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JPH0911471A - 液体吐出方法、液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、及び液体吐出ヘッドキット - Google Patents

液体吐出方法、液体吐出ヘッド、ヘッドカートリッジ、液体吐出装置、及び液体吐出ヘッドキット

Info

Publication number
JPH0911471A
JPH0911471A JP8107431A JP10743196A JPH0911471A JP H0911471 A JPH0911471 A JP H0911471A JP 8107431 A JP8107431 A JP 8107431A JP 10743196 A JP10743196 A JP 10743196A JP H0911471 A JPH0911471 A JP H0911471A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
movable member
bubbles
heat
ejection head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8107431A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Kashino
俊雄 樫野
Yoshie Nakada
佳恵 中田
Takeshi Okazaki
猛史 岡崎
Fumi Takaide
文 高出
Kiyomitsu Kudo
清光 工藤
Makiko Kimura
牧子 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP8107431A priority Critical patent/JPH0911471A/ja
Publication of JPH0911471A publication Critical patent/JPH0911471A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032Structure of the pressure chamber
    • B41J2/14048Movable member in the chamber

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体の吐出効率、吐出力、吐出速度、更には
被記録媒体への着弾精度の向上を図った液体吐出方法、
液体吐出ヘッド等を提供する。 【解決手段】 液体に気泡を生じさせるための熱を発生
する発熱面を有する基板と対面して、自由端を有する可
動部材を介して配された液体の吐出口、から前記気泡に
基づいて液体を吐出する液体吐出方法であって、前記吐
出口への液体の供給方向に関して下流側に前記可動部材
の前記自由端が配され、前記気泡が、前記可動部材の前
記自由端を変位させ、該変位に応じて前記吐出口の方へ
成長することにより、液体を吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで発生する気泡を利用して液体を吐
出する液体吐出方法、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド
を備えたヘッドカートリッジ、及び液体吐出ヘッドを用
いる液体吐出装置、更には液体吐出ヘッドを有する液体
吐出ヘッドキットに関する。
【0002】特に、本発明は、膜沸騰に基づく気泡を利
用して可動部材を変位させて液体を吐出する液体吐出方
法に関する。もしくは、気泡を利用して変位する可動部
材を有する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドを備えたヘ
ッドカートリッジ、液体吐出ヘッドを用いた液体吐出装
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て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
ものである。
【0004】なお、本発明において言う「記録」とは、
文字や図形等の意味をもつ画像を被記録媒体に対して付
与することだけでなく、意味をもたないパターン等の画
像を被記録媒体に対して付与することをも含むものであ
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、USP
4,723,129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
年さらにたかまっている。
【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】特開昭63−199972号公報には、流
路構造が提案されている。
【0011】この製造方法による流路構造は、液室へ向
かうバック波の観点から提案されたものである。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。ここでは、発熱素子が
形成する気泡の発生領域よりも離れ且つ、発熱素子に関
して吐出口とは反対側に位置する弁が開示されている。
この弁は、板材等を利用する製造方法によって、流路の
天井に貼り付いたように初期位置を持つ。気泡の発生に
伴って、流路内へ垂れ下がる。この様に、バック波の一
部を弁によって抑える。このバック波は、液体吐出に直
接寄与しない。バック波が流路内に発生した時点で、気
泡のうち吐出に直接関係する圧力はすでに流路から液体
を吐出可能状態にしている。
【0012】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。しかし、インクの種類によってはこの堆積物が多く
発生する。これが発生すると、インクの吐出が不安定と
なる。加えて、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、変質せず、良好に吐出される液体が望まれて
いた。
【0013】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55−81
172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。
【0014】しかしながら、前述のように吐出液と発泡
液とを完全分離する構成のヘッドにおいては、発泡時の
圧力を可撓性膜の伸縮変形によって吐出液に伝える構成
であるため、発泡による圧力を可撓性膜がかなり吸収し
てしまう。また、可撓性膜の変形量もあまり大きくない
ため、吐出液と発泡液とを分離することによる効果を得
ることはできるものの、エネルギー効率や吐出力が低下
してしまう。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液流路に気
泡(特に膜沸騰に伴う気泡)を形成して液体を吐出する
方式における液体の吐出特性を、従来では考えられなか
った観点から、従来では予想できない水準に高めること
を主たる課題とする。発明者達は、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を用いる液体吐出ヘッド等を提
供すべく鋭意研究を行った。この結果、自由端を有する
可動部材を発熱体の発熱面と吐出口との間に介在させる
ことにより、気泡を有効に制御する全く新規な技術を確
立し、本発明をなすに至った。
【0016】本発明の目的の一つは、気泡を有効に制御
する新規な液体吐出原理を提供することにある。
【0017】本発明の他の目的は、液体の吐出効率、吐
出力、吐出速度、更には被記録媒体への着弾精度の向上
を図った液体吐出方法、液体吐出ヘッド等を提供するこ
とにある。
【0018】本発明の更に他の目的は、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、可
動部材の弁機能によってメニスカスの後退量を低減させ
ることにより、リフィル周波数を高め、印字速度を向上
させることの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。
【0019】本発明の更に他の目的は、発熱体上の液体
への蓄熱を軽減し、発熱体上に残留する気泡を低減する
ことにより、良好な液体の吐出を安定して行い得る液体
吐出方法、液体吐出ヘッド等を提供することにある。
【0020】本発明の更に他の目的は、発熱体上への堆
積物を低減すると共に、吐出液の用途範囲、選択自由度
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、液体吐出ヘッド等を提供することに
ある。
【0021】本発明の更に他の目的は、前述のような液
体吐出ヘッドを備えたヘッドカートリッジ及び液体吐出
装置を提供することである。
【0022】本発明の更に他の目的は、本発明の液体吐
出ヘッドの再利用を容易にするための液体吐出ヘッドキ
ットを提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明の更に他の目的
は、液体に気泡を生じさせるための熱を発生する発熱面
を有する基板と対面して、自由端を有する可動部材を介
して配された液体の吐出口、から前記気泡に基づいて液
体を吐出する液体吐出方法であって、前記吐出口への液
体の供給方向に関して下流側に前記可動部材の前記自由
端が配され、前記気泡が、前記可動部材の前記自由端を
変位させ、該変位に応じて前記吐出口の方へ成長するこ
とにより、液体を吐出することを特徴とする液体吐出方
法を提供することである。
【0024】本発明の更に他の目的は、液体に気泡を生
じさせるための熱を発生する発熱面と対面して、自由端
を有する可動部材を介して液体の吐出口が設けられた吐
出口部材が配され、前記吐出口から前記気泡に基づいて
液体を吐出する液体吐出方法であって、前記吐出口への
液体の供給方向に関して下流側に前記可動部材の前記自
由端が配され、前記気泡が、前記可動部材の前記自由端
を変位させ、該変位に応じて前記吐出口の方へ成長する
ことにより、液体を吐出することを特徴とする液体吐出
方法を提供することである。
【0025】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口と
対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱を
発生する発熱面を有する基板と、前記発熱面と前記吐出
口部材との間に介在する様に設けられた、前記気泡によ
って変位する自由端を有する可動部材と、該可動部材の
前記自由端が前記気泡によって変位した変位時に前記可
動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材であっ
て、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気泡を前
記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有するこ
とを特徴とする液体吐出ヘッドを提供することである。
【0026】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口が
設けられた吐出口部材と対面して配された、液体に気泡
を生じさせるための熱を発生する発熱面と、該発熱面と
前記吐出口部材との間に介在する様に設けられた、前記
気泡によって変位する自由端を有する可動部材と、該可
動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変位時
に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材
であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気
泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有
することを特徴とする液体吐出ヘッドを提供することで
ある。
【0027】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口と
対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱を
発生する発熱面を有する基板と、前記発熱面と前記吐出
口部材との間に介在する様に設けられた、前記気泡によ
って変位する自由端を有する可動部材と、該可動部材の
前記自由端が前記気泡によって変位した変位時に前記可
動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材であっ
て、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気泡を前
記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有する液
体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給される液体を
貯溜するための液体貯留部と、を具備することを特徴と
するヘッドカートリッジを提供することである。
【0028】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口が
設けられた吐出口部材と対面して配された、液体に気泡
を生じさせるための熱を発生する発熱面と、該発熱面と
前記吐出口部材との間に介在する様に設けられた、前記
気泡によって変位する自由端を有する可動部材と、該可
動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変位時
に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材
であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気
泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有
する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給される
液体を貯溜するための液体貯留部と、を具備することを
特徴とするヘッドカートリッジを提供することである。
【0029】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口と
対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱を
発生する発熱面を有する基板と、前記発熱面と前記吐出
口部材との間に介在する様に設けられた、前記気泡によ
って変位する自由端を有する可動部材と、該可動部材の
前記自由端が前記気泡によって変位した変位時に前記可
動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材であっ
て、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気泡を前
記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有する液
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ための駆動信号供給手段
と、を具備することを特徴とする液体吐出装置を提供す
ることである。
【0030】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口と
対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱を
発生する発熱面を有する基板と、前記発熱面と前記吐出
口部材との間に介在する様に設けられた、前記気泡によ
って変位する自由端を有する可動部材と、該可動部材の
前記自由端が前記気泡によって変位した変位時に前記可
動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材であっ
て、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気泡を前
記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有する液
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ための搬送手段と、を具
備することを特徴とする液体吐出装置を提供することで
ある。
【0031】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口が
設けられた吐出口部材と対面して配された、液体に気泡
を生じさせるための熱を発生する発熱面と、該発熱面と
前記吐出口部材との間に介在する様に設けられた、前記
気泡によって変位する自由端を有する可動部材と、該可
動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変位時
に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材
であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気
泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有
する液体吐出ヘッドと、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ための駆動信号供給
手段と、を具備することを特徴とする液体吐出装置を提
供することである。
【0032】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口が
設けられた吐出口部材と対面して配された、液体に気泡
を生じさせるための熱を発生する発熱面と、該発熱面と
前記吐出口部材との間に介在する様に設けられた、前記
気泡によって変位する自由端を有する可動部材と、該可
動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変位時
に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材
であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気
泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有
する液体吐出ヘッドと、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ための搬送手段
と、を具備することを特徴とする液体吐出装置を提供す
ることである。
【0033】本発明の更に他の目的は、上述した液体吐
出装置と、記録後の被記録媒体に対して液体の定着を促
すための後処理装置と、を有することを特徴とする記録
システムを提供することである。
【0034】本発明の更に他の目的は、上述した液体吐
出装置と、記録前の被記録媒体に対して液体の定着を増
すための前処理装置と、を有することを特徴とする記録
システムを提供することである。
【0035】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口と
対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱を
発生する発熱面を有する基板と、前記発熱面と前記吐出
口部材との間に介在する様に設けられた、前記気泡によ
って変位する自由端を有する可動部材と、該可動部材の
前記自由端が前記気泡によって変位した変位時に前記可
動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材であっ
て、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気泡を前
記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有する液
体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給される液体を
貯溜した液体容器と、を内包したことを特徴とする液体
吐出ヘッドキットを提供することである。
【0036】本発明の更に他の目的は、液体の吐出口が
設けられた吐出口部材と対面して配された、液体に気泡
を生じさせるための熱を発生する発熱面と、該発熱面と
前記吐出口部材との間に介在する様に設けられた、前記
気泡によって変位する自由端を有する可動部材と、該可
動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変位時
に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向部材
であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前記気
泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、を有
する液体吐出ヘッドと、該液体吐出ヘッドに供給される
液体を貯溜した液体容器と、を内包したことを特徴とす
る液体吐出ヘッドキットを提供することである。
【0037】本発明の更に他の目的は、液体に気泡を生
じさせるための熱を発生する発熱面を有する基板と、液
体の吐出口が設けられた吐出口部材と、が自由端を有す
る可動部材を介して対面することにより、前記基板と前
記吐出口部材との間に液流路が形成されており、前記基
板の前記液流路側の面と前記吐出口部材の前記液流路側
の面とが前記液流路内において交差せず、前記吐出口か
ら前記気泡に基づいて液体を吐出する液体吐出方法であ
って、前記液流路における前記吐出口への液体の供給方
向に関して下流側に前記可動部材の前記自由端が配さ
れ、前記気泡が、前記可動部材の前記自由端を変位さ
せ、該変位に応じて前記吐出口の方へ成長することによ
り、液体を吐出することを特徴とする液体吐出方法を提
供することである。
【0038】本発明の更に他の目的は、液体に気泡を生
じさせるための熱を発生する発熱面を有する基板と、該
基板と対面して配されることにより前記基板との間に液
流路を形成し、該液流路内において前記基板の前記液流
路側の面と交差しないところの、液体の吐出口が設けら
れた吐出口部材と、前記基板と前記吐出口部材との間に
介在する様に設けられた、前記気泡によって変位する自
由端を有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が前
記気泡によって変位した変位時に前記可動部材の前記発
熱面側の面と対向する対向部材であって、前記変位時に
前記可動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ導
くための当該対向部材と、を有することを特徴とする液
体吐出ヘッドを提供することである。
【0039】(作用)本発明では、発熱体の発熱面と吐
出口との間に介在する、自由端を有する可動部材が、発
熱面において発生した気泡による圧力によって吐出口の
側に変位する。この結果、可動部材は、可動部材と対向
する対向部材と協働し、あたかも発熱面と吐出口との連
通路を絞る様にして、気泡による圧力を吐出口の方へ集
中させる。このため、高吐出効率、高吐出力、更には被
記録媒体への高着弾精度でもって液体を吐出することが
できる。また、可動部材によってバック波の影響をも低
減することができるので、吐出する液体のリフィル特性
を向上させることができる。従って、連続的な液体吐出
時の高応答性、気泡の安定的な成長性、液滴の安定的な
吐出特性を得ることができ、高速液体吐出による高速記
録及び高画質記録を達成することができる。
【0040】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。
【0041】〔実施例1〕図1は、本発明の液体吐出ヘ
ッドの一実施例を示す模式的側断面図である。図2は、
図1に示された液体吐出ヘッドを示す模式的部分破断斜
視図である。
【0042】本実施例の液体吐出ヘッドは、発熱体2の
発熱面に実質的に平行に対面する様に吐出口11が配さ
れた、いわゆるサイドシュータタイプのヘッドである。
発熱体2(本実施例では48μm×46μmの発熱抵抗
体)は、基板1上に設けられており、液体にUSP4,
723,129に記載されている様な膜沸騰を生じさせ
て気泡を発生させるために利用される熱エネルギーを発
生する。吐出口11は、吐出口部材であるオリフィスプ
レート14に設けられている。このオリフィスプレート
14は、ニッケルの電鋳で形成されている。
【0043】吐出口11に直接連通する様に、液体を流
すための液流路3bがオリフィスプレート14と基板1
との間に設けられている。本実施例では、吐出する液体
として水系インク(エタノールと水の混合液)を用い
た。
【0044】液流路3bには、発熱体2に対向して発熱
体2を覆う様に、平板片持梁形状の可動部6が設けられ
ている。本発明では、この可動部を「可動部材」と称す
る。可動部6は、発熱体2の発熱面に垂直な方向におけ
る発熱面の上方への投影空間辺りに位置する。可動部6
は、金属等の弾性を有する材料からなる。本実施例で
は、厚さ5μmのニッケルで形成されている。可動部6
の一端5aは、支持部材5bに固定されて支持されてい
る。支持部材5bは、基板1上に感光性樹脂をパターニ
ングして形成されている。可動部6と発熱面とは、15
μm程度の間隔をもって配されている。
【0045】符号15aは、可動部6の開放時に可動部
6の発熱面側の面に対向する対向部材としての壁部材で
ある。壁部材15aと可動部6の自由端6aとは、2μ
mの間隔のスリット8をもって離間して互いに対向して
いる。可動部6は、共通液室から供給路4bを介し可動
部6を経て吐出口11へ至る液体の流れの上流側に固定
端(支点)6bと、下流側に自由端6aと、を有する。
固定端6bは、可動部6の開放時に支点となる基部とし
て働く。
【0046】本実施例においてスリット8は、気泡が成
長するときに、可動部6が変位する前に可動部6の周囲
の隙間から気泡がすり抜けない程度の「実質的に密閉」
した状態を形成している。可動部6の少なくとも自由端
6aは、気泡による圧力が及ぶ領域内に配されている。
図1において、定常状態での可動部6の上側(吐出口
側)の領域を”A”、下側(発熱体側)の領域を”B”
と示してある。
【0047】発熱体2の発熱面から熱が発生して領域B
で気泡が発生すると、気泡の発生と成長に伴う圧力或い
は成長する気泡自体により、可動部6の自由端6aは基
部6bを支点として領域A側へ図1中の矢印方向に瞬時
に移動し、液体が吐出口11から吐出される。
【0048】尚、図2において符号18は、基板1に配
され、電気熱変換体である発熱体2に電気信号を印加す
るための配線電極である。
【0049】次に、本実施例に係る液体吐出ヘッドの吐
出動作について説明する。図3(a)〜(d)は、本実
施例に係る液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するための
模式的断面図である。図3においては、説明をわかりや
すいものとするために、支持部材5bが省略されてい
る。
【0050】図3(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
熱を発生する前の初期状態を示している。図3(a)に
示すように、発熱体2上の自由端6aは、所定間隔のス
リット8をもって対向している。
【0051】図3(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
膜沸騰に伴う気泡7が発生し成長している状態を示して
いる。この気泡の発生と成長に伴う圧力は、主として可
動部6に伝搬する。この可動部6の機械的変位は、吐出
口からの吐出液の吐出に寄与する。
【0052】図3(c)は、気泡7が更に成長した状態
を示している。気泡7の成長に伴い、可動部6がその基
部6bを支点として吐出口の方へ一層変位している。こ
の可動部6の変位により、吐出口側領域Aと発熱体側領
域Bとが初期状態に較べて大きく連通する。この状態
は、あたかも発熱面と吐出口との連通路が可動部6によ
って適度に細く絞られて、気泡の力を吐出口の方へ集中
させるかの様である。この様にして、気泡の成長に基づ
く圧力波は、吐出口11に向けて直上方向に集中的に伝
わる。この様な圧力波の直接的な伝搬と可動部6の機械
的変位とにより、吐出液が滴11a(図3(d))とし
て吐出口11から高速、高吐出力、高吐出効率でもって
吐出される。
【0053】図3(c)においては、吐出口の方への可
動部6の変位に伴い、発熱体側領域Bで発生した気泡の
一部が吐出口側領域Aに延在している。このように、発
熱体2の発熱面または基板1の表面から、可動部6まで
の間隔を気泡が吐出口側領域Aに延在するような高さと
することにより、吐出力を一層向上させることができ
る。気泡が可動部6の初期位置を越えて吐出口の方へ延
在するようにするためには、発熱体側領域Bの高さを最
大気泡の高さより低くすることが望ましく、数μm〜3
0μmとすることが望ましい。
【0054】図3(d)は、気泡7がその内部圧力の減
少によって収縮し、消滅していく状態を示している。気
泡の収縮による負圧と可動部自身のばね性による復元力
により、可動部6が初期位置に復帰する。これに伴い、
液流路3bでは、吐出された液量に相当する量の液体が
速やかに供給される。液流路3bでは、気泡によるバッ
ク波の影響を受けることがほとんどなく、可動部6が閉
じることと並行してなされるので可動部によって妨げら
れることも少ないためである。
【0055】次に、本実施例に係る液体吐出ヘッドにお
ける液体のリフィルについて更に説明する。
【0056】気泡7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領域
に、吐出口11側と液流路3bとから流れ込む。気泡の
体積Wを可動部6の初期位置を境に上側(吐出口側)を
W1、下側(発熱体側)をW2とした場合、消泡時に可
動部が初期位置に戻った時点でW1の一部を補償するた
めの吐出口におけるメニスカスの後退は止まり、その後
残ったW2の体積分の補償は主に可動部6と発熱面との
間における液供給によってなされる。これにより、吐出
口におけるメニスカスの後退量を少なく抑えることが可
能となる。
【0057】また、本実施例においては、W2の体積分
の補償は、消泡時の圧力変化を利用して発熱体の発熱面
に沿って主に液流路3b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る。更に、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、本実施例においては、可動部6によ
って吐出口側領域Aと発熱体側領域Bとの液体の流通が
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。これにより、画質の向上や高速記録を実
現することができる。
【0058】本実施例の基板1の表面は、発熱体2の発
熱面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)。このような場合、領域Bへの液体の
供給は、基板1の表面に沿ってなされる。このため、発
熱体2の発熱面上に液体が淀むことが抑制され、液体中
に溶存していて析出した析出気泡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
高くなり過ぎることもない。従って、より安定した気泡
の発生を高速に繰り返し行うことができる。なお、本実
施例では、基板1の表面が実質的に平坦な内壁をもつ例
を説明したが、これに限らず、発熱体表面となだらかに
つながり、なだらかな内壁を有する液流路であればよ
く、発熱体上に液体の淀みを生じたり液体中に大きな乱
流を生じたりしない形状であればよい。
【0059】〔実施例2〕図4は、本発明の液体吐出ヘ
ッドの他の実施例の要部を示す模式的断面図である。図
4においては、説明をわかりやすいものとするために、
支持部材5bが省略されている。
【0060】本実施例が実施例1と異なる点は、実施例
1と較べて可動部6を薄くしてたわみやすくしたことで
ある。これにより、図4において点線で示されている様
に、気泡によって変位した可動部6は吐出口11の方へ
わずかにたわんでいる。可動部がたわみやすいと、比較
的低い発泡圧でも可動部を大きく変位させることができ
るので、発泡圧を一層効率良く吐出口の方へ向けること
ができる。本実施例においても、高吐出力で高吐出効率
の液体吐出ヘッドを得ることができた。
【0061】〔実施例3〕図5は、本発明の液体吐出ヘ
ッドの他の実施例の要部を示す模式的断面図である。図
6は、図5に示された液体吐出ヘッドを示す模式的部分
破断斜視図である。本実施例におけるヘッドの可動部6
は、単独ではなく一対のものである。一対の可動部6の
変位に伴い気泡による圧力が可動部6の上方に配された
吐出口11の方へ伝わるように、一対の可動部6の一方
が可動部材として、他方が対向部材として作用し、発泡
圧が効率良く吐出口の方へ向けられる。本実施例におい
ても、高吐出力で高吐出効率の液体吐出ヘッドを得るこ
とができた。
【0062】〔実施例4〕図7は、本発明の液体吐出ヘ
ッドの一実施例を示す模式的側断面図である。図8は、
図7に示された液体吐出ヘッドを示す模式的部分破断斜
視図である。
【0063】本実施例の液体吐出ヘッドは、発熱体2の
発熱面に実質的に平行に対面する様に吐出口11が配さ
れた、いわゆるサイドシュータタイプのヘッドである。
発熱体2(本実施例では48μm×46μmの発熱抵抗
体)は、基板1上に設けられており、液体にUSP4,
723,129に記載されている様な膜沸騰を生じさせ
て気泡を発生させるために利用される熱エネルギーを発
生する。吐出口11は、吐出口部材であるオリフィスプ
レート14に設けられている。このオリフィスプレート
14は、ニッケルの電鋳で形成されている。
【0064】吐出口11に直接連通する様に、吐出液を
流すための第1の液流路3がオリフィスプレート14の
下に設けられている。一方、基板1上には、発泡液を流
すための第2の液流路4が設けられている。第1の液流
路3と第2の液流路4との間には、両液流路を分離する
ための分離壁5が配されている。分離壁5は、金属等の
弾性を有する材料からなる。本実施例では、分離壁5は
厚さ5μmのニッケルで形成されている。この分離壁5
は、第1の液流路3内の吐出液と第2の液流路4内の発
泡液とを区分している。
【0065】吐出液は、吐出液を貯留する第1の共通液
室12から第1の供給路12aを介して第1の液流路3
へ供給される。発泡液は、発泡液を貯留する第2の共通
液室13から第2の供給路13aを介して第2の液流路
4へ供給される。第1の共通液室12と第2の共通液室
13とは、隔壁1aによって仕切られている。本実施例
においては、第1の液流路3に供給される吐出液と第2
の液流路4に供給される発泡液とに、同じ水系インク
(エタノールと水の混合液)を用いた。
【0066】発熱体2の発熱面に垂直な方向における発
熱面の上方への投影空間辺りに位置する部分の分離壁5
は、一対の平板片持梁形状の可動部6(以下、一方の可
動部を「可動部材」と、他方の可動部を可動部材に対向
する「対向部材」とも称する)を有する。可動部6と発
熱面とは、15μm程度の間隔をもって配されている。
両可動部6の自由端6a同士は、2μmの間隔のスリッ
ト8をもって離間して互いに対向している。6bは可動
部6の開放時に支点となる基部である。スリット8は、
発熱体2の中心部と吐出口11の中心部とを結ぶ線を含
む面内に形成されている。本実施例においてこのスリッ
ト8は、気泡が成長するときに、可動部6が変位する前
に可動部6の周囲の隙間から気泡がすり抜けない程度の
「実質的に密閉」した状態を形成している。可動部6の
少なくとも自由端6aは、気泡による圧力が及ぶ領域内
に配されている。図7において、定常状態での可動部6
の上側(吐出口側)の領域を”A”、下側(発熱体側)
の領域を”B”と示してある。
【0067】発熱体2の発熱面から熱が発生して領域B
で気泡が発生すると、気泡の発生と成長に伴う圧力或い
は成長する気泡自体により、可動部6の自由端6aは基
部6bを支点として領域A側へ図7中の矢印方向に瞬時
に移動し、吐出液が吐出口11から吐出される。
【0068】尚、図8において符号18は、基板1に配
され、電気熱変換体である発熱体2に電気信号を印加す
るための配線電極である。
【0069】次に、本実施例における可動部6と第2の
液流路4との配置関係を説明する。図9(a)は、可動
部6をオリフィスプレート14側から視た模式的平面図
である。図9(b)は、第2の液流路4の底部を分離壁
5側から視た模式的平面図である。図9(c)は、第2
の液流路4を透視しつつ可動部6をオリフィスプレート
14側から視た模式的平面図である。いずれの図でも、
紙面に向かって手前が吐出口11側である。
【0070】本実施例においては、第2の液流路4の発
熱体2の両側にそれぞれ狭窄部9が形成されている。両
狭窄部9により、第2の液流路4の発熱体2の近傍領域
は、発泡時の圧力が第2の液流路4を伝って逃げること
を抑制するような室(発泡室)構造となっている。
【0071】ところで、従来のヘッドにおいて、発泡時
の圧力が逃げないように液流路に狭窄部を設ける場合に
は、吐出する液体のリフィル特性を考慮して、狭窄部に
おける流路断面積があまり小さくなり過ぎない様に注意
する必要があった。しかし、本実施例の場合、吐出され
る液体のほとんどは第1の液流路内の吐出液であり、発
熱体が設けられた第2の液流路内の発泡液はあまり消費
されないため、第2の液流路の領域Bへの発泡液の充填
量は比較的少なくてよい。従って、上述の狭窄部9にお
ける流路壁の間隔を数μm〜十数μmと非常に狭くする
ことができる。これにより、第2の液流路4で発生した
発泡時の圧力を周囲にあまり逃がすことがなく、可動部
6に集中的に向けることができる。この圧力を可動部6
を介して吐出力として利用することができるため、より
高い吐出効率と吐出力を達成することができる。
【0072】次に、本実施例に係る液体吐出ヘッドの吐
出動作について説明する。図10(a)〜(d)は、本
実施例に係る液体吐出ヘッドの吐出動作を説明するため
の模式的断面図である。本実施例においては、第1の液
流路3に供給される吐出液と第2の液流路4に供給され
る発泡液とに、同じ水系のインクを用いて動作させてい
る。
【0073】図10(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初期状態を示している。図10
(a)に示すように、発熱体2上の分離壁5の一対の自
由端6a同士は、所定間隔のスリット8をもって対向し
ており、第1の液流路3内の吐出液と第2の液流路4内
の発泡液とを区分している。
【0074】図10(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
て膜沸騰に伴う気泡7が発生し成長している状態を示し
ている。この気泡の発生と成長に伴う圧力は、主として
可動部6に伝搬する。この可動部6の機械的変位は、吐
出口からの吐出液の吐出に寄与する。
【0075】図10(c)は、気泡7が更に成長した状
態を示している。気泡7の成長に伴い、可動部6がその
基部6bを支点として第1の液流路3側に一層変位して
いる。この可動部6の変位により、第1の液流路3と第
2の液流路4とが初期状態に較べて大きく連通する。こ
の状態は、あたかも発熱面と吐出口との連通路が可動部
6によって適度に細く絞られて、気泡の力を吐出口の方
へ集中させるかの様である。この様にして、気泡の成長
に基づく圧力波は、第1の液流路3に連通する吐出口1
1に向けて直上方向に集中的に伝わる。この様な圧力波
の直接的な伝搬と図10(b)で説明した可動部6の機
械的変位とにより、吐出液が滴11a(図10(d))
として吐出口11から高速、高吐出力、高吐出効率でも
って吐出される。
【0076】図10(c)においては、第1の液流路3
側への可動部6の変位に伴い、第2の液流路4の領域B
で発生した気泡の一部が第1の液流路3側に延在してい
る。このように、第2の液流路4の高さ(発熱体2の発
熱面または基板1の表面から、可動部6までの間隔)を
気泡が第1の液流路3側に延在するような高さとするこ
とにより、吐出力を一層向上させることができる。気泡
が第1の液流路3に延在するようにするためには、第2
の液流路4の高さを最大気泡の高さより低くすることが
望ましく、数μm〜30μmとすることが望ましい。
【0077】図10(d)は、気泡7がその内部圧力の
減少によって収縮し、消滅していく状態を示している。
気泡の収縮による負圧と可動部自身のばね性による復元
力により、可動部6が初期位置に復帰する。これに伴
い、第1の液流路3では、吐出された液量に相当する量
の吐出液が速やかに供給される。第1の液流路3では、
気泡によるバック波の影響を受けることがほとんどな
く、可動部6が閉じることと並行してなされるので可動
部によって妨げられることも少ないためである。第2の
液流路4内の発泡液は、あまり消費されないため、リフ
ィルもわずかの量で済む。
【0078】次に、本実施例に係る液体吐出ヘッドにお
ける液体のリフィルについて更に説明する。
【0079】気泡7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領域
に、吐出口11側と第1の液流路3と第2の液流路4と
から流れ込む。気泡の体積Wを可動部6の初期位置を境
に上側(吐出口側)をW1、下側(発熱体側)をW2と
した場合、消泡時に可動部が初期位置に戻った時点でW
1の一部を補償するための吐出口におけるメニスカスの
後退は止まり、その後残ったW2の体積分の補償は主に
第2の液流路4における液供給によってなされる。これ
により、吐出口におけるメニスカスの後退量を少なく抑
えることが可能となる。
【0080】また、本実施例においては、W2の体積分
の補償は、消泡時の圧力変化を利用して発熱体の発熱面
に沿って主に第2の液流路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る。更に、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、本実施例においては、可動部によ
って吐出口側の第1の液流路3の領域と第2の液流路4
と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。これにより、画質の向
上や高速記録を実現することができる。
【0081】本実施例の第2の液流路4は、発熱体2の
発熱面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)内壁を有している。このような場
合、領域Bへの液体の供給は、第2の液流路4の内壁に
沿ってなされる。このため、発熱体2の発熱面上に液体
が淀むことが抑制され、液体中に溶存していて析出した
析出気泡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過ぎることもな
い。従って、より安定した気泡の発生を高速に繰り返し
行うことができる。なお、本実施例では、第2の液流路
4が実質的に平坦な内壁をもつ例を説明したが、これに
限らず、発熱体表面となだらかにつながり、なだらかな
内壁を有する液流路であればよく、発熱体上に液体の淀
みを生じたり液体中に大きな乱流を生じたりしない形状
であればよい。
【0082】次に、本実施例の液体吐出ヘッドにおける
気泡からの圧力伝搬について、従来の例と比較しながら
説明する。図11(a)は、本実施例の液体吐出ヘッド
における気泡からの圧力伝搬の様子を示す模式的断面図
である。図11(b)は、従来の液体吐出ヘッドにおけ
る気泡からの圧力伝搬の様子を示す模式的断面図であ
る。
【0083】図11(b)に示されるような従来の代表
的なヘッドにおいては、発生した気泡7による圧力の伝
搬方向を規制する障害物はない。このため、気泡の圧力
伝搬方向は、V1〜V8のように気泡表面のほぼ垂線方
向に沿った様々な方向を向いている。このうち、液吐出
に最も影響を及ぼす吐出口へ向かう圧力成分は、V3〜
V6、すなわち気泡の吐出口に近い側の圧力伝搬成分で
ある。特に、V4及びV5は吐出口に最も近いため液吐
出に効率よく働き、逆にV3及びV6の吐出口へ向かう
成分は比較的小さい。尚、VA,VBは液流路に沿った
互いに反対方向への圧力伝搬成分である。
【0084】これに対し、図11(a)に示される本実
施例の場合には、可動部材6が気泡の圧力伝搬成分V3
〜V6を吐出口の方へ導くので、気泡7の圧力が直接的
に効率よく液吐出に寄与する。そして、気泡自体も吐出
口方向へ成長する。このように、可動部によって気泡の
圧力伝搬方向のみならず気泡自体の成長を制御すること
により、吐出効率、吐出力及び吐出速度等の飛躍的な向
上を達成することができる。
【0085】ここで、VA1,VB1は第1の液流路に
沿った互いに反対方向への圧力成分であり、VA,VB
は第2の液流路に沿った互いに反対方向への圧力成分で
ある。本実施例では、可動部6がバック波を小さく抑え
るので、VA1,VB1は従来に較べて低減される。ま
た、気泡は吐出口の方へ導かれるので、VA,VBも従
来に較べて低減される。結果として、VA1+VA,V
B1+VBは、それぞれ従来のVA,VBに較べて低減
されることになる。
【0086】〔実施例5〕図12は、本発明の液体吐出
ヘッドの他の実施例の要部を示す模式的断面図である。
本実施例が実施例4と異なる点は、実施例4と較べて可
動部6を薄くしてたわみやすくしたことである。これに
より、図12において点線で示されている様に、気泡に
よって変位した可動部6は吐出口11の方へわずかにた
わんでいる。可動部がたわみやすいと、比較的低い発泡
圧でも可動部を大きく変位させることができるので、発
泡圧を一層効率良く吐出口の方へ向けることができる。
本実施例においても、高吐出力で高吐出効率の液体吐出
ヘッドを得ることができた。
【0087】〔実施例6〕図13(a)は、本発明の液
体吐出ヘッドの他の実施例の要部を示す模式的断面図で
ある。図13(b)は、本実施例の可動部を吐出口側か
ら視た模式的上面図である。本実施例が実施例4と異な
る点は、第2の液流路4の代わりに四方が壁で囲まれた
つぼ型液路4aを設けたことである。本実施例では、液
体吐出後、つぼ型液路4aへの液体の供給は、主として
可動部6に設けられた開口6cを通って第1の液流路3
からなされる。この開口6cは、気泡を逃がすことなく
インクを流すことが可能な大きさであればよい。
【0088】本実施例では、発泡圧が可動部6の下側を
伝って上流方向へ逃げることを防止できるため、発泡圧
を吐出口方向へ効率的に導くことが可能となる。更に、
消泡時にはつぼ型液路の容積に見合った量のインクが供
給されるだけでよいことから、インクのリフィル量が少
なくて済むので、高速応答性に優れる。本実施例におい
ても、高吐出力で高吐出効率の液体吐出ヘッドを得るこ
とができた。
【0089】〔実施例7〕図14(a)は、本発明の液
体吐出ヘッドの他の実施例の要部を示す模式的断面図で
ある。本図に示されるヘッドの可動部6(以下、「可動
部材」とも称する)は、対ではなく単独のものである。
可動部6の変位に伴い、気泡による圧力が可動部6の上
方に配された吐出口11の方へ伝わるように、可動部6
の自由端6a側の第1の液流路3が壁15a(以下、可
動部材に対向する「対向部材」とも称する)で閉じられ
ている。本実施例に係る可動部6は、単独のものである
ので作製が容易であり、設計の自由度が大きいという利
点がある。
【0090】図14(b)は、本実施例に係る液体吐出
ヘッドにおける気泡7の生成等を説明するための模式的
断面図である。本図に示される様に、第1の液流路3側
への可動部6の変位に伴い、第2の液流路4の領域Bで
発生した気泡の一部が第1の液流路3側に延在してい
る。このように、第2の液流路4の高さ(発熱体2の発
熱面または基板1の表面から、可動部6までの間隔)を
気泡が第1の液流路3側に延在するような高さとするこ
とにより、吐出力を一層向上させることができる。気泡
が第1の液流路3に延在するようにするためには、第2
の液流路4の高さを最大気泡の高さより低くすることが
望ましく、数μm〜30μmとすることが望ましい。本
実施例においても、高吐出力で高吐出効率の液体吐出ヘ
ッドを得ることができた。
【0091】〔実施例8〕図15(a)は、本発明の液
体吐出ヘッドの他の実施例の要部を示す模式的断面図で
ある。図15(b)は、本実施例の可動部を吐出口側か
ら視た模式的上面図である。本実施例が実施例7と異な
る点は、第1の液流路3の代わりに四方が壁で囲まれた
つぼ型液路3aを設けたことである。本実施例では、液
体吐出後、つぼ型液路3aへの液体の供給は、主として
開口6cを通って第2の液流路4よりなされる。この開
口6cは、気泡を逃がすことなくインクを流すことが可
能な大きさであればよい。
【0092】本実施例では、気泡が弁を押し上げる圧力
と気泡そのものによる圧力との双方が、ほとんどすべて
吐出口の方へ向けられる。また、消泡とほぼ同時に可動
部6が初期位置に戻るため、インクメニスカスの後退量
が最小限に抑えられ、消泡による強制的なインクのリフ
ィル作用によって上流から発熱面上へインクがスムーズ
に供給される。これにより、高吐出力で高吐出効率の液
体吐出ヘッドを得ることができる。
【0093】〔実施例9〕図16(a)は、本発明の液
体吐出ヘッドの他の実施例の要部を示す模式的断面図で
ある。図16(b)は、本実施例の可動部を吐出口側か
ら視た模式的上面図である。本実施例が実施例7と異な
る点は、第2の液流路4の代わりに四方が壁で囲まれた
つぼ型液路4aを設けたことである。本実施例では、液
体吐出後、つぼ型液路4aへの液体の供給は、主として
可動部6に設けられた開口6cを通って第1の液流路3
からなされる。この開口6cは、気泡を逃がすことなく
インクを流すことが可能な大きさであればよい。
【0094】本実施例では、発泡圧が可動部6の下側を
伝って上流方向へ逃げることを防止できるため、発泡圧
を吐出口方向へ効率的に導くことが可能となる。更に、
消泡時にはつぼ型液路の容積に見合った量のインクが供
給されるだけでよいことから、インクのリフィル量が少
なくて済むので、高速応答性に優れる。本実施例におい
ても、高吐出力で高吐出効率の液体吐出ヘッドを得るこ
とができた。
【0095】〔ヘッド例1〕図17は、複数の吐出口と
吐出口にそれぞれ連通する複数の液流路とが設けられた
本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式的斜視図であ
る。この液体吐出ヘッドは、基板1と分離壁5とオリフ
ィスプレート14とが、間隙を介して積層されて形成さ
れている。基板1は、アルミニウム等の金属からなる支
持体上に発熱体2が複数設けられたものである。発熱体
2は、第2の液流路4に供給される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電気熱変
換素子である。基板1には、発熱体2に電気信号を供給
するための配線電極の他に、発熱体2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作り込まれている。ま
た、発熱体2上には、発熱体2を保護するための保護層
(図示略)が設けられている。
【0096】分離壁5には、一対の可動部6が各発熱体
2に対向する様に設けられている。この分離壁5上に
は、第1の液流路3を構成するための流路壁15を介し
て吐出口11が設けられたオリフィスプレート14が設
けられている。
【0097】図17において、12は第1の液流路3に
第1の供給路12aを介して吐出液を供給するための第
1の共通液室である。13は第2の液流路4に第2の供
給路13aを介して発泡液を供給するための第2の共通
液室である。すなわち、第1の共通液室12は、分離壁
5上に複数の流路壁15によって仕切られた複数の第1
の液流路3に連通している。第2の共通液室13は、基
板1上に複数の流路壁(図示略)によって仕切られた複
数の第2の液流路4に連通している。
【0098】図17に示された液体吐出ヘッドを製造す
るには、まず、厚さ15μmのドライフィルム(固体感
光性樹脂)を基板1上に設け、これをパターニングする
ことで第2の液流路4を構成するための流路壁を形成す
る。この流路壁の材質としては、発泡液に対しての耐溶
剤性があり流路壁を形成できるものであればよい。その
ような材質としては、上述のドライフィルムのほか、液
体感光性樹脂を用いてもよい。そのほか、ポリサルフォ
ン,ポリエチレン等の樹脂、金,シリコン,ニッケル等
の金属、ガラスなどが挙げられる。しかる後、発熱体2
と可動部6とを位置決めした状態で、基板1と分離壁5
とを接合して基板−分離壁結合体を形成する。
【0099】ニッケルの電鋳により、吐出口11が設け
られたオリフィスプレート14を形成する。オリフィス
プレート14は、、第1の液流路3を一体的に作り込ん
だ樹脂の成形体に対してエキシマレーザを照射すること
により、吐出口11を穿孔加工した溝付き部材であって
もよい。第1の液流路3は、オリフィスプレート14の
裏面に厚さ25μmのドライフィルムを配し、これをパ
ターニングすることで形成する。この後、吐出口11と
可動部6とを位置決めした状態で、オリフィスプレート
14と基板−分離壁結合体とを接合する。
【0100】〔ヘッド例2〕図18は、本発明の液体吐
出ヘッドの他の実施例を示す模式的斜視図である。本例
がヘッド例1と異なる点は、可動部6を一対のものから
単独のものとしたことである。これに応じて、流路壁1
5に設けられた障壁15dは、本発明に係る対向部材と
して作用することになる。本実施例においても、高吐出
力で高吐出効率の液体吐出ヘッドを得ることができた。
【0101】〔可動部と分離壁〕図19(a)〜(c)
は、本発明の液体吐出ヘッドにおける可動部の他の例を
示す模式的平面図である。図19(a)は、分離壁5の
可動部6が長方形状である場合を示す。図19(b)
は、可動部6の変位の支点である基部6b側が細くなっ
ている長方形状の可動部材を示す。図19(c)は、可
動部6の変位の支点である基部6b側が自由端6a側よ
りも広くなっている長方形状の可動部材を示す。
【0102】図19(b)に示すような可動部6では、
特にその変位の動作が容易となる効果を奏する。また、
図19(c)に示すような可動部6では、特に可動部の
耐久性が向上する効果を奏する。可動部の動作の容易性
と可動部の耐久性との双方が良好な形状としては、図9
(a)で示したような支点である基部6b側の幅が円弧
状に狭くなっている形態が望ましい。
【0103】図20は、図19(a)に示された長方形
状の可動部6と発熱体2との配置関係を吐出口側から視
た模式的上面図である。発泡圧を有効利用するために発
熱体2の発泡有効領域の直上が可動部で覆われるよう
に、2つの可動部6を異方向に、すなわちそれらの可動
先端が対面するように配置した。本例においては、同じ
形態の可動部6を2つ用いて対称に配置したが、これに
限定されるものではなく、互いに形態の異なる複数の可
動部材を用いても構わない。また、可動部の耐久性が良
好で吐出効率を向上させるものであれば、可動部を対称
に配置しなくてもよい。可動部の総面積を発熱体の発熱
面の総面積よりも大きくし、かつ可動部の支点を発熱体
の発泡有効領域直上外に位置させることにより、吐出効
率および耐久性に優れた液体吐出ヘッドが得られる。
【0104】図7等に示される様な互いに対向する両側
可動部を有するヘッドにおいては、吐出効率向上の観点
から、スリットの間隔を比較的狭いものとするのが好ま
しい。また、発熱体の発熱面の中心を通って発熱面に垂
直な垂線と両側可動部の自由端の間の間隙領域の中心を
通って該間隙領域に垂直な垂線とが近接するのが好まし
く、両垂線が実質的に重なるのが最適である。更に、発
熱体の発熱面の中心を通って発熱面に垂直な垂線が吐出
口を貫くのが好ましく、該垂線と吐出口の中心を通って
吐出口に垂直な垂線とが実質的に重なるのが最適であ
る。
【0105】図14(a)及び(b)等に示される様な
片側可動部とこれに対向する対向障壁とを有するヘッド
においては、吐出効率向上の観点から、発熱体の発熱面
の中心を通って発熱面に垂直な垂線が、片側可動部を貫
くのが好ましい。また、発熱体の発熱面の中心を通って
発熱面に垂直な垂線が吐出口を貫くのが好ましく、該垂
線と吐出口の中心を通って吐出口に垂直な垂線とが実質
的に重なるのが最適である。
【0106】図21(a)〜(c)は、1つの気泡発生
領域に対して可動部6を3ケ所以上配置した形状を示す
模式的平面図であり、図21(a)は3ケ所、図21
(b)は4ケ所、図21(c)は6ケ所の例を示すもの
である。製法上の制約、機能上の制約がなければ、可動
部6の枚数はこれらに限ったものではない。いずれの場
合も、気泡によって1つ1つの可動部6に対して均等に
圧力が加わるよう放射状とし、動作の容易性と耐久性と
が良好となる様に支点側の形状を円弧状とした。このよ
うに、複数の弁状の可動部6を放射状に隣接配置する構
成とすることにより、大きなドットを効率よく吐出させ
ることが可能である。また、複数の可動部6は、吐出す
べきドットの径に応じて適宜選定して作成することがで
きる。
【0107】可動部を含む分離壁を構成する材料として
は、発泡液と吐出液に対して耐溶剤性があり、可動部と
して良好に動作するための弾性を有し、微細なスリット
が形成できるものであればよい。
【0108】可動部の材料としては、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。
【0109】分離壁の材料としては、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。
【0110】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。
【0111】可動部のスリットの間隔は、発泡液と吐出
液とが異なる液体であり、両液体の混液を防止したい場
合には、両者の液体間でメニスカスを形成する程度と
し、夫々の液体同士の流通を抑制すればよい。例えば、
発泡液として2cps(センチポアズ)程度の液体を用
い、吐出液として100cps以上の液体を用いる場合
には、5μm程度のスリットでも混液を防止することが
できるが、3μm以下にすることが望ましい。
【0112】本発明における可動部としては、主にμm
オーダーの厚さ(tμm)を対象としている。μmオー
ダーの厚さの可動部にとって、μmオーダーのスリット
幅(Wμm)を対象とする場合、製造のバラツキをある
程度考慮することが望ましい。スリットを形成する可動
部の自由端あるいは/且つ側端に対向する部材の厚みが
可動部材の厚みと同等の場合、製造のバラツキを考慮し
てスリット幅と厚みの関係を以下のような範囲にするこ
とで発泡液と吐出液の混液を安定的に抑制することがで
きる。このことは限られた条件ではあるが、設計上の観
点として、3cps以下の粘度の発泡液に対して高粘度
インク(5cps、10cps等)を用いる場合、W/
t≦1を満足するようにすることで、2液の混合を長期
にわたって抑制することが可能である。本発明において
実質的な密閉状態を与えるスリットとしては、このよう
な数μmオーダであればより確実である。
【0113】上述のように、発泡液と吐出液とに機能分
離させた場合、可動部がこれらの実質的な仕切部材とな
る。この可動部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。
【0114】尚、上記の実施例では、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。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。
【0115】〔吐出液と発泡液〕吐出液と発泡液とに同
じ液体を用いる場合、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。このような液体の内、記録を行うために用いる
液体(記録液体)としては、従来のバブルジェット装置
で用いられていたインクを用いることができる。
【0116】一方、吐出液と発泡液とに別の液体を用い
ても、発泡液の発泡で生じた圧力によって可動部を変位
させ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、発泡が良好
に行われる液体(エタノール:水=4:6の混合液であ
って1〜2cps程度等)を発泡液として第2の液流路
に供給することで、高吐出効率、高吐出圧で良好に吐出
させることができる。
【0117】また、加熱に弱い液体を第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、高吐出圧で吐出することができる。
【0118】この様な発泡液としては、熱によって変質
せず、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
な液体であれば、種々の液体を用いることができる。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。
【0119】また、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。ただし、吐出液自身、又は発泡液との反応
によって、吐出や発泡または可動部の動作等を妨げるよ
うな液体でないことが望まれる。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。
【0120】発泡液として上述のエタノールと水の混合
液を用い、吐出液として染料インク(2cps)、顔料
インク(15cps)、ポリエチレングリコール200
(55cps)、ポリエチレングリコール600(15
0cps)を用い、図1に示した形態のヘッドを電圧2
5V、2.5kHzで駆動したところ、良好な吐出がな
された。これにより、良好な画質の記録物を得ることが
できた。
【0121】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cp
s粘度の液体はもちろん、150cps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。
【0122】 発泡液1: エタノール 40wt% 水 60wt% 発泡液2: 水 100wt% 発泡液3: イソプロピルアルコール 10wt% 水 90wt%
【0123】 吐出液1:顔料インク(粘度約15cps) カーボンブラック5 5wt% スチレン−アクリル酸−アクリル酸エチル共重合体 1wt% (酸化140,重量平均分子量8000) モノエタノールアミン 0.25wt% グリセリン 69wt% チオジグリコール 5wt% エタノール 3wt% 水 16.75wt% 吐出液2:(粘度55cps) ポリエチレングリコール200 100wt% 吐出液3:(粘度150cps) 100wt% ポリエチレングリコール600
【0124】更に、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。
【0125】 染料インク(粘度2cps) (C.I.フードブラック2)染料 3wt% ジエチレングリコール 10wt% チオジグリコール 5wt% エタノール 3wt% 水 77wt%
【0126】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、高品位画像が得にくかった。しかし、上述
の例においては、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させることができ
た。
【0127】〔素子基板〕以下、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。
【0128】図22(a)及び(b)は、それぞれ本発
明の液体吐出ヘッドの素子基板の例を示す側断面図であ
る。図22(a)は、発熱体を含む電気熱変換体の上に
保護膜が設けられたヘッドの素子基板1を示す。図22
(b)は、保護膜が設けられていないヘッドの素子基板
1を示す。
【0129】シリコン等からなる基体67上に、絶縁お
よび蓄熱を目的として酸化シリコンまたは窒化シリコン
からなる下部層66を成膜する。その上に、発熱体2を
構成するハフニウムボライド(HfB2)、窒化タンタ
ル(TaN)、タンタルアルミニウム(TaAl)等か
らなる0.01〜0.2μm厚の発熱抵抗層65と、パ
ターニングされたアルミニウム等からなる0.2〜1.
0μm厚の配線電極64と、が配されている。この2つ
の配線電極64から発熱抵抗層65に電圧を印加し、配
線電極64の間に位置する発熱抵抗層に電流を流して発
熱させる。
【0130】図22Aの例においては、少なくとも配線
電極64の間の発熱抵抗層上に酸化シリコンやチッ化シ
リコン等からなる保護層63が0.1〜2.0μm厚で
形成されている。さらにその上には、タンタル等からな
る0.1〜0.6μm厚の耐キャビテーション層が成膜
されており、インク等の各種の液体から少なくとも発熱
抵抗層65を保護している。特に、気泡の発生、消泡の
際に発生する圧力波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ことがあるため、
金属材料であるタンタル(Ta)等が耐キャビテーショ
ン層62として用いられる。
【0131】尚、前述の保護層等は必ずしも必須ではな
く、その例を図22Bに示す。このような保護層を必要
としない発熱抵抗層の材料としては、例えばイリジウム
−タンタル−アルミ合金等が挙げられる。このように、
前述の各実施例における発熱体の構成としては、前述の
電極間の発熱抵抗層の発熱部の上に保護層が設けられて
いないものでもよく、また発熱抵抗層を保護するための
保護層を含むものであってもよい。
【0132】本例においては、発熱体として電気信号に
応じて発熱する発熱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ことので
き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
あってもよい。
【0133】尚、前述の素子基板1には、前述の発熱部
を構成する発熱抵抗層65とこの発熱抵抗層に電気信号
を供給するための配線電極64とを含む電気熱変換体の
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。
【0134】図23は、発熱体に付与される駆動信号の
一例を示すグラフである。横軸は発熱部に付与する駆動
信号の時間、縦軸はその電圧値を示す。前述したような
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、前述の発熱抵抗層65
に配線電極64を介して図23に示されるような矩形パ
ルスを印加し、配線電極間の発熱抵抗層65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、
駆動信号を6kHzの周期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。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。
【0135】〔ヘッドの製造方法〕次に、本発明の液体
吐出ヘッドの製造方法について説明する。
【0136】2流路構成の液体吐出ヘッドの製造工程
は、概略次の通りである。素子基板1上に第2の液流路
4の壁を形成し、その上に分離壁5を配設し、さらにそ
の上に第1の液流路3を構成するための溝等が設けられ
た溝付き部材を配設する。もしくは、第2の液流路4の
壁を形成した後、この壁の上に分離壁5を配設した溝付
き部材を接合することにより、液体吐出ヘッドを製造す
る。
【0137】第2の液流路の製造方法について、更に説
明する。
【0138】図24(a)〜(e)は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第1の例を説明するための模式的
断面工程図である。
【0139】図24(a)に示すように、シリコンウエ
ハからなる素子基板1上に、半導体製造工程で用いるの
と同様の製造装置を用いてハフニウムボライドや窒化タ
ンタル等からなる発熱体2を有する電気熱変換素子を形
成した。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1の表面に洗浄を施し
た。密着性を更に向上させるには、素子基板表面に紫外
線−オゾン等による表面改質を行った後、例えばシラン
カップリング剤(日本ユニカ製:A189)をエチルア
ルコールで1重量%に希釈した液を上記改質表面上にス
ピンコートすることで達成される。
【0140】次に、表面洗浄を行うことで密着性を向上
させた基板1上に、図24(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。
【0141】次に、図24(c)に示すように、ドライ
フィルムDF上にフォトマスクPMを配し、このフォト
マスクPMを介してドライフィルムDFのうち、第2の
流路壁として残す部分に紫外線を照射した。この露光工
程は、キヤノン(株)製:MPA−600を用いて、約
600mJ/cm2の露光量で行った。
【0142】次に、図24(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)で現像した。未露光部分を溶解し、露光して硬化し
た部分を第2の液流路4の壁部分として形成した。さら
に、素子基板1の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いた。引き続いて、150℃
で2時間、さらに紫外線照射100mJ/cm2を行
い、露光部分を完全に硬化させた。
【0143】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。その後、バンプボンダー(九州松下製)を用いて、
ヒーターボードの電気接続部に金のスタッドバンプを形
成した。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。次いで、TABテープとヒータボード1
とを接続した。次に、このようにして得られたヒータボ
ード1に、図24(e)に示すように、溝付き部材14
aと分離壁5との接合体を位置決め接合した。
【0144】以上の製造方法で第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
き部材14aと分離壁5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3と可動部材6との位置
精度を高めることができる。そして、これらの高精度製
造技術により、吐出安定化が図られ印字品位が向上した
液体吐出ヘッドを得ることができる。また、ウエハ上に
一括形成することが可能なため、ヘッドを多量に低コス
トで製造することが可能である。
【0145】なお、本例では、第2の液流路を形成する
ために紫外線硬化型のドライフィルムを用いたが、紫外
域、特に248nm付近に吸収帯域をもつ樹脂を用い、
ラミネート後、硬化させ、エキシマレーザで第2の液流
路となる部分の樹脂を直接除去することによっても形成
することが可能である。
【0146】図25(a)〜(e)は、本発明の液体吐
出ヘッドに用いられる溝付部材の製造方法の一例を説明
するための模式的断面工程図である。
【0147】本例においては、図25(a)に示すよう
に、ステンレス(SUS)基板21上に、厚さ0.5μ
mのレジスト22を吐出口にあったピッチでパターニン
グする。本例では、径φ30μmの吐出口を形成するた
めに、径φ79μmのレジストパターンを形成した。
【0148】次に、図25(b)に示すように、SUS
基板21に対して電気メッキを行ってSUS基板21上
にニッケル層23を25μm厚に成長させた。メッキ液
としては、スルフォミン酸ニッケルに応力減少剤(ワー
ルドメタル社製:ゼロオール)とほう酸、ピット防止剤
(ワールドメタル社製:NP−APS)、塩化ニッケル
を使用した。電着時の電界のかけ方としては、アノード
側に電極を付け、カソード側に既にパターニングしたS
US基板21を取り付け、メッキ液の温度を50℃と
し、電流密度を5A/cm2とした。この様にして、レ
ジストパターンの径の方向に関してもその厚さの方向と
同様の成長速度でNiを成長させることができ、所望の
吐出口の径を得ることができた。
【0149】次に、図25(c)に示すように、Niメ
ッキを施した基板21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−31
8)24をラミネートした。
【0150】次に、図25(d)に示すように、ドライ
フィルム24上にフォトマスク25を配し、このフォト
マスク25を介してドライフィルム24のうち、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、約600
mJ/cm2の露光量で行った。
【0151】次に、図25(e)に示すように、ドライ
フィルム24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)で現像した。未露光部分を溶解し、露光して硬化し
た部分を液流路の壁部分として形成した。さらに、基板
の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
して取り除いた。引き続いて、150℃で2時間、さら
に紫外線照射100mJ/cm2を行い、露光部分を完
全に硬化させ、高さ15μmの壁を形成した。その後、
SUS基板21に超音波振動を与え、ニッケル層24の
部分をSUS基板21から剥離し、所望形状の溝付部材
を得た。
【0152】本例では流路壁を樹脂で形成したが、溝付
部材をすべてニッケルで形成することもできる。この場
合、図25(d)の工程において流路壁となる部分を除
去し、除去した面にニッケルをメッキで積層し、次いで
レジストを除去すればよい。ニッケル層の部分をSUS
基板から剥離した後、表面に金をメッキすれば、更に高
い耐溶剤性を得ることができる。
【0153】図26(a)〜(d)は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第2の例を説明するための模式的
断面工程図である。
【0154】本例においては、図26(a)に示すよう
に、ステンレス(SUS)基板100上に、厚さ15μ
mのレジスト101を第2の液流路の形状でパターニン
グした。
【0155】次に、図26(b)に示すように、SUS
基板100に対して電気メッキを行ってSUS基板10
0上にニッケル層102を同じく15μm厚に成長させ
た。メッキ液としては、スルフォミン酸ニッケルに応力
減少剤(ワールドメタル社製:ゼロオール)とほう酸、
ピット防止剤(ワールドメタル社製:NP−APS)、
塩化ニッケルを使用した。電着時の電界のかけ方として
は、アノード側に電極を付け、カソード側に既にパター
ニングしたSUS基板100を取り付け、メッキ液の温
度を50℃とし、電流密度を5A/cm2とした。
【0156】次に、図26(c)に示すように、上記の
ようなメッキを終了したSUS基板100に超音波振動
を与え、ニッケル層102の部分をSUS基板100か
ら剥離し、所望の第2の液流路を得た。ニッケル層10
2の部分をSUS基板100から剥離した後、表面に金
をメッキすれば、更に高い耐溶剤性を得ることができ
る。
【0157】一方、電気熱変換素子を配設したヒータボ
ードを、半導体と同様の製造装置を用いてシリコンウエ
ハに形成した。このウエハを、先の実施例と同様に、ダ
イシングマシンで各々のヒータボードに分離した。この
ヒータボード1をTABテープに接合して電気的配線を
形成した。このような状態のヒータボード1上に、図2
6(d)に示すように、先に説明した第2の液流路を有
する部材を位置決め固定した。この固定に際しては、後
工程で第1の例と同様に分離壁を固定した天板と押さえ
バネによって係合・密着されるため、天板接合時に位置
ズレが発生しない程度に固定されていれば十分である。
【0158】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−3
00)を塗布し、紫外線照射装置を用い、露光量を10
0mJ/cm2として約3秒間で固定を完了した。
【0159】本例の製造方法によれば、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。
【0160】図27(a)〜(d)は、本発明の液体吐
出ヘッドの製造方法の第3の例を説明するための模式的
断面工程図である。
【0161】図27(a)に示すように、アライメント
穴あるいはマーク104を有する厚さ15μmのステン
レス(SUS)基板100の両面にレジスト103を塗
布した。ここで、レジストとしては、東京応化製のPM
ERP−AR900を使用した。
【0162】この後、図27(b)に示すように、素子
基板100のアライメント穴104に合わせて、露光装
置(キヤノン(株)製:MPA−600)を用いて露光
し、第2の液流路を形成すべき部分のレジスト103を
除去した。露光は800mJ/cm2の露光量で行っ
た。
【0163】次に、図27(c)に示すように、両面の
レジスト103がパターニングされたSUS基板100
を、エッチング液(塩化第2鉄または塩化第2銅の水溶
液)に浸漬し、レジスト103から露出している部分を
エッチングした後、レジストを剥離した。
【0164】次に、図27(d)に示すように、先の製
造方法に係る例と同様に、ヒータボード1上に、エッチ
ングされたSUS基板100を位置決め固定して第2の
液流路4を有する液体吐出ヘッドを組み立てた。
【0165】本例の製造方法によれば、ヒータに対し位
置ズレのない精度の高い第2の液流路4を得ることがで
きることに加え、ステンレスで流路を形成しているた
め、酸やアルカリ性の液体に強く信頼性の高い液体吐出
ヘッドを提供することができる。
【0166】以上説明したヘッドの製造方法によれば、
素子基板上に予め第2の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。
【0167】また、本例の製造方法によって製造された
液体吐出ヘッドは、発熱体と第2の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、吐出効率におい
て優れたものとなる。
【0168】〔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。
【0169】図28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。
【0170】液体吐出ヘッド部200は、素子基板1、
分離壁30、溝付部材50、液体容器90、電気信号を
供給するための回路基板(TABテープ)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と溝付部材50と液
体供給部材80との接合によって、吐出される吐出液体
が流通する吐出液流路(不図示)が形成される。いずれ
の液体も、液体供給部材80から基板1の背面を通って
供給される。
【0171】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が設けられている。
TABテープ70は、液体容器90に対してヘッド部を
位置決めして組み込むが、液体容器90の表面に両面テ
ープで固定される。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、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8
0の発泡液供給路82に供給され、第2液室に供給され
る。
【0172】以上の液体吐出ヘッドカートリッジにおい
ては、発泡液と吐出液とが互いに異なる液体である場合
に別々に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および容器を分けなくてもよ
い。
【0173】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。
【0174】〔液体吐出装置〕図29は、前述の液体噴
射ヘッドを搭載した液体吐出装置の概略構成を示してい
る。本実施例では特に吐出液体としてインクを用いたイ
ンク吐出記録装置を用いて説明する液体吐出装置のキャ
リッジHCは、インクを収容する液体タンク部90と液
体吐出ヘッド部200とが着脱可能なヘッドカートリッ
ジを搭載しており、被記録媒体搬送手段で搬送される記
録紙等の被記録媒体150の幅方向に往復移動する。
【0175】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。
【0176】また、本実施例の液体吐出装置において
は、被記録媒体搬送手段とキャリッジを駆動するための
駆動源としてのモータ111、駆動源からの動力をキャ
リッジに伝えるためのギア112、113キャリッジ軸
115等を有している。この記録装置及びこの記録装置
で行う液体吐出方法によって、各種の被記録媒体に対し
て液体を吐出することで良好な画像の記録物を得ること
ができた。
【0177】図30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。
【0178】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。
【0179】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。
【0180】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。
【0181】また上述の記録装置として、各種の紙やO
HPシート等に対して記録を行うプリンタ装置、コンパ
クトディスク等のプラスチック材に記録を行うプラスチ
ック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録装置、
皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を行う木
材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラミック
ス用記録装置、スポンジ等の三次元網状構造体に対して
記録を行う記録装置、又布帛に記録を行う捺染装置等を
も含むものである。
【0182】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。
【0183】〔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。
【0184】図31は、前述した本発明の液体吐出ヘッ
ド201を用いたインクジェット記録システムの構成を
説明するための模式図である。本実施例における液体吐
出ヘッドは、被記録媒体150の記録可能幅に対応した
長さに360dpiの間隔で吐出口を複数配したフルラ
イン型のヘッドであり、イエロー(Y),マゼンタ
(M),シアン(C),ブラック(Bk)の4色に対応
した4つのヘッドをホルダ202によりX方向に所定の
間隔を持って互いに平行に固定支持されている。
【0185】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。
【0186】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。
【0187】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203
a〜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。
【0188】符号206は、先の各実施例で説明したよ
うな各種、非記録媒体を搬送するための搬送手段を構成
する搬送ベルトである。搬送ベルト206は、各種ロー
ラにより所定の経路に引き回されており、モータドライ
バ305に接続された駆動用ローラにより駆動される。
【0189】本実施例のインクジェット記録システムに
おいては、記録を行う前後に被記録媒体に対して各種の
処理を行う前処理装置251および後処理装置252を
それぞれ被記録媒体搬送経路の上流と下流に設けてい
る。
【0190】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。
【0191】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。
【0192】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。
【0193】〔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32は、
このようなヘッドキットを示した模式図である。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。
【0194】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。
【0195】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。
【0196】なお、本実施例のヘッドキットでは、イン
ク充填手段が含まれるもので説明を行ったが、ヘッドキ
ットとしては、インク充填手段を持たず、インクが充填
された分離可能タイプのインク容器とヘッドとがキット
容器510内に納められている形態のものであってもよ
い。
【0197】また、この図32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。
【0198】
【発明の効果】本発明では、発熱体の発熱面と吐出口と
の間に介在する、自由端を有する可動部材が、発熱面に
おいて発生した気泡による圧力によって吐出口の側に変
位する。この結果、可動部材は、可動部材と対向する対
向部材と協働し、あたかも発熱面と吐出口との連通路を
絞る様にして、気泡による圧力を吐出口の方へ集中させ
る。このため、高吐出効率、高吐出力、更には被記録媒
体への高着弾精度でもって液体を吐出することができ
る。また、可動部材によってバック波の影響をも低減す
ることができるので、吐出する液体のリフィル特性を向
上させることができる。従って、連続的な液体吐出時の
高応答性、気泡の安定的な成長性、液滴の安定的な吐出
特性を得ることができ、高速液体吐出による高速記録及
び高画質記録を達成することができる。
【0199】また、2液流路構成の液体吐出ヘッドにお
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により、
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、発熱体上に堆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
た液体をも良好に吐出することができる。更に、熱に弱
い液体等についても、この液体に熱による悪影響を与え
ずに吐出することができる。
【0200】また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造
方法によると、上述のような液体吐出ヘッドを精度良く
製造でき、また部品点数を少なく、安価に、しかも容易
に製造することができる。
【0201】また、本発明の液体吐出ヘッドを用いるこ
とにより、液体の吐出効率等がさらに向上した液体吐出
装置や記録システム等を提供することができる。
【0202】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により、ヘッドの利用、再利用を
容易になすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を示
す模式的断面図である。
【図2】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を示
す模式的部分破断斜視図である。
【図3】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例に係る液体
吐出の状態を説明するための模式的断面図である。
【図4】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を示
す模式的断面図である。
【図5】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を示
す模式的断面図である。
【図6】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を示
す模式的部分破断斜視図である。
【図7】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を示
す模式的断面図である。
【図8】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を示
す模式的部分破断斜視図である。
【図9】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例に係る発熱
体及び可動部等を示す模式的平面図である。
【図10】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例に係る液
体吐出の状態を説明するための模式的断面図である。
【図11】(a)は、本発明の液体吐出ヘッドの一実施
例における気泡からの圧力伝搬の様子を示す模式的断面
図である。(b)は、従来の液体吐出ヘッドにおける気
泡からの圧力伝搬の様子を示す模式的断面図である。
【図12】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を
示す模式的断面図である。
【図13】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を
それぞれ示す模式的断面図及び部分的模式的上面図であ
る。
【図14】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例に係る液
体吐出の状態を説明するための模式的断面図である。
【図15】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を
それぞれ示す模式的断面図及び部分的模式的上面図であ
る。
【図16】本発明の液体吐出ヘッドの一実施例の要部を
それぞれ示す模式的断面図及び部分的模式的上面図であ
る。
【図17】本発明の液体吐出ヘッドの一例を示す模式的
部分破断斜視図である。
【図18】本発明の液体吐出ヘッドの他の例を示す模式
的部分破断斜視図である。
【図19】本発明の液体吐出ヘッドに係る可動部の形状
例を示す模式的平面図である。
【図20】本発明の液体吐出ヘッドに係る可動部の一例
の配置を示す模式的平面図である。
【図21】本発明の液体吐出ヘッドに係る可動部の形状
例を示す模式的平面図である。
【図22】本発明の液体吐出ヘッドに係る基板の例を示
す模式的断面図である。
【図23】本発明の液体吐出ヘッドに付与される駆動パ
ルスの例を示す模式図である。
【図24】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を
説明するための工程図である。
【図25】本発明の液体吐出ヘッドに用いられる溝付部
材の製造方法の一例を説明するための模式的断面工程図
である。
【図26】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の他の例
を説明するための工程図である。
【図27】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の更に他
の例を説明するための工程図である。
【図28】液体吐出ヘッドカートリッジの一例を示す分
解斜視図である。
【図29】液体吐出装置の一例を示す模式的斜視図であ
る。
【図30】液体吐出装置の一例を示すブロック図であ
る。
【図31】液体吐出記録システムの一例を示す斜視図で
ある。
【図32】液体吐出ヘッドキットの一例を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
1 基板 2 発熱体 3 第1の液流路(吐出液流路) 4 第2の液流路(発泡液流路) 5 分離壁 6 可動部 6a 自由端 6b 基部 7 気泡 8 スリット 11 吐出口 12 第1の共通液室 12a 第1の供給路 13 第2の共通液室 13a 第2の供給路 14 オリフィスプレート 15 流路壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高出 文 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 工藤 清光 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 木村 牧子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内

Claims (100)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体に気泡を生じさせるための熱を発生
    する発熱面を有する基板と対面して、自由端を有する可
    動部材を介して配された液体の吐出口、から前記気泡に
    基づいて液体を吐出する液体吐出方法であって、 前記吐出口への液体の供給方向に関して下流側に前記可
    動部材の前記自由端が配され、 前記気泡が、前記可動部材の前記自由端を変位させ、該
    変位に応じて前記吐出口の方へ成長することにより、液
    体を吐出することを特徴とする液体吐出方法。
  2. 【請求項2】 前記発熱面を有する基板と前記吐出口と
    が実質的に平行に対面していることを特徴とする請求項
    1に記載の液体吐出方法。
  3. 【請求項3】 前記発熱面が発生する熱によって液体に
    膜沸騰が生じ、該膜沸騰によって前記気泡が生じること
    を特徴とする請求項1に記載の液体吐出方法。
  4. 【請求項4】 前記気泡は前記可動部材の初期位置を越
    えて前記吐出口の方へ成長することを特徴とする請求項
    1に記載の液体吐出方法。
  5. 【請求項5】 前記可動部材が変位しているときに、前
    記気泡は前記可動部材に接触することを特徴とする請求
    項1に記載の液体吐出方法。
  6. 【請求項6】 前記可動部材を境として前記発熱面側と
    前記吐出口側とで互いに異なる液体が供給されることを
    特徴とする請求項1に記載の液体吐出方法。
  7. 【請求項7】 前記可動部材を境として前記発熱面側と
    前記吐出口側とで同じ液体が供給されることを特徴とす
    る請求項1に記載の液体吐出方法。
  8. 【請求項8】 液体に気泡を生じさせるための熱を発生
    する発熱面と対面して、自由端を有する可動部材を介し
    て液体の吐出口が設けられた吐出口部材が配され、前記
    吐出口から前記気泡に基づいて液体を吐出する液体吐出
    方法であって、 前記吐出口への液体の供給方向に関して下流側に前記可
    動部材の前記自由端が配され、 前記気泡が、前記可動部材の前記自由端を変位させ、該
    変位に応じて前記吐出口の方へ成長することにより、液
    体を吐出することを特徴とする液体吐出方法。
  9. 【請求項9】 前記発熱面を有する基板と前記吐出口と
    が実質的に平行に対面していることを特徴とする請求項
    8に記載の液体吐出方法。
  10. 【請求項10】 前記発熱面が発生する熱によって液体
    に膜沸騰が生じ、該膜沸騰によって前記気泡が生じるこ
    とを特徴とする請求項8に記載の液体吐出方法。
  11. 【請求項11】 前記気泡は前記可動部材の初期位置を
    越えて前記吐出口の方へ成長することを特徴とする請求
    項8に記載の液体吐出方法。
  12. 【請求項12】 前記可動部材が変位しているときに、
    前記気泡は前記可動部材に接触することを特徴とする請
    求項8に記載の液体吐出方法。
  13. 【請求項13】 前記可動部材を境として前記発熱面側
    と前記吐出口側とで互いに異なる液体が供給されること
    を特徴とする請求項8に記載の液体吐出方法。
  14. 【請求項14】 前記可動部材を境として前記発熱面側
    と前記吐出口側とで同じ液体が供給されることを特徴と
    する請求項8に記載の液体吐出方法。
  15. 【請求項15】 液体の吐出口と対面して配された、液
    体に気泡を生じさせるための熱を発生する発熱面を有す
    る基板と、 前記発熱面と前記吐出口との間に介在する様に設けられ
    た、前記気泡によって変位する自由端を有する可動部材
    と、 該可動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変
    位時に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向
    部材であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前
    記気泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、
    を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
  16. 【請求項16】 前記吐出口部材と前記発熱面とが実質
    的に平行に対面していることを特徴とする請求項15に
    記載の液体吐出ヘッド。
  17. 【請求項17】 前記対向部材は自由端を有する第2の
    可動部材であり、複数の可動部材の自由端同士が間隙を
    挟んで対向して配されていることを特徴とする請求項1
    5に記載の液体吐出ヘッド。
  18. 【請求項18】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線と、前記複数の可動部材の自由端の間の間
    隙領域の中心を通って該間隙領域に垂直な垂線と、が近
    接していることを特徴とする請求項17に記載の液体吐
    出ヘッド。
  19. 【請求項19】 前記両垂線が実質的に重なることを特
    徴とする請求項18に記載の液体吐出ヘッド。
  20. 【請求項20】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線が、前記吐出口を貫くことを特徴とする請
    求項17に記載の液体吐出ヘッド。
  21. 【請求項21】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線と、前記吐出口の中心を通って前記吐出口
    に垂直な垂線と、が実質的に重なることを特徴とする請
    求項20に記載の液体吐出ヘッド。
  22. 【請求項22】 前記対向部材は障壁であることを特徴
    とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  23. 【請求項23】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線が、前記可動部材を貫くことを特徴とする
    請求項22に記載の液体吐出ヘッド。
  24. 【請求項24】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線が、前記吐出口を貫くことを特徴とする請
    求項22に記載の液体吐出ヘッド。
  25. 【請求項25】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線と、前記吐出口の中心を通って前記吐出口
    に垂直な垂線と、が実質的に重なることを特徴とする請
    求項24に記載の液体吐出ヘッド。
  26. 【請求項26】 前記可動部材を境として前記発熱面側
    と前記吐出口側とにそれぞれ液体を供給するための複数
    の液流路が設けられていることを特徴とする請求項15
    に記載の液体吐出ヘッド。
  27. 【請求項27】 前記可動部材は前記複数の液流路を互
    いに分離するための分離壁の一部として形成されている
    ことを特徴とする請求項26に記載の液体吐出ヘッド。
  28. 【請求項28】 前記複数の液流路は互いに、実質的に
    密閉した状態であることを特徴とする請求項26に記載
    の液体吐出ヘッド。
  29. 【請求項29】 前記複数の液流路には互いに異なる液
    体が供給されることを特徴とする請求項26に記載の液
    体吐出ヘッド。
  30. 【請求項30】 前記複数の液流路には同じ液体が供給
    されることを特徴とする請求項26に記載の液体吐出ヘ
    ッド。
  31. 【請求項31】 前記発熱面に対して面一にもしくはな
    だらかにつながる内壁に沿って前記発熱面上に液体が供
    給されることを特徴とする請求項15に記載の液体吐出
    ヘッド。
  32. 【請求項32】 前記可動部材の前記発熱面側の面積は
    前記発熱面の面積より大きいことを特徴とする請求項1
    5に記載の液体吐出ヘッド。
  33. 【請求項33】 前記可動部材の支点は前記発熱面の直
    上領域を外れた位置に配されていることを特徴とする請
    求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  34. 【請求項34】 前記可動部材は板状であることを特徴
    とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  35. 【請求項35】 前記可動部材は金属からなることを特
    徴とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  36. 【請求項36】 前記金属はニッケルもしくは金である
    ことを特徴とする請求項35に記載の液体吐出ヘッド。
  37. 【請求項37】 前記可動部材は樹脂からなることを特
    徴とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  38. 【請求項38】 前記可動部材はセラミックスからなる
    ことを特徴とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  39. 【請求項39】 前記複数の液流路のそれぞれに供給さ
    れる液体を貯溜するための複数の共通液室が設けられて
    いることを特徴とする請求項26に記載の液体吐出ヘッ
    ド。
  40. 【請求項40】 前記発熱面は電気を熱に変換するため
    の電気熱変換体からなることを特徴とする請求項15に
    記載の液体吐出ヘッド。
  41. 【請求項41】 前記発熱面が発生する熱によって液体
    に膜沸騰が生じ、該膜沸騰によって前記気泡が生じるこ
    とを特徴とする請求項15に記載の液体吐出ヘッド。
  42. 【請求項42】 液体の吐出口が設けられた吐出口部材
    と対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱
    を発生する発熱面と、 該発熱面と前記吐出口部材との間に介在する様に設けら
    れた、前記気泡によって変位する自由端を有する可動部
    材と、 該可動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変
    位時に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向
    部材であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前
    記気泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、
    を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
  43. 【請求項43】 前記吐出口部材と前記発熱面とが実質
    的に平行に対面していることを特徴とする請求項42に
    記載の液体吐出ヘッド。
  44. 【請求項44】 前記対向部材は自由端を有する第2の
    可動部材であり、複数の可動部材の自由端同士が間隙を
    挟んで対向して配されていることを特徴とする請求項4
    2に記載の液体吐出ヘッド。
  45. 【請求項45】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線と、前記複数の可動部材の自由端の間の間
    隙領域の中心を通って該間隙領域に垂直な垂線と、が近
    接していることを特徴とする請求項44に記載の液体吐
    出ヘッド。
  46. 【請求項46】 前記両垂線が実質的に重なることを特
    徴とする請求項45に記載の液体吐出ヘッド。
  47. 【請求項47】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線が、前記吐出口を貫くことを特徴とする請
    求項44に記載の液体吐出ヘッド。
  48. 【請求項48】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線と、前記吐出口の中心を通って前記吐出口
    に垂直な垂線と、が実質的に重なることを特徴とする請
    求項47に記載の液体吐出ヘッド。
  49. 【請求項49】 前記対向部材は障壁であることを特徴
    とする請求項42に記載の液体吐出ヘッド。
  50. 【請求項50】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線が、前記可動部材を貫くことを特徴とする
    請求項49に記載の液体吐出ヘッド。
  51. 【請求項51】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線が、前記吐出口を貫くことを特徴とする請
    求項49に記載の液体吐出ヘッド。
  52. 【請求項52】 前記発熱面の中心を通って前記発熱面
    に垂直な垂線と、前記吐出口の中心を通って前記吐出口
    に垂直な垂線と、が実質的に重なることを特徴とする請
    求項51に記載の液体吐出ヘッド。
  53. 【請求項53】 前記可動部材を境として前記発熱面側
    と前記吐出口側とにそれぞれ液体を供給するための複数
    の液流路が設けられていることを特徴とする請求項42
    に記載の液体吐出ヘッド。
  54. 【請求項54】 前記可動部材は前記複数の液流路を互
    いに分離するための分離壁の一部として形成されている
    ことを特徴とする請求項53に記載の液体吐出ヘッド。
  55. 【請求項55】 前記複数の液流路は互いに、実質的に
    密閉した状態であることを特徴とする請求項53に記載
    の液体吐出ヘッド。
  56. 【請求項56】 前記複数の液流路には互いに異なる液
    体が供給されることを特徴とする請求項53に記載の液
    体吐出ヘッド。
  57. 【請求項57】 前記複数の液流路には同じ液体が供給
    されることを特徴とする請求項53に記載の液体吐出ヘ
    ッド。
  58. 【請求項58】 前記発熱面に対して面一にもしくはな
    だらかにつながる内壁に沿って前記発熱面上に液体が供
    給されることを特徴とする請求項53に記載の液体吐出
    ヘッド。
  59. 【請求項59】 前記可動部材の前記発熱面側の面積は
    前記発熱面の面積より大きいことを特徴とする請求項5
    3に記載の液体吐出ヘッド。
  60. 【請求項60】 前記可動部材の支点は前記発熱面の直
    上領域を外れた位置に配されていることを特徴とする請
    求項53に記載の液体吐出ヘッド。
  61. 【請求項61】 前記可動部材は板状であることを特徴
    とする請求項53に記載の液体吐出ヘッド。
  62. 【請求項62】 前記可動部材は金属からなることを特
    徴とする請求項53に記載の液体吐出ヘッド。
  63. 【請求項63】 前記金属はニッケルもしくは金である
    ことを特徴とする請求項62に記載の液体吐出ヘッド。
  64. 【請求項64】 前記可動部材は樹脂からなることを特
    徴とする請求項53に記載の液体吐出ヘッド。
  65. 【請求項65】 前記可動部材はセラミックスからなる
    ことを特徴とする請求項53に記載の液体吐出ヘッド。
  66. 【請求項66】 前記複数の液流路のそれぞれに供給さ
    れる液体を貯溜するための複数の共通液室が設けられて
    いることを特徴とする請求項53に記載の液体吐出ヘッ
    ド。
  67. 【請求項67】 前記発熱面は電気を熱に変換するため
    の電気熱変換体からなることを特徴とする請求項42に
    記載の液体吐出ヘッド。
  68. 【請求項68】 前記発熱面が発生する熱によって液体
    に膜沸騰が生じ、該膜沸騰によって前記気泡が生じるこ
    とを特徴とする請求項53に記載の液体吐出ヘッド。
  69. 【請求項69】 液体の吐出口と対面して配された、液
    体に気泡を生じさせるための熱を発生する発熱面を有す
    る基板と、前記発熱面と前記吐出口部材との間に介在す
    る様に設けられた、前記気泡によって変位する自由端を
    有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が前記気泡
    によって変位した変位時に前記可動部材の前記発熱面側
    の面と対向する対向部材であって、前記変位時に前記可
    動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ導くため
    の当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッドと、 該液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜するための液
    体貯留部と、を具備することを特徴とするヘッドカート
    リッジ。
  70. 【請求項70】 前記液体吐出ヘッドと前記液体貯溜部
    とは分離可能であることを特徴とする請求項69のヘッ
    ドカートリッジ。
  71. 【請求項71】 前記液体貯溜部には液体が再充填され
    ていることを特徴とする請求項69のヘッドカートリッ
    ジ。
  72. 【請求項72】 前記液体貯溜部には液体を再充填する
    ための液体注入口が設けられていることを特徴とする請
    求項69のヘッドカートリッジ。
  73. 【請求項73】 液体の吐出口が設けられた吐出口部材
    と対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱
    を発生する発熱面と、該発熱面と前記吐出口部材との間
    に介在する様に設けられた、前記気泡によって変位する
    自由端を有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が
    前記気泡によって変位した変位時に前記可動部材の前記
    発熱面側の面と対向する対向部材であって、前記変位時
    に前記可動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ
    導くための当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッド
    と、 該液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜するための液
    体貯留部と、を具備することを特徴とするヘッドカート
    リッジ。
  74. 【請求項74】 前記液体吐出ヘッドと前記液体貯溜部
    とは分離可能であることを特徴とする請求項73のヘッ
    ドカートリッジ。
  75. 【請求項75】 前記液体貯溜部には液体が再充填され
    ていることを特徴とする請求項73のヘッドカートリッ
    ジ。
  76. 【請求項76】 前記液体貯溜部には液体を再充填する
    ための液体注入口が設けられていることを特徴とする請
    求項73のヘッドカートリッジ。
  77. 【請求項77】 液体の吐出口と対面して配された、液
    体に気泡を生じさせるための熱を発生する発熱面を有す
    る基板と、前記発熱面と前記吐出口部材との間に介在す
    る様に設けられた、前記気泡によって変位する自由端を
    有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が前記気泡
    によって変位した変位時に前記可動部材の前記発熱面側
    の面と対向する対向部材であって、前記変位時に前記可
    動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ導くため
    の当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッドと、 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
    を供給するための駆動信号供給手段と、を具備すること
    を特徴とする液体吐出装置。
  78. 【請求項78】 液体の吐出口と対面して配された、液
    体に気泡を生じさせるための熱を発生する発熱面を有す
    る基板と、前記発熱面と前記吐出口部材との間に介在す
    る様に設けられた、前記気泡によって変位する自由端を
    有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が前記気泡
    によって変位した変位時に前記可動部材の前記発熱面側
    の面と対向する対向部材であって、前記変位時に前記可
    動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ導くため
    の当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッドと、 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
    体を搬送するための搬送手段と、を具備することを特徴
    とする液体吐出装置。
  79. 【請求項79】 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ことを特徴とする請求
    項78に記載の液体吐出装置。
  80. 【請求項80】 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ことを特徴とする請
    求項78に記載の液体吐出装置。
  81. 【請求項81】 液体の吐出口が設けられた吐出口部材
    と対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱
    を発生する発熱面と、該発熱面と前記吐出口部材との間
    に介在する様に設けられた、前記気泡によって変位する
    自由端を有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が
    前記気泡によって変位した変位時に前記可動部材の前記
    発熱面側の面と対向する対向部材であって、前記変位時
    に前記可動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ
    導くための当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッド
    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
    を供給するための駆動信号供給手段と、を具備すること
    を特徴とする液体吐出装置。
  82. 【請求項82】 液体の吐出口が設けられた吐出口部材
    と対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱
    を発生する発熱面と、該発熱面と前記吐出口部材との間
    に介在する様に設けられた、前記気泡によって変位する
    自由端を有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が
    前記気泡によって変位した変位時に前記可動部材の前記
    発熱面側の面と対向する対向部材であって、前記変位時
    に前記可動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ
    導くための当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッド
    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
    体を搬送するための搬送手段と、を具備することを特徴
    とする液体吐出装置。
  83. 【請求項83】 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ことを特徴とする請求
    項82に記載の液体吐出装置。
  84. 【請求項84】 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ことを特徴とする請
    求項82に記載の液体吐出装置。
  85. 【請求項85】 請求項77,78,81及び82のい
    ずれかに記載の液体吐出装置と、 記録後の被記録媒体に対して液体の定着を促すための後
    処理装置と、を有することを特徴とする記録システム。
  86. 【請求項86】 請求項77,78,81及び82のい
    ずれかに記載の液体吐出装置と、 記録前の被記録媒体に対して液体の定着を増すための前
    処理装置と、を有することを特徴とする記録システム。
  87. 【請求項87】 液体の吐出口と対面して配された、液
    体に気泡を生じさせるための熱を発生する発熱面を有す
    る基板と、前記発熱面と前記吐出口部材との間に介在す
    る様に設けられた、前記気泡によって変位する自由端を
    有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が前記気泡
    によって変位した変位時に前記可動部材の前記発熱面側
    の面と対向する対向部材であって、前記変位時に前記可
    動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ導くため
    の当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッドと、 該液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜した液体容器
    と、を内包したことを特徴とする液体吐出ヘッドキッ
    ト。
  88. 【請求項88】 前記液体容器に対して液体を充填する
    ための液体充填手段を更に有することを特徴とする請求
    項87に記載の液体吐出ヘッドキット。
  89. 【請求項89】 液体の吐出口が設けられた吐出口部材
    と対面して配された、液体に気泡を生じさせるための熱
    を発生する発熱面と、該発熱面と前記吐出口部材との間
    に介在する様に設けられた、前記気泡によって変位する
    自由端を有する可動部材と、該可動部材の前記自由端が
    前記気泡によって変位した変位時に前記可動部材の前記
    発熱面側の面と対向する対向部材であって、前記変位時
    に前記可動部材と協働して前記気泡を前記吐出口の方へ
    導くための当該対向部材と、を有する液体吐出ヘッド
    と、 該液体吐出ヘッドに供給される液体を貯溜した液体容器
    と、を内包したことを特徴とする液体吐出ヘッドキッ
    ト。
  90. 【請求項90】 前記液体容器に対して液体を充填する
    ための液体充填手段を更に有することを特徴とする請求
    項89に記載の液体吐出ヘッドキット。
  91. 【請求項91】 液体に気泡を生じさせるための熱を発
    生する発熱面を有する基板と、液体の吐出口が設けられ
    た吐出口部材と、が自由端を有する可動部材を介して対
    面することにより、前記基板と前記吐出口部材との間に
    液流路が形成されており、前記基板の前記液流路側の面
    と前記吐出口部材の前記液流路側の面とが前記液流路内
    において交差せず、前記吐出口から前記気泡に基づいて
    液体を吐出する液体吐出方法であって、 前記液流路における前記吐出口への液体の供給方向に関
    して下流側に前記可動部材の前記自由端が配され、 前記気泡が、前記可動部材の前記自由端を変位させ、該
    変位に応じて前記吐出口の方へ成長することにより、液
    体を吐出することを特徴とする液体吐出方法。
  92. 【請求項92】 前記可動部材の固定端が、前記供給方
    向に関して前記自由端より上流側に配されていることを
    特徴とする請求項91に記載の液体吐出方法。
  93. 【請求項93】 前記可動部材の前記自由端が前記気泡
    によって変位したときに、前記気泡は前記自由端を越え
    て前記吐出口の方へ成長することを特徴とする請求項9
    1に記載の液体吐出方法。
  94. 【請求項94】 前記発熱面が発生する熱によって液体
    に膜沸騰が生じ、該膜沸騰によって前記気泡が生じるこ
    とを特徴とする請求項91に記載の液体吐出方法。
  95. 【請求項95】 液体に気泡を生じさせるための熱を発
    生する発熱面を有する基板と、 該基板と対面して配されることにより前記基板との間に
    液流路を形成し、該液流路内において前記基板の前記液
    流路側の面と交差しないところの、液体の吐出口が設け
    られた吐出口部材と、 前記基板と前記吐出口部材との間に介在する様に設けら
    れた、前記気泡によって変位する自由端を有する可動部
    材と、 該可動部材の前記自由端が前記気泡によって変位した変
    位時に前記可動部材の前記発熱面側の面と対向する対向
    部材であって、前記変位時に前記可動部材と協働して前
    記気泡を前記吐出口の方へ導くための当該対向部材と、
    を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
  96. 【請求項96】 前記可動部材の固定端が、前記供給方
    向に関して前記自由端より上流側に配されていることを
    特徴とする請求項95に記載の液体吐出ヘッド。
  97. 【請求項97】 前記可動部材の前記自由端が前記気泡
    によって変位したときに、前記気泡は前記自由端を越え
    て前記吐出口の方へ成長することを特徴とする請求項9
    5に記載の液体吐出ヘッド。
  98. 【請求項98】 前記発熱面が発生する熱によって液体
    に膜沸騰が生じ、該膜沸騰によって前記気泡が生じるこ
    とを特徴とする請求項95に記載の液体吐出方法。
  99. 【請求項99】 前記対向部材は自由端を有する第2の
    可動部材であり、複数の可動部材の自由端同士が間隙を
    挟んで対向して配されていることを特徴とする請求項9
    5に記載の液体吐出ヘッド。
  100. 【請求項100】 前記対向部材は障壁であることを特
    徴とする請求項95に記載の液体吐出ヘッド。
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