JP3530683B2

JP3530683B2 - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP3530683B2
Application number: JP19624796A
Authority: JP
Inventors: 真夫加藤; 篤新井; 功海老沢; 尚雄八重樫; 顕二郎渡邊
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2016-07-25
Also published as: JPH1034971A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクタンクから記
録ヘッドにインクを供給し、記録ヘッドの先端部のノズ
ルからインクを吐出して記録を行うインクジェット記録
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置の記録ヘッドの
液室内のインクの有無は、記録の可、不可に関わる問題
である。従来、インクタンク内のインク残量を検知し、
インクの不足を警告する方法が公知であるが、この方法
は、液室内のインクの有無を直接検出するものではない
ので、実際に液室内にインクが無くなったかどうかは確
かめられない。

【０００３】直接液室内のインクの有無を検出する手段
としては、例えばサーマル式インクジェット記録装置
で、液室内にインクが無い状態でのヒータより発生した
熱による液室内の異常な昇温を、記録ヘッドのヒータボ
ード基板上に設けられた温度測定素子により検知する技
術（特開平５−２９３９６８）や、また、液室内に発
光、受光素子を設け、インクの有無により発光素子から
受光素子への光の強度が変化することにより判断する方
式（特開平７−２３２４４０）や、液室内にピン状の電
極を設け、電極間の抵抗値変化より判断する方法（特開
平５５−７３５６２）があり、また実際に吐出したイン
ク滴を光学センサにより検出し、インクの吐出の有無か
ら記録ヘッドの液室内のインクの有無を判断する方法が
公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかし前述の空ヒ
ート時の異常昇温検知方式では、検出において記録ヘッ
ドを昇温させるために吐出動作を行う必要があり、検出
のための時間がかかるという問題がある。また、液室内
を昇温させるための多くのヒート時間が必要であり、液
室内にインクのある場合には無駄なインク消費を招き、
装置自体のランニングコストにも悪影響を及ぼす結果と
なる。

【０００５】また従来の液室内に光学センサやピン状の
電極を作り込む方法では、記録ヘッドの製造工程が増え
て、コスト高を招いてしまう。特に記録ヘッド交換式の
機械ではこのようなコスト高は大きな問題となる。さら
に光学センサ方式では、インクの色によって光学特性が
大きく異なるため検出の妨げになる。

【０００６】吐出したインク滴を光学センサで検出する
方法ではプリンタ本体に検出センサ用のスペースを必要
とし、プリンタ本体のコストアップやサイズが大きくな
るという問題が発生する。さらに検出のために記録ヘッ
ドを所定の位置に移動させ、さらに吐出動作を行わなけ
ればならず時間がかかり、実質的な印字速度の低下を招
いてしまう。

【０００７】本発明の目的は、記録ヘッドあるいはプリ
ンタ本体へのスペースやコスト上の負担が極力少なく、
なおかつ検出時間が短く、また検出のためのインク消費
が少なく、正確かつ簡単に液室内のインクの有無を直接
検出することができる液室内インク有無検出機構を備え
たインクジェット記録ヘッドを提供することである。

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、ノズルからインクを滴として吐出するた
めに熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生体を備
え、該熱エネルギー発生体の上に絶縁層が設けられた基
板を備えており、前記基板上に形成された導電性保護膜
を分離することにより、前記熱エネルギー発生体上に位
置する保護層と検出用電極とが互いに分離して形成され
る。また、前記保護層の表面に電気的絶縁性を示す薄膜
が形成されるものであってもよい。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】次に図面を参照し、本発明の実施
の形態について説明する。

【００１３】（第１の実施例）図１から図４は本発明の
第１の実施例の説明図である。図１は記録ヘッド内の液
室１の構造を模式的に示したものである。インクはイン
ク供給管２より液室１の底面となるヒータボード基板４
上を通り、ノズル３に供給される。ヒータボード基板４
の先端にある発熱抵抗体６に電流を流すことによりイン
クを加熱し発泡させ、この発泡現象によりノズル３内の
圧力が変化し、インク滴を吐出し、記録媒体上に記録を
行う。ヒータボード基板４表面にインク検出用の電極８
ａ，８ｂが形成され、また発熱抵抗体６を駆動するため
の不図示の回路が形成される。

【００１４】図２は電極形成前のヒータボード基板４の
断面を示したものである。９はシリコン基板、１０はＳ
ｉＯ₂ などの絶縁層、１２はＴａ₂ Ｎなどの発熱抵抗
体、１３は発熱抵抗に電流を供給するための配線で一般
にＡｌなどを用いる。１４はＳｉＯ₂ などからなる絶縁
・保護層、５がインク検出用の電極層である。

【００１５】電極層の材質としては通電性があれば、特
に限定するものではないが、インクに対して耐腐食性の
高い金属の方が検出の安定性、信頼性が高いので一層望
ましく、例えばＡｕなどが挙げられる。また本実施例で
は、絶縁・保護層１４が一層構造となっているがこれに
限定するものではなく、複数の層構造により、絶縁・保
護（耐インク腐食、耐キャビテーション）の役割を果た
していればよく、電極層５の下にある絶縁保護層１４は
電気的絶縁性に優れたものでなければならない。

【００１６】一般にヒータボード基板４の作成には薄膜
成膜・加工技術が用いられる。インク検出用電極８ａ，
８ｂの形成のための電極層５は、この成膜プロセス中に
ヒータボード基板４の他の膜と同時に成膜することが可
能であり、従来の検出用電極によるインク有無検出法に
おいて問題であった、ピン状のインク有無検出用電極を
液室内に作り込むためのヘッドの製造・組立工程を簡略
化でき、生産性を向上でき、ヘッドのコスト高も防ぐこ
とができる。さらにインク検出用電極８ａ，８ｂは電極
層５をフォトリソグラフィーでパターン形成し、エッチ
ングを行って形成するため、液室内のヒータボード基板
上であれば、場所、大きさに自由度があり、ヘッドの全
体構造に合わせた設計が可能となる。電極以外の部分は
エッチングされ、絶縁・保護層１４が露出する。なお電
極は少なくとも２個あればよいが特に限定するものでは
ない。本例では２個の電極による１つの検出回路の場合
を示している。次に実際の検出について図３、図４を用
いて説明する。図３は本実施例のヒータボード基板４お
よびＰＣＢ２０の平面図であり、図４はヘッド側面の断
面図であり近傍にインクタンク７が示されている。

【００１７】図４においてヘッド端子１９に、プリンタ
本体よりヘッド駆動のための信号やインク有無の検出用
信号が入力される。インクはインクタンク７から、天板
部１５に挟まれた液室流路２を通り液室１に流入する。
図３において、不図示の電源より、ヘッドの液室内イン
ク検出用端子１９ａ，１９ｂ、ＰＣＢ２０内の配線およ
びボンディングワイヤー１１ａ，１１ｂを経由し、電極
８ａ，８ｂ間に電圧が印加される。このとき、端子１９
ａ，１９ｂ間を流れる電流をプリンタ本体の検出回路で
測定することにより、電極間の抵抗値を知ることができ
る。液室１内にインクがある場合には、インクを介し電
流が電極間に流れ、一方液室１内にインクの無い状態で
は電極間は空気層となり、電極間の抵抗値は上昇し、電
流は流れなくなる。すなわち、液室１内にインクがある
場合は検出電流が大きく、液室内にインクが無い場合に
は検出電流は小さくなる。この検出電流値をＡＤ変換し
た後、予め定めておいたしきい値以上か以下かをインク
ジェット記録装置内のＣＰＵで判断し、液室１内のイン
クの有無を知ることができる。検出のためにかかる時間
はインクに電流が流れる時間があれば十分であるので、
従来の液室内の異常昇温検知方式のように検出に時間が
かかったり、また、従来のインク滴光学検出方式のよう
に、検出のために記録ヘッドを所定の位置に移動させる
時間は必要ないので、実質的な印字速度は殆ど低下させ
ずに検出を行うことができる。さらにプリンタ本体には
電気的にインク有無を判断するための回路があればよ
く、本体へのスペース、コストの負担を極力防ぐことが
できる。

【００１８】ここで電極の劣化およびインクの化学変化
の観点から、液室内のインク有無検知時のみ検出電圧を
印加し、検出後は電極間の放電を行うことが望ましい。

【００１９】また電極８ａ，８ｂの液室内の位置は特に
定めないが、精度よく検出するためには電気的に他の部
分から隔離される必要がある。さらに互いに離れている
方が互いに静電容量の影響を受けにくく、なおよい。

【００２０】通常、記録ヘッドは記録データの入力がな
い場合、ノズルの固着防止のためのキャッピング手段を
もっている。記録データが入力されると、記録媒体のあ
る方向に向かい記録を行う。記録開始時にインク有無検
出を行い、もしインクが無いと判断されれば、記録ヘッ
ドをキャッピング位置に待機させ、表示器などの方法で
インクエラーの表示を行う。これによりユーザにインク
無しを知らせ、記録動作を停止する。また、もしインク
があると判断されれば、通常の記録動作を行う。もしく
は、インク無しのときは自動回復動作を行い、ノズル
内、液室内にインクを充填するシーケンスを組んでもよ
い。

【００２１】また記録中に、あるタイミングで定期的に
検出動作を行う。もしインクが無いと判断した場合、キ
ャッピング位置に記録ヘッドを戻し、上記と同様の方法
でインクエラーをユーザーに知らせる。インクがあると
判断した場合には、通常の記録動作を続ける。

【００２２】これらの動作により、記録ヘッド破壊、記
録データ損失を防ぎ、インクジェット記録装置としての
信頼性を向上させることができる。

【００２３】（第２の実施例）第２の実施例について、
図５を用いて説明する。

【００２４】上記第１の実施例では、ヒータボード基板
の上面層となる絶縁・保護層１４は単一の材料により一
層のみの場合を示したが、前述のようにこれらの膜を複
数にして各々の機能の信頼性を向上しているものがあ
る。例えば図５ａ）に示すように、第１の層として絶縁
層１４ａにＳｉＯ₂、ＳｉＮなどの絶縁性材料を用い、
第２層として保護層１６を耐アルカリ性が高く、延性の
高いＴａなどの金属を、インク腐食、キャビテーション
による応力劣化に対する保護層に用いているものがあ
る。このように保護層１６が導電性を示すような材料の
場合には、保護層上に直接電極を形成しても保護層に漏
れ電流が発生し安定した検出を行うことはできない。

【００２５】そこで図５ｂ）に示すように保護層１６と
検出電極８の間に第２の絶縁層１７を挿入することによ
り漏れ電流を防ぎ、安定した検出が得られる。

【００２６】本実施例では保護層をＴａなどの金属とし
たが、特にこれに限定するものではなく導電性を有し、
保護層としての役割を満足する材質であればよい。ま
た、保護層１６は耐インク腐食層が耐キャビテーション
層を兼ねた場合を示しているが、これに限定するもので
はなく、これらの異なる機能の複数の層を設けても差し
支えない。

【００２７】（第３の実施例）上記第２の実施例のよう
に図５ａ）に示す保護層１６が金属のような導電性を示
す材質の場合の他の実施例をさらに図６を用いて説明す
る。

【００２８】図５ａ）に示したヒータボード基板の導電
性保護層１６を成膜後にフォトリソグラフィーでパター
ン形成し、保護層１４ａまで電極形成部分をエッチング
し、保護層１６から分離した電極８を保護層１４ａの上
に形成する。（従来のヒータボード基板製作工程におい
ては、発熱抵抗体に電流を流すための配線にボンディン
グワイヤーを接続するために保護層１６を部分的にエッ
チングする工程がある。そこで本工程はその際のフォト
リソグラフィー用マスクのパターンを変更するだけで実
施でき、工程増加の付加無しに実施できる。）さらに保
護層１６の表面に絶縁膜１８を成膜する。この絶縁膜１
８の役割は液室１にあるインクより保護層１６に電流が
リークし、検出の感度低下、不安定化を防ぐ役割があ
る。

【００２９】以上のように本実施例では、保護層１６を
エッチングし、保護層１６と電極８に分離し、保護層１
６を絶縁層１８で覆うことにより、漏れ電流を防ぎ、安
定した検出が得られ、さらに第２の実施例に比べ電極の
ための保護層１７の成膜工程を必要としないで検出電極
を形成できる。

【００３０】しかしながら１６をエッチングし電極を形
成する際、保護層１６と電極８との間の部分では耐イン
ク材質をエッチングしているため、その下部にあるイン
ク吐出ヒータ駆動用やインクの温度制御用のＡｌ配線１
３が腐食され、インクの吐出の信頼性の低下を招くおそ
れがある。そこで電極の位置を液室内でその下部にＡｌ
配線１３が無いような位置に配置しなければならない。

【００３１】なお本実施例でも保護層１６をＴａなどの
金属としたが、特にこれに限定するものではなく、導電
性を有し、保護層としての役割を満足する材質であれば
よい。また、保護層１６は耐インク腐食層が耐キャビテ
ーション層を兼ねた場合を示しているが、これに限定す
るものではなく、これらの異なる機能の複数の層を設け
ても差し支えない。

【００３２】（第４の実施例）上記第３の例では電極形
成のためのエッチング後に保護層１６上に絶縁膜１８を
形成する必要があり、検出電極形成のためにフォトリソ
グラフィーでパターン形成し、エッチングを行った後、
再び真空蒸着プロセスを行い絶縁膜１８を形成する。第
３の実施例に示したように、電極のパターン形成自体は
工程数を増やすものではないが、その後の絶縁膜形成の
ために製造工程がやや複雑になってしまう。そこで本実
施例では絶縁膜１８の蒸着工程を行わずに、絶縁膜１８
を形成する方法を説明する。

【００３３】図６に示したヒータボード基板の断面にお
いて、前記第２、第３の実施例に示したように保護層１
６、検出電極８の材質としてＴａを用い、ヒータボード
基板の真空成膜工程としては検出電極８の分離形成まで
を行い、保護層１６に対する絶縁膜１８の形成は行わな
い。ここで、Ｔａを陽極として電気分解を行うと、Ｔａ
表面に陽極酸化膜としてＴａ₂ Ｏ₅ が析出し、絶縁性を
示す。

【００３４】例えばその製法の一つとして図７に平面図
を示すヒータボードを用いて行う方法が挙げられる。検
出電極８ａ，８ｂの形成後、不図示の天板部を組み液室
を形成する。その後液室内を電解液で満たす。２１は保
護層１６を陽極とするために電圧を印加するための陽極
酸化膜形成用配線である。不図示の電源より配線２１を
通じ、Ｔａ材質の保護膜１６を陽極、電解液中に設けた
不図示の電極を陰極として電気分解を行い、保護膜１６
上にＴａ₂ Ｏ₅ の絶縁膜１８を形成する。このようにし
て形成された絶縁膜１８は液室内のインクに触れる部分
のみに形成でき、真空蒸着時のように、絶縁膜形成後に
必要部のみを残すためのパターンエッチングを行わなく
てもよく、製造工程の複雑化を防ぐことができ、自然と
必要な部分のみに絶縁膜１８を形成できるという利点が
ある。

【００３５】絶縁膜１８の絶縁性は電気分解の印加電圧
の大きさと時間によって大きな影響を受けるが、発明者
の実験では、印加電圧３５Ｖ、印加時間９０ｓｅｃで検
出実験に十分な絶縁性が得られた。さらに印加電圧およ
び時間を増やすことにより、より安定な絶縁膜が得られ
る。これらの酸化条件は、ヒータボード基板の膜構成
や、電解液、配線抵抗などにより大きく変化し、ここに
挙げた値は一例にすぎない。

【００３６】ここで、電解液として通常用いられている
印字用のインクを用いた。通常ヘッド製作工程最終段階
では、完成後にインクを注入し印字試験を行っている。
インクはアルカリ性を示す一種の電解液であるので、こ
の工程でのインクを利用し陽極酸化膜形成に利用すれ
ば、わざわざ液室に電解液を注入する手間が省かれ、さ
らに生産性を高めることができる。このとき、インクの
電気分解により、ヒータボード基板に何らかの影響を及
ぼし、印字品位低下のおそれがあるが、発明者の実験で
は特に大きな影響は認められなかった。

【００３７】以上のように電極を形成後に電気分解によ
り陽極酸化膜を形成し、絶縁性を得ることにより、絶縁
膜形成のために蒸着工程が省け、生産性の向上が得られ
る。

【００３８】（第５の実施例）上記の各実施例では、記
録ヘッド内に一つの液室のみがある場合を示したが、一
つの記録ヘッド内に分離した複数の液室がある記録ヘッ
ドがあり、通常カラーインクジェット記録装置に用いら
れている。図８は本実施例のヒータボード基板の平面図
を示したものである。このような記録ヘッドでは各液室
内には異なった色のインクが供給される。本実施例では
３色のカラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）に
対し、同一のヒータボード基板上に３つの液室をもつ記
録ヘッドの場合について示してあるが、この各液室に供
給されるインクの色、種類、液室数は特に限定するもの
ではない。

【００３９】８０１ａ，８０１ｂは液室１０１内のイン
ク有無検出用電極、８０２ａ，８０２ｂは液室１０２内
のインク有無検出用電極、８０３ａ，８０３ｂは液室１
０３内のインク有無検出用電極であり、各液室内に一対
の電極を設けている。１１０１ａ，１１０１ｂはそれぞ
れインク有無検出用電極８０１ａ，８０１ｂに電圧を印
加するためのボンディングワイヤーである。同様に１１
０２ａ，１１０２ｂはインク有無検出用電極８０２ａ，
８０２ｂに、１１０３ａ，１１０３ｂはインク有無検出
用電極８０３ａ，８０３ｂに電圧を印加するためのボン
ディングワイヤーである。不図示の電源より、各液室内
のインク検出用電極に電圧を印加することにより、各々
の液室内のインクの有無を検出し、どの液室のインクが
無いかが解る。

【００４０】（第６の実施例）上記第５の実施例では複
数の液室のうちで、どの液室のインクが無いかを検出し
ユーザに知らせているが、一つのヘッド内に複数の液室
をもつヘッドでは、吸引回復動作をヘッド単位で行う場
合が多い。そのため、少なくとも一つの液室のインクが
無くなり、吸引回復動作を行う場合には、ヘッド内の全
ての液室が吸引されるので、インク有無検知としては少
なくとも一つの液室内にインクが無いことが解ればよ
く、どの液室のインクが無いのかを限定する必要は特に
ない。そこで、第５の実施例における各液室からの配線
をヘッド外で直列に接続するような方法が考えられる
が、この方法では配線の数が必要以上に多くなりコスト
が上がってしまう。

【００４１】これに対した別の実施例を示す。図９はヒ
ータボード基板の平面図を示したものである。電極層５
を液室１０１と１０２の間で図中の電極領域２０ａのよ
うにパターンを形成する。電極領域２０ａのうち液室内
に位置する部分８０１ｂと８０２ａの部分が、それぞれ
液室１０１と１０２内のインク有無検出用電極となり、
液室外の部分は電極間を電気的につなぐ配線の役割を果
たす。同様に液室１０２と１０３の間にも電極領域２０
ｂのようにパターンを形成し、検出電極８０２ｂと８０
３ａを直列につなぐ。

【００４２】液室１０１と１０３の両端にあるインク有
無検出用電極８０１ａと８０３ｂにそれぞれ接続される
ボンディングワイヤー１１０１ａと１１０３ｂの間に電
圧を印加することにより、各液室間を直列に電流が流れ
る。液室１０１〜１０３のうちの少なくとも一つの液室
のインクが無くなれば流れる電流値は低下する。

【００４３】少なくとも一つの液室のインクが無いと検
出した場合には、インクエラー表示を行うか、ヘッド全
体の回復動作を行う。このような動作により、プリンタ
自体の信頼性を向上することができる。

【００４４】以上のようにすることにより、各液室のイ
ンク有無検出用電極をつなぐのにわざわざヒータボード
基板外に配線を設ける必要もなく、また液室間の配線の
形成はインク検出用電極と同様の工程で行えるため、工
程数も減り、生産性が向上し、コスト高になるのを防ぐ
ことができる。

【００４５】（第７の実施例）前記第１の実施例では液
室内のインクが無い場合には記録を行わず、キャッピン
グを行い、インクエラーの表示を行っている。しかし、
その後ユーザは何らかの回復吸引動作や、タンク交換な
どを行わなければならない。そこで、インク無しを検出
したときは、装置本体で自動的に所定の吸引回復を行
う。吸引回復後、再度インク有無検知を行い、再びイン
ク無しを検出した場合にはインクエラーの表示を行い印
字を中止するが、それ以外の場合には再び印字を再開す
る。

【００４６】これらの動作により、プリンタ本体の信頼
性、操作性を向上することができる。

【００４７】（第８の実施例）インクジェット記録装置
において、通常液室内にインクが無いという状況は、液
室内にはインクが無くインクタンクにはインクがある場
合と、液室内とインクタンクの双方にインクが無い場合
が考えられるが、上記第１の実施例ではこの判別はでき
ない。そこで、液室内インク有無検知を行い、インク無
しを検出した場合は、所定の吸引回復動作を１回、もし
くは複数回行った後再びインク有無検知を行う。このと
き、再びインク無しを検出した場合は、インクタンクに
インクが無いと判断できる。すなわち、インク有無検知
と回復動作を組み合わすことにより、インクタンクのイ
ンク残量検知が可能となり、インクジェット記録装置と
しての使い易さが向上できる。

【００４８】（第９の実施例）以上の実施例において、
インク検出のために電極からインクに電流が流れるが、
電極表面で少なからず電気分解が発生し、インク検出用
電極の劣化が起こる可能性がある。インク検出用電極の
劣化により検出電流が変化し、検出を不安定にする原因
となる。ここで電極の材質によっては、インクと電気分
解が可逆反応の場合がある。そこで、インク検出用電極
に交流電圧を印加すると、電極の電気分解時の極性が変
わることにより、それまでの反応とは逆の化学反応を起
こし電極の劣化を防ぐことになる。このように電極に交
流電圧を印加することにより電極劣化を防ぐことがで
き、検出の信頼性を増すことができる。

【００４９】（第１０の実施例）以上の各実施の形態の
説明においては、何れも両電極間の電気抵抗を測定して
インク有無を検出していた。しかし、本発明は以上の例
に限定されるものではなく、同様の構成で両電極間の静
電容量を測定する方法もある。

【００５０】例えば図３において、インク検出用電極１
９ａ、１９ｂ間の静電容量はインクの有無により、大き
く異なる。インクがある場合には電極間の静電容量は大
きく、ない場合には小さくなる。従って、検出回路１７
２０を両電極間の電気抵抗値を測定する回路に変えて、
両電極間の静電容量を測定する回路とすれば、この電極
間の静電容量を測定することにより、電極間のインクの
有無が検出できる。

【００５１】（実施例の補足）以下に本発明を実施する
インクジェットプリンタの一例を説明する。

【００５２】〈装置本体の概略説明〉図１０は、本発明
の代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩ
ＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。図１０に
おいて、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動
力伝達ギア５０１１、５００９を介して回転するリード
スクリュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合する
キャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方
向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、インク
ジェットカートリッジＩＪＣが搭載されている。５００
２は紙押え板であり、キャリッジの移動方向に亙って紙
をプラテン５０００に対して押圧する。５００７、５０
０８はフォトカプラで、キャリッジのレバー５００６の
この域での存在を確認して、モータ５０１３の回転方向
切り換え等を行うためのホームポジション検知手段であ
る。５０１６は記録ヘッドの前面をキャップするキャッ
プ部材５０２２を支持する部材で、５０１５はこのキャ
ップ内を吸引する吸引手段で、キャップ内開口５０２３
を介して記録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリ
ーニングブレードで、５０１９はこのブレードを前後方
向に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８に
これらが支持されている。ブレードは、この形態でなく
周知のクリーニングブレードが本例に適用できることは
言うまでもない。又、５０１２は、吸引回復の吸引を開
始するためのレバーで、キャリッジと係合するカム５０
２０の移動に伴って移動し、駆動モータからの駆動力が
クラッチ切り換え等の公知の伝達手段で移動制御され
る。

【００５３】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来
た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００５４】〈制御構成の説明〉次に、上述した装置の
記録制御を実行するための制御構成について説明する。

【００５５】図１１はインクジェットプリンタＩＪＲＡ
の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を
示す同図において、１７００は記録信号を入力するイン
タフェース、１７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７
０１が実行する制御プログラムを格納するプログラムＲ
ＯＭ、１７０３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）を保存しておくダイナミック
型のＲＡＭである。１７０４は記録ヘッド１７０８に対
する記録データの供給制御を行うゲートアレイであり、
インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７
０３間のデータ転送制御も行う。１７１０は記録ヘッド
１７０８を搬送するためのキャリアモータ、１７０９は
記録紙搬送のための搬送モータである。１７０５はヘッ
ドを駆動するヘッドドライバ、１７０６、１７０７はそ
れぞれ搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を
駆動するためのモータドライバである。

【００５６】また、１７２０は詳細を後述する記録ヘッ
ド中のインクの有無を検出する検出回路である。この検
出回路の動作の詳細については後述する。

【００５７】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
フェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７
０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の
記録データに変換される。そして、モータドライバ１７
０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１
７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動
され、印刷が行われる。

【００５８】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネル
ギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱
変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーにより
インクの状態変化を生起させる方式のプリント装置につ
いて説明したが、かかる方式によれば記録の高密度化、
高詳細化が達成できる。

【００５９】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応して膜沸騰を越える
急速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印
加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発
生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせ
て、結果的にこの駆動信号に１対１で対応した液体（イ
ンク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡
の成長、収縮により吐出用開口を介して液体（インク）
を吐出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆
動信号をパルス形状にすると、即時適切に気泡の成長収
縮が行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）
の吐出が達成でき、より好ましい。

【００６０】このパルス形状の駆動信号としては米国特
許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明
細書に記載されているようなものが適している。なお、
上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４
３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用する
と、さらに優れた記録を行うことができる。

【００６１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面が屈曲する領域に配置されている構成を開
示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第
４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれ
るものである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、
共通するスロットを電気熱変換体の吐出部とする構成を
開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構
成としも良い。

【００６２】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。

【００６３】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いてもよい。

【００６４】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定にでき
るので好ましいものである。これらを具体的に挙げれ
ば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニ
ング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるい
はこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせに
よる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モ
ードを行うことも安定した記録を行うために有効であ
る。

【００６５】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもで
きる。

【００６６】以上説明した本発明実施の形態において
は、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以
下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液
化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方
式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温
度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるよう
に温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号
付与時にインクが液状をなすものであればよい。

【００６７】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いてもよい。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。この
ような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あ
るいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、上述し
た各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰
方式を実行するものである。

【００６８】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力
端末として一体または別体に設けられるものの他、リー
ダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有
するファクシミリ装置の形態を取るものであっても良
い。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、本発明は、インクジェッ
ト記録装置の記録ヘッド内に設けられる液室内のヒータ
ボード基板成膜と同時に形成された検出用電極を有する
ことにより、記録ヘッド内のインクの有無を瞬時に、か
つ正確に検出することができる低コストの検出機構を備
えたインクジェット記録ヘッドを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録ヘッド内の液室の構造を示す模式図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例における液室内ヒータボー
ド基板の要部断面図である。

【図３】第１実施例のヒータボード基板の平面図であ
る。

【図４】第１実施例の液室内インク有無検出機構を含む
記録ヘッドの側面方向から見た説明用断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例におけるヒータボード基
板の説明用断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例におけるヒータボード基
板の説明用断面図である。

【図７】本発明の第４の実施例におけるヒータボード基
板の説明用平面図である。

【図８】本発明の第５の実施例における記録ヘッドの要
部を示す平面図である。

【図９】本発明の第６の実施例における記録ヘッドの要
部を示す平面図である。

【図１０】本発明を実施するインクジェットプリンタＩ
ＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。

【図１１】インクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路
の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１液室２インク供給管３ノズル４ヒータボード基板５電極層６発熱抵抗体７インクタンク８ａ，８ｂインク有無検出用電極９Ｓｉ基板１０絶縁層１１ボンディングワイヤー１３Ａｌ配線１４絶縁・保護層１５天板部１６保護層１７絶縁層１８絶縁膜１９ボンディングワイヤー１９，１９ａ，１９ｂ端子２０ＰＣＢ２１配線５０００プラテン５００２紙押え板５００４螺旋溝５００５リードスクリュー５００６，５０１２レバー５００７，５００８フォトカプラ５００９，５０１１駆動力伝達ギア５０１３駆動モータ５０１５吸引手段５０１６支持部材５０１７クリーニングブレード５０１８本体支持板５０１９部材５０２０カム５０２２キャップ部材５０２３キャップ内開口１７００インタフェース１７０１ＭＰＵ１７０２ＲＯＭ１７０３ＲＡＭ１７０４ゲートアレイ１７０５ヘッドドライバ１７０６，１７０７モータドライバ１７０８記録ヘッド１７０９搬送モータ１７１０キャリアモータ１７２０検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八重樫尚雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者渡邊顕二郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平５−169677（ＪＰ，Ａ) 特開平６−155761（ＪＰ，Ａ) 特開平３−183562（ＪＰ，Ａ) 特開平８−39829（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/05 B41J 2/175

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルからインクを滴として吐出するた
めに熱エネルギーを発生する熱エネルギー発生体を備
え、該熱エネルギー発生体の上に絶縁層が設けられた基
板と、前記ノズルに連通する液室と、該液室の内部に設
けられインクの有無を検出するための検出用電極と、を
有するインクジェット記録ヘッドであって、前記検出用電極と、前記熱エネルギー発生体の上に位置
するように設けられる保護層とが、前記絶縁層上に設け
られた導電性保護膜から形成され、互いに分離して設け
られているインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】前記保護層の表面に電気的絶縁性を示す
薄膜が形成されている、請求項１に記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。
【請求項３】前記電気的絶縁性を示す薄膜は、陽極酸
化によって形成されたものである、請求項１または２に
記載のインクジェット記録ヘッド。