JP2002219806A

JP2002219806A - インクジェット記録ヘッド用基体、該基体を用いたインクジェット記録ヘッド、該記録ヘッドを搭載する記録装置、及び記録ヘッドの駆動方法

Info

Publication number: JP2002219806A
Application number: JP2001018405A
Authority: JP
Inventors: Toshimori Miyakoshi; 俊守宮越
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2002-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱抵抗体の抵抗値や誘電体保護膜の膜厚に
製造工程に起因するバラツキが生じても、常に適切な駆
動電圧を印加することが出来るインクジェット記録を提
供すること。【解決手段】発熱抵抗体と機能素子とから電気的に独
立であり、発熱抵抗体と同一工程で形成された測定用抵
抗素子並びに、誘電体保護膜と同じ厚みを有する測定用
誘電体素子を有し、これらの抵抗値並びに静電容量を電
気的に測定することにより、ヘッド毎に常に適切な駆動
電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱抵抗素子によ
りインク内に生ずるバブルの成長・収縮により吐出口よ
りインクを吐出させて記録を行う、インクジェット記録
ヘッド用基体、該基体を用いた記録ヘッド、該記録ヘッ
ドを搭載する記録装置及び記録ヘッドの駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は高速高密度で
高精度高画質の記録が可能であり、且つ、カラー化コン
パクト化に適していることから近年注目されている。
（米国特許第４７２３１２９号、米国特許第４７４０７
９６号）上記インクジェット記録に使用されるヘッドは図１及び
図２に示すように、複数の吐出口１００１が設けられ、
また、これからそれぞれ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電気熱変換素子１００２が
各インク流路１００８毎に基体１００７上に設けられて
いる。各電気熱変換素子１００２は、主に発熱抵抗素子
１００３及びこれに電力を供給するための電極配線１０
０４並びにこれらを保護する誘電体保護膜１００５によ
り構成されている。

【０００３】また、各インク流路１００８は複数の流路
壁が一体的に形成された溝付き天板１００９を、基体１
００７上の発熱抵抗素子１００３等との相対位置を画像
処理等の手段により位置合わせしながら接合することで
形成される。各インク流路１００８は、その吐出口１０
０１と反対側の端部が共通液室１０１０と連通してお
り、この共通液室１０１０にはインクタンク（図示せ
ず）から供給路１０１１を介して供給されるインクが貯
留される。

【０００４】共通液室１０１０に供給されたインクは、
ここから各インク流路１００８に導かれ、吐出口１００
１近傍でメニスカスを形成して保持される。この時、発
熱抵抗素子１００３を選択的に駆動させることにより、
その発生する熱エネルギーを利用して熱作用面上のイン
クを急激に加熱沸騰させ、この時の激力によってインク
を吐出させる。

【０００５】この様な基体上に配された、発熱抵抗素子
１００３の抵抗値に製造上のバラツキが生じた場合、各
ヘッドに共通の駆動電力を与えたのでは、この抵抗値の
バラツキによって発熱量が異なってしまうため、インク
の発泡現象に違いが生じヘッド毎に、インクの吐出量に
ムラを生じてしまう場合や、安定にインクの吐出が行わ
れない場合がある。従って、各ヘッドの発熱抵抗素子１
００３の抵抗値を何らかの方法で計測し、その抵抗値に
見合った電力を与えることで吐出量のムラを押さえる必
要がある。しかしながら各ヘッドの発熱抵抗素子１００
３を直接測定しようとすると、この発熱抵抗素子１００
３と、これに電気的に接続された機能素子を含んだ抵抗
値を測定してしまうため、発熱抵抗素子１００３だけの
正確な抵抗値を測定することができないという問題があ
った。

【０００６】そこで、特開平７−７６０７７号公報では
発熱抵抗素子及び機能素子から電気的に独立であり、発
熱抵抗素子よりも抵抗値の大きな測定用抵抗素子を有す
る構成の提案がなされている。この方式においては、発
熱抵抗素子と同様に形成された測定用抵抗素子の抵抗値
を測定し、この測定用抵抗素子の抵抗値からシート抵抗
を求めて、発熱抵抗素子の抵抗値を推定している。この
推定された抵抗値に基づいて吐出するのに適切な駆動信
号を設定するため、インクを安定的に吐出することが可
能とされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーマ
ルインクジェット記録では、発熱抵抗素子が発生する熱
エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激に加熱
沸騰させることでインクを吐出させるため、発熱抵抗素
子とインクとの間に介在する保護膜の特性も重要なファ
クターとなってくる。よって、製造上のバラツキは、発
熱抵抗体の抵抗値のみでなく、保護膜の膜厚をも重要視
する必要がある。例えば、保護膜の膜厚が厚くなった場
合、インクに膜沸騰を起こさせるに必要なエネルギー
（以下、発泡しきい値エネルギーと称す）が上昇するた
め、駆動印加電力のマージンが減少し発泡が不安定にな
り易く、インク吐出量に変動を招いたりして記録画像の
画質に劣化を生じさせてしまう。また、保護膜の膜厚が
薄くなった場合、逆に発泡しきい値エネルギーが減少す
るため、常に同じ駆動印加電力を与えていたのでは、ヘ
ッド寿命を著しく減少させてしまうといった問題があっ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために成されたもので、課題を解決するための本
発明に係る代表的な手段は、熱を発生することによって
記録を行うための複数の発熱抵抗素子と、該発熱抵抗素
子を覆う誘電体保護膜と、前記発熱抵抗素子の夫々に駆
動信号を加えるための複数の電極配線と、前記発熱抵抗
素子の夫々と電気的に接続され前記複数の発熱抵抗素子
を選択的に駆動するための機能素子と、前記発熱抵抗体
素子及び前記機能素子から電気的に独立であって、前記
発熱抵抗素子より抵抗値の大きな測定用抵抗素子とを有
するインクジェット記録ヘッド用基体において、前記発
熱抵抗体素子及び前記機能素子から電気的に独立であっ
て、前記発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜と同じ厚みを
有する測定用誘電体素子を有することを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド用基体。

【０００９】インクを吐出する吐出口と、インクを該吐
出口近傍に導くための流路と、インクに熱を加えること
によってインクを前記吐出口から吐出するための複数の
発熱抵抗素子と、該発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜
と、前記発熱抵抗素子の夫々に駆動信号を加えるための
複数の配線電極と、前記発熱抵抗素子の夫々と電気的に
接続され前記複数の発熱抵抗素子を選択的に駆動するた
めの機能素子と、前記発熱抵抗体素子及び前記機能素子
から電気的に独立であって、前記発熱抵抗素子より抵抗
値の大きな測定用抵抗素子とを有するインクジェット記
録ヘッドにおいて、前記発熱抵抗素子及び前記機能素子
から電気的に独立であって、前記発熱抵抗素子を覆う誘
電体保護膜と同じ厚みを有する測定用誘電体素子が配さ
れた基体を有するインクジェット記録ヘッド。

【００１０】インクに熱を加えることによってインクを
前記吐出口から吐出するための発熱抵抗素子と、該発熱
抵抗素子を覆う誘電体保護膜と、前記発熱抵抗素子の夫
々に駆動信号を加えるための複数の配線電極と、前記発
熱抵抗素子の夫々と電気的に接続され前記複数の発熱抵
抗素子を選択的に駆動するための機能素子と、前記発熱
抵抗体素子及び前記機能素子から電気的に独立であっ
て、前記発熱抵抗素子より抵抗値の大きな測定用抵抗素
子と、前記発熱抵抗素子及び前記機能素子から電気的に
独立であって、前記発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜と
同じ厚みを有する測定用誘電体素子とが配された基体
と、インクを吐出する吐出口と、インクを該吐出口近傍
に導くための流路と、を有するインクジェット記録ヘッ
ドを着脱可能に搭載でき、搭載された記録ヘッドの前記
測定用抵抗素子の抵抗値、並びに測定用誘電体素子の静
電容量値を電気的に測定し、測定された抵抗値、並びに
静電容量値に基づいて、前記発熱抵抗素子を駆動するた
めの駆動信号の条件を設定する制御回路を有するインク
ジェット記録装置。

【００１１】若しくは、発熱抵抗素子が発熱する熱によ
り記録を行う記録ヘッドに配された測定用抵抗素子の抵
抗値、並びに測定用誘電体素子の静電容量に基づく値を
電気的に測定するステップ、測定した前記値に基づいて
前記発熱抵抗素子に印加する駆動信号を設定するステッ
プ、前記設定された駆動信号を前記記録ヘッドの前記発
熱抵抗素子に印加するステップを有する記録ヘッドの駆
動方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について、図
面を参照して説明する。但し、本発明は以下の実施例に
限定されることはなく、本発明の目的が達成され得るも
のであれば良い。

【００１３】図３は本発明の実施例にかかわるインクジ
ェット記録ヘッド用の基体３００１である。図に示すよ
うに記録ヘッドの基体には複数のインク吐出口に対応し
てインクに沸騰現象を生じさせインクを吐出口から吐出
させるための熱エネルギーを発生する電気熱変換素子３
００２が形成されている。各電気熱変換素子３００２
は、主に発熱抵抗素子及びこれに電力を供給するための
電極配線並びにこれらを保護する誘電体保護膜により構
成されている。これらの複数の発熱抵抗素子の各々に電
気的に接続された駆動ドライバー３００３と記録ヘッド
にシリアルに入力される画像データを各々の駆動ドライ
バー３００３に並列に出力するシフトレジスタと、この
シフトレジスタから出力されるデータを一時記憶するラ
ッチ回路等の機能素子３００４が形成されている。ま
た、基体３００１上には発熱抵抗素子と同一過程によっ
て形成される測定用抵抗素子３００５、及び誘電体保護
膜と同一過程によって形成される測定用誘電体素子３０
０６が形成されている。この測定用抵抗素子３００５
は、その抵抗値を精度良く測定するために発熱抵抗素子
に比して大きく形成される。そして、その抵抗値から測
定用抵抗素子３００５のシート抵抗値を求め、このシー
ト抵抗値から発熱抵抗素子の抵抗値を推定する。また、
測定用誘電体素子３００６の静電容量値を測定し、この
値から誘電体保護膜の膜厚を推定する。

【００１４】このようなランク用抵抗素子及び誘電体素
子を有する交換可能なヘッドがプリンターのキャリッジ
に装着された時、記録ヘッドの測定用抵抗素子３００５
と測定用誘電体素子３００６との、抵抗値及び静電容量
値を電圧、電流値等を測定することで電気的に読み取
る。この抵抗値及び静電容量値に対してインクを安定的
に吐出するのに必要な駆動信号を画像データに応じて発
熱抵抗素子に印加する。

【００１５】図４は本発明の記録ヘッドカートリッジを
説明する図である。図３で説明したような記録ヘッドが
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応し
た４つ組みの記録ヘッドユニット４００１にヘッドの各
インク供給部４００２を介してインクタンク４００３が
接続されている。

【００１６】以上述べた構成の記録ヘッドや記録ヘッド
カートリッジを記録装置本体に着脱可能に装着して装置
本体から記録ヘッドに信号を付与することにより、高速
記録、高画質記録を行うことができるインクジェット記
録装置を得ることができる。

【００１７】次に、本発明の記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置に関して図面を参照して説明する。図
５は本発明が適用されるインクジェット記録装置５００
１の一例を示す概観斜視図である。駆動モータ５０１３
の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１、５００
９を介して回転するリードスクリュー５００４の螺旋溝
５００５に対して係合するキャリッジはピン（図示せ
ず）を有し、矢印方向に往復移動される。５００２は紙
押え板であり、キャリッジ移動方向にわたって紙をプラ
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の回転方向切り替え等
を行うためのホームポジション検知手段である。５０１
６は記録ヘッドの全面をキャップするキャップ部材５０
２２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内を吸
引する吸引手段でキャップ内開口５０２３を介して記録
ヘッドの吸引回復を行う。５０１７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にこれらは支持
されている。また、５０１２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５０２
０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力がク
ラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制御される。
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領域にきたときにリード
スクリュー５００４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。なお、本装
置にはインクを吐出するための熱エネルギーを発生させ
る発熱抵抗素子を駆動するための駆動信号供給手段を有
している。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明のインクジェット記
録ヘッド用基体は、発熱抵抗素子や機能素子と電気的に
独立である、測定用抵抗素子および測定用誘電体素子を
有しているため、機能素子の影響を受けることなく抵抗
値および静電容量の測定ができる。これにより、発熱抵
抗素子に対してより適切な駆動電圧を印加することがで
きるため、発熱抵抗素子自体の使用寿命を格段に向上さ
せることができる。

【００１９】また、本発明の記録ヘッドおよびインクジ
ェットヘッドカートリッジでは、上述の基体を用いてい
るため精度良く測定された抵抗値並びに静電容量値を基
にした電気信号を受け取ることができるため、ヘッド毎
での気泡の発生を安定化させることができるため、イン
ク吐出のバラツキや吐出不良を防止することができる。

【００２０】また、多少発熱抵抗体の抵抗値や誘電体保
護膜の膜厚に製造工程に起因するバラツキが生じても、
その抵抗値や静電容量値に見合った駆動信号を受け取る
ことができるため、製造歩留まりを向上させることがで
きる記録ヘッドを提供することができる。

【００２１】また、本発明の記録装置においては、ヘッ
ド交換によってヘッド毎に発泡のしきい値電圧が異なっ
ていても、搭載する記録ヘッドの測定用抵抗素子及び測
定用誘電体素子から抵抗値及び静電容量値を精度良く読
み取り、これを基に適切な駆動信号を記録ヘッドの発熱
抵抗素子に印加することができるため記録ヘッドの交
換、若しくは複数搭載する場合であっても良好な記録を
行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録ヘッドの一従来例を示す
斜視図

【図２】図１に示したインクジェット記録ヘッドの電
気熱変換素子近傍の複式的拡大断面図

【図３】本発明を実施したインクジェット記録ヘッド
の基体を示す図

【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドカートリ
ッジを説明する複式図

【図５】本発明の記録装置を示す複式図

【符号の説明】

３００１基体３００２電気熱変換素子３００３駆動ドライバー３００４機能素子３００５測定用抵抗素子３００６測定用誘電体素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱を発生することによって記録を行うた
めの複数の発熱抵抗素子と、該発熱抵抗素子を覆う誘電
体保護膜と、前記発熱抵抗素子の夫々に駆動信号を加え
るための複数の電極配線と、前記発熱抵抗素子の夫々と
電気的に接続され前記複数の発熱抵抗素子を選択的に駆
動するための機能素子と、前記発熱抵抗体素子及び前記
機能素子から電気的に独立であって、前記発熱抵抗素子
より抵抗値の大きな測定用抵抗素子とを有するインクジ
ェット記録ヘッド用基体において、前記発熱抵抗体素子
及び前記機能素子から電気的に独立であって、前記発熱
抵抗素子を覆う誘電体保護膜の厚みを測定する膜厚測定
用素子を有することを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド用基体。
【請求項２】前記膜厚測定用素子と前記発熱抵抗素子
を覆う誘電体保護膜とは、同じ工程で製造された誘電体
層で形成されている請求項１に記載のインクジェット記
録ヘッド用基体。
【請求項３】前記発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜
は、ケイ素と酸素、窒素、炭素のうち少なくとも一種以
上の元素とから成る誘電体膜で構成されている請求項２
に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
【請求項４】インクを吐出する吐出口と、インクを該
吐出口近傍に導くための流路と、インクに熱を加えるこ
とによってインクを前記吐出口から吐出するための複数
の発熱抵抗素子と、該発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜
と、前記発熱抵抗素子の夫々に駆動信号を加えるための
複数の配線電極と、前記発熱抵抗素子の夫々と電気的に
接続され前記複数の発熱抵抗素子を選択的に駆動するた
めの機能素子と、前記発熱抵抗体素子及び前記機能素子
から電気的に独立であって、前記発熱抵抗素子より抵抗
値の大きな測定用抵抗素子とを有するインクジェット記
録ヘッドにおいて、前記発熱抵抗素子及び前記機能素子
から電気的に独立であって、前記発熱抵抗素子を覆う誘
電体保護膜と同じ厚みを有する測定用誘電体素子が配さ
れた基体を有するインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】前記発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜と
前記測定用誘電体素子とは、同じ工程で製造された誘電
体層で形成されている請求項４に記載のインクジェット
記録ヘッド。
【請求項６】前記発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜
は、ケイ素と酸素、窒素、炭素のうち少なくとも一種以
上の元素とから成る誘電体膜で構成されている請求項５
に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】請求項４のインクジェット記録ヘッド
と、該記録ヘッドに供給するためのインクを保持するイ
ンクタンクと、を有するインクジェットカートリッジ。
【請求項８】前記インクジェット記録ヘッドと、前記
インクタンクとは着脱可能である請求項７記載のインク
ジェットカートリッジ。
【請求項９】インクに熱を加えることによってインク
を前記吐出口から吐出するための発熱抵抗素子と、該発
熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜と、前記発熱抵抗素子の
夫々に駆動信号を加えるための複数の配線電極と、前記
発熱抵抗素子の夫々と電気的に接続され前記複数の発熱
抵抗素子を選択的に駆動するための機能素子と、前記発
熱抵抗体素子及び前記機能素子から電気的に独立であっ
て、前記発熱抵抗素子より抵抗値の大きな測定用抵抗素
子と、前記発熱抵抗素子及び前記機能素子から電気的に
独立であって、前記発熱抵抗素子を覆う誘電体保護膜と
同じ厚みを有する測定用誘電体素子とが配された基体
と、インクを吐出する吐出口と、インクを該吐出口近傍
に導くための流路と、を有するインクジェット記録ヘッ
ドを着脱可能に搭載でき、搭載された記録ヘッドの前記
測定用抵抗素子の抵抗値、並びに測定用誘電体素子の静
電容量値を電気的に測定し、測定された抵抗値、並びに
静電容量値に基づいて、前記発熱抵抗素子を駆動するた
めの駆動信号の条件を設定する制御回路を有するインク
ジェット記録装置。
【請求項１０】発熱抵抗素子が発熱する熱により記録
を行う記録ヘッドに配された測定用抵抗素子の抵抗値、
並びに測定用誘電体素子の静電容量に基づく値を電気的
に測定するステップ、測定した前記値に基づいて前記発
熱抵抗素子に印加する駆動信号を設定するステップ、前
記設定された駆動信号を前記記録ヘッドの前記発熱抵抗
素子に印加するステップを有する記録ヘッドの駆動方
法。