JP2003170598A - インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サーマルインクジェット方式において、吐出す
るインク液滴の大きさを自在に調整することのできるイ
ンクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタを提
供する。 【解決手段】各インク吐出ノズル１１６に対応して設け
られ、インクの一部を沸騰させて気泡を発生させ、この
気泡の膨張により、インク液滴をインク吐出ノズルから
吐出させる薄膜抵抗体１０２を有する第１の駆動素子
と、この近傍に形成され、第１の駆動素子に対応するイ
ンク吐出ノズルにおけるインクのメニスカスの位置を振
動させる第２の駆動素子１０２’と、インク吐出ノズル
におけるインクのメニスカスの所望の位置でインク液滴
を吐出させるように、第１の駆動素子および第２の駆動
素子に付与する駆動信号の少なくとも一方を制御する駆
動信号制御手段１１０ａとを有することにより、上記課
題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクの一部を沸
騰させ気泡を発生させることによって、インク液滴をイ
ンク吐出ノズルから吐出させるインクジェットヘッドお
よびインクジェットプリンタ、すなわち、サーマルイン
クジェットヘッドおよびサーマルインクジェットプリン
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルインクジェットプリンタのイン
クジェットヘッドは、例えば、ヘッド基板に対して略垂
直方向にインク液滴を吐出するトップシュータ方式の場
合、ヘッド基板であるシリコン基板等の半導体基板上に
形成された薄膜抵抗体と、この薄膜抵抗体の略垂直上方
に設けられたインク吐出ノズルと、このインク吐出ノズ
ルに連通する、半導体基板上の隔壁層によって形成され
たインク流路とを有し、インク流路内のインクの一部を
急速に沸騰させ気泡を発生させることによって、インク
吐出ノズルからインク液滴を吐出させる。

【０００３】このようなインクジェットヘッドは、イン
クの加熱によって発生する気泡の膨張力によって、イン
クをインク吐出ノズルから押し出して吐出させるため、
吐出するインク液滴の大きさ (サイズ、インク吐出量)
は形成されたインク吐出ノズルの径やインク液滴の吐出
直前のインク吐出ノズル内のインクの量、すなわち、イ
ンクのメニスカスの位置等に依存し、インク吐出ノズル
から吐出するインク液滴の大きさ（インク吐出量) はば
らつきやすい。そのため、インク液滴の大きさをインク
吐出ノズルごとに制御することが望まれる。しかし、イ
ンク液滴の吐出は、インクの沸騰によって発生する気泡
の膨張力によるため、その制御が困難である。

【０００４】一方、上記サーマルインクジェットヘッド
と異なり、駆動信号の印加によりインク加圧室の容積を
増減させる電気機械変換素子を上記薄膜抵抗体の替わり
に用いて、インク吐出ノズルからインク液滴を吐出させ
る、いわゆるピエゾ方式のインクジェットヘッドの場
合、電気機械変換素子であらかじめインク吐出ノズル内
のインクのメニスカスの位置を振動させ、メニスカスの
振動のタイミングに合わせて、インク液滴を吐出させる
ことで、インク液滴の大きさを調整することができる。
例えば、特許文献１では、ピエゾ方式のインクジェット
ヘッドにおいて、第１の電圧パルス（駆動信号）で励起
されたメニスカスの振動における所望のメニスカスの位
置において、第２の電圧パルス（駆動信号）を印加して
インク液滴を吐出することで、インク液滴の大きさを調
整することができる旨が開示されている。

【０００５】ところで、半導体製造技術を用いて基板上
に薄膜抵抗体や薄膜導体電極を形成し、インク液滴を吐
出させるサーマルインクジェットヘッド、特に、基板面
に対して略垂直方向にインク液滴を吐出させるトップシ
ュータ方式のサーマルインクジェットヘッドは、ピエゾ
方式に比べて、インク吐出ノズルの大規模かつ高密度化
がきわめて容易である利点を持つことから、サーマルイ
ンクジェットヘッドを用いて、ピエゾ方式では実現の困
難な高精度かつ高画質の画像を出力することが期待され
ている。特に、インク吐出ノズルの高密度化に伴って各
インク吐出ノズルから吐出する小型化されたインク液滴
の大きさが、インク吐出ノズル毎に変動することがない
ように、一様に揃えることが高画質化の点で必要とされ
る。

【０００６】しかし、サーマルインクジェットヘッドで
は、発生する気泡の消滅後でなければインク吐出のため
の駆動信号を与えることはできないという問題があるた
め、ピエゾ方式のように、第１の電圧パルス（駆動信
号）および第２の電圧パルスを近づけて自由に駆動させ
ることはできず、減衰したメニスカスの振動に合わせて
インクを吐出しなければならず、所望の大きさのインク
液滴を吐出させることは困難であるといった問題があっ
た。従って、サーマルインクジェットヘッドでは、ピエ
ゾ方式と同様にメニスカスの振動によって変化するメニ
スカスの位置を自由に制御して、大きさを調整したイン
ク液滴の吐出を行うことは困難であり、ピエゾ方式にお
いてインク液滴の大きさを調整して実現できる画像と同
程度の画質を持つ画像をサーマルインクジェットヘッド
で出力することが困難であるのが現状である。

【０００７】

【特許文献１】特開２００１−７１５３８号公報

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記問題点を解決するために、大規模かつ高集積化が容易
で、高画質の画像記録を可能とする、いわゆる、サーマ
ルインクジェットヘッドにおいて、吐出するインク液滴
の大きさを自在に調整することのできるインクジェット
ヘッドおよびインクジェットプリンタを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様は、インク液滴をインク吐出ノ
ズルから記録媒体に吐出するインクジェットヘッドであ
って、各インク吐出ノズルに対応して設けられ、インク
の一部を沸騰させて気泡を発生させ、この気泡の膨張に
より、前記インク液滴を前記インク吐出ノズルから吐出
させる薄膜抵抗体と前記薄膜抵抗体に通電するための薄
膜導体電極とが基板面上に形成された第１の駆動素子
と、前記第１の駆動素子の近傍に形成され、前記第１の
駆動素子に対応する前記インク吐出ノズルにおけるイン
クのメニスカスの位置を振動させる第２の駆動素子と、
前記インク吐出ノズルにおける前記インクのメニスカス
の所望の位置で前記インク液滴を吐出させるように、前
記第１の駆動素子に付与する駆動信号と前記第２の駆動
素子に付与する駆動信号との少なくとも一方を制御する
駆動信号制御手段とを有することを特徴とするインクジ
ェットヘッドを提供するものである。

【００１０】ここで、前記駆動信号制御手段は、前記第
１の駆動素子に付与する駆動信号と前記第２の駆動素子
に付与する駆動信号とのタイミング、強度および幅の少
なくとも１つを制御するのが好ましい。また、前記イン
ク吐出ノズルは、前記基板面上に設けられた隔壁層の上
層として設けられたプレートの前記薄膜抵抗体に対向す
る位置に穿孔され、前記インク液滴は、前記インク吐出
ノズルから前記インクジェットヘッド基板面に対して略
垂直方向に吐出される、いわゆる、トップシュータ方式
が好ましい。その際、前記隔壁層によって前記インク吐
出ノズルに連通するインク流路が前記基板面上に形成さ
れ、このインク流路の流路高さは１５μｍ以下であると
ともに、前記インク吐出ノズルのノズル長さは３５μｍ
以下であるのが好ましい。

【００１１】また、前記第２の駆動素子は、前記インク
を加熱して一部を沸騰させて気泡を発生させることで、
前記インク吐出ノズルにおける前記メニスカスの位置を
振動させる薄膜抵抗体とこの薄膜抵抗体に通電するため
の薄膜導体電極とを有するのが好ましい。その際、少な
くとも前記第２の駆動素子は、さらに、前記第２の駆動
素子の前記薄膜抵抗体の上層の前記インクと接する表面
には、前記第２の駆動素子の前記薄膜抵抗体を保護する
ための保護膜あるいは前記第２の駆動素子の前記薄膜抵
抗体の表面を自ら酸化して形成された自己酸化被膜を有
するのが好ましく、特に、前記第１の駆動素子の前記薄
膜抵抗体の上層のインクと接する表面にも、前記第１の
駆動素子の前記薄膜抵抗体を保護するための保護膜ある
いは前記第１の駆動素子の前記薄膜抵抗体の表面を自ら
酸化して形成された自己酸化被膜を有するのがより好ま
しい。さらに、その際、特に、前記第２の駆動素子が前
記第１の駆動素子に近づく方向と直交する方向の、前記
第２の駆動素子の前記薄膜抵抗体の横幅が、前記第１の
駆動素子に近づくにつれ、段階的にあるいは連続的に、
増大あるいは減少するのが好ましい。

【００１２】また、前記インク吐出ノズル、前記第１の
駆動素子および前記第２の駆動素子は、それぞれ複数で
あり、前記第１の駆動素子の各々が、前記インク吐出ノ
ズルと一対一に対応するとともに、前記第２の駆動素子
の各々が、前記第１の駆動素子と一対一に対応して形成
されたものであるのが好ましく、その際、前記第１の駆
動素子および前記第２の駆動素子は、一方向に一列に配
置されたものであるのが好ましい。あるいは、少なくと
も前記インク吐出ノズルおよび前記第１の駆動素子は、
それぞれ複数であり、前記第１の駆動素子の各々が前記
インク吐出ノズルと一対一に対応するとともに、少なく
とも２つ以上の前記第１の駆動素子に対して１つの前記
第２の駆動素子が形成されるものも、同様に好ましい。

【００１３】また、前記第２の駆動素子は、前記第１の
駆動素子が形成された同一の前記基板上に形成されるの
が好ましい。また、前記第２の駆動素子は、他のインク
吐出ノズルに対応して設けられた前記第１の駆動素子で
あるのが好ましい。また、前記インク吐出ノズルは、そ
のノズル内表面がノズル開口端に近づくにつれ、親水性
から撥水性に段階的にあるいは連続的に変わるのが好ま
しい。

【００１４】また、本発明は、上述の種々の形態のイン
クジェットヘッドを用いたことを特徴とするインクジェ
ットプリンタを提供するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係るインクジェットヘッ
ドおよびインクジェットプリンタを添付の図面に示す好
適実施例に基づいて以下に詳細に説明する。図１（ａ）
および（ｂ）は、本発明のインクジェットヘッドの一実
施例を搭載するインクジェットプリンタの一実施例であ
るプリンタ１０を示している。図１（ａ）は、プリンタ
１０の概略の構成図であり、図１（ｂ）は、プリンタ１
０の概略斜視図である。

【００１６】プリンタ１０は、インクジェットヘッド５
２が、記録紙等の記録媒体Ｐの少なくとも１辺の長さを
超えてインクを吐出する複数のインク吐出ノズルが一方
向に大規模かつ高密度に配列されたラインヘッドによっ
て構成されたインクジェットプリンタである。プリンタ
１０は、記録部１２、供給部１４、プレヒート部１６お
よび排出部１８を有する。

【００１７】供給部１４は、搬送ローラ対２０および２
２と、ガイド２４および２６とを有し、記録媒体Ｐは、
供給部１４によって横方向から上方に搬送され、プレヒ
ート部１６に供給される。

【００１８】プレヒート部１６は、３本のローラおよび
エンドレスベルトからなるコンベア２８と、コンベア２
８の外方からエンドレスベルトに押圧される圧着ローラ
３０と、コンベア２８の内方から圧着ローラ３０に押圧
される加熱装置３２と、プレヒート部１６内を排気する
排気ファン３４とを有する。このようなプレヒート部１
６は、インクジェットによる記録に先立ち記録媒体Ｐを
加熱することで、記録媒体Ｐに吐出されたインクの乾燥
を促進し、高速記録を実現するためのもので、供給部１
４から搬送された記録媒体Ｐは、コンベア２８と圧着ロ
ーラ３０とによって挟持搬送されつつ、加熱装置３２に
よって記録面側から加熱され、記録部１２に搬送され
る。

【００１９】記録部１２は、記録ヘッド部５０と記録媒
体搬送部５８とを有する。記録ヘッド部５０は、Ｓｉ基
板からなるヘッドチップを有するインクジェットヘッド
５２と、記録制御部５４と、インクタンク５６とを有
し、インクジェットヘッド５２は、記録制御部５４に接
続される。

【００２０】インクジェットヘッド５２は、プリンタ１
０の画像記録の対象とする最大幅サイズの記録媒体Ｐの
少なくとも１辺を超える長さにわたって、インク液滴を
吐出するインク吐出ノズルが複数配列された大規模なラ
インヘッドで、インク吐出ノズルは、図１（ａ）中の紙
面において垂直方向に配列される。インク吐出ノズルの
密度は、例えば、１６００ｎｐｉ（ノズル／インチ）以
上である。従って、記録ヘッド部５０は、駆動ローラ６
２および搬送ローラ６０ａ、６０ｂに巻回されたベルト
６４を有する記録媒体搬送部５８によって搬送される記
録媒体Ｐ上に、図１（ａ）の紙面に垂直方向に走査する
ことなく、記録幅全体に渡って、一度に記録される。記
録された記録媒体Ｐは、ローラ対７２、７４を有する排
出部１８より排出される。なお、プリンタ１０のインク
ジェットヘッド５２は、ラインヘッドには限られず、記
録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向にインクジェットヘ
ッド１０が走査するシリアルタイプのインクジェットヘ
ッドであってもよい。

【００２１】このようなプリンタ１０のインクジェット
ヘッド５２の１つのインク吐出ノズルに対応したヘッド
断面構造が図２に示されている。すなわち、Ｓｉ基板１
００の上にスパッタリングによって設けられた薄膜抵抗
体１０２と、この薄膜抵抗体１０２に通電するための薄
膜導体電極１０４および薄膜導体からなる共通電極１０
６と、薄膜導体電極１０４にビアホール１０８を介して
接続される、駆動信号制御機能を有する駆動部１１０と
を有する。なお、薄膜抵抗体１０２と薄膜導体電極１０
４と共通電極１０６とによって本発明におけるインク液
滴の吐出用の第１の駆動素子が形成される。すなわち、
薄膜抵抗体１０２は、インクの一部を沸騰させて気泡を
発生させ、この気泡の膨張により、インク吐出ノズル１
１６からＳｉ基板１００の面に対して略垂直（８０度〜
１００度）方向にインク液滴を吐出させる、本発明の薄
膜抵抗体に相当する。また、薄膜導体電極１０４および
共通電極１０６は、薄膜抵抗体１０２に通電する、本発
明の薄膜導体電極に相当する。

【００２２】ここで、薄膜抵抗体１０２は、公知の薄膜
発熱抵抗体であれば、特に限定されないが、Ｔａ−Ｓｉ
−Ｏ三元合金からなるのが好ましい。Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三
元合金からなる薄膜抵抗体１０２の場合、電気絶縁性が
あるとともに耐キャビテーション性にも優れた自己酸化
被膜（図示されない）が、その表面に形成される。この
自己酸化被膜は、厚みが０．０１μｍと非常に薄くて済
むので、印加電圧に対する気泡の発生の応答性を上げ、
しかも、印加電圧も小さくて済むという利点を持つ。ま
た、インクと接触する表面には、自己酸化被膜の替わり
に、厚さが１μｍ以下の保護層が形成されてもよい。

【００２３】また、薄膜抵抗体１０２の一部分と、薄膜
導体電極１０４と、ビアホール１０８と、駆動部１１０
の略全体の上方を被うように、ポリイミド等の樹脂材料
によって形成された隔壁層１１２が設けられる。この隔
壁層１１２には、一方向に配列する薄膜抵抗体１０２
（図２において紙面に対して垂直方向）に１対１に対応
して個別インク通路１１４（インク流路）を形成するよ
うに隔壁１１２ａ，１１２ｂ（図３参照）が配置され、
個別インク通路１１４は、共通インク通路１１５および
Ｓｉ基板１００に間歇的に穿孔されたインク供給孔１１
９を介して、実装フレーム１２０に設けられたインクタ
ンク５６と接続されたインク供給路１２１に接続される
ように構成される。ここで、個別インク通路１１４の高
さは、発生した気泡によってインク液滴を吐出させる
際、気泡の膨張によって、インクをインク液滴として吐
出すべきインクと残留するインクとに分断して、吐出す
べきインクをインク液滴として吐出させ、しかも、イン
クのスプラッシュを発生させないように、気泡の最大成
長に対応した個別インク通路１１４の流路高さが設定さ
れる。個別インク通路１１４の流路高さは、具体的には
１５μｍ以下に設定される。

【００２４】インク吐出ノズル１１６は、図２中におい
て、薄膜抵抗体１０２の略垂直上方の、個別インク通路
１１４の壁面の一部を成す、隔壁層１１２の上面に上層
として貼り付けられたプレート（オリフィスプレートと
もいう）１１８に穿孔され、インク液滴をプレート１１
８の面に対して略垂直に吐出するノズルである。インク
吐出ノズル１１６は、プレート１１８に対して一定の傾
斜角度を付けてインク液滴を吐出するノズルであっても
よい。ここで、プレート１１８は、インク液滴として吐
出すべきインクと残留するインクとを分断して、吐出す
べきインクをインク液滴として吐出させ、その際インク
のスプラッシュを発生させないように、具体的には、プ
レート１１８の厚み、すなわち、インク吐出ノズル１１
６の長さが３５μｍ以下となるように設定される。発生
する気泡の最大成長高さは略２０〜４０μｍであるの
で、このようなインク吐出ノズル１１６の長さの設定
と、上記個別インク通路１１４の流路高さの設定とによ
り、インク吐出ノズル１１６内のインクをすべて吐出さ
せることができる。

【００２５】図３は、図２に示されるＡ−Ａ’断面で切
断したインクジェットヘッド５２の断面図である。図３
では、複数の薄膜抵抗体１０２や、複数の個別インク通
路１１４や複数の薄膜導体電極１０４等を１つ１つ区別
するために、「ａ」，「ｂ」等の符号を付している。隔
壁層１１２は、薄膜抵抗体１０２ａ，１０２ｂの各々に
１対１に対応する個別インク通路１１４ａ，１１４ｂが
形成されるように、共通インク通路１１５に向かって延
在する隔壁１１２ａ，１１２ｂを有し、この隔壁１１２
ａ，１１２ｂ等によって隣接する個別インク通路が隔て
られる。

【００２６】ここで、隔壁で隔てられる個別インク通路
１１４ａ，１１４ｂの各々には、インク吐出用の薄膜抵
抗体１０２ａ，１０２ｂの近傍に一対一に対応して、メ
ニスカス振動用の薄膜抵抗体１０２’ａ，１０２’ｂが
一列に併設され、薄膜抵抗体１０２’ａ，１０２’ｂの
一方の端部は、駆動部１１０に接続された薄膜導体電極
１０４ａ’，１０４’ｂに、他方の端部は共通電極１０
６にそれぞれ接続される。このようにインク吐出用の薄
膜抵抗体１０２ａ，１０２ｂおよびメニスカス振動用の
薄膜抵抗体１０２’ａ，１０２’ｂが一列に併設される
ので、薄膜導体電極１０４ａ，１０４’ａ，１０４ｂ，
１０４’ｂの横幅を広く設定することができ、電極によ
る配線抵抗を低く抑えることができる。なお、薄膜抵抗
体１０２’ａ、薄膜導体電極１０４’ａおよび共通電極
１０６は、本発明における第１の駆動素子の近傍に形成
された第２の駆動素子を構成する。なお、本発明におい
て、第２の駆動素子を第１の駆動素子の近傍に形成する
とは、第２の駆動素子が、第１の駆動素子に対応するイ
ンク吐出ノズルにおけるインクのメニスカスの位置を振
動させることができる位置に設けられていることをい
う。

【００２７】薄膜抵抗体１０２' ａ，１０２’ｂは、駆
動部１１０からの駆動信号によって発熱し、この発熱に
よって沸騰したインクから気泡を発生させるが、薄膜抵
抗体１０２ａ，１０２ｂと異なり、上方にインク吐出ノ
ズルがないため、発生した気泡の膨張、消滅によるイン
クの圧力変動によって、それぞれの個別インク通路１１
４ａ，１１４ｂに位置するインク吐出ノズル１１６ａ，
１１６ｂ内のインクのメニスカスの位置を振動させる。

【００２８】このように、薄膜抵抗体１０２' ａ，１０
２’ｂの発熱によって発生する気泡の膨張力によって、
対応するインク吐出ノズル１１６ａ，１１６ｂ内のイン
クのメニスカスの位置が振動し、メニスカスの位置が、
インク吐出ノズル１１６ａ，１１６ｂにおいて、図４に
示すメニスカスＭ₃ のようにメニスカスの開口端に位置
する状態、あるいは、図４に示すメニスカスＭ₁ のよう
にメニスカスの最も低くなる状態、あるいは、図４に示
すメニスカスＭ₂ のようにメニスカスがメニスカスＭ₁
とメニスカスＭ₃ との中間の状態の各タイミングで、薄
膜抵抗体１０２ａ，１０２ｂを加熱して、インク液滴を
吐出させることができる。上述したように、インク吐出
ノズル１１６内にあるインクはすべてインク液滴として
吐出されるため、メニスカスの位置がインク吐出ノズル
１１６の開口端近傍にある時にインク液滴を吐出させる
と、最も大きなインク液滴となり、メニスカスの位置が
インク吐出ノズル１１６内で最も低くなる時にインク液
滴を吐出させると、最も小さなインク液滴となる。ま
た、メニスカスの位置が中間に位置する時にインク液滴
を吐出させると、中サイズのインク液滴となる。

【００２９】薄膜抵抗体１０２' ａ，１０２’ｂのイン
クと接触する表面には、薄膜抵抗体１０２' ａ，１０
２’ｂによって発生した気泡が消滅する際に生じやすい
キャビテーション破壊を防止する点から、薄膜抵抗体１
０２' ａ，１０２’ｂを保護するために、薄膜抵抗体１
０２' ａ，１０２’ｂの表面が自ら酸化した自己酸化被
膜が形成され、あるいはＳｉＯ₂ やＴａ₂ Ｏ₅ 等によっ
て構成された保護膜が設けられる。特に、薄膜抵抗体１
０２' ａ，１０２’ｂがＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金からな
る場合、電気絶縁性があり耐キャビテーション性にも優
れた自己酸化被膜を形成することができ、しかも、厚み
が０．０１μｍと非常に薄くて済むので、印加電圧に対
する気泡の発生の応答性を上げ、しかも、印加電圧も小
さくて済むといった点から、自己酸化被膜を形成するの
が好ましい。

【００３０】一方、プレート１１８の表面は、図４に示
されるように、撥水処理が施されるとともに、インク吐
出ノズル１１６の内表面も撥水処理が施され、薄膜抵抗
体１０２の側から開口端側の方向（図４中、上方向）に
いくに従って、インク吐出ノズル１１６の内表面が親水
性から撥水性に徐々にあるいは段階的に変化するように
構成される。ここで、親水性とはインクの接触角が９０
（度）以下の場合をいい、撥水性とはインクの接触角が
９０（度）より大きい場合をいう。

【００３１】この撥水処理は、具体的には、プレート１
１８がポリイミドフィルムによって構成される場合、こ
のフィルム表面を酸素ガスによるプラズマエッチング処
理を行って３０〜６０ｎｍの凹凸を作ることによって、
フィルム表面の撥水処理を行うとともに、インク吐出ノ
ズル１１６の内表面１１６ａは、例えば、フッ素化した
界面活性材（Ｃ₈ Ｆ₁₇ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＳｉＣｌ₃ ）をシク
ロヘキサン溶液に溶解し、この溶液をフレキソ印刷法に
よって均一の厚さでプレート１１８の表面に印刷するこ
とで、インク吐出ノズル１１６の内表面に撥水性単分子
膜を化学吸着させる。そして、フッ素化した界面活性材
の濃度と、フレキソ印刷法による印刷の厚さとを変えて
この印刷法を繰り返すことによって、インク吐出ノズル
１１６の開口端側にいくに従って、親水性から撥水性に
徐々にあるいは段階的に変化させることができる。こう
して、インク吐出ノズル１１６の内表面の撥水処理を施
すことができる。また、インク吐出ノズル１１６の内表
面の、親水性から撥水性に徐々にあるいは段階的に変化
させる撥水処理は、フッ素化した界面活性材を溶解した
シクロヘキサン溶液等を穿孔されたインク吐出ノズル１
１６内に、吹きつけ角度を変えて吹き付けることで行っ
てもよい。

【００３２】このようにインク吐出ノズル１１６の内表
面１１７は、図４中の下方から上方にいくに従って、親
水性から撥水性に徐々にあるいは段階的に変化するの
で、メニスカスの振動を励起させるインクの圧力の変動
が小さくても、メニスカスＭ₁〜Ｍ₃ のように、インク
のメニスカスの位置を、インク吐出ノズル１１６の内表
面１１７，１１６ａ内で大きく変動させることができ
る。

【００３３】一方、インク吐出ノズル１１６の内表面１
１７が撥水処理されておらず親水性を持つ場合、プレー
ト１１８の表面の撥水性との境界、すなわち、インク吐
出ノズル１１６の開口端近傍でメニスカスの位置が維持
固定されやすく、インク吐出ノズル１１６内でメニスカ
スの位置を大きく移動させるためには大きなインクの圧
力を必要とする。そのため、メニスカスの位置を大きく
振動させるには、上記薄膜抵抗体１０２’ａ，１０２’
ｂの発熱により発生する気泡も大きくしなければなら
ず、あるいは、上記薄膜抵抗体１０２’ａ，１０２’ｂ
のサイズを大きくしなければならず、その結果、印加電
圧を大きくしなければならないといった印加エネルギー
の効率の点で不都合が生じる。また、インク吐出ノズル
１１６の内表面１１７の親水性、撥水性がステップ状に
一気に変化する場合も、メニスカスの位置を大きく振動
させるためには、上記薄膜抵抗体１０２’ａ，１０２’
ｂに印加する印加電圧を大きく、あるいは、上記薄膜抵
抗体１０２’ａ，１０２’ｂのサイズを大きくしなけれ
ばならないという不都合がある。以上の点より、インク
吐出ノズル１１６の内表面１１７を親水性から撥水性に
徐々にあるいは段階的に変化させることで、メニスカス
の振動を励起させるインクの圧力の変動が小さくても、
インクのメニスカスの位置を大きく動かすことができ、
インク液滴の大きさ（吐出量）を大きく変化させること
ができる。

【００３４】このようなインクジェットヘッド５２で
は、図５（ａ）に示すように、制御部１１０内の駆動信
号制御回路１１０ａから、薄膜抵抗体１０２’にメニス
カス振動用の駆動信号Ｖ_m が供給され、メニスカス振動
用の気泡Ｂ_m が発生する。この気泡Ｂ_m は、薄膜抵抗体
１０２' が自己酸化被膜で保護されたＴａ−Ｓｉ−Ｏ三
元合金からなる場合、インクの加熱が略３１５℃まで１
×１０⁸ ℃／秒〜５×１０⁸ ℃／秒を超える加熱速度で
所定の印加エネルギを与えると、発生した気泡の成長が
薄膜抵抗体の表面に対して垂直方向に偏り、しかも急激
な気泡の膨張を特徴とする、いわゆるゆらぎ核沸騰が発
生する。このようなゆらぎ核沸騰を用いることで、駆動
信号Ｖ_m の印加開始から略３μ秒といった極めて早い段
階で気泡の成長を最大にすることができ、その後収縮し
て消滅する。

【００３５】その際、図５（ｂ）に示すように、上記気
泡Ｂ_m の成長が最大となり、これに伴ってインク吐出ノ
ズル１１６内におけるインクのメニスカスの位置が最大
となる位置でインク液滴が吐出するように、駆動信号Ｖ
_j を薄膜抵抗体１０２に印加してインク吐出用の気泡Ｂ
_j を適切なタイミングで発生させる。これによって、大
きなインク液滴が吐出される。駆動信号制御回路１１０
ａでは、一例として、図６（ａ）に示すように、駆動信
号Ｖ_m ，Ｖ_j が一部重なるように駆動信号が作成され
る。

【００３６】一方、上記の気泡Ｂ_m の収縮が始まり、こ
れに伴ってインク吐出ノズル１１６内におけるインクの
メニスカスの位置が最低となる位置で、インク液滴が吐
出するように、駆動信号Ｖ_j を薄膜抵抗体１０２に印加
してインク吐出用の気泡Ｂ_jを適切なタイミングで発生
させる。これによって、小さなインク液滴が吐出され
る。駆動信号制御回路１１０ａでは、一例として、図６
（ｂ）に示すような駆動信号Ｖ_m ，Ｖ_j が作成される。
中サイズのインク液滴を吐出させる場合も同様である。

【００３７】このように、薄膜抵抗体１０２’の発熱で
発生する気泡Ｂ_m の膨張や収縮によって生じる、インク
吐出ノズル１１６内のインクのメニスカスの振動のタイ
ミングに合わせて、所望のメニスカスの位置で、インク
液滴を吐出させることによって、インク液滴の大きさを
調整することができる。従って、インクジェットヘッド
の高密度化に伴って各インク吐出ノズルから吐出する小
型化されたインク液滴の大きさも正確に揃えることがで
き、例えば、インク吐出ノズルの大きさの微妙な寸法誤
差によって生じるインク液滴の大きさの誤差を調整する
ことができ、均一な大きさのインク液滴を吐出させるこ
とができる。特に、薄膜抵抗体や薄膜導体電極が形成さ
れた基板に対して、インク液滴を略垂直方向に吐出させ
る、いわゆる、トップシュータ方式では、上述したよう
に、半導体製造技術を用いて高集積化した薄膜抵抗体や
薄膜導体電極を基板上に容易に形成することができるの
で、上記メニスカスの振動に合わせて所望のタイミング
でインク液滴を吐出させる方法を用いることによって、
インク吐出ノズルの高密度化に伴う小型化されたインク
液滴の大きさを一定に揃えることが容易にできる。

【００３８】ところで、上述した例は、インク吐出ノズ
ルのメニスカスの振動に合わせてインク液滴を吐出させ
るタイミングを制御するものであるが、本発明はこれに
限定されず、インク液滴を吐出させるタイミングに合わ
せてメニスカスの振動を制御するものであっても良い
し、両者を同時に制御するものであっても良い。すなわ
ち、本発明においては、駆動信号制御回路によって、イ
ンク吐出用の駆動素子である薄膜抵抗体を駆動する駆動
信号の付与タイミングとメニスカス振動用の駆動素子で
ある薄膜抵抗体を駆動する駆動信号の付与タイミングの
少なくとも一方を制御するものであれば良い。

【００３９】また、本発明は、インク吐出用の駆動素子
の駆動タイミングとメニスカス振動用の駆動素子の駆動
タイミングの少なくとも一方を制御するものに限定され
ず、駆動タイミングに加え、または、駆動タイミングと
は独立に、インク吐出用の駆動素子とメニスカス振動用
の駆動素子との駆動信号の強度や幅の少なくとも一つを
制御するものであっても良い。例えば、図５（ａ）およ
び（ｂ）に示す実施例において、図７（ａ）および
（ｂ）に示すように、駆動信号制御回路１１０ａ（図５
（ａ）参照）により、インク吐出用の薄膜抵抗体１０２
に付与する駆動信号（パルス）Ｖ_j の信号強度（パルス
強度）、例えば１０Ｖに対して、メニスカス振動用の薄
膜抵抗体１０２’に付与する駆動信号Ｖ_m の信号強度
を、例えば８Ｖから９Ｖに変えることにより、インク吐
出時のインク吐出ノズル１１６におけるインクのメニス
カスの位置を変えることができ、インク吐出ノズル１１
６から吐出されるインク液滴のサイズを変えることがで
きる。なお、図７（ａ）および（ｂ）において、駆動信
号Ｖ_m およびＶ_j の信号幅（パルス幅）は、ともに１μ
ｓｅｃであり、駆動信号Ｖ_j は、駆動信号Ｖ_m の立ち上
がりから１．６μｓｅｃ後のタイミングで立ち上がるも
のである。

【００４０】また、例えば、図８（ａ）および（ｂ）に
示すように、図示しない駆動信号制御回路１１０ａ（図
５（ａ）参照）により、インク吐出用の薄膜抵抗体１０
２に付与する駆動信号Ｖ_j の幅（パルス幅）、例えば１
μｓｅｃに対して、メニスカス振動用の薄膜抵抗体１０
２’に付与する駆動信号Ｖ_m のパルス幅を、例えば０．
５μｓｅｃから０．７μｓｅｃに変えることにより、イ
ンク吐出時のインク吐出ノズル１１６におけるインクの
メニスカスの位置を変えることができ、インク吐出ノズ
ル１１６から吐出されるインク液滴のサイズを変えるこ
とができる。なお、図示例において、駆動信号Ｖ_m およ
びＶ_j の信号強度は、ともに１０Ｖであり、駆動信号Ｖ
_j は、駆動信号Ｖ_m の立ち上がりから１．６μｓｅｃ後
のタイミングで立ち上がるものである。

【００４１】さらに、例えば、図９（ａ）および（ｂ）
に示すように、図示しない駆動信号制御回路１１０ａ
（図５（ａ）参照）により、メニスカス振動用の薄膜抵
抗体１０２’に付与する駆動信号Ｖ_m の立ち上がりのタ
イミングからインク吐出用の薄膜抵抗体１０２に付与す
る駆動信号Ｖ_j の立ち上がりのタイミングを、例えば３
μｓｅｃから６μｓｅｃに変えて、インク吐出時のメニ
スカスの位置を変え、インク吐出ノズル１１６から吐出
されるインク液滴のサイズを変えることができること
は、上述したように、もちろんのことである。なお、図
示例において、駆動信号Ｖ_m およびＶ_j の信号強度は、
ともに１０Ｖであり、パルス幅は、ともに１μｓｅｃで
ある。以上から、本発明においては、駆動信号制御回路
は、インク吐出用の駆動素子の駆動信号と、メニスカス
振動用の駆動素子の駆動信号との駆動タイミング、信号
強度および信号幅の少なくとも一つを制御すれば良い。

【００４２】上記実施例は、メニスカスの振動を励起さ
せる駆動素子として、薄膜抵抗体を用いるものである
が、本発明においては、電気機械変換素子であるピエゾ
タイプの駆動素子を薄膜抵抗体１０２’の替わりに用い
て、個別インク通路の体積を変化させて、インクに圧力
変動を与えてもよい。また、静電引力を用いてダイヤフ
ラムを励起させインクに圧力変動を与える静電引力タイ
プの駆動素子を用いてもよい。

【００４３】また、図１０に示すように、個別インク通
路２１４ａ〜２１４ｃの各々に、インク吐出ノズル２１
６ａ〜２１６ｃに対応した薄膜抵抗体２０２ａ〜２０２
ｃを１つずつ設け、この薄膜抵抗体２０２ａ〜２０２ｃ
に共通するメニスカス振動用の駆動素子２０２’を、個
別インク通路２１４ａ〜２１４ｃの開口端前方に設けて
もよい。この場合、駆動素子２０２’は、ピエゾタイプ
の駆動素子や静電引力タイプの駆動素子を用いるとよ
い。

【００４４】さらに、図１１（ａ）〜（ｆ）に示すよう
なインク吐出用の薄膜抵抗体とメニスカス振動用の薄膜
抵抗体との配置ならびに隔壁の形態を用いてもよい。例
えば、図１１（ａ）に示すように、隔壁３１２ａ，３１
２ｂに囲まれる個別インク通路３１４内に、インク吐出
ノズル３１６に対応するインク吐出用の薄膜抵抗体３０
２と、メニスカス振動用の薄膜抵抗体３０２’とを設
け、この薄膜抵抗体３０２’の、薄膜抵抗体３０２に近
づく方向と直交する方向の横幅が、薄膜抵抗体３０２に
近づく方向に連続的に減少するものであってもよい。図
１１（ａ）では、台形形状を示している。このような形
状にすることで、薄膜抵抗体３０２’に印加電圧が与え
られた場合、横幅の狭い側から気泡が発生し、徐々に横
幅の広い側に向かって気泡は成長していくので、薄膜抵
抗体３０２’で発生する気泡は薄膜抵抗体３０２から遠
ざかる方向に膨張する。従って、吐出用の駆動信号がメ
ニスカス振動用の駆動信号と時間的に一部分が重なる場
合（図６（ａ）参照）等のように、お互いの駆動信号の
タイミングが近接して双方から発生する気泡が併存した
としても、薄膜抵抗体３０２で発生するインク吐出用の
気泡が薄膜抵抗体３０２’で既に発生している気泡と接
触して、お互いの膨張や収縮を互いに干渉することはな
い。従って、薄膜抵抗体３０２’が図１１（ａ）に示す
ような形状の場合、図３に示すような形状の場合に比べ
て、薄膜抵抗体３０２と薄膜抵抗体３０２’を互いに近
接させることができる。

【００４５】一方、図１１（ｂ）に示すように、隔壁４
１２ａ，４１２ｂに囲まれる個別インク通路４１４内
に、インク吐出ノズル４１６に対応するインク吐出用の
薄膜抵抗体４０２と、メニスカス振動用の薄膜抵抗体４
０２’とを設け、この薄膜抵抗体４０２’の、薄膜抵抗
体４０２に近づく方向と直交する方向の横幅が、薄膜抵
抗体４０２に近づく方向に連続的に増加するものであっ
てもよい。図１１（ｂ）では、台形形状を示している。
このような形状により、薄膜抵抗体４０２’に印加電圧
が与えられた場合、横幅の狭い側から気泡が発生し、徐
々に横幅の広い側に気泡が成長していくので、発生する
気泡は薄膜抵抗体４０２に近づく方向に膨張する。従っ
て、薄膜抵抗体４０２，４０２’を、発生する気泡同士
が接触しない程度に離間させても、薄膜抵抗体４０２’
で発生した気泡の膨張により励起したインクの圧力変動
をインク吐出ノズル４１６内のインクに効率よく伝える
ことができ、メニスカスの位置を大きく振動させること
ができる。図１１（ａ）または図１１（ｂ）に示される
薄膜抵抗体の配置は、お互いに発生する気泡の接触の有
無やメニスカス振動用の薄膜抵抗体のインク吐出ノズル
までの距離等を考慮して、いずれか一方を選択するのが
よい。さらに、メニスカス振動用の薄膜抵抗体の、イン
ク吐出用の薄膜抵抗体に近づく方向と直交する方向の横
幅が、インク吐出用の薄膜抵抗体に近づく方向に段階的
に（ステップ状に）増加あるいは減少するものであって
もよい。

【００４６】図１１（ｃ）、（ｄ）は、中間部が屈曲し
た隔壁５１２ａ，５１２ｂや隔壁６１２ａ，６１２ｂに
よって囲まれる個別インク通路５１４や個別インク通路
６１４内の薄膜抵抗体の配置を示している。この場合、
隔壁５１２ａ，５１２ｂや隔壁６１２ａ，６１２ｂによ
って個別インク通路５１４や個別インク通路６１４が囲
まれるので、メニスカス振動用の薄膜抵抗体で発生する
気泡の膨張力によって生じるインクの圧力変動は、イン
ク吐出ノズル５１６やインク吐出ノズル６１６内のイン
クに効率よく伝えることができ、メニスカスの位置を効
率よく振動させることができる。特に、図１１（ｃ）に
示す薄膜抵抗体の配置の場合は、個別インク通路５１４
の開口部側にインク吐出用の薄膜抵抗体５１６が設けら
れ、個別インク通路５１４の奥側にメニスカス振動用の
薄膜抵抗体５０２’が設けられるので、メニスカス振動
用の薄膜抵抗体５０２で発生した気泡の収縮時に起こる
減圧により、個別インク通路５１４の開口部からインク
吐出用の薄膜抵抗体５１６に向けてインクが効率よくリ
フィルされる。一方、図１１（ｄ）の薄膜抵抗体の配置
は、インク吐出用の薄膜抵抗体６１６が隔壁６１２ｂで
囲まれた個別インク通路６１４の奥側に設けられるの
で、インク吐出ノズル６１６内のインクに、メニスカス
振動用薄膜抵抗体６０２’で発生した気泡によるインク
の圧力の変動を効率よく伝えることができる。

【００４７】図１１（ｅ）や図１１（ｆ）は、一方向に
伸びる隔壁７１２ａ，７１２ｂや隔壁８１２ａ，８１２
ｂに挟まれた個別インク通路７１４，８１４内の薄膜抵
抗体の配置を示している。図１１（ｅ）や図１１（ｆ）
に示される薄膜抵抗体の配置は、図１１（ｃ）や図１１
（ｄ）が示すのと同様に、メニスカス振動用の薄膜抵抗
体７０２’や薄膜抵抗体８０２’が、個別インク通路７
１４や個別インク通路８１４の開口側に設けられている
か、あるいは奥側に設けられているかを示す配置であ
り、各々の効果は、図１１（ｃ）や図１１（ｄ）に示す
薄膜抵抗体の配置による効果と同様である。

【００４８】なお、上記実施例は、いずれも、インク吐
出用の薄膜抵抗体とメニスカス振動用の薄膜抵抗体とを
略同等の大きさとするものであるが、本発明において
は、必ずしも、略同等の大きさにする必要はなく、メニ
スカス振動用の薄膜抵抗体の大きさは、メニスカスの位
置が振動するのに十分なインクの圧力を励起する程度で
あればよい。

【００４９】上述した例は、いずれも、インク吐出用の
薄膜抵抗体とメニスカス振動用の薄膜抵抗体とを同一の
基板上に隣接して設けるものであるが、本発明はこれに
限定されず、メニスカス振動用の薄膜抵抗体を、インク
吐出用の薄膜抵抗体が形成される基板以外に形成しても
良い。例えば、図１２（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、図４、図５（ａ）および（ｂ）に示す実施例とは異
なり、オリフィスプレート１１８に穿孔されたインク吐
出ノズル１１６の直下において基板１００上に形成され
るインク吐出用の薄膜抵抗体１０２に対し、メニスカス
振動用の薄膜抵抗体１０２’を基板１００上に形成され
た隔壁層１１２の前壁面１１３に設けても良い。ここ
で、隔壁層１１２の前壁面１１３、隔壁１１２ａおよび
１１２ｂならびにプレート１１８の下面 (天井面）１１
９によって、個別インク通路１１４が形成される。

【００５０】また、例えば、基板１００上に形成される
インク吐出用の薄膜抵抗体１０２に対し、メニスカス振
動用の薄膜抵抗体１０２’を、図１３（ａ）および
（ｂ）に示すように、隔壁層１１２の隔壁１１２ａの側
面に設けても良いし、図１４（ａ）および（ｂ）に示す
ように、プレート１１８の下面 (天井面）１１９に設け
ても良い。なお、いずれの場合も、メニスカス振動用の
薄膜抵抗体１０２’は、インク吐出用の薄膜抵抗体１０
２の近傍に設けられるものであるのは、いうまでもない
ことである。なお、図１２、図１３および図１４（ａ）
は、１つのインク吐出ノズル１１６のみに対応する側面
断面図を示し、図１２、図１３および図１４（ｂ）は、
それぞれ、図１２、図１３および図１４のプレート１１
８の下面 (天井面）から基板１００側を見た断面図を示
す。

【００５１】なお、上述したように、インク吐出用の薄
膜抵抗体の他に、メニスカス振動用の駆動素子として、
薄膜抵抗体を用いる場合、メニスカス振動用の薄膜抵抗
体の発熱によってインクの温度が全体的に上昇し、イン
クの粘性が低下する。そのため、インクのリフィルが早
く行われるといった効果が発揮される。また、気泡の収
縮に伴って、負圧が発生するので、気泡周りのインク、
特に個別インク通路から新たなインクが流入しやすくな
り、インクのリフィルが一層早くなる。

【００５２】また、上述した実施例におけるインク吐出
用の薄膜抵抗体とメニスカス振動用の薄膜抵抗体との配
置ならびに隔壁の形態は、メニスカス振動用の駆動素子
として薄膜抵抗体を用いる場合にのみに限定されるわけ
ではなく、メニスカス振動用の駆動素子として、ピエゾ
タイプの駆動素子や静電引力タイプの駆動素子を用いる
場合にも適用可能であることはいうまでもない。また、
上述した実施例においては、インク吐出用の駆動素子で
ある薄膜発熱抵抗体とは別に、新たに、メニスカス振動
用の駆動素子を設けているが、本発明はこれに限定され
ず、インク吐出用の薄膜抵抗体に対応するインク吐出ノ
ズルのメニスカスを振動でき、かつ振動しているメニス
カス位置に合わせて、インク吐出用の薄膜抵抗体を駆動
できれば、他のインク吐出ノズルのインク吐出用の駆動
素子である薄膜抵抗体を、メニスカス振動用の駆動素子
として用いても良い。この場合には、メニスカス振動用
の駆動素子として用いるインク吐出用の薄膜抵抗体に付
与する駆動信号は、対応するインク吐出ノズルからのイ
ンク液滴の吐出を発生しないように与える必要がある。

【００５３】なお、本発明においては、駆動制御手段に
よるインク吐出用の駆動素子の薄膜発熱抵抗体とメニス
カス振動用の駆動素子に付与する駆動信号との制御、す
なわち、インク吐出用の駆動素子に付与する駆動信号と
メニスカス振動用の駆動素子に付与する駆動信号との間
の駆動タイミングや、信号強度や、信号幅の制御は、予
め両駆動素子の駆動信号間の関係（駆動タイミング、信
号強度、信号幅も含む）に対するインク吐出ノズルのメ
ニスカスの位置あるいはインク吐出量（インク液滴のサ
イズ）をテーブル（ＬＵＴ）化しておき、駆動制御手段
は、予め作成されたテーブルを用いて、必要なインク吐
出量（インク液滴のサイズ）やインク吐出ノズルのメニ
スカスの位置から、両駆動素子に付与する駆動信号を決
定すれば良い。なお、上記実施例はいずれも基板面に対
してインク液滴を略垂直方向に吐出させるトップシュー
タ方式のサーマルインクジェットヘッドであるが、本発
明はこれに限定されず、基板面に対して略平行にインク
液滴を吐出させる、いわゆるサイドシュータ方式のサー
マルインクジェットヘッドおよびこのインクジェットヘ
ッドを用いたプリンタであってもよい。

【００５４】以上、本発明のインクジェットヘッドおよ
びインクジェットプリンタについて種々の実施例を挙げ
て詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされ
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改
良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

【００５５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、インク吐出用の薄膜抵抗体の他に、メニスカス
振動用の駆動素子を設けるので、メニスカスの変位する
位置に合わせてインク液滴の大きさ（サイズ）を自在に
調整することができる。特に、本発明によれば、インク
吐出用の駆動素子として薄膜抵抗体を用いるサーマルイ
ンクジェット方式において、１つの薄膜抵抗体でメニス
カスの振動を励起して、インク液滴を吐出させることが
困難であった、インク吐出ノズルの任意のメニスカス位
置でのインク吐出を、メニスカスの振動のため薄膜抵抗
体の駆動信号とインク吐出用の薄膜抵抗体の駆動信号と
を近接させることができ、さらに両駆動信号の一部分を
時間的に重ねることもでき、駆動タイミングを自在に設
定することができる。

【００５６】従って、本発明によれば、大規模、かつ高
集積化が容易なサーマルインクジェットヘッド、特に、
トップシュータ方式のサーマルインクジェットヘッドに
おいて、高集積化のために小サイズ化されたインク液滴
の大きさを一定に揃えることができ、高画質の画像を記
録媒体に記録することができる。また、本発明によれ
ば、任意のサイズのインク液滴を吐出できるので、大規
模かつ高集積化されたサーマルインクジェットヘッドに
おけるインク吐出ノズル、隔壁およびその駆動素子等の
製造バラツキに起因する吐出量バラツキを均一または略
均一に調整できるので、サーマルインクジェットヘッド
の半導体プロセスの負担を軽減でき、製造歩留りを向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、本発明のインクジェットプリンタ
の一実施例の概略の構成を説明する図であり、（ｂ）
は、その斜視図である。

【図２】 本発明のインクジェットヘッドの一実施例の
概略の断面を示す断面図である。

【図３】 図２に示されるＡ−Ａ’線から見たインクジ
ェットヘッドの断面図である。

【図４】 本発明のインクジェットヘッドのメニスカス
の振動を説明する模式図である。

【図５】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェットヘッドの一実施例で行うメニスカスの振動
に合わせたインクの吐出を説明する模式図である。

【図６】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェットヘッドの一実施例で行うメニスカスの振動
に合わせたインクの吐出を行うための駆動信号を説明す
るタイムチャートである。

【図７】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェットヘッドのインク吐出用の薄膜抵抗体とメニ
スカスの振動用の薄膜抵抗体とに付与する駆動信号の強
度を変えてインクの吐出を行う場合のタイムチャートで
ある。

【図８】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェットヘッドのインク吐出用の薄膜抵抗体とメニ
スカスの振動用の薄膜抵抗体との駆動信号の幅を変えて
インクの吐出を行う場合のタイムチャートである。

【図９】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェットヘッドのインク吐出用の薄膜抵抗体とメニ
スカスの振動用の薄膜抵抗体との駆動信号のタイミング
を変えてインクの吐出を行う場合のタイムチャートであ
る。

【図１０】 本発明のインクジェットヘッドの他の実施
例の概略の断面を示す断面図である。

【図１１】 （ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明のイン
クジェットヘッドの他の実施例の概略の断面を示す断面
図である。

【図１２】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の
インクジェットヘッドの他の実施例の概略の側面断面図
および正面断面図である。

【図１３】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の
インクジェットヘッドの他の実施例の概略の側面断面図
および正面断面図である。

【図１４】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の
インクジェットヘッドの他の実施例の概略の側面断面図
および正面断面図である。

【符号の説明】

１０ プリンタ １２ 記録部 １４ 供給部 １６ プレヒート部 １８ 排出部 ５０ 記録ヘッド部 ５２ インクジェットヘッド ５４ 記録制御部 ５６ インクタンク ５８ 記録媒体搬送部 １００ Ｓｉ基板 １０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２’ａ，１０２’
ｂ，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２’，３０
２，３０２’，４０２，４０２’，５０２，５０２’，
６０２，６０２’，７０２，７０２’，８０２，８０
２’ 薄膜抵抗体 １０４，１０４ａ，１０４’ａ，１０４ｂ，１０４’ｂ
薄膜導体電極 １０６ 共通電極 １０８ ビアホール １１０ 駆動部 １１２ 隔壁層 １１２ａ，１１２ｂ，２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，
３１２ａ，３１２ｂ，４１２ａ，４１２ｂ，５１２ａ，
５５１２ｂ，６１２ａ，６１２ｂ，７１２ａ，７１２
ｂ，８１２ａ，８１２ｂ 隔壁 １１４，１１４ａ，１１４ｂ，２１４ａ，２１４ｂ，２
１４ｃ，３１４，４１４，５１４，６１４，７１４，８
１４ 個別インク通路 １１５ 共通インク通路 １１６，１１６ａ，１１６ｂ，２１６ａ，２１６ｂ，２
１６ｃ，３１６，４１６，５１６，６１６，７１６，８
１６ インク吐出ノズル １１７ 内表面 １１８ プレート １２０ 実装フレーム １２１ インク供給路

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク液滴をインク吐出ノズルから記録媒
   体に吐出するインクジェットヘッドであって、 各インク吐出ノズルに対応して設けられ、インクの一部
   を沸騰させて気泡を発生させ、この気泡の膨張により、
   前記インク液滴を前記インク吐出ノズルから吐出させる
   薄膜抵抗体と前記薄膜抵抗体に通電するための薄膜導体
   電極とが基板面上に形成された第１の駆動素子と、 前記第１の駆動素子の近傍に形成され、前記第１の駆動
   素子に対応する前記インク吐出ノズルにおけるインクの
   メニスカスの位置を振動させる第２の駆動素子と、 前記インク吐出ノズルにおける前記インクのメニスカス
   の所望の位置で前記インク液滴を吐出させるように、前
   記第１の駆動素子に付与する駆動信号と前記第２の駆動
   素子に付与する駆動信号との少なくとも一方を制御する
   駆動信号制御手段とを有することを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。
2. 【請求項２】前記駆動信号制御手段は、前記第１の駆動
   素子に付与する駆動信号と前記第２の駆動素子に付与す
   る駆動信号とのタイミング、強度および幅の少なくとも
   １つを制御することを特徴とする請求項１に記載のイン
   クジェットヘッド。
3. 【請求項３】前記インク吐出ノズルは、前記基板面上に
   設けられた隔壁層の上層として設けられたプレートの前
   記薄膜抵抗体に対向する位置に穿孔され、 前記インク液滴は、前記インク吐出ノズルから前記イン
   クジェットヘッド基板面に対して略垂直方向に吐出され
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジ
   ェットヘッド。
4. 【請求項４】前記隔壁層によって前記インク吐出ノズル
   に連通するインク流路が前記基板面上に形成され、この
   インク流路の流路高さは１５μｍ以下であるとともに、
   前記インク吐出ノズルのノズル長さは３５μｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘ
   ッド。
5. 【請求項５】前記第２の駆動素子は、前記インクを加熱
   して一部を沸騰させて気泡を発生させることで、前記イ
   ンク吐出ノズルにおける前記メニスカスの位置を振動さ
   せる薄膜抵抗体とこの薄膜抵抗体に通電するための薄膜
   導体電極とを有することを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】少なくとも前記第２の駆動素子は、さら
   に、前記第２の駆動素子の前記薄膜抵抗体の上層の前記
   インクと接する表面に、前記第２の駆動素子の前記薄膜
   抵抗体を保護するための保護膜あるいは前記第２の駆動
   素子の前記薄膜抵抗体の表面を自ら酸化して形成された
   自己酸化被膜を有することを特徴とする請求項５に記載
   のインクジェットヘッド。
7. 【請求項７】前記第１の駆動素子は、さらに、前記第１
   の駆動素子の前記薄膜抵抗体の上層のインクと接する表
   面にも、前記第１の駆動素子の前記薄膜抵抗体を保護す
   るための保護膜あるいは前記第１の駆動素子の前記薄膜
   抵抗体の表面を自ら酸化して形成された自己酸化被膜を
   有することを特徴とする請求項６に記載のインクジェッ
   トヘッド。
8. 【請求項８】前記第２の駆動素子が前記第１の駆動素子
   に近づく方向と直交する方向の、前記第２の駆動素子の
   前記薄膜抵抗体の横幅が、前記第１の駆動素子に近づく
   につれ、段階的にあるいは連続的に、増大あるいは減少
   することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の
   インクジェットヘッド。
9. 【請求項９】前記インク吐出ノズル、前記第１の駆動素
   子および前記第２の駆動素子は、それぞれ複数であり、 前記第１の駆動素子の各々が、前記インク吐出ノズルと
   一対一に対応するとともに、前記第２の駆動素子の各々
   が、前記第１の駆動素子と一対一に対応して形成された
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッド。
10. 【請求項１０】前記第１の駆動素子および前記第２の駆
    動素子は、一方向に一列に配置されたことを特徴とする
    請求項９に記載のインクジェットヘッド。
11. 【請求項１１】少なくとも前記インク吐出ノズルおよび
    前記第１の駆動素子は、それぞれ複数であり、 前記第１の駆動素子の各々が前記インク吐出ノズルと一
    対一に対応するとともに、少なくとも２つ以上の前記第
    １の駆動素子に対して１つの前記第２の駆動素子が形成
    されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載
    のインクジェットヘッド。
12. 【請求項１２】前記第２の駆動素子は、前記第１の駆動
    素子が形成された同一の前記基板上に形成されることを
    特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のインクジ
    ェットヘッド。
13. 【請求項１３】前記第２の駆動素子は、他のインク吐出
    ノズルに対応して設けられた前記第１の駆動素子である
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のイ
    ンクジェットヘッド。
14. 【請求項１４】前記インク吐出ノズルは、そのノズル内
    表面がノズル開口端に近づくにつれ、親水性から撥水性
    に段階的にあるいは連続的に変わることを特徴とする請
    求項１〜１３のいずれかに記載のインクジェットヘッ
    ド。
15. 【請求項１５】請求項１〜１４のいずれかに記載のイン
    クジェットヘッドを用いたことを特徴とするインクジェ
    ットプリンタ。