(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、
液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、
前記気泡発生領域を含む流路と前記吐出口に直接連通する流路とを区分する分離壁とを有し、
前記分離壁のうちの前記気泡発生領域に面する部分が、第１の位置と該第１の位置よりも前記気泡発生領域から遠い第２の位置との間を変位可能な可動部材になっており、
前記分離壁は、前記分離壁のうち前記可動部材を除く上流側部分が共通部材になっているとともに、前記可動部材の自由端の前方が開放されている櫛歯形状となっており、
前記気泡発生領域での気泡の発生に基づく圧力によって、前記第１の位置から前記第２の位置へ変位すると共に、前記可動部材の変位によって前記気泡を前記吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させることで液体を吐出する液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記可動部材の変位によって、前記気泡の下流部分が前記可動部材より下流に成長する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記可動部材に面した位置に発熱体が設けられており、前記可動部材と前記発熱体との間が前記気泡発生領域である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記可動部材の自由端は、前記発熱体の面積中心より下流に位置する請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記発熱体に沿った該発熱体より上流から前記発熱体上に液体を供給するための供給路を有する請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記気泡は前記発熱体が発生する熱によって液体に膜沸騰を生じることで発生する気泡である請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記発熱体の全面が前記可動部材に面している請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記可動部材の総面積が前記発熱体の総面積より大である請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記可動部材の自由端は前記発熱体が配された液流路と実質的に直交する形状を有する請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記可動部材の前記自由端は前記発熱体より吐出口側に配されている請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記発熱体の表面から前記可動部材までの距離が３０μｍ以下である請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
請求項１乃至１１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ヘッドカートリッジ。
【請求項１３】
前記液体吐出ヘッドと、前記液体容器とは分離可能である請求項１２に記載のヘッドカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、を有する液体吐出装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドと、
該液体吐出ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、を有する液体吐出装置。
【請求項１６】
前記液体吐出ヘッドから複数色の記録液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付着させることでカラー記録を行う請求項１４又は１５に記載の液体吐出装置。
【請求項１７】
前記吐出口が被記録媒体の記録可能領域の全幅に渡って、複数配されている請求項１４又は１５に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱エネルギーを液体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望の液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを用いたヘッドカートリッジ、液体吐出装置に関する。さらにこれらの液体吐出ヘッドを有するインクジェットキットに関する。
【０００２】
特に本発明は、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、液体吐出装置に関する。
【０００３】
また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対し記録を行うプリンター、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる発明である。
【０００４】
なお、本発明における、「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与することをも意味するものである。
【０００５】
【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知られている。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置には、ＵＳＰ４，７２３，１２９等の公報に開示されているように、インクを吐出するための吐出口と、この吐出口に連通するインク流路と、インク流路内に配されたインクを吐出するためのエネルギー発生手段としての電気熱変換体が一般的に配されている。
【０００６】
この様な記録方法によれば、品位の高い画像を高速、低騒音で記録することができると共に、この記録方法を行うヘッドではインクを吐出するための吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に得ることができるという多くの優れた点を有している。このため、このバブルジェット記録方法は近年、プリンター、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。
【０００７】
このようにバブルジェット技術が多方面の製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近年さらに高まっている。
【０００８】
例えば、エネルギー効率の向上の要求に対する検討としては、保護膜の厚さを調整するといった発熱体の最適化が挙げられている。この手法は、発生した熱の液体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。
【０００９】
また、高画質な画像を得るために、インクの吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好なインク吐出を行える液体吐出方法等を与えるための駆動条件が提案されたり、また、高速記録の観点から、吐出された液体の液流路内への充填（リフィル）速度の速い液体吐出ヘッドを得るために流路形状を改良したものも提案されている。
【００１０】
この流路形状の内、流路構造として図２１（ａ），（ｂ）に示すものが、特開昭６３−１９９９７２号公報等に記載されている。この公報に記載されている流路構造やヘッド製造方法は、気泡の発生に伴って発生するバック波（吐出口へ向かう方向とは逆の方向へ向かう圧力、即ち、液室１１２へ向かう圧力）に着目した発明である。このバック波は、吐出方向へ向かうエネルギーでないため損失エネルギーとして知られている。
【００１１】
図２１（ａ），（ｂ）に示す発明は、発熱素子１０２が形成する気泡の発生領域よりも離れ且つ、発熱素子１０２に関して吐出口１１１とは反対側に位置する弁１１０を開示する。
【００１２】
図２１（ｂ）においては、この弁１１０は、板材等を利用する製造方法によって、流路１０３の天井に貼り付いたような初期位置を持ち、気泡の発生に伴って流路１０３内へ垂れ下がるものとして開示されている。この発明は、上述したバック波の一部を弁１１０によって制御することでエネルギー損失を抑制するものとして開示されている。
【００１３】
しかしながら、この構成において、吐出すべき液体を保持する流路１０３内部に、気泡が発生した際を検討するとわかるように、弁１１０によるバック波の一部を抑制することは、液体吐出にとっては実用的なものでないことがわかる。
【００１４】
もともとバック波自体は、前述したように吐出に直接関係しないものである。このバック波が流路１０３内に発生した時点では、図２１（ａ）に示すように、気泡のうち吐出に直接関係する圧力はすでに流路１０３から液体を吐出可能状態にしている。従って、バック波のうち、しかもその一部を抑制したからといっても、吐出に大きな影響を与えないことは明らかである。
【００１５】
他方、バブルジェット記録方法においては、発熱体がインクに接した状態で加熱を繰り返すため、発熱体の表面にインクの焦げによる堆積物が発生するが、インクの種類によってはこの堆積物が多く発生することで、気泡の発生を不安定にしてしまい、良好なインクの吐出を行うことが困難な場合があった。また、吐出すべき液体が熱によって劣化しやすい液体の場合や十分に発泡が得られにくい液体の場合においても、吐出すべき液体を変質させず、良好に吐出するための方法が望まれていた。
【００１６】
このような観点から、熱により気泡を発生させる液体（発泡液）と吐出する液体（吐出液）とを別液体とし、発泡による圧力を吐出液に伝達することで吐出液を吐出する方法が、特開昭６１−６９４６７号公報、特開昭５５−８１１７２号公報、ＵＳＰ４，４８０，２５９号等の公報に開示されている。これらの公報では、吐出液であるインクと発泡液とをシリコンゴムなどの可撓性膜で完全分離し、発熱体に吐出液が直接接しないようにすると共に、発泡液の発泡による圧力を可撓性膜の変形によって吐出液に伝える構成をとっている。このような構成によって、発熱体表面の堆積物の防止や、吐出液体の選択自由度の向上等を達成している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のように、気泡形成時のバック波を防止する弁機構を有するヘッドは、上流側に伝達されるバック波を防止する分、液体の吐出効率を向上できるものの、このような構成は、発泡時に発生する吐出力の内、あくまでも上流側に逃げようとする分だけの逃げを防止するものであり、さらに大きな吐出効率の向上、吐出力の向上を達成するためには、必ずしも充分な構成ではない。
【００１８】
また、上述のように吐出液と発泡液とを完全分離する構成のヘッドにおいては、発泡時の圧力を可撓性膜の伸縮変形によって吐出液に伝える構成であるため、発泡による圧力を可撓性膜がかなり吸収してしまう。また、可撓性膜の変形量もあまり大きくないため、吐出液と発泡液とを分離することによる効果を得ることはできるものの、エネルギー効率や吐出力が低下してしまう虞れがあった。
【００１９】
上述のように、近年、バブルジェット技術を用いた多方面への展開が成されつつあるが、これに対して、ノズル設計の自由度を縮小させず、粘度や熱的性質を含む吐出液体の特性の選択の自由度を広げ、良好な吐出を行なうことができる液体吐出ヘッド等が望まれている。
【００２０】
そこで発明者達のうちの一部は、液滴吐出の原理に立ち返り、従来では得られなかった気泡を利用した新規な液滴吐出方法及びそれに用いられるヘッド等を提供すべく鋭意研究を行った。
【００２１】
その結果、液路中の可動部材の支点と自由端の配置関係を吐出口側つまり下流側に自由端が位置する関係にすること、また可動部材を発熱体もしくは、気泡発生領域に面して配することで積極的に気泡を制御する全く新規な技術を確立するに至った。
【００２２】
つぎに、気泡自体が吐出量に与えるエネルギーを考慮すると気泡の下流側の成長成分を考慮することが吐出特性を格段に向上できる要因として最大であるとの知見に至った。つまり、気泡の下流側の成長成分を吐出方向へ効率よく変換させることこそ吐出効率、吐出速度の向上をもたらすことも判明した。このことから、発明者らは気泡の下流側の成長成分を積極的に可動部材の自由端側に移動させるという従来の技術水準に比べ極めて高い技術水準に至った。
【００２３】
さらに、気泡を形成するための発熱領域、例えば電気熱変換体の液体の流れ方向の面積中心を通る中心線から下流側、あるいは、発泡を司る面における面積中心等の気泡下流側の成長にかかわる可動部材や液流路等の構造的要素を勘案することも好ましいということが判った。
【００２４】
また、一方、可動部材の配置と液供給路の構造を考慮することで、リフィル速度を大幅に向上することができることが判った。
【００２５】
このように、出願人及び発明者達のうちの一部は、前述した画期的な発明を出願しているが、本発明者達は、この発明によってより好ましい着想を想起するに至った。
【００２６】
即ち、本発明者達が認識した点は、上述の如き、可動部材を用いるにあたって、可動部材の構成によっては、僅かではあるがヘッドの大型化、或は吐出効率の減少を招く場合が見られたことである。このような場合を検討したところ、可動部材の自由端近傍の構造が影響していることが判った。
【００２７】
本発明の主たる目的は以下の通りである。
【００２８】
可動部材を、支点側が一体で自由端側が開放されてなる櫛歯状とする事により、天板のみで第１の液流路と第２の液流路とを設けることができ、２液路の複雑な構造をなくすことができる液体吐出ヘッドを提供する。
【００２９】
また、例えば、板にスリットをレーザ又はカッティング等で形成することで板中に可動部材を形成した場合は位置決め精度が悪いと可動部材の自由端の前方（吐出口側）の余分な板材が気泡発生領域に対向して吐出効率を低下させる虞れがあるが、可動部材を、前方に余分な板材がなく自由端側が開放されている櫛歯形状にすることにより、液流路方向における位置決め精度が多少劣っていても吐出効率は良好になる。さらに、自由端の前方（吐出口側）の余分な板材を必要としないことで、自由端の先端を吐出口側に近付けることも容易であり、ノズル長さに対する設計の自由度を拡大できる。このように、液流路方向における位置決め精度の許容度を大きく取ることができる液体吐出ヘッドも本発明は提供する。
【００３０】
上記の主目的に加えて、本発明の第２の目的は、発生した気泡を根本的に制御することで極めて新規な液体吐出ヘッドを提供することにある。
【００３１】
本発明の第３の目的は、吐出効率、吐出力の向上を図りつつ、発熱体上の液体への蓄熱を大幅に軽減できると共に、発熱体上の残留気泡の低減を図ることで、良好な液体の吐出を行いうる液体吐出ヘッドを提供することにある。
【００３２】
本発明の第４の目的は、バック波による液体供給方向とは逆方向への慣性力が働くのを抑えると同時に、可動部材の弁機能によって、メニスカス後退量を低減させることで、リフィル周波数を高め、印字スピード等を向上させた液体吐出ヘッドを提供することにある。
【００３３】
本発明の第５の目的は、発熱体上への堆積物を低減すると共に、吐出用液の用途範囲を広げることができ、しかも吐出効率や吐出力が十分に高い液体吐出方法、液体吐出ヘッドを提供することにある。
【００３４】
本発明の第６の目的は、吐出する液体の選択自由度を高くできる液体吐出方法、液体吐出ヘッド等を提供することにある。
【００３５】
本発明の第７の目的は複数の液体を供給するための液体導入路を少ない部品点数で構成することで製造が容易で安価なヘッドおよび装置を提供すること、また小型化が図れた液体吐出ヘッド、装置等を提供することである。
【００３６】
また本発明の第８の目的は、本発明の吐出方法を用いて良好な画像の記録物を得ることにある。
【００３７】
【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代表的な特徴は、次のようなものである。
【００３８】
液体を吐出する吐出口と、液体に気泡を発生させる気泡発生領域と、前記気泡発生領域を含む流路と前記吐出口に直接連通する流路とを区分する分離壁とを有し、前記分離壁のうちの前記気泡発生領域に面する部分が、第１の位置と該第１の位置よりも前記気泡発生領域から遠い第２の位置との間を変位可能な可動部材になっており、前記分離壁は、前記分離壁のうち前記可動部材を除く上流側部分が共通部材になっているとともに、前記可動部材の自由端の前方が開放されている櫛歯形状となっており、前記気泡発生領域での気泡の発生に基づく圧力によって、前記第１の位置から前記第２の位置へ変位すると共に、前記可動部材の変位によって前記気泡を前記吐出口に向かう方向の上流よりも下流に大きく膨張させることで液体を吐出する液体吐出ヘッド。
【００３９】
上記の液体吐出ヘッドは、前記可動部材の変位によって、前記気泡の下流部分が前記可動部材より下流に成長することが好ましい。前記可動部材は板状であることが好ましい。前記可動部材に面した位置に発熱体が設けられており、前記可動部材と前記発熱体との間が前記気泡発生領域であることが好ましく、この場合、前記気泡は前記発熱体が発生する熱によって液体に膜沸騰を生じることで発生する気泡である。
【００４０】
前記可動部材の自由端は前記発熱体の面積中心より下流に位置することが好ましく、前記発熱体に沿った該発熱体より上流から前記発熱体上に液体を供給するための供給路を有することが好ましい。この場合、前記供給路は、前記発熱体より上流側に実質的に平坦、もしくはなだらかな内壁を有し、該内壁に沿って液体を前記発熱体上に供給する供給路であることが好ましい。
【００４１】
また、前記発熱体の有効発泡領域の総てが前記可動部材に面していることが好ましい。この場合、前記発熱体の全面が前記可動部材に面していることがより好ましく、前記可動部材の総面積が前記発熱体の総面積より大であるとよい。また、前記可動部材の自由端は前記発熱体が配された液流路を実質的に直交する形状を有することが好ましい。また、前記可動部材の前記自由端は前記発熱体より吐出口側に配されていることが好ましい。そして、前記発熱体の表面から前記可動部材までの距離が３０μｍ以下であることが好ましい。
また本発明は、上記のような液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有するヘッドカートリッジである。このヘッドカートリッジでは、前記液体吐出ヘッドと、前記液体容器とは分離可能であることが好ましい。
【００４２】
また本発明は、上記のような液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、を有する液体吐出装置を提供する。また本発明は、上記のような液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段と、を有する液体吐出装置を提供する。
【００４３】
これら何れかの液体吐出装置は、前記液体吐出ヘッドから複数色の記録液体を吐出し、被記録媒体に前記複数色の記録液体を付着させることでカラー記録を行うものや、前記吐出口が被記録媒体の記録可能領域の全幅に渡って、複数配されているものが好ましい。
【００４７】
（作用）
上述したような、極めて新規な吐出原理に基づく本発明の液体吐出ヘッド等によると、発生する気泡とこれによって変位する可動部材との相乗効果を得ることができ、吐出口近傍の液体を効率よく吐出できるため、従来のバブルジェット方式の吐出方法、ヘッド等に比べて、吐出効率を向上できる。例えば本発明の最も好ましい形態においては２倍以上という飛躍的な吐出効率の向上を達成できた。
【００４８】
この発明の特徴的な構成によれば、低温や低湿で長期放置を行った場合であっても不吐出になることを防止でき、仮に不吐出になっても、予備吐出や吸引回復といった回復処理をわずかに行うだけで正常状態に即座に復帰できる利点もある。
【００４９】
具体的には６４個の吐出口を持つ従来のバブルジェット方式のヘッドの大半が不吐出になるような長期放置条件においても、本発明のヘッドでは約半分以下の吐出口が吐出不良になるだけである。また、これらのヘッドを予備吐出で回復した場合、各吐出口に対して従来ヘッドで数千発の予備吐出を行う必要があったが、本発明では１００発程度の予備吐出で回復を行うだけで十分であった。これは、回復時間の短縮や回復による液体の損失を低減でき、ランニングコストも大幅に下げることが可能であることを意味する。
【００５０】
また、特に本発明のリフィル特性を向上した構成によれば、連続吐出時の応答性、気泡の安定成長、液滴の安定化を達成して、高速液体吐出による高速記録また高画質記録を可能にすることができた。
【００５１】
また、本発明は可動部材を、支点側が一体で自由端側が開放されてなる櫛歯状とした事により、天板のみで第１の液流路と第２の液流路とを設けることができ、２液路の複雑な構造をなくすことができる。
【００５２】
また、可動部材を櫛歯形状にした事により、液流路方向における位置決め精度の許容度を大きく取ることができる。つまり、板にスリットをレーザ又はカッティング等で形成することで板中に可動部材を形成した場合は位置決め精度が悪いと可動部材の自由端の前方（吐出口側）の余分な板材が気泡発生領域に対向して吐出効率を低下させる虞れがあるが、本発明の可動部材は前方に余分な板材がなく自由端側が開放されている為に、液流路方向における位置決め精度が多少劣っていても吐出効率は良好である。さらに、自由端の前方（吐出口側）の余分な板材を必要としないため、自由端の先端を吐出口側に近付けることも容易であり、ノズル長さに対する設計の自由度を拡大できる。
【００５３】
本発明のその他の効果については、各実施例の記載から理解される。
【００５４】
なお、本発明の説明で用いる「上流」「下流」とは、液体の供給源から気泡発生領域（又は可動部材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、又はこの構成上の方向に関しての表現として表されている。
【００５５】
気泡自体に関する「下流側」とは、主として液滴の吐出に直接作用するとされる気泡の吐出口側部分を代表する。より具体的には気泡の中心に対して、上記流れ方向や上記構成上の方向に関する下流側、又は、発熱体の面積中心より下流側の領域で発生する気泡を意味する。
【００５６】
本発明でいう「分離壁」とは、広義では気泡発生領域と吐出口に直接連通する領域とを区分するように介在する壁（可動部材を含んでもよい）を意味し、狭義では気泡発生領域を含む流路を吐出口に直接連通する液流路とを区分し、それぞれの領域にある液体の混合を防止するものを意味する。
【００５７】
さらに、本発明でいう「櫛歯」とは、可動部材の支点部が共通部材になっており、自由端の前方が開放されている形状を意味する。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５９】
（第１の実施形態）
まず本形態では、液体を吐出するための、気泡に基づく圧力の伝搬方向や気泡の成長方向を制御することで吐出力や吐出効率の向上を図る場合の例を説明する。
【００６０】
図１は本発明の液体吐出ヘッドの第１の実施形態を液流路方向で切断すると共に、吐出動作を段階的に表した断面模式図であり、図２はこのような液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。
【００６１】
本形態の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エネルギーを作用させる発熱体２（本形態においては４０μｍ×１０５μｍの形状の発熱抵抗体）が素子基板１に設けられており、この素子基板上に発熱体２に対応して液流路１０が配されている。液流路１０は吐出口１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液体を供給するための共通液室１３に連通しており、吐出口から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室１３から受け取る。
【００６２】
この液流路１０の素子基板上には、前述の発熱体２に対向するように面して、金属等の弾性を有する材料で構成され、自由端側が開放され支点側が一体にされた櫛歯状の可動部材３１が片持梁状に設けられている。この可動部材の一端は液流路１０の壁や素子基板上に感光性樹脂などをパターニングして形成した土台（支持部材）３４等に固定されている。これによって、可動部材は保持されると共に支点（支点部分）３３を構成している。
【００６３】
また、可動部材３１を櫛歯状にすることにより、簡易にかつ安価に作製することができ、土台３４に対してアライメントも容易にできる。
【００６４】
この可動部材３１は、液体の吐出動作によって共通液室１３から可動部材３１を経て吐出口１８側へ流れる大きな流れの上流側に支点（支点部分；固定端）３３を持ち、この支点３３に対して下流側に自由端（自由端部分）３２を持つように、発熱体２に面した位置に発熱体２を覆うような状態で発熱体から１５μｍ程度の距離を隔てて配されている。この発熱体と可動部材との間が気泡発生領域となる。なお発熱体、可動部材の種類や形状および配置はこれに限られることなく、後述するように気泡の成長や圧力の伝搬を制御しうる形状および配置であればよい。本発明では自由端３２の先端部が幅を持っているため、気泡の発泡パワーを吐出口１８側へ導きやすい。なお、上述した液流路１０は、後に取り上げる液体の流れの説明のため、可動部材３１を境にして直接吐出口１８に連通している部分である第１の液流路１４と、気泡発生領域１１や液体供給路１２を有する第２の液流路１６との２つの領域に分けて説明する。
【００６５】
発熱体２を発熱させることで可動部材３１と発熱体２との間の気泡発生領域１１の液体に熱を付与し、液体にUSP4,723,129に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡を発生させる。気泡の発生に基づく圧力と気泡は可動部材に優先的に作用し、可動部材３１は図１（ｂ）、（ｃ）もしくは図２で示されるように支点３３を中心に吐出口側に大きく開くように変位する。可動部材３１の変位若しくは変位した状態によって気泡の発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長が吐出口側に導かれる。またこのとき、自由端３２の先端部が幅を持っているため、気泡の発泡パワーを吐出口１８側へ導きやすい。
【００６６】
ここで、本発明の基本的な吐出原理の一つを説明する。本発明において最も重要な原理の１つは、気泡に対面するように配された可動部材が気泡の圧力あるいは気泡自体に基づいて、定常状態の第１の位置から変位後の位置である第２の位置へ変位し、この変位する可動部材３１によって気泡の発生に伴う圧力や気泡自身を吐出口１８が配された下流側へ導くことである。
【００６７】
この原理を、可動部材を用いない従来の液流路構造を模式的に示した図３と本発明の図４とを比較してさらに詳しく説明する。なおここでは吐出口方向への圧力の伝搬方向をＶA、上流側への圧力の伝搬方向をＶBとして示した。
【００６８】
図３で示されるような従来のヘッドにおいては、発生した気泡４０による圧力の伝搬方向を規制する構成はない。このため気泡４０の圧力伝搬方向はV1〜V8のように気泡表面の垂線方向となり様々な方向を向いていた。このうち、特に液吐出に最も影響を及ぼすＶA方向に圧力伝搬方向の成分を持つものは、V1〜V4即ち気泡のほぼ半分の位置より吐出口に近い部分の圧力伝搬の方向成分であり、液吐出効率、液吐出力、吐出速度等に直接寄与する重要な部分である。さらにV1は吐出方向ＶAの方向に最も近いため効率よく働き、逆にV4はＶAに向かう方向成分が比較的少ない。
【００６９】
これに対して、図４で示される本発明の場合には、可動部材３１が図３の場合のように様々な方向を向いていた気泡の圧力伝搬方向V1〜V4を下流側（吐出口側）へ導き、ＶAの圧力伝搬方向に変換するものであり、これにより気泡４０の圧力が直接的に効率よく吐出に寄与することになる。そして、気泡の成長方向自体も圧力伝搬方向V1〜V4と同様に下流方向に導かれ、上流より下流で大きく成長する。このように、気泡の成長方向自体を可動部材によって制御し、かつ気泡の圧力伝搬方向を制御することで、吐出効率や吐出力また吐出速度等の根本的な向上を達成することができる。
【００７０】
次に図１に戻って、本形態の液体吐出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。
【００７１】
図１（ａ）は、発熱体２に電気エネルギー等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が熱を発生する前の状態である。ここで重要なことは、可動部材３１が、発熱体の発熱によって発生した気泡に対し、この気泡の少なくとも下流側部分に対面する位置に設けられていることである。つまり、気泡の下流側が可動部材に作用するように、液流路構造上では少なくとも発熱体の面積中心３より下流（発熱体の面積中心３を通って流路の長さ方向に直交する線より下流）の位置まで可動部材３１が配されている。
【００７２】
図１（ｂ）は、発熱体２に電気エネルギー等が印加されて発熱体２が発熱し、発生した熱によって気泡発生領域１１内を満たす液体の一部を加熱し、膜沸騰に伴う気泡を発生させた状態である。
【００７３】
このとき可動部材３１は気泡４０の発生に基づく圧力により、気泡４０の圧力の伝搬方向を吐出口方向に導くように第１位置から第２位置へ変位する。ここで重要なことは前述したように、可動部材３１の自由端３２を下流側（吐出口側）に配置し、支点３３を上流側（共通液室側）に位置するように配置して、可動部材の少なくとも一部を発熱体の下流部分すなわち気泡の下流部分に対面させることである。
【００７４】
図１（ｃ）は気泡４０がさらに成長した状態であるが、気泡４０の発生に伴う圧力に応じて可動部材３１はさらに変位している。発生した気泡は上流より下流に大きく成長すると共に可動部材の第１の位置（点線位置）を越えて大きく成長している。このように気泡４０の成長に応じて可動部材３１が徐々に変位して行くことで気泡４０の圧力伝搬方向や堆積移動のしやすい方向、すなわち自由端側への気泡の成長方向を吐出口に均一的に向かわせることができることも吐出効率を高めると考えられる。可動部材は気泡や発泡圧を吐出口方向へ導く際もこの伝達の妨げになることはほとんどなく、伝搬する圧力の大きさに応じて効率よく圧力の伝搬方向や気泡の成長方向を制御することができる。また、自由端３２の先端部が幅を持っているため、気泡の発泡パワーを吐出口１８側へ導きやすい。
【００７５】
図１（ｄ）は気泡４０が、前述した膜沸騰の後、気泡内部圧力の減少によって収縮し、消滅する状態を示している。
【００７６】
第２の位置まで変位していた可動部材３１は、気泡の収縮による負圧と可動部材自身のばね性による復元力によって図１（ａ）の初期位置（第１の位置）に復帰する。また、消泡時には、気泡発生領域１１での気泡の収縮体積を補うため、また、吐出された液体の体積分を補うために上流側（Ｂ）、すなわち共通液室側からの流れＶD1、ＶD2のように、また、吐出口側からの流れＶｃのように液体が流れ込んでくる。
【００７７】
以上、気泡の発生に伴う可動部材の動作と液体の吐出動作について説明したが、さらに本発明の液体吐出ヘッドにおける液体のリフィルについて詳しく説明する。
【００７８】
図１を用いて本発明における液供給メカニズムをさらに詳しく説明する。
【００７９】
図１（ｃ）の後、気泡４０が最大体積の状態を経て消泡過程に入ったときには、消泡した体積を補う体積の液体が気泡発生領域に、第１液流路１４の吐出口１８側と第２液流路１６の共通液室側１３から流れ込む。可動部材３１を持たない従来の液流路構造においては、消泡位置に吐出口側から流れ込む液体の量と共通液室から流れ込む液体の量は、気泡発生領域より吐出口に近い部分と共通液室に近い部分との流抵抗の大きさに起因する（流路抵抗と液体の慣性に基づくものである。）。
【００８０】
このため、吐出口に近い側の流抵抗が小さい場合には、多くの液体が吐出口側から消泡位置に流れ込みメニスカスの後退量が大きくなることになる。特に、吐出効率を高めるために吐出口に近い側の流抵抗を小さくして吐出効率を高めようとするほど、消泡時のメニスカスＭの後退が大きくなり、リフィル時間が長くなって高速印字を妨げることとなっていた。
【００８１】
これに対して本形態は可動部材３１を設けたため、気泡の体積Ｗを可動部材３１の第１位置を境に上側をＷ１、気泡発生領域１１側をＷ２とした場合、消泡時に可動部材が元の位置に戻った時点でメニスカスの後退は止まり、その後残ったＷ２の体積分の液体供給は主に第２の液流路１６の流れＶD2からの液供給によって成される。これにより、従来、気泡Ｗの体積の半分程度に対応した量がメニスカスの後退量になっていたのに対して、それより少ないＷ１の半分程度のメニスカス後退量に抑えることが可能になった。
【００８２】
さらに、Ｗ２の体積分の液体供給は消泡時の圧力を利用して可動部材３１の発熱体側の面に沿って、主に第２液流路の上流側（ＶD2）から強制的に行うことができるためより速いリフィルを実現できた。
【００８３】
ここで特徴的なことは、従来のヘッドで消泡時の圧力を用いたリフィルを行った場合、メニスカスの振動が大きくなってしまい画像品位の劣化につながっていたが、本形態の高速リフィルにおいては可動部材によって吐出口側の第１液流路１４の領域と、気泡発生領域１１との吐出口側での液体の流通が抑制されるためメニスカスの振動を極めて少なくすることができることである。
【００８４】
このように本発明は、第２の液流路１６の液供給路１２を介しての発泡領域への強制リフィルと、上述したメニスカス後退や振動の抑制によって高速リフィルを達成することで、吐出の安定や高速繰り返し吐出、また記録の分野に用いた場合、画質の向上や高速記録を実現することができる。
【００８５】
本発明の構成においてはさらに次のような有効な機能を兼ね備えている。それは、気泡の発生による圧力の上流側への伝搬（バック波）を抑制することである。発熱体２上で発生した気泡の内、共通液室１３側（上流側）の気泡による圧力は、その多くが、上流側に向かって液体を押し戻す力（バック波）になっていた。このバック波は、上流側の圧力と、それによる液移動量、そして液移動に伴う慣性力を引き起こし、これらは液体の液流路内へのリフィルを低下させ高速駆動の妨げにもなっていた。本発明においては、まず可動部材３１によって上流側へのこれらの作用を抑えることでもリフィル供給性の向上をさらに図っている。
【００８６】
次に、本形態の更なる特徴的な構造と効果について、以下に説明する。
【００８７】
本形態の第２の液流路１６は、発熱体２の上流に発熱体２と実質的に平坦につながる（発熱体表面が大きく落ち込んでいない）内壁を持つ液体供給路１２を有している。このような場合、気泡発生領域１１および発熱体２の表面への液体の供給は、可動部材３１の気泡発生領域１１に近い側の面に沿って、ＶD2のように行われる。このため、発熱体２の表面上に液体が淀むことが抑制され、液体中に溶存していた気体の析出や、消泡できずに残ったいわゆる残留気泡が除去され易く、また、液体への蓄熱が高くなりすぎることもない。従って、より安定した気泡の発生を高速に繰り返し行うことができる。なお、本形態では実質的に平坦な内壁を持つ液体供給路１２を持つもので説明したが、これに限らず、発熱体表面となだらかに繋がり、なだらかな内壁を有する液供給路であればよく、発熱体上に液体の淀みや、液体の供給に大きな乱流を生じない形状であればよい。
【００８８】
また、気泡発生領域への液体の供給は、可動部材の側部を介してＶD1から行われるものもある。しかし、気泡発生時の圧力をさらに有効に吐出口に導くために図１で示すように気泡発生領域の全体を覆う（発熱体面を覆う）ように大きな可動部材を用い、可動部材３１が第１の位置へ復帰することで、気泡発生領域１１と第１液流路１４の吐出口に近い領域との液体の流抵抗が大きくなるような形態の場合、前述のＶD1から気泡発生領域１１に向かっての液体の流れが妨げられる。しかし、本発明のヘッド構造においては、気泡発生領域に液体を供給するための流れＶD1があるため、液体の供給性能が非常に高くなり、可動部材３１で気泡発生領域１１を覆うような吐出効率向上を求めた構造を採っても、液体の供給性能を落とすことがない。
【００８９】
ところで、可動部材３１の自由端３２と支点３３の位置は、例えば図５で示されるように、自由端が相対的に支点より下流側にある。このような構成のため、前述した発泡の際に気泡の圧力伝搬方向や成長方向を吐出口側に導く等の機能や効果を効率よく実現できるのである。さらに、この位置関係は吐出に対する機能や効果のみならず、液体の供給の際にも液流路１０を流れる液体に対する流抵抗を小さくしでき高速にリフィルできるという効果を達成している。これは図５に示すように、吐出によって後退したメニスカスＭが毛管力により吐出口１８へ復帰する際や、消泡に対しての液供給が行われる場合に、液流路１０（第１液流路１４、第２液流路１６を含む）内を流れる流れＳ1、Ｓ2、Ｓ3に対し、逆らわないように自由端と支点３３とを配置しているためである。
【００９０】
補足すれば、本形態の図１においては、前述のように可動部材３１の自由端３２が、発熱体２を上流側領域と下流側領域とに２分する面積中心３（発熱体の面積中心（中央）を通り液流路の長さ方向に直交する線）より下流側の位置に対向するように発熱体２に対して延在している。これによって発熱体の面積中心位置３より下流側で発生する液体の吐出に大きく寄与する圧力、又は気泡を可動部材３１が受け、この圧力及び気泡を吐出口側に導くことができ、吐出効率や吐出力を根本的に向上させることができる。
【００９１】
さらに、加えて上記気泡の上流側をも利用して多くの効果を得ている。
【００９２】
また、本形態の構成においては可動部材３１の自由端が瞬間的な機械的変位を行っていることも、液体の吐出に対して有効に寄与していると考えられる。
【００９３】
また、自由端３２の先端部が幅を持っているため、気泡の発泡パワーを吐出口１８側へ導きやすい効果がある。
【００９４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００９５】
本形態においても主たる液体の吐出原理については先の実施形態と同じであるが、本形態においては液流路を複流路構成にすることで、さらに熱を加えることで発泡させる液体（発泡液）と、主として吐出される液体（吐出液）とを分けることができるものである。
【００９６】
図６は、本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施形態の流路方向の断面模式図を示している。同図（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図（ｄ）は図（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００９７】
本形態の液体吐出ヘッドは、液体に気泡を発生させるための熱エネルギーを与える発熱体２が設けられた素子基板１上に、発泡用の第２液流路１６があり、その上に吐出口１８に直接連通した吐出液用の第１液流路１４が配されている。  第１液流路の上流側は、複数の第１液流路に吐出液を供給するための第１共通液室１５に連通しており、第２液流路の上流側は、複数の第２液流路に発泡液を供給するための第２共通液室に連通している。
【００９８】
但し、発泡液と吐出液を同じ液体とする場合には、共通液室を一つにして共通化させてもよい。
【００９９】
第１と第２の液流路の間には、金属等の弾性を有する材料で構成された分離壁３０が配されており、第１液流路の共通液室１５と第２の液流路の共通液室１７とを区分している。なお、発泡液と吐出液とができる限り混ざり合わない方がよい液体の場合には、この分離壁によってできる限り完全に第１液流路１４と第２液流路１６の液体の流通を分離した方がよいが、発泡液と吐出液とがある程度混ざり合っても、問題がない場合には、分離壁に完全分離の機能を持たせなくてもよい。
【０１００】
発熱体の面上方への投影空間（以下、吐出圧発生領域という。；図６中のＡの領域とＢの気泡発生領域１１）に位置する部分の分離壁は櫛歯形状になっており、吐出口側（液体の流れの下流側）が自由端で、共通液室（１５、１７）側に支点３３が位置する片持梁形状の可動部材３１となっている。この可動部材３１は、気泡発生領域１１（Ｂ）に面して配されているため、発泡液の発泡によって第１液流路側の吐出口側に向けて開口するように動作する。また、前記自由端の先端部が幅を持っているため、気泡の発泡パワーを吐出口側へ導きやすい。可動部材３１は図６（ａ）の状態では第１液流路と第２液流路の流通をできる限り完全に分離している。
【０１０１】
可動部材３１の支点３３、自由端３２の配置と、発熱体との配置の関係については、先の実施形態と同様にしている。
【０１０２】
また、先の実施形態で液供給路１２と発熱体２との構造の関係について説明したが、本形態においても第２液流路１６と発熱体２との構造の関係を同じくしている。
【０１０３】
次に、図６を用いて本形態の液体吐出ヘッドの動作を説明する。
【０１０４】
ヘッドを駆動させるにあたっては、第１液流路１４に供給される吐出液と第２の液流路１６に供給される発泡液として同じ水系のインクを用いて動作させた。発熱体２が駆動されて発生した熱が、第２液流路の気泡発生領域内の発泡液に作用することで、先の実施形態で説明したのと同様に発泡液にUSP4,723,129に記載されているような膜沸騰現象に基づく気泡４０を発生させる。
【０１０５】
本形態においては、気泡発生領域の上流側を除く、３方からの発泡圧の逃げがないため、この気泡発生にともなう圧力が吐出圧発生部に配された可動部材３１側に集中して伝搬し、気泡の成長をともなって可動部材３１が図６（ａ）の状態から図６（ｂ）のように第１液流路側に変位する。この可動部材の動作によって第１液流路１４と第２液流路１６とが大きく連通し、気泡の発生に基づく圧力が第１液流路の吐出口側の方向（Ａ方向）に主に伝わる。このとき、自由端の先端部が幅を持っているため、気泡の発泡パワーを吐出口１８側へ導きやすい。この圧力の伝搬と、前述のような可動部材の機械的変位によって液体が吐出口から吐出される。
【０１０６】
次に、気泡が収縮するに伴って可動部材３１が図６（ａ）の位置まで戻ると共に、第１液流路１４では、吐出された吐出液体の量に見合う量の吐出液体が上流側から供給される。本形態においても、この吐出液体の供給は前述の実施例と同様に可動部材が閉じる方向であるため、吐出液体のリフィルを可動部材で妨げることがない。
【０１０７】
本形態は、可動部材の変位に伴う発泡圧力の伝搬、気泡の成長方向、バック波の防止等に関する主要部分の作用や効果については先の第１実施形態等と同じであるが、本形態のような２流路構成をとることによって、さらに次のような長所がある。
【０１０８】
すなわち、上述の実施形態の構成によると、吐出液と発泡液とを別液体とし、発泡液の発泡で生じた圧力によって吐出液を吐出することができる。このため従来、熱を加えても発泡が十分に行われにくく吐出力が不十分であったポリエチレングリコール等の高粘度の液体であっても、この液体を第１の液流路に供給し、発泡液に発泡が良好に行われる液体（エタノール：水＝４：６の混合液１〜２ｃＰ程度等）や低沸点の液体を第２の液流路に供給することで良好に吐出させることができる。
【０１０９】
また、発泡液として、熱を受けても発熱体の表面にコゲ等の堆積物を生じない液体を選択することで、発泡を安定化し、良好な吐出を行うことができる。
【０１１０】
さらに、本発明のヘッドの構造においては先の実施形態で説明したような効果をも生じるため、さらに高吐出効率、高吐出力で高粘性液体等の液体を吐出することができる。
【０１１１】
また、加熱に弱い液体の場合においてもこの液体を第１の液流路に吐出液として供給し、第２の液流路で熱的に変質しにくく良好に発泡を生じる液体を供給すれば、加熱に弱い液体に熱的な害を与えることなく、しかも上述のように高吐出効率、高吐出力で吐出することができる。
【０１１２】
（その他の実施形態）
以上、本発明の液体吐出ヘッドや液体吐出方法の要部の実施形態について説明を行ったが、以下にこれらの実施例に好ましく適用できる実施態様例について図面を用いて説明する。但し、以下の説明においては前述の１流路形態の実施形態と２流路形態の実施形態のいずれかを取り上げて説明する場合があるが特に記載しない限り、両形態に適用しうるものである。
【０１１３】
＜液流路の天井形状＞
図７は本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態の流路方向断面図であるが、第１の液流路１４（若しくは図１における液流路１０）を構成するための溝が設けられた溝付き部材５０が分離壁３０上に設けられている。本形態においては可動部材３１の自由端３２位置近傍の流路天井の高さが高くなっており、可動部材３１の動作角度θをより大きく取れるようにしている。この可動部材３１の動作範囲は、液流路の構造、可動部材の耐久性や発泡力等を考慮して決定すればよいが、吐出口の軸方向の角度を含む角度まで動作することが望ましいと考えられる。
【０１１４】
また、この図で示されるように吐出口の直径より可動部材の自由端の変位高さを高くすることで、より十分な吐出力の伝達が成される。また、この図で示されるように、可動部材３１の自由端３２位置の液流路天井の高さより可動部材３１の支点３３位置の液流路天井の高さの方が低くなっているため、可動部材の変位よる上流側への圧力波の逃げがさらに有効に防止できる。
【０１１５】
＜第２液流路と可動部材との配置関係＞
図８は、上述の可動部材３１と第２の液流路１６との配置関係を説明するための図であり、同図（ａ）は分離壁３０、可動部材３１近傍を上方から見た図であり、同図（ｂ）は、分離壁３０を外した第２液流路１６を上方から見た図である。そして、同図（ｃ）は、可動部材３１と第２液流路１６との配置関係を、これらの各要素を重ねることで模式的に示した図である。なお、いずれの図も図面下方が吐出口が配されている前面側である。
【０１１６】
本形態の第２の液流路１６は発熱体２の上流側（ここでの上流側とは第２共通液室側から発熱体位置、可動部材、第１流路を経て吐出口に向う大きな流れの中の上流側のことである。）に狭窄部１９を持っており、発泡時の圧力が第２液流路１６の上流側に容易に逃げることを抑制するような室（発泡室）構造となっている。
【０１１７】
従来のヘッドのように、発泡する流路と液体を吐出するための流路とが同じで、発熱体より液室側に発生した圧力が共通液室側に逃げないように狭窄部を設けるヘッドの場合には、液体のリフィルを充分考慮して、狭窄部における流路断面積があまり小さくならない構成を採る必要があった。
【０１１８】
しかし、本形態の場合、吐出される液体の多くを第１液流路内の吐出液とすることができ、発熱体が設けられた第２液流路内の発泡液はあまり消費されないようにできるため、第２液流路の気泡発生領域１１への発泡液の充填量は少なくて良い。従って、上述の狭窄部１９における間隔を数μｍ〜十数μｍと非常に狭くできるため、第２の液流路で発生した発泡時の圧力をあまり周囲に逃がすことをさらに抑制でき、集中して可動部材側に向けることができる。そしてこの圧力を可動部材３１を介して吐出力として利用することができるため、より高い吐出効率、吐出力を達成することができる。ただ、第２の液流路１６の形状は上述の構造に限られるものではなく、気泡発生に伴う圧力が効果的に可動部材側に伝えられる形状であれば良い。
【０１１９】
なお、図８（Ｃ）で示されるように可動部材３１の側方は、第２液流路を構成する壁の一部を覆っており、このことで、可動部材３１の第２液流路への落ち込みが防止できる。これによって、前述した吐出液と発泡液との分離性をさらに高めることができる。また、気泡のスリットからの逃げの抑制ができるため、さらに吐出圧や吐出効率を高めることができる。さらに、前述の消泡時の圧力による上流側からのリフィルの効果を高めることができる。
【０１２０】
なお、図６（ｂ）や図７においては、可動部材３１の第１の液流路１４側への変位に伴って第２の液流路４の気泡発生領域で発生した気泡の一部が第１の液流路１４側に延在しているが、この様に気泡が延在するような第２の液流路の高さにすることで、気泡が延在しない場合に比べ更に吐出力を向上させることができる。この様に気泡が第１の液流路１４に延在するようにするためには、第２の液流路１６の高さを最大気泡の高さより低くすることが望ましく、この高さを数μｍ〜３０μｍとすることが望ましい。なお、本形態においてはこの高さを１５μｍとした。
【０１２１】
＜可動部材および分離壁＞
図９は可動部材３１の他の形状を示すもので、同図（ａ）は長方形の形状であり、（ｂ）は支点側が細くなっている形状で可動部材の動作が容易な形状であり、同図（ｃ）は支点側が広くなっており、可動部材の耐久性が向上する形状である。これらは可動部材の支点３３側がいずれも共通部材にされ、かつ自由端３２の前方が開放されている櫛歯状のものであるため、天板のみで第１の液流路と第２の液流路とを設けることができ、また、液流路方向における位置決め精度の許容度を大きく取ることができ、その結果、簡易にかつ安価に作製することができる。
【０１２２】
先の実施形態においては、櫛歯状の可動部材３１およびこの可動部材を有する分離壁３０は厚さ５μｍのニッケルで構成したが、これに限られることなく可動部材、分離壁を構成する材質としては発泡液と吐出液に対して耐溶剤性があり、可動部材として良好に動作するための弾性を有する。
【０１２３】
可動部材の材料としては、耐久性の高い、銀、ニッケル、金、鉄、チタン、アルミニュウム、白金、タンタル、ステンレス、りん青銅等の金属、およびその合金、または、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン等のニトリル基を有する樹脂、ポリアミド等のアミド基を有する樹脂、ポリカーボネイト等のカルボキシル基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリサルフォン等のスルホン基を持つ樹脂、そのほか液晶ポリマー等の樹脂およびその化合物、耐インク性の高い、金、タングステン、タンタル、ニッケル、ステンレス、チタン等の金属、これらの合金および耐インク性に関してはこれらを表面にコーティングしたもの若しくは、ポリアミド等のアミド基を有する樹脂、ポリアセタール等のアルデヒド基を持つ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等のケトン基を有する樹脂、ポリイミド等のイミド基を有する樹脂、フェノール樹脂等の水酸基を有する樹脂、ポリエチレン等のエチル基を有する樹脂、ポリプロピレン等のアルキル基を持つ樹脂、エポキシ樹脂等のエポキシ基を持つ樹脂、メラミン樹脂等のアミノ基を持つ樹脂、キシレン樹脂等のメチロール基を持つ樹脂およびその化合物、さらに二酸化珪素等のセラミックおよびその化合物が望ましい。
【０１２４】
分離壁の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリサルフォン、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の近年のエンジニアリングプラスチックに代表される耐熱性、耐溶剤性、成型性の良好な樹脂、およびその化合物、もしくは、二酸化珪素、チッ化珪素、ニッケル、金、ステンレス等の金属、合金およびその化合物、もしくは表面にチタンや金をコーティングしたものが望ましい。
【０１２５】
また、分離壁の厚さは、分離壁としての強度を達成でき、可動部材として良好に動作するという観点からその材質と形状等を考慮して決定すればよいが、０．５μｍ〜１０μｍ程度が望ましい。
【０１２６】
上述のように、発泡液と吐出液とに機能分離させた場合、可動部材がこれらの実質的な仕切部材となる。この可動部材が気泡の生成に伴って移動する際に吐出液に対して発泡液がわずかに混入することが見られる。画像を形成する吐出液は、インクジェット記録の場合、色材濃度を３％乃至５％程度有するものが一般的であることを考慮すると、この発泡液が吐出液滴に対して２０％以下の範囲で含まれても大きな濃度変化をもたらさない。従って、このような混液としては、吐出液滴に対して２０％以下となるような発泡液と吐出液との混合を本発明に含むものとする。
【０１２７】
尚、上記構成例の実施では、粘性を変化させても上限で１５％の発泡液の混合であり、５ｃｐｓ以下の発泡液では、この混合比率は、駆動周波数にもよるが、１０％程度を上限とするものであった。
【０１２８】
特に、吐出液の粘度を２０ｃｐｓ以下にすればする程、この混液は低減（例えば５％以下）できる。
【０１２９】
次に、このヘッドにおける発熱体と可動部材の配置関係について、図を用いて説明する。ただし、可動部材と発熱体の形状および寸法，数は、以下に限定されるものではない。発熱体と可動部材の最適な配置によって、発熱体による発泡時の圧力を吐出圧として有効に利用することが可能となる。
【０１３０】
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うインクジェット記録方法、いわゆるバブルジェット記録方法の従来技術においては、図１０に示すように、発熱体面積とインク吐出量は比例関係にあるが、インク吐出に寄与しない非発泡有効領域Ｓが存在していることがわかる。また、発熱体上のコゲの様子から、この非発泡有効領域Ｓが発熱体の周囲に存在していることがわかる。これらの結果から、発熱体周囲の約４μｍ幅は、発泡に関与されていないとされている。
【０１３１】
＜素子基板＞
以下に液体に熱を与えるための発熱体が設けられた素子基板の構成について説明する。
【０１３２】
図１１は本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態の縦断面図を示したもので、同図（ａ）は後述する保護膜があるヘッド、同図（ｂ）は保護膜がないものである。
【０１３３】
素子基板１上に第２液流路１６、分離壁３０、第１液流路１４、第１液流路を構成する溝を設けた溝付き部材５０が配されている。
【０１３４】
素子基板１には、シリコン等の基体１０７に絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜またはチッ化シリコン膜１０６を成膜し、その上に発熱体を構成するハフニュウムボライド（ＨｆＢ2）、チッ化タンタル（ＴａＮ）、タンタルアルミ（ＴａＡｌ）等の電気抵抗層１０５（０．０１〜０．２μｍ厚）とアルミニュウム等の配線電極（０．２〜１．０μｍ厚）をパターニングして成る。この２つの配線電極１０４から抵抗層１０５に電圧を印加し、抵抗層に電流を流し発熱させる。配線電極間の抵抗層上には、酸化シリコンやチッ化シリコン等の保護層１０３が０．１〜２．０μｍ厚で形成され、さらにその上にタンタル等の耐キャビテーション層（０．１〜０．６μｍ厚）１０２が成膜され、これにより、インク等の各種の液体から抵抗層１０５が保護されている。
【０１３５】
特に、気泡の発生、消泡の際に発生する圧力や衝撃波は非常に強く、堅くてもろい酸化膜の耐久性を著しく低下させるため、金属材料のタンタル（Ｔａ）等が耐キャビテーション層として用いられる。
【０１３６】
また、液体、液流路構成、抵抗材料の組み合わせにより、発熱体上に上述の保護層を必要としない構成でもよくその例を図１１（ｂ）に示す。このような保護層を必要としない抵抗層の材料としてはイリジュウム−タンタル−アルミ合金等が挙げられる。
【０１３７】
このように、前述の各実施形態における発熱体の構成としては、前述の電極間の抵抗層（発熱部）だけででもよく、また抵抗層を保護する保護層を含むものでもよい。
【０１３８】
本形態においては、発熱体として電気信号に応じて発熱する抵抗層で構成された発熱部を有するものを用いたが、これに限られることなく、吐出液を吐出させるのに十分な気泡を発泡液に生じさせるものであればよい。例えば、発熱部としてレーザ等の光を受けることで発熱するような光熱変換体や高周波を受けることで発熱するような発熱部を有する発熱体でもよい。
【０１３９】
なお、前述の素子基板１には、前述の発熱部を構成する抵抗層１０５とこの抵抗層に電気信号を供給するための配線電極１０４で構成される電気熱変換体の他に、この電気熱変換素子を選択的に駆動するためのトランジスタ、ダイオード、ラッチ、シフトレジスタ等の機能素子が一体的に半導体製造工程によって作り込まれていてもよい。
【０１４０】
また、前述のような素子基板１に設けられている電気熱変換体の発熱部を駆動し、液体を吐出するためには、前述の抵抗層１０５に配線電極１０４を介して図１２で示されるような矩形パルスを印加し、配線電極間の抵抗層１０５を急峻に発熱させる。前述の各実施例のヘッドにおいては、それぞれ電圧２４Ｖ、パルス幅７μｓｅｃ、電流１５０ｍＡ、電気信号を６ｋＨｚで加えることで発熱体を駆動させ、前述のような動作によって、吐出口から液体であるインクを吐出させた。しかしながら、駆動信号の条件はこれに限られることなく、発泡液を適正に発泡させることができる駆動信号であればよい。
【０１４１】
＜２流路構成のヘッド構造＞
以下に、第１、第２の共通液室に異なる液体を良好に分離して導入でき部品点数の削減を図れ、コストダウンを可能とする液体吐出ヘッドの構造例について説明する。
【０１４２】
図１３は、このような液体吐出ヘッドの構造を示す模式図であり、先の実施例と同じ構成要素については同じ符号を用いており、詳しい説明はここでは省略する。
【０１４３】
本形態においては、溝付き部材５０は、吐出口１８を有するオリフィスプレート５１と、複数の第１液流路１４を構成する複数の溝と、複数の液流路１４に共通して連通し、各第１の液流路１４に液体（吐出液）を供給するための第１の共通液室１５を構成する凹部とから概略構成されている。
【０１４４】
この溝付部材５０の下側部分に分離壁３０を接合することにより複数の第１液流路１４を形成することができる。このような溝付部材５０は、その上部から第１共通液室１５内に到達する第１液体供給路２０を有している。また、溝付部材５０は、その上部から分離壁３０を突き抜けて第２共通液室１７内に到達する第２の液体供給路２１を有している。
【０１４５】
第１の液体（吐出液）は、図１３の矢印Ｃで示すように、第１液体供給路２０を経て、第１の共通液室１５、次いで第１の液流路１４に供給され、第２の液体（発泡液）は、図１３の矢印Ｄで示すように、第２液体供給路２１を経て、第２共通液室１７、次いで第２液流路１６に供給されるようになっている。
【０１４６】
本形態例では、第２液体供給路２１は、第１液体供給路２０と平行して配されているが、これに限ることはなく、第１共通液室１５の外側に配された分離壁３０を貫通して、第２共通液室１７に連通するように形成されればどのように配されてもよい。
【０１４７】
また、第２液体供給路２１の太さ（直径）に関しては、第２液体の供給量を考慮して決められる。第２液体供給路２１の形状は丸形状である必要はなく、矩形状等でもよい。
【０１４８】
また、第２共通液室１７は、溝付部材５０を分離壁３０で仕切ることによって形成することができる。形成の方法としては、図１４で示す本形態の分解斜視図のように、素子基板上にドライフィルムで共通液室枠と第２液路壁を形成し、分離壁を固定した溝付部材５０と分離壁３０との結合体と素子基板１とを貼り合わせることにより第２共通液室１７や第２液流路１６を形成してもよい。
【０１４９】
本形態例では、アルミニュウム等の金属で形成された支持体上に、前述のように、発泡液に対して膜沸騰による気泡を発生させるための熱を発生する発熱体としての電気熱変換素子が複数設けられた素子基板１が配されている。
【０１５０】
この素子基板１上には、液路壁により形成された第２の液流路１６を構成する複数の溝と、複数の発泡液流路に連通し、それぞれの発泡液路に発泡液を供給するための第２共通液室（共通発泡液室）１７を構成する凹部と、前述した可動部材３１が設けられた分離壁３０とが配されている。
【０１５１】
符号５０は、溝付部材である。この溝付部材は、分離壁３０と接合されることで吐出液流路（第１液流路）１４を構成する溝と、吐出液流路に連通し、それぞれの吐出液流路に吐出液を供給するための第１の共通液室（共通吐出液室）１５を構成するための凹部と、第１共通液室に吐出液を供給するための第１供給路（吐出液供給路）２０と、第２の共通液室１７に発泡液を供給するための第２の供給路（発泡液供給路）２１とを有している。第２の供給路２１は、第１の共通液室１５の外側に配された分離壁３０を貫通して第２の共通液室１７に連通する連通路に繋がっており、この連通路によって吐出液と混合することなく発泡液を第２の共通液室１５に供給することができる。
【０１５２】
なお、素子基板１、分離壁３０、溝付天板５０の配置関係は、素子基板１の発熱体に対応して可動部材３１が配置されており、この可動部材３１に対応して吐出液流路１４が配されている。また、本形態例では、第２の供給路を１つ溝付部材に配した例を示したが、供給量に応じて複数設けてもよい。さらに吐出液供給路２０と発泡液供給路２１の流路断面積は供給量に比例して決めればよい。このような流路断面積の最適化により溝付部材５０等を構成する部品をより小型化することも可能である。
【０１５３】
以上説明したように本形態によれば、第２液流路に第２液体を供給する第２の供給路と、第１液流路に第１液体を供給する第１の供給路とが同一の溝付部材としての溝付天板からなることにより部品点数が削減でき、工程の短縮化とコストダウンが可能となる。
【０１５４】
また第２液流路に連通した第２の共通液室への、第２液体の供給は、第１液体と第２液体を分離する分離壁を突き抜ける方向で第２液流路によって行なわれる構造であるため、前記分離壁と溝付部材と発熱体形成基板との貼り合わせ工程が１度で済み、作りやすさが向上すると共に、貼り合わせ精度が向上し、良好に吐出することができる。
【０１５５】
また、第２液体は、分離壁を突き抜けて第２液体共通液室へ供給されるため、第２液流路に第２液体の供給が確実となり、供給量が十分確保できるため、安定した吐出が可能となる。
【０１５６】
＜吐出液体、発泡液体＞
先の実施形態で説明したように本発明においては、前述のような可動部材を有する構成によって、従来の液体吐出ヘッドよりも高い吐出力や吐出効率でしかも高速に液体を吐出することができる。本形態の内、発泡液と吐出液とに同じ液体を用いる場合には、発熱体から加えられる熱によって劣化せずに、また加熱によって発熱体上に堆積物を生じにくく、熱によって気化、凝縮の可逆的状態変化を行うことが可能であり、さらに液流路や可動部材や分離壁等を劣化させない液体であれば種々の液体を用いることができる。
【０１５７】
このような液体の内、記録を行う上で用いる液体（記録液体）としては従来のバブルジェット装置で用いられていた組成のインクを用いることができる。
【０１５８】
一方、本発明の２流路構成のヘッドを用い、吐出液と発泡液を別液体とした場合には、発泡液として前述のような性質の液体を用いればよく、具体的には、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、トルエン、キシレン、二塩化メチレン、トリクレン、フレオンＴＦ、フレオンＢＦ、エチルエーテル、ジオキサン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、水等およびこれらの混合物が挙げられる。
【０１５９】
吐出液としては、発泡性の有無、熱的性質に関係なく様々な液体を用いることができる。また、従来吐出が困難であった発泡性が低い液体、熱によって変質、劣化しやすい液体や高粘度液体等であっても利用できる。
【０１６０】
ただし、吐出液の性質として吐出液自身、又は発泡液との反応によって、吐出や発泡また可動部材の動作等を妨げるような液体でないことが望まれる。
【０１６１】
記録用の吐出液体としては、高粘度インク等をも利用することができる。その他の吐出液体としては、熱に弱い医薬品や香水等の液体を利用することもできる。
【０１６２】
本発明においては、吐出液と発泡液の両方に用いることができる記録液体として以下のような組成のインクを用いて記録を行ったが、吐出力の向上によってインクの吐出速度が高くなったため、液滴の着弾精度が向上し非常に良好な記録画像を得ることができた。
【０１６３】
【外１】
0003832896.tif 000002
また、発泡液と吐出液に以下で示すような組成の液体を組み合わせて吐出させて記録を行った。その結果、従来のヘッドでは吐出が困難であった十数ｃｐｓ粘度の液体はもちろん１５０ｃＰという非常に高い粘度の液体でさえも良好に吐出でき、高画質な記録物を得ることができた。
【０１６４】
【外２】
0003832896.tif 000003
ところで、前述したような従来吐出されにくいとされていた液体の場合には、吐出速度が低いために、吐出方向性のバラツキが助長され記録紙上のドットの着弾精度が悪く、また吐出不安定による吐出量のバラツキが生じこれらのことで、高品位画像が得にくかった。しかし、上述の実施例の構成においては、気泡の発生を発泡液を用いることで充分に、しかも安定して行うことができる。このことで、液滴の着弾精度向上とインク吐出量の安定化を図ることができ記録画像品位を著しく向上することができた。
【０１６５】
＜液体吐出ヘッドの製造＞
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。
【０１６６】
図２で示したような液体吐出ヘッドの場合には、素子基板１上に可動部材３１を設けるための土台３４をドライフィルム等をパターニングすることで形成し、この土台３４に可動部材３１を接着、もしくは溶着固定した。その後、各液流路１０を構成する複数の溝と吐出口１８と共通液室１３を構成する凹部を有する溝付部材を、溝と可動部材が対応するような状態で素子基板１に接合することで形成した。
【０１６７】
このようなヘッドの製造において、本発明は可動部材を、支点側が一体で自由端側が開放されてなる櫛歯状とした事により、天板のみで第１の液流路と第２の液流路とを設けることができ、２液路の複雑な構造をなくすことができる。
【０１６８】
また、可動部材を櫛歯形状にした事により、液流路方向における位置決め精度の許容度を大きく取ることができる。つまり、板にスリットをレーザ又はカッティング等で形成することで板中に櫛歯状の可動部材を形成した場合は図１５（ａ）に示すように位置決め精度が悪いと可動部材の自由端の前方（吐出口側）の余分な板材が気泡発生領域に対向して吐出効率を低下させる虞れがあるが、本発明の可動部材は自由端側が開放されている為に、図１５（ｂ）に示すように液流路方向における位置決め精度が多少劣っていても吐出効率は良好である。さらに、自由端の前方（吐出口側）の余分な板材を必要としないため、図１５（ｃ）に示すように自由端の先端を吐出口側に近付けることも容易であり、ノズル長さに対する設計の自由度を拡大できる。
【０１６９】
＜液体吐出ヘッドカートリッジ＞
次に、上記の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。
【０１７０】
図１６は、前述した液体吐出ヘッドを含む液体吐出ヘッドカートリッジの模式的分解斜視図であり、液体吐出ヘッドカートリッジは、主に液体吐出ヘッド部２００と液体容器８０とから概略構成されている。
【０１７１】
液体吐出ヘッド部２００は、素子基板１、分離壁３０、溝付部材５０、押さえバネ７８、液体供給部材９０、支持体７０等から成っている。素子基板１には、前述のように発泡液に熱を与えるための発熱抵抗体が、複数個、列状に設けられており、また、この発熱抵抗体を選択的に駆動するための機能素子が複数設けられている。この素子基板１と可動壁を持つ前述の分離壁３０との間に発泡液路が形成され発泡液が流通する。この分離壁３０と溝付天板５０との接合によって、吐出される吐出液体が流通する吐出流路（不図示）が形成される。
【０１７２】
押さえバネ７８は、溝付部材５０に素子基板１方向への付勢力を作用させる部材であり、この付勢力により素子基板１、分離壁３０、溝付部材５０と、後述する支持体７０とを良好に一体化させている。
【０１７３】
支持体７０は、素子基板１等を支持するためのものであり、この支持体７０上にはさらに素子基板１に接続し電気信号を供給するための回路基板７１や、装置側と接続することで装置側と電気信号のやりとりを行うためのコンタクトパッド７２が配置されている。
【０１７４】
液体容器９０は、液体吐出ヘッドに供給される、インク等の吐出液体と気泡を発生させるための発泡液とを内部に区分収容している。液体容器９０の外側には、液体吐出ヘッドと液体容器との接続を行う接続部材を配置するための位置決め部９４と接続部を固定するための固定軸９５が設けられている。吐出液体の供給は、液体容器の吐出液体供給路９２から接続部材の供給路８４を介して液体供給部材８０の吐出液体供給路８１に供給され、各部材の吐出液体供給路８３，７１，２１を介して第１の共通液室に供給される。発泡液も同様に、液体容器の供給路９３から接続部材の供給路を介して液体供給部材８０の発泡液供給路８２に供給され、各部材の発泡液体供給路８４，７１，２２を介して第２液室に供給される。
【０１７５】
以上の液体吐出ヘッドカートリッジにおいては、発泡液と吐出液が異なる液体である場合も、供給を行いうる供給形態および液体容器で説明したが、吐出液体と発泡液体とが同じである場合には、発泡液と吐出液の供給経路および容器を分けなくてもよい。
【０１７６】
なお、この液体容器には、各液体の消費後に液体を再充填して使用してもよい。このためには液体容器に液体注入口を設けておくことが望ましい。又、液体吐出ヘッドと液体容器とは一体であってもよく、分離可能としてもよい。
【０１７７】
＜液体吐出装置＞
図１７は、前述の液体噴射ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示している。本形態では特に吐出液体としてインクを用いたインク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャリッジＨＣは、インクを収容する液体タンク部９０と液体吐出ヘッド部２００とが着脱可能なヘッドカートリッジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記録紙等の被記録媒体１５０の幅方向に往復移動する。
【０１７８】
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。
【０１７９】
また、本形態の液体吐出装置においては、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための駆動源としてのモータ１１１、駆動源からの動力をキャリッジに伝えるためのギア１１２，１１３、キャリッジ軸８５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。
【０１８０】
図１８は、本発明の液体吐出方法および液体吐出ヘッドを適用したインク吐出記録を動作させるための装置全体のブロック図である。
【０１８１】
記録装置は、ホストコンピュータ３００より印字情報を制御信号として受ける。印字情報は印字装置内部の入力インタフェイス３０１に一時保存されると同時に、記録装置内で処理可能なデータに変換され、ヘッド駆動信号供給手段を兼ねるＣＰＵ３０２に入力される。ＣＰＵ３０２はＲＯＭ３０３に保存されている制御プログラムに基づき、前記ＣＰＵ３０２に入力されたデータをＲＡＭ３０４等の周辺ユニットを用いて処理し、印字するデータ（画像データ）に変換する。
【０１８２】
またＣＰＵ３０２は前記画像データを記録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データに同期して記録用紙および記録ヘッドを移動する駆動用モータを駆動するための駆動データを作る。画像データおよびモータ駆動データは、各々ヘッドドライバ３０７と、モータドライバ３０５を介し、ヘッド２００および駆動モータ３０６に伝達され、それぞれ制御されたタイミングで駆動され画像を形成する。
【０１８３】
上述のような記録装置に適用でき、インク等の液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板等に用いられるプラスチック材、布帛、アルミニュウムや銅等の金属材、牛皮、豚皮、人工皮革等の皮革材、木、合板等の木材、竹材、タイル等のセラミックス材、スポンジ等の三次元構造体等を対象とすることができる。
【０１８４】
また上述の記録装置として、各種の紙やＯＨＰシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパクトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミックス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等をも含むものである。
【０１８５】
またこれらの液体吐出装置に用いる吐出液としては、夫々の被記録媒体や記録条件に合わせた液体を用いればよい。
【０１８６】
＜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。
【０１８７】
図１９は、前述した本発明の液体吐出ヘッド２０１を用いたインクジェット記録システムの構成を説明するための模式図である。本形態における液体吐出ヘッドは、被記録媒体１５０の記録可能幅に対応した長さに３６０ｄｐｉの間隔で吐出口を複数配したフルライン型のヘッドであり、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の４色に対応した４つのヘッドをホルダ２０２によりＸ方向に所定の間隔を持って互いに平行に固定支持されている。
【０１８８】
これらのヘッドに対してそれぞれ駆動信号供給手段を構成するヘッドドライバ３０７から信号が供給され、この信号に基づいて各ヘッドの駆動が成される。
【０１８９】
各ヘッドには、吐出液としてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色のインクがそれぞれ２０４ａ〜２０４ｄのインク容器から供給されている。なお、符号２０４ｅは発泡液が蓄えられた発泡液容器であり、この容器から各ヘッドに発泡液が供給される構成になっている。
【０１９０】
また、各ヘッドの下方には、内部にスポンジ等のインク吸収部材が配されたヘッドキャップ２０３ａ〜２０３ｄが設けられており、非記録時に各ヘッドの吐出口を覆うことでヘッドの保守を成すことができる。
【０１９１】
符号２０６は、先の各実施形態で説明したような各種、非記録媒体を搬送するための搬送手段を構成する搬送ベルトである。搬送ベルト２０６は、各種ローラにより所定の経路に引き回されており、モータドライバ３０５に接続された駆動用ローラにより駆動される。
【０１９２】
本形態のインクジェット記録システムにおいては、記録を行う前後に被記録媒体に対して各種の処理を行う前処理装置２５１および後処理装置２５２をそれぞれ被記録媒体搬送経路の上流と下流に設けている。
【０１９３】
前処理と後処理は、記録を行う被記録媒体の種類やインクの種類に応じて、その処理内容が異なるが、例えば、金属、プラスチック、セラミックス等の被記録媒体に対しては、前処理として、紫外線とオゾンの照射を行い、その表面を活性化することでインクの付着性の向上を図ることができる。また、プラスチック等の静電気を生じやすい被記録媒体においては、静電気によってその表面にゴミが付着しやすく、このゴミによって良好な記録が妨げられる場合がある。このため、前処理としてイオナイザ装置を用い被記録媒体の静電気を除去することで、被記録媒体からごみの除去を行うとよい。また、被記録媒体として布帛を用いる場合には、滲み防止、先着率の向上等の観点から布帛にアルカリ性物質、水溶性物質、合成高分子、水溶性金属塩、尿素およびチオ尿素から選択される物質を付与する処理を前処理として行えばよい。前処理としては、これらに限らず、被記録媒体の温度を記録に適切な温度にする処理等であってもよい。
【０１９４】
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。
【０１９５】
なお、本形態では、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。
【０１９６】
＜ヘッドキット＞
以下に、本発明の液体吐出ヘッドを有するヘッドキットを説明する。図２０は、このようなヘッドキットを示した模式図であり、このヘッドキットは、インクを吐出するインク吐出部５１１を有する本発明のヘッド５１０と、このヘッドと不可分もしくは分離可能な液体容器であるインク容器５２０と、このインク容器にインクを充填するためのインクを保持したインク充填手段とを、キット容器５０１内に納めたものである。
【０１９７】
インクを消費し終わった場合には、インク容器の大気連通口５２１やヘッドとの接続部や、もしくはインク容器の壁に開けた穴などに、インク充填手段の挿入部（注射針等）５３１の一部を挿入し、この挿入部を介してインク充填手段内のインクをインク容器内に充填すればよい。
【０１９８】
このように、本発明の液体吐出ヘッドと、インク容器やインク充填手段等を一つのキット容器内に納めてキットにすることで、インクが消費されてしまっても前述のようにすぐに、また容易にインクをインク容器内に充填することができ、記録の開始を迅速に行うことができる。
【０１９９】
なお、本形態のヘッドキットでは、インク充填手段が含まれるもので説明を行ったが、ヘッドキットとしては、インク充填手段を持たず、インクが充填された分離可能タイプのインク容器とヘッドとがキット容器５１０内に納められている形態のものであってもよい。
【０２００】
また、この図２０では、インク容器に対してインクを充填するインク充填手段のみを示しているが、インク容器の他に発泡液を発泡液容器に充填するための発泡液充填手段をキット容器内に納めた形態のものであってもよい。
【０２０１】
尚、本発明はヒータ面に対向する位置に吐出口を有するサイドシュータータイプにも適用可能な発明であることは言うまでもない。
【０２０２】
【発明の効果】
本発明は、上述したような、可動部材を用いる新規な吐出原理に基づく液体吐出ヘッドであるので、発生する気泡とこれによって変位する可動部材との相乗効果を得ることができ、吐出口近傍の液体を効率よく吐出できるため、従来のバブルジェット方式の吐出方法、ヘッド等に比べて吐出効率を向上できる。
【０２０３】
また、本発明の特徴的な構成によれば、低温や低湿で長期放置を行った場合であっても不吐出になることを防止でき、仮に不吐出になっても予備吐出や吸引回復といった回復処理をわずかに行うだけで正常状態に即座に復帰できる利点もある。これに伴い、回復時間の短縮や回復による液体の損失を低減でき、ランニングコストも大幅に下げることが可能である。
【０２０４】
また、特に本発明のリフィル特性を向上した構成によれば、連続吐出時の応答性、気泡の安定成長、液滴の安定化を達成して、高速液体吐出による高速記録また高画質記録を可能にすることができた。
【０２０５】
また、２流路構成のヘッドにおいて発泡液として、発泡しやすい液体や、発熱体上への堆積物（こげ等）が生じにくい液体を用いることで、吐出液の選択の自由度が高くなり、発泡が生じにくい高粘性液体、発熱体上に体積物を生じやすい液体等、従来のバブルジェット吐出方法で吐出することが困難であった液体についても良好に吐出することができた。
【０２０６】
さらに熱に弱い液体等も、この液体に熱による悪影響を与えず吐出することができた。
【０２０７】
また、液体吐出ヘッドの可動部材を櫛歯状にすることにより、可動部材の液流路方向における接合精度を緩く許容でき、簡易にかつ安価に製造することができる。
【０２０８】
また、本発明の液体吐出ヘッドを記録用の液体吐出記録ヘッドとして用いることで、さらに高画質な記録を達成することができた。
【０２０９】
また、本発明の液体吐出ヘッドを用い、液体の吐出効率等がさらに向上した液体吐出装置を提供することができた。
【０２１０】
また、本発明のヘッドカートリッジやヘッドキットを用いることで、ヘッドの利用、再利用を容易に成すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの第１の実施形態を液流路方向で切断すると共に、吐出動作を段階的に表した断面模式図である。
【図２】図１に示した液体吐出ヘッドの部分破断斜視図を示している。
【図３】可動部材を用いない従来の液流路構造における気泡からの圧力伝搬を示す模式図である。
【図４】本発明の液流路構造における気泡からの圧力伝搬を示す模式図である。
【図５】本発明の液体の流れを説明するための模式図である。
【図６】本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施形態を液流路方向で切断すると共に、吐出動作を表した断面模式図である。
【図７】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態の流路方向断面図である。
【図８】本発明の液体吐出ヘッドの可動部材と第２の液流路との配置関係を説明するための図である。
【図９】本発明の液体吐出ヘッドにおける可動部材の他の形状を示す図である。
【図１０】発熱体面積とインク吐出量の関係を示す図である。
【図１１】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１２】駆動パルスの形状を示す模式図である。
【図１３】本発明の液体吐出ヘッドの供給路を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の液体吐出ヘッドの他の実施形態の分解斜視図である。
【図１５】本発明の液体吐出ヘッドの可動部材の構成による製造時の特徴を説明するための図である。
【図１６】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１７】本発明の液体吐出装置の概略構成図である。
【図１８】本発明の装置ブロック図である。
【図１９】本発明の液体吐出記録システムを示す図である。
【図２０】本発明のヘッドキットの模式図である。
【図２１】従来の液体吐出ヘッドの液流路構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１  素子基板
２  発熱体
３  面積中心
１０  液流路
１１  気泡発生領域
１２  液体供給路
１３  共通液室
１４  第１液流路
１５  第１共通液室
１６  第２液流路
１７  第２共通液室
１８  吐出口
１９  狭窄部
２０  第１供給路
２１  第２供給路
２２  第１液流路壁
２３  第２液流路壁
３０  分離壁
３１  可動部材
３２  自由端
３３  支点
３４  支持部材
３５  スリット
４０  気泡
４５  液滴
５０  溝付き部材
５１  オリフィスプレート
７０  支持体
７１  回路基板
７２  コンタクトパッド
７８  押えばね
８０  液体供給部材
８５  キャリッジ軸
９０  液体容器
９２  吐出液供給路
９３  発泡液供給路
９４  位置決め部
９５  固定軸
１１１  モータ
１１２、１１３  ギア
１５０  被記録媒体
２００  ヘッド
２０１ａ〜２０１ｄ  液体吐出ヘッド
２０３ａ〜２０３ｄ  ヘッドキャップ
２０４ａ〜２０４ｄ  インク容器
２０６  搬送ベルト
２２４  ヘッド移動手段
２２５  キャップ移動手段
３００  ホストコンピュータ
３０１  入出力インターフェイス
３０２  ＣＰＵ
３０３  ＲＯＭ
３０４  ＲＡＭ
３０５  モータドライバ
３０６  駆動用モータ
３０７  ヘッドドライバ
５００  ヘッドキット
５０１  キット容器
５１０  ヘッド
５１１  インク吐出部
５２０  インク容器
５２１  大気連通口
５３０  インク充填手段
５３１  挿入部
【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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