(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口に連通するとともに、液室と連通する第１の液流路と、
前記第１の液流路の下方に設けられ、液室と連通する第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、スリットを設けることにより下流側が変位自在な自由端として形成される可動部材を有する分離壁と、
前記可動部材に対向した前記第２の液流路の底面に配設された発熱部材と
を具えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記第１の液流路内および前記第２の液流路内に、液体を充填する充填工程と、
前記発熱部材を駆動していないときには、前記可動部材の自由端を変位させずに前記分離壁と同一平面内の初期位置に留まらせ、かつ、前記発熱部材を所定の駆動条件にて駆動して気泡を発生させたときには、前記可動部材の自由端を前記初期位置から前記第１の液流路内の位置へ変位させるエージング工程と
を具えたことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記吐出口に連通するとともに、液室と連通する第１の液流路と、
前記第１の液流路の下方に設けられ、液室と連通する第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、スリットを設けることにより下流側が変位自在な自由端として形成される可動部材を有する分離壁と、
前記可動部材に対向した前記第２の液流路の底面に配設された発熱部材と
を具えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記第１の液流路内に吐出液を充填し、前記第２の液流路内に発泡液を充填する充填工程と、
前記発熱部材を駆動していないときには、前記可動部材の自由端を変位させずに前記分離壁と同一平面内の初期位置に留まらせ、かつ、前記発熱部材を所定の駆動条件にて駆動して前記発泡液に気泡を発生させたときには、前記可動部材の自由端を前記初期位置から前記第１の液流路内の位置へ変位させることにより、前記第１の液流路から前記吐出液を吐出させて、吐出パターンも検出するエージング工程と
を具えたことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
吐出口に直接連通するとともに、該吐出口と対向する反対側が閉鎖された流路領域と、該流路領域に対応して設けられるとともに、上流側の液室に連通する気泡発生領域とを有する液流路と、
前記流路領域と前記気泡発生領域との間を仕切る面内に配設され、スリットを設けることにより下流側が変位自在な自由端として形成された可動部材と、
前記可動部材に対向した前記液流路の底面に配設された発熱部材と
を具えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記液流路内に、液体を充填する充填工程と、
前記発熱部材を駆動していないときには、前記可動部材の自由端を変位させずに前記流路領域と前記気泡発生領域との間を仕切る面内の初期位置に留まらせ、かつ、前記発熱部材を所定の駆動条件にて駆動して気泡を発生させたときには、前記可動部材の自由端を前記初期位置から前記流路領域側の上部位置へ変位させるエージング工程と
を具えたことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記分離壁により分離される前記第１の液流路と前記第２の液流路とに共通に連通された共通液室を有することを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記分離壁により分離される前記第１の液流路と前記第２の液流路とに各々別個に連通された液室を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、熱エネルギーを液体に作用させることにより生じ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の製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００３】
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、ＵＳＰ４，７２３，１２９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。
【０００４】
この様な記録方法によれば、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができると共に、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、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。
【０００５】
このようにバブルジェット技術が多方面の製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近年さらにたかまっている。
【０００６】
例えば、エネルギー効率の向上の要求に対する検討としては、保護膜の厚さを調整するといった発熱体の最適化が挙げられている。この手法は、発生した熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。
【０００７】
また、高画質な画像を得るために、インクの吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好なインク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐出された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したものも提案されている。
【０００８】
この流路形状の内、流路構造として図３２（ａ），（ｂ）に示すものが、特開昭６３−１９９９７２号公報等に記載されている。この公報に記載されている流路構造やヘッド製造方法は、気泡の発生に伴って発生するバック波（吐出口へ向かう方向とは逆の方向へ向かう圧力、即ち、液室１２へ向かう圧力）に着目した発明である。このバック波は、吐出方向へ向かうエネルギーでないため損失エネルギーとして知られている。
【０００９】
図３２（ａ），（ｂ）に示す発明は、発熱素子２が形成する気泡の発生領域よりも離れ且つ、発熱素子２に関して吐出口１１とは反対側に位置する弁１０を開示する。
【００１０】
図３２（ｂ）においては、この弁１０は、板材等を利用する製造方法によって、流路３の天井に貼り付いたように初期位置を持ち、気泡の発生に伴って流路３内へ垂れ下がるものとして開示されている。この発明は、上述したバック波の一部を弁１０によって制御することでエネルギー損失を抑制するものとして開示されている。
【００１１】
しかしながら、この構成において、吐出すべき液体を保持する流路３内部に、気泡が発生した際を検討するとわかるように、弁１０によるバック波の一部を抑制することは、液体吐出にとっては実用的なものでないことがわかる。
【００１２】
もともとバック波自体は、前述したように吐出に直接関係しないものである。このバック波が流路３内に発生した時点では、図３２（ａ）に示すように、気泡のうち吐出に直接関係する圧力はすでに流路３から液体を吐出可能状態にしている。従って、バック波のうち、しかもその一部を抑制したからといっても、吐出に大きな影響を与えないことは明らかである。
【００１３】
他方、バブルジェット記録方法においては、発熱体がインクに接した状態で加熱を繰り返すため、発熱体の表面にインクの焦げによる堆積物が発生するが、インクの種類によってはこの堆積物が多く発生することで、気泡の発生を不安定にしてしまい、良好なインクの吐出を行うことが困難な場合があった。また、吐出すべき液体が熱によって劣化しやすい液体の場合や十分に発泡が得られにくい液体の場合においても、吐出すべき液体を変質させず、良好に吐出するための方法が望まれていた。
【００１４】
このような観点から、熱により気泡を発生させる液体（発泡液）と吐出する液体（吐出液）とを別液体とし、発泡による圧力を吐出液に伝達することで吐出液を吐出する方法が、特開昭６１−６９４６７号公報、特開昭５５−８１１７２号公報、ＵＳＰ４，４８０，２５９号等の公報に開示されている。これらの公報では、吐出液であるインクと発泡液とをシリコンゴムなどの可撓性膜で完全分離し、発熱体に吐出液が直接接しないようにすると共に、発泡液の発泡による圧力を可撓性膜の変形によって吐出液に伝える構成をとっている。このような構成によって、発熱体表面の堆積物の防止や、吐出液体の選択自由度の向上等を達成している。
【００１５】
しかしながら、前述のように吐出液と発泡液とを完全分離する構成のヘッドにおいては、発泡時の圧力を可撓性膜の伸縮変形によって吐出液に伝える構成であるため、発泡による圧力を可撓性膜がかなり吸収してしまう。また、可撓性膜の変形量もあまり大きくないため、吐出液と発泡液とを分離することによる効果を得ることはできるものの、エネルギー効率や吐出力が低下してしまう虞があった。
【００１６】
また、従来、液体を吐出する吐出口と、この吐出口に連通され液体が収納された吐出路と、この吐出路内に配置された電気熱変換素子とを具え、その電気熱変換素子を駆動することによって気泡を発生させて吐出口から液体の吐出を行うヘッドの製造方法に関する開発も盛んに行われている。
【００１７】
この場合、ヘッドの出荷前の製造段階において、使用する液体に対する吐出路のなじみのために、或いは、電気熱変換素子の発熱特性の経時的変化の安定化のために、吐出口内に液体を予め充填した状態で、電気熱変換素子を試験的に駆動して気泡を発生させ、吐出口から液体を１０ｎ 回（ｎ：４〜５）程度連続して吐出させる処理、すなわち、エージング処理を行うことが一般的に知られている。
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが近年、優れた吐出効率や安定した吐出量を図ることを目的として、画期的な吐出原理を伴うヘッドが研究開発されており、例えば、気泡の発生に伴う可動部材の自由端の変位を利用したヘッド等がある。
【００１９】
このような可動部材を具えたヘッドにおいては、製造段階において、可動部材自体の製造条件（例えば、ヘッドの高密度化に伴う可動部材の小型化等）が変化すると、可動部材の変位状態が出荷直後の初期と使用後とでは変化する傾向がみられた。
【００２０】
図３３は、ヘッドの吐出路内において高密度に配列された可動部材を有する分離壁の構造例を示すものである。この場合、可動部材３１は分離壁３０の一部を切断することにより形成されるが、高密度化等に伴って可動部材３１と分離壁３０との隙間すなわちスリット３５の幅をできるだけ狭くすることが望まれる。
【００２１】
しかし、可動部材３１を有する分離壁３０を形成する段階において、可動部材３１や分離壁３０のスリット３５側の断面にバリＸａが発生してしまうことがある。このようなバリＸａが発生すると、液体の吐出効率や吐出量の面に影響を及ぼし、安定した吐出を行うことができなくなるという問題がある。しかも、このような問題は、従来のエージング処理では対応できるものでない。
【００２２】
さらに、このようにして製造されたヘッドにおいては、出荷初期に充填される液体が微小気泡を伴って導入されることがあり、この場合、可動部材の気泡発生領域に対向する面や可動部材の変位領域に対向する面に対して、微小気泡が付着して初期の吐出特性のバラツキの原因を生じるような問題もある。
【００２３】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、可動部材に関する製造段階でのバラツキが生じた場合においても、出荷後においても経時的な変化がなく、常に安定した吐出が行える液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の付随する目的は以下に列挙する通りである。
【００２５】
まず、発生した気泡を根本的に制御することで極めて新規な液体吐出原理を提供することにある。
【００２６】
また、吐出効率、吐出圧力の向上を図りつつ、発熱体上の液体への蓄熱を大幅に軽減できると共に、発熱体上の残留気泡の低減を図ることで、良好な液体の吐出を行いうる液体吐出方法を提供することにある。
【００２７】
また、バック波による液体供給方向とは逆方向への慣性力が働くのを抑えると同時に、可動部材の弁機能によって、メニスカス後退量を低減させることで、リフィル周波数を高め、印字スピード等を向上させた液体吐出方法を提供することにある。
【００２８】
また、発熱体上への堆積物を低減すると共に、吐出用液の用途範囲を広げることができ、しかも吐出効率や吐出力が十分に高い液体吐出方法を提供することにある。
【００２９】
また、吐出する液体の選択自由度を高くできる液体吐出方法を提供することにある。
【００３０】
また前述のような液体吐出ヘッドの製造を容易に成しうる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００３１】
また、本発明の吐出方法を用いて良好な画像の記録物を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
このような目的を達成するためになされたもので、請求項１記載の発明は、吐出口に連通するとともに、液室と連通する第１の液流路と、前記第１の液流路の下方に設けられ、液室と連通する第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、スリットを設けることにより下流側が変位自在な自由端として形成される可動部材を有する分離壁と、前記可動部材に対向した前記第２の液流路の底面に配設された発熱部材とを具えた液体吐出ヘッドの製造方法において、前記第１の液流路内および前記第２の液流路内に、液体を充填する充填工程と、前記発熱部材を駆動していないときには、前記可動部材の自由端を変位させずに前記分離壁と同一平面内の初期位置に留まらせ、かつ、前記発熱部材を所定の駆動条件にて駆動して気泡を発生させたときには、前記可動部材の自由端を前記初期位置から前記第１の液流路内の位置へ変位させるエージング工程とを具えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項２記載の発明は、前記吐出口に連通するとともに、液室と連通する第１の液流路と、前記第１の液流路の下方に設けられ、液室と連通する第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、スリットを設けることにより下流側が変位自在な自由端として形成される可動部材を有する分離壁と、前記可動部材に対向した前記第２の液流路の底面に配設された発熱部材とを具えた液体吐出ヘッドの製造方法において、前記第１の液流路内に吐出液を充填し、前記第２の液流路内に発泡液を充填する充填工程と、前記発熱部材を駆動していないときには、前記可動部材の自由端を変位させずに前記分離壁と同一平面内の初期位置に留まらせ、かつ、前記発熱部材を所定の駆動条件にて駆動して前記発泡液に気泡を発生させたときには、前記可動部材の自由端を前記初期位置から前記第１の液流路内の位置へ変位させることにより、前記第１の液流路から前記吐出液を吐出させて、吐出パターンも検出するエージング工程とを具えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項３記載の発明は、吐出口に直接連通するとともに、該吐出口と対向する反対側が閉鎖された流路領域と、該流路領域に対応して設けられるとともに、上流側の液室に連通する気泡発生領域とを有する液流路と、前記流路領域と前記気泡発生領域との間を仕切る面内に配設され、スリットを設けることにより下流側が変位自在な自由端として形成された可動部材と、前記可動部材に対向した前記液流路の底面に配設された発熱部材とを具えた液体吐出ヘッドの製造方法において、前記液流路内に、液体を充填する充填工程と、前記発熱部材を駆動していないときには、前記可動部材の自由端を変位させずに前記流路領域と前記気泡発生領域との間を仕切る面内の初期位置に留まらせ、かつ、前記発熱部材を所定の駆動条件にて駆動して気泡を発生させたときには、前記可動部材の自由端を前記初期位置から前記流路領域側の上部位置へ変位させるエージング工程とを具えたことを特徴とする。
【００３５】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記分離壁により分離される第１の液流路と前記第２の液流路とに共通に連通された共通液室を有することを特徴とする。
【００３６】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記分離壁により分離される前記第１の液流路と前記第２の液流路とに各々別個に連通された液室を有することを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３８】
本発明の第一の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
本例の主要部であるエージング処理の説明に入る前に、液体吐出ヘッドの基本的な構造および液体吐出の原理について説明する。
【００３９】
図１は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。
【００４０】
本例の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エネルギーを作用させる発熱体２（本実施形態例においては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。
【００４１】
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分離壁３０が設けられ、みの分離壁３０にはスリット３５が形成された可動部材３１が片持梁状に設けられている。この可動部材３１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３１は保持されると共に支点（支点部分）３３を構成している。
【００４２】
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１１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。
【００４３】
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。
【００４４】
ここで、本発明の基本的な吐出原理の一つを説明する。この基本的な吐出の原理の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。
【００４５】
この原理を可動部材を用いない従来の液流路構造を模式的に示した図３と本発明の図４とを比較してさらに詳しく説明する。なお、ここでは吐出口方向への圧力の伝搬方向をＶＡ、上流側への圧力の伝搬方向をＶＢとして示した。
【００４６】
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ＶＡの方向に最も近いため効率よく働き、逆にＶ４はＶＡに向かう方向成分は比較的少ない。
【００４７】
これに対して、図４で示される本発明の場合には、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。
【００４８】
次に図１に戻って、液体吐出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。
【００４９】
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２が熱を発生する前の状態である。この例では、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。つまり、気泡の下流側が可動部材３１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２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。
【００５０】
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。
【００５１】
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３１の少なくとも一部を発熱体２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。
【００５２】
図１（ｃ）は気泡４０がさらに成長した状態であるが、気泡４０の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３１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４０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３１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。
【００５３】
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。
【００５４】
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ＶＤ１、ＶＤ２のように、また、吐出口１８側から流れのＶｃのように液体が流れ込んでくる。以上、気泡の発生に伴う可動部材３１の動作と液体の吐出動作について説明した。
【００５５】
次に、本発明の液体吐出ヘッドにおける液体のリフィルについて詳しく説明する。また本発明における液供給メカニズムをさらに詳しく説明する。
【００５６】
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１１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１８側から流れ込む液体の量と共通液室１３から流れ込む液体の量は、気泡発生領域１１より吐出口１８に近い部分と共通液室１３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。）。
【００５７】
このため、吐出口１８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１８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。
【００５８】
これに対して本実施例は可動部材３１を設けたため、気泡の体積Ｗを可動部材３１の第１位置を境に上側をＷ１、気泡発生領域１１側をＷ２とした場合、消泡時に可動部材３１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液流路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。
【００５９】
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２側の面に沿って、主に第２液流路１６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。
【００６０】
ここで、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のに対して、本実施例の高速リフィルにおいては可動部材３１によって吐出口１８側の第１液流路１４の領域と、気泡発生領域１１との吐出口１８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。
【００６１】
このように本実施例は、第２液流路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。
【００６２】
また、本実施例においては、気泡の発生による圧力の上流側への伝搬（バック波）を抑制する機能を兼ね備えている。発熱体２上で発生した気泡の内、共通液室１３側（上流側）の気泡による圧力は、その多くが、上流側に向かって液体を押し戻す力（バック波）になっていた。このバック波は、上流側の圧力と、それによる液移動量、そして液移動に伴う慣性力を引き起こし、これらは液体の液流路内へのリフィルを低下させ高速駆動の妨げにもなっていた。本発明においては、まず可動部材３１によって上流側へのこれらの作用を抑えることでもリフィル供給性の向上をさらに図っている。
【００６３】
次に、本発明におけるエージング処理について説明する。
【００６４】
まず、２流路構造のエージング処理の第１の実施例について説明する。
【００６５】
図１に示すように、本実施例で用いる液体吐出ヘッドは、吐出口１８に連通するとともに、液室と連通する第１の液流路１４と、第１の液流路１４の下方に設けられ、液室と連通する第２の液流路１６と、第１の液流路１４と第２の液流路１６との間に設けられ、スリット３５を設けることにより下流側が変位自在な自由端３２として形成される可動部材３１を有する分離壁３０と、可動部材３１に対向した第２の液流路１６の底面に配設された発熱体２とを具えている。
【００６６】
この液体吐出ヘッドの製造方法において、第１の液流路１４内および第２の液流路１６内に、液体を充填する充填工程と、発熱体２を駆動していないときには、可動部材３１の自由端３２を変位させずに分離壁３０と同一平面内の初期位置に留まらせ、かつ、発熱部材２を所定の駆動条件にて駆動して気泡を発生させたときには、可動部材３１の自由端３２を初期位置から第１の液流路１４内の位置へ変位させるエージング工程とを具えている。
【００６７】
この場合、分離壁３０により分離される第１の液流路１４と第２の液流路１６とに共通に連通された共通液室１３を有してもよい。
【００６８】
以下、具体例を挙げて説明する。
【００６９】
本実施例では、第１液流路１４と、第２液流路１６とを有する例えば図１のような２流路構造の液体吐出ヘッド（後述する図１０、図１１も同様な構造）についてのエージング処理について説明する。
まず、分離壁３０に可動部材３１が形成された２流路構造の液体吐出ヘッドにおいて、第１液流路１４および第２液流路１６ともに発泡液で満たした状態にする。そして、この発泡液を満たした状態で、発熱体２に通常の印字時の印加電圧よりも高い電圧を加えることによって、第２液流路１６内の発泡液が発泡して可動部材３１が第１液流路１４の方向に変位する。これにより、スリット３５に面した分離壁３０の側面および可動部材３１の縁周部に発生したバリＸａ（従来例で説明した図３３参照）を取り除くことができる。
【００７０】
エージング処理の条件としては、上述した条件に限定されるものではなく、通常の印字時の印加エネルギーと同等のエネルギーを加えてもよく、また、例えば、表１に示すように、周波数、電圧、パルス幅を印字時の条件よりも大きな条件に設定して処理を行うようにしてもバリＸａを完全に取り除くことができる。このようにバリＸａを取り除くことによって、可動部材３１が変位しやすくなり、安定した吐出を行うことができ、一段と優れた吐出効率や吐出量を得ることが可能となる。また、これにより発熱体２に対する応答性を高めることができる。
【００７１】
【表１】
0003647150.tif 000002
また、このようなエージング処理を行う際、発熱体２の駆動条件として、一定の回数、例えば１０３以下の回数だけ発泡駆動を行うように制御することができる。このような発泡駆動回数の制御は、後述する図２９の記憶装置に内蔵されたＲＯＭ３０３の制御プログラムを用いて処理することができ、さらに、ハード的なカウンタを用いて制御することも可能である。
【００７２】
また、このようなエージング処理を行うことによって、可動部材３１を変位させやすくなり、これにより発熱の安定化を図り、発泡の安定性を向上させることができ、さらには発熱体２の表面のゴミを容易に除去することも可能となる。
【００７３】
また、本実施例の液体吐出ヘッドにおいては、第２液流路１６の断面積が第１液流路１４に比べて小さくかつ流路内に流抵抗が大きくなる部分を有し、発泡液を用いてエージング処理を行うことによって、第２液流路１６内を通常の処理時に発泡液で満たしやすくなり、特に、第１液流路１４に用いられる吐出液にコゲやすいタイプの液体を用いる場合においても、発熱体２の寿命を短くするようなことをなくすことができる。なお、液体が吐出する程に可動部材３１を変位させなくてもよい。
【００７４】
次に、２流路構造のエージング処理の第２の実施例について説明する。
図１に示すように、本実施例で用いる液体吐出ヘッドは、吐出口１８に連通するとともに、液室と連通する第１の液流路１４と、第１の液流路１４の下方に設けられ、液室と連通する第２の液流路１６と、第１の液流路１４と第２の液流路１６との間に設けられ、スリット３５を設けることにより下流側が変位自在な自由端３２として形成される可動部材３１を有する分離壁３０と、可動部材３１に対向した第２の液流路１６の底面に配設された発熱体２とを具えている。
このような液体吐出ヘッドの製造方法において、第１の液流路１４内に吐出液を充填し、第２の液流路１６内に発泡液を充填する充填工程と、発熱体２を駆動していないときには、可動部材３１の自由端を変位させずに分離壁３０と同一平面内の初期位置に留まらせ、かつ、発熱部材２を所定の駆動条件にて駆動して発泡液に気泡を発生させたときには、可動部材２の自由端を初期位置から第１の液流路１４内の位置へ変位させることにより、第１の液流路１４から吐出液を吐出させて、吐出パターンも検出するエージング工程とを具えている。
この場合、図１０に示すように、分離壁３０により分離される第１の液流路１４と第２の液流路１６とに各々別個に連通された液室１５，１７を有してもよい。
以下、具体例を挙げて説明する。
本実施例では、前述した第１の実施例と同様な２流路構造の液体吐出ヘッドを用いるが、第１液流路１４には吐出液を満たし、第２液流路１６には発泡液を満たした状態にして、表１の同様な条件によってエージング処理を行う。これにより、可動部材３１をより変位させやすくなり、第２液流路１６内での発泡安定性を向上させることができる。
【００７５】
また、本例においては、着色された吐出液を用いることによって、エージング処理を行うと同時に、液体の吐出パターンを検出することができる。この吐出パターンを行うことにより、正常な印字状態になったところで、エージング処理を終了させるようにしてもよい。
【００７６】
さらに、このような２流路構造の液体吐出ヘッドを用いる場合、発泡液と吐出液との混合を防ぐために、分離壁３０に可動部材３１を形成することにより形成されるスリット３５の幅をできるだけ狭くすることが望ましいが、このようにスリット幅を狭くすることによって製造時にバリＸａが多数発生する割合が高くなるため、このような意味合いからも、本実施例のように出荷前の製造段階でエージング処理を行うことは有益なことである。これにより、可動部材３１を何回か変位させて断面部をなじませることができるため、可動部材３１が変位しやすくなり、これに伴って発熱体２の発熱の安定化も図ることができる。
【００７７】
次に、本実施の形態の更なる特徴的な構造と効果について、以下に説明する。本実施の形態の第２液流路１６は、発熱体２の上流に発熱体２と実質的に平坦につながる（発熱体表面が大きく落ち込んでいない）内壁を持つ液体供給路１２を有している。このような場合、気泡発生領域１１および発熱体２の表面への液体の供給は、可動部材３１の気泡発生領域１１に近い側の面に沿って、ＶＤ２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、本実施の形態では、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２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２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。
【００７８】
また、気泡発生領域１１への液体の供給は、可動部材３１の側部（スリット３５）を介してＶＤ１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１１の全体を覆う（発熱体面を覆う）ように大きな可動部材３１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ＶＤ１から気泡発生領域１１に向かっての液体の流れが妨げられる。しかし、本発明のヘッド構造においては、気泡発生領域１１に液体を供給するための流れＶＤ１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。
【００７９】
また、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３２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。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３２と支点３３とを配置しているためである。
【００８０】
補足すれば、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１８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。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。また、本実施の形態の構成においては可動部材３１の自由端３２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と考えられる。
【００８１】
次に、本発明の第二の実施の形態を図６に基づいて説明する。
本実施の形態の主要部であるエージング処理の説明に入る前に、液体吐出ヘッドの基本的な構造および液体吐出原理について説明する。
図６において、Ａは可動部材が変位している状態を示し（気泡は図示せず）、Ｂは可動部材が初期位置（第１位置）の状態を示し、このＢの状態をもって、発泡発生領域１１を吐出口１８に対して実質的に密閉しているとする。（ここでは、図示していないがＡ、Ｂ間には流路壁があり流路と流路を分離している。）
図６における可動部材３１は土台３４を側部に２点設け、その間に液供給路１２を設けている。これにより、可動部材３１の発熱体２側の面に沿って、また、発熱体２の面と実質的に平坦もしくは、なだらかにつながる面を持つ液供給路から液体の供給を成すことができる。
【００８２】
ここで、可動部材３１の初期位置（第１位置）では、可動部材３１は発熱体２の下流側および横方向に配された発熱体下流壁３６と発熱体側壁３７に近接または密着しており、気泡発生領域１１の吐出口１８側に実質的に密閉されている。このため、発泡時の気泡の圧力、特に気泡の下流側の圧力を逃がさず可動部材の自由端３２側に集中的に作用させることができる。
【００８３】
また、消泡時には、可動部材３１は第１位置に戻り、発熱体２上への消泡時の液供給は気泡発生領域３１の吐出口側が実質的に密閉状態になるため、メニスカスの後退抑制等、先の実施の形態で説明した種々の効果を得ることができる。また、リフィルに関する効果においても先の実施の形態と同様の機能、効果を得ることができる。
【００８４】
また、本実施の形態においては、図２や図６のように、可動部材３１を支持固定する土台３４を発熱体２より離れた上流に設けると共に液流路１０より、小さな幅の土台３４とすることで前述のような液供給路１２への液体の供給を行っている。また、土台３４の形状のこれに限らず、リフィルをスムースに行えるものであればよい。
【００８５】
次に、本発明におけるエージング処理の第３の実施例について説明する。
本実施例では、液流路１０内に発泡発生領域１１を有する例えば図６のような流路構造の液体吐出ヘッドについてのエージング処理について説明する。
【００８６】
まず、発熱体下流壁３６と発熱体側壁３７とその上部の可動部材３１とにより形成された発泡発生領域１１内の下面に発熱体２を有する流路構造の液体吐出ヘッドにおいて、液流路１０内を吐出液で満たした状態にする。そして、この吐出液を満たした状態で、前述した第１の実施例および第２の実施例と同様に、発熱体２を所定の駆動条件（表１）にて駆動制御してエージング処理を行う。これにより、可動部材３１の縁周部に発生したバリＸａを取り除くことができるため、可動部材３１を液流路１０内でなじませ変位しやすくすることができ、さらには液流路１０内での発泡安定性を向上させることができる。
【００８７】
また、ヘッドの高密度化に伴って、可動部材３１と流路壁との隙間が非常に狭くなっていき、可動部材３１の縁周部の断面にバリ等があると、変位時にそのバリが流路壁にぶつかってしまい、変位の妨げとなる恐れがある。しかし、本実施例のように可動部材３１をエージング処理により変位させることによって、バリによる変位の妨げを完全になくした高密度化されたヘッドを出荷することが可能となる。
【００８８】
なお、本実施例においては可動部材３１と発熱体２の間隔を１５μｍ程度としたが、気泡の発生に基づく圧力が十分に可動部材３１に伝わる範囲であればよい。
【００８９】
以下、図面を参照して、本発明にかかる構成例を図７〜図３１に基づいて順次説明する。図７は、一つの液流路中に気泡発生領域１１、そこで発生する気泡および可動部材３１との位置関係を示していると共に、本発明の液体吐出方法やリフィル方法をより分かり易くした実施例である。
【００９０】
前述の実施の形態の多くは、可動部材３１の自由端３２に対して、発生する気泡の圧力を集中して、急峻な可動部材３１の移動と同時に気泡の移動を吐出口１８側に集中させることを達成している。これに対して、本実施の形態は、発生する気泡の自由度を与えながら、滴吐出に直接作用する気泡の吐出口１８側である気泡の下流側部分を可動部材３１の自由端３２側で規制するものである。
【００９１】
構成上で説明すると、図７では、前述の図２（第１実施例）に比較すると、図２の素子基板１上に設けられた気泡発生領域１１の下流端に位置するバリヤーとしての凸部（図の斜線部分）が本実施例では設けられていない。つまり、可動部材３１の自由端領域および両側端領域は、吐出口領域に対して気泡発生領域を実質的に密閉せずに開放しており、この構成が本実施の形態である。
【００９２】
本実施の形態では、気泡の液滴吐出に直接作用する下流側部分のうち、下流側先端部の気泡成長が許容されているので、その圧力成分を吐出に有効に利用している。加えて少なくともこの下流側部分の上方へ向かう圧力（図３のＶＢ、ＶＢ、ＶＢの分力）を可動部材３１の自由端側部分が、この下流側先端部の気泡成長に加えられるように作用するため吐出効率を上述した実施の形態と同様に向上する。前述した実施の形態に比較して本実施の形態は、発熱体２の駆動に対する応答性が優れている。また、本実施例は、構造上簡単であるため製造上の利点がある。
【００９３】
本実施の形態の可動部材３１の支点部は、可動部材３１の面部に対して小さい幅の１つの土台３４に固定されている。従って、消泡時の気泡発生領域１１への液体供給は、この土台の両側を通って供給される（図の矢印参照）。この土台は供給性を確保するものであればどのような構造でもよい。
【００９４】
液体の供給時におけるリフィルは、本実施の形態の場合には、可動部材３１の存在によって気泡の消泡にともなって上方から気泡発生領域１１へ流れ込む流れが制御されるので、従来の発熱体のみの気泡発生構造に対して優れたものとなる。無論、これによって、メニスカスの後退量を減じることもできる。
【００９５】
本実施の形態の変形例としては、可動部材３１の自由端３２に対する両側端（一方でも可）のみを気泡発生領域１１に対して実質的に密閉状態とすることは好ましいものとして挙げられる。この構成によれば、可動部材３１の側方へ向かう圧力をも先に説明した気泡の吐出口１８側端部の成長に変更して利用することができるので、一層吐出効率が向上する。
【００９６】
次に、前述した機械的変位による液体の吐出力をさらに向上させた例を図８に基づいて説明する。
図８は、このようなヘッド構造の横断面図である。図８においては、可動部材３１の自由端３２の位置が発熱体２のさらに下流側に位置するように、可動部材３１が延在している実施の形態を示している。これによって自由端位置での可動部材３１の変位速度を高くすることができ、可動部材３１の変位による吐出力の発生をさらに向上させることができる。
【００９７】
また、自由端３２が先の実施例に比較して吐出口１８側に近づくことになるので気泡の成長をより安定した方向成分に集中できるので、より優れた吐出を行うことができる。
【００９８】
また、気泡の圧力中心部の気泡成長速度に応じて、可動部材３１は変位速度Ｒ１で変位するが、この位置より支点３３に対して、遠い位置の自由端３２はさらに速い速度Ｒ２で変位する。これにより、自由端３２を高い速度で機械的に液体に作用せしめ液移動を起こさせることで吐出効率を高めている。
【００９９】
また、自由端形状は、図７と同じように液流れに対して垂直な形状をすることにより、気泡の圧力や可動部材の機械的な作用をより効率的に吐出に寄与させることができる。
【０１００】
次に、１流路構造のエージング処理の第３の実施例について説明する。
図９に示すように、本実施例で用いる液体吐出ヘッドは、吐出口１８に直接連通するとともに、該吐出口１８と対向する反対側が閉鎖された流路領域と、該流路領域１０に対応して設けられるとともに、上流側の液室１３に連通する気泡発生領域１１とを有する液流路１０と、流路領域と気泡発生領域１１との間を仕切る面内に配設され、スリット３５を設けることにより下流側が変位自在な自由端３２として形成された可動部材３１と、可動部材３１に対向した液流路１０の底面に配設された発熱部材２とを具えている。
【０１０１】
このような液体吐出ヘッドの製造方法において、液流路１０内に、液体を充填する充填工程と、発熱部材２を駆動していないときには、可動部材３１の自由端を変位させずに流路領域と気泡発生領域１１との間を仕切る面内の初期位置に留まらせ、かつ、発熱部材２を所定の駆動条件にて駆動して気泡を発生させたときには、可動部材３１の自由端を初期位置から流路領域側の上部位置へ変位させるエージング工程とを具えたことを特徴とする。
【０１０２】
以下、具体的な例を挙げて説明する。
【０１０３】
吐出口と直接連通する領域が液室側と連通した流路形状となっていない場合の構造例を図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて説明する。
【０１０４】
液供給は全て、可動部材３１の発泡領域側の面に沿った液供給路１２からのみ行われるもので、可動部材３１の自由端３２や支点３３の吐出口１８に対する位置関係や発熱体２に面する構成は前述の実施例と同様である。
【０１０５】
本実施例は、吐出効率や液供給性等、前述した効果を実現するものであるが、特にメニスカスの後退を抑制し消泡時の圧力を利用して、ほとんど全ての液供給を消泡時の圧力を利用して、強制リフィルを行うものである。
【０１０６】
図９（ａ）は発熱体２により液体を発泡させた状態を示しており、図９（ｂ）は、発泡が収縮しつつある状態で、このとき可動部材３１の初期位置への復帰とＳ３による液供給が行われる。
【０１０７】
図９（ｃ）では、可動部材３１が初期位置に復帰する際のわずかなメニスカス後退Ｍを、消泡後に吐出口１８付近の毛細管力によって、リフィルしている状態である。
【０１０８】
次に、他の実施の形態として、液流路を複流路構成にした例を図１０および図１１に基づいて説明する。
【０１０９】
この例では、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。
【０１１０】
図１０は、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１１はこの液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。
【０１１１】
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。
【０１１２】
第１液流路１４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１６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。
【０１１３】
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１５を一つにして共通化させてもよい。
【０１１４】
第１液流路１４と第２液流路１６との間には、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１４と第２の液流路１６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３０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３０に完全分離の機能を持たせなくてもよい。
【０１１５】
発熱体２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１０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３０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１４側の吐出口１８側に向けて開口するように動作する（図中矢印方向）。図１１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液流路１６を構成する空間を介して分離壁３０が配置されている。
【０１１６】
可動部材３１の支点３３、自由端３２の配置と、発熱体２との配置の関係については、前述した実施の形態の構成と同様にしている。
【０１１７】
また、前述した実施の形態の構成で液供給路１２と発熱体２との構造の関係について説明したが、本実施例においても第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。
【０１１８】
次に、図１２を用いて本実施例の液体吐出ヘッドの動作を説明する。
【０１１９】
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。
【０１２０】
発熱体２が発生した熱が、第２液流路の気泡発生領域１１内の発泡液に作用することで、前述した実施の形態の構成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。
【０１２１】
本実施の形態においては、気泡発生領域１１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３１側に集中して伝搬し、気泡の成長をともなって可動部材３１が図１２（ａ）の状態から図１２（ｂ）のように第１液流路１４側に変位する。この可動部材３１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１８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３１の機械的変位によって液体が吐出口から吐出される。
【０１２２】
次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３１が図１２（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３１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。
【０１２３】
本実施の形態は、可動部材３１の変位に伴う発泡圧力の伝搬、気泡の成長方向、バック波の防止等に関する主要部分の作用や効果については先の第１の実施の形態と同じであるが、本実施の形態のような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。
【０１２４】
すなわち、上述の実施の形態の構成によると、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液流路１４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液流路１６に供給することで良好に吐出させることができる。
【０１２５】
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。
【０１２６】
さらに、本発明のヘッドの構造においては前述した実施の形態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。
【０１２７】
また、加熱に弱い液体の場合においてもこの液体を第１液流路１４に吐出液として供給し、第２液流路１６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。
【０１２８】
＜その他の実施の形態＞
以上、本発明の液体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施の形態について説明を行ったが、以下にこれらの実施の形態に好ましく適用できる例について図面を用いて説明する。ただし、以下の説明においては前述の１流路形態の実施の形態と２流路形態の実施の形態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、両実施の形態に適用しうるものである。
【０１２９】
＜液流路の天井形状＞
図１３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。本実施の形態においては可動部材３１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３１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３１の動作範囲は、液流路の構造、可動部材３１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。
【０１３０】
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３１の自由端３２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３１の自由端３２位置の液流路天井の高さより可動部材３１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３１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。
【０１３１】
＜第２液流路と可動部材との配置関係＞
図１４は、上述の可動部材３１と第２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３１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に吐出口が配されている前面側である。
【０１３２】
本実施の形態の第２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２位置、可動部材３１、第１液流路１４を経て吐出口１８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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
しかし、本実施の形態の場合、吐出される液体の多くを第１液流路１４内の吐出液とすることができ、発熱体２が設けられた第２液流路１６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１６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１６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３１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３１側に伝えられる形状であれば良い。
【０１３５】
なお、図１４（ｃ）で示されるように可動部材３１の側方は、第２液流路１６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１６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３５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。
【０１３６】
なお、図１２（ｂ）や図１３においては、可動部材３１の第１の液流路１４側への変位に伴って第２液流路１６の気泡発生領域１１で発生した気泡の一部が第１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。このように気泡が第１液流路１４に延在するようにするためには、第２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。
【０１３７】
＜可動部材および分離壁＞
図１５は可動部材３１の他の形状を示すもので、３５は、分離壁３０に設けられたスリットであり、このスリット３５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３１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３１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１４（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３１の形状は第２液流路１６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。
【０１３８】
前述した実施の形態においては、板状の可動部材３１をおよびこの可動部材３１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３１、分離壁３０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３１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３５が形成できるものであればよい。
【０１３９】
可動部材３１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。
【０１４０】
分離壁３０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。
【０１４１】
また、分離壁３０の厚さは、分離壁３０としての強度を達成でき、可動部材３１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。
【０１４２】
なお、可動部材３１を形成するためのスリット３５の幅は本実施の形態では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３５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。
【０１４３】
本発明における可動部材３１としてはμｍオーダーの厚さ（ｔμｍ）を対象としており、ｃｍオーダーの厚さの可動部材３１は意図していない。μｍオーダーの厚さの可動部材３１にとって、μｍオーダーのスリット幅（Ｗμｍ）を対象とする場合、製造のバラツキをある程度考慮することが望ましい。
【０１４４】
スリット３５を形成する可動部材３１の自由端あるいは／且つ側端に対向する部材の厚みが可動部材の厚みと同等の場合（図１２、図１３等）、スリット幅と厚みの関係を製造のバラツキを考慮して以下のような範囲にすることで発泡液と吐出液の混液を安定的に抑制することができる。このことは限られた条件ではあるが設計上の観点として、３ｃｐ以下の粘度の発泡液に対して高粘度インク（５ｃｐ、１０ｃｐ等）を用いる場合、Ｗ／ｔ≦１を満足するようにすることで、２液の混合を長期にわたって抑制することが可能な構成となった。
【０１４５】
本発明の「実質的な密閉状態」を与えるスリット３５としては、このような数μｍオーダであればより確実である。
【０１４６】
上述のように、発泡液と吐出液とに機能分離させた場合、可動部材３１がこれらの実質的な仕切部材となる。この可動部材３１が気泡の生成に伴って移動する際に吐出液に対して発泡液がわずかに混入することが見られる。画像を形成する吐出液は、インクジェット記録の場合、色材濃度を３％乃至５％程度有するものが一般的であることを考慮すると、この発泡液が吐出液滴に対して２０％以下の範囲で含まれても大きな濃度変化をもたらさない。従って、このような混液としては、吐出液滴に対して２０％以下となるような発泡液と吐出液との混合を本発明に含むものとする。
【０１４７】
尚、上記構成例の実施では、粘性を変化させても上限で１５％の発泡液の混合であり、５ｃｐｓ以下の発泡液では、この混合比率は、駆動周波数にもよるが、１０％程度を上限とするものであった。
【０１４８】
特に、吐出液の粘度を２０ｃｐｓ以下にすればする程、この混液は低減（例えば５％以下）できる。
【０１４９】
次に、このヘッドにおける発熱体２と可動部材３１の配置関係について、図を用いて説明する。ただし、可動部材３１と発熱体２の形状および寸法，数は、以下に限定されるものではない。発熱体２と可動部材３１の最適な配置によって、発熱体２による発泡時の圧力を吐出圧として有効に利用することが可能となる。
【０１５０】
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１８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記録方法の従来技術においては、図１６に示すように、発熱体面積とインク吐出量は比例関係にあるが、インク吐出に寄与しない非発泡有効領域Ｓが存在していることがわかる。また、発熱体２上のコゲの様子から、この非発泡有効領域Ｓが発熱体２の周囲に存在していることがわかる。これらの結果から、発熱体２の周囲の約４μｍ幅は、発泡に関与されていないとされている。
【０１５１】
したがって、発泡圧を有効利用するためには、発熱体２の周囲から約４μｍ以上内側の気泡発泡領域１１の直上が可動部材３１の可動領域で覆われるように、可動部材３１を配置するのが効果的であると、言える。本実施例においては、発泡有効領域を発熱体２の周囲から約４μｍ以上内側としたが、発熱体２の種類や形成方法によっては、これに限定されるものではない。
【０１５２】
図１７は、５８×１５０μｍの発熱体２に可動領域の総面積が異なる可動部材３０１（（ａ）図）、可動部材３０２（（ｂ）図）を配置したときの上部から見た模式図を示す。
【０１５３】
可動部材３１の寸法は、５３×１４５μｍで、発熱体２の面積よりも小さいが、発熱体２の気泡発泡領域１１と同じ程度の寸法であり、該気泡発泡領域１１を覆うように、配置されている。一方、可動部材３０２の寸法は、５３×２２０μｍで発熱体２の面積よりも大きく（幅寸法を同じにした場合、支点〜可動先端間の寸法が発熱体の長さよりも長い）、可動部材３０１と同じように気泡発泡領域１１を覆うように配置されている。上記２種の可動部材３０１、３０２に対し、それらの耐久性と吐出効率について測定を行った。測定条件は以下の通りである。
【０１５４】
発泡液            ：    エタノール４０％水溶液
吐出用インク      ：    染料インク
電圧              ：  ２０．２Ｖ
周波数            ：  ３ｋＨｚ
この測定条件で実験を行った結果、可動部材３０１の耐久性に関しては、（ａ）可動部材３０１の方は、１×１０７ パルス印加したところで可動部材３０１の支点部分に損傷が見られた。（ｂ）可動部材３０２の方は、３×１０８パルス印加しても、損傷は見られなかった。また、投入エネルギーに対する吐出量と吐出速度からもとまる運動エネルギーも約１．５〜２．５倍程度向上することが確認された。
【０１５５】
以上の結果から、耐久性、吐出効率の両面からみても、気泡発泡領域１１の真上を覆うように可動部材を設け、該可動部材の面積が発熱体２の面積よりも大きい方が、優れていることがわかる。
【０１５６】
図１８は、発熱体２のエッジから可動部材３１の支点までの距離と、可動部材３１の変位量の関係を示す。
【０１５７】
図１９は、発熱体２と可動部材３１との位置関係を側面方向から見た断面構成図を示す。
【０１５８】
発熱体２は４０×１０５μｍのものを用いた。発熱体２のエッジから可動部材３１の支点３３までの距離ｌが大きい程、変位量が大きいことがわかる。したがって、要求されるインクの吐出量や吐出液の流路構造および発熱体形状などによって、最適変位量を求め、可動部材３１の支点の位置を決めることが望ましい。
【０１５９】
また、可動部材３１の支点が発熱体の発泡有効領域直上に位置する場合は、可動部材の変位による応力に加え、発泡圧力が直接支点に加わるため可動部材３１の耐久性が低下してしまう。本発明者の実験によると、気泡発泡領域１１の真上に支点を設けたものでは、１×１０６パルス程度で、可動部材３１に損傷が生じており、耐久性が低下してしまうことが分かっている。したがって、可動部材３１の支点は、発熱体２の発泡有効領域１１直上外に配置することで耐久性がそれ程高くない形状や材質の可動部材であっても実用可能性が高くなる。ただし、発泡有効領域１１直上に支点がある場合でも形状や材質を選択すれば、良好に用いることができる。かかる構成において、高吐出効率および耐久性に優れた液体吐出ヘッドが得られる。
【０１６０】
＜素子基板＞
以下に液体に熱を与えるための発熱体２が設けられた素子基板の構成について説明する。
【０１６１】
図２０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２０（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。
【０１６２】
素子基板１上に第２液流路１６、分離壁３０、第１液流路１４、第１液流路１４を構成する溝を設けた溝付き部材５０が配されている。
【０１６３】
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２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１１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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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２０（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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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２１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。
【０１７０】
＜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。
【０１７１】
図２２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、先の実施の形態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。
【０１７２】
本実施の形態においては、溝付き部材５０は、吐出口１８を有するオリフィスプレート５１と、複数の第１液流路１４を構成する複数の溝と、複数の液流路１４に共通して連通し、各第１液流路１４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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
第１の液体（吐出液）は、図２２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２２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。
【０１７５】
本実施例では、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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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２３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。
【０１７８】
本実施例では、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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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１７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１５に供給することができる。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
以上説明したように本実施例によれば、第２液流路１６に第２液体を供給する第２の供給路と、第１液流路１４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。
【０１８４】
また第２液流路１６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３０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、分離壁３０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。
【０１８５】
また、第２液体は、分離壁３０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１６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。
【０１８６】
＜吐出液体、発泡液体＞
先の実施の形態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３１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。本実施の形態の内、発泡液と吐出液とに同じ液体を用いる場合には、発熱体２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３１や分離壁３０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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
染料インク（粘度２ｃｐｓ）の組成
（Ｃ．Ｉ．フードブラック２）染料                      ３重量％
ジエチレングリコール                                １０重量％
チオジグリコール                                      ５重量％
エタノール                                            ５重量％
水                                                  ７７重量％
また、発泡液と吐出液に以下で示すような組成の液体を組み合わせて吐出させて記録を行った。その結果、従来のヘッドでは吐出が困難であった十数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。
【０１９４】
発泡液１の組成
エタノール                                          ４０重量％
水                                                  ６０重量％
発泡液２の組成
水                                                １００重量％
発泡液３の組成
イソプロピルアルコール                              １０重量％
水                                                  ９０重量％
吐出液１顔料インク（粘度約１５ｃｐｓ）の組成
カーボンブラック                                      ５重量％
スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体        １重量％
（酸価１４０、重量平均分子量８０００）
モノエタノールアミン                            ０．２５重量％
グリセリン                                          ６９重量％
チオジグリコール                                      ５重量％
エタノール                                            ３重量％
水                                            １６．７５重量％
吐出液２（粘度５５ｃｐｓ）の組成
ポリエチレングリコール２００                      １００重量％
吐出液３（粘度１５０ｃｐｓ）の組成
ポリエチレングリコール６００                      １００重量％
ところで、前述したような従来吐出されにくいとされていた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこれらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上述の実施形態例の構成においては、気泡の発生を発泡液を用いることで充分に、しかも安定して行うことができる。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上することができた。
【０１９５】
＜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。
【０１９６】
図２で示したような液体吐出ヘッドの場合には、素子基板１上に可動部材３１を設けるための土台３４をドライフィルム等をパターニングすることで形成し、この土台３４に可動部材３１を接着、もしくは溶着固定した。その後、各液流路１０を構成する複数の溝と吐出口１８と共通液室１３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１に接合することで形成した。
【０１９７】
次に、図１０や図２３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。
【０１９８】
大まかには、素子基板１上に第２液流路１６の壁を形成し、その上に分離壁３０を取り付け、さらにその上に第１液流路１４を構成する溝等が設けられた溝付き部材５０を取り付ける。もしくは、第２液流路１６の壁を形成した後、この壁の上に分離壁３０を取り付けた溝付き部材５０を接合することでヘッドの製造を行った。
【０１９９】
さらに第２液流路の作製方法について詳しく説明する。
【０２００】
図２４（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。
【０２０１】
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）１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ュウムボライドやチッ化タンタル等からなる発熱体２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１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：Ａ１８９）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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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の流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、キヤノン（株）製：ＭＰＡ−６００を用いて行い、約６００ｍＪ／ｃｍ２ の露光量で行った。
【０２０４】
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１６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。
【０２０５】
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のダイヤモンドブレードを取り付けたダイシングマシン（東京精密製：ＡＷＤ−４０００）で各々のヒータボード１に切断、分離した。分離されたヒータボード１を接着剤（東レ製：ＳＥ４４００）でアルミベースプレート７０上に固定した（図２７）。次いで、予めアルミベースプレート７０上に接合しておいたプリント配線基板７１と、ヒータボード１とを直径０．０５ｍｍのアルミワイヤ（図示略）で接続した。
【０２０６】
次に、このようにして得られたヒータボード１に、図２４（ｅ）に示すように、上述の方法で溝付部材５０と分離壁３０との接合体を位置決め接合した。すなわち、分離壁３０を有する溝付部材とヒータボード１とを位置決めし、押さえバネ７８により係合、固定した後、インク・発泡液用供給部材８０をアルミベースプレート７０上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付部材５０とヒータボード１とインク・発泡液用供給部材８０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。
【０２０７】
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５０と分離壁３０とをあらかじめ先の工程で接合しておくことで、第１液流路１４と可動部材３１の位置精度を高めることができる。
【０２０８】
このようにして製造された液体吐出ヘッドを用いて、前述したような第１の例から第３の例に示すエージング処理を行うことによって、製造時に発生したバリを除去し、可動部材を変位しやすくすることができ、これにより安定した吐出を行うことが可能となる。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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、ラミネート後、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。
【０２１１】
次に、図２５（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。
【０２１２】
本実施例においては、（ａ）に示すように、ＳＵＳ基板１００上に厚さ１５μｍのレジスト１０１を第２の液流路の形状でパターニングした。
【０２１３】
次に、（ｂ）に示すように、ＳＵＳ基板１００に対して電気メッキを行ってＳＵＳ基板１００上にニッケル層１０２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、アノード側に電極を付け、カソード側に既にパターニングしたＳＵＳ基板１００を取り付け、メッキ液の温度を５０℃とし、電流密度を５Ａ／ｃｍ２とした。
【０２１４】
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１００に超音波振動を与え、ニッケル層１０２の部分をＳＵＳ基板１００から剥離し、所望の第２の液流路を得た。
【０２１５】
一方、電気熱変換用素子を配設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１を、予めプリント基板１０４が接合されたアルミベースプレート７０に接合し、プリント基板７１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上に、図２５（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の実施例と同様に分離壁を固定した天板と押さえバネによって係合・密着されるため、天板接合時に位置ズレが発生しない程度に固定されていれば十分である。
【０２１６】
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１００ｍＪ／ｃｍ２として約３秒間で固定を完了した。
【０２１７】
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。なお、本製造方法においても、前述した例と同様なエージング処理を行う。
【０２１８】
次に、図２６（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。
【０２１９】
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１００ａを有する厚さ１５μｍのＳＵＳ基板１００の両面にレジスト３１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。
【０２２０】
この後、（ｂ）に示すように、素子基板１００のアライメント穴１００ａに合わせて、露光装置（キヤノン（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１０３を除去した。露光は８００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で行った。
【０２２１】
次に、（ｃ）に示すように、両面のレジスト１０３がパターニングされたＳＵＳ基板１００を、エッチング液（塩化第２鉄または塩化第２銅の水溶液）に浸漬し、レジスト１０３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。
【０２２２】
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１上に、エッチングされたＳＵＳ基板１００を位置決め固定して第２の液流路４を有する液体吐出ヘッドを組み立てた。
【０２２３】
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４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に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。なお、本製造方法においても前述した例と同様なエージング処理を行う。
【０２２４】
以上説明したように、本実施例の製造方法によれば、素子基板状に予め第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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
以上説明したような製造方法において可動部材３１のエージング処理を行うことによって、可動部材３１に発生したバリを効果的に取り除くことができ、これにより、可動部材３１を変位しやすくすることができ、安定した吐出を行うことが可能となる。
【０２２７】
＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞
次に、上記実施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。
【０２２８】
図２７は、前述した液体吐出ヘッドを含む液体吐出ヘッドカートリッジの模式的分解斜視図であり、液体吐出ヘッドカートリッジは、主に液体吐出ヘッド部２００と液体容器９０とから概略構成されている。
【０２２９】
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８０、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３０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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
＜液体吐出装置＞
図２８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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
次に、図２９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記録装置全体のブロック図である。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
また、本記録装置には、エージング処理を行うための駆動条件等を含む制御プログラムや、発熱体２の発泡駆動の回数を制御するための制御プログラムを内蔵した記憶手段を具えることができる。この記憶手段としては、例えば、ＲＯＭ３０３等を用いることができる。また、カウンタ等を具えて、発泡駆動の回数を制御することも可能である。
【０２４２】
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。
【０２４３】
また上述の記録装置として、各種の紙やＯＨＰ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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
＜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。
【０２４６】
図３０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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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２０３ａ〜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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
＜ヘッドキット＞
以下に、本発明の液体吐出ヘッドを有するヘッドキットを説明する。図３１は、このようなヘッドキットを示した模式図であり、このヘッドキットは、インクを吐出するインク吐出部５１１を有する本発明のヘッド５１０と、このヘッドと不可分もしくは分離可能な液体容器であるインク容器５２０と、このインク容器にインクを充填するためのインクを保持したインク充填手段とを、キット容器５０１内に納めたものである。
【０２５６】
インクを消費し終わった場合には、インク容器の大気連通口５２１やヘッドとの接続部や、もしくはインク容器の壁に開けた穴などに、インク充填手段の挿入部（注射針等）５３１の一部を挿入し、この挿入部を介してインク充填手段内のインクをインク容器内に充填すればよい。
【０２５７】
このように、本発明の液体吐出ヘッドと、インク容器やインク充填手段等を一つのキット容器内に納めてキットにすることで、インクが消費されてしまっても前述のようにすぐに、また容易にインクをインク容器内に充填することができ、記録の開始を迅速に行うことができる。
【０２５８】
なお、本実施例のヘッドキットでは、インク充填手段が含まれるもので説明を行ったが、ヘッドキットとしては、インク充填手段を持たず、インクが充填された分離可能タイプのインク容器とヘッドとがキット容器５１０内に納められている形態のものであってもよい。
【０２５９】
また、この図３１では、インク容器に対してインクを充填するインク充填手段のみを示しているが、インク容器の他に発泡液を発泡液容器に充填するための発泡液充填手段をキット容器内に納めた形態のものであってもよい。
【発明の効果】
【０２６０】
以上説明したように、本発明によれば、１流路構造又は２流路構造の液体吐出ヘッドにおいて、ヘッドを出荷前の段階で、発熱部材を所定の駆動条件にて駆動させ液流路内に設けられた可動部材を可変してエージング処理を行うようにしたので、液流路内での可動部材を変位しやすくすることができ、これにより、出荷後の経時的変化をなくして安定した吐出を行うことができる。また、これにより、発熱部材を安定化して駆動制御できるため、発泡の安定性を向上させることができ、さらに発熱部材の駆動に対する可動部材の応答性を高めることができる。
【０２６１】
以下、本発明に付随する効果を列挙する。
【０２６２】
上述したような、エージング処理を行った可動部材を用いる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。
【０２６３】
また、本発明によれば、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。
【０２６４】
また、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。
【０２６５】
また、２流路構成のヘッドにおいて発泡液として、発泡しやすい液体や、発熱体上への堆積物（こげ等）が生じにくい液体を用いることで、吐出液の選択の自由度が高くなり、発泡が生じにくい高粘性液体、発熱体上に体積物を生じやすい液体等、従来のバブルジェット吐出方法で吐出することが困難であった液体についても良好に吐出することができた。さらに熱に弱い液体等も、この液体に熱による悪影響を与えず吐出することができた。
【０２６６】
また、本発明の液体吐出ヘッドのエージング工程を含む製造方法によると、上述のような液体吐出ヘッドを精度良く製造でき、また部品点数を少なく、安価に、しかも容易に製造することができる。
【０２６７】
また、本発明のエージング処理された液体吐出ヘッドを記録用の液体吐出記録ヘッドとして用いることで、さらに高画質な記録を達成することができた。
【０２６８】
また、本発明のエージング処理された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。
【０２６９】
また、本発明のエージング処理された液体吐出ヘッドを有するヘッドカートリッジやヘッドキットを用いることで、ヘッドの利用、再利用を容易に成すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２７０】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における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】  本発明の第２の実施の形態における液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図７】  本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図８】  本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘッドの断面図である。
【図９】  本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘッド（１流路構造）の模式断面図である。
【図１０】  本発明の他の実施の形態における液体吐出ヘッド（２流路構造）の断面図である。
【図１１】  図１０の液体吐出ヘッドの部分破断斜視図である。
【図１２】  可動部材の動作を説明するための図である。
【図１３】  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１４】  可動部材と液流路の構造を説明するための図である。
【図１５】  可動部材の他の形状を説明するための図である。
【図１６】  発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図である。
【図１７】  可動部材と発熱体との配置関係を示す図である。
【図１８】  発熱体のエッジと支点までの距離と可動部材の変位量の関係を示す図である。
【図１９】  発熱体と可動部材との配置関係を説明するための図である。
【図２０】  本発明の液体吐出ヘッドの縦断面図である。
【図２１】  駆動パルスの形状を示す模式図である。
【図２２】  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２３】  本発明のヘッドの分解斜視図である。
【図２４】  本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第１実施例を説明するための工程図である。
【図２５】  本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第２実施例を説明するための工程図である。
【図２６】  本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第３実施例を説明するための工程図である。
【図２７】  液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図である。
【図２８】  液体吐出装置の概略構成図である。
【図２９】  装置ブロック図である。
【図３０】  液体吐出記録システムを示す図である。
【図３１】  ヘッドキットの模式図である。
【図３２】  従来の可動部材の縁周部にバリが発生した形状を示す斜視図である。
【図３３】  従来の可動部材の縁周部にバリが発生した場合の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０２７１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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