(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、発熱体が発生する熱により液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜を、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で前記気泡を利用して変位せしめることにより前記吐出口から液体を吐出する液体吐出方法において、
前記可動分離膜の、前記発熱体と対向する領域の中央部から見て、液体の流れ方向に関して前記可動分離膜の下流側部分を前記可動分離膜の上流側部分よりも相対的に前記吐出口側へ大きく変位させる工程を有することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記工程は、前記気泡の成長過程の途中以降になされることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項３】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記工程は、前記気泡の成長過程の実質的に初期以降に継続してなされることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項４】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記工程は、前記可動分離膜が初期状態から変位する範囲が少なくとも前記下流側に徐々に広がる期間を含むことを特徴とする液体吐出方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出方法において、
前記工程は、前記可動分離膜が変位する方向を規制する方向規制手段によって、前記可動分離膜の、前記発熱体と対向する領域の中央部から見て、液体の流れ方向に関して前記可動分離膜の下流側部分を前記可動分離膜の上流側部分よりも相対的に前記吐出口側へ大きく変位させる工程であることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項６】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記工程は、前記可動分離膜としてその形状が予め規定されたものを用いることによって、前記可動分離膜の、前記発熱体と対向する領域の中央部から見て、液体の流れ方向に関して前記可動分離膜の下流側部分を前記可動分離膜の上流側部分よりも相対的に前記吐出口側へ大きく変位させる工程であることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項７】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記工程は、前記可動分離膜のたるみの伸縮を利用することによって、前記可動分離膜の、前記発熱体と対向する領域の中央部から見て、液体の流れ方向に関して前記可動分離膜の下流側部分を前記可動分離膜の上流側部分よりも相対的に前記吐出口側へ大きく変位させる工程であることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項８】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記工程は、前記第２の液流路内での前記気泡の成長を、前記第２の液流路内にて液体の流れ方向に関して相対的に上流側よりも下流側の方が気泡が大きくなるように規制することによって、前記可動分離膜の、前記発熱体と対向する領域の中央部から見て、液体の流れ方向に関して前記可動分離膜の下流側部分を前記可動分離膜の上流側部分よりも相対的に前記吐出口側へ大きく変位させる工程であることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項９】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記工程での前記可動分離膜は、前記第２の液流路から前記第１の液流路に向かって鼻形状をなしていることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体吐出方法において、
前記可動分離膜を、初期状態にて前記可動分離膜上の所定の点よりも上流側に位置していた前記可動分離膜上の点が、前記工程にて前記所定の点よりも下流側に位置するように変位させることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の液体吐出方法において、
前記気泡を消泡させる消泡工程を有し、
該消泡工程において、前記可動分離膜と該可動分離膜の変位方向を規制するための可動部材とが互いに一体となって変位することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項１２】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位するとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液体吐出装置において、
該可動分離膜は、弾性を有し、該弾性によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位するとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、前記気泡発生領域の中央部分よりも下流側にたるみ部を有し、該たるみ部の伸縮によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位するとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、前記気泡発生領域と面する部分が他の領域と比べて厚さが厚く構成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、前記気泡発生領域と面する部分が他の領域と比べて厚さが厚く構成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１７】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記可動分離膜に隣接して配され、前記可動分離膜を、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位せしめる可動部材を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の液体吐出装置において、
前記可動部材は、前記気泡発生領域と面する部分の上流側端部よりも下流側に自由端、該自由端よりも上流側に支点をそれぞれ具備し、気泡の発生により前記支点を軸として変位することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の液体吐出装置において、
前記可動部材は、前記可動分離膜の前記第１の液流路側に配されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２０】
請求項１７または請求項１８に記載の液体吐出装置において、
前記可動部材は、前記可動分離膜の前記第２の液流路側に配されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２１】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の液体吐出装置において、
前記可動部材は、前記第１の液流路側に湾曲した湾曲部を具備することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の液体吐出装置において、
前記湾曲部は、前記気泡発生領域の中央部分よりも液体の流れ方向上流側に配されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２３】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記第２の液流路は、前記可動分離膜を、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位せしめるように気泡の成長を規制する形状を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の液体吐出装置において、
前記第２の液流路は、前記気泡発生領域よりも下流側まで設けられていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の液体吐出装置において、
前記第２の液流路の下流側端部の流路壁は、前記第１の液流路側に向かうにつれて第２の液流路の長さが長くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２６】
請求項２３に記載の液体吐出装置において、
該第２の液流路の幅が、上流側から下流側に向かうにつれて徐々に広くなっていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２７】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記気泡発生領域の前記可動分離膜と対向する位置に設けられ、前記気泡を発生させるための熱を発生する発熱体と、
前記可動分離膜の前記第１の液流路側に、前記気泡発生領域近傍に前記発熱体を含むように形成された開口部を具備して配され、前記可動分離膜の変位を制限することにより、前記可動分離膜を、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位せしめる可動分離膜変位規制部材とを有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜変位規制部材の開口部の面積は、前記発熱体の面積よりも大きいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２９】
請求項２７に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜変位規制部材の開口部の中心が、前記発熱体の中心よりも下流側に設けられていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜変位規制部材の開口部の中心が、前記発熱体の中心よりも下流側に設けられていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３１】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記第２の液流路は、前記可動分離膜を、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位せしめるように気泡の成長を規制する流抵抗を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の液体吐出装置において、
該第２の液流路は、内部の流抵抗が前記気泡発生領域の中心より下流側が上流側よりも大きくなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３３】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記第１の液流路は、前記可動分離膜を、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位せしめるような形状を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の液体吐出装置において、
前記第１の液流路のうち前記可動分離膜の可動領域上の流抵抗は、相対的に下流側よりも上流側の方が大きいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３５】
請求項３３に記載の液体吐出装置において、
前記第１の液流路の高さが、上流側から下流側に向かうにつれて高くなっていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３６】
請求項３３に記載の液体吐出装置において、
前記第１の液流路は、相対的に上流側における高さが下流側における高さよりも少なくとも一部分において低くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３７】
請求項３６に記載の液体吐出装置において、
前記第１の液流路は、前記可動分離膜が前記第１の液流路側に変位した際に流路壁と前記可動分離膜とが少なくとも一部において接するように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３８】
請求項３６に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、前記気泡発生領域の中央部分よりも液体の流れ方向上流側にたるみ部を有し、該たるみ部の伸縮により、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位するとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３９】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記可動分離膜と所定の間隔を設けて略平行に配され、前記可動分離膜を、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位せしめる可動部材を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の液体吐出装置において、
前記可動部材は、前記気泡発生領域と面する部分の上流側端部よりも下流側に自由端、該自由端よりも上流側に支点をそれぞれ具備し、気泡の発生により前記支点を軸として変位することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４１】
請求項３９または請求項４０に記載の液体吐出装置において、
前記可動部材は、前記可動分離膜の前記第１の液流路側に配されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４２】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位するとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位するような厚さを有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４３】
請求項４２に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、その厚さが上流側から下流側に向かうにつれて徐々に薄くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４４】
請求項４２に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、所定の位置を境に、下流側の厚さが上流側の厚さよりも薄くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４５】
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記可動分離膜の前記気泡発生領域に面する部分に、非発泡時に前記第２の液流路側に突出し、発泡時に前記第１の流路側に突出するように配され、前記可動分離膜を、気泡の発生によって、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して相対的に前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも前記吐出口側へ大きく変位せしめる凸形状部を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４６】
請求項４５に記載の液体吐出装置において、
前記凸形状部は、相対的に下流側における突出高さが上流側における突出高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４７】
請求項４６に記載の液体吐出装置において、
前記凸形状部の変位に伴う最大容積が、前記気泡発生領域において発生する気泡の最大膨張体積よりも大きいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４８】
請求項４６に記載の液体吐出装置において、
前記凸形状部の変位に伴う最大容積が、前記気泡発生領域において発生する気泡の最大膨張体積よりも小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４９】
請求項４７または請求項４８に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜の前記第１の液流路側に、前記可動分離膜に隣接して配され、前記気泡発生領域と面する部分の上流側端部よりも下流側に自由端、該自由端よりも上流側に支点をそれぞれ具備し、気泡の発生により前記支点を軸として変位する可動部材を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５０】
請求項１７、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１または請求項４９に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜と前記可動部材とは、前記気泡の消泡に伴って互いに一体となって変位することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５１】
請求項１２乃至２６のいずれか１項に記載の液体吐出装置において、
前記気泡発生領域の前記可動分離膜に対向する位置に、前記気泡を発生させるための熱を発生する発熱体を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５２】
請求項３１乃至５１のいずれか１項に記載の液体吐出装置において、
前記気泡発生領域の前記可動分離膜に対向する位置に、前記気泡を発生させるための熱を発生する発熱体を有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５３】
請求項２７、請求項２８、請求項２９、請求項３０、請求項５１または請求項５２に記載の液体吐出装置において、
前記気泡発生領域において発生した気泡の下流部分は、前記発熱体の面積中心より下流側で発生した気泡であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５４】
請求項５１乃至５３のいずれか１項に記載の液体吐出装置において、
前記可動分離膜は、前記発熱体の面積中心より前記吐出口側に、前記発熱体の面積中心に対して前記吐出口とは反対側に設けられた支点を起点として前記第１の液流路側に変位する自由端が位置することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５５】
請求項２７、請求項２８、請求項２９、請求項３０、請求項５１または請求項５２に記載の液体吐出装置において、
前記気泡は、前記発熱体において発生する熱によって液体に膜沸騰現象を生じさせることにより発生する気泡であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５６】
請求項１２乃至５７のいずれか１項に記載の液体吐出装置において、
前記第１の液流路に供給される液体と前記第２の液流路に供給される液体とは互いに異なる液体であることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５７】
請求項５６に記載の液体吐出装置において、
前記第２の液流路に供給される液体は、前記第１の液流路に供給される液体に比べて、低粘度性、発泡性、熱安定性のうち少なくとも１つの性質において優れている液体であることを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱エネルギー等による気泡の発生によって、所望の液体を吐出する液体吐出方法及び液体吐出装置に関し、特に、気泡の発生を利用して変位する可動分離膜を用いる液体吐出方法及び液体吐出装置に関する。
【０００２】
なお、本発明における「記録」とは、文字や図形等のように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、パターン等のように意味を持たない画像を付与することをも意味するものである。
【０００３】
【従来の技術】
熱等のエネルギーをインクに与えることで、インクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒体上に付着させて画像形成を行なうインクジェット記録方法、いわゆるバブルジェット記録方法が従来から知られている。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置には、特公昭６１−５９９１１号公報や特公昭６１−５９９１４号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発熱体（電気熱変換体）とが一般的に設けられている。
【０００４】
上記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ともに、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができる等の多くの優れた点を有している。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンター、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。
【０００５】
他方、従来の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は、前述の発熱体による直接加熱気泡形成では、良好な吐出が行われない場合もある。
【０００６】
これに対して、本願出願人は、特開昭５５−８１１７２号公報に、発泡液と吐出液とを分離する可撓性膜を介して、発泡液を熱エネルギーによって発泡させて吐出液を吐出する方法を提案している。この方法における可撓性膜と発泡液との構成は可撓性膜がノズルの一部に設けられているものであるが、それに対して、ヘッド全体を上下に分離する大きな膜を用いる構成が特開昭５９−２６２７０号公報に開示されている。この大きな膜は、液路を形成する２つの板材によって挟持されることによって２つの液路内の液体が互いに混合されないことを目的として設けられたものである。
【０００７】
他方、発泡液自体に特徴を持たせ、発泡特性を考慮したものとして、吐出液よりも低沸点の液体を用いる特開平５−２２９１２２号公報に開示されているものや、導電性を有する液体を発泡液として用いる特開平４−３２９１４８号公報に開示されているものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の分離膜を用いた液体吐出方式は、発泡液と吐出液とを分離するだけの構成、あるいは、発泡液自体の改良を行うだけのものであり、実用的な水準ではない。
【０００９】
本発明者達は、分離膜を用いた液滴吐出について吐出液滴を中心に検討したところ、熱エネルギーによる気泡形成がもたらす液体吐出は、分離膜の変化を介在しているために効率が下がってしまい、結果的に実用化されていないという結論に至った。
【００１０】
そこで、本発明者達は、分離膜の分離機能による効果を生かしながら、液体吐出をより高い水準にできる液体吐出方法及び装置を研究することに至った。
【００１１】
本発明は、この研究の中で生まれたもので、液滴吐出のために吐出効率を向上させることができ、吐出液滴の体積、あるいは、吐出速度を安定及び高める画期的な液体吐出方法及び装置を提供するものである。
【００１２】
本発明は、吐出口に連通する吐出液用の第１液流路と、発泡液を供給あるいは移動可能に備えるとともに気泡発生領域を含む第２の液流路と、第１及び第２の液流路を分離する可動分離膜とを備えた液体吐出ヘッドを用いて第１の液流路における吐出液の流れ方向に関して吐出口よりも上流側に可動分離膜の変位領域を有する液体吐出方法及び装置において、吐出効率が向上できるものである。
【００１３】
特に、本発明者達は、気泡発生領域となる空間を小空間とするような場合、すなわち、吐出口よりも吐出液の流れ方向に関して上流側に形成されているが、気泡発生領域自体が発熱部と同等の幅、長さしか持たず、気泡発生領域において気泡が発生した場合、可動性膜はその気泡の発生によって、吐出液の吐出方向に関して垂直方向のみに変位するため、十分な吐出速度を得ることができず、効率的な吐出動作を行うことができないという問題があることも解明した。この場合における原因が、閉鎖された小空間のみで、常に同じ発泡液が繰り返し使用されるという点にも着眼し、本発明は、効率的な吐出動作を実現させるものでもある。
【００１４】
本発明の第１の目的は、可動性膜により吐出液と発泡液とを実質的に分離、より好ましくは完全に分離する構成において、発泡の圧力によって生じた力で可動性膜を変形させて吐出液に圧力を伝達する際に、圧力が上流側に逃げるのを防止するだけでなく、圧力を吐出口方向に導き、吐出効率を損なうことなく、高い吐出力を得ることができる液体吐出方法及び液体吐出装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、上述した構成によって、発熱体上に堆積する堆積物の量を低減するとともに、吐出液に対して熱的影響を与えず効率良く液体を吐出することができる液体吐出方法及び液体吐出装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の第３の目的は、吐出液の粘度や材質組成にかかわらず、選択自由度が広い液体吐出方法及び液体吐出装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、
液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、発熱体が発生する熱により液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜を、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で前記気泡を利用して変位せしめることにより前記吐出口から液体を吐出する液体吐出方法において、
前記可動分離膜の、前記発熱体と対向する領域の中央部から見て、液体の流れ方向に関して前記可動分離膜の下流側部分を前記可動分離膜の上流側部分よりも相対的に前記吐出口側へ大きく変位させる工程を有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記工程が気泡の成長過程の途中以降になされた場合は、吐出量の一層の増大が図られ、また、前記工程が気泡の成長過程の実質的初期以降に継続してなされた場合は、吐出速度の一層の増大が図られる。
【００１９】
また、前記工程において可動分離膜の変位を規制する方向規制手段によって、可動分離膜の変位を所望のもの、あるいは安定したものとすることができる。
【００２０】
なお、上述した本発明の特徴の上記変位工程を具体的に実施するための構成としては、以下に説明する実施例の構成を挙げることができる。加えて、本発明の技術思想に包含される他の構成によって上記変位工程を達成できるものは、本発明に含まれるものである。
【００２１】
さらに、可動分離膜の形状が予め決められていたり、たるみ部が設けられていれば、気泡の発生に伴って可動分離自体を伸長させる必要がなく、吐出効率が上がるとともに、可動分離膜自体で変位の規制が行われる。
【００２２】
また、第２の液流路内での気泡の成長を規制することによって可動分離膜の変位が規制される場合は、気泡自体に直接作用し、気泡発生初期から可動分離膜の変位の規制が行われる。
【００２３】
ここで、本発明装置の代表的な構成例を挙げておく。以下に言う「方向規制」は、可動分離膜自体の構成（例えば、弾性率の分布や変形伸長部と非変形部との組合せ等あるいは可動分離膜に作用する付加部材または第１の液流路の構造によるもの等の他、これらの組合せの全てを含むものである。本発明の代表的な構成は、液体を吐出する吐出口に連通する第１の液流路と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域を具備する第２の液流路と、
前記第１の液流路と前記第２の液流路とを互いに常に実質的に分離する可動分離膜とを少なくとも有してなる液体吐出装置において、
前記可動分離膜を、前記第１の液流路における液体の流れに関して前記吐出口よりも上流側で変位せしめるとともに、液体の流れ方向に関して前記可動分離膜の下流側部分が前記可動分離膜の上流側部分よりも相対的に前記吐出口側へ大きく変位せしめる方向規制手段を有することを特徴とする。
【００２４】
（作用）
上記のように構成された本発明においては、気泡発生領域における気泡の発生及び成長に伴って、気泡発生領域上に設けられた可動分離膜が、第１の液流路側に変位するが、その際、可動分離膜の下流側部分が、該可動分離膜の上流側部分よりも大きく第１の液流路側に変位するので、気泡の発生による圧力が第１の液流路の吐出口側に導かれる。それにより、第１の液流路内の液体が気泡の発生によって吐出口から効率良く吐出される。
【００２５】
また、可動分離膜の変形領域にたるみ部を設けた場合、気泡の発生及び成長にによりたるみ部が曲線状に変位するから気泡の体積がより有効に可動分離膜の変形に作用するので、さらに効率よく液体が吐出される。
【００２６】
また、可動分離膜の第１の液流路側に、気泡発生領域と面する部分の上流側端部よりも下流側に自由端、該自由端よりも上流側に支点をそれぞれ具備し、可動分離膜に隣接して配された可動部材を設けた場合は、気泡が消泡する際における可動分離膜の第２の液流路への変位が抑制されるので、上流側への液の移動が抑制され、リフィル特性の向上やクロストークの低減が図られる。
【００２７】
また、第２の液流路の形状を、気泡発生領域において発生する気泡による圧力が吐出口側へ導かれやすい形状とした場合も、第１の液流路内の液体が気泡の発生によって吐出口から効率良く吐出される。
【００２８】
また、第１の液流路の形状を、上流側における高さが下流側における高さよりも低くなるような形状とした場合、可動分離膜の下流側部分が、該可動分離膜の上流側部分よりも大きく第１の液流路側に変位するので、気泡の発生による圧力が第１の液流路の吐出口側に導かれ、それにより、第１の液流路内の液体が気泡の発生によって吐出口から効率良く吐出される。
【００２９】
また、可動分離膜を、下流側の厚さが上流側の厚さよりも薄くなるように形成した場合は、気泡発生領域における気泡の成長に対して可動分離膜が吐出口方向に変形しやすくなるので、第１の液流路内の液体が吐出口から効率良く吐出される。
【００３０】
また、非発泡時に第２の液流路側に突出し、発泡時に第１の液流路側に突出する凸形状部を可動分離膜に設けた場合は、気泡発生領域における気泡発生による圧力が凸形状部によって第１の液流路の吐出口側に導かれ、それにより、第１の液流路内の液体が気泡の発生によって吐出口から効率良く吐出される。さらに、凸形状部の内部容積を、気泡発生領域において発生する気泡の最大膨張体積よりも小さくすれば、液体の吐出特性による気泡の膨張体積がばらついた場合においても、凸形状部の変位量が一定となるので、ノズル毎にばらつきのない良好な吐出が行われる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例について説明するが、その前に本発明の基礎となる吐出の基本概念について２つの実施の形態を挙げて説明する。
【００３２】
図１乃至図３は、本発明の液体吐出方法の実施例を説明するものための図であり、吐出口は、第１の液流路の端部域に配されており、吐出口の上流側（第１の液流路における吐出液の流れ方向に関して）に、発生した気泡の成長にしたがって変位する変位可能な可動分離膜の変位領域が存在している。また、第２の液流路は、発泡液を収納し、あるいは、発泡液で充填され（好ましくは、補充可能、より好ましくは、発泡液の移動可能）ており、気泡の発生領域を備えている。
【００３３】
本例では、この気泡発生領域も、上述した吐出液の流れ方向に関して吐出口側よりも上流域に対応して位置する。加えて、分離膜は、気泡発生領域を形成する電気熱変換体よりも長く、可動領域として有するが、上記流れ方向に関して、電気熱変換体の上流側端部と第１の液流路の共通液室との間、好ましくは、該上流側端部に不図示の固定部を有している。したがって、分離膜の実質的な可動範囲は、図１〜図３で理解される。
【００３４】
これらの図における可動分離膜の状態は、可動分離膜自体の弾性、厚さ、あるいは他の付加的構造から得られるもの全てを代表する要素である。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の液体吐出方法の第１の実施の形態（吐出工程の途中から本発明の変位工程を有する場合）を説明するための流路方向の断面図である。
【００３５】
本形態は図１に示すように、吐出口１に直接連通した第１の液流路３内に、第１の共通液室１４３から供給される第１の液体が満たされており、また、気泡発生領域７を有する第２の液流路４に、発熱体２によって熱エネルギーを与えられることにより発泡する発泡用の液体が満たされている。なお、第１の液流路３と第２の液流路４との間には、第１の液流路３と第２の液流路４とを互いに分離する可動分離膜５が設けられている。また、可動分離膜５とオリフスプレート９とは互いに密着固定され、ここでもそれぞれの液流路内の液体が混ざり合うことはない。
【００３６】
ここで、可動分離膜５は、通常、気泡発生領域７において発生する気泡によって変位する際、方向性を持たないか、むしろ、変位自由度の高い共通液室側へ変位が進行する場合がある。
【００３７】
本発明においては、この可動分離膜５の動きに着眼したものであって、可動分離膜５自体に直接的あるいは間接的に作用する変位の方向を規制する手段を設け、それにより、可動分離膜５の気泡によって生じる変位（移動、膨張または伸長等）を吐出口方向に向けるようにした。
【００３８】
図１（ａ）に示す初期状態においては、第１の液流路３内の液体が毛細管力によって吐出口１近傍まで引き込まれている。なお、本形態においては、吐出口１が発熱体２の第１の液流路３への投影領域に対し、第１の液流路３の液体流れ方向に関して下流側に位置している。
【００３９】
この状態において、発熱体２（本形態においては、４０μｍ×１０５μｍの形状を有する発熱抵抗体）に熱エネルギーが与えられると、発熱体２が急速に加熱され、気泡発生領域７の第２の液体に接触する表面は第２の液体を加熱発泡させる（図１（ｂ））。この加熱発泡により生じる気泡６は、米国特許第４，７２３，１２９号に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡であり、発熱体表面全域に一斉にきわめて高い圧力を伴って発生するものである。このときに発生する圧力は、圧力波となって第２の液流路４内の第２の液体を伝搬し、可動分離膜５に作用して、それにより、可動分離膜５が変位して、第１の液流路３内の第２の液体の吐出が開始される。
【００４０】
発熱体２の表面全体に発生した気泡６が急速に成長していくと、膜状となる（図１（ｃ））。発生初期のきわめて高い圧力による気泡６の膨張は、可動分離膜５をさらに変位せしめ、それにより、吐出口１からの第１の液流路３内の第１の液体の吐出が進む。
【００４１】
その後、さらに気泡６が成長すると、可動分離膜５の変位が大きくなる（図１（ｄ））。なお、図１（ｄ）に示す状態までは、可動分離膜５は、可動分離膜５の発熱体２に対向する領域の中央部５Ｃに対してその上流側部５Ａの変位と下流側部５Ｂの変位とがほぼ等しくなるように伸長し続けている。
【００４２】
その後、さらに気泡６が成長すると、気泡６及び変位を続ける可動分離膜５が、それぞれ上流側部５Ａよりも下流側部５Ｂが相対的に大きく吐出口方向に変位し、それにより、第１の液流路３内の第１の液体が、吐出口１方向に直接的に移動せしめられる（図１（ｅ））。
【００４３】
このように、液体を吐出口方向へ直接移動させるように可動分離膜５が下流側の吐出方向へ変位する工程を有することにより、より吐出効率が向上する。さらに、相対的に上流側への液体の移動が少なくなり、ノズル内、特に、可動分離膜５の変位領域への液体のリフィル（上流側からの補充）に有効に作用することになる。
【００４４】
また、図１（ｄ），図１（ｅ）に示すように、可動分離膜５自体も図１（ｄ）から図１（ｅ）に変化するように吐出口方向へ変位する場合、上述した吐出効率及びリフィル効率をさらに向上させることができるとともに、第１の液流路３内の発熱体２の投影領域の第１の液体を吐出口方向へ輸送移動を生じさせ、吐出量の向上を図ることができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の液体吐出方法の第２の実施の形態（初期段階から本発明の変位工程を有する例）を説明するための流路方向の断面図である。
【００４６】
本形態も上述した第１の実施の形態と基本的に同様な構成で、図２に示すように、吐出口１１に直接連通した第１の液流路１３内に、第１の共通液室１４３から供給される第１の液体が満たされており、また、気泡発生領域１７を有する第２の液流路１４に、発熱体１２によって熱エネルギーを与えられることにより発泡する発泡用の液体が満たされている。なお、第１の液流路１３と第２の液流路１４との間には、第１の液流路１３と第２の液流路１４とを互いに分離する可動分離膜１５が設けられている。また、可動分離膜１５とオリフスプレート１９とは互いに密着固定され、ここでもそれぞれの液流路内の液体が混ざり合うことはない。
【００４７】
図２（ａ）に示す初期状態においては、図１（ａ）と同様に、第１の液流路１３内の液体が毛細管力によって吐出口１１近傍まで引き込まれている。なお、本形態においては、吐出口１１が発熱体１２の第１の液流路１３への投影領域に対し、下流側に位置している。
【００４８】
この状態において、発熱体１２（本形態においては、４０μｍ×１１５μｍの形状を有する発熱抵抗体）に熱エネルギーが与えられると、発熱体１２が急速に加熱され、気泡発生領域１７の第２の液体に接触する表面は第２の液体を加熱発泡させる（図２（ｂ））。この加熱発泡により生じる気泡１６は、米国特許第４，７２３，１２９号に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡であり、発熱体表面全域に一斉にきわめて高い圧力を伴って発生するものである。このときに発生する圧力は、圧力波となって第２の液流路１４内の第２の液体を伝搬し、可動分離膜１５に作用して、それにより、可動分離膜１５が変位して、第１の液流路１３内の第２の液体の吐出が開始される。
【００４９】
発熱体１２の表面全体に発生した気泡１６が急速に成長していくと、膜状となる（図２（ｃ））。発生初期のきわめて高い圧力による気泡１６の膨張は、可動分離膜１５をさらに変位せしめ、それにより、吐出口１からの第１の液流路１３内の第１の液体の吐出が進む。このとき、図２（ｃ）に示すように、可動分離膜１５は、初期の段階から可動領域のうち、上流側部１５Ａよりも下流側部１５Ｂの変位が相対的に大きく変位している。それにより、第１の液流路１３内の第１の液体が吐出口１１へ初期から効率良く移動せしめられる。
【００５０】
その後、さらに気泡１６が成長すると、図２（ｃ）の状態に対して可動分離膜１５の変位及び気泡の成長が促進されるため、それに伴って可動分離膜１５の変位も大きくなる（図２（ｄ））。特に、可動領域の下流側部１５Ｂが上流側部１５Ａ及び中央部１５Ｃよりもさらに大きく吐出口方向に変位することにより、第１の液流路１３内の第１の液体が吐出口方向に直接的に加速して移動するとともに、上流側部１５Ａの変位が全工程中で少ないため、上流方向への液移動が少なくなる。
【００５１】
したがって、吐出効率、とりわけ吐出速度を向上させることができるとともに、ノズルの液体のリフィル及び吐出液滴の体積の安定化にも有利となる。
【００５２】
その後、さらに気泡１６が成長すると、可動分離膜１５の下流側部１５Ｂ及び中央部１５Ｃがさらに吐出口方向に変位、伸長し、上述した効果、すなわち、吐出効率及び吐出速度の向上が図られる（図２（ｅ））。特に、この場合の可動分離膜１５の形状においては、断面形状から示されるものだけではなく、液流路の幅方向の変位、伸長も大きくなるため、第１の液流路１３内の第１の液体を吐出口方向に移動させる作用領域が大きくなり、相乗的に吐出効率が向上する。特に、このときの可動分離膜１５の変位形状を人間の鼻の形状に類似していることから鼻形状と称する。なお、この鼻形状においては、図２（ｅ）に示すように、初期状態において上流側に位置していたＢ点が初期状態において下流側に位置していたＡ点よりも下流側に位置するような「Ｓ」字形状や図１（ｃ）のようにこれらのＡ，Ｂ点が同等の位置にあるような形状を含むものとする。
【００５３】
（可動分離膜の変位の形態）
図３は、本発明の液体吐出方法における可動分離膜の変位工程を説明するための流路方向の断面図である。
【００５４】
なお、本形態においては、特に、可動分離膜の可動範囲及び変位の変化に着目して説明を行うため、気泡や第１の液流路や吐出口の図示は省略するが、いずれの図も基本的な構成として、第２の液流路２４のうち、発熱体２２の投影領域近辺が気泡発生領域２７であり、第２の液流路２４と第１の液流路２３とは可動分離膜２５によって、常時、すなわち初期から変位期間にわたって実質的に分離されている。また、発熱体２２の下流側端部（図中Ｈ線）を境に下流側に吐出口、上流側に第１の液体の供給部が設けられている。なお、本形態以降における「上流側」、「下流側」は、可動分離膜の可動範囲の中央部から見て、流路の液体流れ方向に関しての意味である。
【００５５】
図３（ａ）に示すものにおいては、可動分離膜２５が、初期状態から図中▲１▼、▲２▼、▲３▼の順で変位していき、上流側よりも下流側の方が大きく変位する工程を初期から有しており、特に、吐出効率を高めるとともに下流側の変位が第１の液流路２３内の第１の液体を吐出口方向へ押し出すような移動を生じさせる作用があるため、吐出速度の向上を図ることができる。なお、図３（ａ）では、上記可動範囲は実質一定とした。
【００５６】
図３（ｂ）に示すものにおいては、可動分離膜２５が、図中▲１▼、▲２▼、▲３▼の順で変位していくに従って、可動分離膜２５の可動範囲が吐出口側へ移動または拡大している。この形態において、上記可動範囲はその上流側が固定されている。ここで、可動分離膜２５の下流側が上流側よりも大きく変位していくとともに、気泡の成長自体をも吐出口方向に成長させることができるため、吐出効率をより一層高めることができる。
【００５７】
図３（ｃ）に示すものにおいては、可動分離膜２５が、初期状態▲１▼から図中▲２▼に示す状態までは上流側と下流側とが均等または上流側の方がやや大きく変位するが、図中▲３▼から▲４▼に示すようにさらに気泡が成長すると、下流側の方が上流側よりも大きく変位する。それにより、可動領域上部の第１の液体をも吐出口方向へ移動させることができ、吐出効率を向上させることができるとともに、吐出量を増大させることができる。
【００５８】
さらに、図３（ｃ）中▲４▼に示す工程においては、可動分離膜２５のある点Ｕが、初期状態においてそれによりも下流に位置していた点Ｄよりも吐出口側に変位するため、この膨張して吐出口側に突き出した部分によってより一層吐出効率が向上する。なお、この形状を、前述したように鼻形状と称する。
【００５９】
以上説明したような工程を有する液体吐出方法が本発明に含まれるが、図３に示したものはそれぞれ必ずしも独立したものではなく、それぞれの成分をを有する工程も本発明に含まれるものとする。また、鼻形状を有する工程も、図３（ｃ）に示したものだけでなく、図３（ａ），（ｂ）に示したものにも導入可能である。また、図３において用いた可動分離膜においては、伸縮性を有するか否かは問わず、予めたるみを持たせたものでもよい。また、図面上の可動分離膜の厚さは特に寸法上の意味はない。
【００６０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００６１】
なお、本明細書中の「方向規制手段」は、可動分離膜自体の構成もしくは特徴によるもの、気泡発生手段の可動分離膜に対する作用もしくは配置関係、気泡発生領域周囲の流体抵抗関係、可動分離膜に直接あるいは間接的に作用する部材、または、可動分離膜の変位もしくは伸長を規制する部材（手段）のいずれか少なくとも１つを対象とするもので、本願が規定する「変位」をもたらすもの全てを含むものである。したがって、本願発明には、上記方向規制手段の複数（２つ以上）を含む実施形態は当然含まれる。ただし、以下に記載する実施例としては、複数の方向規制手段を任意に組み合せたものは明記していないが、本発明は、以下の実施例に限られることはない。
【００６２】
（実施例１）
図４は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図、（ｃ）は消泡時の状態を示す図である。
【００６３】
図４（ａ）に示すように本実施例においては、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１０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板１１０上に、発泡液用の第２の液流路１０４が設けられ、その上に吐出口１０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路１０３が設けられている。また、第１の液流路１０３と第２の液流路１０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜１０５が設けられており、可動分離膜１０５によって第１の液流路１０３内の吐出液と第２の液流路１０４内の発泡液とが区分されている。なお、可動分離膜１０５においては、発熱体１０２に対向して配され、発熱体１０２における発熱によって気泡が発生する気泡発生領域１０７の少なくとも一部に対面している。さらに、可動分離膜１０５の第１の液流路１０３側には、気泡発生領域１０７上に自由端１３１ａ、自由端１３１ａよりも上流側に支点１３１ｂをそれぞれ有し、可動分離膜１０５に隣接して配された方向規制手段としての可動部材１３１が設けられている。
【００６４】
なお、可動部材１３１の自由端１３１ａにおいては、気泡発生領域１０７に面する部分に設けられていなくても、支点１３１ｂに対して下流側に設けられ、可動分離膜１０５の伸長を吐出口１０１方向に導くものであればよいが、さらに好ましくは発熱体１０２の少なくとも一部に可動分離膜１０５を介して対面させることで、可動分離膜１０５の変位を効率的に制御することができる。特に、発熱体１０２または気泡発生領域１０７の面積中心よりも下流側に可動部材１３１をその自由端１３１ａが位置するように可動分離膜１０５と対面させる位置にすることで、可動部材１３１は発熱体１０２に対し垂直方向に膨張しようとする成分をより吐出口１０１方向に集中させることが可能となるため、吐出効率が飛躍的に向上する。また、自由端１３１ａが気泡発生領域１０７よりも下流側に設けられている場合においても、自由端１３１ａがより大きく変位して可動分離膜１０５を吐出口１０１方向においてより大きく変位させることで、吐出効率が向上する。
【００６５】
いま、発熱体１０２において熱が発せられると、発熱体１０２上の気泡発生領域１０７に気泡１０６が発生し、それにより、可動分離膜１０５が第１の液流路１０３側に変位するが、ここで、可動分離膜１０５においては、可動部材１３１によってその変位が規制される。可動部材１３１においては、気泡発生領域１０７上に自由端１３１ａ、その上流に支点１３１ｂがそれぞれ設けられているため、可動分離膜１０５は、上流側よりも下流側の方が大きく変位するようになる（図４（ｂ））。
【００６６】
つまり、可動分離膜１０５が変位する方向を規制する方向規制手段によって所望の変形や変位を安定的に得ることができる。
【００６７】
このように、気泡１０６の成長にともなって、可動分離膜１０５の下流側の部分が大きく変位し、それにより、気泡１０６の成長が主に吐出口１０１側に伝達され、第１の液流路１０３内の吐出液が吐出口１０１から効率良く吐出される。
【００６８】
その後、気泡１０６が収縮すると可動分離膜１０５が変位前の位置に戻るが、その際、消泡の圧力によって可動分離膜１０５が変位前の位置よりも第２の液流路１０４側に変位してしまう。しかしながら、本実施例においては、可動分離膜１０５が可動部材１３１と一体化されているため、可動分離膜１０５の第２の液流路１０４側への変位が抑制される（図４（ｃ））。
【００６９】
そのため、第１の液流路１０３側の圧力の低下が抑えられ、それにより、メニスカスの後退が抑制され、リフィル特性が向上する。
【００７０】
また、可動部材１３１により、上流側への液の移動が抑制され、リフィル特性の向上やクロストークの低減等の効果が得られる。
【００７１】
以上述べたように、本実施例の構成によれば、吐出液と発泡液とを別液体とし、吐出液を吐出させることができる。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１０３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）を第２の液流路１０４に供給することで良好に吐出させることができる。
【００７２】
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させない液体を選択することにより、発泡を安定化させ、良好な吐出を行うことができる。
【００７３】
さらに、本発明の液体吐出装置の構造においては上述した実施例において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。
【００７４】
また、加熱に弱い液体を用いた場合においても、この液体を第１の液流路１０３に吐出液として供給し、第２の液流路１０４に熱的に変質しにくく良好に発泡を生じさせ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、しかも上述したように高吐出効率、高吐出力で吐出させることができる。
【００７５】
以下に、液体に熱を与えるための発熱体１０２が設けられた素子基板１１０の構成について説明する。
【００７６】
図５は、本発明の液体吐出装置の一構成例を示す縦断面図であり、（ａ）は後述する保護膜がある装置を示す図、（ｂ）は保護膜がない装置を示す図である。
【００７７】
図５に示すように、素子基板１１０上に、第２の液流路１０４と、分離壁となる可動分離膜１０５と、可動部材１３１と、第１の液流路１０３と、第１の液流路１０３を構成する溝が設けられている溝付部材１３２とが設けられている。
【００７８】
素子基板１１０には、シリコン等の基体１１０ｆ上に、絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜またはチッ化シリコン膜１１０ｅが成膜されており、その上に０．０１〜０．２μｍ厚の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１１０ｄと、０．２〜１．０μｍ厚のアルミニウム等の配線電極１１０ｃとがパターニングされている。この２つの配線電極１１０ｃから電気抵抗層１１０ｄに電圧を印加し、電気抵抗層１１０ｄに電流を流して発熱させる。配線電極１１０ｃ間の電気抵抗層１１０ｄ上には、酸化シリコンやチッ化シリコン等の保護層１１０ｂが０．１〜０．２μｍ厚で形成され、さらにその上に、０．１〜０．６μｍ厚のタンタル等の耐キャビテーション層１１０ａが成膜されており、インク等各種の液体から電気抵抗層１１０ｄを保護している。
【００７９】
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１１０ａとして用いられる。
【００８０】
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５（ｂ）に示す。
【００８１】
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。特に、本発明において、発泡のための液体を吐出液と分離して発泡に適したものにできるため、このように保護層がない場合に有利である。
【００８２】
このように、上述した実施例における発熱体１０２の構成としては、配線電極１１０ｃ間の電気抵抗層１１０ｄ（発熱部）だけででもよく、また電気抵抗層１１０ｄを保護する保護層を含むものでもよい。
【００８３】
本実施例においては、発熱体１０２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、本発明は、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。
【００８４】
なお、前述の素子基板１１０には、発熱部を構成する電気抵抗層１１０ｄとこの電気抵抗層１１０ｄに電気信号を供給するための配線電極１１０ｃと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。
【００８５】
また、上述したような素子基板１１０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、電気抵抗層１１０ｄに配線電極１１０ｃを介して矩形パルスを印加し、配線電極１１０ｃ間の電気抵抗層１１０ｄを急峻に発熱させればよい。
【００８６】
図６は、図５に示した電気抵抗層１１０ｄに印加する電圧波形を示す図である。
【００８７】
上述した実施例における液体吐出装置においては、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、本発明における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。
【００８８】
以下に、部品点数の削減を図りながらも、２つの共通液室を有し、各共通液室に異なる液体を良好に分離して導入することができ、コストダウンを可能とする液体吐出装置の構造例について説明する。
【００８９】
以上、図５，６の説明は実施例１の形態で説明したが、基板の構成としては、以下の実施例や他の形態等の本発明に適用可能である。
【００９０】
図７は、本発明の液体吐出装置の一構成例を示す模式図であり、図４及び図５において示した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。
【００９１】
図７に示す液体吐出装置における溝付部材１３２は、吐出口１０１を有するオリフィスプレート１３５と、複数の第１の液流路１０３を構成する複数の溝と、複数の第１の液流路１０３に共通して連通し、第１の液流路１０３に液体（吐出液）を供給するための第１の共通液室１４３を構成する凹部とから概略構成されている。
【００９２】
この溝付部材１３２の下側部分に可動部材１３１と少なくとも一部において接着された可動分離膜１０５を接合することにより、複数の第１の液流路１０３が形成される。溝付部材１３２には、その上部から第１の共通液室１４３内に到達する第１の液体供給路１３３が設けられており、また、その上部から可動部材１３１及び可動分離膜１０５を突き抜けて第２の共通液室１４４内に到達する第２の液体供給路１３４が設けられている。
【００９３】
第１の液体（吐出液）は、図７中矢印Ｃで示すように、第１の液体供給路１３３及び第１の共通液室１４３を経て第１の液流路１０３に供給され、第２の液体（発泡液）は、図７中矢印Ｄで示すように、第２の液体供給路１３４及び第２の共通液室１４４を経て第２の液流路１０４に供給されるようになっている。
【００９４】
なお、本実施例においては、第２の液体供給路１３４が第１の液体供給路１３３と平行して配されているが、本発明は、これに限られることはなく、第１の共通液室１４３の外側に設けられた可動分離膜１０５を貫通して、第２の共通液室１４４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。
【００９５】
また、第２の液体供給路１３４の太さ（直径）に関しては、第２の液体の供給量を考慮して決められ、第２の液体供給路１３４の形状においては、丸形状である必要はなく矩形状等でもよい。
【００９６】
また、第２の共通液室１４４においては、溝付部材１３２を可動分離膜１０５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、基板１１０上にドライフィルムで共有液室枠と第２の液路壁を形成し、可動分離膜１０５を固定した溝付部材１３２と可動分離膜１０５との結合体と基板１１０とを貼り合わせることにより第２の共通液室１４４や第２の液流路１０４を形成してもよい。
【００９７】
図８は、本発明の液体吐出装置の一構成例を示す分解斜視図である。
【００９８】
本実施例においては、アルミニウム等の金属で形成された支持体１３６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１０２としての電気熱変換素子が複数設けられた素子基板１１０が設けられている。
【００９９】
素子基板１１０上には、ＤＦドライフィルムにより形成された第２の液流路１０４を構成する複数の溝と、複数の第２の液流路１０４に連通し、それぞれの第２の液流路１０４に発泡液を供給するための第２の共通液室（共通発泡液室）１４４を構成する凹部と、前述した可動部材１３１が接着された可動分離膜１０５とが設けられている。
【０１００】
溝付部材１３２においては、可動分離膜１０５と接合されることで第１の液流路（吐出液流路）１０３を構成する溝と、この吐出液流路に連通し、それぞれの第１の液流路１０３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）１４３を構成するための凹部と、第１の共通液室１４３に吐出液を供給するための第１の液体供給路（吐出液供給路）１３３と、第２の共通液室１４４に発泡液を供給するための第２の液体供給路（発泡液供給路）１３４とを有している。第２の液体供給路１３４は、第１の共通液室１３３の外側に設けられた可動部材１３１及び可動分離膜１０５を貫通して第２の共通液室１４４に連通する連通路に繁がっており、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１４４に供給することができる。
【０１０１】
なお、素子基板１１０、可動部材１３１、可動分離膜１０５及び溝付部材１３２の配置関係は、素子基板１１０の発熱体１０２に対応して可動部材１３１が配置されており、この可動部材１３１に対応して第１の液流路１０３が設けられている。また、本実施例においては、第２の液体供給路１３４を１つの溝付部材１３２に設けた例について示したが、液体の供給量に応じて複数個設けてもよい。さらに、第１の液体供給路１３３と第２の液体供給路１３４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１３２等を構成する部品のより一層の小型化を図ることも可能である。
【０１０２】
以上説明したように本実施例によれば、第２の液流路１０４に第２の液体を供給する第２の液体供給路１３４と、第１の液流路１０３に第１の液体を供給する第１の液体供給路１３３とが同一の溝付部材１３２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。
【０１０３】
また、第２の液流路１０４に連通した第２の共通液室１４４への第２の液体の供給においては、第１の液体と第２の液体とを分離する可動分離膜１０５を突き抜ける方向で第２の液流路１０４によって行われる構造であるため、可動分離膜１０５と溝付部材１３２と発熱体１０２が形成された基板１１０との貼り合わせ工程が１度で済み、作りやすさが向上するとともに、貼り合わせ精度が向上し、良好に吐出させることができる。
【０１０４】
また、第２の液体は、可動分離膜１０５を突き抜けて第２の共通液室１４４へ供給されるため、第２の液流路１０４への第２の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。
【０１０５】
上述したように本発明においては、可動部材１３１が接着された可動分離膜１０５を有する構成によって、従来の液体吐出装置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させることができる。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。
【０１０６】
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することができる。
【０１０７】
ただし、吐出液の性質として吐出液自身、または発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動分離膜や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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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、従来の液体吐出装置では吐出が困難であった十数ｃｐ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良好に吐出することができ、高画質な記録物を得ることができた。
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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、上述した実施例における構成においては、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。
【０１１１】
次に、本発明の液体吐出装置の製造工程について説明する。
【０１１２】
大まかには、素子基板上に第２の液流路の壁を形成し、その上に可動分離膜を取り付け、さらにその上に第１の液流路を構成する溝等が設けられた溝付部材を取り付ける。もしくは、第２の液流路の壁を形成した後、この壁の上に可動部材が接着された可動分離膜が取り付けられた溝付部材を接合することで装置の製造を行った。
【０１１３】
さらに、第２の液流路の作製方法について詳しく説明する。
【０１１４】
まず、素子基板（シリコンウエハ）上に、半導体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を有する電気熱変換用素子を形成し、その後、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ればよい。
【０１１５】
次に、表面洗浄を行い、密着性を向上させた基板上に、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。
【０１１６】
次に、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。
【０１１７】
次に、ドライフィルムＤＦを、キシレンとブチルセルソルビ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の液流路の壁部分として形成した。さらに、素子基板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。
【０１１８】
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。すなわち、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を接着剤（東レ製：ＳＥ４４００）でアルミベースプレート上に固定した。
【０１１９】
次いで、予めアルミベースプレート上に接合しておいたプリント基板と、ヒータボードとを直径０．０５ｍｍのアルミワイヤで接続した。
【０１２０】
次に、このようにして得られたヒータボードに、上述の方法で溝付部材と可動分離膜との接合体を位置決め接合した。すなわち、可動分離膜を有する溝付部材とヒータボードとを位置決めし、押さえバネにより係合、固定した後、インク・発泡液用供給部材をアルミベースプレート上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付部材とヒータボードとインク・発泡液用供給部材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。
【０１２１】
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、溝付部材と可動分離膜とをあらかじめ、先の工程で接合しておくことで、第１の液流路と可動部材の位置精度を高めることができる。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し、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。
【０１２２】
なお、本実施例においては、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。
【０１２３】
また、第１の液流路等は、吐出口を有するオリフィスプレートと第１の液流路を構成する溝と、複数の第１の液流路に共通に連通し第１の液体をそれぞれの液流に供給するための第１の共通液室を構成する凹部を有する溝付天板を、上述した基板と可動分離膜の結合体に接合することで形成した。可動分離膜は、この溝付天板と第２の液流路壁とできょう持されることで固定される。なお、可動分離膜は基板側に固定されるだけでなく、上述したように、溝付天板に固定された後、基板と位置決め固定しても良い。
【０１２４】
方向規制手段となる可動部材１３１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。
【０１２５】
また、可動分離膜１０５の材質としては、前述したポリイミドの他、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、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、シリコンゴム、ポリサルフォン、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、成型性が良好で、弾性があり薄膜化が可能な樹脂、およびその化合物が望ましい。
【０１２６】
また、可動分離膜１０５の厚さは、分離壁としての強度を達成でき、膨張、収縮が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。
【０１２７】
（実施例２）
図９は、本発明の液体吐出装置の第２の実施例を示す図であり、（ａ）は非発泡時における流路方向の断面図、（ｂ）は発泡時における流路方向の断面図、（ｃ）は（ａ）に示した図面の第２の液流路から第１の液流路を見た図である。
【０１２８】
図９（ａ），（ｃ）に示すように本実施例においては、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１０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板１１０上に、発泡液用の第２の液流路１０４が設けられ、その上に吐出口１０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路１０３が設けられている。気泡発生領域１０７の上流側の端部よりも下流側に自由端、上流側に支点をそれぞれ有し、方向規制手段である可動部材１３１が設けられており、第１の液流路１０３と第２の液流路１０４との間の開口部に設けられた可動分離膜１０５と可動部材１３１とは、可動部材１３１の自由端側の一部となる接着部１３１ｃにおいて互いに接着されており、それにより、第１の液流路１０３と第２の液流路１０４とが常に実質的に分離されている。
【０１２９】
いま、発熱体１０２において熱が発せられると、発熱体１０２上の気泡発生領域１０７に気泡１０６が発生し、それにより、可動分離膜１０５が第１の液流路１０３側に変位するが、ここで、可動分離膜１０５においては、可動部材１３１によってその変位が制御される。可動部材１３１においては、気泡発生領域１０７上に自由端、その上流に支点がそれぞれ設けられているため、可動分離膜１０５は、上流側よりも下流側の方が大きく変位するようになる（図９（ｂ））。
【０１３０】
このように、気泡１０６の成長にともなって、可動分離膜１０５の下流側の部分が大きく変位し、それにより、気泡１０６の発生による圧力が主に吐出口１０１側に伝達され、第１の液流路１０３内の吐出液が吐出口１０１から効率良く吐出される。また、可動分離膜を全面に覆う必要がなく、コストを削減することができる。
【０１３１】
（実施例３）
図１０は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第３の実施例を示す流路方向の断面図である。
【０１３２】
図１０（ａ）に示すように本実施例においては、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１１２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板１３０上に、発泡液用の第２の液流路１１４が設けられ、その上に吐出口１１１に直接連通した吐出液用の第１の液流路１１３が設けられている。また、第１の液流路１１３と第２の液流路１１４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜１１５が設けられており、可動分離膜１１５によって第１の液流路１１３内の吐出液と第２の液流路１１４内の発泡液とが区分されている。なお、可動分離膜１１５においては、発熱体１１２に対向して配され、発熱体１１２における発熱によって気泡が発生する気泡発生領域１１７の少なくとも一部に対面している。さらに、可動分離膜１１５の第１の液流路１１３側には、気泡発生領域１１７の上流側端部よりも下流側に自由端１５１ａ、自由端１５１ａよりも上流側に支点１５１ｂをそれぞれ有し、可動分離膜１１５に隣接して配された方向規制手段である可動部材１５１が設けられており、可動分離膜１１５と可動部材１５１とは、可動部材１５１の自由端１５１ａ側の一部（気泡発生領域１１７の上流側）となる接着部１５１ｃにおいて互いに接着されていてもよい。なお、可動部材１５１においては、接着部１５１ｃと支点１５１ｂとの間の一部が第１の液流路１１３側に湾曲した湾曲部１５１ｄとなっている。
【０１３３】
以下に、上記のように構成された液体吐出装置における液体吐出動作について説明するが、その前に、図１０に示した可動分離膜１１５の特性について説明する。
【０１３４】
図１１は、本発明の液体吐出装置に用いられる可動分離膜の特性を示す図であり、（ａ）は気泡発生領域において発生した気泡の圧力ｆとそれに対する可動分離膜の応力Ｆとの関係を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示した気泡の体積変化に対する可動分離膜の応力Ｆの特性を示すグラフである。
【０１３５】
図１１に示すように、可動分離膜の応力は、気泡の発生初期の気泡の体積ＶＢが小さなうちは気泡の体積ＶＢの増加に伴って指数関数的に増加するが、全体的に膨張していくにしたがって可動分離膜の膜厚が薄くなり、応力が弱くなるため、ある変曲点に達すると応力が減少に転じる。
【０１３６】
ここで、図１０にもどり、本実施例における液体吐出動作について説明する。
【０１３７】
発熱体１１２において熱が発せられると、発熱体１１２上の気泡発生領域１１７に気泡１１６が発生し、それにより、可動分離膜１１５のうち、可動部材１５１の湾曲部１５１ｄの下部が伸長する（図１０（ｂ））。
【０１３８】
さらに、気泡１１６が大きく成長すると、可動分離膜１１５が伸長し、第１の液流路１１３側に変位し始める（図１０（ｃ））。
【０１３９】
その後、さらに気泡１１６が成長すると、可動分離膜１１５がさらに第１の液流路１１３側に変位しようとするが、上流側は支点１５１ｂによって固定されているため、変位が抑制され、自由端１５１ａ側である下流側が大きく変位することになる（図１０（ｄ））。
【０１４０】
このように、気泡１１６の成長にともなって、可動分離膜１１５の下流側の部分が大きく変位し、それにより、気泡１１６の発生による圧力が主に吐出口１１１側に伝達され、第１の液流路１１３内の吐出液が吐出口１１１から効率良く吐出される。
【０１４１】
この状態において、可動分離膜１１５の応力は、上流側では伸長が抑制されるために図１１（ｂ）におけるＣ点で保持され、下流側では伸長がより強調されるために図１１（ｂ）におけるＥ点となる。したがって、可動分離膜１１５全体の応力分布においては、上流側における応力が下流側における応力よりも大きくなる分布となる。
【０１４２】
その後、気泡１１６が収縮すると可動分離膜１１５が変位前の位置に戻ろうとするが（図１０（ｅ））、その際、上述したような応力分布によって、気泡１１６の上流側が収縮速度が速く、下流側が収縮速度が遅くなる。そのため、可動分離膜１１５全体の応力分布は、上流側における応力が徐々に小さくなり、下流側における応力が徐々に大きくなるように推移する。
【０１４３】
そして、消泡の負圧によって、可動分離膜１１５のうち、可動部材１５１の湾曲部１５１ｄの下部が変位前の位置よりも第２の液流路１０４側に変位してしまうが、可動部材１５１の湾曲部１５１ｄが設けられているため、第１の液流路１１３側の圧力の低下が抑えられ、それにより、メニスカスの後退が抑制され、リフィル特性が向上する（図１０（ｆ））。
【０１４４】
また、可動部材１５１により、上流側への液の移動が抑制され、リフィル特性の向上やクロストークの低減等の効果が得られる。
【０１４５】
（実施例４）
図１２は、本発明の液体吐出装置の第４の実施例を示す図であり、（ａ）は流路方向の断面図、（ｂ）は上面図である。
【０１４６】
本実施例は図１２に示すように、第１の実施例に示したものに対して、可動部材１６１が、自由端１６１ａが設けられた下流側に向かうにしたがってその幅が狭くなるような台形の形状となっている点のみが異なり、その他の構成については同様である。
【０１４７】
上記のように構成された液体吐出装置においては、可動部材１６１が、その幅が下流側に向かうにしたがって狭くなるような台形の形状となっているため、可動部材１６１が変形しやすく、気泡発生領域１０７において発生する気泡の圧力に対して可動分離膜１０５が効率良く変位するようになる。
【０１４８】
そのため、吐出効率の向上及び吐出量の増大を図ることができる。
【０１４９】
また、本実施例における自由端１６１ａにおいては、より好ましくは、発熱体１０２の中心よりも上流側に位置するように構成されていれば、上述した効果がさらに向上する。
【０１５０】
（実施例５）
図１３は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第５の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。また、図１４は、図１３に示した液体吐出装置の部分破断斜視図である。
【０１５１】
図１３及び図１４に示すように本実施例においては、実施例１と同様に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２０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板２１０上に、発泡液用の第２の液流路２０４が設けられ、その上に吐出口２０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路２０３が設けられている。また、第１の液流路２０３と第２の液流路２０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜２０５が設けられており、可動分離膜２０５によって第１の液流路２０３内の吐出液と第２の液流路２０４内の発泡液とが区分されている。
【０１５２】
ここで、発熱体２０２の面方向上方の投影部分に位置する部分の可動分離膜２０５には、発熱体２０２に対向するように面して、吐出口２０１側に自由端を有する方向規制手段である肉厚部２０５ａが、また、自由端の吐出口２０１側にたるみ部２０５ｃがそれぞれ設けられており、後述するように、発泡液の発泡によって肉厚部２０５ａが第１の液流路２０３側に変位するとともに、たるみ部２０５ｃによって、吐出口２０１側の変形が大きくなるように動作する（図１３（ｂ））。
【０１５３】
本実施例においては、たるみ部を設けることにより、可動分離膜を膨張させなくてよいため、吐出効率を高めることができる。
【０１５４】
また、可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａに対して吐出口２０１とは反対側には凹部２０５ｂが形成されており、肉厚部２０５ａの変位を生じさせやすくするためのヒンジ部となっている。なお、凹部２０５ｂにおいては、肉厚部２０５ａの厚さあるいは材質によっては、肉厚部２０５ａが変位しやすいものであれば設けなくても良い。
【０１５５】
ただし、凹部２０５ｂは、肉厚部２０５ｂが変位する際の支点２０５ｄの役割を担う部分であり、凹部２０５ｂが設けられていないものにおいても、変位の起点となる場所としての支点２０５ｄを構成している。
【０１５６】
また、肉厚部２０５ａにおいては、液体の吐出動作によって、共通液室（不図示）から肉厚部２０５ａを経て吐出口２０１側へ流れる液体の流れの上流側に支点２０５ｄを持ち、この支点２０５ｄに対して下流側に自由端を持つように、発熱体２０２に面した位置に発熱体２０２を覆うような状態で発熱体２０２から１０〜１５μｍ程度の距離を隔てて設けられている。なお、発熱体２０２と肉厚部２０５ａとの間が気泡発生領域２０７となる。
【０１５７】
発熱体２０２を発熱させることにより、可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａと発熱体２０２との間の気泡発生領域２０７内の発泡液に熱が作用し、発泡液に膜沸騰現象に基づく気泡が発生する。気泡の発生に基づく圧力は、可動分離膜２０５に優先的に作用し、可動分離膜２０５は図１３（ｂ）に示すように、凹部２０５ｂを中心に肉厚部２０５ａが吐出口２０１側に大きく開くように変位する。それにより、気泡発生領域２０７において発生した気泡による圧力が吐出口２０１側に導かれる。
【０１５８】
さらに、方向規制手段の側方の可動分離膜に蛇腹状部が入っている場合、発泡の圧力によって、方向規制手段の自由端側の可動分離膜は、側方に可動分離膜がある場合に比べ、ふくらみに制約がなくなるので、より吐出口方向に大きくふくらむため、高い吐出効率と吐出力を得ることができる。
【０１５９】
この場合、方向規制手段が閉じたとき、可動分離膜の蛇腹状部は実質的に密閉となり、第１の液と第２の液とを遮断することができる。また、変位したとき、第１の液流路壁によって、方向規制手段側方から外への発泡の圧力の逃げを防止することができるため、蛇腹状部のない場合に比べて吐出効率及び吐出力を損なうことはない。
【０１６０】
以下に、上記のように構成された液体吐出装置の吐出動作について詳細に説明する。
【０１６１】
図１５は、図１３及び図１４に示した液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【０１６２】
図１５（ａ）においては、発熱体２０２に電気エネルギー等のエネルギーが印加されておらず、発熱体２０２において熱は発生していない。なお、肉厚部２０５ａは、基板２０１と略平行な第１の位置にある。
【０１６３】
ここで重要なことは、肉厚部２０５ａが、発熱体２０２における発熱によって発生した気泡に対して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、気泡の下流側が肉厚部２０５ａに作用するように、液流路構造上では少なくとも発熱体２０２の面積中心より下流（発熱体２０２の面積中心を通って流路の長さ方向に直交する線より下流）の位置まで肉厚部２０５ａが配されている。
【０１６４】
ここで、発熱体２０２に電気エネルギー等が印加されると、発熱体２０２が発熱して発生した熱によって気泡発生領域２０７内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡２０６が発生する。気泡２０６が発生すると、可動分離膜２０５のたるみ部２０５ｃは、肉厚部２０５ａが、気泡２０６の発生に基づく圧力により、気泡２０６の圧力の伝搬方向を吐出口方向に導くように第１の位置から第２の位置へ変位する（図１５（ｂ））。
【０１６５】
ここで重要なことは、前述したように、可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａの自由端を下流側（吐出口側）に配置し、支点２０５ｄを上流側（共通液室側）に位置するように配置して、肉厚部２０５ａの少なくとも一部を発熱体２０２の下流部分すなわち気泡２０６の下流部分に対面させることである。
【０１６６】
さらに気泡２０６が成長すると、気泡発生に伴う圧力に応じて可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａが第１の液流路２０３側にさらに変位する。これに伴い、自由端側たるみ部２０５ｃは、吐出方向に大きくふくらみ、また、支点側のたるみ部２０５ｃは、肉厚部２０５ａが吐出口方向へのふくらむ力で引っ張られてシフトするのをアシストする。この結果、発生した気泡２０６は上流より下流に大きく成長し、肉厚部２０５ａが第１の位置を大きく越える（図１５（ｃ））。
【０１６７】
このように、気泡２０６の成長に応じて可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａが第１の液流路２０３側に徐々に変位していくことによって、自由端側に気泡２０６が成長し、たるみ部２０５ｃが吐出口方向に大きくふくらむため、気泡２０６の発生による圧力が吐出口２０１方向に均一に向かう。それにより、吐出口２０１からの液体の吐出効率が高まる。なお、可動分離膜２０５は、発泡圧を吐出口２０１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２０６の成長方向を制御することができる。
【０１６８】
その後、気泡２０６が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅すると、第２の位置まで変位していた可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａは、気泡２０６の収縮による負圧と可動分離膜２０５自身のばね性による復元力によって図１５（ａ）に示した初期の位置（第１の位置）に戻る（図１５（ｄ））。また、消泡時には、吐出された液体の体積分を補うために、上流側すなわち共通液室側からＶＤ１，ＶＤ２に示すように、また、吐出口２０１側からＶＣに示すように液体が流れ込んでくる。
【０１６９】
以上述べたように、本実施例の構成によると、可動分離膜に設けられた方向規制手段が、圧力を効率良く吐出口方向に伝搬させるため、より高吐出効率、高吐出力で加熱に弱い液体や、高粘性液体等を吐出することができる。
【０１７０】
図１６は、図１３〜図１５に示した液体吐出装置の可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａと第２の液流路２０４との配置関係を説明するための図であり、（ａ）は、肉厚部２０５ａを上方から見た図、（ｂ）は、可動分離膜２０５を外した第２の液流路２０４を上方から見た図、（ｃ）は、肉厚部２０５ａと第２の液流路２０４との配置関係をこれら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、下方が吐出口２０１の配置方向である。
【０１７１】
第２の液流路２０４においては、発熱体２０２の前後で狭窄部２０９が設けられており、発泡時の圧力が第２の液流路２０４を伝って逃げることを抑止するような室（発泡室）構造となっている。本発明の場合、発泡液と吐出液とは、可動分離膜２０５によって、完全に分離されているため、実質的に、発泡液の消費はないに等しい。しかし、物流保管環境における発泡液の蒸発分の補充や、長時間連続運転で発生する発泡室内の泡だまりを除去する目的で、発泡液の充填を少量ながら行なう。従って、狭窄部２０９に於ける間隔を数μｍ〜十数μｍと非常に狭くすることができ、第２の液流路２０４において発生した発泡時の圧力を周囲にあまり逃がすことなく、集中して可動分離膜２０５に向けることができ、この圧力による可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａの第１の液流路２０３側への変位によって、第１の液流路２０３内の液体を、効率よく、また、高い吐出力によって吐出することができる。ここで、第２の液流路２０４の発泡室の下流側の狭窄部２０９は、発泡室に残留した泡を抜くための流路である。
【０１７２】
なお、第２の液流路２０４の形状においては、上述した構造に限られるものではなく、気泡発生に伴う圧力が、効果的に可動分離膜に伝達できる形状であれば良い。
【０１７３】
また、本実施例おいては、発熱体２０２として、４０μｍ×１０５μｍの形状のものを用い、可動分離膜２０５は、発熱体２０２が設けられた発泡室を覆うような状態で設けられているが、本発明における発熱体２０２や可動分離膜２０５の大きさや形状、配置は、これらに限られることなく、発泡時の圧力を吐出圧として有効に利用できる形状および配置にすれば良い。
【０１７４】
また、本実施例においては、厚さ１５μｍの感光性樹脂（ドライフィルム）を基板２１０上にラミネートし、パターニングすることで第２の液流路２０４を構成する流路壁を形成しているが、本発明は、これに限られることなく、実施例１と同様に流路壁の材質としては、発泡液に対して耐溶剤性があり、流路壁形状を容易に形成できるものであれば良い。
【０１７５】
以下に、部品点数の削減を図りながらも、２つの共通液室を有し、各共通液室に異なる液体を良好に分離して導入することができ、コストダウンを可能とする液体吐出装置の構造例について説明する。
【０１７６】
図１７は、本発明の液体吐出装置の一構成例を示す模式図であり、図１３〜図１６において示した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。
【０１７７】
図１７に示す液体吐出装置における溝付部材２３２は、実施例１と同様に、吐出口、オリフィスプレート２３５、複数の第１の液流路２０３を構成する複数の溝と、複数の第１の液流路２０３に共通して連通し、第１の液流路２０３に液体（吐出液）を供給するための第１の共通液室２４３を構成する凹部とから概略構成されている。
【０１７８】
この溝付部材２３２の下側部分に可動分離膜２０５を内部が発熱体とほぼ対面するように接合することにより、複数の第１の液流路２０３が形成される。溝付部材２３２には、その上部から第１の共通液室２４３内に到達する第１の液体供給路２３３が設けられており、また、その上部から可動分離膜２０５を突き抜けて第２の共通液室２４４内に到達する第２の液体供給路２３４が設けられている。
【０１７９】
第１の液体（吐出液）は、図１７中矢印Ｃで示すように、第１の液体供給路２３３を及び第１の共通液室２４３を経て第１の液流路２０３に供給され、第２の液体（発泡液）は、図１７中矢印Ｄで示すように、第２の液体供給路２３４及び第２の共通液室２４４を経て第２の液流路２０４に供給されるようになっている。
【０１８０】
図１８は、本発明の液体吐出装置の一構成例を示す分解斜視図である。
【０１８１】
本実施例においても、実施例１とアルミニウム等の金属で形成された支持体２３６上に、発熱体２０２が複数設けられた素子基板２１０が設けられている。
【０１８２】
素子基板２１０上には、第２の液路壁により形成された第２の液流路２０４を構成する複数の溝と、複数の第２の液流路２０４に連通し、それぞれの第２の液流路２０４に発泡液を供給するための第２の共通液室（共通発泡液室）２４４を構成する凹部と、前述した肉厚部２０５ａが設けられた可動分離膜２０５とが設けられている。
【０１８３】
溝付部材２３２においては、可動分離膜２０５と接合されることで第１の液流路（吐出液流路）２０３を構成する溝と、この吐出液流路に連通し、それぞれの第１の液流路２０３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）２４３を構成するための凹部と、第１の共通液室２４３に吐出液を供給するための第１の液体供給路（吐出液供給路）２３３と、第２の共通液室２３４に発泡液を供給するための第２の液体供給路（発泡液供給路）２３４とを有している。第２の液体供給路２３４は、第１の共通液室２４３の外側に設けられた可動分離膜２０５を貫通して第２の共通液室２４４に連通する連通路に繁がっており、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２４３に供給することができる。
【０１８４】
なお、素子基板２１０、可動分離膜２０５及び溝付部材２３２の配置関係は、素子基板２１０の発熱体２０２に対応して肉厚部２０５ａが配置されており、この肉厚部２０５ａに対応して第１の液流路２０３が設けられている。
【０１８５】
以下に、上述した肉厚部を有する可動分離膜の製法について述べる。
【０１８６】
肉厚部を有する可動分離膜は、ポリイミド樹脂から成り、以下の方法で作製した。
【０１８７】
図１９は、図１３〜図１８に示した液体吐出装置における可動分離膜の作製工程を説明するための図である。
【０１８８】
まず、図１９（ａ）に示すようなシリコンのミラーウエハ上金属あるいは樹脂で可動分離膜のたるみになる部分が形成されたものに、離型剤を塗布した後、上述の液状のポリイミド樹脂をスピンコートして厚さ約３μｍの膜を形成する（図１９（ｂ））。
【０１８９】
次に、この膜を紫外線照射して硬化させた後、更に一層スピンコートする。
【０１９０】
次に、２層目の樹脂層に対し、肉厚部２０５ａとなる部分を露光し、現像する（図１９（ｃ））。
【０１９１】
これにより、肉厚部２０５ａが薄膜上に形成される（図１９（ｄ））。
【０１９２】
その後、この膜をミラーウエハ上よりはがし、上述した第２の液流路が形成された基板上に位置決め、貼り付けることで、作製した（図１９（ｅ））。
【０１９３】
（実施例６）
図２０は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第６の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【０１９４】
本実施例は図２０に示すように、図１３に示したものに対して、方向規制手段を、第１の液流路２１３と第２の液流路２１４を隔てる可動分離膜２１５の一部とせずに、可動部材２３１として別部材としている。
【０１９５】
本実施例においては、方向規制手段と可動分離膜とが別部材であるため、たるみ部は、前述した実施例とは反対側に配設した。たるみ部の向きについては、気泡発生に伴う圧力がたるみ部を吐出口方向にふくらませられれば良いため、特に向きに制約はない。
【０１９６】
可動分離膜２１５は、上述した第５の実施例におけるものと同様の方法によって一様の厚さに形成される。
【０１９７】
また、方向規制手段となる可動部材２３１は、ニッケルの電鋳によって作製した。
【０１９８】
なお、吐出液、発泡液の供給については、第５の実施例において示したものと同様で良い。本実施例の液体吐出装置によれば、方向規制手段を別体にすることで組立て工程は第５の実施例において示したものよりも一工程増えるが、可動分離膜２１５と方向規制手段とが別体となっているため、一部品当りのコストを低減させることが可能となるほか、ニッケルによるバネ性を有効に利用して、ふくらんだ可動分離膜を効率よく、元の位置に復帰させることが可能となる。
【０１９９】
本実施例においては、可動部材２３１にニッケルを使用したが、本発明は、ニッケルに限られるものではなく、可動部材２３１として良好に動作するための弾性を有していれば良い。
【０２００】
図２１は、図２０に示した液体吐出装置の変形例における液体吐出方法を説明するための図である。
【０２０１】
図２１に示すように本変形例においては、発熱体３０２に面した可動分離膜３０５の下流側にたるみ部３２５ａが配設され、発熱体３０２に面した可動分離膜３０５の上流側が方向規制手段の機能を有した構成となっている。
【０２０２】
図２１（ａ）においては、発熱体３０２に電気エネルギー等のエネルギーが印加されておらず、発熱体３０２において熱は発生していない。この状態においては、たるみ部３２５ａは、第２液流路側にたるんでいる。
【０２０３】
ここで、発熱体３０２に電気エネルギー等が印加されると、発熱体３０２が発熱して発生した熱によって気泡発生領域３０７内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡３０６が発生する。気泡３０６が発生すると、可動分離膜３０５のたるみ部３２５ａが、気泡３０６の発生に基づく圧力により、気泡３０６の圧力の伝搬方向を吐出口方向に導くように第１の位置から第１の液流路３０３側の第２の位置へ変位する（図２１（ｂ））。
【０２０４】
さらに気泡３０６が成長すると、気泡発生に伴う圧力に応じて可動分離膜３０５のたるみ部３２５ａが第１の液流路３０３側にさらに変位する（図２１（ｃ））。
【０２０５】
その後、気泡３０６が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅すると、第２の位置まで変位していた可動分離膜３０５のたるみ部３０５ａは、気泡３０６の収縮による負圧と可動分離膜３０５自身のばね性による復元力によって初期の位置（第１の位置）に戻る（図２１（ｄ））。
【０２０６】
（実施例７）
図２２は、本発明の液体吐出装置の第７の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【０２０７】
図２２に示すように本実施例においては、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３０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板３１０上に、発泡液用の第２の液流路３０４が設けられ、その上に吐出口３０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路３０３が設けられている。また、第１の液流路３０３と第２の液流路３０４との間に、ほとんど弾性のない薄膜で形成された可動分離膜３０５が設けられており、可動分離膜３０５によって第１の液流路３０３内の吐出液と第２の液流路３０４内の発泡液とが区分されている。
【０２０８】
ここで、発熱体３０２の面方向上方の投影部分に位置する部分の可動分離膜３０５は、非発泡時においては第２の液流路３０４側に突出しており、図２２（ａ）に示すように、可動分離膜の基準面３０５Ｂから突出している距離Ｌが第１の液流路３０３の吐出口３０１側である下流側の方が共通液室（不図示）側である上流側よりも長くなっている。したがって、図２２（ｂ）では。この形状が逆転し、本願の発明でいう変位工程をなしうる。
【０２０９】
つまり、可動分離膜の形状が予め規定されていることにより、所望の変位を安定的に得ることができ、さらに、方向規制手段を可動分離膜自体で兼ねることができ、シンプルな構造となる。
【０２１０】
なお、この突出している部分である凸形状部３０５ａの変位に伴う最大容積（図２２（ａ）と図２２（ｂ）の各々の凸形状部がなす容積の和）は、気泡発生領域３０７において発生する気泡の最大膨張体積よりも大きく形成されている。
【０２１１】
また、可動分離膜３０５のうち凸形状部３０５ａが形成されていない面と発熱体３０２の面との間は、５〜２０μｍ程度の距離に設定されている。なお、発熱体３０２と凸形状部３０５ａとの間が気泡発生領域３０７となる。
【０２１２】
ここで、発熱体３０２に電気エネルギー等が印加されると、発熱体３０２が発熱して発生した熱によって気泡発生領域３０７内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡３０６が発生する。気泡３０６が発生すると、可動分離膜３０５の凸形状部３０５ａが、気泡３０６の発生に基づく圧力により、気泡３０６の圧力の伝搬方向を吐出口方向に導くように第１の位置から第１の液流路３０３側の第２の位置へ変位する。
【０２１３】
本実施例においては、可動分離膜３０５が凸形状部３０５ａの変位によって第１の液流路３０３側に変位するように形成されているため、可動分離膜３０５が気泡の発生によって伸びて第１の液流路３０３側に変位するものと比べて、気泡の発生によるエネルギーが効率的に可動分離膜３０５の変位に寄与され、効率的な吐出が行われる。さらに、可動分離膜３０５の凸形状部３０５ａが、その最大変位容積が気泡発生領域３０７において発生する気泡の最大膨張体積よりも大きくなるように形成されているため、気泡の成長が規制されず、吐出のさらなる効率化が図られる。
【０２１４】
また、本実施例においては、可動分離膜３０５が予め第２の液流路３０４側に突出しているため、気泡３０６の発生に基づく圧力により、気泡３０６の圧力の伝播方向を吐出口方向に導くように可動分離膜３０５が第１の位置から第２の位置へ変位する際の変位量が大きくなり、吐出口３０１からの液体の吐出効率が向上する。また、可動分離膜３０５の凸形状部３０５ａにおいては、その長さＬが、共通液室側よりも吐出口３０１側の方が長くなっているため、吐出液用の第１の液流路３０３内において気泡３０６の発生に基づく圧力を吐出口３０１側へ伝播しやすく、吐出口３０１からの液体の吐出効率が向上する。
【０２１５】
その後、気泡３０６が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅すると、第２の位置まで変位していた可動分離膜３０５の凸形状３０５ａは、気泡３０６の収縮による負圧と可動分離膜３０５自身のばね性による復元力によって初期の位置（第１の位置）に戻る。
【０２１６】
さらに、本発明の液体吐出装置の構造においては上述した実施例において説明したような効果をも生じるため、さらに一層高吐出効率、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。
【０２１７】
（実施例８）
図２３は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第８の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【０２１８】
図２３に示すように本実施例においては、図２２に示したものに対して、可動分離膜３０５と第１の液流路３０３との間に可動分離膜３０５の変位を規制する変位可能な可動部材３３１が設けられており、可動部材３３１は発泡時及び消泡時において可動分離膜３０５と一体となって変位する。その他の構成については、同様である。なお、可動部材３３１においては、ニッケルの電鋳によって作製されている。また、吐出液及び発泡液の供給については、第７の実施例において示したものと同様でよい。
【０２１９】
上記のように構成された液体吐出装置においては、気泡発生時における可動分離膜３０５の変位可能量も安定的に大きく確保することができる。さらに、可動部材３３１により、可動分離膜３０５の変位を吐出口方向へ導く作用を強化させることも可能である。また、非発泡時に可動分離膜３０５が第２の液流路３０４側に突出していることにより、発泡時において突出部分上の液体をも吐出口３０１に導くことができる。また、可動部材３３１によって、可動分離膜３０５の凸形状部３０５ａが第２の液流路３０４側に突出する力が補助されている。
【０２２０】
なお、本実施例においては、可動部材３３１にニッケルを使用したが、本発明はこれに限られず、可動部材３３１として良好に動作するための弾性を有していればよい。
【０２２１】
（実施例９）
図２４は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第９の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【０２２２】
発熱体に電気エネルギーが印加されると、発熱体において発生した熱によって気泡発生領域内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰にともなって気泡が発生するが、その際、製造上や環境条件等によるばらつき要素により、気泡の最大膨張体積は常に一定になるとは限らず、また、ノズル毎に異なっている場合もある。
【０２２３】
そこで、本実施例においては図２４に示すように、可動分離膜３１５の凸形状部３１５ａの最大変位容積が、気泡発生領域３０７において発生する気泡３１６の最大膨張体積よりも小さくなるように形成されている。
【０２２４】
具体的には、液体の吐出特性による気泡３１６の膨張体積のばらつきは±１０％であるため、可動分離膜３１５の凸形状部３１５ａの最大変位容積が、気泡発生領域３０７において発生する気泡３１６の最大膨張体積の８０％以下となるように形成する。
【０２２５】
それにより、液体の吐出特性による気泡３１６の膨張体積がばらついた場合においても、発泡時における可動分離膜３１５の凸形状部３１５ａの変位量が常に一定となり、吐出液の吐出量が一定となって、ノズル毎にばらつきのない良好な吐出を行うことができる。
【０２２６】
（実施例１０）
図２５は、本発明の液体吐出装置の第１０の実施例を示す図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す流路方向の断面図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す流路方向の断面図、（ｃ）は第２の液流路の構成を示す図である。
【０２２７】
図２５に示すように本実施例においては、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４０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板４１０上に、発泡液用の第２の液流路４０４が設けられ、その上に吐出口４０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路４０３が設けられている。また、第１の液流路４０３と第２の液流路４０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜４０５が設けられており、可動分離膜４０５によって第１の液流路４０３内の吐出液と第２の液流路４０４内の発泡液とが区分されている。
【０２２８】
発熱体４０２を発熱させることにより、可動分離膜４０５と発熱体４０２との間の気泡発生領域４０７内の発泡液に熱が作用し、発泡液に膜沸騰現象に基づく気泡が発生する。気泡の発生に基づく圧力は、可動分離膜４０５に優先的に作用し、可動分離膜４０５は図２５（ｂ）に示すように吐出口４０１側に大きく開くように変位する。それにより、気泡発生領域４０７において発生した気泡による圧力が吐出口４０１側に導かれる。
【０２２９】
本実施例においては、第２の液流路４０４が発熱体４０２の直上である気泡発生領域４０７よりもさらに下流側まで設けられており、それにより、発熱体４０２の直上よりも下流側の流抵抗が小さくなり、発熱体４０２における発熱により発生した気泡による圧力を下流側に導きやすくなっている。このため、可動分離膜４０５も吐出口４０１側に変位し、高い吐出効率と吐出力が得られる。
【０２３０】
また、第２の液流路内での気泡の成長を規制することにより、気泡自身に直接作用することができるため、気泡発生初期から効果が得られる。
【０２３１】
さらに、気泡４０６が収縮する際、気泡４０６の収縮に伴う圧力によって可動分離膜４０５が変位前の位置に素早く復帰するため、圧力の作用方向の制御に加え、第１の液流路４０３に吐出液をリフィルする速度が高まり、高速の印字においても安定した吐出が得られる。
【０２３２】
（実施例１１）
図２６は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１１の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【０２３３】
図２６に示すように本実施例においては、第２の液流路４１４の発熱体４０２よりも吐出口側の壁が、吐出口側に広がるようなテーパ状に形成されており、これにより、気泡発生領域４０７及びその近傍の流抵抗は、吐出口に向かうにしたがって小さくなり、発熱体４０２における発熱により発生した気泡４１６の圧力を吐出口方向へ導きやすく、第１０の実施例と同様に、高吐出効率及び高吐出力が得られる。
【０２３４】
図２７は、図２６に示した液体吐出装置の変形例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は第２の液流路壁の一部が階段状に形成されているものを示す図、（ｂ）は第２の液流路壁の一部がある曲率半径で形成されているものを示す図である。
【０２３５】
図２７（ａ）に示すものにおいては、第２の液流路４２４の発熱体４０２よりも吐出口側の壁が、吐出口側に広がるような階段状に形成されており、また、図２７（ｂ）に示すものにおいては、第２の液流路４３４の発熱体４０２よりも吐出口側の壁が、吐出口側に広がるようなある曲率半径で形成されているため、いずれの場合も、気泡発生領域４０７及びその近傍の流抵抗は、吐出口に向かうにしたがって小さくなり、発熱体４０２における発熱により発生した気泡の圧力を吐出口方向へ導きやすく、図２６に示したものと同様に、高吐出効率及び高吐出力が得られる。
【０２３６】
（実施例１２）
図２８は、本発明の液体吐出装置の第１２の実施例を示す図であり、（ａ）は第２の液流路と発熱体との位置関係を示す上面図、（ｂ）は（ａ）に示した斜視図であり、図２８（ａ）中左側が吐出口の配置方向である。
【０２３７】
本実施例における第２の液流路は図２８に示すように、図２５に示したものに対して発熱体４４２の近傍において、第２の液流路４４４の幅が上流側から下流側に向かうにつれて徐々に広くなっている。
【０２３８】
以下に、上記のように構成された液体吐出装置における吐出動作について詳細に説明する。
【０２３９】
図２９は、図２８に示した液体吐出装置における吐出動作を説明するための図であり、（ａ）は図２８に示したＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図２８に示したＡ−Ａ断面図、（ｃ）は図２８に示したＣ−Ｃ断面図である。
【０２４０】
図２９（Ｉ）においては、発熱体４４２に電気エネルギーが印加されておらず、発熱体４４２において熱は発生していない。なお、可動分離膜４４５は、基板４２０と略平行な第１の位置にある。
【０２４１】
ここで、発熱体４４２に電気エネルギーが印加されると、発熱体４４２が発熱して発生した熱によって気泡発生領域４４７内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡４４６が発生する（図２９（ＩＩ））。
【０２４２】
発生した気泡４４６は発熱体４４２における発熱によって急速に成長していくが、その際、第２の液流路４４４が図２９に示したような形状であるため、上流側においてはその中央部が、下流側においてはその両端部がそれぞれ大きく成長し、それにともなって可動分離膜４４５が変位する（図２９（ＩＩＩ））。
【０２４３】
さらに、気泡４４６が成長すると、下流側における中央部が最も大きく成長し、それにともなって可動分離膜４４５の下流側が大きく変位する（図２９（ＩＶ））。
【０２４４】
その後、気泡４４６が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅すると、変位していた可動分離膜４４５が、気泡４４６の収縮による負圧と可動分離膜４４５自身のばね性による復元力によって初期の位置に戻る（図２９（Ｖ））。
【０２４５】
このように、気泡４４６の発生により生じる圧力が徐々に下流側、すなわち吐出口側に向かうようになる。
【０２４６】
これにより、気泡発生領域４４７及びその近傍の流抵抗は、吐出口に向かうにしたがって小さくなり、発熱体４４２における発熱により発生した気泡の圧力を吐出口方向へ導きやすく、第１０の実施例と同様に、高吐出効率及び高吐出力が得られる。また、発熱体４４２の投影部の第１の液体をも吐出口方向へ輸送することができ、吐出量が向上する。
【０２４７】
図３０は、図２８に示した液体吐出装置の変形例を示す図であり、（ａ）は発熱体の近傍の第２の液流路の幅が上流側から下流側に向かうにつれて階段状に徐々に広くなっているものを示す図、（ｂ）は発熱体の近傍の第２の液流路の幅が上流側から下流側に向かうにつれてある曲率半径でもって徐々に広くなっているものを示す図、（ｃ）は発熱体の近傍の第２の液流路の幅が上流側から下流側に向かうにつれて（ｂ）とは逆の曲率半径で徐々に広くなっているものを示す図である。なお、いずれの図においても、図中左側が吐出口の配置方向である。
【０２４８】
図３０（ａ）に示すものにおいては、発熱体４４２の近傍の第２の液流路４５４の幅が上流側から下流側に向かうにつれて階段状に徐々に広くなっており、また、図３０（ｂ）に示すものにおいては、発熱体４４２の近傍の第２の液流路４６４の幅が上流側から下流側に向かうにつれてある曲率半径でもって徐々に広くなっており、また、図３０（ｃ）に示すものにおいては、発熱体４４２の近傍の第２の液流路４７４の幅が上流側から下流側に向かうにつれて（ｂ）とは逆の曲率半径で徐々に広くなっているため、いずれの場合も、気泡発生領域及びその近傍の流抵抗は、吐出口に向かうにしたがって小さくなり、発熱体４４２における発熱により発生した気泡の圧力を吐出口方向へ導きやすく、高吐出効率及び高吐出力が得られる。
【０２４９】
（実施例１３）
図３１は、本発明の液体吐出装置の第１３の実施例を示す液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【０２５０】
本実施例においては、先の各実施例と同様に、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５０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板５１０上に、発泡液用の第２の液流路５０４が設けられ、その上に吐出口５０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路５０３が設けられている。また、第１の液流路５０３と第２の液流路５０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜５０５が設けられており、可動分離膜５０５によって第１の液流路５０３内の吐出液と第２の液流路５０４内の発泡液とが区分されている。さらに本実施例において特徴的なことは、可動分離膜５０５の第１の液流路５０３側に、気泡発生領域５０７近傍に開口部を有し、可動分離膜５０５の変位を制限する可動分離膜変位規制部材５３１が設けられていることである。
【０２５１】
以下に、図３１を用いて本実施例の液体吐出装置の吐出動作について詳細に説明する。
【０２５２】
図３１（ａ）においては、発熱体５０２に電気エネルギー等のエネルギーが印加されておらず、発熱体５０２において熱は発生していない。なお、可動分離膜５０５は、基板５１０と略平行な第１の位置にある。
【０２５３】
ここで重要なことは、可動分離膜変位規制部材５３１の開口部の中心が発熱体５０２の中心よりも下流側に設けられていることであり、それにより、可動分離膜５０５の可動領域の中心が発熱体５０２の中心よりも下流側に位置することになる。
【０２５４】
ここで、発熱体５０２に電気エネルギー等が印加されると、発熱体５０２が発熱して発生した熱によって気泡発生領域５０７内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡５０６が発生する。可動分離膜５０５の可動領域の中心が発熱体５０２の中心よりも下流側に位置しているため、可動分離膜５０５は気泡５０６の圧力によって発熱体５０２よりも下流側において変位しやすくなっている（図３１（ｂ））。
【０２５５】
さらに気泡５０６が成長すると、気泡発生に伴う圧力に応じて可動分離膜５０５が第１の液流路５０３側にさらに変位する。この結果、発生した気泡５０６は上流より下流に大きく成長し、可動分離膜５０５が第１の位置を大きく越える（図３１（ｃ））。
【０２５６】
その後、気泡５０６が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の減少によって収縮していくと、それにともなって、第２の位置まで変位していた可動分離膜５０５は、気泡５０６の収縮による負圧によって図３１（ａ）に示した初期の位置（第１の位置）に徐々に戻っていく（図３１（ｄ））。
【０２５７】
そして、気泡５０６が消滅すると、可動分離膜５０５が初期の位置（第１の位置）に戻る（図３１（ｅ））。また、消泡時には、吐出された液体の体積分を補うために、上流側すなわち共通液室側からＶＤ１，ＶＤ２に示すように、また、吐出口５０１側からＶＣに示すように液体が流れ込んでくる。このとき、発泡時に発熱体５０２から下流側（吐出口側）への液体の流れがあったため、ＶＤ１，ＶＤ２の流れが大きくなり、リフィル速度の向上及びメニスカスの後退量の減衰に大きく役立っている。
【０２５８】
ここで、可動分離膜５３１の開口部においては図３１に示すように、厚み方向が曲面形状になっており、それにより、この部分での可動分離膜５０５の応力集中が緩和され、強度劣化が少なく、耐久性が向上する。
【０２５９】
以下に、上述した液体吐出装置の構成ならびに製法について述べる。
【０２６０】
図３２は、図３１に示した液体吐出装置の発熱体５０２と第２の液流路５０４と可動分離膜変位規制部材５３１との配置関係を説明するための図であり、（ａ）は発熱体５０２と第２の液流路５０４との位置関係を示す図、（ｂ）は可動分離膜変位規制部材５３１を上から見た図、（ｃ）は発熱体５０２と第２の液流路５０４と可動分離膜変位規制部材５３１との配置関係を示す図、（ｄ）は可動分離膜５０５の変位可能領域を示す図であり、いずれの図も図中左側が吐出口の配置方向である。
【０２６１】
図３２（ｄ）に示すように、本形態においては、第２の液流路５０４壁で囲まれた部分が可動分離膜５０５の下方変位可能領域となり、また、可動分離膜変位規制部材５３１の開口部内が可動分離膜５０５の上方変位可能領域となり、可動分離膜５０５の可動領域の中心は発熱体５０２の中心よりも下流側に位置している。
【０２６２】
なお、図３２（ｂ）に示すように、可動分離膜変位規制部材５３１の開口部５３１ａにおいては、四隅が曲線形状となっており、それにより、可動分離膜５０５が破れる虞れがなくなり、耐久性が向上する。
【０２６３】
第２の液流路５０４においては、発熱体５０２の前後で第５の実施例と同じ目的のための狭窄部５０９が設けられているが、発熱体５０２の吐出口５０１側においては空間が大きく設けられている。
【０２６４】
以上述べたように、本実施例の構成によると、可動分離膜の可動領域の中心を発熱体の中心よりも下流側に位置することにより、気泡発生に伴う圧力に応じて変位した可動分離膜が下流側に成長するため、加熱に弱い液体や、高粘性の液体等を効率良く、高い吐出圧で吐出することができる。さらに、第１の液流路内の液体の輸送作用により、吐出量のさらなる増大が図られる。
【０２６５】
（実施例１４）
図３３は、本発明の液体吐出装置の第１４の実施例を示す流路方向の断面図である。
【０２６６】
図３３に示すように本実施例においては、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６０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板６１０上に、発泡液用の第２の液流路６０４が設けられ、その上に吐出口６０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路６０３が設けられている。また、第１の液流路６０３と第２の液流路６０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜６０５が設けられており、可動分離膜６０５によって第１の液流路６０３内の吐出液と第２の液流路６０４内の発泡液とが区分されている。
【０２６７】
発熱体６０２を発熱させることにより、発泡液に膜沸騰現象に基づく気泡が発生する。ここで、第２の液流路６０４内において、発熱体６０２の面積中心より下流側の流抵抗Ｒ１が上流側の流抵抗Ｒ２よりも大きくなるような構成とすれば、気泡の発生に基づく圧力のうち、発熱体６０２の面積中心よりも下流側の成分が可動分離膜６０５に優先的に作用し、一方、上流側の成分は可動分離膜６０５だけでなく上流側に作用する。
【０２６８】
このため、気泡の成長が続くと、可動分離膜６０５が吐出口６０１側に大きく変位する。それにより、気泡発生領域６０７において発生した気泡による圧力が吐出口６０１側に導かれる。
【０２６９】
以下に、上記のように構成された液体吐出装置の吐出動作について詳細に説明する。
【０２７０】
図３４は、図３３に示した液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【０２７１】
図３４（ａ）においては、発熱体６０２に電気エネルギー等のエネルギーが印加されておらず、発熱体６０２において熱は発生していない。
【０２７２】
ここで、発熱体６０２に電気エネルギー等が印加されると、発熱体６０２が発熱して発生した熱によって気泡発生領域６０７内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡６０６が発生する。気泡６０６が発生すると、気泡６０６の発生に基づく圧力により、可動分離膜６０５が気泡６０６の伝搬を受けて第１の位置から第２の位置へ変位し始める（図３４（ｂ））。
【０２７３】
ここで重要なことは、前述したように、第２の液流路６０４において、発熱体６０２の面積中心よりも下流側（吐出口側）の圧力成分が可動分離膜６０５に優先的に作用するように、下流側の流抵抗を上流側の流抵抗よりも大きくすることである。
【０２７４】
さらに気泡６０６が成長すると、下流側の圧力成分のうち、水平方向の成分は上述した下流方向の流抵抗を受けて上方へ向けられる。これにより、下流側の圧力成分のほとんどが優先的に可動分離膜６０５に作用し、可動分離膜６０５が第１の液流路６０３側にさらに変位する。これにともなって、可動分離膜６０５は吐出口６０１方向に大きくふくらむ（図３４（ｃ））。
【０２７５】
このように、気泡６０６の成長に応じて可動分離膜６０５の下流側部分が第１の液流路６０３側に徐々に変位していくことによって、下流側に気泡６０６が成長し、可動分離膜６０５が吐出口方向に大きくふくらむため、気泡６０６の発生による圧力が吐出口６０１方向に均一に向かう。それにより、吐出口６０１からの液体の吐出効率が高まる。なお、可動分離膜６０５は、発泡圧を吐出口６０１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６０６の成長方向を制御することができる。
【０２７６】
その後、気泡６０６が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅すると、第２の位置まで変位していた可動分離膜６０５は、気泡６０６の収縮による負圧によって、第１の位置を越えて第２の液流路６０４側に変位した後、図３４（ａ）に示した初期の位置（第１の位置）に戻る（図３４（ｄ））。また、消泡時には、吐出された液体の体積分を補うために、上流側すなわち共通液室側からＶＤ１，ＶＤ２に示すように、また、吐出口４０１側からＶＣに示すように液体が流れ込んでくる。また、第２の液流路６０４においても同様に、上流側から液体が流れ込んでくる。
【０２７７】
以下に、上述した液体吐出装置の構成について述べる。
【０２７８】
図３５は、図３３及び図３４に示した液体吐出装置の第２の液流路６０４の構成を説明するための図であり、可動分離膜６０５が外された第２の液流路６０４を上方から見た図である。なお、図中下方が吐出口の配置方向である。
【０２７９】
第２の液流路６０４においては、発熱体６０２の前後で実施例５と同じ目的のための狭窄部６０９ａ，６０９ｂがそれぞれ設けられており、発泡時の圧力が第２の液流路６０４を伝わって逃げることを防止するような室（発泡室）構造となっている。ここで、第２の液流路６０４の狭窄部６０９ａ，６０９ｂにおいては、下流側（吐出口側）の開口部が上流側（共通液室）側の開口部よりも狭くなるように形成されている。このように、開口部の下流側を狭く形成することにより、第２の液流路６０４における流抵抗を下流側で大きく、上流側で小さくすることができ、気泡の発生により生じた圧力の下流側成分を効果的に、かつ、優先的に可動分離膜６０５に作用させ、第１の液流路６０３側に変位させることで、第１の液流路６０３内の液体を、効率よく、また、高い吐出力によって吐出することができる。ここで、第２の液流路６０４の発泡室の下流側の狭窄部６０９ａは、発泡室に残留した泡を抜くための流路である。
【０２８０】
なお、第２の液流路６０４の形状においては、上述したものに限られるものではなく、気泡発生に伴う圧力が、効果的に可動分離膜６０５に伝達できる形状であればよい。
【０２８１】
以上述べたように、本実施例の構成によると、第２の液流路の発熱体の面積中心よりも下流側の流抵抗を上流側の流抵抗よりも大きくすることにより、気泡の発生に伴う圧力によって変位した可動分離膜が、下流側に成長するため、加熱に弱い液体や高粘性の液体等を効率良く高い吐出圧で吐出することができる。
【０２８２】
（実施例１５）
図３６は、本発明の液体吐出装置の第１５の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【０２８３】
図３６に示すように本実施例においては、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７０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板７１０上に、発泡液用の第２の液流路７０４が設けられ、その上に吐出口７０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路７０３が設けられている。また、第１の液流路７０３と第２の液流路７０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜７０５が設けられており、可動分離膜７０５によって第１の液流路７０３内の吐出液と第２の液流路７０４内の発泡液とが区分されている。
【０２８４】
なお、本実施例における最も大きな特徴は、第１の液流路７０３を構成する天板７０９の高さ、すなわち、発熱体７０２の投影領域における第１液流路７０３の高さが、共通液室（不図示）がある上流側よりも吐出口７０１がある下流側の方が高くなるように形成されていることである。
【０２８５】
上記のように構成された液体吐出装置においては、発熱体７０２を発熱させることにより、発泡液に膜沸騰現象に基づく気泡７０６が発生する。ここで、気泡７０６が発生すると可動分離膜７０５が第１の液流路７０３側に変位するが、第１液流路７０３の高さが上流側よりも下流側の方が高くなるように形成されているため、可動分離膜７０５は上流側よりも下流側において大きく第１の液流路７０３側に変位する。それにより、気泡発生領域において発生した気泡７０６による圧力が吐出口７０１側に導かれる。
【０２８６】
以下に、上記のように構成された液体吐出装置の吐出動作について詳細に説明する。
【０２８７】
図３７は、図３６に示した液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【０２８８】
図３７（ａ）においては、発熱体７０２に電気エネルギー等のエネルギーが印加されておらず、発熱体７０２において熱は発生していない。なお、可動分離膜７０５は、基板７１０と略平行な第１の位置にある。
【０２８９】
ここで、発熱体７０２に電気エネルギー等が印加されると、発熱体７０２が発熱して発生した熱によって気泡発生領域７０７内を満たす発泡液体の一部が加熱され、膜沸騰に伴って気泡７０６が発生する。それにより、可動分離膜７０５の気泡発生領域７０７に面している部分が全体的に第１の液流路７０３側に変位する（図３７（ｂ））。
【０２９０】
さらに気泡７０６が成長すると、気泡発生に伴う圧力に応じて可動分離膜７０５が第１の液流路７０３側にさらに第２の位置へと変位するが、その際、第１液流路７０３の高さが上流側よりも下流側の方が高くなるように形成されているため、可動分離膜７０５は上流側よりも下流側において大きく第１の液流路７０３側に変位する（図３７（ｃ））。それゆえ、吐出効率の一層の公序うを図ることができる。
【０２９１】
その後、気泡７０６が、前述した膜沸騰現象に特徴的な気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅すると、第２の位置まで変位していた可動分離膜７０５は、気泡７０６の収縮による負圧によって図３７（ａ）に示した初期の位置（第１の位置）に徐々に戻っていく（図３７（ｄ））。また、消泡時には、吐出された液体の体積分を補うために、上流側すなわち共通液室側から、また、吐出口７０１側から液体が流れ込んでくる。
【０２９２】
これにより、可動分離膜７０５が第２の液流路７０４側に変位した場合に生じる第１の液流路７０３側の変位分の液体積減少にともなうメニスカスの後退を抑制することができ、リフィル時間を短縮させることができる。
【０２９３】
（実施例１６）
図３８は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１６の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【０２９４】
本実施例は図３８に示すように、図３６に示したものに対して天板７１９の形状、すなわち第１の液流路７１３の形状が異なっており、その他の構成については同様である。
【０２９５】
本実施例における天板７１９は図３８に示すように、発熱体７０２上よりも上流側の一部分の高さが、他の部分と比べて低くなっている。
【０２９６】
ここで、気泡７１６が発生すると可動分離膜７０５が第１の液流路７１３側に変位するが、発熱体７０２上の領域よりも上流側の一部分の第１液流路７１３の高さが他の部分よりも低くなるように形成されているため、可動分離膜７０５は上流側よりも下流側において大きく第１の液流路７１３側に変位する。それにより、気泡発生領域において発生した気泡７１６による圧力が吐出口７０１側に導かれる。また、第１の液流路７１３における流抵抗が下流側よりも上流側の方が高くなっているので、吐出効率が向上する上、第１の液流路における上流側からの供給特性が良いので、リフィル特性が一層向上する。
【０２９７】
（実施例１７）
図３９は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１７の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【０２９８】
本実施例は図３９に示すように、図３８に示したものに対して、発泡時において、可動分離膜７２５が、天板７１９の高さが低くなっている部分に接するような構成となっており、その他の構成については同様である。
【０２９９】
ここで、気泡７３６が発生すると可動分離膜７２５が第１の液流路７２３側に変位するが、発熱体７０２上の領域よりも上流側の一部分の第１液流路７２３の高さが他の部分よりも低くなるように形成されているため、可動分離膜７２５は上流側よりも下流側において大きく第１の液流路７２３側に変位する。そして、さらに気泡７３６が成長すると、第１の液流路７２３側に変位した可動分離膜７２５が第１の液流路７２３の天板７１９の高さが低くなった部分に接触し、可動分離膜７２５が天板７１９に押されるような形で変形する。それにより、可動分離膜７２５が下流側において第１の液流路７２３側にさらに大きく変位し、気泡発生領域において発生した気泡７３６による圧力が吐出口７０１側に導かれる。また、天板７１９の一部と可動分離膜７２５の一部とが接触することにより、第１の液流路７２３がその接触部分を境に２つに分離され、それにより、クロストークが防止されるとともに、気泡発生による圧力が上流側へ逃げることがなくなり、吐出効率が向上する。
【０３００】
（実施例１８）
図４０は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１８の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時における状態を示す図、（ｂ）は発泡時における状態を示す図である。
【０３０１】
本実施例は図４０に示すように、図３８に示したものに対して可動分離膜７１５のみが異なるものであり、その他の構成については同様である。
【０３０２】
本実施例における可動分離膜７１５は図４０に示すように、発熱体７０２上の気泡が発生する気泡発生領域７０７の上流側及び下流側においてたるみ部７１５ａ，７１５ｂをそれぞれ有しており、それにより、ばね性を有する構造となっている。
【０３０３】
ここで、気泡７２６が発生すると可動分離膜７１５が第１の液流路７１３側に変位するが、発熱体７０２上の領域よりも上流側の一部分の第１液流路７１３の高さが他の部分よりも低くなるように形成されているため、可動分離膜７１５は上流側よりも下流側において大きく第１の液流路７１３側に変位する。それにより、気泡発生領域７０７において発生した気泡７２６による圧力が吐出口７０１側に導かれる。また、第１の液流路７１３における流抵抗が下流側よりも上流側の方が高くなっているので、リフィル特性が向上する。なお、本実施例においては、可動分離膜７１５の気泡発生領域７０７の上流側及び下流側においてたるみ部７１５ａ，７１５ｂがそれぞれ設けられており、それにより、可動分離膜７１５がばね性を有する構造となっているため、可動分離膜７１５が気泡発生の圧力によって変位しやすくなり、吐出効率が向上する。
【０３０４】
（実施例１９）
図４１は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１９の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【０３０５】
図４１に示すように本実施例においては、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７０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板７１０上に、発泡液用の第２の液流路７０４が設けられ、その上に吐出口７０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路７３３が設けられている。また、第１の液流路７３３と第２の液流路７０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜７３５が設けられており、可動分離膜７３５によって第１の液流路７３３内の吐出液と第２の液流路７０４内の発泡液とが区分されている。また、第１の液流路７３３内には、発熱体７０２上の領域に自由端を、それよりも上流側に支点をそれぞれ有する可動部材７５１が、可動分離膜７３５と略平行に可動分離膜７３５から所定の間隔を設けて配されている。なお、可動部材７５１と可動分離膜７３５との間隔においては、気泡発生の圧力により可動分離膜７３５が第１の液流路７３３側に変位した際に、可動部材７５１の自由端が可動分離膜７３５によって押し上げられる程度の間隔である。
【０３０６】
ここで、気泡７４６が発生すると可動分離膜７３５が第１の液流路７０３側に変位するが、可動分離膜７３５が第１の液流路７３３側に変位していき、可動分離膜７３５の上流部分が可動部材７５１と接近または接触すると、可動部材７５１によって可動分離膜７３５の変位している部分の上流部分の変位が抑制され、可動分離膜７３５は上流側よりも下流側において大きく第１の液流路７３３側に変位する。それにより、気泡発生領域において発生した気泡７４６による圧力が吐出口７０１側に導かれる。
【０３０７】
また、本実施例においては、可動部材７５１の作用により可動分離膜７３５の過剰変位が防止されるとともに、可動部材７５１と可動分離膜７３５とが互いに非発泡時において所定の間隔を設けて配されているため、可動分離膜７３５の変位初期における抵抗がなく、反応が速くなる。
【０３０８】
なお、上述した第１５〜１９の実施例においては、可動分離膜の可動領域の上方でかつ第１の液流路内における液体の流抵抗に着目しているものである。
【０３０９】
（実施例２０）
図４２は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第２０の実施例を示す流路方向の断面模式図であり、（ａ）は非吐出時を示す図、（ｂ）は吐出時を示す図である。
【０３１０】
本実施例は図４２に示すように、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８０２（本実施例においては、４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が設けられた基板８１０上に、発泡液用の第２の液流路８０４が設けられ、その上に吐出口８０１に直接連通した吐出液用の第１の液流路８０３が設けられている。また、第１の液流路８０３と第２の液流路８０４との間に、弾性を有する薄膜で形成された可動分離膜８０５が設けられており、第１の液流路８０３内の吐出液と第２の液流路８０４内の発泡液とが区分されている。
【０３１１】
ここで、可動分離膜８０５においては、発熱体８０２の面方向上方の投影部分に位置する部分において、発熱体８０２中心から下流側の厚さが上流側の厚さよりも薄くなるような形状となっており、それにより、発泡時に吐出口８０１側の変形が大きくなるように動作する（図４２（ｂ））。
【０３１２】
なお、可動分離膜８０５の形状においては、図４２に示したものに限らず、発泡による圧力を効率良く吐出口側へ向けることができるようなものであればよい。
【０３１３】
なお、発熱体８０２と可動分離膜８０５との間が気泡発生領域８０７となる。
【０３１４】
発熱体８０２を発熱させることにより、発泡液に膜沸騰現象に基づく気泡が発生する。気泡の発生に基づく圧力は、可動分離膜８０５に優先的に作用し、可動分離膜８０５は図４２（ｂ）に示すように、吐出口８０１側に大きく変位する。それにより、気泡発生領域８０７において発生した気泡による圧力が吐出口８０１側に導かれる。
【０３１５】
以上述べたように、本実施例の構成によると、可動分離膜の発熱体の面方向上方の投影部分において、発熱体中心から下流側の厚さが上流側の厚さよりも薄く形成されているため、気泡の発生に伴う圧力で変位した可動分離膜のうち、薄い部分に圧力が積極的に作用し、吐出口方向に膨らみ、それにより、高吐出効率及び高吐出圧で液体を吐出することができる。
【０３１６】
（実施例２１）
図４３は、本発明の液体吐出装置の第２１の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、図中左方向が吐出口側である。
【０３１７】
本実施例における可動分離膜８１５は図４３に示すように、上流側から吐出口が設けられた下流側に向かうにつれて徐々にその厚さが薄くなっている。なお、可動分離膜８１５はウレタン樹脂から成っている。
【０３１８】
以下に、本実施例における可動分離膜８１５の製造方法について説明する。
【０３１９】
まず、シリコンのミラーウエハ上に、離型剤を塗布し、その後、液状のウレタン樹脂をスピンコートして厚さ約３μｍの膜を形成し、溶剤を蒸発させることにより薄膜化させる。
【０３２０】
次に、この膜をミラーウエハ上からはがし、上述した第２の液流路が形成された基板上に後端（上流側）を固定し、その後、膜先端の厚さが１μｍになるように吐出口方向に膜を引っ張り、貼り付けることで作製した。
【０３２１】
このように可動分離膜８１５を作製することにより、気泡の成長に対し、可動分離膜８１５が自然と吐出口方向に変形するため、吐出力を効率良く液体の吐出に用いることができる。また、本実施例の可動分離膜８１５は気泡成長への応答性が優れているため、高速吐出にも対応できる。また、可動分離膜８１５を貼り付ける際の位置精度が要求されないため、液体吐出装置の製造も容易となる。
【０３２２】
以下に、本実施例における可動分離膜８１５の他の製造方法について説明する。
【０３２３】
まず、シリコンのミラーウエハ上に、離型剤を塗布し、その後、液状のウレタン樹脂の中にミラーウエハを漬けて、ゆっくりと引き上げる。その際、ミラーウエハの引き上げ速度を徐々に遅くすることにより膜厚を徐々に厚くすることができる。その後、溶剤を蒸発させることにより薄膜化させる。
【０３２４】
次に、この膜をミラーウエハ上からはがし、上述した第２の液流路が形成された基板上に位置決めを行い、貼り付けることで作製した。
【０３２５】
このように可動分離膜８１５を作製することにより、気泡の成長に対し、可動分離膜８１５が自然と吐出口方向に変形するため、吐出力を効率良く液体の吐出に用いることができる。また、本実施例の可動分離膜８１５は気泡成長への応答性が優れているため、高速吐出にも対応できる。
【０３２６】
（実施例２２）
図４４は、本発明の液体吐出装置の第２２の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、図中左方向が吐出口側である。
【０３２７】
本実施例における可動分離膜８２５は図４４に示すように、発熱体８０２の中心よりも吐出口が設けられた下流側の所定の位置を境に、その下流側の厚さが上流側の厚さよりも薄くなるように形成されている。なお、可動分離膜８２５はポリイミド樹脂から成っている。
【０３２８】
以下に、本実施例における可動分離膜８２５の製造方法について説明する。
【０３２９】
図４５は、図４４に示した可動分離膜８２５の製造方法を説明するための図である。
【０３３０】
まず、図４５（ａ）に示すようなシリコンのミラーウエハ８７１上に、離型剤を塗布し、その後、液状のポリイミド樹脂をスピンコートして厚さ約２μｍの膜８７２を形成する（図４５（ｂ））。
【０３３１】
次に、膜８７２を紫外線照射により硬化させ、その上に、厚さ１０μｍのレジスト８７３をパターニングする（図４５（ｃ））。
【０３３２】
次に、さらにスピンコートにより、厚さ２μｍのポリイミド樹脂からなる膜８７４を形成する（図４５（ｄ））。
【０３３３】
その後、膜８７４を紫外線照射により硬化させ、形成された膜８７２，８７４をミラーウエハ８７１上からはがし、上述した第２の液流路が形成された基板上に位置決めを行い、貼り付けることで作製した（図４５（ｅ））。
【０３３４】
なお、膜８７２，８７４においては、互いに材料が異なるものでもよい。また、膜８７２と膜８７４とを別々に作製し、組み立て段階で本実施例のような形態になるように接合してもよい。
【０３３５】
このように可動分離膜８２５を作製することにより、気泡の成長に対し、可動分離膜８２５が自然と吐出口方向に変形するため、吐出力を効率良く液体の吐出に用いることができる。また、本実施例の可動分離膜８２５は気泡成長への応答性が優れているため、高速吐出にも対応できる。
【０３３６】
（実施例２３）
図４６は、本発明の液体吐出装置の第２３の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、図中左方向が吐出口側である。
【０３３７】
本実施例における可動分離膜８３５は図４６に示すように、発熱体８０２の中心よりも吐出口が設けられた下流側の所定の位置を境に、その下流側の厚さが上流側の厚さよりも薄くなり、かつ、発熱体８０２の下流側の端部よりもさらに下流側の所定の位置を境に、その下流側の厚さが上流側の厚さよりも厚くなるように形成されている。なお、可動分離膜８３５はポリイミド樹脂から成っている。
【０３３８】
以下に、本実施例における可動分離膜８３５の製造方法について説明する。
【０３３９】
図４７は、図４６に示した可動分離膜８３５の製造方法を説明するための図である。
【０３４０】
まず、図４７（ａ）に示すようなシリコンのミラーウエハ８７１上に、離型剤を塗布し、その後、液状のポリイミド樹脂をスピンコートして厚さ約３μｍの膜８７５を形成し、その膜を紫外線照射により硬化させる（図４７（ｂ））。
【０３４１】
次に、上述した厚さ約３μｍの膜８７５上の、エッチングを行わない部分にレジスト８７６をパターニングする。なお、レジストとしては、ＯＦＰＲ８００を使用した（東京応化社製）。
【０３４２】
レジスト８７６を、６μｍの厚さに塗布した後、１００℃でプリベークした。露光には、キヤノン製のＰＬＡ６００を使用し、露光量は４５０ｍＪとした。また、現像は、現像液のＭＮＤ−３（東京応化社製）を使用した後、１２０℃でポストベークした（図４７（ｃ））。
【０３４３】
次に、ポリイミド樹脂からなる膜８７５を２μｍの厚さだけエッチングした。なお、エッチングは、キヤノン製のＭＡＳ−８００を使用し、基板温度を５０℃とし、マイクロ波パワーを５００Ｗ、酸素流量を２００ｓｃｃｍ、圧力を１００Ｐａで行った（図４７（ｄ））。
【０３４４】
次に、レジスト８７６を除去するために、リムーバ１１１２−Ａ（シュプレイ社製）に漬けて、超音波をかけ、それにより、レジスト８７６を除去した。
【０３４５】
その後、ポリイミド樹脂からなる膜８７５をミラーウエハ８７１上からはがし、上述した第２の液流路が形成された基板上に位置決めを行い、貼り付けることで作製した（図４７（ｅ））。
【０３４６】
このように可動分離膜８３５を作製することにより、気泡の成長に対し、可動分離膜８３５が自然と吐出口方向に変形するため、吐出力を効率良く液体の吐出に用いることができる。また、本実施例の可動分離膜８３５は気泡成長への応答性が優れているため、高速吐出にも対応できる。
【０３４７】
図４８は、図４６及び図４７に示した可動分離膜の類似形を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、図中左方向が吐出口側である。
【０３４８】
図４８に示すように、図４６及び図４７に示した可動分離膜の類似形として、液流路毎に膜厚の薄い部分を作製してもよい。それにより、発泡圧力が効率良く吐出口に集中する。
【０３４９】
（実施例２４）
図４９は、本発明の液体吐出装置の第２４の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、図中左方向が吐出口側である。
【０３５０】
本実施例における可動分離膜８５５は図４９に示すように、発熱体８０２の中心よりも上流側の所定の位置を境に、その下流側の厚さが上流側の厚さよりも薄くなり、かつ、発熱体８０２の下流側の端部を境に、その下流側の厚さが上流側の厚さよりも厚くなるように形成されている。なお、可動分離膜８５５はポリイミド樹脂から成っており、第２２の実施の形態において示したものと同様の方法により作製した。
【０３５１】
このように可動分離膜８５５を作製することにより、気泡の成長に対し、可動分離膜８５５が自然と吐出口方向に変形するため、吐出力を効率良く液体の吐出に用いることができる。また、本実施例の可動分離膜８５５は気泡成長への応答性が優れているため、高速吐出にも対応できる。
【０３５２】
また、本実施例の類似形として、液流路毎に膜厚の薄い部分を作製してもよい。それにより、発泡圧力が効率良く吐出口に集中する。
【０３５３】
（実施例２５）
図５０は、本発明の液体吐出装置の第２５の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、図中左方向が吐出口側である。
【０３５４】
本実施例における可動分離膜８６５は図５０に示すように、発熱体８０２の中心から下流側にかけてその厚さが薄くなる部分を有している。なお、可動分離膜８６５はポリイミド樹脂から成っている。
【０３５５】
以下に、本実施例における可動分離膜８６５の製造方法について説明する。
【０３５６】
図５１は、図５０に示した可動分離膜８６５の製造方法を説明するための図である。
【０３５７】
まず、母型となるシリコン基板８７７上の一部を、縦横４μｍの棒状の酸化シリコン８７８を用いてマスキングし（図５１（ａ））、異方性エッチングを行う（図５１（ｂ））。
【０３５８】
次に、シリコン基板８７７上に離型剤を塗布し、その後、液状のポリイミド樹脂をスピンコートして厚さ約３μｍの膜８７９を形成し、その膜を紫外線照射により硬化させる（図５１（ｃ））。
【０３５９】
その後、膜８７９をシリコン基板８７７上からはがし、上述した第２の液流路が形成された基板上に位置決めを行い、貼り付けることで作製した（図５１（ｄ））。
【０３６０】
このように可動分離膜８６５を作製することにより、気泡の成長に対し、可動分離膜８６５が自然と吐出口方向に変形するため、吐出力を効率良く液体の吐出に用いることができる。また、本実施例の可動分離膜８６５は気泡成長への応答性が優れているため、高速吐出にも対応できる。
【０３６１】
また、本実施例の類似形として、液流路毎に膜厚の薄い部分を作製してもよい。それにより、発泡圧力が効率良く吐出口に集中する。
【０３６２】
ここで、上述した全ての実施例においては、第１の液流路内の液体の流れ方向と平行な方向に液体が吐出される吐出方式を用いて本発明を説明してきたが、本発明は、上述した吐出方式に限られず、第１の液流路内の液体の流れ方向と垂直な方向に液体が吐出される吐出方式を用いたものであっても、気泡が発生する領域に対して下流側に吐出口が設けられているものであれば適用することができる。
【０３６３】
図５２は、本発明を、第１の液流路内の液体の流れ方向と垂直な方向に液体が吐出されるように気泡発生領域よりも下流側に吐出口を配置したものに適用した例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時の状態を示す図である。
【０３６４】
図５９に示すように、第１の液流路９０３内の液体の流れ方向と垂直な方向に吐出口９０１が配されたものにおいても、気泡発生領域９０７に対して下流側に吐出口９０１が配されていれば、上述した各実施例の構成を用いることにより同様の効果を得ることができる。
【０３６５】
【発明の効果】
本発明では、液体の流れ方向に関して、可動分離膜の下流側部分が可動分離膜の上流側部分よりも相対的に吐出口側へ大きく変位するので、第１の液流路内の液体を気泡の発生に伴って吐出口から効率良く吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出方法の第１の実施の形態を説明するための流路方向の断面図である。
【図２】本発明の液体吐出方法の第２の実施の形態を説明するための流路方向の断面図である。
【図３】本発明の液体吐出方法における可動分離膜の変位工程を説明するための流路方向の断面図である。
【図４】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図、（ｃ）は消泡時の状態を示す図である。
【図５】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す縦断面図であり、（ａ）は後述する保護膜がある装置を示す図、（ｂ）は保護膜がない装置を示す図である。
【図６】図５に示した電気抵抗層に印加する電圧波形を示す図である。
【図７】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す模式図である。
【図８】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の液体吐出装置の第２の実施例を示す図であり、（ａ）は非発泡時における流路方向の断面図、（ｂ）は発泡時における流路方向の断面図、（ｃ）は（ａ）に示した図面の第２の液流路から第１の液流路を見た図である。
【図１０】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第３の実施例を示す流路方向の断面図である。
【図１１】本発明の液体吐出装置に用いられる可動分離膜の特性を示す図であり、（ａ）は気泡発生領域において発生した気泡の圧力ｆとそれに対する可動分離膜の応力Ｆとの関係を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示した気泡の体積変化に対する可動分離膜の応力Ｆの特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の液体吐出装置の第４の実施例を示す図であり、（ａ）は流路方向の断面図、（ｂ）は上面図である。
【図１３】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第５の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【図１４】図１３に示した液体吐出装置の部分破断斜視図である。
【図１５】図１３及び図１４に示した液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【図１６】図１３〜図１５に示した液体吐出装置の可動分離膜２０５の肉厚部２０５ａと第２の液流路２０４との配置関係を説明するための図であり、（ａ）は、肉厚部２０５ａを上方から見た図、（ｂ）は、可動分離膜２０５を外した第２の液流路２０４を上方から見た図、（ｃ）は、肉厚部２０５ａと第２の液流路２０４との配置関係をこれらを重ねることで模式的に示した図である。
【図１７】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す模式図である。
【図１８】本発明の液体吐出装置の一構成例を示す分解斜視図である。
【図１９】図１３〜図１８に示した液体吐出装置における可動分離膜の作製工程を説明するための図である。
【図２０】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第６の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【図２１】図２０に示した液体吐出装置の変形例における液体吐出方法を説明するための図である。
【図２２】本発明の液体吐出装置の第７の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【図２３】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第８の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【図２４】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第９の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【図２５】本発明の液体吐出装置の第１０の実施例を示す図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す流路方向の断面図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す流路方向の断面図、（ｃ）は第２の液流路の構成を示す図である。
【図２６】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１１の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時（吐出時）の状態を示す図である。
【図２７】図２６に示した液体吐出装置の変形例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は第２の液流路壁の一部が階段状に形成されているものを示す図、（ｂ）は第２の液流路壁の一部が曲面状に形成されているものを示す図である。
【図２８】本発明の液体吐出装置の第１２の実施例を示す図であり、（ａ）は第２の液流路と発熱体との位置関係を示す上面図、（ｂ）は（ａ）に示した斜視図であり、図２８（ａ）中左側が吐出口の配置方向である。
【図２９】図２８に示した液体吐出装置における吐出動作を説明するための図であり、（ａ）は図２８に示したＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図２８に示したＡ−Ａ断面図、（ｃ）は図２８に示したＣ−Ｃ断面図である。
【図３０】図２８に示した液体吐出装置の変形例を示す図であり、（ａ）は発熱体の近傍の第２の液流路の幅が上流側から下流側に向かうにつれて階段状に徐々に広くなっているものを示す図、（ｂ）は発熱体の近傍の第２の液流路の幅が上流側から下流側に向かうにつれて曲面状に徐々に広くなっているものを示す図、（ｃ）は発熱体の近傍の第２の液流路の幅が上流側から下流側に向かうにつれて（ｂ）とは逆の曲面状に徐々に広くなっているものを示す図である。
【図３１】本発明の液体吐出装置の第１３の実施例を示す液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【図３２】図３１に示した液体吐出装置の発熱体と第２の液流路と可動分離膜変位規制部材との配置関係を説明するための図であり、（ａ）は発熱体と第２の液流路との位置関係を示す図、（ｂ）は可動分離膜変位規制部材を上から見た図、（ｃ）は発熱体と第２の液流路と可動分離膜変位規制部材との配置関係を示す図、（ｄ）は可動分離膜の変位可能領域を示す図である。
【図３３】本発明の液体吐出装置の第１４の実施例を示す流路方向の断面図である。
【図３４】図３３に示した液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【図３５】図３３及び図３４に示した液体吐出装置の第２の液流路の構成を説明するための図であり、可動分離膜が外された第２の液流路を上方から見た図である。
【図３６】本発明の液体吐出装置の第１５の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【図３７】図３６に示した液体吐出装置の動作を説明するための図である。
【図３８】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１６の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【図３９】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１７の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【図４０】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１８の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時における状態を示す図、（ｂ）は発泡時における状態を示す図である。
【図４１】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第１９の実施例を示す流路方向の断面図であり、発泡時における状態を示している。
【図４２】本発明の液体吐出方法及び液体吐出装置の第２０の実施例を示す流路方向の断面模式図であり、（ａ）は非吐出時を示す図、（ｂ）は吐出時を示す図である。
【図４３】本発明の液体吐出装置の第２１の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図４４】本発明の液体吐出装置の第２２の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図４５】図４４に示した可動分離膜の製造方法を説明するための図である。
【図４６】本発明の液体吐出装置の第２３の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図４７】図４６に示した可動分離膜の製造方法を説明するための図である。
【図４８】図４６及び図４７に示した可動分離膜の類似形を示す図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。なお、図中左方向が吐出口側である。
【図４９】本発明の液体吐出装置の第２４の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図５０】本発明の液体吐出装置の第２５の実施例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図５１】図５０に示した可動分離膜の製造方法を説明するための図である。
【図５２】本発明を、第１の液流路内の液体の流れ方向と垂直な方向に液体が吐出されるように気泡発生領域よりも下流側に吐出口を配置したものに適用した例を示す流路方向の断面図であり、（ａ）は非発泡時の状態を示す図、（ｂ）は発泡時の状態を示す図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１    吐出口
２，１２，２２，１０２，１１２，２０２，２１２，３０２，４０２，４４２，５０２，６０２，７０２，８０２，９０２    発熱体
３，１３，２３，１０３，２０３，２１３，３０３，４０３，４４３，５０３，６０３，７０３，７１３，７２３，７３３，８０３，９０３    第１の液流路
４，１４，２４，１０４，２０４，２１４，３０４，４０４，４１４，４２４，４３４，４４４，４５４，４６４，４７４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４    第２の液流路
５，１５，２５，１０５，１１５，２０５，２１５，３０５，３１５，４０５，４４５，５０５，６０５，７０５，７１５，７２５，７３５，８０５，８１５，８２５，８３５，８４５，８５５，８６５，９０５    可動分離膜
６，１６，２６，１０６，１１６，２０６，２１６，３０６，３１６，４０６，４１６，４４６，５０６，６０６，７０６，７１６，７２６，７３６，７４６，８０６，９０６    気泡
７，１７，２７，１０７，１１７，２０７，３０７，４０７，４４７，５０７，６０７，７０７，８０７，９０７    気泡発生領域
１１０，１２０，２１０，２２０，３１０，４１０，４２０，５１０，６１０，７１０，８１０    基板
１１０ａ    耐キャビテーション膜
１１０ｂ    保護層
１１０ｃ    配線電極
１１０ｄ    電気抵抗層
１１０ｅ    シリコン酸化膜またはチッ化シリコン膜
１１０ｆ    基体
１３１，１５１，１６１，２３１，３３１，７５１    可動部材
１３１ａ，１５１ａ，１６１ａ    自由端
１３１ｂ，１５１ｂ，１６１ｂ，２０５ｄ，８０５ｄ    支点
１３１ｃ，１５１ｃ，１６１ｃ    接着部
１３２，２３２    溝付部材
１３３，２３３    第１の液体供給路
１３４，２３４    第２の液体供給路
１３５，２３５    オリフィスプレート
１３６，２３６    支持体
１４３，２４３    第１の共通液室
１４４，２４４    第２の共通液室
１５１ｄ    湾曲部
１６１ｅ    下位変位抑制部
２０５ａ    肉厚部
２０５ｂ    凹部
２０５ｄ，７１５ａ，７１５ｂ    たるみ部
２０９，４０９，４４９，５０９，６０９ａ，６０９ｂ    狭窄部
３０５ａ，３１５ａ    凸形状部
５３１    変位規制部材
７０９，７１９，７２９    天板
８７１    ミラーウエハ
８７２，８７４，８７５，８７９    膜
８７３，８７６    レジスト
８７７    シリコン基板
８７８    酸化シリコン
【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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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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