JP3212178B2 - インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリンタの記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、熱エネルギを利用してインク液
滴を記録媒体に向けて飛翔させる形式のインクジェット
プリントヘッドおよびこれを用いた記録方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】パルス加熱によってインクの一部を急速
に気化させ、その膨張力によってインク液滴をオリフィ
スから吐出させる方式のインクジェット記録装置は特開
昭４８−９６２２号公報、特開昭５４−５１８３７号公
報等によって開示されている。

【０００３】このパルス加熱の最も簡便な方法は発熱抵
抗体にパルス通電することであり、その具体的な方法が
社団法人、日本工業技術振興協会主催のハードコピー先
端技術研究会（１９９２年２月２６日開催）、またはHe
wlett-Packard-Journal,Aug.1988で発表されている。こ
れら従来の発熱抵抗体の共通する基本的構成は、図８に
示すように、薄膜抵抗体４３と薄膜導体４４を酸化防止
層４５で被覆し、この上に該酸化防止層４５のキャビテ
ーション破壊を防ぐ目的で、耐キャビテーション層４
６、４７を１〜２層被覆するというものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 このような発熱抵抗体
を用いた従来のインクジェットプリントヘッドはその製
造技術面の制約から大規模なラインヘッドを実現するこ
とが難しく、ほとんど全てのインクジェットプリンタは
縦に並んだ数十〜数百ノズルのヘッドを記録紙幅だけ横
方向に走査して印字するシリアルタイプとなっている。
このために記録速度は遅く、その改善は本分野の最大の
開発課題となっていた。

【０００５】この開発課題に対して、２通りの解決方法
が考えられる。一つはインク噴射の繰り返し周期を速く
して記録速度を向上させる方法であり、他の一つはノズ
ル数を多くして記録速度を向上させる方法である。 本発
明は、後者の具体的な解決策を提供するものである。即
ち数千ノズル以上／ヘッドという大規模な高集積ヘッド
を実現すると共に、その製造と組み立て実装方法につい
ても容易に量産化できるようにするのが本発明の目的で
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、Ｓｉ基板の
一方の面に形成された薄膜発熱抵抗体列と、この薄膜発
熱抵抗体列の複数の薄膜発熱抵抗体の各々と１対１に対
応して、前記Ｓｉ基板の前記一方の面の上方に設けられ
た複数のオリフィスと、前記複数のオリフィスの各々に
対応して前記Ｓｉ基板の前記一方の面上に設けられ、そ
の各々が前記薄膜発熱抵抗体およびこれと１対１に対応
する前記オリフィスに連通する複数の個別インク通路
と、前記薄膜発熱抵抗体列の近傍において前記Ｓｉ基板
の前記一方の面に形成され、前記複数の個別インク通路
の各々と連通する共通インク溝と、前記Ｓｉ基板の他方
の面側に装着され、インク供給用通路を有する実装フレ
ームと、前記Ｓｉ基板の前記一方の面側の前記共通イン
ク溝と前記Ｓｉ基板の前記他方の面側に装着される前記
実装フレーム上の前記インク供給用通路とを連通するた
めに、前記Ｓｉ基板に間歇的にあけられた複数の連結用
インク孔と、を有することを特徴とするインクジェット
プリントヘッドによって達成される。

【０００７】ここで、上記目的をより効果的に達成する
ために、前記共通インク溝は少なくとも１つ以上形成さ
れ、前記連結用インク孔は、前記共通インク溝１つに対
して複数個間歇的にあけられているのが好ましい。ま
た、前記Ｓｉ基板上の前記一方の面に、前記薄膜発熱抵
抗体列と接続される駆動用集積回路が形成されているの
が好ましく、また、前記複数のオリフィスは、前記Ｓｉ
基板の前記一方の面の上方に設けられたオリフィス用フ
ィルムにあけられ、前記複数の個別インク通路は、前記
オリフィス用フィルムと、前記Ｓｉ基板の前記一方の面
と、これらの間に介在する耐水性被覆材製隔壁とで形成
され、前記薄膜発熱抵抗体列を駆動する前記駆動用集積
回路デバイス領域の全面が、前記個別インク通路を形成
する前記隔壁によって被覆されているのが好ましい。さ
らに、前記駆動用集積回路が、シフトレジスタ回路およ
びドライバ回路を有し、外部からの信号に応じて順次連
続して前記各発熱抵抗体にパルス通電することによって
インク吐出を連続的に行うのが好ましい。 さらに、前
記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、前記Ｓ
ｉ基板上に少なくとも２列形成されているのが好まし
く、前記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、
１または２列形成されている前記Ｓｉ基板を、前記実装
フレーム上に複数個並べて設けるのが好ましい。また、
前記オリフィスを複数個配列したオリフィス列が、少な
くとも被記録媒体上の記録幅と同じ長さ分、形成される
のが好ましい。さらに、前記薄膜発熱抵抗体列は、イン
クと直接接触するものであるのが好ましい。

【０００８】また、上記目的は、上記インクジェットプ
リントヘッドを用いて、被記録媒体に記録するに際し、
前記記録媒体を等速搬送させることによって達成するこ
とができる。

【０００９】

【作用】 上記のように構成されるインクジェットプリン
トヘッドは、実施例で詳細に説明するように、個別イン
ク通路へのインクの供給がＳｉ基板内の共通インク溝か
ら十分行われると共に、該Ｓｉ基板内の共通インク溝へ
の実装フレーム側からのインクの供給が実装フレーム内
のインク溝（インク供給通路）からＳｉ基板内にあけら
れた複数個の連結用インク孔を通して十分に供給でき、
しかも、例えばラインプリンタ用ヘッドとしての長尺の
Ｓｉ基板であってもその機械的強度を損なうことなく製
造できるようになるのである。これによって２次元的に
配列された数千ノズル以上のインクジェットプリントヘ
ッドが一体構造で製造することができ、１〜２万ノズル
のフルカラー用小型ラインヘッドとこれを用いた超高速
インクジェットカラープリンタさえ実現することができ
るのである。しかもこれらを駆動する制御用信号線と電
源線の本数が１０〜２０本程度と大幅に削減されるの
で、例えばラインヘッドの接続実装が非常に簡略化さ
れ、ヘッドとプリンタの小型、低コスト化に大きく貢献
するのである。

【００１０】すなわち、特願平５−６８２５７号公報に
記載のように、前記酸化防止層４５と耐キャビテーショ
ン層４６、４７を不要とする発熱抵抗体、耐パルス性、
耐酸化性、耐キャビテーション性、耐電食性に優れたＣ
ｒ−Ｓｉ−ＳｉＯまたはＴａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵
抗体とＮｉまたはＷからなる薄膜導体のみから構成され
る発熱抵抗体を用い、上記構成のインクジェットプリン
トヘッドを用いることで、発熱抵抗体がインクと直接接
触しているため、パルス加熱によるインクの急激な気化
とそれによるインクの吐出特性が大幅に改善され、熱効
率の大幅な改善（３０〜６０倍）と吐出周波数の向上を
図ることができる。

【００１１】このように、従来技術に比較して、大幅に
小さな投入エネルギでインク噴射が可能となるので、こ
の発熱抵抗体を駆動用集積回路チップ上のデバイス領域
に近接して形成しても、もはや駆動用集積回路デバイス
を加熱して温度上昇をもたらすこともなく、非常に簡単
な構成のモノリシックＬＳＩヘッドを実現することがで
きるようになった。この新しい技術によって、多くのイ
ンク噴射ノズルを持つオンデマンド型インクジェットプ
リントヘッドが高密度に集積化して製造することができ
るようになり、しかもその駆動を制御する配線本数が大
幅に削減できるので実装方法も非常に簡略化することが
できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を用いて実施例を説明する。

【００１３】〔実施例１〕Ａ４フルカラーインクジェッ
トプリンタ用一体型ラインヘッドのオリフィス側から見
た正面図を図１に、その側面図を図２に示す。このヘッ
ドには、例えば３６０ｄｐｉ（ドット／インチ）の密度
で３０２４ヶのオリフィスが配列されているオリフィス
列、すなわちブラック用オリフィス列２−１、イエロー
用オリフィス列２−２、シアン用オリフィス列２−３、
マゼンダ用オリフィス列２−４が２１０ｍｍの長さに総
数１２０９６ヶ並んでいる。このラインヘッドのオリフ
ィス面が例えば下向きになるようセットし、オリフィス
面から１〜２ｍｍ離してオリフィス列と垂直方向にＡ４
用紙を等速走行させながらカラーインクを吐出させてフ
ルカラー記録する。仮に、インクの吐出周波数を２ｋＨ
ｚと遅くしても、約２秒でＡ４用紙へのフルカラー印刷
が完了する。

【００１４】このような高速記録の場合、記録紙の搬送
制御はステップ送りよりも等速送りの方が有利となる
が、本発明のヘッドを用いればこの等速送りが可能とな
る。まず、消費電力についてであるが、３０２４ヶ／ラ
インの発熱抵抗体を一括駆動やブロック駆動すると薄膜
導体、特に共通配線導体の通電容量を越える場合が多
く、また、最大投入電力が大きくなるという問題点があ
る。これを効果的に避けるには、インクの吐出走査を連
続化するという方法がある。すなわち、３０２４ドット
／ラインを５００μＳ（２ｋＨｚ）の時間内で連続的に
順次吐出させ、これを繰り返して等速搬送中の記録紙上
に印字するのである。各ドットへの印加パルス幅は、例
えば１μＳなので、吐出状態（パルス印加中）にあるド
ットは常に連続する６ドットまたはそれ以下となり、１
ページ分の印字が完了するまでの２秒間、この動作が続
くのである。このような記録モードで稼動させると、イ
ンク吐出に必要な１ドット当たりの投入電力は０．５Ｗ
／ｄｏｔなので、最大投入電力は３Ｗ以下という小さな
ものとなる（フルカラー記録の場合で１２Ｗ以下）。な
お、上記の例では吐出周波数を２ｋＨｚとわざわざ遅く
しているが、これでもＡ４記録で２０ｐｐｍ（ページ／
分）という高速記録となる。

【００１５】第２の問題は、上記のように連続送りの記
録紙上にラインヘッドで連続走査記録すると、記録ライ
ンが１ドット分だけ傾斜する。しかし、その量は３６０
ｄｐｉの場合、６０〜７０μｍと小さく、実用的には何
ら問題となる量ではない。しかも２分割基板である本実
施例の場合は更に小さく、３０〜４０μｍとなってい
る。また、送行中の記録紙へのインク液滴の着地による
変形量は約１μｍであり、記録ドットサイズである６０
〜７０μｍφに比較して無視できる量である。

【００１６】一方、吐出走査の連続化は駆動回路を簡略
化させる効果を生み出す。すなわち、従来のブロック駆
動や一括駆動に必要であったラッチ回路が不要となり、
シフトレジスタ回路とドライバ回路のみで発熱抵抗体を
駆動させることができるようになる。そしてこれらの駆
動に必要な配線本数も、データ線、クロック線、グラン
ドが各１本と電源線が２本の計５本で済むことになる。

【００１７】このように、吐出走査の連続化と記録紙の
等速搬送は、最大投入電力の大幅削減（１／２〜１／３
化）、駆動回路の簡略化と低コスト化（約２／３化）、
駆動制御に必要な配線本数の大幅削減（１５１３〜８８
本→５本）、技術的に非常に難しい高精度ステップ搬送
を技術的に容易な等速搬送に変えても印字品質が劣化し
ない、等の非常に大きな効果をもたらす。なお、ここで
述べた種々の数値の裏付けはこれから述べる文中で詳細
に説明する。

【００１８】次にヘッドの構造について、図１のＡ−
Ａ’断面を示す図３をも参照しながら説明する。

【００１９】駆動用ＬＳＩが形成されているＳｉ基板９
上にインク噴射ノズル列を形成する一体型ラインヘッド
は、ヘッド実装フレーム３上に、同一形状のインクジェ
ットプリントヘッド基板（あるいは、単にヘッド基板と
いう）１、１’を中央で突き合わせた配置でダイボンデ
ィングして組立られている。ヘッド基板１、１’はＳｉ
基板から作られているので、ヘッド実装フレーム３はＳ
ｉの線膨張係数とよく一致している４２アロイで製作
し、加工後、Ｎｉメッキを全面に施して耐食性を付与し
てある。１／２サイズのヘッド基板１、１’を中央で突
き合わせているのは、モノリシックＬＳＩヘッドの製造
がＳｉウエハを用いた半導体プロセスによって製造しな
ければならないことによっており、現時点では６インチ
ウエハを用いても最大長１４０ｍｍ程度のヘッドしか得
られないからである。このため、中央部で隣合うオリフ
ィス間の距離をどこまでつめられるかでラインヘッドの
ドット密度が決定されており、量産を前提とした実用限
界は約４００ｄｐｉとなる。勿論、ヘッド基板１、１’
をその基板の縦方向の幅（約８ｍｍ）だけずらして設け
るようにすれば、この限界がなくなることはいうまでも
ない。

【００２０】ヘッド基板１、１’にはそれぞれ１５１２
ヶのオリフィス２が４列並んでいるが、各列のオリフィ
ス２に対応した１５１２ヶの発熱抵抗体１６を駆動する
信号線と電源線は前記のように５本となるので、４列分
の２０本を両端部でテープキャリアで接続し、ヘッド実
装フレーム３の裏側に取付けられているコネクタ７、
７’に接続、テープキャリアは押え金具４、４’でカバ
ーして固定されている。ヘッド基板１、１’の幅は約８
ｍｍであるので、基板端でのテープキャリアの接続配線
密度は約３本／ｍｍとなり、接続実装技術としては容易
なレベルのものである。一方、もし従来技術で本実施例
と同様のヘッドを製作しようとすれば、片側のヘッド基
板だけで約６０００本のワイヤボンディングが必要とな
り、しかも複数列のオリフィスを越えて接続しなければ
ならず、技術的に不可能であることが理解できよう。

【００２１】さて、インクの供給は６及び６’の各供給
口から行われるが、図３に示すように、例えば供給口６
−１からのブラックインクはまずヘッド実装フレーム３
内に設けられているインク溝８−１に導かれる。これを
Ｂ−Ｂ’断面図である図４で見ると、ヘッド実装フレー
ム３内のインク溝８−１と、これに平行に設けられてい
るＳｉ基板９内の共通インク溝１１−１とは、Ｓｉ基板
９に間歇的にあけられている複数個の連結用インク孔１
０−１によって連通されており、必要かつ充分な量のブ
ラックインクがＳｉ基板９内の共通インク溝１１−１に
供給されるようになっている。すなわち、インク供給口
６、６’から供給された４色のインクは、お互いに混色
することなく、必要且つ充分な量のインクがそれぞれの
Ｓｉ基板内共通インク溝１１に供給されるのである。

【００２２】次にＣ部拡大図である図５、及びこのＤ−
Ｄ’断面図である図６を参照しながら説明する。Ｓｉ基
板内インク溝１１−３に満たされたインクは、オリフィ
ス２−３の一つ一つに対応して設けられている個別イン
ク通路１３−３に導かれ、発熱抵抗体１６のパルス発熱
によって瞬間的にオリフィス２−３からインク液滴とな
って飛び出し、オリフィス２−３の前面に置かれた記録
紙（図示せず）にドット状の記録を行うのは通常のイン
クジェット記録装置と同様である。本実施例では、この
発熱抵抗体１６とこれに電流を供給する配線導体１７、
１８に、本出願人の既発明（特願平５−６８２５７号）
に記載のＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体とＮｉ薄膜
導体を適用し、それぞれの膜厚を約７００Åと１μｍと
した。また、これら薄膜抵抗体１６と配線導体１７、１
８の下層には約１５００Åの厚さのＴａ₂Ｏ₅耐エッチン
グ層と約２μｍの厚さのＳｉＯ₂断熱層が形成されてい
るが、ここに図示することを省略した。なお、薄膜抵抗
体１６の抵抗値は約１５００Ωである。

【００２３】各薄膜抵抗体１６に接続されている個別Ｎ
ｉ配線導体１８は、それぞれに対応したスルーホール接
続部２０を通して駆動用ＬＳＩ１２−３のコレクタ電極
に接続されている。駆動用ＬＳＩ１２−３はシフトレジ
スタ回路とドライバ回路からなっている。そして１５１
２個の発熱抵抗体を順次駆動するための制御用配線導体
１９は、各ドットの吐出に関する０、１信号を順次送る
ためのデータ線が１本、その時間を規定するクロック線
が１本、ドライバ回路の電源線とＬＳＩデバイスの電源
線が各１本、これにグランド線の１本を加えた５本あれ
ばよいことになる。そして４色分の駆動制御用ペデスタ
ル（Ｓｉ基板９上に形成されている外部回路との接続パ
ッド）２０ヶがヘッド基板１、１’の端部に設けられて
いるので、外部からの制御信号をコネクタ７、７’と接
続用テープキャリア（図示せず）を通してこれら２０ヶ
のペデスタルに送ってやればよいことは既に述べた通り
である。

【００２４】Ｓｉ基板９に約１５０μｍの深さのＳｉ基
板内インク溝１１をフォトエッチングで形成するために
は、耐エッチング性に優れた無機レジスト（ＳｉＯ₂や
Ｓｉ₃Ｎ₄層）か有機レジスト（ポリイミド系）を用いれ
ば可能である。そしてＳｉ基板とヘッド実装フレーム３
の間の連結用インク孔１０はＳｉ基板の裏面から同様に
フォトエッチングして形成した。このようにして加工し
たＳｉウエハの表面に耐水性フィルムレジストを接着
し、オリフィス対応個別インク通路１３とＳｉ基板内イ
ンク溝１１の部分のレジストが除去されるように露光・
現像した後レジストを硬化させて隔壁１５とし、この上
に厚さ約５０μｍのＰＥＴフィルム１４を紫外線硬化接
着剤で接着する。このＰＥＴフィルム１４にオリフィス
２を垂直にあけるのはドライエッチングによって行っ
た。なお、前記耐水性フィルムレジスト１５の代わりに
耐水性能の優れたポリイミド材料を用いてもよい。これ
ら耐水性被覆材１５が駆動用ＬＳＩデバイスの全領域を
カバーしており、水性インク等に対するパッシベーショ
ン機能も果たしている。このようにして加工したＳｉウ
エハを規定のサイズに切断加工し、図１に示したように
ヘッド実装フレーム３に実装すればヘッドとして完成す
る。なお、Ｓｉウエハを切断加工する部分のフィルムレ
ジストとＰＥＴフィルムは、フォトエッチ加工時に除去
しておく方が切断加工性がよい。

【００２５】このようにして製作したヘッドに各インク
を満たし、コネクタ７、７’より駆動信号を送って印字
を行わせたが、この場合の駆動条件を表１にまとめてあ
る。

【００２６】

【表１】

【００２７】本実施例に採用したＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合
金薄膜抵抗体１６／Ｎｉ薄膜導体１７、１８による保護
層のない発熱抵抗体が、１μＳまたはそれ以下という超
短パルス通電加熱によって非常に効率のよいインクジェ
ットプリンタ用ヒータとなることは本出願人の既出願
（特願平５−６８２５７号）に記した通りである。すな
わち、従来技術による保護層を持つ発熱抵抗体に比較し
て、１ドット当りの必要印加エネルギは１／３０〜１／
６０となり、インク吐出による熱流出を考えない場合で
さえ、ヘッドの温度の上昇は、Ａ４サイズ１枚印刷当
り、最高（４色ベタ印刷）でも１℃以下という値にしか
ならない。印字に必要な投入エネルギが非常に小さい本
実施例の場合、吐出インクが持ち出す熱エネルギの相対
比が大きくなるので、Ａ４フルカラー印刷を１００枚連
続印刷した場合のヘッド温度でも、その上昇は１０℃以
下という小さなものであった。これはヘッド実装フレー
ム３に自然放熱フィンを付加すれば、連続して高速印刷
を行ってもなんら冷却したり温度制御する必要がないこ
とを示している。これが従来技術の場合では、３０〜６
０倍の投入エネルギのほとんど全てがヘッドの加熱に使
われるので、本実施例のような高速連続印刷などを行う
ことが熱的な面からも困難であったのである。

【００２８】表１に示した駆動条件は、ヘッド基板１、
１’に対しそれぞれの左端ドットから走査速度３ＭＨｚ
で順次連続駆動させるケースを示している。これと同じ
印刷速度であるがもう一つの駆動方法として、ヘッド基
板１、１’を一本のラインヘッドと見なし、その左端ド
ットから走査速度６ＭＨｚで順次連続駆動させるケース
がある。この場合も上記走査速度以外は表１と全く同一
条件で駆動することになるが、印字ラインの傾きが倍の
６０〜７０μｍとなることだけが印刷結果の相違点とな
り、どちらにしても実用上問題とならない量である。

【００２９】このようにしてフルカラー高速印刷した画
像がカラー写真に近いプリントとなったことは言うまで
もなく、特に記録紙の等速搬送記録が高品質画像を安価
に得られる重要な手段となっていることを示した。な
お、本実施例に示した高速連続印刷を実用レベルで実現
するには印刷後のインクの高速乾燥手段を具体化する必
要があったがそれらについては別の実施例で説明する。

【００３０】〔実施例２〕本出願人の既出願（特願平５
−６８２５７号）で明らかにしたように、Ｔａ−Ｓｉ−
ＳｉＯ合金薄膜抵抗体とＮｉ薄膜導体からなる発熱抵抗
体は実施例１で述べたＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗
体とＮｉ薄膜導体からなる発熱抵抗体とほとんど同一の
特性を示す。そこで、前者の組合せからなる発熱抵抗体
を用いて実施例１と同一の一体型ラインヘッドを作製
し、同様の評価を行ったところ、表１に示す駆動条件で
フルカラー印刷が実施例１と同様の画質で得られること
が分かった。

【００３１】〔実施例３〕本出願人の既出願（特願平５
−６８２５７号）に記したように、Ｃｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ
またはＴａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜導体と共に用いる耐
電食性に優れた薄膜導体としてはＮｉが最適材料であ
る。しかしこれに次いで優れた耐電食性を示すＷ薄膜導
体について、今回、Ｃｒ−Ｓｉ−ＳｉＯまたはＴａ−Ｓ
ｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体の薄膜導体として用いた発熱
抵抗体の水中での信頼性試験を実施したところ、１０億
パルスの連続パルス印加試験に合格し、Ｎｉ薄膜導体と
同等の性能を示すことが分かった。Ｎｉが強磁性材料で
あるため、その高速スパッタリング成膜に特別な強磁場
マグネトロンスパッタリング装置が必要であり、半導体
プロセスラインとは別のラインで処理する必要があるな
どの製造上の制約がある。これに対し、耐電食性に若干
劣るとはいえ、非磁性のＷは通常のマグネトロンスパッ
タリング装置を用いて半導体プロセスと同一ライン内で
処理することができ、電気抵抗もＮｉより小さいという
有利な特性を持っている。実用寿命という点でも上記の
ように合格しているので、Ｎｉの代替材料として充分実
用できることが分かった。

【００３２】〔実施例４〕実施例１ではＡ４フルカラー
用ラインヘッドの例を示したが、６インチウエハを用い
ればＢ４フルカラー用ラインヘッドが製造できることは
説明するまでもないであろう。しかしこのようにノズル
の集積度を高くし、更にノズルの集積密度を例えば６０
０ｄｐｉにする場合に遭遇する大きな課題に歩溜りの問
題がある。これを解決する基本的課題はＳｉプロセスの
歩溜り向上と発熱抵抗体形成プロセスの歩溜り向上、並
びにこれらの上に形成するノズル形成プロセスの歩溜り
向上であることはいうまでもない。今一つは、集積度の
低いヘッドを作り、この中の良品ヘッドをヘッド実装フ
レーム上に組み立て、結果的に集積度の高いヘッドを安
価に作る方法がある。

【００３３】例えば図１に示すＡ４フルカラー用ライン
ヘッドを２ｍｍ幅の単色用ヘッド基板、すなわちオリフ
ィス列が１列のものから作ることを試みた。Ｓｉウエハ
から単色用ヘッド基板を切り出す場合、フルダイシング
を行ってその外形寸法の精度を±３μｍ以内に納めた。
このようにして作った８本の単色用ヘッド基板をヘッド
実装フレーム３上でそれぞれ突き合わせながらダイボン
ディングを行ったが、チップ間に接着剤が入ることもあ
ってライン間の距離に組み立て誤差が発生し、両端に位
置するライン間には最大２０μｍのバラツキがでること
が分かった。そこでこの位置ずれをインク吐出のタイミ
ングを制御することで補正する方法を採用し、実用的に
は４色一体型ヘッド基板との差の見られない画像を得る
ことができた。この補正量は組み立て誤差当り、ライン
駆動のタイミングを７μＳ／μｍだけずらせばよく、調
整用テスト画像を用いる方法で容易に調整することが可
能であった。

【００３４】〔実施例５〕実施例１、２及び３について
はラインヘッドを前提に述べてあるが、Ａ３サイズ以上
の記録紙に印字する場合とか、Ａ４サイズであっても集
積度の低いヘッドで印字する場合、ヘッドを記録紙上で
副走査方向に走査しながら印字する必要がある。特に印
字速度が数ｐｐｍと遅くても安いプリンタが必要な場合
は集積度の低い小型ヘッドを利用するのが有利となる場
合がある。この場合でも、実施例１及び２で述べた構造
のヘッドがそのまま利用でき、駆動制御用信号線の本数
が５本／色と少ないことはヘッド周りの実装コストを大
幅に削減する効果がある。なお、インク吐出を順次、連
続して行うことによる印字の傾きは、ヘッドをその分だ
け傾けて走査することによって容易に解決できるので必
要に応じて採用すればよい。この場合はあらかじめ傾斜
した配列でヘッド基板を作っておく方法を用いてもよ
い。また、吐出繰り返し周波数を最高の５ｋＨｚまで高
速化するとか、本出願人の既出願（特願平５−６８２５
７号）に記載のポンピングヒータ採用による高速ヘッド
として印刷速度を速くすることも有効である。

【００３５】〔実施例６〕 実施例１で述べたインクジェットプリンタヘッドは、４
色フルカラー用のラインヘッドであり、記録紙搬送速度
を１５０ｍｍ／Ｓとした例である。この場合のインク吐
出周波数は２ｋＨｚとわざと遅くしてあるが、これでも
記録紙上のインクの乾燥が間に合わず、次に説明するよ
うなインクの速乾手段を設ける必要がある。

【００３６】図７はそのインクの速乾手段を説明する横
から見た断面図である。図７に示す３１〜３６は、本出
願人の既発明（特開平４−１６６９６６号）と同種の記
録紙加熱装置であり、自己温度制御機能を持つＰＴＣサ
ーミスタヒータ３１によって記録紙２８を一定温度に加
熱して送り出す働きをさせている。この加熱装置はＰＴ
Ｃヒータ３１のキュリー点以上には昇温することがな
く、ここでは１５０℃程度のキュリー温度のＰＴＣヒー
タを用いて記録紙２８を８０〜９０℃に昇温させてい
る。また、加熱効率をよくするために加圧ローラ３５で
記録紙２８を圧接搬送させているが、加熱搬送面が平坦
なため、封筒なども「しわ」になることもなく加熱する
ことができる。

【００３７】８０〜９０℃に加熱された記録紙２８はベ
ルト支持体２３の周りを記録紙搬送速度と同期して摺動
している記録紙搬送ベルト２２上に搬送されてくる。こ
の記録紙搬送ベルト２２には約０．５ｍｍΦの穴が３〜
４ｍｍピッチで縦横にあけられており、これとほぼ同ピ
ッチで吸引穴２４があけられているベルト支持体２３の
吸引ダクト２５からの吸引で記録紙２８が記録紙搬送ベ
ルト２２上に吸着されて搬送されるようになっている。
ただし、記録紙搬送ベルト２２がベルト支持体２３に強
く吸着されないよう、ベルト支持体２３の表面は±１０
０μｍ程度の凹凸を付けてある。このようにして、あら
かじめ加熱された記録紙２８が記録紙搬送ベルト２２上
に固定されてインクジェットプリントヘッド基板１の直
下に搬送され、印字される。あらかじめ８０〜９０℃に
加熱されている記録紙に付着したインクは急速に乾燥
し、その水蒸気は吸引ノズル２１から排気されてインク
ジェットプリントヘッド基板１に付着しないように配慮
されている。この実施例では記録紙の搬送速度を１５０
ｍｍ／Ｓとしているが、印字後０．３〜０．４秒で乾燥
するので、図７のドライブローラ２６から左側に排出さ
れた記録紙は通常の取扱いが可能であった。

【００３８】この実施例の特徴は、非常にコンパクトな
加熱装置で急速且つ安全な加熱を実現したことにある。
これをインク付着後の加熱によって乾燥させる場合を想
定すると、非接触での急速加熱、すなわち赤外線加熱な
どの方法を採用する必要があるが、その大きさと安全性
を考えると本実施例の数倍の規模となることは明らかで
ある。なお、ヘッド１の表面のクリーニングなどのため
には２２〜２７の記録紙搬送系を３０ｍｍ程度左側に移
動させるなどの対策が必要であるが、これらについては
省略する。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、高密度で且つ２次元的
に配列された大規模な数のインク吐出用ノズルを持つイ
ンクジェットプリントヘッドを作ることができ、従来技
術によるインクジェットプリンタの唯一とも言える欠点
であった遅い印刷速度を飛躍的（１０〜１００倍）に改
善することができる。しかも大規模な数のインク吐出用
ノズルを駆動するＬＳＩがシフトレジスタ回路とドライ
バ回路のみから構成されるという簡素化と、これらを制
御する信号線と電源線の総数が基本的には５本ですむと
いう大幅削減が可能となり、ヘッド製造コストを大幅に
低減できる。そしてこれらは従来技術では製造の難しか
ったラインヘッドをも比較的容易に製造することを可能
とし、等速搬送中の記録紙に連続印刷することを実現さ
せ、記録紙搬送制御の容易化と消費電力の大幅削減、並
びにヘッド温度の無制御化を達成した。

【００４０】また、記録後のインクの乾燥を高速化させ
たことは、インクジェットプリンタの高速印刷実現のた
めのもう一つの重要な基本技術をクリアしたことにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例となるインクジェットプリン
トヘッドの上面図である。

【図２】 図１の側面図である。

【図３】 図１のＡ−Ａ´断面図である。

【図４】 図１のＢ−Ｂ´断面図である。

【図５】 図４のＣ部拡大図である。

【図６】 図５のＤ−Ｄ´断面図である。

【図７】 本発明の他の実施例となるインクジェットプ
リンタの側面図である。

【図８】 従来の発熱抵抗体を示す断面図である。

【符号の説明】

１はインクジェットヘッド基板、２はオリフィス、３は
ヘッド実装フレーム、４は押え金具、５は止めネジ、８
は実装フレーム内インク溝、１０は連結用インク孔、１
１は共通インク溝、１３は個別インク通路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−179263（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−78568（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−259958（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−84401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−134268（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−16341（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−31898（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−183855（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−4152（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−227251（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/05 B41J 2/13 B41M 5/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｓｉ基板の一方の面に形成された薄膜発熱
   抵抗体列と、 この薄膜発熱抵抗体列の複数の薄膜発熱抵抗体の各々と
   １対１に対応して、前記Ｓｉ基板の前記一方の面の上方
   に設けられた複数のオリフィスと、 前記複数のオリフィスの各々に対応して前記Ｓｉ基板の
   前記一方の面上に設けられ、その各々が前記薄膜発熱抵
   抗体およびこれと１対１に対応する前記オリフィスに連
   通する複数の個別インク通路と、 前記薄膜発熱抵抗体列の近傍において前記Ｓｉ基板の前
   記一方の面に形成され、前記複数の個別インク通路の各
   々と連通する共通インク溝と、 前記Ｓｉ基板の他方の面側に装着され、インク供給用通
   路を有する実装フレームと、 前記Ｓｉ基板の前記一方の面側の前記共通インク溝と前
   記Ｓｉ基板の前記他方の面側に装着される前記実装フレ
   ーム上の前記インク供給用通路とを連通するために、前
   記Ｓｉ基板に間歇的にあけられた複数の連結用インク孔
   と、 を有することを特徴とするインクジェットプリント
   ヘッド。
2. 【請求項２】前記共通インク溝は少なくとも１つ以上形
   成され、 前記連結用インク孔は、前記共通インク溝１つに対して
   複数個間歇的にあけられている 請求項１に記載のインク
   ジェットプリントヘッド。
3. 【請求項３】前記Ｓｉ基板上の前記一方の面に、前記薄
   膜発熱抵抗体列と接続される駆動用集積回路が形成され
   ている請求項１または２に記載のインクジェットプリン
   トヘッド。
4. 【請求項４】前記複数のオリフィスは、前記Ｓｉ基板の
   前記一方の面の上方に設けられたオリフィス用フィルム
   にあけられ、 前記複数の個別インク通路は、前記オリフィス用フィル
   ムと、前記Ｓｉ基板の前記一方の面と、これらの間に介
   在する耐水性被覆材製隔壁とで形成され、 前記薄膜発熱抵抗体列を駆動する前記駆動用集積回路デ
   バイス領域の全面が、前記個別インク通路を形成する前
   記隔壁によって被覆されている請求項３に記載のインク
   ジェットプリントヘッド。
5. 【請求項５】前記駆動用集積回路が、シフトレジスタ回
   路およびドライバ回路を有し、外部からの信号に応じて
   順次連続して前記各発熱抵抗体にパルス通電することに
   よってインク吐出を連続的に行う請求項３または４に記
   載のインクジェットプリントヘッド。
6. 【請求項６】前記オリフィスを複数個配列したオリフィ
   ス列が、前記Ｓｉ基板上に少なくとも２列形成されてい
   る請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットプリ
   ントヘッド。
7. 【請求項７】前記オリフィスを複数個配列したオリフィ
   ス列が、１または２列形成されている前記Ｓｉ基板を、
   前記実装フレーム上に複数個並べて設けた請求項１〜５
   のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
8. 【請求項８】前記オリフィスを複数個配列したオリフィ
   ス列が、少なくとも被記録媒体上の記録幅と同じ長さ
   分、形成される請求項１〜７のいずれかに記載のインク
   ジェットプリントヘッド。
9. 【請求項９】前記薄膜発熱抵抗体列は、インクと直接接
   触するものである請求項１〜８のいずれかに記載のイン
   クジェットプリントヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載のインク
    ジェットプリントヘッドを用いて、被記録媒体に記録す
    るに際し、前記記録媒体を等速搬送させることを特徴と
    する記録方法。