(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し、前記液体を前記吐出口に供給する流路内の液体吐出素子により、前記液体を膜沸騰現象により発生する気泡を利用して前記吐出口から吐出する液体吐出方法において、
前記流路を、前記液体吐出素子を配し前記吐出口と連通する第１の液流路と、前記第1の液流路を介してのみ前記吐出口と連通する第２の液流路と、に分けるように可動部材を配置するとともに、前記第２の液流路内の液体に前記気泡を発生させる気泡発生領域を前記可動部材に対向する領域に設け、
前記可動部材を、前記気泡発生領域に発生する気泡の消滅によって前記第１の液流路に対して離れる方向にのみ変位させ、該可動部材の変位によって前記第１の液流路に対して負圧のみを作用させた状態で前記液体の吐出を行う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、
前記可動部材を、予め決められたタイミングで変位させることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の液体吐出方法において、
前記吐出口における液体のメニスカスの変位に基づいて前記可動部材を変位させることを特徴とする液体吐出方法。
【請求項４】
請求項１に記載の液体吐出方法において、
前記吐出口近傍に液体の有無を検出するための検出手段を設け、
前記可動部材が変位していない状態における検出結果と前記可動部材が変位した状態における検出結果とを比較することにより、液体の状態を検出することを特徴とする液体吐出方法。
【請求項５】
液体を吐出する吐出口と、
膜沸騰現象により液体に第１の気泡を発生させる第１の気泡発生領域と、
前記第１の気泡発生領域を具備し、前記吐出口と連通する第１の液流路とを有し、
前記第１の気泡の発生によって前記第１の液流路内の液体を前記吐出口から吐出する液体吐出ヘッドにおいて、
膜沸騰現象により液体に第２の気泡を発生させる第２の気泡発生領域と、
前記第２の気泡発生領域を具備するとともに、前記第1の液流路を介してのみ前記吐出口と連通する第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、前記第２の気泡発生領域と対向するように設けられた可動部材と、
該可動部材の前記第１の液流路側への変位を規制する規制部材と、を有し、
前記可動部材は、前記第２の気泡の消滅により前記第１の液流路に対して離れる方向に変位することで、前記第１の液流路内に負圧のみを作用させることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記可動部材は、前記吐出口側に自由端を有する可動弁であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記可動部材は、前記第１の液流路の流路壁の一部を構成する可動膜であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記第２の気泡発生領域及び前記可動部材は、前記第１の気泡発生領域よりも上流側に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記第２の気泡発生領域及び前記可動部材は、液体の流れ方向に対して前記第１の気泡発生領域と横並びに配されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有することを特徴とするヘッドカートリッジ。
【請求項１１】
請求項５乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段とを有することを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱エネルギーを液体に作用させることで起こる気泡の発生を利用して変位する可動部材を有する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、気泡の消滅に伴う圧力によって変位する可動部材によって液体の吐出状態を制御する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置及び液体吐出方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
液体を吐出する吐出口を有する液流路内の圧力を急峻に変化させることにより吐出口から液流路内の液体を吐出する方法としては、熱等のエネルギーを液体に与えることで、液体に急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じさせ、この状態変化に基づく作用力によって吐出口から液体を吐出し、これを被記録媒体上に付着させて画像形成を行うバブルジェット記録方法が従来より知られている。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置には、ＵＳＰ４，７２３，１２９等の公報に開示されているように、液体を吐出するための吐出口と、この吐出口に連通する液流路と、液流路内に配された液体を吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変換体が一般的に配されている。
【０００４】
このような液体吐出方法によれば、品位の高い画像を高速に、かつ、低騒音で記録することができるとともに、この液体吐出方法を行うヘッドでは液体を吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像を、さらにカラー画像をも容易に得ることができるという多くの優れた点を有している。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンター、複写機、ファクシミリ等の多くのオフィス機器に利用されており、さらに、捺染装置等の産業用システムにまで利用されるようになってきている。
【０００５】
また、このような液体吐出方法においては、電気熱変換体を駆動する条件が単純な矩形パルスであり、そのため、極めて安定的な吐出状態が得られるという特徴がある。
【０００６】
一方、他の液体吐出方法としては圧電素子に電気を印加し、その変形を利用して液体を吐出口から吐出させるピエゾ方式が知られている。
【０００７】
このような液体吐出方法においては、液体を貯留するノズル内の体積を増加側にも減少側にも変化させることが可能であるため、圧電素子の駆動条件によっては液体の吐出状態を変化させることが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の液体吐出方法においては、駆動条件や回路が複雑になるとともに、圧電素子の動作後の機械的な反動が必然的に発生してしまうため、これが吐出に悪影響を及ぼしてしまう。そのため、このような液体吐出方法においては、安定的な吐出状態を繰り返すための制御を行わなければならず、制御方法が複雑になってしまうという問題点がある。
【０００９】
特に、吐出を伴わない動作においてはこの反作用の影響が大きなため、上述したような制御を行うことが実上不可能である。さらに、圧電素子自体においては、複雑な構造であるとともに変位量が小さなため、液体を吐出するためには液流路に対する圧電素子の面積を大きくとる必要があり、バブルジェット方式のように部品が高密度に配置されるものにおいてはその実現が不可能である。
【００１０】
本発明は、上述した従来の液体吐出方法からは得られなかった高密度配置を実現しつつ、吐出状態制御を極めて単純な回路と駆動方法で達成しようとするものであり、主たる目的は以下の通りである。
【００１１】
第１の目的は、高密度のノズル配置を実現しつつ、吐出状態の安定化を図ることができる液体吐出ヘッド及び方法を提供することである。
【００１２】
第２の目的は、高密度のノズル配置を実現しつつ、吐出量を可変制御することができる液体吐出ヘッド及び方法を提供することである。
【００１３】
第３の目的は、高密度のノズル配置を実現しつつ、吐出量の多段階調を可能とする液体吐出ヘッド及び方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の液体吐出方法は、液体を吐出する吐出口に連通し、前記液体を前記吐出口に供給する流路内の液体吐出素子により、前記液体を膜沸騰現象により発生する気泡を利用して前記吐出口から吐出する液体吐出方法において、
前記流路を、前記液体吐出素子を配し前記吐出口と連通する第１の液流路と、前記第1の液流路を介してのみ前記吐出口と連通する第２の液流路と、に分けるように可動部材を配置するとともに、前記第２の液流路内の液体に前記気泡を発生させる気泡発生領域を前記可動部材に対向する領域に設け、
前記可動部材を、前記気泡発生領域に発生する気泡の消滅によって前記第１の液流路に対して離れる方向にのみ変位させ、該可動部材の変位によって前記第１の液流路に対して負圧のみを作用させた状態で前記液体の吐出を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、前記可動部材を、予め決められたタイミングで変位させることを特徴とする。
【００２１】
また、前記吐出口における液体のメニスカスの変位に基づいて前記可動部材を変位させることを特徴とする。
【００２２】
また、前記吐出口近傍に液体の有無を検出するための検出手段を設け、
前記可動部材が変位していない状態における検出結果と前記可動部材が変位した状態における検出結果とを比較することにより、液体の状態を検出することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口と、
膜沸騰現象により液体に第１の気泡を発生させる第１の気泡発生領域と、
前記第１の気泡発生領域を具備し、前記吐出口と連通する第１の液流路とを有し、
前記第１の気泡の発生によって前記第１の液流路内の液体を前記吐出口から吐出する液体吐出ヘッドにおいて、
膜沸騰現象により液体に第２の気泡を発生させる第２の気泡発生領域と、
前記第２の気泡発生領域を具備するとともに、前記第1の液流路を介してのみ前記吐出口と連通する第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、前記第２の気泡発生領域と対向するように設けられた可動部材と、
該可動部材の前記第１の液流路側への変位を規制する規制部材と、を有し、
前記可動部材は、前記第２の気泡の消滅により前記第１の液流路に対して離れる方向に変位することで、前記第１の液流路内に負圧のみを作用させることを特徴とする。
【００２５】
また、前記可動部材は、前記吐出口側に自由端を有する可動弁であることを特徴とする。
【００２６】
また、前記可動部材は、前記第１の液流路の流路壁の一部を構成する可動膜であることを特徴とする。
【００２７】
また、前記第２の気泡発生領域及び前記可動部材は、前記第１の気泡発生領域よりも上流側に設けられていることを特徴とする。
【００２８】
また、前記第２の気泡発生領域及び前記可動部材は、液体の流れ方向に対して前記第１の気泡発生領域と横並びに配されていることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のヘッドカートリッジは、前記液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の液体吐出装置は、前記液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段とを有することを特徴とする。
【００３４】
なお、上記液体吐出素子は、以下の実施例で説明するような液体に気泡を発生させることで液体を吐出する素子の他、圧電素子等であってもよい。
【００３５】
（作用）
上記のように構成された本発明においては、まず、第２の液流路において気泡を発生させ、その後、発生した気泡を消滅させると、気泡の消滅に伴って可動部材が第１の液流路から離れる方向に変位する。これにより、第１の液流路に負圧が発生し、吐出口のメニスカスが後退する。ここで、吐出口のメニスカスが後退すると、吐出口から吐出される液体の量が減少する。このメカニズムを用いて、可動部材によって、吐出口から吐出する液体の量が制御される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の液体吐出ヘッドの第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は概観透視図、（ｂ）は上面透視図、（ｃ）は（ｂ）に示したＡ−Ａ断面図である。
【００３８】
図１に示すように本形態の液体吐出ヘッドにおいては、液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として液体に熱エネルギーを作用させる第１の発熱体２（本形態においては４０μｍ×１００μｍの形状の発熱抵抗体）が素子基板１に設けられており、この素子基板１上に、発熱体２に対応して第１の液流路１０が配されている。第１の液流路１０には、流路内の液体を発熱体２によって加熱し、膜沸騰現象により気泡を発生させる第１の気泡発生領域１５が形成されており、気泡発生領域１５における気泡の発生に伴って、第１の液流路１０内の液体の一部が吐出口１８から吐出される。また、発熱体２より上流側（液供給側）には、その自由端３２が変位ストッパ１７によって第１の液流路１０側には動作せず、実質的に素子基板１に近づく方向のみに動作可能とされている引き込み型可動弁３１が配されており、引き込み型可動弁３１及び分離壁３０によって、流路が第１の液流路１０と第２の液流路１６とに分離されている。特に、本形態においては、引き込み可動弁３１のサイド部は、流路壁２１と重なる構成となっており、ストッパとしての効果を高めるとともに、引き込み可動弁３１のサイドの隙間からの圧力や液体の通過を抑制する効果を高めている。さらに、素子基板１上の引き込み型可動部材３１に対向する位置には、第２の発熱体１９（本形態においては４０μｍ×１００μｍの形状の発熱抵抗体）が配置されており、第２の液流路１６内の発熱体１９に対向する部分には、流路内の液体を発熱体１９によって加熱し、膜沸騰現象により気泡を発生させる第２の気泡発生領域１１が形成され、気泡発生領域１１における気泡の消滅による圧力が引き込み型可動部材３１に作用するように構成されている。なお、第１の液流路１０と第２の液流路１６とは、引き込み型可動部材３１及び分離壁３０によって実質的に分離され、相方の圧力が干渉するのが抑制されているが、一部で連通し、同一の液体を共用していてもよい。
【００３９】
以下に、上記のように構成された液体吐出ヘッドの動作について説明する。
【００４０】
図２は、図１に示した液体吐出ヘッドの動作を説明するための図である。
【００４１】
発熱体２，１９に駆動パルスが印加されていない場合、気泡発生領域１５，１１においては、液体は加熱されておらず、気泡は発生しない。そのため、吐出口１８から液体が吐出されることもなく、また、引き込み型可動弁３１が変位することもない（図２（ａ））。
【００４２】
図２（ａ）に示した状態にて発熱体１９に駆動パルスが印加されると、発熱体１９上の気泡発生領域１１において、液体が加熱されて気泡４１が発生する。このとき、気泡４１の発生による圧力が引き込み型可動弁３１に作用するが、引き込み型可動弁３１は、変位ストッパ１７によって、第１の液流路１０側への自由端３２の変位が制限されているため、ほとんど変位しない（図２（ｂ））。また、気泡４１の発生による液移動が、第２の液流路１６に連通する第２の共通液室１３側へ向かうように構成されているため、気泡４１の発生による第１の液流路１０への影響はほとんどない。
【００４３】
その後、気泡４１が収縮すると、気泡４１の収縮に伴って気泡発生領域１１への引き込み力が発生するが、この引き込み力は、第２の共通液室１３側からの液移動よりもむしろ、引き込み型可動弁３１の第２の液流路１６側への変位に大きく作用する。引き込み型可動弁３１が第２の液流路１６側に変位すると、それに伴って、第１の液流路１０内の液体が第２の液流路１６側に引き込まれる。すると、吐出口１８に形成されていたメニスカスＭが、第１の液流路１０側に引き込まれ、大きく後退する（図２（ｃ））。このように、引き込み型可動部材３１の変位によって、メニスカスＭが引き込まれる。
【００４４】
その後、発熱体２に駆動パルスが印加されると、吐出口１８から第１の液流路１０内の液体の一部が液滴２０として吐出されるが（図２（ｄ），（ｅ））、その際、図２（ｃ）に示した状態においてメニスカスＭが吐出口１８から引き込まれているため、メニスカスＭが吐出口１８から引き込まれていない場合と比べると、気泡発生領域１５にて発生する気泡４０とメニスカスＭとの距離が短くなる。すなわち、吐出口１８から吐出される液体の量が少なくなる。このメカニズムを利用して、発熱体２，１９への駆動パルスの印加のタイミングを制御することにより、吐出口１８から吐出される液体の量を調整することができる。
【００４５】
図３は、図２に示した工程におけるタイミングを示す図であり、（ａ）は発熱体１９への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域１１にて発生する気泡４１の体積変化を示す図、（ｃ）は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域１５にて発生する気泡４０の体積変化を示す図、（ｅ）はメニスカスＭの後退量の変化を示す図である。なお、本図では、発熱体２への駆動パルスのタイミングをｔ1〜ｔ5に印加した場合を実線と破線で同時に表している。
【００４６】
本形態においては、時刻ｔ０において発熱体１９に駆動パルスが印加されると、気泡発生領域１１に気泡４１が発生し、時刻ｔ１において気泡４１の体積が最大となるが、この状態においては、引き込み型可動弁３１が変位していないため、メニスカスＭの後退は見られない。
【００４７】
その後、気泡４１が収縮していくと、それに伴ってメニスカスＭが後退していくが、時刻ｔ２において気泡４１が完全に消泡し、メニスカスＭの後退量が最大となった後は、徐々にメニスカスＭの後退量が減少していく。
【００４８】
図３に示すように、時刻ｔ２において発熱体２に駆動パルスを印加すると、時刻ｔ３において最大体積となる気泡４０が気泡発生領域１５にて発生し、それにより、吐出口１８から第１の液流路１０内の液体の一部が吐出される。
【００４９】
ここで、メニスカスＭの後退量に応じてメニスカスＭと気泡４０との間の存在する液体の量が異なるため、メニスカスＭの後退量によって、吐出口１８から吐出される液体の量が異なる。
【００５０】
図４は、図３に示した発熱体２，１９への駆動タイミングに対する液体吐出量の変化を示す図である。
【００５１】
図４に示すように、メニスカスＭの後退量が大きいほど、吐出口１８から吐出される液体の量が少なくなっている。このメカニズムを利用して、発熱体２，１９への駆動パルスの印加のタイミングを制御することにより、吐出口１８から吐出される液体の量を調整することができる。
【００５２】
本形態においては、発熱体２と、負圧発生部としての引き込み可動弁３１との位置を入れ替え、メニスカスに対する負圧の効果を高める構成にして、吐出量の変調領域を大きくしてもよい。
【００５３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は上面透視図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ断面図である。
【００５４】
本形態は図５に示すように、第１の実施の形態において示したものが、発熱体２と引き込み型可動弁３１とが液流路の液体の流れ方向に対して縦並びに配されていたのに対し、発熱体２と引き込み型可動部材３１とが流路壁２１を挟んで液流路の液体の流れ方向に対して横並びに配され、吐出口１８近傍において、発熱体２が設けられた領域と引き込み型可動弁３１が設けられた領域とが連通している点のみが異なるものである。
【００５５】
特に、本形態は、気泡発生領域１５と吐出口１８との間に引き込み型可動弁３１が作用するように構成されており、これにより、気泡発生領域１５において発生する気泡による吐出口１８方向の液流を制御する能力が高められている。
【００５６】
さらに本形態においては、発熱体２を４０μｍ×１００μｍ、発熱体１９を８０×１００μｍの大きさとし、それにより、上記制御能力がさらに高められている。また、各々の発熱体の駆動タイミングは第１の実施の形態において示したものとは異なり、別の吐出状態を得るものである。
【００５７】
また、第３の液流路２２内に発生する負圧が第１の液流路内への作用を高めるために、流体抵抗素子２３を第３の液流路２２の共通液室に近い側に設けることで、効果を高めることができる。
【００５８】
以下に、上記のように構成された液体吐出ヘッドの動作について説明する。
【００５９】
図６は、図５に示した液体吐出ヘッドの動作を説明するための図であり、（Ａ）は上面透視図、（Ｂ）は（Ａ）に示したＢ−Ｂ断面図である。
【００６０】
発熱体２，１９に駆動パルスが印加されていない場合、気泡発生領域１５，１１においては、液体は加熱されておらず、気泡は発生しない。そのため、吐出口１８から液体が吐出されることもなく、また、引き込み型可動弁３１が変位することもない（図６（ａ））。
【００６１】
図６（ａ）に示した状態にて発熱体１９に駆動パルスが印加されると、発熱体１９上の気泡発生領域１１において、液体が加熱されて気泡４１が発生する。このとき、気泡４１の発生による圧力が引き込み型可動部材３１に作用するが、引き込み型可動弁３１は、変位ストッパ１７によって、気泡発生領域１１とは反対側への変位が制限されているため、ほとんど変位しない（図６（ｂ））。また、気泡４１の発生による液移動が、第２の液流路１６に連通する第２の共通液室１３側へ向かうように構成されているため、気泡４１の発生による第１の液流路１０への影響はほとんどない。
【００６２】
図６（ｂ）に示す状態にて発熱体２に駆動パルスが印加されると、発熱体２上の気泡発生領域１５において、液体が加熱されて気泡４０が発生し、気泡４０の発生の圧力によって、第１の液流路１０内の液体の一部が液滴２０となって吐出口１８から吐出され始める（図６（ｃ））。
【００６３】
その後、気泡４１が収縮するとともに気泡４０が大きく成長すると、気泡４１の収縮に伴って気泡発生領域１１への引き込み力が発生するが、この引き込み力は、第２の共通液室１３側からの液移動よりもむしろ、引き込み型可動弁３１の気泡発生領域１１側への変位に大きく作用する。引き込み型可動弁３１が気泡発生領域１１側に変位すると、それに伴って、第１の液流路１０内の液体が第２の液流路１６側に引き込まれる。すると、吐出口１８に形成されていたメニスカスＭが、液流路内部に引き込まれ大きく後退する。同時に、気泡４０が大きく成長し、吐出口１８から第１の液流路１０内の液体の一部が液滴２０として吐出される。
【００６４】
このように、本来、気泡４０の収縮によって飛翔状態となる液滴２０が、それ以前の状態において吐出口１８から吐出され、それにより、吐出量を減少させることが可能となり、また、液滴２０の吐出速度に関しては、気泡４０の成長時による速度となる。したがって、このようなメカニズムで吐出速度を一定として吐出量を可変できる。
【００６５】
図７は、図６に示した工程におけるタイミングを示す図であり、（ａ）は発熱体１９への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域１１にて発生する気泡４１の体積変化を示す図、（ｃ）は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域１５にて発生する気泡４０の体積変化を示す図である。また、図８は、図５に示した液体吐出ヘッドにおいて発熱体１９への駆動パルスの印加のタイミングを時間ｔ０としたときの液体の吐出量及び吐出速度を示す図であり、（ａ）は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングと吐出量との関係を示す図、（ｂ）は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングと吐出口を基準とした液体の吐出量及びメニスカス量との関係を示す図である。
【００６６】
図７及び図８に示すように、発熱体１９への駆動パルスの印加タイミングと発熱体２への駆動パルスの印加タイミングとを変えることにより、吐出口１８から吐出される液体の吐出速度を変えることなく、吐出量を変えることができる。
【００６７】
このように、矩形パルスのディレーを変化させるだけで極めて制御性の高い吐出量変調が可能となるため、この吐出方法でドットの面積変調による階調画像を形成することも可能である。
【００６８】
（第３の実施の形態）
上述した実施の形態において示したものにおいて、発熱体への駆動パルスの印加タイミングを調整することにより、液体吐出後に生じるメニスカス振動を抑制することができる。
【００６９】
図９は、図１に示した液体吐出ヘッドの動作特性の他の例を示す図であり、（ａ）は発熱体２への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域１５にて発生する気泡４０のみによるメニスカスＭの変化を示す図、（ｃ）は発熱体１９への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域１１にて発生する気泡４１のみによるメニスカスＭの変化を示す図、（ｅ）は（ｂ）と（ｄ）における動作を同時に発生させた場合のメニスカスの状態を示す図である。
【００７０】
通常、気泡４０の発生による吐出によるメニスカスＭは図９（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において液滴の飛翔とともに気泡の収縮で後退し始め、時刻ｔ２において後退量が最大となった後、第１の液流路１０及び吐出口１８の毛管力により吐出口１８方向に復帰し始める。
【００７１】
時刻ｔ３においてメニスカスＭが吐出口１８まで到達した後、液流路内の液流の慣性力により、メニスカスＭは吐出口１８から外側へオーバーシュートし、その後（時刻ｔ４）、時刻ｔ５において、吐出口１８に落ち着く。
【００７２】
このオーバーシュートが次の吐出の安定性に悪影響を及ぼすのである。
【００７３】
そのため、このメニスカスＭのオーバーシュートにタイミングを合わせるように、引き込み型可動部材３１を動作させ、それにより、時刻ｔＭにおいて、発熱体１９に図９（ｃ）に示すようにパルスを印加すると、メニスカスＭへの作用は図９（ｄ）に示すようになる。
【００７４】
図９（ｂ）と図９（ｄ）とのメニスカスＭの動作を合成させることにより、図９(ｅ）に示すようなメニスカスのオーバーシュートのない安定的な吐出状態を実現できる。
【００７５】
（他の実施の形態）
図１０〜図１２は、本発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を示す図である。
【００７６】
図１０に示すものにおいては、引き込み型可動弁の代わりに引き込み型可動分離膜３５が設けられており、第１の液流路と第２の液流路とを完全に分離できるため、引き込み効果の高い特性が得られる。
【００７７】
図１１に示すものにおいては、第１の液流路のサイドに引き込み型可動分離膜３５が設けられており、気泡４０に直接作用する可動分離膜３５の領域が大きいため、メニスカス制御のレスポンス性が高い。
【００７８】
図１２に示すものは、第１の実施の形態に示したものを、吐出口が発熱体２と対向する位置に設けられているタイプのヘッド構造に適用したものであり、吐出口の配置が２次元的に応用できる。
【００７９】
上述した実施の形態においては、液体吐出ヘッドにおける液体吐出制御について説明したが、本発明の液体吐出ヘッドは、液流路内の液体の有無あるいは状態を検出することも可能である。
【００８０】
図１３は、本発明の液体吐出ヘッドを用いて液流路内の液体の有無あるいは状態を検出する例を示す図である。
【００８１】
図１３に示すように本形態においては、吐出口１８近傍に液体の有無を検出するための検出手段であるセンサ２０ａ，２０ｂが互いに対向して設けられている。
【００８２】
ここで、液体の有無を検出する方法としては、予め、ある基準値を設定しておき、検知したレベルとその基準値とを比較することにより液体の有無を検出する絶対検出方法と、条件の異なる２つの検知レベルを比較することにより液体の有無を検出する相対検出方法とが考えられる。
【００８３】
しかし、前者の絶対検出方法は、検知したレベルと比較するための基準値を予め決めておかねばならなかったり、その基準値が何らかの原因で変化してしまうという問題点がある。
【００８４】
そこで、本発明を液体検出に用いれば、後者の相対検出方法により液体の有無を検出することができる。
【００８５】
まず、発熱体１９に駆動パルスを印加しない状態においてセンサ２０ａ，２０ｂによって液体の有無を検知する。
【００８６】
次に、発熱体１９に駆動パルスを印加し、それにより、気泡発生領域１１において気泡４１を発生させ、その後、発生した気泡４１が消泡した状態においてセンサ２０ａ，２０ｂによって液体の有無を検知する。
【００８７】
上記２つの検知結果を比較することにより、液体の有無等の状態を検出することができる。２つの検知結果が互いに異なる場合は、吐出口近傍の液体が引き込み型可動弁３１の変位によって移動していると考えられ、液流路内に液体が正常に存在すると判断される。
【００８８】
一方、液流路内に液体が存在しなかったり、液流路内に液体が固着したりしている場合は、上記２つの状態における検知レベルが互いに等しいものとなる。
【００８９】
このように、上記２つの状態における検知レベルが等しい場合は、液流路内に液体が存在しない、もしくは液体が固着していると判断し、検知レベルが互いに異なる場合は、液流路内に正常に液体が存在すると判断することができる。
【００９０】
＜２流路構成のヘッド構造＞
以下に、第１、第２の共通液室に異なる液体を良好に分離して導入でき部品点数の削減を図れ、コストダウンを可能とする液体吐出ヘッドの構造例について説明する。
【００９１】
図１４は、本発明の液体吐出ヘッドの構造を示す模式図であり、先の実施例と同じ構成要素について同じ符号を用いており、詳しい説明はここでは省略する。
【００９２】
本実施例においては、溝付き部材１５０は、吐出口１１８を有するオリフィスプレート１５１と、複数の第１液流路１１４を構成する複数の溝と、複数の液流路１１４に共通して連通し、各第１の液流路１０３に液体を供給するための第１の共通液室１１５を構成する凹部とから概略構成されている。
【００９３】
この溝付部材１５０の下側部分に分離壁１３０を接合することにより複数の第１液流路１１４を形成することができる。このような溝付部材１５０は、その上部から第１共通液室１１５内に到達する第１液体供給路１２０を有している。また、溝付部材１５０は、その上部から分離壁１３０を突き抜けて第２共通液室１１７内に到達する第２の液体供給路１２１を有している。
【００９４】
第１の液体は、図１４の矢印Ｃで示すように、第１液体供給路１２０を経て、第１の共通液室１１５、次いで第１の液流路１１４に供給され、第２の液体は、図１４の矢印Ｄで示すように、第２液体供給路１２１を経て、第２共通液室１１７、次いで第２液流路１１６に供給されるようになっている。
【００９５】
本実施形態例では、第２液体供給路１２１は、第１液体供給露１２０と平行して配されているが、これに限ることはなく、第１共通液室１１５の外側に配された分離壁１３０を貫通して、第２共通液室１１７に連通するように形成されればどのように配されてもよい。
【００９６】
また、第２液体供給路１２１の太さ（直径）に関しては、第２液体の供給量を考慮して決められる。第２液体供給路１２１の形状は丸形状である必要はなく、矩形状等でもよい。
【００９７】
また、第２共通液室１１７は、溝付部材１５０を分離壁１３０で仕切ることによって形成することができる。形成の方法としては、図１５で示す本実施例の分解斜視図のように、素子基板上にドライフィルムで共通液室枠と第２液路壁を形成し、分離壁を固定した溝付部材１５０と分離壁１３０との結合体と素子基板１０１とを貼り合わせることにより第２共通液室１１７や第２液流路１１６を形成してもよい。
【００９８】
本実施形態例では、アルミニウム等の金属で形成された支持体１７０上に、前述のように、発泡液に対して膜沸騰による気泡を発生されるための熱を発生する発熱体としての電気熱変換素子が複数設けられた素子基板１が配されている。
【００９９】
この素子基板１０１上には、第２液路壁により形成された液流路１１６を構成する複数の溝と、複数の第２液流路に連通し、それぞれの第２液路に第２液を供給するための第２共通液室（共通発泡液室）１１７を構成する凹部と、前述した可動壁１３１が設けられた分離壁１３０とが配されている。
【０１００】
符号１５０は、溝付部材である。この溝付部材は、分離壁１３０と接合されることで第１液流路１１４を構成する溝と、第１液流路に連通し、それぞれ第１液流路に第１液を供給するための第１の共通液室（共通吐出液室）１１５を構成するための凹部と、第１共通液室に第１液を供給するための第１供給路１２０と、第２の共通液室１７に第２液を供給するための第２の供給路１２１とを有している。第２の供給路１２１は、第１の共通液室１１５の外側に配された分離壁１３０を貫通して第２の共通液室１１７に連通路につながっている。
【０１０１】
なお、素子基板１０１、分離壁１３０、溝付天板１５０の配置関係は、素子基板１０１の発熱体に対応して可動部材１３１が配置されており、この可動部材１３１に対応して吐出液流路１１４が配されている。また、本実施形態例では、第２の供給路を１つ溝付部材に配した例を示したが、供給量に応じて複数設けてもよい。
【０１０２】
このような流路断面積の最適化により溝付部材１５０等を構成する部品をより小型化することも可能である。
【０１０３】
以上説明したように本実施例によれば、第２液流路の第２液体を供給する第２の供給路と、第１液流路に第１液体を供給する第１の供給路とが同一の溝付部材としての溝付天板からなることにより部品点数が削減でき、工程の短縮化とコストダウンが可能となる。
【０１０４】
また第２液流路に連通した第２の共通液室への、第２液体の供給は、第１液体と第２液体を分離する分離壁を突き抜ける方向で第２液流路によって行われる構造であるため、前記分離壁と溝付部材と発熱体形成基板との貼り合わせ工程が１度で済み、作りやすさが向上するとともに、貼り合わせ精度が向上し、良好に吐出することができる。
【０１０５】
＜第１の液体、第２の液体＞
２流路構成で引き込み可動型分離膜のヘッドを用い、第１液と第２液を別液体とした場合には第２液としての前述のような性質の液体を用いればよく、具体的には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、トリクレン、フレオンＴＦ、フレオンＢＦ、エチルエーテル、ジオキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、水等及びこれらの混合物が挙げられる。
【０１０６】
＜液体吐出ヘッドの製造＞
次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。
【０１０７】
図１４で示したような液体吐出ヘッドの場合には、素子基板１０１上に可動部材１３１を設けるための土台１３４をドライフィルム等のパターニングすることで形成し、この土台１３４に可動部材１３１を接着、もしくは溶着固定した。その後、各液流路１１０を構成する複数の溝と吐出口１１８と共通液室１１３を構成する凹部を有する溝付部材を、溝と可動部材が対応するような状態で素子基板１０１に接合することで形成した。
【０１０８】
次に、図１５で示されるような２流路構成の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。
【０１０９】
大まかには、素子基板１０１上に第２液流路１１６の壁を形成し、その上に分離壁１３０を取り付け、さらにその上に第１液流路１１４を構成する溝等が設けられた溝付部材１５０を取り付ける。もしくは、第２液流路１１６の壁を形成した後、この壁の上に分離壁１３０を取り付けた溝付部材１５０を接合することでヘッドの製造を行った。
【０１１０】
さらに第２液流路の作製方法について詳しく説明する。
【０１１１】
図１６（ａ）〜（ｅ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第１の実施例を説明するための概略断面図である。
【０１１２】
本実施例においては、（ａ）に示すように、素子基板（シリコンウエハ）１０１上に半導体製造工程で用いるのと同様の製造装置を用いてハフニウムボライドやチッ化タンタル等からなる発熱体１０２を有する電気熱変換用素子を形成した後、次工程における感光性樹脂との密着性の向上を目的として素子基板１０１の表面に洗浄を施した。さらに、密着性を向上させるには、素子基板表面に紫外線−オゾン等による表面改質を行った後、例えばシランカップリング剤（日本ユニカ製：Ａｌ８９）をエチルアルコールで１重量％に希釈した液を上記改質表面上にスピンコートすることで達成される。
【０１１３】
次に、表面洗浄を行い、密着性を向上した基板１上に、（ｂ）に示すように、紫外線感光性樹脂フィルム（東京応化製：ドライフィルム  オーディルＳＹ−３１８）ＤＦをラミネートした。
【０１１４】
次に、（ｃ）に示すように、ドライフィルムＤＦ上にフォトマスクＰＭを配し、このフォトマスクＰＭを介してドライフィルムＤＦのうち、第２の液路壁として残す部分に紫外線を照射した。この露光工程は、キャノン（株）製：ＭＰＡ−６００を用いて行い、約６００ｍＪ／ｃｍ2 の露光量で行った。
【０１１５】
次に、（ｄ）に示すように、ドライフィルムＤＦを、キシレンとブチルセルソルブアセテートとの混合液からなる現像液（東京応化製：ＢＭＲＣ−３）で現像し、未露光部分を溶解させ、露光して硬化した部分を第２液流路１１６の壁部分として形成した。さらに、素子基板１表面に残った残渣を酸素プラズマアッシング装置（アルカンテック社製：ＭＡＳ−８００）で約９０秒間処理して取り除き、引き続き、１５０℃で２時間、さらに紫外線照射１００ｍＪ／ｃｍ2 を行って露光部分を完全に硬化させた。
【０１１６】
以上の方法により、上記シリコン基板から分割、作製される複数のヒータボード（素子基板）に対し、一様に第２の液流路を精度よく形成することができる。シリコン基板を、厚さ０．０５ｍｍのダイヤモンドプレートを取り付けたダイシングマシン（東京精密製：ＡＷＤ−４０００）で各々のヒーターボード１０１に切断、分離した。分離されたヒーターボード１０１を接着剤（東レ製：ＳＥ４４００）でアルミベースプレート１７０上に固定した（図１９）。次いで、予めアルミベースプレート１７０上に接合しておいたプリント配線基板１７１と、ヒーターボード１０１とを直径０．０５ｍｍのアルミワイヤ（図示略）で接続した。次に、このようにして得られたヒータボード１０１に、図１６（ｅ）に示すように、上述の方法で溝付部材１５０と分離壁１３０との接合体を位置決め接合した。すなわち、分離壁１３０を有する溝付部材とヒータボード１０１とを位置決めし、押えバネ１７８により係合、固定した後、インク・発泡液用供給部材１８０をアルミベースプレート１７０上に接合固定し、アルミワイヤ間、溝付部材１５０とヒータボード１０１とインク・発泡液用供給部材１８０との隙間をシリコーンシーラント（東芝シリコーン製：ＴＳＥ３９９）で封止して完成させた。
【０１１７】
以上の製法で、第２の液流路を形成することにより、各ヒータボードのヒータに対して位置ズレのない精度の良い流路を得ることができる。特に、溝付部材１５０と分離壁１３０とを予め先の工程で接合しておくことで、第１液流路１１４と可動部材１３１の位置精度を高めることができる。
【０１１８】
そして、これらの高精度製造技術によって、吐出安定化が図られ印字品位が向上する。また、ウエハ上に一括で形成することが可能なため、多量に低コストで製造することが可能である。
【０１１９】
なお、本実施例では、第２の液流路を形成するために紫外線硬化型のドライフィルムを用いたが、紫外域、特に２４８ｎｍ付近に吸収帯域をもつ樹脂を用い、レミネート後、硬化させ、エキシマレーザで第２の液流路となる部分の樹脂を直接除去することによっても得ることが可能である。
【０１２０】
図１７（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第２の実施例を説明するための概略断面図である。
【０１２１】
本実施例においては、（ａ）に示すように、ＳＵＳ基板２００上に厚さ１５μｍのレジスト２０１を第２の液流路の形状でパターニングした。
【０１２２】
次に、（ｂ）に示すように、ＳＵＳ基板２００に対して電気メッキを行ってＳＵＳ基板２００上にニッケル層２０２を同じく１５μｍ成長させた。メッキ液としては、スルフォミン酸ニッケルに応力減少剤（ワールドメタル社製：ゼロオール）とほう酸、ピット防止剤（ワールドメタル社製：ＮＰ−ＡＰＳ）、塩化ニッケルを使用した。電着時の電界のかけ方としては、アノード側の電極を付け、カソード側に既にパターニングしたＳＵＳ基板２００を取り付け、メッキ液の温度を５００℃とし、電流密度を５Ａ／ｃｍ2 とした。
【０１２３】
次に、（ｃ）に示すように、上記のようなメッキを終了したＳＵＳ基板２００に超音波振動を与え、ニッケル層２０２の部分をＳＵＳ基板２００から剥離し、所望の第２の液流路を得た。
【０１２４】
一方、電気熱変換用素子を配線したヒータボードを、半導体と同様の製造装置を用いてシリコンウエハに形成した。このウエハを先の実施例と同様に、ダイシングマシンで各々のヒータボードに分離した。このヒータボード１０１を、予めプリント基板２０４が接合されたアルミベースレート１７０接合し、プリント基板１７１とアルミワイヤ（図示略）とを接続することで電気的配線を形成した。このような状態のヒータボード１０１上に、図１７（ｄ）に示すように、先の工程で得た第２液流路と位置決め固定した。この固定に際しては、後工程で第１の実施例と同様の分離壁を固定した天板と押えバネによって係合・密着されるため、天板接合時に位置ずれが発生しない程度に固定されていれば十分である。
【０１２５】
本実施例では、上記位置決め固定に紫外線硬化型接着剤（グレースジャパン製）：アミコンＵＶ−３００）を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2 として約３秒間で固定を完了した。
【０１２６】
本実施例の製法によれば、発熱体に対して位置ズレのない精度の高い第２の液流路を得ることができることに加え、ニッケルで流路壁を形成しているため、アルカリ性の液体に強く、信頼性の高いヘッドを提供することが可能となる。
【０１２７】
図１８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第３の実施例を説明するための概略断面図である。
【０１２８】
本実施例においては、（ａ）に示すように、アライメント穴あるいはマーク２００ａを有する厚さ１５μｍのＳＵＳ基板２００の両面にレジスト１３１を塗布した。ここで、レジストとしては、東京応化製のＰＭＥＲＰ−ＡＲ９００を使用した。
【０１２９】
この後、（ｂ）に示すように、素子基板２００のアライメント穴２００ａに合わせて、露光装置（キャノン（株）製：ＭＰＡ−６００）を用いて露光し、第２の液流路を形成すべき部分のレジスト２０３を除去した。露光は８００ｍＪ／ｃｍ2 の露光で行った。
【０１３０】
次に、（ｃ）に示すように、両面のレジスト２０３がパターニングされたＳＵＳ基板２００を、エッチング液（塩化第２鉄また塩化第２銅の水溶液）に浸漬し、レジスト２０３から露出している部分をエッチングした後、レジストを剥離した。
【０１３１】
次に、（ｄ）に示すように、先の製造方法の実施例と同様に、ヒータボード１０１上に、エッチングされたＳＵＳ基板２００の位置決め固定して第２の液流路１０４を有する液体吐出ヘッドを組み立てた。
【０１３２】
本実施例の製法によれば、ヒータに対し位置ズレのない精度の高い第２液流路１０４を得ることができることに加え、ＳＵＳで流路を形成しているため、酸やアルカリ性の液体を強く信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０１３３】
以上説明したように、本実施例の製造方法によれば、素子基板上に予め第２液流路の壁を配設することによって、電気熱変換体と第２液流路とが高精度に位置決めすることが可能となる。また、切断、分離前の基板上の多数の素子基板に対して第２の液流路を同時に形成することができるので、多量に、かつ、低コストの液体吐出ヘッドを提供することができる。
【０１３４】
また、本実施例の製造方法の液体吐出ヘッドの製造方法を実施することによって得られた液体吐出ヘッドは、発熱体と第２液流路とが高精度に位置決めされているので、電気熱変換体の発熱による発泡の圧力を効率よく受けることができ、吐出効率に優れたものとなる。
【０１３５】
＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞
次に、上記実施形態例に係る液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出ヘッドカートリッジを概略説明する。
【０１３６】
図１９は、前述した液体吐出ヘッドを含む液体吐出ヘッドカートリッジの模式的分解斜視図であり、液体吐出ヘッドカートリッジは、主に液体吐出ヘッド部３００と液体容器１８０とから概略構成されている。
【０１３７】
液体吐出ヘッド部３００は、素子基板、分離壁１３０、溝付部材１５０、押えバネ１７８、液体供給部材１９０、支持体１７０等からなっている。素子基板１０１には、前述のように発泡液に熱を与えるための発熱抵抗体が、複数個、列状に設けられており、また、この発熱抵抗体を選択的に駆動するための機能素子が複数設けられている。この素子基板１０１と可動壁を持つ前述の分離壁１３０との間に発泡液路が形成され発泡液が流通する。この分離壁１３０と溝付天板１５０との接合によって、吐出される吐出液体が流通する吐出流路（不図示）が形成される。
【０１３８】
押えバネ１７８は、溝付部材１５０に素子基板１０１方向への付勢力を作用させる部材であり、この付勢力により素子基板１０１、分離壁１３０、溝付部材１５０と、後述する支持体１７０とを良好に一体化させている。
【０１３９】
支持体１７０は、素子基板１０１等を支持するためのものであり、この支持体１７０上にはさらに素子基板１０１に接続し電気信号を供給するための回路基板１７１や、装置側と接続することで装置側と電気信号のやりとりを行うためのコンタクトパッド１７２が配置されている。
【０１４０】
液体容器１９０は、液体吐出ヘッドに供給される、インク等の吐出液体と気泡を発生させるための発泡液とを内部に区分収容している。液体容器１９０の外側には、液体吐出ヘッドと液体容器との接続を行う接続部材を配置するための位置決め部１９４と接続部を固定するための固定軸１９５が設けられている。吐出液体の供給は、液体容器の吐出液体供給路１９２から接続部材の供給路１８４を介して液体供給部材１８０の吐出液体供給路１８１に供給され、各部材の吐出液体供給路１８３，１７１，１２１を介して第１の供給液室に供給される。発泡液も同様に、液体容器の供給路１９３から接続部材の供給路を介して液体供給部材１８０の発泡液供給路１８２に供給され、各部材の発泡液体供給路１８４，１７１，１２２を介して第２液室に供給される。
【０１４１】
以上の液体吐出ヘッドカートリッジにおいては、発泡液と吐出液が異なる液体でもある場合も、供給を行い得る供給形態および液体容器で説明したが、吐出液体と発泡液体とが同じである場合には、発泡液と吐出液の供給経路及び容器を分けなくてもよい。
【０１４２】
なお、この液体容器には、各液体の消費後に液体を再充填して使用してもよい。このためには液体容器に液体注入口を設けておくことが望ましい。また、液体吐出ヘッドと液体容器とは一体であってもよく、分離可能としてもよい。
【０１４３】
＜液体吐出装置＞
図２０は、前述の液体噴射ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示している。本実施例では特に吐出液体としてインクを用いたインク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャリッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部１９０と液体吐出ヘッド部３００とが着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体２５０の幅方向に往復移動する。
【０１４４】
不図示の駆動信号供給手段からキャリッジ上の液体吐出手段に駆動信号が供給されると、この信号に応じて液体吐出ヘッドから被記録媒体に対して記録液体が吐出される。
【０１４５】
また、本実施例の液体吐出装置においては、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための駆動源としてのモータ２１１、駆動源からの動力をキャリッジに伝えるためのギア２１２，２１３、キャリッジ軸２１５等を有している。この記録装置及びこの記録装置で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体に対して液体を吐出することで良好な画像の記録物を得ることができた。
【０１４６】
図２１は、本発明の液体吐出方法及び液体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作せるための装置全体のブロック図である。
【０１４７】
記録装置は、ホストコンピュータ４００より印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装置内部の入力インタフェイス４０１に一時保存されると同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘッド駆動信号供給手段を兼ねるＣＰＵ４０２に入力される。ＣＰＵ４０２はＲＯＭ４０３に保存されている制御プログラムに基づき、前記ＣＰＵ４０２に入力されたデータをＲＡＭ４０４等の周辺ユニットを用いて処理し、印字するデータ（画像データ）に変換する。
【０１４８】
またＣＰＵ４０２は前記画像データを記録用紙上に適当な位置に記録するために、画像データに同期して記録用紙及び記録ヘッドを移動する駆動用モータを駆動するための駆動データを作る。画像データ及びモータ駆動データは、各々のヘッドドライバ４０７と、モータドライバ４０５を介し、ヘッド３００及び駆動モータ４０６に伝達され、それぞれ制御されたタイミングで駆動される画像を形成する。
【０１４９】
上述のような記録装置に適用でき、インク等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスク装飾板等に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニウムや銅等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等の三次元構造体等を対象とすることができる。
【０１５０】
また上述の記録装置として、各種の紙や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、また布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。
【０１５１】
また、これらの液体吐出装置に用いる吐出液としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合せた液体を用いればよい。
【０１５２】
＜記録システム＞
次に、本発明の液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして用い被記録媒体に対して記録を行う、インクジェット記録システムの一例を説明する。
【０１５３】
図２２は、前述した本発明の液体吐出ヘッド３０１を用いたインクジェット記録システムの構成を説明するための模式図である。本実施例における液体吐出ヘッドは、被記録媒体２５０の記録可能幅に対応した長さに３６０ｄｐｉの間隔で吐出口を複数配したフルライン型のヘッドであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４色に対応した４つのヘッドをホルダ２０２によりＸ方向に所定の間隔をもって互いに平行に固定支持されている。
【０１５４】
これらのヘッドに対してそれぞれ駆動信号供給手段を構成するヘッドドライバ４０７から信号が供給され、この信号に基づいて各ヘッドの駆動がなされる。
【０１５５】
各ヘッドには、吐出液としてＹ，Ｍ，Ｃ．Ｂｋの４色のインクがそれぞれ３０４ａ〜３０４ｄのインク容器から供給されている。なお、符号３０４ｅは発泡液が蓄えられた発泡液容器であり、この容器から各ヘッドに発泡液が供給される構成になっている。
【０１５６】
また、各ヘッドの下方には、内部にスポンジ等のインク吸収部材が配されたヘッドキャップ３０３ａ〜３０３ｄが設けられており、被記録時に各ヘッドの吐出口を覆うことでヘッドの保守を成すことができる。
【０１５７】
符号３０６は、先の各実施例で説明したような各種、被記録媒体を搬送するための搬送手段を構成する搬送ベルトである。搬送ベルト３０６は、各種ローラにより所定の経路に引き回されており、モータドライバ４０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。
【０１５８】
本実施例のインクジェット記録シシテムにおいては、記録を行う前後に被記録媒体に対して各種の処理を行う前処理装置３５１及び後処理装置３５２をそれぞれ被記録媒体搬送経路の上流と下流に設けている。
【０１５９】
前処理と後処理は、記録を行う被記録媒体の種類やインクの種類に応じて、その処理内容が異なるが、例えば、金属、プラスチック、セラミックス等の被記録媒体に対しては、前処理として、紫外線とオゾンの照射を行い、その表面を活性化することでインクの付着性の向上を図ることができる。また、プラスチック等の静電気を生じやすい被記録媒体においては、静電気によってその表面にゴミが付着しやすく、このゴミによって良好な記録が妨げられる場合がある。このため、前処理としてイオナイザ装置を用い被記録媒体の静電気を除去することで、被記録媒体からゴミの除去を行うとよい。また、被記録媒体として布帛を用いる場合には、滲み防止、染着率の向上等の観点から布帛にアルカリ性物質、水溶性物質、合成高分子、水溶性金属塩、尿素及びチオ尿素から選択される物質を付与する処理を前処置として行えばよい。前処理としては、これらに限らず、被記録媒体の温度を記録に適切な温度にする処理等であってもよい。
【０１６０】
一方、後処理は、インクが付与された被記録媒体に対して熱処理、紫外線照射等によるインクの定着を促進する定着処理や、前処理で付与し未反応で残った処理剤を洗浄する処理等を行うものである。
【０１６１】
なお、本実施例では、ヘッドとしてフルラインヘッドを用いて説明したが、これに限らず、前述したような小型のヘッドを被記録媒体の幅方向に搬送して記録を行う形態のものであってもよい。
【０１６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、第２の液流路において発生する気泡の消滅に伴って第１の液流路内に負圧を作用させる可動部材を設けたため、第２の液流路に気泡を発生させ、その後、発生した気泡を消滅させれば、第１の液流路に負圧が作用し、それにより、吐出口のメニスカスが後退する。このメニスカスの後退により、吐出口から吐出される液体の量を減少させることができる。このメカニズムを用いて、可動部材によって、吐出口から吐出する液体の量を制御することができる。
【０１６３】
また、メニスカスの変位に基づいて、可動部材により第１の液流路内に負圧を作用させれば、オーバーシュートのない安定的な吐出状態を実現できる。
【０１６４】
また、吐出口近傍に液体の有無を検出するための検出手段を設け、可動部材が変位していない状態における検出結果と可動部材が変位した状態における検出結果とを比較することにより液体の状態を検出するように構成すれば、液体の状態を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の液体吐出ヘッドの第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は概観透視図、（ｂ）は上面透視図、（ｃ）は（ｂ）に示したＡ−Ａ断面図である。
【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの動作を説明するための図である。
【図３】図２に示した工程におけるタイミングを示す図であり、（ａ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域にて発生する気泡の体積変化を示す図、（ｃ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域にて発生する気泡の体積変化を示す図、（ｅ）はメニスカスＭの後退量の変化を示す図である。
【図４】図３に示した発熱体への駆動タイミングに対する液体吐出量の変化を示す図である。
【図５】本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は上面透視図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）に示したＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図５に示した液体吐出ヘッドの動作を説明するための図であり、（Ａ）は上面透視図、（Ｂ）は（Ａ）に示したＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図６に示した工程におけるタイミングを示す図であり、（ａ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域にて発生する気泡の体積変化を示す図、（ｃ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域にて発生する気泡の体積変化を示す図である。（ｅ）は（ａ）と（ｃ）に示した各パルスのタイムディレーに対する液滴の吐出量変化を示す図である。
【図８】図５に示した液体吐出ヘッドにおいて発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを時間ｔ０としたときの液体の吐出量及び吐出速度を示す図であり、（ａ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングと吐出量との関係を示す図、（ｂ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングと吐出口を基準とした液体の吐出量及びメニスカス量との関係を示す図である。
【図９】図１に示した液体吐出ヘッドの動作特性の他の例を示す図であり、（ａ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｂ）は気泡発生領域にて発生する気泡のみによるメニスカスＭの変化を示す図、（ｃ）は発熱体への駆動パルスの印加のタイミングを示す図、（ｄ）は気泡発生領域にて発生する気泡のみによるメニスカスＭの変化を示す図、（ｅ）は（ｂ）と（ｄ）における動作を同時に発生させた場合のメニスカスの状態を示す図である。
【図１０】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を示す図である。
【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を示す図である。
【図１２】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施の形態を示す図である。
【図１３】本発明の液体吐出ヘッドを用いて液流路内の液体の有無あるいは状態を検出する例を示す図である。
【図１４】本発明の液体吐出ヘッドの構造を示す模式図である。
【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図１６】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図１７】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図１８】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【図１９】本発明の液体吐出ヘッドカートリッジの分解斜視図である。
【図２０】本発明の液体吐出装置の概略構成図である。
【図２１】装置ブロック図である。
【図２２】液体吐出記録システムを示す図である。
【符号の説明】
１    基板
２，１９    発熱体
１０    第１の液流路
１１，１５    気泡発生領域
１２    第１の共通液室
１３    第２の共通液室
１７    変位ストッパ
１６    第２の液流路
１８    吐出口
２０    液滴
２１    流路壁
２２    第３の液流路
２３    流体抵抗素子
３０    分離壁
３１    引き込み可動弁
３２    自由端
４０，４１    気泡
【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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