JP2001199067A - 記録ヘッド、その記録ヘッドを用いた記録装置および記録ヘッド素子基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別な制御を行わずに簡単な構成で、インク
吐出の時間的ばらつきを抑制して、安定した吐出を行な
う。 【解決手段】 インクを吐出するために利用される熱エ
ネルギーを発生するためのヒータ１０５とこのヒータを
駆動するための駆動回路１０７とが同一の素子基体上に
設けられた記録ヘッドにおいて、電源端子１０１とヒー
タ１０５との間に直列にインダクタ１０４を挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録ヘッド、その記
録ヘッドを用いた記録装置および記録ヘッド素子基板に
関し、特に、インクを吐出するために利用される熱エネ
ルギーを発生するための電気熱変換体と該電気熱変換体
を駆動するための駆動回路とが同一の素子基体上に設け
られた記録ヘッド、その記録ヘッドを用いた記録装置お
よび記録ヘッド素子基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、ファクシミリ等に於ける情報出力装置とし
て、所望される文字や画像等の情報を用紙やフィルム等
シート状の記録媒体に記録を行うプリンタがある。

【０００３】プリンタの記録方式としては様々な方式が
知られているが、用紙等の記録媒体に非接触記録が可能
である、カラー化が容易である、静粛性に富む、等の理
由でインクジェット方式が近年特に注目されており、又
その構成としては所望される記録情報に応じてインクを
吐出する記録ヘッドを装着すると共に用紙等の記録媒体
の送り方向と直角な方向に往復走査しながら記録を行な
うシリアル記録方式が安価で小型化が容易などの点から
一般的に広く用いられている。

【０００４】このようなインクジェット方式の記録装置
で使用される記録ヘッドの駆動方式としては、熱エネル
ギーを利用してインクを加熱して気泡を生成して、この
気泡の生成に基づいてインクを吐出させるサーマル方式
と、圧電素子等を駆動してインクに圧力を加えてインク
を吐出させる圧電方式とが実用化されている。

【０００５】サーマル方式の記録ヘッドの一般的な構造
は、インクを吐出するための吐出口（ノズル）と、これ
に連通しインクが満たされたインク路とこのインク路中
に設けられた熱エネルギーを発生させるための電気熱変
換体（発熱体あるいはヒータ）と、その駆動回路とを備
えるものである。この発熱体は薄膜抵抗体より形成され
るのが一般的であり、駆動回路は外部からの制御信号に
応じて駆動パルスを生成し発熱体をパルス的に通電させ
て熱エネルギーを発生させている。

【０００６】従って、記録画像の品位を向上させたり、
発熱体の寿命を向上させる目的で、加熱条件を変化させ
る場合、発熱体に印加する上記駆動パルスの波形を変化
させることが行われている。この駆動パルスの設定は、
外部からの制御信号による場合と、内部回路及び配線の
工夫によりもたらされる場合とがあるが、いずれの場合
においても、吐出されるインク液滴容量が最適となるよ
うに駆動パルスが設定される。

【０００７】このような駆動パルスの設定に関し、特開
平５−１１６３４１号公報には、発泡時刻ｔ＝ｔ0、に
おけるインクの温度上昇率Ｔ（ｔ0）が小さいと、発泡
開始時刻のばらつきが増大し、吐出量の不安定要因とな
ることを解決するために、インクに作用する熱量が、気
泡発生時において時間と共に増加する関数となるように
し、発泡時におけるインクの温度上昇率を大きくして発
泡開始時刻のばらつきを小さくし、安定したインク吐出
を可能とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法が提
案されている。

【０００８】また、特願平１１−５２５８３号明細書に
は、（１）発泡開始時刻のばらつきを小さく、安定した
発泡を行なえ、かつ（２）発泡エネルギーが大きく、十
分な吐出量及び吐出速度を確保できる、ことを目的とし
たインクジェット記録ヘッドの駆動方法が提案されてい
る。

【０００９】ここに記載された駆動方法は、気泡を生成
するための駆動信号として、発泡エネルギーをインクに
蓄える第１駆動信号と発泡を行なわせる第２駆動信号と
を用い、第１駆動信号の開始時刻から第２駆動信号の開
始時刻までの時間である第１駆動信号の印加時間をｔ
1、第２駆動信号の印加時間を（ｔ2−ｔ1）、駆動信号
による発熱体の発熱量をＱ（ｔ）とするとき、ｔ1，ｔ
2，Ｑ（ｔ）が、

【００１０】

【数１】 を満たすように加熱を行なうものである。

【００１１】更に、第２駆動信号にて発泡する時間をｔ
＝δｔ、第１駆動信号を印加せずに第２駆動信号のみで
発泡を行い発泡エネルギーが減少する発泡時間をｔ＝ｔ
ｓとすると、 δｔ＜ｔｓ を満たし、また、第２駆動信号にて発泡する時刻をｔ＝
δｔとし、この時の温度上昇率をＴ（δｔ）、第１駆動
信号を印加せずに第２駆動信号のみで発泡を行い発泡エ
ネルギーが減少する発泡時間をｔ＝ｔｓとし、この時の
温度上昇率をＴ（ｔｓ）とすると、 Ｔ（δｔ）＞Ｔ（ｔｓ） を満たすことを条件とする。

【００１２】図５は上記駆動方法の印加パルスと発熱量
の具体例を示すグラフである。ここで、ｔ1は第１駆動
信号の印加時間であり、（ｔ2−ｔ1）は第２駆動信号の
印加時間である。また、Ｖ（ｔ）は印加パルスの振幅を
示す電圧値であり、Ｑ（ｔ）は発熱体の発熱量である。

【００１３】図６はこのときの発熱体の表面温度の変化
を示したグラフであり、ｔamb，ｔb，ｔp，ｔgはそれぞ
れ、インクの初期温度、沸点、第１駆動信号によるヒー
タの最終表面温度、発泡温度である。図５における駆動
方法では、図６に示すように発熱体の表面温度曲線は、
ｔ＝ｔ1前後で下に凸となる曲線となり、ｔ＝ｔ1以後急
激に上昇する。そして、第２駆動信号により急速加熱を
行なうためには、第２駆動信号による発熱体の平均発熱
量が第１駆動信号による発熱量より大きくすることによ
り、第１駆動信号での発泡を回避し確実に第２駆動信号
にて急速加熱を行なうことが可能となる。

【００１４】図５に示した例では、第１駆動信号は第２
駆動信号より低い一定電圧の駆動信号としたが、単一の
駆動パルス、複数のパルス、階段状のパルス等の様々の
駆動信号波形を用いることが可能である。

【００１５】更に、前述のようにインクに作用する熱量
が気泡発生時において、時間と共に増加する関数となる
ような駆動方法をとることも可能である。

【００１６】この場合、図７に示すように、第２駆動信
号はその開始時刻ｔ1から終了時刻ｔ2までの間で、それ
による発熱量Ｑが時間ｔと共に増加する関数となってお
り、これにより、第１信号による予備加熱での発熱量を
更に大きく設定することが可能となり、発泡即ちインク
吐出の時間的ばらつきが更に抑制され、安定した吐出を
行なうことができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
たとえば第１駆動信号のパルスとして複数のパルスを短
い時間間隔で印加する方法や、第２駆動信号として、更
に短い時間でパルスの印加を行なう駆動方法では、記録
ヘッドに送信する制御信号が複雑となり、制御信号を生
成する外部の駆動パルス生成回路の構成が複雑となる。
また、制御信号が高速化することにより、信号ラインの
インピーダンスの影響が無視できなくなるなどの問題が
生じる。

【００１８】一方、発泡時刻の前後で、駆動パルスの電
圧を時間と共に増加させる駆動方式では、更に複雑な制
御および外部駆動回路が必要となり、記録ヘッドを含む
装置全体のコストアップや大型化を招くという問題が生
じる。

【００１９】本発明は以上のような状況に鑑みてなされ
たものであり、特別な制御を行わずに簡単な構成で、電
気熱変換体による発熱量が時間と共に増加するようにす
ることができ、インク吐出の時間的ばらつきを抑制し
て、安定した吐出を行なうことができる記録ヘッド、そ
の記録ヘッドを用いた記録装置および記録ヘッド素子基
板を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の記録ヘッドは上
記目的を達成するために、インクを吐出するために利用
される熱エネルギーを発生するための電気熱変換体と該
電気熱変換体を駆動するための駆動回路とが同一の素子
基体上に設けられた記録ヘッドであって、前記電気熱変
換体に電圧を供給する電源ラインに直列に挿入されたイ
ンダクタを備えている。

【００２１】上記目的を達成する本発明の記録装置は、
上記の記録ヘッドと、前記駆動回路の動作を制御する制
御信号を発生する制御信号発生回路と、前記電気熱変換
体に供給する電圧として階段状のパルス電圧を供給する
電圧供給回路とを備えている。

【００２２】また、上記目的を達成する本発明の記録ヘ
ッド素子基板は、インクを吐出するために利用される熱
エネルギーを発生するための電気熱変換体と該電気熱変
換体を駆動するための駆動回路とが同一の素子基体上に
設けられた記録ヘッド素子基板であって、前記電気熱変
換体に電圧を供給する電源ラインに直列に挿入されたイ
ンダクタが前記素子基板上に設けられている。

【００２３】すなわち、インクを吐出するために利用さ
れる熱エネルギーを発生するための電気熱変換体と該電
気熱変換体を駆動するための駆動回路とが同一の素子基
体上に設けられた記録ヘッドにおいて、電気熱変換体に
電圧を供給する電源ラインに直列にインダクタを挿入す
る。

【００２４】これによれば、記録ヘッドを駆動する際
に、電気熱変換体に供給する電圧として、予備加熱用の
第１のパルスと吐出エネルギーを発生させる第２のパル
スとからなる階段状のパルス電圧を供給すると、電気熱
変換体の発熱によりインク内に気泡が形成される時点の
前後において、時間と共に発熱量が増加するようにする
ことができる。

【００２５】従って、特別な制御を行わずに簡単な構成
で、インク吐出の時間的ばらつきを抑制して、安定した
吐出を行なうことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。

【００２７】なお、以下に説明する実施形態では、イン
クジェット記録方式を用いた記録装置としてプリンタを
例に挙げ説明する。

【００２８】なお、本明細書において、「記録」（「プ
リント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の
情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、ま
た人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものである
か否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パター
ン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も言うも
のとする。

【００２９】ここで、「記録媒体」とは、一般的な記録
装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチッ
ク・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、
皮革等、インクを受容可能なものも言うものとする。

【００３０】さらに、「インク」（「液体」と言う場合
もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様
広く解釈されるべきもので、記録媒体上に付与されるこ
とによって、画像、模様、パターン等の形成または記録
媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付
与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され
得る液体を言うものとする。

【００３１】さらに、「素子基体」とは、シリコン半導
体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子
や配線などが設けられた基体を示すものである。

【００３２】さらに、「素子基体上」という表現は、単
に素子基体の上を指し示すだけでなく、素子基体の表
面、表面近傍の素子基体内部側をも示すものである。ま
た、本発明でいう「作りこみ（ビルトイン(built-i
n)）」とは、別体の各素子を単に基体上に配置すること
を指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の
製造工程などによって素子基体上に一体的に形成、製造
することを示すものである。

【００３３】始めに、以下で説明する本発明の記録ヘッ
ドを用いる記録装置の代表的な全体構成および制御構成
について説明する。

【００３４】＜装置本体の概略説明＞図８は、本発明の
記録ヘッドを用いる記録装置の代表的な実施の形態であ
るインクジェットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す
外観斜視図である。図８において、駆動モータ５０１３
の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５００９〜５０１
１を介して回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝
５００４に対して係合するキャリッジＨＣはピン（不図
示）を有し、ガイドレール５００３に支持されて矢印
ａ，ｂ方向を往復移動する。キャリッジＨＣには、記録
ヘッドＩＪＨとインクタンクＩＴとを内蔵した一体型イ
ンクジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。

【００３５】５００２は紙押え板であり、キャリッジＨ
Ｃの移動方向に亙って記録用紙Ｐをプラテン５０００に
対して押圧する。５００７，５００８はフォトカプラ
で、キャリッジのレバー５００６のこの域での存在を確
認して、モータ５０１３の回転方向切り換え等を行うた
めのホームポジション検知器である。

【００３６】５０１６は記録ヘッドＩＪＨの前面をキャ
ップするキャップ部材５０２２を支持する部材で、５０
１５はこのキャップ内を吸引する吸引器で、キャップ内
開口５０２３を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。５
０１７はクリーニングブレードで、５０１９はこのブレ
ードを前後方向に移動可能にする部材であり、本体支持
板５０１８にこれらが支持されている。ブレードは、こ
の形態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用
できることは言うまでもない。

【００３７】又、５０２１は、吸引回復の吸引を開始す
るためのレバーで、キャリッジと係合するカム５０２０
の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がクラ
ッチ切り換え等の公知の伝達機構で移動制御される。

【００３８】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来
た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の動作を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００３９】＜制御構成の説明＞次に、上述した装置の
記録制御を実行するための制御構成について説明する。

【００４０】図９はインクジェットプリンタＩＪＲＡの
制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示
す同図において、１７００は記録信号を入力するインタ
ーフェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７
０１が実行する制御プログラムを格納するＲＯＭ、１７
０３は各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される
記録データ等）を保存しておくＤＲＡＭである。１７０
４は記録ヘッドＩＪＨに対する記録データの供給制御を
行うゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）であり、インターフェー
ス１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間のデー
タ転送制御も行う。１７１０は記録ヘッドＩＪＨを搬送
するためのキャリアモータ、１７０９は記録紙搬送のた
めの搬送モータである。１７０５は記録ヘッドを駆動す
るヘッドドライバ、１７０６，１７０７はそれぞれ搬送
モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を駆動するた
めのモータドライバである。

【００４１】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
ーフェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１
７０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用
の記録データに変換される。そして、モータドライバ１
７０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ
１７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆
動され、記録が行われる。

【００４２】ここでは、ＭＰＵ１７０１が実行する制御
プログラムをＲＯＭ１７０２に格納するものとしたが、
ＥＥＰＲＯＭ等の消去／書き込みが可能な記憶媒体を更
に追加して、インクジェットプリンタＩＪＲＡと接続さ
れたホストコンピュータから制御プログラムを変更でき
るように構成することもできる。

【００４３】なお、上述のように、インクタンクＩＴと
記録ヘッドＩＪＨとは一体的に形成されて交換可能なイ
ンクカートリッジＩＪＣを構成しても良いが、これらイ
ンクタンクＩＴと記録ヘッドＩＪＨとを分離可能に構成
して、インクがなくなったときにインクタンクＩＴだけ
を交換できるようにしても良い。

【００４４】図１０は、インクタンクとヘッドとが分離
可能なインクカートリッジＩＪＣの構成を示す外観斜視
図である。インクカートリッジＩＪＣは、図１０に示す
ように、境界線Ｋの位置でインクタンクＩＴと記録ヘッ
ドＩＪＨとが分離可能である。インクカートリッジＩＪ
ＣにはこれがキャリッジＨＣに搭載されたときには、キ
ャリッジＨＣ側から供給される電気信号を受け取るため
の電極（不図示）が設けられており、この電気信号によ
って、前述のように記録ヘッドＩＪＨが駆動されてイン
クが吐出される。

【００４５】なお、図１０において、５００はインク吐
出口列である。また、インクタンクＩＴにはインクを保
持するために繊維質状もしくは多孔質状のインク吸収体
が設けられている。

【００４６】以下、本発明の記録ヘッドの具体的な実施
形態について詳細に説明する。

【００４７】＜第１の実施形態＞図１は本発明の記録ヘ
ッドの第１の実施形態のヒータを含む駆動回路の構成を
１つの記録素子（ノズル）に着目して示した回路図であ
る。

【００４８】図中１０１はヒータ（発熱体）に所望の駆
動電圧を供給する電源端子、１０４はインダクタ、１０
５はヒータ（発熱体）、１０７はヒータに電流を駆動す
るドライバートランジスタ、１０２，１０３はインダク
タが接続される端子、１０６はインダクタからヒータま
での電源ライン、１０８はドライバートランジスタの制
御電極端子、１０９は制御電極端子への信号ライン、１
１０はＧＮＤ端子である。

【００４９】ここでインダクタ１０４は、ヒータ１０５
と電源端子１０１との間に直列に挿入されており、ヒー
タ１０５の一方の端子はインダクタの端子１０３に接続
され、他方の端子はドライバートランジスタ１０７のコ
レクタ電極に接続されている。またドライバートランジ
スタ１０７のエミッタ電極はＧＮＤ端子に接続されてお
り、ドライバートランジスタ１０７は、外部の制御信号
発生手段から制御電極端子１０８を介して入力される信
号の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）によって、ヒータ１０５に通
電するか否かを制御される。

【００５０】図２は、図１の回路において、ドライバー
トランジスタ１０７の制御電極端子１０８に入力される
制御信号（ａ）と、ヒータ１０５に流れる電流の波形と
を示すグラフである。（ｂ）はインダクタ１０４がない
場合にヒータ１０５に流れる電流の波形であり、（ｃ）
はインダクタ１０４がある場合にヒータ１０５に流れる
電流の波形である。

【００５１】図示されたように、インダクタ１０４がな
い場合には、電流波形は制御電極への入力信号に応じた
ほぼ方形波の形状となるが、インダクタ１０４がある場
合にヒータ１０５に供給される電流Ｉは、

【００５２】

【数２】 で求められる値となる。ここで、Ｅは電源電圧、Ｒはヒ
ータ抵抗、Ｌはインダクタ１０４のインダクタンスであ
る。

【００５３】このように、インダクタ１０４を電源ライ
ンに挿入すると、立上り及び立下がりのなまった波形と
なる。

【００５４】図３はこの回路系に、階段波形をもった電
源電圧（ａ）を供給した場合の、ヒータに流れる電流の
波形（ｂ）および発熱量（ｃ）を示すグラフである。発
泡を行なう第２駆動信号の入力期間ｔ1〜ｔ2において、
ヒータ抵抗Ｒに対して適切なインダクタンスを有するイ
ンダクタを電源ラインに挿入してやることにより、イン
ク内に気泡が形成される時点（発泡時刻）の前後で印加
電圧（電流）が時間と共に増加するような駆動を行なう
ことが可能となる。

【００５５】これにより、単純な階段状のパルスで電源
電圧を印加するだけで、ヒータの発熱量が発泡時刻の前
後で時間と共に増加するような駆動を行なうことがで
き、インク吐出の時間的ばらつきを抑制して、安定した
吐出を行なうことができる。

【００５６】＜第２の実施形態＞図４は本発明の記録ヘ
ッドの第２の実施形態のヒータを含む駆動回路の構成を
１つの記録素子（ノズル）に着目して示した等価回路図
である。本実施形態においては、上記第１の実施形態と
異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説
明を省略する。

【００５７】図中１２１は電源端子１０１とヒータ１０
５の間の電源ラインに付加されたインダクタンス成分、
１２２はヒータ１０５からドライバートランジスタ１０
７のコレクタ電極までのラインに付加されたインダクタ
ンス成分である。

【００５８】記録ヘッドを製造する場合、一般的に、発
熱体とその駆動回路とは半導体製造プロセスによって同
一の素子基体上に形成される。また、ヒータ抵抗は薄膜
抵抗体で形成され、電源ラインや信号ラインの配線はＡ
ｌやＡｌを含む合金などを積層して形成されるのが一般
的である。

【００５９】本実施形態は、これらの配線部分に一定の
インダクタンス成分が含まれていることに着目し、配線
経路に折り曲げ部を設けるなどの形状的工夫を加えて、
図３（ａ）のような階段型パルス電圧が印加された際に
ヒータ１０５に流れる電流の波形が図３（ｂ）となり、
ヒータの発熱量が図３（ｃ）となるような大きさのイン
ダクタンス成分を付加するようにしたものである。

【００６０】この場合、図１に示した第１の実施形態の
ように、電源ラインの経路だけで必要なインダクタンス
成分を得るためには配線部分の長さおよび占有面積が十
分でないため、本実施形態では電源ライン部分とヒータ
１０５とドライバートランジスタ１０７のコレクタ電極
との間の２つの部分に、インダクタンス成分１２１およ
び１２２をそれぞれ形成し、２つのインダクタンス成分
の合計が第１の実施形態におけるインダクタンス成分と
同様な値となるようにした。

【００６１】このように本実施形態によれば、電流ライ
ンやドライバートランジスタのコレクタ電極への配線な
どが所定のインダクタンス成分を有するような形状と
し、単純な階段状のパルスで電源電圧を印加するだけ
で、ヒータの発熱量が発泡時刻の前後で時間と共に増加
するような駆動を行なうことができ、インク吐出の時間
的ばらつきを抑制して、安定した吐出を行なうことがで
きる。

【００６２】［他の実施形態］なお、上記実施形態では
１つの記録素子に着目して説明を行なったが、複数の記
録素子に対応する発熱体が同一基板上に形成された記録
ヘッドに本発明を適用した場合にも同様の効果が得られ
ることはいうまでもない。

【００６３】また、実施形態では電源端子からヒータの
間の電源ラインにインダクタを挿入する例について説明
を行なったが、ドライバートランジスタのＧＮＤライン
側にインダクタを挿入しても同様の効果が得られる。

【００６４】更に、実施形態においては、ドライバート
ランジスタとして、バイポーラトランジスタのｎｐｎト
ランジスタを用いたものについて説明を行なったが、そ
の他のデバイス、例えばｐｎｐトランジスタやＭＯＳ型
トランジスタを用いることも可能である。

【００６５】以上の実施形態は、特にインクジェット記
録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用され
るエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例え
ば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギ
ーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いるこ
とにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。

【００６６】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体
（インク）内の気泡を形成できるので有効である。

【００６７】この気泡の成長、収縮により吐出用開口を
介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも１つの
滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即
時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に
優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好まし
い。

【００６８】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

【００６９】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書に記載された構成も本発明に含
まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体に対し
て、共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構
成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネ
ルギーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構
成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づい
た構成としても良い。

【００７０】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。

【００７１】加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘ
ッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリ
ッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置本体に装着さ
れることで、装置本体との電気的な接続や装置本体から
のインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの
記録ヘッドを用いてもよい。

【００７２】また、以上説明した記録装置の構成に、記
録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加する
ことは記録動作を一層安定にできるので好ましいもので
ある。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対して
のキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは
吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子
あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などが
ある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを
備えることも安定した記録を行うために有効である。

【００７３】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもで
きる。

【００７４】以上説明した実施の形態においては、イン
クが液体であることを前提として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであっても、室温で軟化も
しくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジ
ェット方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下
の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範
囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、
使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば
よい。

【００７５】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。

【００７６】このような場合インクは、特開昭５４−５
６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報
に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に
液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換
体に対して対向するような形態としてもよい。本発明に
おいては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００７７】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、記
録ヘッドを駆動する際に、電気熱変換体に供給する電圧
として、予備加熱用の第１のパルスと吐出エネルギーを
発生させる第２のパルスとからなる階段状のパルス電圧
を供給すると、電気熱変換体の発熱によりインク内に気
泡が形成される時点の前後において、時間と共に発熱量
が増加するようにすることができる。

【００７９】従って、特別な制御を行わずに簡単な構成
で、インク吐出の時間的ばらつきを抑制して、安定した
吐出を行なうことができるので、記録ヘッドおよび記録
装置のコストを下げ小型化することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ヘッドの第１の実施形態の構成を
１つの記録素子に関して示す等価回路図である。

【図２】図１の回路における各部の波形を示すグラフで
ある。

【図３】図１の回路における電源電圧の波形を階段状と
した場合にヒータに流れる電流および発熱量を示すグラ
フである。

【図４】本発明の記録ヘッドの第２の実施形態の構成を
１つの記録素子に関して示す等価回路図である。

【図５】記録ヘッドを駆動する一般的な波形と対応する
発熱量とを示すグラフである。

【図６】図５の駆動信号による発熱体の表面温度の変化
を示すグラフである。

【図７】記録ヘッドを駆動する図５とは異なる波形と対
応する発熱量とを示すグラフである。

【図８】本発明の記録ヘッドを用いたプリンタの外観を
示す図である。

【図９】図８のプリンタの制御構成を示すブロック図で
ある。

【図１０】図８のプリンタのインクジェットカートリッ
ジを示す図である。

【符号の説明】

１０１ 電源端子 １０４ インダクタ １０５ 発熱体 １０７ ドライバートランジスタ １０８ コントロール端子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するために利用される熱エ
   ネルギーを発生するための電気熱変換体と該電気熱変換
   体を駆動するための駆動回路とが同一の素子基体上に設
   けられた記録ヘッドであって、 前記電気熱変換体に電圧を供給する電源ラインに直列に
   挿入されたインダクタを備えたことを特徴とする記録ヘ
   ッド。
2. 【請求項２】 前記インダクタは、電気熱変換体に流れ
   る電流波形をなまらせる所定のインダクタンス成分を有
   することを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記電気熱変換体、前記駆動回路および
   前記インダクタが、半導体製造プロセスによって同一の
   素子基体上に形成されていることを特徴とする請求項１
   または２に記載の記録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記インダクタは、前記電源ラインを形
   成する配線部分の形状によってインダクタンス成分を有
   していることを特徴とする請求項３に記載の記録ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 更に、前記電源ライン以外の部分に別の
   インダクタを備えることを特徴とする請求項１から４の
   いずれかに記載の記録ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の記録
   ヘッドと、 前記駆動回路の動作を制御する制御信号を発生する制御
   信号発生回路と、 前記電気熱変換体に供給する電圧として階段状のパルス
   電圧を供給する電圧供給回路とを備えていることを特徴
   とする記録装置。
7. 【請求項７】 前記階段状のパルス電圧は、前記電気熱
   変換体の予備加熱を行う第１のパルスと、前記電気熱変
   換体にインクの吐出に必要な熱エネルギーを発生させる
   第２のパルスとからなることを特徴とする請求項６に記
   載の記録装置。
8. 【請求項８】 インクを吐出するために利用される熱エ
   ネルギーを発生するための電気熱変換体と該電気熱変換
   体を駆動するための駆動回路とが同一の素子基体上に設
   けられた記録ヘッド素子基板であって、 前記電気熱変換体に電圧を供給する電源ラインに直列に
   挿入されたインダクタが前記素子基板上に設けられてい
   ることを特徴とする記録ヘッド素子基板。