JP2001150679A

JP2001150679A - インクジェットプリントヘッド

Info

Publication number: JP2001150679A
Application number: JP33315699A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyasu Nakajima; 光康中嶋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】高い粘度のインクをも回復吐出で完全に排除す
るインクジェットプリントヘッドを提供する。【解決手段】(a) ：待機状態から二つの発熱抵抗体１７
及び２２に通電して発熱させ、(b) ：それぞれの上に膜
気泡３１及び３２を発生させる。(c) ：発熱抵抗体２２
上の膜気泡３２はその上部がオリフィス板２７の底面に
達して加圧室１９とインク流路２１間に、加圧室１９内
のインク２９がインク流路２１方向に逆流することを阻
止する圧力溜めの気泡壁を形成する。これにより、発熱
抵抗体１７上に発生した膜気泡３１の圧力エネルギーは
オリフィス２８方向に集中して、(d) ：より強力な吐出
力でインク滴２９ｂを不図示のパージ用インク吸収部材
に向けて吐出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目詰まりしたイン
クをオリフィスから効率よく吐出させるインクジェット
プリントヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、発熱体を発熱させてインクとの界面に膜気
泡を発生させ、その膜気泡の圧力でインク滴を飛ばすサ
ーマル方式や、ピエゾ抵抗素子（圧電素子）を変形させ
て、その圧力によりインク滴を飛ばすピエゾ方式等があ
る。

【０００３】これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出し印字を行うから、粉末状
の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場
合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合による
カラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるので
高画質であり、印字に使用されるインクの量に無駄が無
くコストパフォーマンスに優れており、このため特にパ
ーソナル用プリンタとして広く用いられている印字方式
である。このようなインクジェットプリンタの印字ヘッ
ドは、例えば１４ｍｍ×１８ｍｍの大きさのチップ基板
上に、多いものでは２８８個のインク滴吐出用の吐出ノ
ズルが、例えば４２．３μｍという微細な配置ピッチで
形成されている。

【０００４】図７(a),(b),(c) は、従来のインクジェッ
トプリンタの印字ヘッドを示しており、発熱低抗体の発
熱面に垂直な方向へインクを吐出する構成のトップシュ
ータ型（又はルーフシュータ型ともいう）のサーマルイ
ンクジェット方式の印字ヘッドを模式的に示している。
同図(a) は、印字ヘッドのインク吐出面（オリフィス
板）の平面図であり、同図(b) は、オリフィス板を除去
して、同図(a) の破線Ａで示す部分の内部構成の主要部
を拡大して示す図であり、同図(c) は、同図(a)のＢ−
Ｂ′断面矢視拡大図である。

【０００５】同図(a),(b),(c) に示すように、シリコン
基板１上には、発熱低抗体２が形成されており、隔壁３
及び３−１によっておよそ高さ１０μｍのインク流路４
及び個別の加圧室５が形成され、その上にオリフィス板
６が積層されている。オリフィス板６には発熱低抗体２
に対向する位置にインク吐出孔であるオリフィス７が穿
設されている。また、シリコン基板１の表面側にはイン
ク供給溝８が表面からおよそ２／５程度の深さに穿設さ
れ、このインク供給溝８に連通し、シリコン基板１の裏
面に貫通するインク供給孔９が穿設されている。

【０００６】尚、オリフィス７はオリフィス板６に形成
されるので、オリフィス板６を除去して示す同図(b) で
はオリフィス７は存在しないが、発熱低抗体２との位置
関係を示すため、オリフィス７を破線で示している。ま
た、上記の発熱低抗体２は不図示の電極に接続されてお
り、発熱低抗体２が設けられている加圧室５には、イン
ク供給孔９、インク供給溝８及びインク流路４を介して
外部からインクが同図(c) の破線矢印Ｃで示す方向に常
時供給されている。

【０００７】図８(a),(b),(c) は、上記印字ヘッドのイ
ンク吐出動作を示す図である。同図には、図７(a),(b),
(c) に示した構成と同一の構成部分には図７(a),(b),
(c) と同一の番号を付与して示している。

【０００８】先ず、図８(a) に示す待機状態において、
外部からインク流路４に供給されているインク１１は、
オリフィス７内に入り込み、オリフィス板６の上面に沿
ったオリフィス７の上部開口でメニスカス１１ａを形成
している。

【０００９】次に、このオリフィス７から画像情報に応
じてインク１１を吐出させるには、画像情報により印字
ドットとして選択されたオリフィス７に対応する発熱抵
抗体２を通電により発熱させる。すると、発熱低抗体２
とインク１１との界面に多数の核気泡が発生し、これら
多数の核気泡が合体して、図(b) に示すように、膜気泡
１２が生成される。

【００１０】この膜気泡１２が断熱膨張して成長し周囲
のインク１１を押し遣り、これによりオリフィス７から
インク１１ｂが押し出され、更にこの押し出されたイン
ク１１ｂが、同図(c) に示すように、インク滴１１ｃと
なってオリフィス７から不図示の記録媒体に向けて吐出
される。

【００１１】この後、上記の膜気泡は収縮して消滅し、
インク滴１１ｃが飛び出した後の抵抗発熱体２の配設部
である加圧室５には、外部からインク流路４を介してイ
ンク１１が補充される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のイン
クジェット方式の印字ヘッドを用いるプリンタは、上述
したように印字ヘッドのオリフィスからインクを吐出さ
せて印字を行うので、インクを常に吐出可能状態にして
おく必要がある。つまり、プリンタ本体が印字を行なっ
ていない非印字時にも、電源が入ったときには直ちに印
字を開始できるように待機している必要があるから、全
てのオリフィス及びその加圧室内に、インクを常駐させ
ておく必要がある。

【００１３】したがって、図７(c) の破線矢印Ｃで示し
たように、発熱低抗体２が設けられている加圧室５及び
オリフィス７には、インク供給孔９、インク供給溝８及
びインク流路４を介して外部から供給されたインク１１
が図８(a) に示したように常時滞留している。そして、
そのオリフィス７内に滞留するインク１１が蒸発して乾
燥し粘度が増加して変質するという問題が発生する。

【００１４】また、印字中においても、全てのオリフィ
ス７がインク１１を吐出して印字に参加しているわけで
はなく、画像情報（印字情報）に応じて印字ドットとし
て選択されたオリフィス７のみが、インク１１を吐出し
て画像を形成している。しかし、いま印字ドットとして
選択されているいないに拘らず、次に印字ドットとして
選択されたとき直ちにインク吐出動作に対応できるよう
に、そのような休止中のオリフィス７及びその加圧室５
内にもインク１１は常駐している。

【００１５】したがって、画像情報によっては、例えば
画像の連続した白い背景部分を印字位置として担当して
いるオリフィスのように一定時間以上にわたって印字ド
ットとして選択されない、つまり一定時間以上インクの
吐出を行っていないオリフィス７があると、そのオリフ
ィス７内のインク１１は、やはり蒸発・乾燥して増粘す
るという問題を有している。

【００１６】従来は、この蒸発・乾燥によるオリフィス
内のインクの変質を防止するために、非印字時には、印
字ヘッドのオリフィス形成面（インク吐出面）をキャッ
プ部材で覆ってインクの蒸発・乾燥を防止している。し
かしながら、キャップ部材の経時変化やプリンタ本体の
保存環境の状態等の要因によっては上記の蒸発・乾燥を
完全に防止することはできない。そのため、オリフィス
内のインクは徐々に蒸発・乾燥してやはり粘度が上昇し
てしまう。

【００１７】このように増粘したインクがオリフィス内
にあると、吐出が不安定になったり場合によっては全く
インクを吐出できないインク目詰まり状態になり、形成
画像に不具合をきたすから、プリンタ本体は必要に応じ
て印字ヘッドのクリーニング処理を行ってインク目詰ま
りを回復する。

【００１８】このヘッドクリーニング処理では、いわゆ
るパージ吐出と呼ばれる空吐出（回復吐出とも言い、印
字を行なわないインクのみの吐出）を行なう。つまり、
この空吐出で、オリフィス内の粘度が高くなってしまっ
たインクを全て吐出させて印字ヘッドを正常な吐出可能
状態に戻そうという方法をとる。

【００１９】ところが、粘度が高くなってしまったオリ
フィス内のインクを全て吐出するのはなかなか難しく、
このため印字時に正常なインク吐出ができないオリフィ
スがしばしば発生する。１つでも正常なインク吐出ので
きないオリフィスがあると、印字品質に大きく影響する
ため、印字ヘッドを交換しなければならないことにな
り、ユーザにとっては不満の残るものであった。

【００２０】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
パージ時において増粘したインクを完全に外部に排除す
るインクジェットプリントヘッドを提供することであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリントヘッドは、基板上の所定方向に並んで配設され
液体を吐出させるための圧力エネルギーを発生させる複
数の第１のエネルギー発生素子と、上記基板上に立設さ
れ各第１のエネルギー発生素子により上記液体に圧力を
加える加圧室をそれぞれ区画形成する隔壁と、該隔壁に
重畳して設けられインク吐出用のオリフィスが空けられ
たオリフィスプレートと、上記加圧室にインクを供給す
るインク流路とを有し、上記第１のエネルギー発生素子
の駆動により液体を所定方向に吐出させて記録媒体上に
記録を行うインクジェットプリントヘッドであって、上
記複数の第１のエネルギー発生素子の上記インク流路側
に近接して設けられた第２のエネルギー発生素子と、該
第２のエネルギー発生素子と上記第１のエネルギー発生
素子とを駆動する駆動手段と、を備え、該駆動手段は、
上記オリフィスのインク目詰まり時に上記第２のエネル
ギー発生素子と上記第１のエネルギー発生素子とを駆動
して、上記オリフィスに目詰まりしたインクを吐出させ
るように構成される。

【００２２】上記第２のエネルギー発生素子は、例えば
請求項２記載のように、直列に接続されるように構成し
ても良く、また、例えば請求項３記載のように、並列に
接続されるように構成しても良い。また、上記駆動手段
は、例えば請求項４記載のように、上記第２のエネルギ
ー発生素子を駆動した後に上記第１のエネルギー発生素
子を駆動するように構成すると一層良い。

【００２３】また、上記インクジェットプリントヘッド
は、例えば請求項５記載のように、上記第１のエネルギ
ー発生素子の動作状態を検知する検知手段を更に有する
ように構成しても良い。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a) は、第１の実施の形
態におけるルーフシュータ型サーマル方式のインクジェ
ットプリントヘッド（以下、単に印字ヘッドという）の
インク吐出面（オリフィス板）を模式的に示す平面図で
あり、同図(b) は、そのオリフィス板を除去して内部構
成の主要部を拡大して示す図、同図(c) は、同図(a) の
Ｄ−Ｄ′断面矢視拡大図である。

【００２５】同図(a),(b),(c) に示すように、印字ヘッ
ド１５は、シリコン基板１６、そのシリコン基板１６上
に形成された第１のエネルギー発生素子としての複数の
発熱抵抗体１７、所定の位置に所定の形状で配置された
隔壁１８（シール隔壁１８ａ、１８ｂ、区画隔壁１８
ｃ）、一方のシール隔壁１８ｂと区画隔壁１８ｃによっ
て区画形成されたコの字の加圧室１９、及び他方のシー
ル隔壁１８ａと加圧室１９の開口部との間に形成された
インク流路２１を備えている。

【００２６】更に、印字ヘッド１５は、上記発熱抵抗体
１７のインク流路２１側つまり加圧室１９の開口部側に
近接して設けられた第２のエネルギー発生素子としての
発熱抵抗体２２、これら発熱抵抗体２２を直列に接続し
ている電気抵抗値が十分に低い配線材２３とこれら直列
接続の両端の給電電極２４、他方のシール隔壁１８ａに
近接してインク流路２１に開口するインク供給溝２５、
及びこのインク供給溝２５に連通しシリコン基板１６の
下面まで貫通して形成されたインク供給孔２６を備えて
いる。

【００２７】また、更に、印字ヘッド１５は、上記の構
成の上を覆って隔壁１８上に積層されたオリフィス板２
７を備え、オリフィス板２７には発熱低抗体１７に対向
する位置に、インク吐出孔であるオリフィス２８が穿設
されている。

【００２８】尚、オリフィス板２７を除去して示す同図
(b) ではオリフィス２８は存在しないが、発熱低抗体１
７との位置関係を示すため、オリフィス２８を破線で示
している。また、上記の発熱低抗体１７は不図示の電極
に接続されており、これも不図示の駆動回路により選択
的に発熱駆動される。また、発熱低抗体１７が設けられ
ている加圧室１９には、インク供給孔２６、インク供給
溝２５及びインク流路２１を介して外部からインクが同
図(c) の破線矢印Ｅで示す方向に常時供給されている。

【００２９】上記の印字ヘッド１５は、通常の印字時に
は、図７に示した加圧室５内の発熱抵抗体２と同様に、
図１に示す加圧室１９内の発熱抵抗体１７が、図８で説
明したように発熱駆動されて印字を実行する。そして、
インク目詰まりを防止するためのヘッドクリーニング処
理のタイミングになると、オリフィス２８内の増粘した
インクをも吐出させることが可能な、通常の吐出よりも
強い吐出を行う。

【００３０】図２(a) 〜(d) は、上記印字ヘッド１５の
ヘッドクリーニング処理時における強力吐出の動作を示
す図である。同図には、図１(a),(b),(c) に示した構成
と同一の構成部分には図１(a),(b),(c) と同一の番号を
付与して示している。

【００３１】先ず、図２(a) に示す待機状態において、
外部からインク流路２１に供給されているインク２９
は、オリフィス２８内に入り込み、オリフィス板２７の
上面に沿ったオリフィス２８の上部開口でメニスカス２
９ａを形成している。

【００３２】インク２９の蒸発・乾燥によりオリフィス
２８にインク目詰まりが発生すると、又はオリフィス２
８がインクを吐出しなかった場合に目詰まりを起し易く
なる一定時間毎に、パージ吐出を行なうが、このパージ
吐出に際しては、発熱抵抗体１７及び２２に通電して二
つの発熱抵抗体１７及び２２を発熱させる。これによ
り、同図(b) に示すように、発熱低抗体１７及び２２の
上に膜気泡３１及び３２が夫々発生し、インク２９が、
オリフィス２８から押し出される。

【００３３】そして、二つの膜気泡３１及び３２が更に
成長して、同図(c) に示すように、発熱抵抗体２２上の
膜気泡３２の上部がオリフィス板２７の底面に達して、
加圧室１９とインク流路２１間に、加圧室１９内のイン
ク２９がインク流路２１方向に逆流することを阻止する
圧力溜めの気泡壁を形成する。これにより、インク流路
２１方向への逆流を阻止されたインク２９は、オリフィ
ス２８より外へ強力に押し出され、同図(d) に示すよう
に、インク滴２９ｂとなって、不図示のパージ用インク
吸収部材に向けて勢い良く吐出される。

【００３４】この後、上記の成長した膜気泡は周囲のイ
ンクに熱を取られて収縮し、消滅する。インク滴２９ｂ
が飛び出した直後のインク２９は、オリフィス２８の底
部でメニスカス２９ａを形成しているが、このメニスカ
ス２９ａはインク２９が外部からインク流路２１に補充
されることにより、オリフィス２８内を上昇して、同図
(a) の待機状態に復帰する。

【００３５】このように、二つの発熱抵抗体１７及び２
２により二つの膜気泡３１及び３２を生成して、一方の
膜気泡３２で圧力溜めの気泡壁を形成して他方の膜気泡
３１の圧力エネルギーをオリフィス２８へ集中させるの
で、吐出力が強力となり、蒸発・乾燥によって粘性が高
くなったインクでも容易に空吐出して、インク目詰まり
したオリフィスを回復させることができる。

【００３６】図３は、上記の発熱抵抗体１７又は発熱抵
抗体２２と同様の発熱体に駆動パルスを印加したとき
の、膜気泡の発生から消滅に至る時間経過を示す図であ
る。この実験は、水深１ｍｍ（ミリメータ）のオープン
プール３３内に形成した発熱抵抗体３４に駆動パルスを
印加して行なっており、同図は、駆動パルスを印加した
時点を０秒として、発熱抵抗体１７の発熱による膜気泡
の成長と消滅の過程を１〜６μｓ（マイクロ秒）まで、
１μｓ毎に示している。

【００３７】上記の発熱抵抗体３４には、１５×１５μ
ｍ、２０×２０μｍ、２５×２５μｍの３種類のサイズ
のものを形成して夫々実験を行ったが、膜気泡の成長及
び消滅の時間経過は３種類とも同じであった。この実験
によれば、１μｓ幅のパルスを印加すると、同図に示す
ように、その１μｓ後、つまり印加パルスを止めた直後
から膜気泡が成長を開始し、３μｓ〜４μｓ後に最大サ
イズになり、６μｓ後には僅かのサイズに縮小し、７μ
ｓには完全に消滅した。

【００３８】このような膜気泡の成長及び消滅の時間経
過に基づいて、上述した二つの発熱抵抗体１７及び２２
の駆動に時間的ずれを持たせると、目詰まりインクを空
吐出を更に強力に行なわせることができる。これを第２
の実施の形成として以下に説明する。

【００３９】図４(a) 〜(d) は、第２の実施の形態にお
けるヘッドクリーニング処理時におけるより強力な空吐
出の状態を示す図である。同図に示すヘッドクリーニン
グ処理では、図２のように二つの発熱抵抗体１７及び２
２を同時に駆動するのではなく、タイミングを異ならせ
て駆動する。

【００４０】すなわち、図４(a) に示す図２(a) の場合
と同様の待機状態から、この場合も二つの発熱抵抗体１
７及び２２に駆動パルスを印加して発熱させる。駆動パ
ルスの印加幅は１μｓである。ただしこの場合は、イン
ク流路２１側の発熱抵抗体２２への駆動パルス印加のタ
イミングを、加圧室１９内の発熱抵抗体１７に対する駆
動パルス印加のタイミングよりも１μｓ速く行なってい
る。

【００４１】これにより、同図(b) に示すように、発熱
低抗体２２の上には、発熱低抗体１７よりも１μｓ早く
膜気泡３２′が発生して、発熱低抗体１７上に１μｓ遅
く発生した膜気泡３１′が成長して２μｓ後にオリフィ
ス２８内のインク２９を押し出し始めたときは、発熱低
抗体２２上の成長した膜気泡３２′は、発生後３μｓ経
過して最大サイズとなっており、その上部が既にオリフ
ィス板２７の底面に達して、ここに強力な圧力溜めの気
泡壁を形成してインク流路２１と加圧室１９を完全に遮
断している。

【００４２】これにより、加圧室１９内の発熱抵抗体１
７上に発生した膜気泡３１′による圧力エネルギーは、
四方を塞がれてオリフィス２８方向に集中し、更に同図
(c)に示すように１μｓ経過してなお最大サイズを維持
している膜気泡３２′により依然として四方を塞がれ
て、１μｓ遅れて最大サイズに達した膜気泡３１′によ
り最大となった圧力エネルギーは、より強力且つより高
速に、インク２９をオリフィス２８から押し出して、同
図(d) に示すように、インク滴２９ｂとして、不図示の
パージ用インク吸収部材に向けて勢い良く吐出させる。

【００４３】ところで、一般に、ヘッドクリーニング処
理における上記のパージは、実際にオリフィスにインク
目詰まりが発生しているいないに拘らず一定時間毎に行
われ、また、全オリフィスに対して一律に行なわれる。
これでは、ヘッドクリーニング処理に消耗されるインク
の量が多くなって問題がある。

【００４４】そこで各オリフィス毎に個別にインク吐出
状態を調べて、インク目詰まりを起しているオリフィス
だけを対象にしたクリーニング処理を行なうようにでき
れば、空吐出によるインクの消耗を低く抑えることがで
きる。これを実現した第３の実施の形態を以下に説明す
る。

【００４５】図５(a) は、第３の実施の形態における印
字ヘッドのインク吐出面（オリフィス板の面）を模式的
に示す平面図であり、同図(b) は、そのオリフィス板を
除去して内部構成の主要部を拡大して示す図、同図(c)
は、同図(a) のＦ−Ｆ′断面矢視拡大図である。尚、同
図(a),(b),(c) には、図１(a),(b),(c) と同一の構成部
分には図１(a),(b),(c) と同一の番号を付与して示して
いる。

【００４６】この第３の実施の形態における印字ヘッド
３５は、図５(b),(c) に示すように、加圧室１９内の発
熱抵抗体１７とインク流路２１側の発熱抵抗体２２との
間のインク流路２１内に位置し、発熱抵抗体２２の並設
方向に平行して延在する圧電素子３６が配設されてい
る。尚、その他の構成は図１(a),(b),(c) に示した印字
ヘッド１５の構成と同一である。

【００４７】この図５(a),(b),(c) に示す構成におい
て、ヘッドクリーニング処理時には、先ず、発熱抵抗体
１７を１個づつ駆動してオリフィス２８からインクを吐
出させ、このときの圧電素子３６からの信号を検出す
る。オリフィス２８内のインクが増粘していると、イン
クの吐出が不安定になったり、吐出が出来ない状態にな
るから、上記のように吐出したときにインク流路２１に
発生する圧力、すなわち、インク流路２１内のシリコン
基板１６の表面に加わる圧力は、正常な吐出を行なった
ときの圧力とは異なってくる。すなわち、圧電素子３６
から検出される信号波形が正常な吐出を行なったときの
検出波形に対して変化する。

【００４８】予め正常に吐出されたときの検出波形をプ
リンタ本体内のメモリ等に保存しておき、ヘッドクリー
ニング処理時に、上記のように発熱抵抗体１７を１個づ
つ駆動してオリフィス２８からインクを吐出させて、圧
電素子３６から検出される信号波形とメモリに保存され
ている正常吐出時の検出波形とを比較していく。そし
て、正常吐出時の検出波形と異なる信号波形を認識した
ときは、そのオリフィス２８は正常な吐出をしていない
と判断する。

【００４９】そこで図４に示した第２の実施の形態にお
けるヘッドクリーニング処理と同様の、より強力な空吐
出を上記正常な吐出をしていないと判断したオリフィス
のみに対して行って、増粘しているインクを全て吐出し
て排除する。このようにすれば、正常な吐出をしなくな
ったオリフィスのみに対して適時適時に回復吐出を行な
わせることができ、ヘッドクリーニング処理におけるイ
ンクの消耗を低減させることができる。

【００５０】図６は、発熱抵抗体１７（又は発熱抵抗体
２２、以下同様）に印加する駆動信号のパルス幅と、そ
の駆動によって発生する膜気泡の大きさとの関係を示す
特性図である。同図は横軸に印加パルス幅を示し、縦軸
に、それぞれの印加パルス幅において電圧を変えてエネ
ルギーを変化させ、膜気泡が最大の大きさになったとき
のその膜気泡の大きさを示している。同図から、印加パ
ルス幅を広くしていくと膜気泡の大きさを大きくするこ
とができることが判明する。

【００５１】また、特には図示しないが、印加パルス幅
と吐出速度の関係を調べるために、発熱抵抗体を２５μ
ｍ×２５μｍ、隔壁の高さを１０μｍ、オリフィス板の
厚さを１７μｍ、オリフィスの直径を２０μｍに夫々設
定して実験してみると、印加パルス幅が１μｓのときに
は最大で１２．５ｍ／ｓの吐出速度が得られ、印加パル
ス幅が２μｓのときには最大で１３．６ｍ／ｓの吐出速
度が得られた。つまり、印加パルス幅を長く設定するこ
とに応じてより強い吐出力を得ることができることが判
明した。

【００５２】しかし、印加パルス幅を長くすると、それ
だけ印字に時間がかかることになってしまうから、この
ように印加パルス幅を長くして強い吐出力を得る方法
は、ヘッドクリーニング処理等の日常的には行わない短
い時間で終了する処理時に行なうようにすると良い。

【００５３】すなわち、通常の印字時には印加パルス幅
を１μｓとして印字を行い、第１〜第３の実施の形態に
おけるヘッドクリーニング処理時には、必要なとき例え
ばインクの粘性が極めて高くなっているときに、二つの
発熱抵抗体を駆動することに加えて加圧室内の発熱抵抗
体への印加パルス幅を２μｓとすることにより、オリフ
ィス内の増粘したインクをより強力により完全に除去す
ることができる。

【００５４】尚、本発明におけるオリフィスのインク目
詰まりの回復を行なう印字ヘッドの構成は、サーマルイ
ンクジェットヘッドに限定することなく、ピエゾ式のイ
ンクジェットヘッドにも適用可能である。

【００５５】また、上述した第１〜第３の実施の形態で
は、いずれもインク流路側の複数の発熱抵抗体を直列に
接続する構成で説明ているが、インク流路側の複数の発
熱抵抗体の接続方法は、これに限ることなく、並列に接
続しても良い。また、加圧室内の発熱抵抗体と同様に、
１個ずつ独立に電極を接続してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、加圧室内の発熱抵抗体の他にインク流路側にも発
熱抵抗体を設けて、ヘッドクリーニング時にのみ加圧室
内の発熱抵抗体と共にインク流路側の発熱抵抗体をも駆
動することにより、インク流路側の発熱抵抗体により形
成される気泡壁によって通常の印字よりも強力なインク
吐出を行わせるので、オリフィスに滞留する増粘したイ
ンクを容易に吐出して排除することができ、これによ
り、オリフィスのインク目詰まりを完全に回復させて常
に良好な印字画像を形成することができる。

【００５７】また、圧力センサを設けて、オリフィスの
インク目詰まりを個別に検出し、この検出に基づいて、
正常な吐出をしなくなったオリフィスのみを対象として
二つの発熱抵抗体を駆動する強力な回復吐出を行なうの
で、ヘッドクリーニング時のインクの消耗を低減させる
ことができて経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は第１の実施の形態におけるインクジェッ
トプリントヘッド（印字ヘッド）のインク吐出面（オリ
フィス板）を模式的に示す平面図、(b) はそのオリフィ
ス板を除去して内部構成の主要部を拡大して示す図、
(c) は(a) のＤ−Ｄ′断面矢視拡大図である。

【図２】(a) 〜(d) は第１の実施の形態におけるヘッド
クリーニング処理時における強力な空吐出の動作を示す
図である。

【図３】オープンプールによる実験で発熱抵抗体に駆動
パルスを印加したときの膜気泡の発生から消滅に至る時
間経過を示す図である。

【図４】(a) 〜(d) は第２の実施の形態におけるヘッド
クリーニング処理時におけるより強力な空吐出の状態を
示す図である。

【図５】(a) は第３の実施の形態における印字ヘッドの
インク吐出面（オリフィス板）を模式的に示す平面図、
(b) はそのオリフィス板を除去して内部構成の主要部を
拡大して示す図、(c) は(a) のＦ−Ｆ′断面矢視拡大図
である。

【図６】発熱抵抗体に印加する駆動信号のパルス幅とこ
れによって発生する膜気泡の大きさとの関係を示す特性
図である。

【図７】(a) は従来のルーフシュータ型サーマルインク
ジェット方式の印字ヘッドのインク吐出面を模式的に示
す図、(b) はオリフィス板を除去して(a) の破線Ａで示
す部分の内部構成の主要部を拡大して示す図、(c) は
(a) のＢ−Ｂ′断面矢視拡大図である。

【図８】(a),(b),(c) は図７の印字ヘッドのインク吐出
動作を示す図である。

【符号の説明】

１シリコン基板２発熱低抗体３、３−１隔壁４インク流路５加圧室６オリフィス板７オリフィス８インク供給溝９インク供給孔１１、１１ｂインク１１ａメニスカス１１ｃインク滴１２膜気泡１５印字ヘッド１６シリコン基板１７発熱抵抗体１８隔壁１８ａ、１８ｂシール隔壁１８ｃ区画隔壁１９加圧室２１インク流路２２発熱抵抗体２３配線材２４給電電極２５インク供給溝２６インク供給孔２７オリフィス板２８オリフィス２９インク２９ａメニスカス２９ｂインク滴３１、３２、３１′、３２′ 膜気泡３３オープンプール３４発熱抵抗体３５印字ヘッド３６圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の所定方向に並んで配設され液体
を吐出させるための圧力エネルギーを発生させる複数の
第１のエネルギー発生素子と、前記基板上に立設され各
第１のエネルギー発生素子により前記液体に圧力を加え
る加圧室をそれぞれ区画形成する隔壁と、該隔壁に重畳
して設けられインク吐出用のオリフィスが空けられたオ
リフィスプレートと、前記加圧室にインクを供給するイ
ンク流路とを有し、前記第１のエネルギー発生素子の駆
動により液体を所定方向に吐出させて記録媒体上に記録
を行うインクジェットプリントヘッドにおいて、前記複数の第１のエネルギー発生素子の前記インク流路
側に近接して設けられた第２のエネルギー発生素子と、該第２のエネルギー発生素子と前記第１のエネルギー発
生素子とを駆動する駆動手段と、を備え、該駆動手段は、前記オリフィスのインク目詰まり時に前
記第２のエネルギー発生素子と前記第１のエネルギー発
生素子とを駆動して、前記オリフィスに目詰まりしたイ
ンクを吐出させることを特徴とするインクジェットプリ
ントヘッド。
【請求項２】前記第２のエネルギー発生素子は、直列
に接続されていることを特徴とする請求項１記載のイン
クジェットプリントヘッド。
【請求項３】前記第２のエネルギー発生素子は、並列
に接続されていることを特徴とする請求項１記載のイン
クジェットプリントヘッド。
【請求項４】前記駆動手段は、前記第２のエネルギー
発生素子を駆動した後に前記第１のエネルギー発生素子
を駆動することを特徴とする請求項１記載のインクジェ
ットプリントヘッド。
【請求項５】前記第１のエネルギー発生素子の動作状
態を検知する検知手段を更に有することを特徴とする請
求項１記載のインクジェットプリントヘッド。