を上流方向
へ移動させる力として働く。したがって、メニスカスＭ
はこの時点で吐出口７から液流路３内に引き込まれ、吐
出液滴２２と繋がっている液柱を強い力ですばやく切り
離すことになる。この時、吐出量は、各発熱体４ａ，４
ｂを個別に駆動した場合の吐出量の合計よりも吐出量は
少なくなる。その一方で、気泡の収縮に伴い可動部材８
が下方変位し、共通液体供給室６から液体供給口５を介
して液体が急速に大きな流れとなって液流路３内へ流れ
込む。これにより、メニスカスＭを液流路３内へと急速
に引き込む流れが急に低下するため、メニスカスＭの後
退量を減少するとともに、メニスカスＭは比較的低速で
発泡前の位置へ戻り始める。その結果、本発明に係る可
動部材を備えていない液体吐出方式に比べてメニスカス
Ｍの振動の収束性が非常に良い。

【００８９】図１４（ｃ）は、下流側の発熱体４ａ上の
気泡の気泡はほとんど完了し、上流側の発熱体４ｂ上の
気泡の消泡は完了した状態を示す。この状態では、液体
供給室６から液体供給口５を介して液体が流入し、気泡
の消泡が進むとともにメニスカスＭが復帰していく。こ
の状態の後、可動部材はその剛性による復元力で上方変
位し、定常状態位置に復帰する。

【００９０】このように、両発熱体４ａ，４ｂを同時に
駆動するモードでは、各発熱体４ａ，４ｂを個別に駆動
した場合の吐出量の合計よりも少ない吐出量の液滴を吐
出することができる。

【００９１】次に、下流側の発熱体４ａを先に駆動する
モードにおける液滴吐出動作を説明する。図１５および
図１６は、下流側の発熱体４ａを先に駆動するモードに
おける液滴吐出動作の特徴的な現象を図１５の（ａ）〜
（ｃ）、図１６の（ａ）〜（ｃ）の工程に分けて示した
ものである。

【００９２】図１５（ａ）は、下流側の発熱体４ａのみ
を駆動することにより、液流路３を満たす液体の一部が
下流側の発熱体４ａによって加熱され、発熱体４上に膜
沸騰が起こり気泡２１ａが等方的に成長した状態を示
す。ここで、「気泡成長が等方的」とは、気泡表面のど
の位置において気泡表面の垂線方向を向いた気泡成長速
度がそれぞれほぼ等しい大きさである状態をいう。

【００９３】この気泡発生初期の、気泡２１ａの等方的
な成長過程において、可動部材８が液体供給口５の周辺
部と密着して液体供給口５を塞ぎ、液流路３内が、吐出
口７を除いて実質的に密閉状態になる。

【００９４】図１５（ｂ）は、下流側の発熱体４ａ上の
Ａ領域では気泡成長が続き、Ｂ領域では気泡収縮が始ま
っており、上流側の発熱体４ｂ上では気泡が略等方的に
成長している状態を示す。下流側の発熱体４ａ上の気泡
が、部分成長部分収縮期間に移行した時点で上流側の発
熱体４ｂを駆動することにより、下流側の発熱体４ａ上
のＢ領域における気泡の消泡力に、上流側の発熱体４ｂ
上における気泡の発泡圧力が勝り、可動部材８は変位せ
ず、密閉状態が維持される。

【００９５】図１５（ｃ）は、下流側の発熱体４ａ上の
気泡２１ａがほぼ最大に成長し、上流側の発熱体４ｂ上
の気泡２１ｂが部分成長部分収縮している状態を示す。
この状態では、上流側の発熱体４ｂ上の気泡の成長によ
り、下流側の発熱体４ａ上のＢ領域における気泡は早く
収縮する。また、吐出口７から吐出しつつある吐出滴２
２は、長い尾引きの状態でメニスカスＭと未だ繋がって
いる。また、密閉状態は引き続き維持されている。

【００９６】図１６（ａ）は、下流側の発熱体４ａ上の
気泡２１ａの消泡が完了した状態を示す。この状態で
は、上流側の発熱体４ｂ上の気泡２１ｂは、部分成長部
分収縮期間が続いており、上流側の発熱体４ｂ上のＡ領
域における気泡の発泡圧力がＢ領域における気泡の消泡
力に勝り、可動部材８は変位せず、依然として密閉状態
は維持される。また、吐出口から液滴２２ａが吐出し、
上流側の発熱体４ｂ上のＡ領域における気泡の発泡圧力
により、メニスカスＭはあまり後退せずに復帰してい
く。

【００９７】図１６（ｂ）は、下流側の発熱体４ａ上に
気泡が略等方的に成長し、上流側の発熱体４ｂ上の気泡
が消泡していく状態を示す。上流側の発熱体４ｂ上のＡ
領域における気泡が消泡に移行する時点で、再び下流側
の発熱体４ａを駆動することにより、下流側の発熱体４
ａ上における気泡の消泡力に上流側の発熱体４ｂ上にお
ける気泡の発泡圧力が勝り、可動部材８は変位せず、依
然として密閉状態が維持されるとともに、メニスカスＭ
は更に復帰していく。

【００９８】図１６（ｃ）は、上流側の発熱体４ｂ上の
気泡がすでに消泡を完了し、下流側の発熱体４ａ上のＡ
領域では気泡成長が続いており、Ｂ領域では気泡収縮が
始まっている状態を示す。この状態では、可動部材８が
その剛性による復元力や下流側の発熱体４ａ上のＢ領域
における気泡の消泡力で定常状態位置へと変位し始め
る。その結果、液体供給口５が開き、共通液体供給室６
と液流路３とが連通状態になる。

【００９９】その後は、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示し
た液体吐出動作とほぼ同じ工程で、２滴目の液滴２２ｂ
が吐出される。

【０１００】このように、下流側の発熱体４ａを先に駆
動するモードでは、一連の液体吐出動作の中で、２滴の
液滴を吐出することができ、両発熱体４ａ，４ｂを同時
に駆動させるモードよりも吐出量を多くすることができ
る。

【０１０１】次に、上流側の発熱体４ｂを先に駆動する
モードにおける液滴吐出動作を説明する。図１７および
図１８は、下流側の発熱体４ａを先に駆動するモードに
おける液滴吐出動作の特徴的な現象を図１７の（ａ）〜
（ｃ）、図１８の（ａ）〜（ｃ）の工程に分けて示した
ものである。

【０１０２】図１７（ａ）は、上流側の発熱体４ｂのみ
を駆動することにより、液流路３を満たす液体の一部が
上流側の発熱体４ｂによって加熱され、発熱体４上に膜
沸騰が起こり気泡２１ｂが等方的に成長した状態を示
す。ここで、「気泡成長が等方的」とは、気泡表面のど
の位置において気泡表面の垂線方向を向いた気泡成長速
度がそれぞれほぼ等しい大きさである状態をいう。

【０１０３】この気泡発生初期の、気泡２１ｂの等方的
な成長過程において、可動部材８が液体供給口５の周辺
部と密着して液体供給口５を塞ぎ、液流路３内が、吐出
口７を除いて実質的に密閉状態になる。

【０１０４】図１７（ｂ）は、上流側の発熱体４ｂ上の
気泡が、全体的に成長している期間内に下流側の発熱体
４ａを駆動して、下流側の発熱体４ａ上に気泡が略等方
的に成長している状態を示す。この状態の後、図１７
（ｃ）に示すように、両発熱体４ａ，４ｂ上の気泡２１
ａ，２１ｂは、ともに部分成長部分収縮期間に移行す
る。更に後、上流側の発熱体４ｂ上の気泡は、下流側の
発熱体４ａ上の気泡の発泡圧力によって早く収縮期間に
移行する。

【０１０５】図１８（ａ）は、下流側の発熱体４ａ上の
気泡２１ａは部分成長部分収縮期間が続いており、上流
側の発熱体４ｂ上の気泡２１ｂは消泡していく状態を示
す。この状態では、可動部材８がその剛性による復元力
や下流側の発熱体４ａ上のＢ領域と上流側の発熱体４ｂ
上のＡ領域及びＢ領域における気泡の消泡力で定常状態
位置へと、両発熱体４ａ，４ｂを同時に駆動するモード
よりも速やかに下方変位し始める。その結果、液体供給
口５が開き、共通液体供給室６と液流路３とが連通状態
になる。

【０１０６】図１８（ｂ）は、気泡の消泡工程のみの段
階であって、吐出滴２２とメニスカスＭとが分断された
状態を示す。Ａ領域で気泡成長から消泡に変わった直後
は、気泡２１の収縮エネルギーは全体バランスとして吐
出口７近傍の液体を上流方向へ移動させる力として働
く。したがって、メニスカスＭはこの時点で吐出口７か
ら液流路３内に引き込まれ、吐出液滴２２と繋がってい
る液柱を切り離すことになる。その一方で、気泡の収縮
に伴い可動部材８が下方変位し、共通液体供給室６から
液体供給口５を介して液体が急速に大きな流れとなって
液流路３内へ流れ込む。これにより、メニスカスＭを液
流路３内へと急速に引き込む流れが急に低下するため、
メニスカスＭの後退量を減少させることができるととも
に、メニスカスＭは比較的低速で発泡前の位置へ戻り始
める。その結果、本発明に係る可動部材を備えていない
液体吐出方式に比べてメニスカスＭの振動の収束性が非
常に良い。

【０１０７】図１８（ｃ）では気泡が完全に消泡し、可
動部材８も定常状態位置に復帰した様子を示す。この状
態へは、可動部材８はその弾性力により上方変位する。
また、この状態では、メニスカスＭはすでに吐出口７近
傍で復帰している。

【０１０８】このように、上流側の発熱体４ｂを先に駆
動するモードでは、両発熱体４ａ，４ｂを同時に駆動す
るモードよりも可動部材を速やかに下方変位させること
ができるため、リフィル特性をさらに向上させることが
できる。

【０１０９】（その他の実施の形態）以下、上述した液
体吐出方法を用いたヘッドに好適な様々な形態例を説明
する。

【０１１０】＜素子基板＞以下に液体に熱を与えるため
の発熱体４が設けられた素子基板１の構成について説明
する。なお、以下においては、便宜的に、液流路３に１
つの発熱体４が設けられている構成を用いて説明する。

【０１１１】図１９は本発明の液体吐出装置の要部の側
断面図を示したもので、同図（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を示してい
る。

【０１１２】素子基板１上には天板２が配され、素子基
板１と天板２との間に液流路３が形成されている。

【０１１３】素子基板１は、シリコン等の基体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４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１０４（０．２〜１．０μｍ厚）を図１
９（ａ）のようにパターニングしている。この配線電極
１０４から抵抗層１０５に電圧を印加し、抵抗層１０５
に電流を流して発熱体４を発熱させる。配線電極１０４
間の抵抗層１０５上には、酸化シリコンやチッ化シリコ
ン等の保護膜１０３が０．１〜２．０μｍの厚さで形成
され、さらにその上にタンタル等の耐キャビテーション
層１０２（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。

【０１１４】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１０２として用いられる。

【０１１５】また、液体、流路構成、抵抗材料の組み合
わせにより、上述の抵抗層１０５に保護膜１０３を必要
としない構成でもよく、その例を図１９（ｂ）に示す。
このような保護膜１０３を必要としない抵抗層１０５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。

【０１１６】このように、前述の各実施形態における発
熱体４の構成としては、前述の電極１０４間の抵抗層１
０５（発熱部）だけでもよく、また抵抗層１０５を保護
する保護膜１０３を含むものでもよい。

【０１１７】各実施形態においては、発熱体４として電
気信号に応じて発熱する抵抗層１０５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、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。

【０１１８】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１０５に電気信
号を供給するための配線電極１０４で構成される発熱体
４の他に、この発熱体４（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。

【０１１９】また、前述のような素子基板１に設けられ
ている発熱体４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
２０に示されるような矩形パルスを印加し、配線電極１
０４間の抵抗層１０５を急峻に発熱させる。上述した液
体吐出ヘッドにおいては、電圧２４Ｖ、パルス幅７μｓ
ｅｃ、電流１５０ｍＡの電気信号を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４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。

【０１２０】＜吐出液体＞このような液体のうち、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。

【０１２１】ただし、吐出液の性質として吐出液自身、
吐出や発泡または可動部材の動作などを妨げるような液
体でないことが望まれる。

【０１２２】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。

【０１２３】本発明においては、さらに吐出液に用いる
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る。

【０１２４】

【外１】

【０１２５】＜液体吐出装置＞図２１は、本実施形態で
説明した構造の液体吐出ヘッドを装着して適用すること
のできる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録
装置の概略構成を示している。図２１に示されるインク
ジェット記録装置６００に搭載されたヘッドカートリッ
ジ６０１は、上述した構造の液体吐出ヘッドと、その液
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
有するものである。ヘッドカートリッジ６０１は、図２
１に示すように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動し
て駆動力伝達ギヤ６０３，６０４を介して回転するリー
ドスクリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキ
ャリッジ６０７上に搭載されている。駆動モータ６０２
の動力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッジ
６０７とともにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの
方向に往復移動される。インクジェット記録装置６００
には、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたインク
などの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙Ｐ
を搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられて
いる。その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０９
上を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０は、
キャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用紙Ｐ
をプラテン６０９に対して押圧する。

【０１２６】リードスクリュー６０５の一端の近傍に
は、フォトカプラ６１１，６１２が配設されている。フ
ォトカプラ６１１，６１２は、キャリッジ６０７のレバ
ー６０７ａの、フォトカプラ６１１，６１２の領域での
存在を確認して駆動モータ６０２の回転方向の切り換え
などを行うためのホームポジション検知手段である。プ
ラテン６０９の一端の近傍には、ヘッドカートリッジ６
０１の吐出口のある前面を覆うキャップ部材６１４を支
持する支持部材６１３が備えられている。また、ヘッド
カートリッジ６０１から空吐出などされてキャップ部材
６１４の内部に溜まったインクを吸引するインク吸引手
段６１５が備えられている。このインク吸引手段６１５
によりキャップ部材６１４の開口部を介してヘッドカー
トリッジ６０１の吸引回復が行われる。

【０１２７】インクジェット記録装置６００には本体支
持体６１９が備えられている。この本体支持体６１９に
は、移動部材６１８が前後方向すなわちキャリッジ６０
７の移動方向に対して垂直な方向に移動可能に支持され
ている。移動部材６１８には、クリーニングブレード６
１７が取り付けられている。クリーニングブレード６１
７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニング
ブレードであってもよい。さらに、インク吸引手段６１
５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するための
レバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キャ
リッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動
し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換え
などの公知の伝達手段で移動制御される。ヘッドカート
リッジ６０１に設けられた発熱体に信号を付与したり、
前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジェッ
ト記録制御部は記録装置本体側に設けられており、図２
１では示されていない。

【０１２８】上述した構成を有するインクジェット記録
装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラ
テン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘ
ッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわた
って往復移動する。この移動時に不図示の駆動信号供給
手段からヘッドカートリッジ６０１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から被記録
媒体に対してインク（記録液体）が吐出され、記録が行
われる。

【０１２９】図２２は、本発明の液体吐出装置によりイ
ンクジェット式記録を行うための記録装置全体のブロッ
ク図である。

【０１３０】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ーフェイス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ＣＰＵ（中央処理装
置）３０２に入力される。ＣＰＵ３０２はＲＯＭ（リー
ド・オンリー・メモリー）３０３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ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリー）３０４
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。

【０１３１】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カートリッジ６０１を搭
載したキャリッジ６０７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３０７と、モ
ータドライバ３０５とを介し、ヘッドカートリッジ６０
１および駆動用モータ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。

【０１３２】このような記録装置に用いられ、インク等
の液体の付与が行われる被記録媒体１５０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。

【０１３３】また、この記録装置として、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、または布帛に記録を行う捺染装置
等をも含むものである。

【０１３４】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わせ
た液体を用いればよい。

【０１３５】図２３は、本発明の液体吐出ヘッドの他の
形態を示す断面図である。

【０１３６】図２３に示す形態の液体吐出ヘッドでは、
素子基板１と天板２とが接合され、素子基板１と天板２
との間には一端が吐出口７と連通した液流路３が形成さ
れている。また、液流路３に補充された液体に気泡を発
生させる気泡発生手段としての発熱体４ａ，４ｂが配さ
れている。液流路３に液体供給口５が配設され、液体供
給口５に連通する液体供給室が設けられている。

【０１３７】液体供給口５と液流路３との間には、可動
部材８が液体供給口５の形成面に対して微小な隙間α
（例えば１０μｍ以下）を有して設けられている。可動
部材８の少なくとも自由端部およびこれに連続する両端
部で囲まれる領域が液体供給口５の液流路に対する開口
領域よりも大きくなっており、かつ、可動部材８の側部
と液流路側壁１０各々との間は微小な隙間βを有してい
る。これにより可動部材８は液流路３内で摩擦抵抗なく
可動できる一方で、液体供給口５内への変位は開口領域
Ｓの周辺部で規制され、液体供給口５を塞いで液流路３
から液体供給室６への液流を防ぐことが可能となる一方
で、気泡の消泡に伴って、液流路側へ実質密閉状態から
リフィル可能状態へ移動可能となる。また本実施形態で
は、可動部材８は素子基板１に対向して位置している。
そして可動部材８の一端は素子基板１の発熱体４ａ，４
ｂ側に変位する自由端であり、その他端側は固定部材９
に支持されている。

【０１３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体吐出
ヘッドおよび液体吐出装置は、液流路に複数の気泡発生
手段を備え、複数の気泡発生手段のうち最も体積の小さ
い気泡を発生させる気泡発生手段を駆動することによっ
て可動部材が液体供給口を密閉して実質的に遮断するよ
うに構成されているか、あるいは、複数の気泡発生手段
のうち１つを選択することにより気泡を発生させる際に
おいて、いずれの気泡発生手段を駆動する際にも、可動
部材が液体供給口を密閉して実質的に遮断するように構
成されているので、各気泡発生手段の駆動により吐出さ
れる各液滴の吐出速度を等しくすることができる。

【０１３９】また、本発明の液体吐出方法は、複数の気
泡発生手段のうち最も体積の小さい気泡を発生させる気
泡発生手段を駆動して気泡を発生させることによって、
気泡発生手段に駆動電圧が印加されてから気泡の全体が
略等方成長している期間が終了するまでの間に、可動部
材が液体供給口を密閉して実質的に遮断すること、ある
いは、複数の気泡発生手段のうちの１つを選択すること
により気泡を発生させる際において、いずれの気泡発生
手段を駆動する際にも、気泡発生手段に駆動電圧が印加
されてから気泡の全体が略等方成長している期間が終了
するまでの間に、可動部材が液体供給口を密閉して実質
的に遮断することにより、メニスカスの振動の収束性が
向上し、液滴を吐出した後のリフィル周波数を高くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドの１
つの液流路方向に沿った断面図である。

【図２】図１に示した液体吐出ヘッドのＸ−Ｘ’線断面
図である。

【図３】図１に示した液体吐出ヘッドのＹ−Ｙ’線断面
図である。

【図４】「直線的連通状態」を説明する流路の断面図で
ある。

【図５】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの吐
出動作を説明するための図である。

【図６】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの吐
出動作を説明するための図である。

【図７】図５（ｂ）の気泡の等方的な成長状態を示す図
である。

【図８】図４に示したＡ領域とＢ領域での気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。

【図９】図１に示した可動部材と発熱体の相対位置とは
異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時間
変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフであ
る。

【図１０】図１に示した可動部材と発熱体の相対位置と
は異なる形態の液体吐出ヘッドにおける、気泡成長の時
間変化と可動部材の挙動との相関関係を表したグラフで
ある。

【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの、液流路（ノズ
ル）の断面積がその全長にわたって一定である例を示す
断面図である。

【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの、液流路（ノズ
ル）の断面積がその長さ方向に関して変化する例を示す
断面図である。

【図１３】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの
吐出動作を説明するための図である。

【図１４】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの
吐出動作を説明するための図である。

【図１５】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの
吐出動作を説明するための図である。

【図１６】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの
吐出動作を説明するための図である。

【図１７】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの
吐出動作を説明するための図である。

【図１８】図１〜図３に示した構造の液体吐出ヘッドの
吐出動作を説明するための図である。

【図１９】本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図であり、
同図（ａ）は保護膜があるもの、同図（ｂ）は保護膜が
ないものを示す。

【図２０】本発明に使用する発熱体を駆動するパルス波
の波形図である。

【図２１】本発明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す図である。

【図２２】本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッド
において液体吐出記録を行なうための装置全体のブロッ
ク図である。

【図２３】本発明の液体吐出ヘッドの他の形態を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 素子基板 ２ 天板 ３ 液流路 ４，４ａ，４ｂ 発熱体 ５ 液体供給口 ６ 共通液体供給室 ７ 吐出口 ８ 可動部材 ９ 固定部材 １０ 流路側壁 １１ 気泡発生領域 ２１，２１ａ，２１ｂ 気泡 ２２，２２ａ，２２ｂ 吐出滴 １０２ 耐キャビテーション層 １０３ 保護膜 １０４ 配線電極 １０５ 抵抗層 １０６ チッ化シリコン膜 １０７ 基体 ３００ ホストコンピュータ ３０１ 入出力インターフェイス ３０２ ＣＰＵ ３０３ ＲＯＭ ３０４ ＲＡＭ ３０５ モータドライバ ３０７ ヘッドドライバ ６００ インクジェット記録装置 ６０１ ヘッドカートリッジ ６０２ 駆動モータ ６０３，６０４ 駆動伝達ギア ６０５ リードスクリュー ６０６ 螺旋溝 ６０７ キャリッジ ６０７ａ レバー ６０８ ガイド ６０９ プラテン ６１０ 紙押さえ板 ６１１，６１２ フォトカプラ ６１３ 支持部材 ６１４ キャップ部材 ６１５ インク吸引手段 ６１７ クリーニングブレード ６１８ 移動部材 ６１９ 本体支持体 ６２０ レバー ６２１ カム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 竹之内 雅典 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 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 杉谷 博志 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 齋藤 敬 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 (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を吐出するための吐出口と、 該吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発生さ
   せる気泡発生領域を有する液流路と、 該液流路に配設され、前記液流路に供給される前記液体
   を貯留する共通液体供給室に連通されている液体供給口
   と、 前記液流路内に配された前記液体に気泡を発生させる複
   数の気泡発生手段と、 前記液体供給口の前記液流路側に対して１０μｍ以下の
   隙間を隔てて前記吐出口側を自由端として支持された状
   態で前記液流路に設けられ、前記液体供給口の開口領域
   よりも大きい投影領域を有する板状の可動部材とを有
   し、 前記吐出口と前記気泡発生手段とが直線連通状態にあ
   り、 前記複数の気泡発生手段のうち最も体積の小さい気泡を
   発生させる気泡発生手段を駆動することによって前記可
   動部材が前記液体供給口を密閉して実質的に遮断するこ
   とを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 【請求項２】 液体を吐出するための吐出口と、 該吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発生さ
   せる複数の気泡発生領域を有する液流路と、 該液流路に配設され、前記液流路に供給される前記液体
   を貯留する共通液体供給室に連通されている液体供給口
   と、 前記液流路内に配された前記液体に気泡を発生させる複
   数の気泡発生手段と、 前記液体供給口の前記液流路側に対して１０μｍ以下の
   隙間を隔てて前記吐出口側を自由端として支持された状
   態で前記液流路に設けられ、前記液体供給口の開口領域
   よりも大きい投影領域を有する板状の可動部材とを有
   し、 前記吐出口と前記気泡発生手段とが直線連通状態にあ
   り、 前記複数の気泡発生手段のうち１つを選択することによ
   り気泡を発生させる際において、いずれの気泡発生手段
   を駆動する際にも、前記可動部材が前記液体供給口を密
   閉して実質的に遮断することを特徴とする液体吐出ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記液流路に設けられた前記複数の気泡
   発生手段は、前記液流路の下流側から上流側へ向かうに
   つれて発泡面積が次第に大きくなる順に配列されてい
   る、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 【請求項４】 前記液流路を構成する液流路壁と前記可
   動部材との間にも間隙を有する、請求項１から３のいず
   れか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 【請求項５】 前記複数の気泡発生手段を駆動すること
   によって前記液体を吐出するように構成されている、請
   求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 【請求項６】 前記複数の気泡発生手段を同時に駆動す
   ることによって前記液体を吐出するように構成されてい
   る、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 【請求項７】 前記複数の気泡発生手段のうち、最も前
   記吐出口側の気泡発生手段を最初に駆動するによって前
   記液体を吐出するように構成されている、請求項５に記
   載の液体吐出ヘッド。
8. 【請求項８】 前記複数の気泡発生手段のうち、最も前
   記可動部材側の気泡発生手段を最初に駆動することによ
   って前記液体を吐出するように構成されている、請求項
   ５に記載の液体吐出ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項１から８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
   する液体吐出装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から８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
    とを有する液体吐出装置。
11. 【請求項１１】 前記液体吐出ヘッドからインクを吐出
    し、被記録媒体に前記インクを付着させることで記録を
    行う、請求項９または１０に記載の液体吐出装置。
12. 【請求項１２】 液体を吐出するための吐出口と、 該吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発生さ
    せる複数の気泡発生領域を有する液流路と、 該液流路に配設され、前記液流路に供給される前記液体
    を貯留する共通液体供給室に連通されている液体供給口
    と、 前記液流路に設けられ、前記液流路に配された前記液体
    に気泡を発生させる複数の気泡発生手段と、 前記液流路を構成する液流路壁および前記液体供給口と
    の間に前記液流路壁および前記液体吐出口の前記液流路
    側に対して微小な隙間を隔てて前記吐出口側を自由端と
    して支持された状態で前記液流路に設けられ、前記液体
    供給口の開口領域よりも大きい投影領域を有する可動部
    材と、を備えた液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方法で
    あって、 前記複数の気泡発生手段のうち最も体積の小さい気泡を
    発生させる気泡発生手段を駆動して気泡を発生させるこ
    とによって、前記気泡発生手段に駆動電圧が印加されて
    から気泡の全体が略等方成長している期間が終了するま
    での間に、前記可動部材が前記液体供給口を密閉して実
    質的に遮断することを特徴とする液体吐出方法。
13. 【請求項１３】 液体を吐出するための吐出口と、 該吐出口に一端部が常に連通され、液体に気泡を発生さ
    せる複数の気泡発生領域を有する液流路と、 該液流路に配設され、前記液流路に供給される前記液体
    を貯留する共通液体供給室に連通されている液体供給口
    と、 前記液流路に設けられ、前記液流路に配された前記液体
    に気泡を発生させる複数の気泡発生手段と、 前記液流路を構成する液流路壁および前記液体供給口と
    の間に前記液流路壁および前記液体吐出口の前記液流路
    側に対して微小な隙間を隔てて前記吐出口側を自由端と
    して支持された状態で前記液流路に設けられ、前記液体
    供給口の開口領域よりも大きい投影領域を有する可動部
    材と、を備えた液体吐出ヘッドを用いた液体吐出方法で
    あって、 前記複数の気泡発生手段のうちの１つを選択することに
    より気泡を発生させる際において、いずれの気泡発生手
    段を駆動する際にも、前記気泡発生手段に駆動電圧が印
    加されてから気泡の全体が略等方成長している期間が終
    了するまでの間に、前記可動部材が前記液体供給口を密
    閉して実質的に遮断することを特徴とする液体吐出方
    法。
14. 【請求項１４】 前記気泡発生領域における気泡の成長
    体積変化と気泡の発生から消泡までの時間が、前記吐出
    口側と前記液体供給口側とでは大きく異なる、請求項１
    ２または１３に記載の液体吐出方法。
15. 【請求項１５】 前記気泡発生領域が大気に開放されな
    い、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の液体吐
    出方法。
16. 【請求項１６】 前記複数の気泡発生手段を駆動するこ
    とによって前記液体を吐出する、請求項１２から１５の
    いずれか１項に記載の液体吐出方法。
17. 【請求項１７】 前記複数の気泡発生手段を同時に駆動
    することによって前記液体を吐出する、請求項１６に記
    載の液体吐出方法。
18. 【請求項１８】 前記複数の気泡発生手段のうち、最も
    前記吐出口側の気泡発生手段を最初に駆動することによ
    って前記液体を吐出する、請求項１６に記載の液体吐出
    方法。
19. 【請求項１９】 前記複数の気泡発生手段のうち、最も
    前記可動部材側の気泡発生手段を最初に駆動することに
    よって前記液体を吐出する、請求項１６に記載の液体吐
    出方法。