JP2016210085A - 液体吐出ヘッド及び該ヘッドのクリーニング方法、並びに記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】印字品位に影響を与えることなく配線材料の水素脆化を抑制できる、液体吐出ヘッド及びそのクリーニング方法を提供する。【解決手段】対向電極１３２への配線１３６を加熱する手段１４０を設け、クリーニング中もしくはクリーニング後に第二の電気熱変換部１５２をパルス駆動することにより、配線内の水素を追いだし、配線の水素脆化を抑制する。【選択図】図１
Description
本発明は、液体吐出方式によりインクを吐出して記録媒体に記録を行うための液体吐出ヘッド及び該ヘッドのクリーニング方法に関するものである。また、本発明は、該ヘッドを備える記録装置に関する。
液体吐出方式（インクジェット記録方式）は、液体吐出ヘッドに設けられた吐出口から液体（例えばインク）を吐出させ、これを紙などの被記録材に付着させて記録を行うものである。電気熱変換素子が発生する熱エネルギーにより生ずる液体の発泡を利用して液体を吐出する方式のインクジェット記録方式は、高画質及び高速記録が可能である。
この種の液体吐出ヘッドの一般的な構成は、複数の吐出口と、この吐出口に連通する流路と、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複数の電気熱変換素子とを有する。そして、電気熱変換素子は発熱抵抗体及びこれに電力を供給するための電極によって構成され、この電気熱変換素子が、例えば窒化珪素などの絶縁性をもつ下部保護層により被覆されることで、インクと電気熱変換素子間での絶縁性が確保される。
液体吐出時における電気熱変換素子の発熱部は、高温に曝されるとともに、液体の発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃やインクによる化学的作用を複合的に受けることになる。このため発熱部には、キャビテーションによる衝撃やインクによる化学的作用から発熱抵抗体を保護するため、上部保護層が設けられる。この上部保護層の表面は７００℃付近まで昇温し、かつインクに接する為、耐熱性、機械的特性、化学的安定性、耐アルカリ性等に優れた膜特性が要求される。
また、インクに含まれる色材及び添加物などが高温加熱により分子レベルで分解され、「コゲ」と呼ばれる難溶解性の物質に変化する現象が生じる。このコゲが上部保護層上に物理吸着すると、発熱抵抗体からインクへの熱伝導が不均一になり、吐出したインクの速度が低下する、発泡が不安定になる、吐出に必要なエネルギーが増加するといった問題が生じる。
そこで、特許文献１には、上部保護層の表面をイリジウムやルテニウムなどの電気化学反応によって溶出可能な材料で構成することで、コゲを除去する技術が開示されている。
特許文献１に示されるコゲ除去のクリーニング方法は、電気化学反応を利用したものである。つまり、溶出可能な材料で形成された上部保護層をアノード電極とし、液体を介して導通可能な位置に配置された対向電極をカソード電極として、両電極間に電圧を印加することにより、液体中へ該材料を溶出させると同時にコゲを除去している。
このとき、対向電極においては、液体中の水素イオンが還元され水素原子となり、二つの水素原子が再結合することにより、水素ガスが発生する。ここで、水素原子が、スムースに再結合し系外へ排出されれば問題はない。しかしながら、水素の発生スピードが速くなったり、発生時間が長くなったりしてこの排出過程が律速する。このような場合、対向電極や、対向電極に電気的に接続された配線を形成する材料内へ水素原子が吸収され、これら材料の中で再結合し、水素脆化と呼ばれる材料劣化を引き起こし易くなる。水素脆化の問題は排出過程の律速に拘わらず、クリーニング回数の増加によっても起こり得る。コゲ除去を何回か繰り返すうちに材料の劣化部分は割れるなどして断線し、クリーニング動作ができなくなり、アノード電極が残存しているにも拘わらず、ヘッド寿命となる。したがって、予定していたヘッド寿命よりも早期にヘッド寿命がきてしまうことになる。
特に商業印刷の分野においては、印字品質を向上するためにクリーニング頻度が増加する傾向にある。このため、クリーニングによる装置の停止時間を極力抑えるために高い電圧でのクリーニングが行われていることがある。それに伴い水素の発生スピードが速くなったり、発生時間が長くなったりして、水素発生量が増加することから対向電極配線の断線が顕在化し易くなり、その対策が求められるようになった。
上記の水素脆化の対策として、一般的には、数百℃、数時間にわたる熱処理が行われる。しかしながら、インクジェットヘッドにおいてこのような熱処理を行うと、インクの変質や液室内におけるインクの固着を引き起こし、正常な印字が阻害される懸念がある。
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、印字品位に影響を与えることなく配線材料の水素脆化を抑制できる、液体吐出ヘッド及びそのクリーニング方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一形態に係る液体吐出ヘッドは、
液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する手段を有することを特徴とする。
液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する手段を有することを特徴とする。
また、本発明の一形態に係る液体吐出ヘッドのクリーニング方法は、
液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドにおける、前記上部電極の上に堆積するコゲを前記上部電極の電気化学反応による溶出と同時に除去するクリーニング動作を含む液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記クリーニング動作中、または前記クリーニング動作後に前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する工程を含むことを特徴とする。
液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドにおける、前記上部電極の上に堆積するコゲを前記上部電極の電気化学反応による溶出と同時に除去するクリーニング動作を含む液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記クリーニング動作中、または前記クリーニング動作後に前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する工程を含むことを特徴とする。
さらに、本発明の一形態に係る記録装置は、
液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室内に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
前記上部電極と対向電極との間に電圧を印加することにより、前記上部電極の上に堆積するコゲを、前記上部電極の溶出と共に除去する処理を行うクリーニング手段と、
前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する手段と、
を有することを特徴とする。
液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室内に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
前記上部電極と対向電極との間に電圧を印加することにより、前記上部電極の上に堆積するコゲを、前記上部電極の溶出と共に除去する処理を行うクリーニング手段と、
前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する手段と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、対向電極周辺でクリーニング動作中に水素発生の影響を受ける配線材料を加熱することで、断線の原因となる水素脆化を抑制することができる。
この結果、予定ヘッド寿命までクリーニング動作を確実に行うことができ、液体吐出ヘッドの吐出特性を安定させ、信頼性のある高品位の画像記録を行うことが可能となる。
本発明の特徴は、対向電極周辺の液室内に位置する対向電極配線を加熱することで、クリーニング時に発生する水素による対向電極配線の劣化を抑制することである。対向電極配線の液室内に位置する部分は、対向電極周辺で液室内の液体と接触する部分である。また、対向電極周辺とは、対向電極で発生した水素に曝される領域を示す。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
（１．本発明の液体吐出ヘッドの説明）
図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるクリーニング手段１３０及び加熱手段１４０を模式的に示す図である。
（１．本発明の液体吐出ヘッドの説明）
図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドにおけるクリーニング手段１３０及び加熱手段１４０を模式的に示す図である。
本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドは、半導体素子（不図示）の形成された液体吐出ヘッド用基板１００と、液体吐出口１２１と、液体吐出口１２１に連通する液室１１７を規定する流路形成部材１２０とを備えている。基板１００には、液体吐出口１２１に対応する熱作用部１０８が設けられ、液室１１７内の液体（インク）に吐出エネルギーとなる熱を付加する。発熱部１０８は基板１００に液室１１７内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層（不図示）で保護された第一の電気熱変換部１５１によって加熱される部分である。第一の電気熱変換部１５１の上方には密着配線層１１６とその上に上部電極１３１が設けられている。本実施形態に係るクリーニング手段１３０は、熱作用部１０８となる上部電極１３１表面に所定回数の液体吐出を行って形成されるコゲを除去するため、上部電極１３１と対になる電極として、対向電極１３２が設けられている。上部電極１３１は、インクの発泡に伴う化学的、物理的衝撃から第一の電気熱変換部１５１を守る保護層としての機能と、クリーニング処理に際してコゲを除去する役割を持つ。
また、上部電極１３１と対向電極１３２とは電源１３３，スイッチ１３４を経由する配線経路１３５により電気的に接続されており、液室１１７内の液体を介して電気的な閉回路を形成し得る。この閉回路を構成する構成要素をまとめてクリーニング手段１３０と呼ぶ。記録（印刷）動作中は、熱作用部１０８において所定回数の熱エネルギーを付与するが、その間はこの閉回路はスイッチ１３４が開放されているか、電源１３３からの電力供給を停止している。熱作用部１０８となる上部電極１３１の表面にコゲがある程度溜まった後に、クリーニング動作（コゲ除去）を行う。コゲ除去は、この回路を閉じることで、上部電極１３１とインクとの界面で電気化学反応を生起する。この電気化学反応により、上部電極１３１の表面をインク中に溶出させることで、上部電極１３１の表面に付着したコゲを除去する。液体吐出ヘッド内には、上部電極１３１、対向電極１３２及び配線経路１３５の一部を構成する配線層が含まれ、液体吐出ヘッドの外部にスイッチ１３４、電源１３３が含まれる。スイッチ１３４は、場合よっては液体吐出ヘッドの内部に含まれることがある。液体吐出ヘッド内に含まれるクリーニング手段を内部クリーニング手段、液体吐出ヘッド外のクリーニング手段を外部クリーニング手段と呼ぶことがある。
本実施形態では、液体吐出ヘッド用基板１００には、対向電極１３２及び対向電極１３２直下の密着配線層１３６の下方に、第二の電気熱変換部１５２が設けられる。
この第二の電気熱変換部１５２には、電圧を印加する電源１４３、スイッチ１４４を経由する配線経路１４５により電気的に接続されている。第二の電気熱変換部１５２及び第二の電気熱変換部１５２を駆動する回路を構成する構成要素をまとめて対向電極配線を加熱する手段（加熱手段１４０）と呼ぶ。液体吐出ヘッド内には、配線経路１４５の一部が含まれ、外部回路として、電源１４３、スイッチ１４４が含まれる。スイッチ１４４は、場合よっては液体吐出ヘッドの内部に含まれることがある。第二の電気熱変換部１５２を駆動する回路は、第一の電気熱変換部１５１を駆動する回路と同様の回路構成とすることができ、第一の電気熱変換部１５１を駆動する回路の一部が第二の電気熱変換部１５２を駆動する回路の一部を兼ねていてもよい。第一の電気熱変換部１５１を駆動する回路は、従来公知の回路構成であり、液体吐出ヘッド用基板１００に設けられた不図示の半導体素子や、後述する記録装置内に設けた電源回路などを含んで構成される。したがって、第二の電気熱変換部を駆動する回路の一部が液体吐出ヘッドの内部に設けられており、該回路の残部が液体吐出ヘッドの外部に設けられていてもよい。
本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの配線レイアウトを例示する上面図を図２に、図２におけるＡ−Ａ’線での断面図を図３に、それぞれ示す。液体吐出ヘッド用基板１００には、図３に示すように、シリコンなどの基板１０１上にＳｉＯ２，ＳｉＮなどの絶縁材料からなる蓄熱層１０２介して、発熱抵抗体層１０３が設けられている。発熱抵抗体層１０３は、ＴａＳｉＮ等の公知の材料で構成される。発熱抵抗体層１０３上にはＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料からなる配線としての配線層１０４が設けられる。配線層１０４の一部を除去したギャップ間に露出した発熱抵抗体層１０３部分が第一の電気熱変換部１５１及び第二の電気熱変換部１５２となる。配線層１０４上にはＳｉＯ２，ＳｉＮなどの絶縁材料からなり、第一及び第二の電気熱変換部と液室内の液体の接触を遮断する絶縁性の保護層１０５が設けられ、保護層１０５上に密着配線層１１６が設けられる。保護層１０５を含む第一の電気熱変換部１５１の周辺を発熱部と称することがある。密着配線層１１６の一部は、保護層１０５に設けたスルーホール１１０を介して、第一及び第二の電気熱変換部１５１、１５２とは電気的に分離された配線層１０４に接続される（図示せず）。一方、保護層１０５上には、密着配線層１３６を介して、対向電極１３２が設けられている。密着配線層１３６は、保護層１０５に設けたスルーホール１１１を介して、第一及び第二の電気熱変換部１５１、１５２とは電気的に分離された配線層１０４に接続される（図示せず）。上部電極１３１及び対向電極１３２と電気的に接続された配線層１０４は、図１に示す配線経路１３５の一部となる。配線層１０４は、基板端部に設けた端子部（不図示）を介して、後述する記録装置内に設けた外部回路に接続される。本実施形態では、電気的に分離された配線が複数存在する。例えば、一方は保護層下に設けた発熱抵抗体層１０３と配線層１０４の積層からなる配線のうち、配線層１０４にギャップを設けて第一の電気熱変換部１５１となる配線である。また、他方は配線層１０４にギャップを設けて第二の電気熱変換部１５２となる配線であり且つ配線経路１４５の一部となる配線と、配線経路１３５の一部となる配線である。
密着配線層１１６及び１３６は、上部電極１３１、対向電極１３２と保護層１０５との密着性を向上させる層であり、また、導電性材料を用いることで、配線経路１３５の一部ともなる。また、第一の電気熱変換部１５１で発生した熱を液体と接する熱作用部１０８に熱損失なく伝達する良好な熱伝導性を示す材料であることが好ましい。密着配線層１１６及び１３６は、これらの特性を満たす限りはいずれの材料も用いることができるが、部分的に液室内の液体と接触する場合には、耐液性を有する材料であることが好ましい。また密着配線層１１６は、クリーニング時に上部電極１３１の電気化学反応による溶出を行う電圧で、上部電極１３１よりも溶出しにくい材料であり、表面に不働態膜を形成するタンタル（Ｔａ）やニオブ（Ｎｂ）などバルブメタルが好ましく使用できる。密着配線層１３６も同様のバルブメタルを好ましく使用できる。同じ材料を使用することで、密着配線層１１６及び１３６を同時に形成することができる。本発明においては、密着配線層１３６が対向電極配線となる。また、密着配線層１１６を上部電極配線ということがある。特に、対向電極配線となる密着配線層１３６がＴａまたはＮｂを含む材料で形成されていると、不働態膜である酸化皮膜が水素により還元されて配線保護機能が低下し、水素脆化を受けやすくなる。このため、これら材料を使用する対向電極配線では、本発明に係る対向電極配線加熱手段１４０での加熱処理がより有効である。
上部電極１３１は、電気化学反応によって液体中に溶出してコゲ除去するという本来的な機能のほかに、第一の電気熱変換部１５１を物理的・化学的衝撃からの保護する上部保護層としての機能を有する。また、第一の電気熱変換部１５１で発生した熱を液体に伝達する熱作用部１０８として良好な熱伝導性を示すことが要求される。電気化学反応による金属の溶出の有無は、一般に種々の金属の電位−ｐＨ図を見れば把握することが可能である。上部電極１３１の材料としては、好ましい溶出領域をもち、かつ７００℃程度の加熱により強固な酸化膜を形成しない材料が好ましく使用できる。このような材料として、ＩｒまたはＲｕの単体、あるいはＩｒと他の金属との合金もしくはＲｕと他の金属との合金を選定することが好ましい。特に、コゲ除去としての機能は、ＩｒまたはＲｕの含有率が多いほど電気化学反応が効率良く進行するので、それぞれの金属単体の場合が最も好ましいものである。しかしながら、Ｉｒ合金もしくはＲｕ合金の場合であっても、本発明の効果を得ることができるものである。このように、少なくとも、ＩｒまたはＲｕを含む材料であれば本発明の効果を得られるものである。
対向電極１３２は、上部電極１３１と同様に液室内の液体に接することから、液体に接しても電気的に安定な材料であれば、いずれの材料も使用できる。例えば、上部電極１３１と同じ金属材料を用いることができる。上部電極１３１と同じ金属材料を用いると、上部電極１３１と同時に、対向電極１３２を形成することができる。
図４は、本発明の一実施形態例になる液体吐出ヘッド１の部分破断斜視図を示す。この液体吐出ヘッド１は、所定のピッチで熱作用部１０８（上部電極１３１）が形成された素子列を、基板１００を貫通する液体供給路１０７を挟んで２列並列させてなる液体吐出ヘッド用基板１００を有している。この液体吐出ヘッド１は、図２に示すような配線レイアウトを採用することができる。本発明の液体吐出ヘッドは、図４に示す例に限定されず、多色に対応したヘッド、例えば、各色に対応した吐出口列を並列に配置したものや、各色に対応した吐出口列を直列に配置したものであってもよい。
（２．クリーニング動作（コゲ除去動作）の説明）
本発明のコゲ除去動作は、上部電極１３１をアノード電極、対向電極１３２をカソード電極とし、電解液である液体（インク）との電気化学反応を利用する。アノード電極である上部電極１３１を溶出させることで、堆積したコゲを上部電極１３１の溶出と共に除去することができる。なお、コゲ除去動作時に、特許文献１に開示されているように、上部電極１３１と対向電極１３２の極性を反転させると、コゲ除去動作時に電極表面に吸着ないしは引き寄せられた液体中の成分を液体中に再放出することが可能となる。極性を反転させると上部電極１３１上で水素が発生し、その周辺の上部電極配線（密着配線層１１６）が水素に曝されるが、第一の電気熱変換部１５１を駆動する液体吐出の際に加熱されるため、上部電極配線の水素脆化の影響は殆どない。もちろん、クリーニング動作中に第一の電気熱変換部１５１を駆動して、上部電極配線から積極的に水素を追い出す様にしてもよい。
本発明のコゲ除去動作は、上部電極１３１をアノード電極、対向電極１３２をカソード電極とし、電解液である液体（インク）との電気化学反応を利用する。アノード電極である上部電極１３１を溶出させることで、堆積したコゲを上部電極１３１の溶出と共に除去することができる。なお、コゲ除去動作時に、特許文献１に開示されているように、上部電極１３１と対向電極１３２の極性を反転させると、コゲ除去動作時に電極表面に吸着ないしは引き寄せられた液体中の成分を液体中に再放出することが可能となる。極性を反転させると上部電極１３１上で水素が発生し、その周辺の上部電極配線（密着配線層１１６）が水素に曝されるが、第一の電気熱変換部１５１を駆動する液体吐出の際に加熱されるため、上部電極配線の水素脆化の影響は殆どない。もちろん、クリーニング動作中に第一の電気熱変換部１５１を駆動して、上部電極配線から積極的に水素を追い出す様にしてもよい。
（３．記録装置の説明）
図５は本実施形態に係る記録装置５００の概略構成例を示すものである。
図示の記録装置５００において、キャリッジ５０５は無端ベルト５０１に固定され、かつガイドシャフト５０２に沿って移動可能になっている。無端ベルト５０１はプーリ５０３Ａ，５０３Ｂに巻回され、一方のプーリ５０３Ａにはキャリッジ駆動モータ５０４の駆動軸が連結されている。従って、キャリッジ５０５は、モータ５０４の回転駆動に伴いガイドシャフト５０２に沿って往復方向（Ａ方向）に主走査される。
図５は本実施形態に係る記録装置５００の概略構成例を示すものである。
図示の記録装置５００において、キャリッジ５０５は無端ベルト５０１に固定され、かつガイドシャフト５０２に沿って移動可能になっている。無端ベルト５０１はプーリ５０３Ａ，５０３Ｂに巻回され、一方のプーリ５０３Ａにはキャリッジ駆動モータ５０４の駆動軸が連結されている。従って、キャリッジ５０５は、モータ５０４の回転駆動に伴いガイドシャフト５０２に沿って往復方向（Ａ方向）に主走査される。
キャリッジ５０５上には、カートリッジ形態のヘッドユニット４１０が搭載されている。ここで、ヘッドユニット４１０は、液体吐出ヘッド１の吐出口１２１が記録媒体としての用紙Ｐと対向し、かつ吐出口１２１の配列方向が主走査方向（Ａ方向）と異なる方向（例えば用紙Ｐの搬送方向である副走査方向（Ｂ方向））に一致するようにキャリッジ５０５に搭載される。なお、ヘッドユニット４１０は、例えば、図６に示す構成例を有することができる。図６中、４０２は液体吐出ヘッド１に電力を供給するための端子を有するＴＡＢ（Tape Automated Bonding）用のテープ部材である。このテープ部材４０２は、記録装置本体から接点４０３を介して電力や各種信号をやり取りすることができる。４０４は液体（インク）を液体吐出ヘッド１に供給するためのタンクである。すなわち、図６のヘッドユニット４１０は、図５の記録装置５００に装着可能なカートリッジの形態を有するものである。また、ヘッドユニット４１０は、液体吐出ヘッド１とタンク４０４とが別体となったタンク分離型であってもよい。また、液体吐出ヘッド１が複数色に対応したものであってもよい。タンク４０４は、キャリッジ５０５以外に配置し、チューブ等によりキャリッジ５０５に搭載の液体吐出ヘッド１に供給してもよい。液体吐出ヘッド１及びタンク４０４の組は、使用するインク色に対応した個数を設けることができ、図５に図示の例では４色（例えばブラック、イエロー、マゼンタ、シアン）に対応して４組設けられている。
また、図５の記録装置５００には、キャリッジ５０５の主走査方向上の移動位置を検出するなどの目的でリニアエンコーダ５０６が設けられている。リニアエンコーダ５０６の一方の構成要素としてはキャリッジ５０５の移動方向に沿って設けられたリニアスケール５０７があり、このリニアスケール５０７には所定密度で、等間隔にスリットが形成されている。一方、キャリッジ５０５には、リニアエンコーダ５０６の他方の構成要素として、例えば、発光部及び受光センサを有するスリットの検出系５０８及び信号処理回路が設けられている。従って、リニアエンコーダ５０６からは、キャリッジ５０５の移動に伴って、インク吐出タイミングを規定するための吐出タイミング信号及びキャリッジの位置情報が出力される。
記録媒体としての記録紙Ｐは、キャリッジ５０５のスキャン方向と直交する矢印Ｂ方向に間欠的に搬送される。記録紙Ｐは搬送方向上流側の一対のローラユニット５０９及び５１０と、下流側一対のローラユニット５１１及び５１２とにより支持され、一定の張力を付与されて液体吐出ヘッド１に対する平坦性を確保した状態で搬送される。各ローラユニットに対する駆動力は、ここでは図示しない搬送モータから伝達される。
以上のような構成によって、キャリッジ５０５の移動に伴い液体吐出ヘッド１の吐出口１２１の配列幅に対応した幅の記録と用紙Ｐの搬送とを交互に繰り返しながら、用紙Ｐ全体に対する記録が行われる。
なお、キャリッジ５０５は、記録開始時または記録中に必要に応じてホームポジションで停止する。このホームポジションには、各液体吐出ヘッド１の吐出口１２１が設けられた面（吐出口面）をキャッピングするキャップ部材５１３が設けられている。このキャップ部材５１３には、キャップ内に負圧を発生させ、吐出口１２１からインクを吸引して強制的に液室内の液体を排出させる機構（不図示）が接続されている。このような液体を吸引、排出させる機構は、一般に、吸引回復機構と呼ばれ、これによって行われる液体排出動作は吸引回復動作と呼ばれている。この吸引回復動作によって、吐出口１２１の目詰まり等が防止される。
図７は上記構成の記録装置５００における制御系の構成例を示すブロック図である。
図７において、１７００はインタフェースであり、コンピュータ，デジタルカメラ，スキャナ等適宜の形態を有するホスト装置１０００から送られてくるコマンドや画像データを含む記録信号を受信する。また、ホスト装置１０００に対しては必要に応じ記録装置のステータス情報を送出する。制御部９０内には、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＤＲＡＭ１７０３、ゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４、エネルギーテーブル１７２５、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ１７２６が含まれる。ＭＰＵ１７０１は、ＲＯＭ１７０２に記憶された図８について後述するクリーニング処理及びエネルギー設定処理手順に対応した制御プログラムや所要のデータに従って記録装置５００内の各部を制御する。ＲＯＭ１７０２に記憶されるデータとしては、例えば以下のものが挙げられる。
・第一の電気熱変換部１５１に印加する駆動パルスの形状や印加時間などの液体吐出ヘッド１の定常的な駆動条件
・上部電極１３１と対向電極１３２との間に印加する電圧
・加熱手段１４０において第二の電気熱変換部１５２に印加する電圧や駆動パルスの形状や印加時間など。
また、記録媒体搬送の条件、さらにはキャリッジ速度等も含めることができる。
図７において、１７００はインタフェースであり、コンピュータ，デジタルカメラ，スキャナ等適宜の形態を有するホスト装置１０００から送られてくるコマンドや画像データを含む記録信号を受信する。また、ホスト装置１０００に対しては必要に応じ記録装置のステータス情報を送出する。制御部９０内には、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２、ＤＲＡＭ１７０３、ゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４、エネルギーテーブル１７２５、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ１７２６が含まれる。ＭＰＵ１７０１は、ＲＯＭ１７０２に記憶された図８について後述するクリーニング処理及びエネルギー設定処理手順に対応した制御プログラムや所要のデータに従って記録装置５００内の各部を制御する。ＲＯＭ１７０２に記憶されるデータとしては、例えば以下のものが挙げられる。
・第一の電気熱変換部１５１に印加する駆動パルスの形状や印加時間などの液体吐出ヘッド１の定常的な駆動条件
・上部電極１３１と対向電極１３２との間に印加する電圧
・加熱手段１４０において第二の電気熱変換部１５２に印加する電圧や駆動パルスの形状や印加時間など。
また、記録媒体搬送の条件、さらにはキャリッジ速度等も含めることができる。
ＤＲＡＭ１７０３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。また、ＤＲＡＭ１７０３には後述する制御の過程で使用されるフラグ用の領域等を設けておくことができる。ゲートアレイ１７０４は、液体吐出ヘッド１に対する記録データの供給制御を行い、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１及びＤＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。エネルギーテーブル１７２５は、インク吐出に必要なエネルギーを決定するデータ、例えば吐出信号のパルス幅を格納する。不揮発性メモリ１７２６には所要のデータを記録装置の電源オフ時にも保存しておく。また、エネルギーテーブル１７２５には、第二の電気熱変換部１５２に印加するエネルギーを決定するデータを格納することができる。
５０４は図５に示すキャリッジ駆動モータ５０４である。１７０９は搬送モータであり、記録紙Ｐを搬送するための駆動源として用いられる。１７１１は回復系モータであり、図５に示すキャップ部材５１３のキャッピング動作や、吸引回復を行うポンプ等の吸引回復手段の動作における駆動源として用いられる。１７０６、１７０７、１７０８は、それぞれ、キャリッジ駆動モータ５０４、搬送モータ１７０９及び回復系モータ１７１１を駆動するためのモータドライバである。１７０５は液体吐出ヘッド１の駆動や、クリーニング動作及び吐出エネルギー設定動作を行うためのヘッドドライバである。図７では加熱手段１４０を示しているが、加熱手段１４０はヘッドドライバ１７０５に組み込むことができる。
（４．クリーニングシーケンスの説明）
図８は本発明の液体吐出ヘッド１を用いる記録装置５００が実施可能なクリーニング処理手順の一例を示す。
図８は本発明の液体吐出ヘッド１を用いる記録装置５００が実施可能なクリーニング処理手順の一例を示す。
ホスト装置１０００等から記録指示が行われると本手順が開始され、まずホスト装置１０００から記録に係る画像データを受信し、これを記録装置に適合するデータとして展開する（ステップＳ１）。そして当該展開した記録データに基づき、記録用紙Ｐの搬送とキャリッジ５０５の主走査とを交互に行いながら、液体吐出ヘッド１による記録動作を実行する（ステップＳ２）。また、この際、記録ドット数（第一の電気熱変換部１５１の駆動パルス数）のカウントを実施する。
そして１単位（例えば記録用紙１枚分）の記録動作が終了すると、不揮発性メモリ１７２６に格納されているドットカウント値の累積データを読み出し（ステップＳ３）、これに今回カウントしたドット数を加算する（ステップＳ４）。次に、当該加算値が所定の値Ｔｈ（例えば１×１０７）以上となった（Ｙｅｓ）か否（Ｎｏ）かを判定する（ステップＳ５）。
ここで肯定判定（Ｙｅｓ）であれば、クリーニング動作を開始する。
ここで肯定判定（Ｙｅｓ）であれば、クリーニング動作を開始する。
以下、本発明における第一の実施形態について、図８を用いて説明する。第一の実施形態はクリーニング動作中に対向電極周辺の液室内に位置する対向電極配線を加熱する工程を含む。
図１に示す加熱手段１４０において、第二の電気熱変換部１５２（対向電極配線用ヒータともいう）の駆動を開始する（ステップＳ１１）。図１に示すクリーニング手段１３０において、上部電極１３１がアノード側、対向電極１３２がカソード側となるように電圧を印加し、クリーニング動作を実施する（ステップＳ１２）。クリーニング完了後（ステップＳ１３）、対向電極配線用ヒータの駆動を停止する（ステップＳ１４）。
図１に示す加熱手段１４０において、第二の電気熱変換部１５２（対向電極配線用ヒータともいう）の駆動を開始する（ステップＳ１１）。図１に示すクリーニング手段１３０において、上部電極１３１がアノード側、対向電極１３２がカソード側となるように電圧を印加し、クリーニング動作を実施する（ステップＳ１２）。クリーニング完了後（ステップＳ１３）、対向電極配線用ヒータの駆動を停止する（ステップＳ１４）。
対向電極配線用ヒータは、常時数百℃を維持するよりも、パルス電圧で駆動するほうがインクの変質を引き起こさないため好ましい。また、対向電極配線下のヒータにより、インクが発泡するエネルギーの閾値をＥｔｈとし、そのときの熱貫流率ｋ値を１とする。本発明では、対向電極配線用ヒータの駆動条件は、ｋ値が１以上（液体が発泡する値以上）であっても、１未満（液体が発泡する値未満）であっても、構わない。
クリーニング動作では、熱作用部１０８上のコゲが上部電極１３１の表面の電気化学反応による溶出とともに除去される。係るクリーニング動作を行った後には、吐出口１２１付近には溶出した上部電極１３１の形成材料と剥離したコゲとを含む液体（インク）が滞留している。記録品位に影響を及ぼすものでなければ、このインクをそのまま次回の記録動作に用いることで吐出口１２１から吐出させてしまうこともできる。しかし本実施形態では、吸引回復等を実施することで（ステップＳ１５）、そのインクを積極的に排出するようにする。
クリーニング動作では、熱作用部１０８上のコゲが上部電極１３１の表面の電気化学反応による溶出とともに除去される。クリーニング動作に伴って、上部電極１３１の表面が溶出するため、熱作用部１０８における上部電極１３１の膜厚が減少する。このため、高い記録品位を保つためには、発泡に必要なパルス幅の閾値であるＰｔｈを再度測定し、これを記憶更新する（ステップＳ４１、Ｓ４２）。その後、不揮発性メモリ１７２６に格納されているドットカウント値の累積データをクリア（リセット）し（ステップＳ４３）、一連の記録処理を終了する。
一方、ステップＳ５にて否定判定（Ｎｏ）された場合には、上記加算値をもって不揮発性メモリ１７２６に格納されているドットカウント値の累積データを更新し（ステップＳ４４）、記録処理を終了する。
なお、以上の手順では記録動作後にコゲ除去処理ないし回復処理を実施するものとしたが、記録動作に先立って行うようにしてもよい。この場合には、ステップＳ１で展開した記録データに基づいてドットカウントを行い、これをドットカウントの累積値に加算し、その加算値に基づいてコゲ除去処理の実施の有無を判定するようにすることができる。また、所定量の記録動作毎（例えば液体吐出ヘッドの１または数スキャン毎）にコゲ除去処理が実施されるようにすることも可能である。
また、コゲ除去処理後に液体を排出させるための処理としては、上述したような吸引回復に限られない。吐出口に至るインク供給系を加圧することで排出を行わせるものでもよい。また、記録動作とは別に第一の電気熱変換部１５１を駆動してインクを吐出させる処理（予備吐出処理）により排出を行うものでもよい。この場合には、予備吐出のための駆動パルスも上記カウントに反映させることができる。
このように、本実施形態のクリーニング方法では、クリーニング動作を行っている間は、対向電極配線用ヒータが駆動されているため、対向電極にて発生した水素の対向電極配線内への吸蔵は抑制される。そのため、クリーニングを繰り返し行っても、対向電極配線の割れが発生することなく、長期間にわたり安定性に優れたクリーニング処理を実施することが可能となる。
次に、本発明における第二の実施形態について、図９を用いて説明する。第二の実施形態はクリーニング動作後に対向電極周辺の液室内に位置する対向電極配線を加熱する工程を含む。
ドットカウントの加算値を判定するステップＳ５までは、第一の実施形態と同じであり、ここで肯定判定（Ｙｅｓ）であれば、クリーニング動作を開始する。（ステップＳ２１）。その後、所定の時間経過後、クリーニング動作を停止し（ステップＳ２２）、吸引回復を行う（ステップＳ２３）。その後、液室内のインクを排出する（ステップＳ２４）。液体を排出させるための処理としては、吸引回復であっても、吐出口に至るインク供給系を加圧することで排出を行わせるものでもよい。液室内のインクを十分排出した後、対向電極配線用ヒータを駆動して加熱を開始する（ステップＳ２５）。このとき、液室内のインクは排出されているため、インクの変質を考慮することなく、駆動条件を設定して構わないので、直流であってもパルスであってもよい。
ドットカウントの加算値を判定するステップＳ５までは、第一の実施形態と同じであり、ここで肯定判定（Ｙｅｓ）であれば、クリーニング動作を開始する。（ステップＳ２１）。その後、所定の時間経過後、クリーニング動作を停止し（ステップＳ２２）、吸引回復を行う（ステップＳ２３）。その後、液室内のインクを排出する（ステップＳ２４）。液体を排出させるための処理としては、吸引回復であっても、吐出口に至るインク供給系を加圧することで排出を行わせるものでもよい。液室内のインクを十分排出した後、対向電極配線用ヒータを駆動して加熱を開始する（ステップＳ２５）。このとき、液室内のインクは排出されているため、インクの変質を考慮することなく、駆動条件を設定して構わないので、直流であってもパルスであってもよい。
その後、ヒータ駆動を停止して加熱を停止し（ステップＳ２６）、インクを充填する（ステップＳ２７）。以降の工程は、第一の実施形態と同様である。
このように、本実施形態のクリーニング方法では、クリーニング動作中に対向電極配線が吸蔵した水素を、インク排出後に対向電極配線用ヒータを駆動することにより追いだすことができる。液室内にインクがないため、より効果的な駆動条件を設定することができる。
このように、本実施形態のクリーニング方法では、クリーニング動作中に対向電極配線が吸蔵した水素を、インク排出後に対向電極配線用ヒータを駆動することにより追いだすことができる。液室内にインクがないため、より効果的な駆動条件を設定することができる。
続いて、本発明における第三の実施形態について、図１０を用いて説明する。第三の実施形態はクリーニング動作中に対向電極周辺の液室内に位置する対向電極配線を加熱する工程を含む。また、当該加熱工程は液室内の液体を置換しながら行う。
ドットカウントの加算値を判定するステップＳ５までは、第一の実施形態と同じであり、ここで肯定判定（Ｙｅｓ）であれば、吸引回復を開始する（ステップＳ３１）。その後、対向電極配線用ヒータ駆動を開始し（ステップＳ３２）、クリーニング動作を開始する（ステップＳ３３）。所定の時間経過後、クリーニング動作を停止し（ステップＳ３４）、対向電極配線用ヒータ駆動を停止（ステップＳ３５）、吸引回復動作を停止する（ステップＳ３６）。以降の工程は、第一の実施形態と同様である。
ドットカウントの加算値を判定するステップＳ５までは、第一の実施形態と同じであり、ここで肯定判定（Ｙｅｓ）であれば、吸引回復を開始する（ステップＳ３１）。その後、対向電極配線用ヒータ駆動を開始し（ステップＳ３２）、クリーニング動作を開始する（ステップＳ３３）。所定の時間経過後、クリーニング動作を停止し（ステップＳ３４）、対向電極配線用ヒータ駆動を停止（ステップＳ３５）、吸引回復動作を停止する（ステップＳ３６）。以降の工程は、第一の実施形態と同様である。
このように、本実施形態のクリーニング方法では、対向電極配線ヒータ駆動を吸引回復中（液体を置換させる置換動作中）に行うため、変質したインクは廃棄される。そのため、印字への影響を気にすることなく、対向電極配線用ヒータを駆動することができ、より効果的に対向電極配線内の水素を追いだすことができる。
以下、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは無い。
（実施例１）
＜液体吐出ヘッドの製造＞
本実施例の液体吐出ヘッドとして、特許文献１に開示の方法と同様にして図２（又は図３）となるように、Ｓｉで形成された基板１０１上にＳｉＯ２蓄熱層、ＴａＳｉＮ発熱抵抗体層１０３、Ａｌ配線層１０４、ＳｉＮ保護層１０５を順次形成した。なお、第一及び第二の電気熱変換部１５１，１５２はＡｌ配線層１０４の一部をエッチング除去して形成した。その後、保護層１０５上に、密着配線層１１６、１３６としてタンタルを１００ｎｍ形成した後、イリジウム膜を５０ｎｍ成膜した。イリジウム膜をパターニングし、上部電極１３１、対向電極１３２をそれぞれ形成した。その後は、特許文献１と同様に、インク供給路１０７の形成、流路形成部材１２０の形成、その他必要な端子部の形成等を経て液体吐出ヘッドを完成した。なお、本実施例では、図６に示したようなインクタンク一体型のヘッドユニットではなく、インクタンク分離型とした。
＜液体吐出ヘッドの製造＞
本実施例の液体吐出ヘッドとして、特許文献１に開示の方法と同様にして図２（又は図３）となるように、Ｓｉで形成された基板１０１上にＳｉＯ２蓄熱層、ＴａＳｉＮ発熱抵抗体層１０３、Ａｌ配線層１０４、ＳｉＮ保護層１０５を順次形成した。なお、第一及び第二の電気熱変換部１５１，１５２はＡｌ配線層１０４の一部をエッチング除去して形成した。その後、保護層１０５上に、密着配線層１１６、１３６としてタンタルを１００ｎｍ形成した後、イリジウム膜を５０ｎｍ成膜した。イリジウム膜をパターニングし、上部電極１３１、対向電極１３２をそれぞれ形成した。その後は、特許文献１と同様に、インク供給路１０７の形成、流路形成部材１２０の形成、その他必要な端子部の形成等を経て液体吐出ヘッドを完成した。なお、本実施例では、図６に示したようなインクタンク一体型のヘッドユニットではなく、インクタンク分離型とした。
＜コゲ除去実験＞
第一の実施形態について、図８のクリーニング動作手順に従って、上記の液体吐出ヘッドを用いたコゲ除去実験を実施した。
インクは染料マゼンダインクを用いた。実験方法は、まず、新規のインクタンクを液体吐出ヘッドにセットし、熱作用部１０８上にコゲが堆積するように所定条件で第一の電気熱変換部１５１を駆動してコゲ付けをした。表面状態を観察すると、熱作用部１０８には、ほぼ均一にコゲＫと呼ばれる不純物が堆積していた。この状態の液体吐出ヘッドを用いた記録を行うと、コゲＫの堆積により記録品位が低下していることが確認された。対向電極用ヒータ（第二の電気熱変換部１５２）の駆動条件を、インクが発泡するエネルギー閾値をｋ値１．０とした場合、ｋ値０．８となるように設定し、パルス電圧を印加し、クリーニングを行った。クリーニング終了後、パルス電圧を停止し、吸引回復後、印字品位を確認した。
第一の実施形態について、図８のクリーニング動作手順に従って、上記の液体吐出ヘッドを用いたコゲ除去実験を実施した。
インクは染料マゼンダインクを用いた。実験方法は、まず、新規のインクタンクを液体吐出ヘッドにセットし、熱作用部１０８上にコゲが堆積するように所定条件で第一の電気熱変換部１５１を駆動してコゲ付けをした。表面状態を観察すると、熱作用部１０８には、ほぼ均一にコゲＫと呼ばれる不純物が堆積していた。この状態の液体吐出ヘッドを用いた記録を行うと、コゲＫの堆積により記録品位が低下していることが確認された。対向電極用ヒータ（第二の電気熱変換部１５２）の駆動条件を、インクが発泡するエネルギー閾値をｋ値１．０とした場合、ｋ値０．８となるように設定し、パルス電圧を印加し、クリーニングを行った。クリーニング終了後、パルス電圧を停止し、吸引回復後、印字品位を確認した。
この一連の流れ、「新規インクタンクセット、コゲ付け駆動、対向電極配線ヒータ駆動、クリーニング動作、印字品位確認」、を１シーケンスとし、このシーケンスを５サイクル行った。なお、コゲ取り条件は、１０Ｖ４０秒とした。
それぞれのサイクルにおいてシーケンス終了後の熱作用部１０８の表面状態を観察すると、それまで堆積していたコゲＫが除去されていることが確認され、対向電極配線割れも発生していなかった。インクタンク交換後に記録を行うと、記録品位は初期とほぼ同等に回復していた。
それぞれのサイクルにおいてシーケンス終了後の熱作用部１０８の表面状態を観察すると、それまで堆積していたコゲＫが除去されていることが確認され、対向電極配線割れも発生していなかった。インクタンク交換後に記録を行うと、記録品位は初期とほぼ同等に回復していた。
（実施例２）
実施例１における、対向電極ヒータ駆動条件を、ｋ値１．２となるように設定した以外は、実施例１と同じ実験を行った。５サイクルのシーケンス終了後、表面状態を観察すると、コゲＫが除去できていること、対向電極配線割れも起きてないことを確認した。
実施例１における、対向電極ヒータ駆動条件を、ｋ値１．２となるように設定した以外は、実施例１と同じ実験を行った。５サイクルのシーケンス終了後、表面状態を観察すると、コゲＫが除去できていること、対向電極配線割れも起きてないことを確認した。
（比較例１）
対向電極配線用ヒータの駆動を行わなかった以外は、実施例１と同じ条件で、コゲ除去実験を行った。５サイクルのシーケンス終了後、コゲＫの除去残りと、対向電極配線割れが観察された。
対向電極配線用ヒータの駆動を行わなかった以外は、実施例１と同じ条件で、コゲ除去実験を行った。５サイクルのシーケンス終了後、コゲＫの除去残りと、対向電極配線割れが観察された。
（実施例３）
本発明の第二の実施形態ついて、図９のクリーニング動作手順に従って、実施例１で作製した液体吐出ヘッドを用いたコゲ除去実験を実施した。
インクは染料マゼンダインクを用いた。実験方法は、まず、新規のインクタンクを液体吐出ヘッドにセットし、熱作用部１０８上にコゲが堆積するように所定条件で電気熱変換部１５1を駆動してコゲ付けをした。表面状態を観察すると、熱作用部１０８には、ほぼ均一にコゲＫと呼ばれる不純物が堆積していた。この状態の液体吐出ヘッドを用いた記録を行うと、コゲＫの堆積により記録品位が低下していることが確認された。その後、１０Ｖ４０秒のクリーニングを行った。吐出口からの吸引により、液室内のインクを排出した（Ｓ２４）。その後、対向電極用ヒータに、温度が２００℃となるように直流電圧を印加した。
本発明の第二の実施形態ついて、図９のクリーニング動作手順に従って、実施例１で作製した液体吐出ヘッドを用いたコゲ除去実験を実施した。
インクは染料マゼンダインクを用いた。実験方法は、まず、新規のインクタンクを液体吐出ヘッドにセットし、熱作用部１０８上にコゲが堆積するように所定条件で電気熱変換部１５1を駆動してコゲ付けをした。表面状態を観察すると、熱作用部１０８には、ほぼ均一にコゲＫと呼ばれる不純物が堆積していた。この状態の液体吐出ヘッドを用いた記録を行うと、コゲＫの堆積により記録品位が低下していることが確認された。その後、１０Ｖ４０秒のクリーニングを行った。吐出口からの吸引により、液室内のインクを排出した（Ｓ２４）。その後、対向電極用ヒータに、温度が２００℃となるように直流電圧を印加した。
この一連の流れ、「新規インクタンクセット、コゲ付け駆動、クリーニング動作、対向電極配線ヒータ駆動、印字品位確認」、を１シーケンスとし、このシーケンスを５サイクル行った。
それぞれのサイクルにおいてシーケンス終了後の熱作用部１０８の表面状態を観察すると、それまで堆積していたコゲＫが除去されていることが確認され、対向電極配線割れも発生していなかった。インクタンク交換後に記録を行うと、記録品位は初期とほぼ同等に回復していた。
それぞれのサイクルにおいてシーケンス終了後の熱作用部１０８の表面状態を観察すると、それまで堆積していたコゲＫが除去されていることが確認され、対向電極配線割れも発生していなかった。インクタンク交換後に記録を行うと、記録品位は初期とほぼ同等に回復していた。
（実施例４）
本発明の第三の実施形態ついて、図１０のクリーニング動作手順に従って、実施例１で作製した液体吐出ヘッドを用いたコゲ除去実験を実施した。
インクは染料マゼンダインクを用いた。実験方法は、まず、新規のインクタンクを液体吐出ヘッドにセットし、熱作用部１０８上にコゲが堆積するように所定条件で電気熱変換部１５1を駆動してコゲ付けをした。表面状態を観察すると、熱作用部１０８には、ほぼ均一にコゲＫと呼ばれる不純物が堆積していた。この状態の液体吐出ヘッドを用いた記録を行うと、コゲＫの堆積により記録品位が低下していることが確認された。その後、インクタンクのセット、吸引回復、対向用ヒータ駆動、クリーニング動作を行った。
対向電極用ヒータ駆動条件は、ｋ値１．３のパルス電圧とした。クリーニング終了後、パルス電圧を停止し、吸引回復停止後、印字品位を確認した。
本発明の第三の実施形態ついて、図１０のクリーニング動作手順に従って、実施例１で作製した液体吐出ヘッドを用いたコゲ除去実験を実施した。
インクは染料マゼンダインクを用いた。実験方法は、まず、新規のインクタンクを液体吐出ヘッドにセットし、熱作用部１０８上にコゲが堆積するように所定条件で電気熱変換部１５1を駆動してコゲ付けをした。表面状態を観察すると、熱作用部１０８には、ほぼ均一にコゲＫと呼ばれる不純物が堆積していた。この状態の液体吐出ヘッドを用いた記録を行うと、コゲＫの堆積により記録品位が低下していることが確認された。その後、インクタンクのセット、吸引回復、対向用ヒータ駆動、クリーニング動作を行った。
対向電極用ヒータ駆動条件は、ｋ値１．３のパルス電圧とした。クリーニング終了後、パルス電圧を停止し、吸引回復停止後、印字品位を確認した。
この一連の流れ、「新規インクタンクセット、コゲ付け駆動、吸引動作、対向電極配線ヒータ駆動、クリーニング動作、印字品位確認」、を１シーケンスとし、このシーケンスを５サイクル行った。なお、コゲ取り条件は、１０Ｖ４０秒とした。
それぞれのサイクルにおいてシーケンス終了後の熱作用部１０８の表面状態を観察すると、それまで堆積していたコゲＫが除去されていることが確認され、対向電極配線割れも発生していなかった。インクタンク交換後に記録を行うと、記録品位は初期とほぼ同等に回復していた。
それぞれのサイクルにおいてシーケンス終了後の熱作用部１０８の表面状態を観察すると、それまで堆積していたコゲＫが除去されていることが確認され、対向電極配線割れも発生していなかった。インクタンク交換後に記録を行うと、記録品位は初期とほぼ同等に回復していた。
以上の実施例では、通常、１０Ｖで１０〜３０秒のコゲ取り条件を、４０秒に時間を延ばした条件で実施した例を示した。本発明によると、電圧を高めて水素の発生スピードが速いクリーニング条件や、通常の電圧でクリーニング回数が増加する場合においても水素脆化が発生するが、このような場合であっても対向電極配線の割れを防ぐことが可能となる。これらの対策では、記録装置の停止時間を短縮することができる。本発明においては、このような水素脆化による対向電極配線の割れを防ぎ、クリーニング動作を所定の回数まで確実に行うことができる。また、十分なコゲ除去により液体吐出ヘッドの吐出特性を安定させ、信頼性のある高品位の画像記録を行うことが可能となる。したがって、本発明の産業上の利用可能性は極めて高い。
以上の説明では、液体として吐出用の液体（インク）を用いる場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、液体吐出ヘッドのリサイクル時の洗浄液などについても、対向電極付近でクリーニング(コゲ取り)時に水素発生を伴う場合に適用することができる。
１ 液体吐出ヘッド
１００ 液体吐出ヘッド用基板
１０１ Ｓｉ基板
１０２ 蓄熱層
１０３ 発熱抵抗体層
１０４ 配線層
１０５ 保護層
１０７ 液体供給路
１０８ 熱作用部
１１６ 密着配線層
１１７ 液室
１２０ 流路形成部材
１２１ 液体吐出口
１３０ クリーニング手段
１３１ 上部電極
１３２ 対向電極
１３３ 電源
１３４ スイッチ
１３５ 配線経路
１３６ 密着配線層（対向電極配線）
１４０ 加熱手段
１４３ 電源
１４４ スイッチ
１４５ 配線経路
１５１ 第一の電気熱変換部
１５２ 第二の電気熱変換部
１００ 液体吐出ヘッド用基板
１０１ Ｓｉ基板
１０２ 蓄熱層
１０３ 発熱抵抗体層
１０４ 配線層
１０５ 保護層
１０７ 液体供給路
１０８ 熱作用部
１１６ 密着配線層
１１７ 液室
１２０ 流路形成部材
１２１ 液体吐出口
１３０ クリーニング手段
１３１ 上部電極
１３２ 対向電極
１３３ 電源
１３４ スイッチ
１３５ 配線経路
１３６ 密着配線層（対向電極配線）
１４０ 加熱手段
１４３ 電源
１４４ スイッチ
１４５ 配線経路
１５１ 第一の電気熱変換部
１５２ 第二の電気熱変換部
Claims (15)
- 液体吐出口と、
前記液体吐出口に連通する液室と、
前記液室に配置された第一の電気熱変換部と、
前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、
前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、
前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、
前記対向電極に接続された対向電極配線と、
を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記対向電極配線を加熱する手段は、前記保護層を介して前記対向電極の下方に配置された第二の電気熱変換部と、前記第二の電気熱変換部を駆動する回路と、を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記対向電極配線は、ＴａまたはＮｂを含む材料で形成されている請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
- 液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドにおける、前記上部電極の上に堆積するコゲを前記上部電極の電気化学反応による溶出と同時に除去するクリーニング動作を含む液体吐出ヘッドのクリーニング方法であって、
前記クリーニング動作中、または前記クリーニング動作後に前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する工程を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドのクリーニング方法。 - 前記対向電極配線を加熱する工程は、前記液体吐出ヘッド内の前記保護層を介して前記対向電極の下方に配置された第二の電気熱変換部を、前記第二の電気熱変換部に接続された回路により駆動する工程を含む請求項４に記載の液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
- 前記第二の電気熱変換部に接続された回路は、前記第二の電気熱変換部に、パルス電圧を印加するものである請求項５に記載の液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
- 前記第二の電気熱変換部に接続された回路は、前記液室内の液体が発泡する値未満の電力を与えるものである請求項５または６に記載の液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
- 前記第二の電気熱変換部に接続された回路は、前記液室内の液体が発泡する値以上の電力を与えるものである請求項５または６に記載の液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
- 前記対向電極配線を加熱する工程は、前記液室内の液体を排出した状態で行う請求項４または５に記載の液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
- 前記対向電極配線を加熱する工程は、前記液室内の液体を置換しながら行う請求項４乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
- 前記対向電極配線は、ＴａまたはＮｂを含む材料で形成されている請求項４乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドのクリーニング方法。
- 液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する液室と、前記液室内に配置された第一の電気熱変換部と、前記第一の電気熱変換部と前記液室内の液体との接触を遮断する絶縁性の保護層と、前記保護層の前記第一の電気熱変換部によって加熱される発熱部を少なくとも覆い、前記液体との電気化学反応によって溶出する金属を含む材料で構成された上部電極と、前記上部電極に前記液体を介して対向し、前記上部電極に対して前記電気化学反応を生起する電力を供給する対向電極と、前記対向電極に接続された対向電極配線と、を備えた液体吐出ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、
前記上部電極と対向電極との間に電圧を印加することにより、前記上部電極の上に堆積するコゲを、前記上部電極の溶出と共に除去する処理を行うクリーニング手段と、
前記対向電極周辺の前記液室内に位置する前記対向電極配線を加熱する手段と、
を有することを特徴とする記録装置。 - 前記対向電極配線を加熱する手段は、前記液体吐出ヘッド内の前記保護層を介して前記対向電極の下方に配置された第二の電気熱変換部と、前記第二の電気熱変換部を駆動する回路と、を有することを特徴とする請求項１２に記載の記録装置。
- 前記第二の電気熱変換部を駆動する回路の一部が前記液体吐出ヘッドの内部に設けられており、前記回路の残部が前記液体吐出ヘッドの外部に設けられている請求項１３に記載の記録装置。
- 前記液室内の液体を、前記吐出口から吸引する手段を有する請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の記録装置。
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