JP2015016568A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】 初期発泡状態を検知することで、適正な発泡エネルギーをインクに与え、安定した印刷と省エネルギーを実現する液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】 本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体の吐出を行う吐出口141と、吐出口141と連通する液室142と、基板101とを備える。基板101は、液室142の内側の、吐出口141に対応する位置に配置された発熱抵抗体109と、発熱抵抗体109の上側に配置され、発熱抵抗体109の発熱により生成される泡を検知することで発熱抵抗体109の駆動を制御するための泡検知素子110と、を備える。泡検知素子110は液室142の内側に2つの電極110−1,110−2を備えており、基板101に垂直な方向からみて、一方の電極110−1が発熱抵抗体109と重なる位置に配置され、他方の電極101−2が発熱抵抗体109と重ならない位置に配置されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、インク等の液滴を吐出する液体吐出ヘッド、特に、熱エネルギーによって液滴を吐出させる液体吐出ヘッドに関する。
従来、発熱抵抗体を通電して発熱させ、その発生した熱でインクを発泡し、発泡の圧力によりインクの小液滴を吐出口から吐出し記録を行う方式がある。この方式では、インクを吐出させる熱エネルギーの一部が、発熱抵抗体を搭載した基体である液体吐出ヘッド内に時間とともに蓄積されていき、液体吐出ヘッドの温度が次第に上昇する。その結果、吐出させるインクの温度が上昇してインク粘度の低下を招くため、吐出口から吐出するインク滴量が大きくなり印刷画像の濃度ムラが発生する。
この一つの理由として、液体吐出ヘッドは、配線・発熱体・駆動素子の抵抗値にバラツキを有している。その補正手段として、該液体吐出ヘッドがインクを発泡させるための最低電力(または電圧)に対して1.2倍程度の過剰エネルギーを付与している。
このような駆動条件は、過剰なエネルギーによって発熱部表面の温度は前述のようにインクを発泡させた後も上昇し続け、熱ストレスが増大し、これによって、液体吐出ヘッドの寿命が制限されるといった課題がある。
したがって、上記の方式の液体吐出ヘッドでは余分な電気エネルギーの印加は好ましくない。このため、特許文献1では、発熱部表面上に温度センサや発泡検知センサを配置することを提案している。
特開2005−231175号公報
しかしながら、発熱部表面の温度を検知する方策では、たとえ温度が上がったとしても、インクが接する発熱部表面が核沸騰を生じているのか、あるいは膜沸騰を生じているのかが分からず、発泡エネルギーの投入を適正化するのは困難である。
他方、発熱部上の領域内に2つの電極を配置させて発泡を検知する方策は、2つの電極間を導通しているインクが発熱部上の泡の成長で電極間に存在しなくなったとき、発熱抵抗体への駆動信号を遮断している。泡はインク吐出のために必要な大きさ(必要発泡領域)まで発熱部上で広がる必要があるが、発熱部上に2つの電極を配置する構成では各々の電極の位置や大きさはその必要発泡領域で制限される。このため、泡の広がり方によっては、十分にインクに発泡エネルギーを投入できる大きさの泡になる前に片側の電極上が泡に覆われ、発熱抵抗体への駆動信号が遮断されてしまうことがある。この結果、液滴の量や吐出速度が不安定になり、印刷画像の品位を落とす可能性がある。
本発明は、上記課題を鑑みたものである。本発明の目的の一つは、初期発泡状態を検知することで、適正な発泡エネルギーをインクに与え、安定した印刷と省エネルギーを実現する液体吐出ヘッドを提供することにある。
本発明の液体吐出ヘッドの一態様は、液体の吐出を行う吐出口と、前記吐出口と連通する液室と、基板とを備える。該基板は、前記液室の内側の、前記吐出口に対応する位置に配置された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の上側に配置され、前記発熱抵抗体の発熱により生成される泡を検知することで前記発熱抵抗体の駆動を制御するための泡検知素子と、を備える。そして、前記泡検知素子は前記液室の内側に2つの電極を備えており、前記基板に垂直な方向からみて、前記2つの電極のうちの一方の電極が前記発熱抵抗体と重なる位置に配置され、前記2つの電極のうちの他方の電極が前記発熱抵抗体と重ならない位置に配置されている。
この態様では、発熱体抵抗体の上に発泡検知素子を備えることにより、発熱抵抗体への余分な電気エネルギーの印加を抑制することができる。特に、発熱抵抗体の領域内に2つの電極を配置させて発泡検知素子を構成する従来技術と比べ、該2つの電極のうちの一方の電極が該発熱抵抗体の上に配置され、他方の電極が該発熱抵抗体の上に重ならない領域に配置されている。このため、該発熱抵抗体の上に配置する一方の電極の大きさを、液体を吐出するのに必要な発泡の大きさ(必要発泡領域)以上の面積に形成することができる。これにより、液体吐出のための十分な発泡エネルギーをインクに投入する前に該発熱抵抗体への駆動信号が遮断される可能性を抑制できる。
以上の構成によれば、本発明は、発熱抵抗体の上に配置された電極と該発熱抵抗体の上に重ならない領域に配置された電極とを泡検知素子として使うことで、液体吐出のための十分な発泡エネルギーをインクに投入する前に該発熱抵抗体への駆動信号が遮断される可能性を抑制でき、初期発泡を正確に検知し、駆動素子を制御することができる。その結果、印刷品位を下げることなく発泡エネルギーの投入を適正化することができることで熱ストレスの低減と省エネルギーの実現が可能となる。
本発明の一つの実施形態であるインクジェット記録ヘッドに使用される基板の発熱部付近の一例を示した図である。 本発明の他の実施形態であるインクジェット記録ヘッドに使用される基板の発熱部付近の一例を示した図である。 本発明に係る回路図の一例である。 本発明に係る泡検知素子、駆動素子、発熱抵抗体の各動作の一例を表した図である。 本発明に係る発熱抵抗体上での泡の発生と広がりを示した図である。 本発明に係る泡検知素子で駆動素子を制御したときとそうでない時の駆動素子の駆動時間と耐キャビ層の表面温度との時間変化曲線を比較した模式図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明の液体吐出ヘッドの一例として、記録シートへインク滴を吐出してインク画像を印刷するインクジェット記録ヘッドを示すが、本発明の適用はこれに限られない。
まず、本発明の一つの実施形態によるインクジェット記録ヘッドの構成について説明する。
図1の(a)は、一つの実施形態によるインクジェット記録ヘッドを構成する基板の発熱部付近の模式的平面図である。図1の(b)は、図1の(a)におけるA−A線に沿って当該基板を垂直に切断した断面を示す模式的断面図である。
図1(a)及び(b)において、インクジェット記録ヘッドを構成する基板は、シリコンの基体101の一面に、熱酸化膜,SiO膜,SiN膜等からなる蓄熱層102と、発熱抵抗体層105とをこの順に積層した構造を含む。発熱抵抗体層105上には、Al,Al−Si,Al−Cu等の金属材料からなる配線としての電極配線層106が形成されている。
電気熱変換素子としての発熱抵抗体(発熱部)109は、電極配線層106の一部を除去してギャップ(電極配線層106の無い部分)を形成し、その部分から発熱抵抗体層105を露出することで形成されている。
発熱抵抗体109および電極配線層106の上層として保護膜層107が設けられ、保護膜層107はSiO膜,SiN膜等からなる絶縁層としても機能する。保護膜層107上には、発熱抵抗体109上に生成される泡を検知する泡検知素子110が構成されている。なお、発熱抵抗体109および電極配線層106を図に表すために、図1(a)では保護膜層107を省略した。
電極配線層106は、基体101の主面に形成された駆動素子120と、外部電源端子(不図示)とに接続されて、発熱抵抗体109に対する電力供給および、駆動素子106による発熱抵抗体109の発熱制御を可能にしている。
泡検知素子110は、一の液室142内に2つの電極、すなわち検知電極部110−1とこれと離れて対向する対向電極部110−2とを備えており、検知電極部110−1が発熱抵抗体109の上に配置され、対向電極部110−2が発熱抵抗体109の外側の領域に配置されている。言い換えれば、基板101に垂直な方向からみて、前記2つの電極のうちの一方の電極(110−1)が発熱抵抗体109と重なる位置に配置され、他方の電極(110−2)が発熱抵抗体109と重ならない位置に配置されている。
本実施形態において電極部110−1,110−2の材料はTa,Pt,Ir,Ru等から選ばれる白金族を用いて構成されているため、耐キャビテーション(発泡の衝撃力に耐える)機能を有する。
泡検知素子110は検知電極部110−1と110−2の通電情報を用いて初期発泡を検知するもので、発熱抵抗体109上で発生する気泡が十分な吐出を行なえる大きさでない場合や不均一な気泡が成長したときは、泡検知素子110の電極部対(110−1,110−2)はインクを介して電気的に導通している状態にある(泡検知素子110のON状態:図4のT1やT3の状態)。
一方、発熱抵抗体109の温度が上がって、検知電極部110−1を含む発熱抵抗体109の表面に接するインクが発泡により移動すると、電極部間(110−1,110−2)にインクが介在しなくなり、該電極部間の導通がなくなる、もしくは変化する(泡検知素子110のOFF状態:図4のT2の状態)。これにより、十分に吐出可能に成長した発熱抵抗体109上の泡を検知することが出来る。このように駆動素子120は、該電極部間の通電情報を泡検知素子の情報とし、これと制御信号を用いて駆動を制御されることで適切な発泡エネルギーで動作されることができる。
なお、図1に示した例では、発熱抵抗体層105上に電極配線層106を配置しているが、電極配線層106を基体101または蓄熱層102上に形成し、その一部を部分的に除去してギャップを形成した上で発熱抵抗体層を配置する構成を採用してもよい。
以上のように構成された基板の上には、図1(b)に示すように流路形成部材140が接合されている。流路形成部材140は、発熱抵抗体109を包囲する液室142を含む流路と、液体の吐出を行うために発熱抵抗体109に対応して形成され液室142に連通する吐出口141とを備えている。当該ヘッド用基板には、液室142にインクを供給する供給口130が形成されている。図1(a)では、検知電極部110と液室142との位置を示すために流路形成部材140の一部を破線で示している。上記の検知電極部110−1は一の液室142内の、発熱抵抗体109の上側に配置され、もう一方の対向電極部110−2は当該一の液室142内の、発熱抵抗体109の上に重ならない領域に配置される。
次に、本実施形態に係る駆動回路について説明する。
図3は、本実施形態に適用される回路例を示した図である。
発熱抵抗体109(ヒータ)と駆動素子120(トランジスタ)が直列接続され、発熱抵抗体109の駆動素子120とは接続されていない側の端子は電源(不図示)に接続され、駆動素子120の発熱抵抗体109とは接続されていない側の端子は接地されている。
泡検知素子110と制御信号入力部111はand回路112の2つの入力端子にそれぞれ接続され、駆動素子120を成すトランジスタのベース側はand回路112の1つの出力端子と接続されている。and回路112は泡検知素子110と制御信号入力部111の両方から信号が入力されると駆動素子120にベース電流を流し、これによって、駆動素子120がオン動作する。つまり、発熱抵抗体109に電源の電流が流れる。なお、泡検知素子110からand回路112への信号入力は、前述したように泡検知素子110がON状態のとき(電極部110−1,110−2がインクを介して電気的に導通しているとき)に行われる。
図4の(a),(b)は、制御信号入力部111、泡検知素子110、発熱抵抗体109、及び駆動素子120それぞれのON/OFFのタイミングチャートの例である。
タイミングT1では、制御信号入力部111と泡検知素子110の両方がON状態(制御信号があり、泡検知素子の電極部110−1,110−2間が導通)にされていることが駆動素子120を動作させ、発熱抵抗体109が発熱しインクが吐出する。
通常、発泡前はインクが液室142内を満たしており、電極部110−1,110−2間が導通されているので、液体の吐出前は、泡検知素子110はONの状態である。そこへ制御信号入力部111がONになると駆動素子120がONとなり、発熱抵抗体109がONとなることで発熱抵抗体109上のインクが発泡する。
その後吐出に必要なエネルギーまでその泡が成長すると、泡検知素子110がOFFの状態になる。これにより駆動素子120がOFFとなり、発熱抵抗体109もOFFになる(タイミングT2)。
発熱抵抗体109がOFFになって泡が縮小することで液室142内にインクが補充されると、泡検知素子110はONの状態になる。このタイミングで制御信号入力部111の制御信号はOFFの状態にされる(タイミングT3)。このため、再び制御信号が入力されるまで、駆動素子120および発熱抵抗体109はOFFのままである。
このような制御により、基体101への過剰な熱ストレスを低減し、省エネでかつ安定した印刷の実現が可能となる。
なお、上記の泡検知素子110の検知電極部110−1と対向電極部110−2とがインクを介して導通した状態となるために、本実施形態では導電性を有するインクが用いられる。
以下、上記実施形態のより具体的な構成を例示する。
(実施例1)
実施例1のインクジェット記録ヘッドは、図1(a)及び(b)を参照すると、基板101、駆動素子120、供給口130、配線106、発熱抵抗体109、流路形成部材140、および蓄熱層102を有する。
発熱抵抗体109と駆動素子120であるトランジスタとが、シリコン基板である基板101上に形成される。
駆動素子120は、通常のIC製造工程と同じように、イオン注入と基板101上にゲート酸化膜と素子分離用酸化膜を形成することを実施して形成される。
ゲート用配線のポリシリコンを成膜した後に、ゲート酸化膜の一部をエッチングで除去し、スパッタ法により、ポリシリコン上に、ドレイン、ソース、Al等の配線を形成する。
その後、CVD法により、SiO、SiN、SiON、SiOC、SiCN等の蓄熱層102である層間絶縁膜を形成する。反応性スパッタリング法により、TaSiN等の発熱抵抗体109を形成し、その上にAl等の配線106を形成する。CVD法により、SiNやSiCN膜の保護膜層107(絶縁膜)を形成する。スパッタリング法により、Ta、Rt、IrもしくはRuで耐キャビテーション層(以下、耐キャビ層と略す)108を形成する。
耐キャビ層108をCl、BL、Ar等の混合ガス用いたドライエッチング法で加工することにより、泡検知素子110を形成する。つまり、このドライエッチング加工により、発熱抵抗体109の上に電極110−1を形成し、これと分離して対向する電極110−2を発熱抵抗体109と供給口130との間の位置に形成する。
このようにして、泡検知素子110を構成する2つの電極のうちの一方の電極110−1を発熱抵抗体109の上に配置し、他方の電極110−2を発熱抵抗体109の上に重ならない領域に配置している。これにより、発熱抵抗体109に対して液体吐出のための十分な発泡エネルギーを投入する前に発熱抵抗体109への駆動信号が遮断される可能性を抑制でき、初期発泡を正確に検知し、駆動素子120を制御することができる。
なお、発熱抵抗体109上の電極110−1の形状を発熱抵抗体109の形状に合わせて四角形としている。この部分が、発熱抵抗体109の中心から広がって発熱抵抗体109の外周より内側に設けられ、かつ、インクを吐出するために必要な発泡の大きさ(必要発泡領域)以上の面積を備えていることがより好ましい。このように設けることで、電極110−1によって発熱部上に溝状のくぼみや不規則な段差が生じないので、より安定的な発泡が可能となる。
保護膜107の一部をエッチングにより開口して、配線106を露出させることで、電源や、駆動素子120を動作させるための制御信号、泡検知素子110等と接続する外部接続電極を形成する。
以上のように基板101上に駆動素子120、配線106、発熱抵抗体109、蓄熱層102を形成した後に、後に流路になる除去可能な部材上に、スピンコート法で樹脂材である流路形成部材140を形成し、フォトリソグラフィーを用いて、複数の吐出口141および液室142を形成する。このとき、各々の液室142内に発熱抵抗体109ならびに2つの電極110−1,110−2からなる泡検知素子110が配置される。
基板101の裏面より、異方性エッチング法、サンドブラスト法、ドライエッチング法などを用いて、液室142に連通する供給口130を形成する。
図3に示すように、駆動素子120に配線106で外部からand回路112を接続し、and回路112に泡検知素子110と制御信号入力部111を接続して、発熱抵抗体109を制御する。
図5は、発熱抵抗体109上での泡の発生と広がりを例示した図である。図5の(a)−1と(a)−2は、膜沸騰による泡150がまだ十分に、発熱抵抗体109上の泡検知素子110の一方の電極110−1を覆っていない状況を示している。
上記泡150がさらに広がると、図5の(b)−1と(b)−2に示すように泡150が電極110−1を完全に覆う状況になる。液室142のうちのインク供給口130に連通する部分は他の部分よりもよりも液体の抵抗が小さいために、成長した泡150は、インク供給口130が在る方向に広がりやすい。そのため、泡検知素子110のもう一方の電極110−2をインク供給口130側に配置することで、泡検知をしやすくなる。
以上の工程を経て、インクジェット記録ヘッドは製造される。
図1に示した構成のヘッドで液滴を吐出した結果、図6に示すように、駆動素子の駆動時間が従来よりも短くなり、耐キャビ層108の表面温度が下がることで、1×10回液滴を吐出させても省エネルギー(電力低減)と安定な印刷を実現できる。
(実施例2)
次に、実施例2のインクジェット記録ヘッドを説明する。図2の(a)及び(b)に実施例2のインクジェット記録ヘッドを示し、(a)はその模式的平面図、(b)は(a)におけるA−A’線に沿って基板を垂直に切断した状態で示す模式的断面図である。
実施例2は、泡の成長を考慮に入れてより確実に発泡を検知するための構成である。実施例2のインクジェット記録ヘッドは、基板101、駆動素子120、供給口130、配線106、発熱抵抗体109、流路形成部材140、および蓄熱層102を有する。
発熱抵抗体109と駆動素子120であるトランジスタとが、シリコン基板である基板101上に形成される。
駆動素子120は、通常のIC製造工程と同じように、イオン注入と基板101上にゲート酸化膜と素子分離用酸化膜を形成することを実施して形成される。
ゲート用配線のポリシリコンを成膜した後に、ゲート酸化膜の一部をエッチングで除去し、スパッタ法により、ポリシリコン上に、ドレイン、ソース、Al等の配線を形成する。
その後、CVD法により、SiO、SiN、SiON、SiOC、SiCN等の蓄熱層102である層間絶縁膜を形成する。反応性スパッタリング法により、TaSiN等の発熱抵抗体109を形成し、その上にAl等の配線106を形成する。CVD法により、SiNやSiCN膜の保護膜層107(絶縁膜)を形成する。スパッタリング法により、Ta、Rt、IrもしくはRuで耐キャビテーション層(以下、耐キャビ層と略す)108を形成する。
耐キャビ層108をCl、BL、Ar等の混合ガス用いたドライエッチング法で加工することにより、泡検知素子110を形成する。つまり、このドライエッチング加工により、発熱抵抗体109の上に電極110−1を形成し、これと分離して対向する電極110−2を発熱抵抗体109を囲うように形成する。本実施例では、矩形である発熱抵抗体109の三辺に沿って電極110−2を配置した構成である。
このようにして、泡検知素子110を構成する一対の電極のうちの一方の電極110−1を発熱抵抗体109の上に配置し、他方の電極110−2を発熱抵抗体109の上に重ならない領域に配置している。これにより、発熱抵抗体109に対して液体吐出のための十分な発泡エネルギーを投入する前に駆動信号が遮断される可能性を抑制でき、初期発泡を正確に検知し、駆動素子120を制御することができる。
なお、実施例1のように本実施例もまた、電極110−1の形状が発熱抵抗体109の形状に合わせて四角形にされ、この電極部110−1は、発熱抵抗体109の中心から広がって発熱抵抗体109の外周より内側に設けられ、かつ、インクを吐出するために必要な発泡の大きさ(必要発泡領域)以上の面積を備えていることが望ましい。
保護膜107の一部をエッチングにより開口して、配線106を露出させることで、電源や、駆動素子120を動作させるための制御信号、泡検知素子110等と接続する外部接続電極を形成する。
以上のように基板101上に駆動素子120、配線106、発熱抵抗体109、蓄熱層102を形成した後に、後に流路になる除去可能な部材上に、スピンコート法で樹脂材である流路形成部材140を形成し、フォトリソグラフィーを用いて、複数の吐出口141および液室142を形成する。このとき、各々の液室142内に発熱抵抗体109ならびに2つの電極110−1,110−2からなる泡検知素子110が配置される。
基板101の裏面より、異方性エッチング法、サンドブラスト法、ドライエッチング法などを用いて、液室142に連通する供給口130を形成する。
図3に示したように、駆動素子120に配線106で外部からand回路112を接続し、and回路112に泡検知素子110と制御信号入力部111を接続して、発熱抵抗体109を制御する。
以上の工程を経て、インクジェット記録ヘッドは製造される。
図2に示した構成のヘッドで液滴を吐出した結果、実施例1(図1の構成)のときよりも省エネルギー(電力低減)と安定な印刷を実現できる。
101 基板
109 発熱抵抗体
110 泡検知素子
110−1 泡検知素子を成す2つの電極のうちの一方の電極(検知電極部)
110−2 泡検知素子を成す2つの電極のうちのもう一方の電極(対向電極部)
130 供給口
141 吐出口
142 液室

Claims (5)

  1. 液体の吐出を行う吐出口と、
    前記吐出口と連通する液室と、
    前記液室の内側の、前記吐出口に対応する位置に配置された発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の上側に配置され、前記発熱抵抗体の発熱により生成される泡を検知することで前記発熱抵抗体の駆動を制御するための泡検知素子と、を備えた基板と、
    を有する液体吐出ヘッドにおいて、
    前記泡検知素子は前記液室の内側に2つの電極を備えており、
    前記基板に垂直な方向からみて、前記2つの電極のうちの一方の電極が前記発熱抵抗体と重なる位置に配置され、前記2つの電極のうちの他方の電極が前記発熱抵抗体と重ならない位置に配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  2. 前記他方の電極が、前記液室に液体を供給する供給口と前記発熱抵抗体との間に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記一方の電極は、耐キャビテーション層を兼ねることを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記一方の電極の材料が、Ta,Pt,Ir,Ruから選ばれることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記一方の電極は、前記発熱抵抗体より内側に形成され、前記一方の電極の面積は、液体を吐出するために必要な発泡の大きさ以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018001748A (ja) * 2016-06-23 2018-01-11 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
JP2021183426A (ja) * 2015-04-10 2021-12-02 船井電機株式会社 流体プリントヘッドおよび流体プリンタ

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9277180B2 (en) * 2014-06-30 2016-03-01 International Business Machines Corporation Dynamic facial feature substitution for video conferencing
JP7134752B2 (ja) * 2018-07-06 2022-09-12 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド
JP7148379B2 (ja) * 2018-12-06 2022-10-05 キヤノン株式会社 記録装置及び最小吐出エネルギーの決定方法
JP7317521B2 (ja) * 2019-02-28 2023-07-31 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル生成装置およびウルトラファインバブル生成方法
JP7277180B2 (ja) * 2019-02-28 2023-05-18 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル生成装置およびウルトラファインバブル生成方法
KR20220002603A (ko) 2019-06-17 2022-01-06 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 가열 구성요소 보호 및 상태를 감지를 위한 캐비테이션 플레이트
JP2021069993A (ja) * 2019-10-31 2021-05-06 キヤノン株式会社 ウルトラファインバブル生成装置およびその制御方法
CN111024295B (zh) * 2019-12-30 2021-06-25 中国科学院理化技术研究所 电阻式微流体压力传感器
JP2023009582A (ja) * 2021-07-07 2023-01-20 キヤノン株式会社 記録装置及び制御方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001146022A (ja) * 1999-11-17 2001-05-29 Canon Inc インクジェット記録装置、情報処理装置およびインク残量低下の判別方法
JP2002205398A (ja) * 2001-01-10 2002-07-23 Canon Inc インクジェット記録用ヘッド
JP2004009491A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Canon Inc インク状態検出機構
JP2005231175A (ja) * 2004-02-19 2005-09-02 Canon Inc インクジェット記録ヘッド

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69328134T2 (de) 1992-06-23 2000-09-21 Canon Kk Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf und Verfahren seiner Herstellung
US6652053B2 (en) * 2000-02-18 2003-11-25 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for ink-jet printing head, ink-jet printing head, ink-jet cartridge, ink-jet printing apparatus, and method for detecting ink in ink-jet printing head
KR20050060288A (ko) 2003-12-16 2005-06-22 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드
US7172268B2 (en) 2003-12-26 2007-02-06 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet head, method for driving the same, and ink jet recording apparatus
JP2005193535A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッド及びその製造方法、並びにサーマルヘッドのドットアスペクト比調整方法
JP4208793B2 (ja) 2004-08-16 2009-01-14 キヤノン株式会社 インクジェットヘッド用基板、該基板の製造方法および前記基板を用いるインクジェットヘッド
KR20090131176A (ko) 2008-06-17 2009-12-28 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드용 히터 및 그 제조방법
US8210654B2 (en) * 2010-05-28 2012-07-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device with electrodes to generate electric field within chamber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001146022A (ja) * 1999-11-17 2001-05-29 Canon Inc インクジェット記録装置、情報処理装置およびインク残量低下の判別方法
JP2002205398A (ja) * 2001-01-10 2002-07-23 Canon Inc インクジェット記録用ヘッド
JP2004009491A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Canon Inc インク状態検出機構
JP2005231175A (ja) * 2004-02-19 2005-09-02 Canon Inc インクジェット記録ヘッド

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021183426A (ja) * 2015-04-10 2021-12-02 船井電機株式会社 流体プリントヘッドおよび流体プリンタ
JP7173247B2 (ja) 2015-04-10 2022-11-16 船井電機株式会社 流体プリントヘッドおよび流体プリンタ
JP2018001748A (ja) * 2016-06-23 2018-01-11 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置

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