【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録紙にインク滴を所定パターンに付着させて画像を形成するインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、記録紙にインク滴を所定パターンに付着させて画像を形成するものとしてインクジェットヘッドが用いられている。
【０００３】
インクジェットヘッドの記録方式には、インク滴を記録紙に向けて吐出させるのに発熱抵抗体の発する熱エネルギーを利用するものや圧電素子の変形を利用するもの、更には電磁波の照射に伴って発生する熱を利用するもの等があり、これらの中でも発熱抵抗体の熱エネルギーを利用するサーマルインクジェットヘッドタイプのものは、発熱抵抗体のパターニングが容易である上に、小さな面積の発熱抵抗体であっても、比較的大きな熱エネルギーを発生させることが出来ることから、高密度記録に適したものとして注目されている。
【０００４】
かかる従来のサーマルタイプのインクジェットヘッドとしては、例えば図４に示す如く、ベースプレート２２の上面に多数の発熱抵抗体２３を直線状に被着してなるヘッド基板２１と、前記発熱抵抗体２３と１対１に対応する多数のインク吐出孔２７を有する天板２６とを間に所定の間隙を形成するように配設するとともに、該間隙にインク２８を充填した構造のものが知られており、多数の発熱抵抗体２３を外部からの画像データに基づき個々に選択的にジュール発熱させ、これらの熱エネルギーによってインク２８中に気泡を発生させるとともに、該気泡の発生に伴う圧力でもってインク２８の一部をインク滴としてインク吐出孔２７より記録紙に向けて吐出させ、記録紙に所定の印画を形成することによってインクジェットヘッドとして機能する。
【０００５】
また近年、種類の異なる複数のインクを用いて１個のインクジェットヘッドを構成することが検討されており、この場合、ヘッド基板２１−天板２６間に形成される間隙は一列状に配置された複数の区画に区分され、各区画内に互いに色調の異なるインクがそれぞれ充填される。例えば、カラー印画用のインクジェットヘッドを構成する場合は、上記間隙を３個以上の区画に区分し、個々の区画内にシアン、マゼンタ、イエロー等の異なるカラーインクが充填されることとなる。
【０００６】
尚、前記ヘッド基板２１−天板２６間に充填されるインク２８は、可視波長域が色調毎に異なっており（シアンの可視波長域：４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、マゼンタの可視波長域：６００ｎｍ〜７８０ｎｍ、イエローの可視波長域：５６０ｎｍ〜５８０ｎｍ）、このようなインクによって形成された画像は、可視波長域の幅が広いインクで形成された部分ほど、濃淡が視覚的に目立つ性質を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したインクジェットヘッドを構成する発熱抵抗体２３は、その電気抵抗値が製造条件のバラツキ等に起因して個々に異なっており、かかる電気抵抗値のバラツキは記録紙に形成される画像の濃度むらの原因となることから、個々の発熱抵抗体２３にパルストリミングを施し、全ての区画で抵抗値のバラツキ度合いが同程度まで小さくなるようにしている。
【０００８】
しかしながら、前記ヘッド基板２１−天板２６間に充填されるインクは、その色調に対応する可視波長域の幅が広いものほど記録画像の濃淡が人間に視覚的に認識され易いという性質を有していることから、全ての区画内で発熱抵抗体２３の抵抗値のバラツキ度合いが同程度となるようにトリミングを施すと、記録紙に形成される画像は、可視波長域の幅が狭いイエローインクが使用された部分に比べ、可視波長域の幅が広いマゼンタインクが使用された部分で濃度むらが特に目立つこととなり、記録紙に形成される画像が不鮮明となる欠点を有していた。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、記録紙に濃度むらの少ない鮮明な画像を形成することが可能な高性能のインクジェットヘッドを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットヘッドは、多数の発熱抵抗体を有するヘッド基板上に、間に所定の間隙を形成するように天板を配設するとともに、前記間隙を複数個の区画に区分し、これら区画毎に可視波長域幅が異なるインクを充填してなり、前記発熱抵抗体を選択的に発熱させてインクをインク吐出孔より吐出させることによって記録紙に印画を形成するインクジェットヘッドにおいて、前記区画の内側に存在する発熱抵抗体は、その最大抵抗値と最小抵抗値との差が、可視波長域幅の広いインクを充填した区画ほど小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のインクジェットヘッドは、前記複数個の区画に充填されるインクは、少なくともシアンインク、マゼンタインク及びイエローインクを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明のインクジェットヘッドは、前記発熱抵抗体が、パルストリミング法にて抵抗値調整されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のインクジェットヘッドによれば、ヘッド基板−天板間の間隙を複数の区画に区分するとともに、該区画毎に可視波長域幅が異なる複数のインクをそれぞれ充填したインクジェットヘッドであって、各区画の内側に存在する発熱抵抗体の最大抵抗値と最小抵抗値との差を、視覚的に認識されやすい可視波長域の広い色調のインクを充填した区画ほど小さくなるように設定したことから、可視波長域が広い色調のインクを充填した区画の抵抗値バラツキが他の区画に比べて小さくなる。従って、可視波長域幅の広いマゼンタインク等のインクで形成された画像の画像むらが特に目立つといった不具合が有効に防止され、記録紙に鮮明な画像を記録することができる。
【００１４】
また本発明のインクジェットヘッドによれば、発熱抵抗体の抵抗値調整をパルストリミング法にて行うことにより、発熱抵抗体の抵抗値を精度よく、且つ簡単に調整することができ、これによってインクジェットヘッドの生産性を高く維持することも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるインクジェットヘッドの断面図、図２は図１のインクジェットヘッドを天板側から見た平面図であり、同図に示すインクジェットヘッドは、大略的にヘッド基板１と天板６とで構成され、両者間には色調の異なる３種類のインク８が充填されている。
【００１６】
前記ヘッド基板１は、ベースプレート２の上面に多数の発熱抵抗体３、一対の給電配線４、保護膜５等を所定パターンに被着させた構造を有している。
【００１７】
前記ベースプレート２は、単結晶シリコン等によって例えば長方形状をなすように形成されており、その上面で多数の発熱抵抗体３や一対の給電配線４、保護膜５等を支持する支持母材として機能する。
【００１８】
このようなベースプレート２は、単結晶シリコンからなる場合、従来周知のチョコラルスキー法（引き上げ法）等によって形成された単結晶シリコンのインゴット（塊）を所定厚みにスライスすることによって板体を得、しかる後、この板体の表面を研磨することにより製作される。なお、この場合、ベースプレート２の表面には、ベースプレート２を後述する発熱抵抗体３等と電気的に絶縁する目的で、酸化珪素（ＳｉＯ２）から成る絶縁膜が従来周知の熱酸化法等によって１μｍ〜３μｍの厚みに形成される。
【００１９】
また、前記ベースプレート２の上面に設けられている多数の発熱抵抗体３は、ベースプレート２の長手方向（主走査方向）に例えば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の密度で直線状に配列されており、各々がＴａＮやＴａＳｉＯ，ＴａＳｉＮＯ，ＴｉＳｉＯ，ＴｉＳｉＣＯ，ＮｂＳｉＯ等の抵抗材料から成る抵抗薄膜により形成されている。
【００２０】
前記発熱抵抗体３は、それ自体が電気抵抗材料からなっているため、一対の給電配線４等を介して電源電力が印加されるとジュール発熱を起こし、インク８中に気泡を発生させるのに必要な所定の温度となる。
【００２１】
また、前記多数の発熱抵抗体３は、主走査方向に一列状に配列された３つの発熱抵抗体群に区分されており、各発熱抵抗体群内に存在する発熱抵抗体の最大抵抗値と最小抵抗値との差は、後述するインクの可視波長域幅に応じて発熱抵抗体群毎に異なっている。
【００２２】
なお、前記発熱抵抗体３や給電配線４は、従来周知の薄膜形成技術を採用することによって形成される。例えば、上述の抵抗材料とアルミニウム等の金属材料とを従来周知のスパッタリング法によりベースプレート２の上面に順次被着させ、得られた抵抗薄膜並びに金属薄膜を従来周知のフォトリソグラフィー及びエッチング技術にて所定パターンに微細加工することによって発熱抵抗体３及び給電配線４が形成される。
【００２３】
そして前記発熱抵抗体３や給電配線４の上面には窒化珪素等からなる保護膜５が被着され、この保護膜５によって発熱抵抗体３や給電配線４がインク８の接触による腐食等から保護されている。
【００２４】
また一方、前記天板６は、上述したヘッド基板１上に、間に所定の間隙を形成するようにして配設される。
【００２５】
前記天板６は、ヘッド基板１上の発熱抵抗体３と１対１に対応する多数のインク吐出孔７を有しており、これらのインク吐出孔７が対応する発熱抵抗体３の真上に位置するようにしてヘッド基板１に対して取着・固定されている。
【００２６】
また、前記インク吐出孔７は、各々の直径が１０μｍ〜１００μｍの大きさに設定されており、インクジェットヘッドの記録動作時、発熱抵抗体３の発熱に伴いインク８中に気泡が発生すると、気泡の発生に伴う圧力でもってインク８の一部をインク滴ｉとしてインク吐出孔７より記録紙に向けて吐出するようになっている。
【００２７】
このような天板６は、モリブデン等の金属やアルミナセラミックス等の電気絶縁性材料あるいは感光性樹脂から成り、例えばモリブデンからなる場合、モリブデンのインゴット（塊）を従来周知の金属加工法によって所定厚みの板体となし、得られた板体に従来周知のレーザー加工によってインク吐出孔７を厚み方向に穿設することにより製作され、得られた天板６をヘッド基板１上に図示しないスペーサを介して載置することでヘッド基板１に対し固定される。
【００２８】
そして、ヘッド基板１−天板６間に形成される間隙は、主走査方向に一列状に配された３つの区画、すなわち、前述した発熱抵抗体群に対応した３つの区画Ａ，Ｂ，Ｃに区分され、各区画Ａ，Ｂ，Ｃには３種類のインク８がそれぞれ充填されている。
【００２９】
このようなインク８としては、例えばシアンインク、マゼンタインク、イエローインクの３種類のインクが用いられ、かかるインクの可視波長域（可視波長域とは、太陽光の中で、人間の目の視感覚で認識できる波長領域のことをいう）は、シアンインクが４００ｎｍ〜４９０ｎｍ、マゼンタインクが６００ｎｍ〜７８０ｎｍ、イエローインクが５６０ｎｍ〜５８０ｎｍとなっている。
【００３０】
かかる可視波長域は、その幅が広いほど人間が視覚的に認識しやすいという特性を有しているため、例えば、可視波長域幅が１８０ｎｍのマゼンタインクで形成された記録画像は可視波長域幅が２０ｎｍのイエローインクで形成された記録画像よりも濃淡が目立ちやすくなっている。
【００３１】
そして、上述した如く、前記発熱抵抗体群内の最大抵抗値と最小抵抗値との差は、インク８の可視波長域幅に応じて、具体的には、インク８の可視波長域幅の広いものほど小さい値に設定されており、例えば、全ての発熱抵抗体３の平均抵抗値が３００Ωの場合、可視波長域幅が９０ｎｍのシアンインクが充填される区画Ａ内の発熱抵抗体群では２．０Ω〜３．１Ωに、可視波長域幅が１８０ｎｍのマゼンタインクが充填される区画Ｂ内の発熱抵抗体群では０．８Ω〜１．８Ωに、可視波長域幅が２０ｎｍのイエローインクが充填される区画Ｃ内の発熱抵抗体群では３．３Ω〜６．３Ωに設定される。
【００３２】
このように、ヘッド基板１−天板６間に設けられている各区画の内側に位置する発熱抵抗体３の最大抵抗値と最小抵抗値との差を、視覚的に認識されやすい可視波長域の広い色調のインクを充填した区画ほど小さくなるように設定したことから、可視波長域の幅が広い色調のインクを充填した区画の抵抗値バラツキが他の区画に比べて小さくなる。従って、可視波長域幅の広いマゼンタインクで形成された画像の画像むらが特に目立つといった不具合が有効に防止され、記録紙に鮮明な画像を記録することができる。
【００３３】
尚、このようなインク８としては、例えば顔料タイプの水性インクや水性染料インク等が使用され、該インク８は図示しないインクタンクからヘッド基板１−天板６間に供給され、発熱抵抗体３の発熱に伴う熱エネルギーによってインク８中に気泡が発生すると、気泡の発生に伴う圧力でもってインク８の一部がインク滴ｉとしてインク吐出孔７より外部に吐出され、これを天板６の外表面に沿って搬送される記録紙に付着させることによって所定の画像が記録される。
【００３４】
次に、上述したインクジェットヘッドの発熱抵抗体３の抵抗値を調整する方法について、従来周知のパルストリミング法を用いる場合を例に説明する。
まず、上面に多数の発熱抵抗体３を有したヘッド基板１を準備する。
（２）次に、インク８の可視波長域幅に対応した最大抵抗値と最小抵抗値との差（目標抵抗値差）を、図３に示す換算テーブルより求める。
【００３５】
この換算テーブルは、様々な可視波長域幅の色調を呈したインク８をインクジェットヘッドを用いて実際に吐出させることによって得たデータに基づくものであり、同図によれば、インクの可視波長域幅が１８０ｎｍの場合、目標抵抗値差は１．８Ωに、インクの可視波長域幅が２０ｎｍの場合、目標抵抗値差は６．０Ωに設定される。
（３）次に、ヘッド基板１上に形成した発熱抵抗体３の電気抵抗値を、プロービング装置の探針（プローブ）等を用いて個々に測定することにより、各区画内における発熱抵抗体３の最大抵抗値と最小抵抗値との差を算出するとともに、該算出した抵抗値差と、（２）の工程で得た目標抵抗値差とを比較し、しかる後、最大抵抗値と最小抵抗値との差が目標抵抗値差に対して近づくように発熱抵抗体３の抵抗値を従来周知のパルストリミング法にて調整する。
【００３６】
尚、かかるパルストリミング法では、発熱抵抗体３の抵抗値を下降させる場合は、発熱抵抗体３に対しパルス幅（通電時間）が比較的短く、振幅（電圧値）が比較的大きなトリミングパルスが用いられ、このようなトリミングパルスを印加することによって発熱抵抗体３を形成する抵抗材料を結晶化せしめ、発熱抵抗体３をアニールすることによって抵抗値の下降現象が起こる。
【００３７】
また一方、発熱抵抗体３の抵抗値を上昇させる場合は、発熱抵抗体３に対しパルス幅が比較的長く、振幅が比較的小さなトリミングパルスが用いられ、このようなトリミングパルスを発熱抵抗体３に印加することで発熱抵抗体３を形成する抵抗材料が大気中の酸素や発熱抵抗体３上に配される保護膜５中の酸素等と結合し、表面に薄い酸化膜を形成することによって抵抗値の上昇現象が起こる。
【００３８】
そして、上述のトリミング作業を行った後、トリミングを行った発熱抵抗体３の最大抵抗値と最小抵抗値と差を測定し、該測定した抵抗値差が目標抵抗値差に対して十分に近づいていない場合は、上述のトリミング作業を繰り返し行い、上記抵抗値差を目標抵抗値差に近づけていくようにする。
【００３９】
尚、このようなトリミング作業では、抵抗値調整を、抵抗値の下降もしくは上昇のいずれかのみで行っても良いし、抵抗値の下降、上昇の双方で行うようにしても良い。
【００４０】
以上のようなパルストリミング法にて抵抗値調整を行う場合、発熱抵抗体３の抵抗値を精度良く、且つ簡単に調整することができ、これによってインクジェットヘッドの生産性を高く維持することもできる。
【００４１】
またこの場合、前記発熱抵抗体３をＴａＳｉＯ系抵抗材料により形成し、且つＴａ含有率を５０原子％〜６０原子％に設定しておけば、発熱抵抗体３の電気抵抗値を従来周知のパルストリミング法にて調整する際、トリミングパルスを印加したときの抵抗値変動量が適度な大きさとなり、パルストリミング法によってより細かな抵抗値調整がし易くなるという利点がある。
【００４２】
ここで、発熱抵抗体３内のＴａ含有率が６０原子％よりも大きいと、トリミングパルスを印加したときの発熱抵抗体３の抵抗値変動が大きくなって細かな抵抗値調整が困難になる傾向があり、一方、発熱抵抗体３内のＴａ含有率が５０原子％よりも小さいと、トリミングパルスを印加したときの発熱抵抗体３の抵抗値変動が小さいため、発熱抵抗体３の電気抵抗値を大きく変化させる場合に、抵抗値調整に長時間を要してしまう。従って、発熱抵抗体３を形成する抵抗材料中のＴａ含有率を５０原子％〜６０原子％に設定しておくことが好ましい。
【００４３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
【００４４】
例えば上述の実施形態において、ヘッド基板１と天板６の間に隣接する発熱抵抗体３を隔てるための隔壁部材を介在させたり、或いは、このような隔壁部材を天板７と一体的に形成するようにしても構わない。
【００４５】
また、上述の実施形態においては、ヘッド基板１−天板６間の間隙を３つの区画に区分し、これらの区画にシアン、マゼンタ、イエローの３種類のインク８をそれぞれ充填してインクジェットヘッドを構成するようにしたが、更に区画数を増やしてブラック、フォトマゼンタ、フォトシアン、フォトイエロー等のインクも吐出させるように構成しても構わない。
【００４６】
更に、上述の実施形態においては、インクジェットヘッドのインク吐出孔７を天板６に設けるようにしたが、これに代えて、インク滴をヘッド基板３のエッジより吐出させるエッジシュータータイプのインクジェットヘッドに本発明を適用するにあたり、インク吐出孔を天板には設けず、ヘッド基板の一端側でヘッド基板−天板間にインク吐出孔を設けても構わない。
【００４７】
また更に、上述の実施形態において、ヘッド基板３上に、発熱抵抗体３の発熱を制御するためのドライバーＩＣを搭載したり、発熱抵抗体３の窒化珪素等から成る保護膜で被覆するようにしても良いことは言うまでもない。
【００４８】
更にまた、上述の実施形態において、発熱抵抗体３とベースプレート２との間に、窒化珪素層を介在させておけば、発熱抵抗体３の抵抗値を下降させるにあたり、発熱抵抗体３に対してパルス幅が比較的短く、振幅が比較的大きなトリミングパルスを印加する際に、発熱抵抗体３がベースプレート２の表面に設けられる酸化珪素製の絶縁膜と反応して発熱抵抗体３の下部領域に酸化膜が形成され、抵抗値の下降度合いが小さくなるといった不具合が有効に防止されるという利点もある。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドによれば、ヘッド基板−天板間の間隙を複数の区画に区分するとともに、該区画内に可視波長域幅の異なる複数のインクをそれぞれ充填したインクジェットヘッドであって、各区画の内側に存在する発熱抵抗体の最大抵抗値と最小抵抗値との差を、視覚的に認識されやすい可視波長域の広い色調のインクを充填した区画ほど小さくなるように設定したことから、可視波長域が広い色調のインクを充填した区画の抵抗値バラツキが他の区画に比べて小さくなる。従って、可視波長域幅の広いマゼンタインク等のインクで形成された画像の画像むらが特に目立つといった不具合が有効に防止され、記録紙に鮮明な画像を記録することができる。
【００５０】
また本発明のインクジェットヘッドによれば、発熱抵抗体の抵抗値調整をパルストリミング法にて行うことにより、発熱抵抗体の抵抗値を精度よく、且つ簡単に調整することができ、これによってインクジェットヘッドの生産性を高く維持することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドを天板側から見た平面図である。
【図３】可視波長域幅と目標抵抗値差との関係を示す線図である。
【図４】従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１・・・ヘッド基板
２・・・ベースプレート
３・・・発熱抵抗体
４・・・給電配線
５・・・保護膜
６・・・天板
７・・・インク吐出孔
８・・・インク
Ａ，Ｂ，Ｃ・・・区画
ｉ・・・インク滴[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet head for forming an image by adhering ink droplets on a recording paper in a predetermined pattern.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet head has been used to form an image by adhering ink droplets onto a recording paper in a predetermined pattern.
[0003]
Ink jet recording methods use thermal energy generated by a heating resistor to eject ink droplets onto recording paper, or use deformation of a piezoelectric element, and also occur with the irradiation of electromagnetic waves Among them, the thermal ink jet head type using the heat energy of the heating resistor is a heating resistor having a small area in addition to easy patterning of the heating resistor. However, since it can generate relatively large heat energy, it is attracting attention as being suitable for high-density recording.
[0004]
As such a conventional thermal type ink jet head, for example, as shown in FIG. 4, a head substrate 21 in which a large number of heating resistors 23 are linearly attached on an upper surface of a base plate 22; There is known a structure in which a top plate 26 having a large number of ink ejection holes 27 corresponding to one pair is arranged so as to form a predetermined gap therebetween, and the gap is filled with ink 28. A large number of heat generating resistors 23 are individually and selectively subjected to Joule heat based on image data from the outside, bubbles are generated in the ink 28 by the heat energy, and the ink 28 is generated by the pressure generated by the bubbles. An ink jet head is formed by discharging a part of the ink as ink droplets toward the recording paper from the ink discharge holes 27 and forming a predetermined print on the recording paper. Functional.
[0005]
In recent years, it has been studied to configure one inkjet head using a plurality of different types of inks. In this case, the gaps formed between the head substrate 21 and the top plate 26 are arranged in a line. Each section is divided into a plurality of sections, and each section is filled with ink having a different color tone. For example, when configuring an ink jet head for color printing, the gap is divided into three or more sections, and each section is filled with different color inks such as cyan, magenta, and yellow.
[0006]
The ink 28 filled between the head substrate 21 and the top plate 26 has a visible wavelength range different for each color tone (cyan visible wavelength range: 400 nm to 490 nm, magenta visible wavelength range: 600 nm to 780 nm, (Visible wavelength range of yellow: 560 nm to 580 nm) The image formed by such an ink has such a property that a portion formed with an ink having a wider visible wavelength range has a visually more noticeable shading.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the heating resistors 23 constituting the above-described ink jet head have individually different electrical resistance values due to variations in manufacturing conditions and the like, and such variations in the electrical resistance values are caused by variations in the image formed on the recording paper. Since it causes density unevenness, the individual heating resistors 23 are subjected to pulse trimming so that the variation of the resistance value in all the sections is reduced to the same level.
[0008]
However, the ink filled between the head substrate 21 and the top plate 26 has such a property that as the width of the visible wavelength range corresponding to the color tone is wider, the density of the recorded image is more easily visually recognized by humans. Therefore, when trimming is performed so that the resistance values of the heating resistors 23 are substantially the same in all the sections, the image formed on the recording paper becomes yellow ink having a narrow visible wavelength range. The uneven density is particularly conspicuous in the portion where the magenta ink having a wider visible wavelength range is used as compared with the portion where is used, and the image formed on the recording paper has a drawback.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described drawbacks, and has as its object to provide a high-performance ink jet head capable of forming a clear image with less density unevenness on recording paper.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the inkjet head of the present invention, a top plate is provided on a head substrate having a large number of heating resistors so as to form a predetermined gap therebetween, and the gap is divided into a plurality of sections. In each of the ink jet heads, each of which is filled with an ink having a different visible wavelength band width, selectively heats the heating resistor and discharges ink from an ink discharge hole to form a print on recording paper, The difference between the maximum resistance value and the minimum resistance value of the heating resistor present on the inner side is set to be smaller in a section filled with ink having a wider visible wavelength range. .
[0011]
Further, in the inkjet head according to the present invention, the ink to be filled in the plurality of sections includes at least a cyan ink, a magenta ink, and a yellow ink.
[0012]
Further, the inkjet head according to the present invention is characterized in that the resistance value of the heating resistor is adjusted by a pulse trimming method.
[0013]
According to the inkjet head of the present invention, the gap between the head substrate and the top plate is divided into a plurality of sections, and each section is an inkjet head filled with a plurality of inks having different visible wavelength band widths. Since the difference between the maximum resistance value and the minimum resistance value of the heating resistor existing inside the section is set to be smaller for a section filled with ink of a wide color tone in a visible wavelength range that is easily recognized visually, The resistance value variation of a section filled with ink of a color tone having a wide visible wavelength range is smaller than that of other sections. Therefore, a problem that image unevenness of an image formed with an ink such as a magenta ink having a wide visible wavelength band is particularly conspicuous can be effectively prevented, and a clear image can be recorded on a recording sheet.
[0014]
Further, according to the ink jet head of the present invention, the resistance value of the heating resistor can be accurately and easily adjusted by performing the pulse trimming method to adjust the resistance value of the heating resistor. It is also possible to maintain high productivity.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an ink jet head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the ink jet head of FIG. 1 as viewed from the top plate side. 1 and a top plate 6 between which are filled with three types of inks 8 having different color tones.
[0016]
The head substrate 1 has a structure in which a large number of heating resistors 3, a pair of power supply wirings 4, a protective film 5, and the like are adhered on a top surface of a base plate 2 in a predetermined pattern.
[0017]
The base plate 2 is formed of, for example, a single crystal silicon or the like so as to have a rectangular shape, and functions as a supporting base material that supports a large number of heating resistors 3, a pair of power supply wirings 4, a protective film 5, and the like on an upper surface thereof. I do.
[0018]
When such a base plate 2 is made of single-crystal silicon, a plate body is obtained by slicing an ingot (lump) of single-crystal silicon formed by a conventionally known Czochralski method (pulling method) or the like into a predetermined thickness. Thereafter, the plate is manufactured by polishing the surface of the plate. In this case, an insulating film made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the surface of the base plate 2 by a well-known thermal oxidation method or the like in order to electrically insulate the base plate 2 from a heating resistor 3 described later. It is formed to a thickness of 1 μm to 3 μm.
[0019]
A large number of heating resistors 3 provided on the upper surface of the base plate 2 are linearly arranged at a density of, for example, 600 dpi (dot per inch) in the longitudinal direction (main scanning direction) of the base plate 2. Are formed by a resistive thin film made of a resistive material such as TaN, TaSiO, TaSiNO, TiSiO, TiSiCO, NbSiO.
[0020]
Since the heating resistor 3 itself is made of an electric resistance material, it generates Joule heat when power supply power is applied through a pair of power supply wirings 4 and the like, and generates bubbles in the ink 8. The required predetermined temperature is reached.
[0021]
Further, the plurality of heating resistors 3 are divided into three heating resistor groups arranged in a line in the main scanning direction, and the maximum resistance value of the heating resistors existing in each heating resistor group is determined. The difference from the minimum resistance value differs for each heating resistor group according to the visible wavelength range of the ink described later.
[0022]
The heating resistor 3 and the power supply wiring 4 are formed by employing a conventionally known thin film forming technique. For example, the above-described resistance material and a metal material such as aluminum are sequentially applied on the upper surface of the base plate 2 by a conventionally known sputtering method, and the obtained resistance thin film and metal thin film are subjected to predetermined photolithography and etching techniques. By fine processing into a pattern, the heating resistor 3 and the power supply wiring 4 are formed.
[0023]
A protective film 5 made of silicon nitride or the like is applied on the upper surfaces of the heating resistor 3 and the power supply wiring 4, and the protection film 5 protects the heating resistor 3 and the power supply wiring 4 from corrosion due to contact with the ink 8. Have been.
[0024]
On the other hand, the top plate 6 is disposed on the head substrate 1 so as to form a predetermined gap therebetween.
[0025]
The top plate 6 has a large number of ink ejection holes 7 corresponding to the heating resistors 3 on the head substrate 1 one by one, and these ink ejection holes 7 are located directly above the heating resistors 3 corresponding to the heating resistors 3. And is attached and fixed to the head substrate 1.
[0026]
The diameter of each of the ink discharge holes 7 is set to 10 μm to 100 μm. When a bubble is generated in the ink 8 due to the heat generated by the heating resistor 3 during the recording operation of the inkjet head, the bubble is A part of the ink 8 is ejected as an ink droplet i from the ink ejection hole 7 toward the recording paper by the pressure caused by the occurrence of.
[0027]
The top plate 6 is made of a metal such as molybdenum, an electrically insulating material such as alumina ceramics, or a photosensitive resin. For example, when the top plate 6 is made of molybdenum, an ingot of molybdenum is formed to a predetermined thickness by a conventionally known metal working method. Is manufactured by forming ink ejection holes 7 in the thickness direction of the obtained plate body by a conventionally known laser processing, and the obtained top plate 6 is provided with a spacer (not shown) on the head substrate 1. It is fixed to the head substrate 1 by being placed on the head substrate 1.
[0028]
The gap formed between the head substrate 1 and the top plate 6 has three sections arranged in a line in the main scanning direction, that is, three sections A, B, and C corresponding to the above-described heating resistor group. Each of the sections A, B, and C is filled with three types of inks 8, respectively.
[0029]
As such ink 8, for example, three kinds of inks of a cyan ink, a magenta ink, and a yellow ink are used, and the visible wavelength range of the ink (the visible wavelength range is defined as the visible wavelength range of human eyes in sunlight. The wavelength range that can be recognized by feeling is 400 nm to 490 nm for cyan ink, 600 nm to 780 nm for magenta ink, and 560 nm to 580 nm for yellow ink.
[0030]
Such a visible wavelength range has such a characteristic that the wider the width, the easier it is for a person to visually recognize. For example, a recorded image formed with magenta ink having a visible wavelength range of 180 nm is a visible wavelength range. Is more conspicuous than a recorded image formed with 20 nm yellow ink.
[0031]
As described above, the difference between the maximum resistance value and the minimum resistance value in the heating resistor group depends on the visible wavelength band width of the ink 8, specifically, the wide visible wavelength band width of the ink 8. For example, when the average resistance value of all the heating resistors 3 is 300Ω, the heating resistor group in the section A in which the visible wavelength band width is filled with cyan ink having a wavelength of 90 nm is 2. In the heating resistor group in the section B in which the magenta ink having a visible wavelength range of 180 nm is filled to 0.0 Ω to 3.1 Ω, the yellow ink having a visible wavelength range of 20 nm is filled to 0.8 Ω to 1.8 Ω. The heating resistor group in the section C is set to 3.3Ω to 6.3Ω.
[0032]
As described above, the difference between the maximum resistance value and the minimum resistance value of the heating resistor 3 located inside each section provided between the head substrate 1 and the top plate 6 is determined in the visible wavelength range where it is easy to recognize visually. Since the section filled with the ink having a wider color tone is set to be smaller, the variation in the resistance value of the section filled with the ink having the wider color range of visible wavelength becomes smaller than that of the other sections. Therefore, a problem that image unevenness of an image formed with magenta ink having a wide visible wavelength range is particularly conspicuous can be effectively prevented, and a clear image can be recorded on recording paper.
[0033]
As the ink 8, for example, a pigment-type aqueous ink or an aqueous dye ink is used. The ink 8 is supplied from an ink tank (not shown) between the head substrate 1 and the top plate 6, and the heating resistor 3 When bubbles are generated in the ink 8 due to the heat energy generated by the heat generation of the ink, a part of the ink 8 is discharged from the ink discharge holes 7 to the outside as ink droplets i by the pressure due to the generation of the bubbles. A predetermined image is recorded by attaching the recording medium to recording paper conveyed along the outer surface.
[0034]
Next, a method for adjusting the resistance value of the heating resistor 3 of the above-described ink jet head will be described with reference to an example in which a conventionally known pulse trimming method is used.
First, a head substrate 1 having a large number of heating resistors 3 on an upper surface is prepared.
(2) Next, a difference (a target resistance value difference) between the maximum resistance value and the minimum resistance value corresponding to the visible wavelength range of the ink 8 is obtained from the conversion table shown in FIG.
[0035]
This conversion table is based on data obtained by actually ejecting the ink 8 having a color tone of various visible wavelength band widths using an ink jet head. According to FIG. When the width is 180 nm, the target resistance difference is set to 1.8Ω, and when the visible wavelength range of the ink is 20 nm, the target resistance difference is set to 6.0Ω.
(3) Next, the electric resistance value of the heating resistor 3 formed on the head substrate 1 is individually measured using a probe or the like of a probing device, so that the heating resistor 3 in each section is measured. Of the maximum resistance value and the minimum resistance value, and compares the calculated resistance value difference with the target resistance value difference obtained in the step (2). Thereafter, the maximum resistance value and the minimum resistance value are calculated. The resistance value of the heating resistor 3 is adjusted by a conventionally well-known pulse trimming method so that the difference from the value approaches the target resistance value difference.
[0036]
In the pulse trimming method, when the resistance value of the heating resistor 3 is decreased, a trimming pulse having a relatively short pulse width (energization time) and a relatively large amplitude (voltage value) is applied to the heating resistor 3. The resistance material forming the heating resistor 3 is crystallized by applying such a trimming pulse, and annealing of the heating resistor 3 causes a decrease in the resistance value.
[0037]
On the other hand, when increasing the resistance value of the heating resistor 3, a trimming pulse having a relatively long pulse width and a relatively small amplitude is used for the heating resistor 3, and such a trimming pulse is applied to the heating resistor 3. To form a thin oxide film on the surface by combining the resistance material forming the heating resistor 3 with oxygen in the atmosphere or oxygen in the protective film 5 disposed on the heating resistor 3. The resistance value rises.
[0038]
After performing the above-described trimming operation, the difference between the maximum resistance value and the minimum resistance value of the trimmed heating resistor 3 is measured, and the measured resistance value difference sufficiently approaches the target resistance value difference. If not, the above-described trimming operation is repeated so that the resistance value difference approaches the target resistance value difference.
[0039]
In such a trimming operation, the resistance value adjustment may be performed only by lowering or increasing the resistance value, or may be performed by lowering or increasing the resistance value.
[0040]
When the resistance value is adjusted by the pulse trimming method as described above, the resistance value of the heating resistor 3 can be adjusted accurately and easily, and thereby the productivity of the ink jet head can be maintained high. .
[0041]
Further, in this case, if the heating resistor 3 is formed of a TaSiO-based resistance material and the Ta content is set to 50 at% to 60 at%, the electric resistance value of the heating resistor 3 can be reduced by a conventionally known pulse. When the adjustment is performed by the trimming method, the amount of change in the resistance value when a trimming pulse is applied becomes an appropriate amount, and there is an advantage that the pulse trimming method facilitates finer resistance value adjustment.
[0042]
Here, if the Ta content in the heating resistor 3 is greater than 60 atomic%, the resistance value fluctuation of the heating resistor 3 when a trimming pulse is applied becomes large, and it becomes difficult to finely adjust the resistance value. On the other hand, if the Ta content in the heating resistor 3 is smaller than 50 atomic%, the resistance value of the heating resistor 3 when the trimming pulse is applied is small, so that the electric resistance value of the heating resistor 3 is small. When the resistance is largely changed, it takes a long time to adjust the resistance value. Therefore, it is preferable to set the Ta content in the resistance material forming the heating resistor 3 to 50 at% to 60 at%.
[0043]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, improvements, and the like can be made without departing from the gist of the present invention.
[0044]
For example, in the above-described embodiment, a partition member for separating the adjacent heating resistor 3 is interposed between the head substrate 1 and the top plate 6, or such a partition member is formed integrally with the top plate 7. You may do it.
[0045]
In the above-described embodiment, the gap between the head substrate 1 and the top plate 6 is divided into three sections, and these sections are filled with three types of inks 8 of cyan, magenta, and yellow, respectively, to form an ink jet head. Although the configuration is made, the number of sections may be further increased so that inks of black, photomagenta, photocyan, photoyellow, etc. are also ejected.
[0046]
Further, in the above-described embodiment, the ink ejection holes 7 of the inkjet head are provided on the top plate 6. Instead, an edge shooter type inkjet head that ejects ink droplets from the edge of the head substrate 3 is used. In applying the present invention, the ink ejection holes may not be provided on the top plate, but may be provided at one end of the head substrate between the head substrate and the top plate.
[0047]
Furthermore, in the above-described embodiment, a driver IC for controlling the heat generation of the heating resistor 3 is mounted on the head substrate 3 or the heating resistor 3 is covered with a protective film made of silicon nitride or the like. Needless to say, this is acceptable.
[0048]
Furthermore, in the above-described embodiment, if a silicon nitride layer is interposed between the heating resistor 3 and the base plate 2, when the resistance value of the heating resistor 3 is lowered, the heating resistor 3 When a trimming pulse having a relatively short pulse width and a relatively large amplitude is applied, the heating resistor 3 reacts with an insulating film made of silicon oxide provided on the surface of the base plate 2 to form a lower region of the heating resistor 3. There is also an advantage that a problem that an oxide film is formed and the degree of decrease in resistance value is reduced is effectively prevented.
[0049]
【The invention's effect】
According to the inkjet head of the present invention, the gap between the head substrate and the top plate is divided into a plurality of sections, and the sections are each filled with a plurality of inks having different visible wavelength band widths. Since the difference between the maximum resistance value and the minimum resistance value of the heating resistor existing inside the section is set to be smaller for a section filled with ink of a wide color tone in a visible wavelength range that is easily recognized visually, The resistance value variation of a section filled with ink of a color tone having a wide visible wavelength range is smaller than that of other sections. Therefore, a problem that image unevenness of an image formed with an ink such as a magenta ink having a wide visible wavelength band is particularly conspicuous can be effectively prevented, and a clear image can be recorded on a recording sheet.
[0050]
Further, according to the ink jet head of the present invention, the resistance value of the heating resistor can be accurately and easily adjusted by performing the pulse trimming method to adjust the resistance value of the heating resistor. It is also possible to maintain high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the inkjet head of FIG. 1 as viewed from a top plate side.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a visible wavelength band width and a target resistance value difference.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional inkjet head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Head board 2 ... Base plate 3 ... Heating resistor 4 ... Power supply wiring 5 ... Protective film 6 ... Top plate 7 ... Ink ejection hole 8 ... Ink A, B, C ... Section i ... Ink drops
