JP3586119B2 - ヘッド基体、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ - Google Patents
ヘッド基体、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一個のベース基板に各種層膜が積層されているヘッド基体、このヘッド基体を利用したインクジェットヘッド、このインクジェットヘッドを利用したインクジェットプリンタ、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種方式の画像形成装置が実施されており、例えば、レーザプリンタやインクジェットプリンタがある。インクジェットプリンタは、記録媒体にインク滴を吐出して画像を形成するもので、インク滴を吐出する手法としてはバブルジェット方式と呼称される電気熱変換方式がある。
【０００３】
電気熱変換方式のインクジェットプリンタは、ノズルや供給路やインク溜からなるインク保持部にインク液を保持した状態で、ノズルの発熱素子でインク液を加熱して気泡を発生させ、この気泡の圧力でインクを押圧してノズルからインク滴を吐出する。
【０００４】
一般的なインクジェットプリンタでは、上述のような構造のインクジェットヘッドがキャリア機構により主走査方向に移動自在に支持されており、このインクジェットヘッドと対向する位置を記録媒体である印刷用紙が用紙搬送機構により副走査方向に順次搬送される。
【０００５】
これでインクジェットヘッドがインク滴を吐出する位置と印刷用紙の表面とが主走査方向と副走査方向とに相対移動するので、印刷データに対応してインクジェットヘッドがインク滴を印刷用紙の表面に吐出することにより、この印刷用紙の表面には付着したインクでドットマトリクスの画像が形成されることになる。
【０００６】
インクジェットヘッドは、例えば、ヘッド基体とカバー部材とを組み合わせた構造からなり、カバー部材は、隔壁を形成する層膜とカバー基板からなる。ヘッド基体は、一個のベース基板を具備しており、このベース基板の表面に各種の層膜でインク吐出機構などが形成されている。
【０００７】
このインク吐出機構は、電気熱変換方式の場合はヒータ素子からなり、電気機械変換方式の場合はピエゾ素子からなる。このようなヘッド基体において、インク吐出機構を駆動するドライバ回路や、このドライバ回路に印刷データを供給するデータ入力部も、ベース基板の表面に各種の層膜で形成することが現在では一般的である。
【０００８】
さらに、現在ではインクジェットヘッドに、自身のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）コードやインク吐出機構の駆動特性を読出自在にデータ保持させるため、ヘッド基体にＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を搭載することが提案されている。例えば、インクジェットヘッドにＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）を搭載することが、特開平３−１２６５６０号公報に開示されている。
【０００９】
しかし、上記公報のインクジェットヘッドでは、ＥＥＰＲＯＭをヘッド基体とは別個に搭載しているので、装置の構造が複雑で生産性も良好でなく、装置の小型軽量化も阻害されている。特に、記録データが大容量の場合は既存のＲＯＭチップは有用であるが、記録データが大容量でない場合にはＲＯＭチップはコスト的に不利なことがある。
【００１０】
そこで、特開平８−１７７７３２号公報、ＵＳＰ５５０４５０７、ＵＳＰ５３６３１３４等には、インクジェットヘッドのヘッド基体のベース基板に、ヒューズアレイからなるＲＯＭをインク吐出機構などの層膜とともに形成することが開示されている。
【００１１】
この場合、ヘッド基体を製造するためにベース基板にインク吐出機構などの層膜を形成するとき、ＲＯＭとなるヒューズアレイを同時に形成することができる。例えば、このヒューズアレイを同時に形成したロジック回路の制御により選択的に溶断すれば、その溶断の有無により二値データを保持させることができる。
【００１２】
このため、上述のようなヘッド基体を利用したインクジェットヘッドでは、ヘッド基体とは別個にＲＯＭチップを用意する必要がなく、各種データを読出自在に保持できる構造を簡略化して生産性を向上させることができ、その小型軽量化も実現することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したヘッド基体では、インクジェットプリンタの各種データをヒューズアレイにより読出自在に保持することができ、このヒューズアレイをベース基板に各種層膜とともに形成することができる。一般的なインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面の大部分がインク保持部で占有されているので、例えば、図９（ａ）に示すように、インク溜と重複する位置にヒューズアレイが形成される。
【００１４】
同図のインクジェットヘッド１００では、ヘッド基体１０１は、ベース基板１０２の表面に、ヒューズアレイのヒューズ素子１０３、層間絶縁膜１０４、ヒューズ電極１０５、保護膜１０６等が所定形状で適宜積層されており、この保護膜１０６の表面にカバー部材の隔壁などで（図示せず）インク溜１０７が形成されている。
【００１５】
つまり、ヒューズ素子１０３に保護膜１０６を介してインク液１０８が対向しているが、ヒューズアレイは多数のヒューズ素子１０３の選択的な溶断により各種データを保持するので、必然的にデータ記憶の実行時には多大な熱量を発生することになる。
【００１６】
このため、上述のようなインクジェットヘッド１００でヒューズアレイに各種データを保持させるためにヒューズ素子１０３を溶断するとき、同図（ｂ）に示すように、その局所的な発熱のために上層の層間絶縁膜１０４や保護膜１０６にクラックが発生することがある。
【００１７】
この場合、インク溜１０７のインク液１０８がクラックによりヒューズ素子１０３の位置まで浸透するので、例えば、溶断したヒューズ素子１０３がインク液１０８により短絡されたり、インク液１０８によりヒューズ素子１０３やヒューズ電極１０５が腐食されることが発生する。
【００１８】
特に、ヒューズ素子１０３の溶断やデータ読書を動作制御するロジック回路をヒューズアレイの周辺に形成した場合、このロジック回路もクラックから浸透したインク液１０８に汚染されることになり、ヒューズアレイやロジック回路に誤動作が発生することになる。
【００１９】
このような課題を解決するため、ヒューズアレイのデータ記憶が完了してから保護膜１０６を積層することも想定できるが、例えば、インク吐出機構の動作特性をヒューズアレイにデータ記憶させる場合、インクジェットヘッド１００を完成して動作させてからヒューズアレイを溶断する必要がある。
【００２０】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、ヒューズアレイを選択的に溶断させてもインク液による障害が発生しないヘッド基体、このヘッド基体を利用したインクジェットヘッド、このインクジェットヘッドを利用したインクジェットプリンタ、を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一のヘッド基体は、インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、前記ベース基板の表面と直交する方向で前記インク保持部とは重複しない位置に前記ヒューズアレイと前記ヒューズロジック回路とが配置されている。
【００２２】
従って、本発明のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のインク吐出機構によりインク滴として吐出することができる。さらに、この動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができる。ただし、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の位置がインク保持部と重複しないので、例えば、ヒューズアレイの上層に溶断の熱量によりクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがない。
【００２３】
上述のようなヘッド基体において、前記インク吐出機構が前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子を具備していることも可能である。この場合、インク保持部下の位置でベース基板に形成されているヒータ素子がインク液を加熱により発泡させるので、これでインク吐出機構はインク液をインク滴として吐出させることになる。
【００２４】
上述のようなヘッド基体において、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜も具備しており、該耐キャビテーション膜が前記ベース基板の表面と直交する方向で前記ヒューズアレイおよび前記ヒューズロジック回路と重複する位置まで形成されていることも可能である。
【００２５】
この場合、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することがない。しかも、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜により防止され、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがない。
【００２６】
本発明の第二のヘッド基体は、インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、前記インク吐出機構として前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子と、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、前記ベース基板の表面と直交する方向で前記ヒューズアレイおよび前記ヒューズロジック回路と重複する位置まで前記耐キャビテーション膜が形成されている。
【００２７】
従って、本発明のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができる。インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもない。インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができる。ただし、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜により防止される。このため、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがない。
【００２８】
本発明の第三のヘッド基体は、インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、前記インク吐出機構として前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子と、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、前記ベース基板の表面と直交する方向で前記インク保持部と前記ヒューズアレイとが少なくとも一部は重複する位置に配置されており、前記インク保持部と前記ヒューズアレイとが重複する位置まで前記耐キャビテーション膜が形成されている。
【００２９】
従って、本発明のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができる。インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもない。インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができる。ただし、ベース基板の表面と直交する方向でインク保持部とヒューズアレイとが重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜により防止される。このため、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがない。
【００３０】
上述のようなヘッド基体において、前記ヒューズアレイが前記ヒータ素子と同一の材料で形成されていることも可能である。この場合、インク吐出機構のヒータ素子とヒューズアレイとが同一の材料で形成されているので、ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がない。
【００３１】
上述のようなヘッド基体において、該ヒータ素子より下層にバリア層が形成されており、該バリア層と同一の材料で前記ヒューズアレイが形成されていることも可能である。この場合、インク吐出機構のヒータ素子より下層にバリア層が形成されているので、ヒータ素子の発熱により下層の金属層にヒロックが成長することがバリア層により防止される。このようなバリア層とヒューズアレイとが同一の材料で形成されているので、ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がない。
【００３２】
上述のようなヘッド基体において、各種の配線を具備して前記インク吐出機構の動作を制御する印刷ロジック回路も前記ベース基板に形成されており、該印刷ロジック回路の配線と同一の材料で前記ヒューズアレイが形成されていることも可能である。
【００３３】
この場合、ベース基板に各種の配線などで形成されているロジック回路によりインク吐出機構の動作が制御されるので、これでインク吐出機構はインク液をインク滴として適正に吐出する。このようなロジック回路の配線とヒューズアレイとが同一の材料で形成されているので、ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がない。
【００３４】
上述のようなヘッド基体において、前記ヒューズアレイが前記ヒータ素子より下層の層膜からなることも可能である。この場合、インク吐出機構のヒータ素子より下層の層膜によりヒューズアレイが形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生して上層にクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置まで到達しにくい。
【００３５】
本発明のインクジェットヘッドは、本発明のヘッド基体と、該ヘッド基体の表面に設けられて前記インク保持部を形成するカバー部材と、を具備している。従って、本発明のインクジェットヘッドでは、カバー部材がヘッド基体の表面に設けられることでインク保持部が形成されるので、このインク保持部によりインク液が保持される。
【００３６】
本発明のインクジェットプリンタは、本発明のインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのインク保持部にインク液を供給するインク供給手段と、前記インクジェットヘッドのデータ入力部に印刷データをデータ入力するデータ入力手段と、前記インクジェットヘッドに対して記録媒体を相対移動させる相対移動手段と、前記インクジェットヘッドのヒューズアレイから前記ヒューズロジック回路により各種データを読み出すデータ読出手段と、を具備している。
【００３７】
従って、本発明のインクジェットプリンタでは、インク供給手段がインクジェットヘッドのインク保持部にインク液を供給し、データ入力手段がインクジェットヘッドのデータ入力部に印刷データをデータ入力し、相対移動手段がインクジェットヘッドに対して記録媒体を相対移動させる。このため、インクジェットヘッドが印刷データに対応して記録媒体の表面にインク滴を吐出することになり、その位置が相対移動されるので付着したインク滴によりドットマトリクスの画像が形成される。データ読出手段がインクジェットヘッドのヒューズアレイからヒューズロジック回路により各種データを読み出すので、例えば、この読出データからインクジェットヘッドの動作特性を認識して駆動を調整するようなことができる。
【００３８】
なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、専用のハードウェア、適正な機能がプログラムにより付与されたコンピュータ、適正なプログラムによりコンピュータの内部に実現された機能、これらの組み合わせ、等を許容する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図８を参照して以下に説明する。なお、図１は本実施の形態のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図、図２はヘッド基体の回路構造を示すブロック図、図３はインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図、図４はインクジェットプリンタの外観を示す斜視図、図５はインクジェットプリンタの回路構造を示す模式的なブロック図、図６は各種信号の相互関係を示すタイムチャート、図７は一変形例のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図、図８は一変形例のインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図、である。
【００４０】
本実施の形態の画像処理システム２００は、図５に示すように、中央制御装置であるホストコンピュータ２１０と画像形成装置であるインクジェットプリンタ３００とを具備しており、このインクジェットプリンタ３００とホストコンピュータ２１０とが通信ケーブル２２０で接続されている。
【００４１】
本実施の形態のインクジェットプリンタ３００は、図４に示すように、インクジェットヘッド４００を具備しており、このインクジェットヘッド４００は、図３に示すように、ヘッド基体４０１とカバー部材４０２とを具備している。ヘッド基体４０１は、図１および図２に示すように、ベース基板４１０を具備しており、このベース基板４１０の表面に各種部材が層膜などで形成されている。
【００４２】
本実施の形態のヘッド基体４０１では、ベース基板４１０の表面の前縁部に多数のヒータ素子４１１が形成されており、この多数のヒータ素子４１１によりインク吐出機構としてヒータ部４１２が形成されている。多数のヒータ素子４１１の各々の一端には多数のパワートランジスタ４１３のソース電極が個々に接続されており、これらのパワートランジスタ４１３によりドライバ回路４１４が形成されている。
【００４３】
多数のヒータ素子４１１の他端と多数のパワートランジスタ４１３のドレイン電極とは一対の電源電極４１５，４１６に接続されており、多数のパワートランジスタ４１３のゲート電極には、印刷ロジック回路４１７の多数のアンドゲート４１８が個々に接続されている。ヒータ素子４１１は、例えば、窒化タンタル、タンタルアルミ、タンタル窒化珪素、等を材料とする層膜からなり、電源電極４１５，４１６からドライバ回路４１４を介して供給される駆動電力により発熱する。
【００４４】
これら多数のアンドゲート４１８は複数の制御ブロックに分割されてマトリクス配線されているので、その制御ブロックごとに多数のアンドゲート４１８に複数のブロック電極４１９が接続されている。さらに、多数のアンドゲート４１８には、一個のパルス電極４２０と一個のラッチ回路４２１も接続されており、このラッチ回路４２１にはシフトレジスタ４２２が並列に接続されている。
【００４５】
ラッチ回路４２１とシフトレジスタ４２２には、一個のリセット電極４２３が共通に接続されるとともに、各々固有のクロック電極４２４，４２５も個々に接続されており、シフトレジスタ４２２には、一個のデータ電極４２６も接続されている。
【００４６】
ブロック電極４１９には、多数のヒータ素子４１１の複数の制御ブロックを選択する選択信号が入力され、パルス電極４２０には、ヒータ素子４１１の発熱時間を制御するヒートパルスが入力される。リセット電極４２３には、ラッチ回路４２１とシフトレジスタ４２２とをリセットするリセット信号が入力され、クロック電極４２４，４２５には、ラッチ回路４２１とシフトレジスタ４２２との動作周波数を決定するクロック信号が入力される。
【００４７】
データ電極４２６には印刷データがシリアルに入力されるので、このシリアルな印刷データをシフトレジスタ４２２がパラレルに変換する。このパラレルな印刷データをラッチ回路４２１が一時保持してからアンドゲート４１８を介してドライバ回路４１４に供給するので、これで多数のヒータ素子４１１が印刷データに対応して発熱する。
【００４８】
また、ベース基板４１０の表面には、温度センサや保温ヒータからなるセンサユニット４３０も形成されており、このセンサユニット４３０には一対のセンサ電極４３１が接続されている。また、一対の電源電極４３２，４３３も形成されており、これらの電源電極４３２，４３３が各部に接続されている。
【００４９】
センサユニット４３０は、ベース基板４１０の保温加熱と温度測定とを実行し、センサ電極４３１は、センサユニット４３０の制御信号が入力される。電源電極４３２，４３３には、各部に供給される駆動電力が供給されるので、この駆動電力により印刷ロジック回路４１７などが動作する。
【００５０】
そして、本実施の形態のヘッド基体４０１では、ベース基板４１０の表面に多数のヒューズ素子４４０からなるヒューズアレイ４４１も形成されており、このヒューズアレイ４４１を包囲するようにヒューズロジック回路４４２が形成されている。
【００５１】
多数のヒューズ素子４４０は、一個のヒューズロジック回路４４２に多数のヒューズ電極４４３で個々に接続されており、ヒューズロジック回路４４２には、データ電極４４４、クロック電極４４５、イネーブル電極４４６、が接続されている。
【００５２】
ヒューズアレイ４４１には、インクジェットヘッド４００のＩＤコードやヒータ部４１２の動作特性などの各種データが出荷以前の時点でデータ記録されており、ヒューズロジック回路４４２は、ヒューズアレイ４４１のデータ記録やデータ読出を動作制御する。上述のようにヒューズアレイ４４１は、記憶するデータがＩＤコードや動作特性であるため、ここでは１００ビット以下の記憶容量に形成されている。
【００５３】
このため、図６に示すように、クロック電極４４５は、ヒューズロジック回路４４２の動作周波数を決定するクロック信号が入力され、イネーブル電極４４６は、ヒューズロジック回路４４２の動作を許可するイネーブル信号が入力される。データ電極４４４は、ヒューズロジック回路４４２がヒューズアレイ４４１に記憶させるデータが入力され、ヒューズロジック回路４４２がヒューズアレイ４４１から読み出すデータを出力する。
【００５４】
なお、上述した各種の電極４１５…は、配線ラインと接続パッドとの総称であり、図１に示すように、多数の電極４１５…の接続パッドからなるデータ入力部であるパッド部４４７は、ヒータ部４１２とは反対となるベース基板４１０の後縁部に形成されている。
【００５５】
つまり、本実施の形態のヘッド基体４０１は、同図に示すように、ベース基板４１０の表面の前縁部にヒータ部４１２が配置されており、その後方にドライバ部４１４と印刷ロジック回路４１７とヒューズロジック回路４４２とが順番に配列されており、ベース基板４１０の後縁部にパッド部４４７が配置されている。
【００５６】
また、図３に示すように、ヒューズアレイ４４１のヒューズ素子４４０は、ベース基板４１０の表面に直接に積層されたポリシリコンの層膜からなり、このヒューズ素子４４０の上層には層間絶縁膜４５０が形成されている。この層間絶縁膜４５０の表面には、ヒューズ電極４４３、ヒータ素子４１１、ヒータ電極４５１、等が積層されており、ヒューズ電極４４３は層間絶縁膜４５０のスルーホールを介してヒューズ素子４４０に接続されている。
【００５７】
さらに上層には保護膜４５２が積層されており、この保護膜４５２の表面の一部には耐キャビテーション膜４５３が積層されている。つまり、インクジェットヘッド４００では、カバー部材４０２が封止部材４６０とカバー基板４６１からなり、このようなカバー部材４０２がヘッド基体４０１の表面に接合されることで、封止部材４６０を隔壁としてノズルや供給路やインク溜からなるインク保持部４６２がヘッド基体４０１の表面に形成されている。
【００５８】
そこで、本実施の形態のインクジェットヘッド４００のヘッド基体４０１では、図１および図３に示すように、その表面と直交する方向でインク保持部４６２と重複する位置に耐キャビテーション膜４５３が形成されており、この耐キャビテーション膜４５３およびインク保持部４６２と重複しない位置に、ヒューズアレイ４４１がヒューズロジック回路４４２とともに配置されている。
【００５９】
なお、ヒータ／ヒューズロジック回路４１７，４４２は、各種の配線がポリシリコンの層膜で形成されているが、ヒューズアレイ４４１のヒューズ素子４４０も、各ロジック回路４１７，４４２の配線と同一のポリシリコンの層膜で形成されている。
【００６０】
本実施の形態のインクジェットプリンタ３００では、図４および図５に示すように、上述のような構造のインクジェットヘッド４００がヘッド移動機構３０２のキャリッジ３０３に着脱自在に搭載されており、このキャリッジ３０３がガイドシャフト３０４等により主走査方向に移動自在に支持されているので、これでインクジェットヘッド４００も主走査方向に移動自在に支持される。
【００６１】
上述のように支持されたインクジェットヘッド４００と対向する位置には、記録媒体である印刷用紙Ｐを保持して搬送するプラテンローラ３０５が配置されており、このプラテンローラ３０５等により印刷用紙Ｐを副走査方向に順次搬送する用紙搬送機構３０６が形成されている。
【００６２】
ヘッド移動機構３０２と用紙搬送機構３０６とは一個の移動制御回路３１１に接続されており、この移動制御回路３１１はマイクロコンピュータ３１２に接続されている。このマイクロコンピュータ３１２がヘッド移動機構３０２と用紙搬送機構３０６とを統合制御するので、これでインクジェットヘッド４００がインク滴を吐出する位置と印刷用紙Ｐの表面とを相対移動させる相対移動手段が形成されている。
【００６３】
このマイクロコンピュータ３１２には、データ入力手段であるデータ入力回路３１３、データ読出手段であるデータ読出回路３１４、通信Ｉ／Ｆ３１５、等も接続されており、この通信Ｉ／Ｆ３１５に通信ケーブル２２０でホストコンピュータ２１０が接続されている。
【００６４】
データ入力回路３１３は、キャリッジ３０３の接続コネクタ（図示せず）を介してインクジェットヘッド４００の印刷ロジック回路４１７に接続されており、データ読出回路３１５は、キャリッジ３０３の接続コネクタを介してインクジェットヘッド４００のヒューズロジック回路４４２に接続されている。
【００６５】
データ入力回路３１３は、印刷データをインクジェットヘッド４００の印刷ロジック回路４１７に供給し、データ読出回路３１４は、インクジェットヘッド４００のヒューズロジック回路４４２からヒューズアレイ４４１の記憶データを読み出す。
【００６６】
マイクロコンピュータ３１２は、上述のような各種回路３１１，３１３，３１４も統合制御し、例えば、ホストコンピュータ２１０から通信Ｉ／Ｆ３１５に入力される印刷データをデータ入力回路３１３に供給し、データ読出回路３１４がインクジェットヘッド４００から読み出した記憶データを通信Ｉ／Ｆ３１５からホストコンピュータ２１０に出力する。
【００６７】
また、本実施の形態のインクジェットプリンタ３００は、インク供給手段であるインクタンク（図示せず）も具備しており、このインクタンクもキャリッジ３０３のソケット部材（図示せず）を介してインクジェットヘッド４００のインク保持部４６２に配管されている。インクタンクにはインク液が事前に充填されており、このインク液をインクジェットヘッド４００に供給する。
【００６８】
上述のような構成において、本実施の形態の画像処理システム２００では、例えば、ホストコンピュータ２１０がインクジェットプリンタ３００に印刷データを供給するので、この印刷データをインクジェットプリンタ３００が印刷用紙Ｐに印刷出力する。
【００６９】
その場合、マイクロコンピュータ３１２の統合制御によりヘッド移動機構３０２がインクジェットヘッド４００を主走査移動させるとともに、用紙搬送機構３０６が印刷用紙Ｐを副走査移動させ、これに同期してデータ入力回路３１３がインクジェットヘッド４００に印刷データをデータ入力する。
【００７０】
インクジェットヘッド４００は、インクタンクから常時供給されるインク液をインク保持部４６２に保持しており、データ入力される印刷データに印刷ロジック回路４１７が多数のヒータ素子４１１を選択的に発熱駆動する。この多数のヒータ素子４１１の選択的な発熱によりインク保持部４６２のインク液が発泡してインク滴が吐出されるので、このインク滴が相対移動する印刷用紙Ｐの表面に付着してドットマトリクスの画像が形成される。
【００７１】
本実施の形態の画像処理システム２００では、インクジェットヘッド４００がヒューズアレイ４４１を具備しているので、例えば、インクジェットヘッド４００の製造を完了して出荷する以前の時点などに、ＩＤコードやヒータ部４１２の動作特性などがヒューズアレイ４４１にデータ記録される。
【００７２】
そこで、このようなデータ記録を完了してから出荷されたインクジェットヘッド４００をインクジェットプリンタ３００に装着すると、このインクジェットプリンタ３００はデータ読出回路３１４によりインクジェットヘッド４００のヒューズアレイ４４１から記憶データを読み出すことができる。
【００７３】
このため、インクジェットプリンタ３００は、例えば、インクジェットヘッド４００のヒューズアレイ４４１から読み出したヒータ部４１２の動作特性に対応してヒータ部４１２に供給する駆動電力を調整するようなことや、インクジェットヘッド４００のＩＤコードをホストコンピュータ２１０に通知するようなことができる。
【００７４】
上述のようにヒータ部４１２の動作特性をヒューズアレイ４４１にデータ記録する場合、これは必然的にインクジェットヘッド４００が完成してから実行されることになるが、図３に示すように、ヒューズ素子４４０の溶断の熱量により上層にクラックが発生することがある。
【００７５】
しかし、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、図１に示すように、ヒューズアレイ４４１とインク保持部４６２との位置が重複していないので、図３に示すように、ヒューズアレイ４４１の上層に溶断の熱量によりクラックが発生しても、このクラックがインク保持部４６２の位置に発生することがない。
【００７６】
つまり、インク液がヒューズアレイ４４１やヒューズロジック回路４４２の位置まで浸透することがないので、溶断したヒューズ素子４４０がインク液により短絡してヒューズロジック回路４４２のデータ読出に誤動作が発生することがなく、インク液によりヒューズアレイ４４１やヒューズロジック回路４４２が腐食されることもない。
【００７７】
なお、インク保持部４６２のインク液がヘッド基体４０１と封止部材４６０との間隙に浸透すると、このインク液がクラックからヒューズアレイ４４１やヒューズロジック回路４４２の位置まで浸透することも想定できるが、これはヘッド基体４０１とカバー部材４０２との接合の精度の問題で実際には無視することができる。
【００７８】
特に、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、積層構造においてヒューズアレイ４４１がヒータ素子４１１より下層の層膜からなるので、ヒューズアレイ４４１の溶断により上層にクラックが発生しても、このクラックがインク保持部４６２と同一の高さまで到達しにくく、インク液がヒューズアレイ４４１の位置まで浸透することが良好に防止されている。
【００７９】
しかも、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、各ロジック回路４１７，４４２の各種の配線がポリシリコンの層膜で形成されているが、ヒューズアレイ４４１のヒューズ素子４４０も同一のポリシリコンの層膜で形成されている。
【００８０】
このため、従来から必須要件である印刷ロジック回路４１７を形成するとき、ヒューズロジック回路４４２とヒューズアレイ４４１も同時に形成することができ、これらを形成するために新規の材料や工程を追加する必要がないので、本実施の形態のインクジェットヘッド４００は生産性も良好である。特に、本発明者が実際にヒューズアレイ４４１がポリシリコンからなるインクジェットヘッド４００を試作したところ、その生産性が良好でヒューズアレイ４４１の特性も良好であることが確認された。
【００８１】
しかも、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、ヒューズアレイ４４１の記憶データがＩＤコードや動作特性などであるため、ヒューズアレイ４４１の記憶容量が１００ビット以下である。このため、大容量のＲＯＭチップを必要とすることがなく、別体のＲＯＭチップを搭載するより小型軽量で生産性も良好である。
【００８２】
なお、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、インク滴を吐出させるためにヒータ素子４１１でインク液を加熱して発泡させるときにキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜４５３により防止されるのでヒータ素子４１１などが損傷することもない。
【００８３】
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では電気熱変換方式のインクジェットプリンタ３００を例示したが、このインクジェットプリンタとしてピエゾ素子を利用した電気機械変換方式を採用することも可能である。
【００８４】
また、上記形態ではヒューズアレイ４４１とインク保持部４６２との位置を重複させないことで、ヒューズアレイ４４１へのインク液の浸透を防止することを例示した。しかし、前述のように電気熱変換方式のインクジェットヘッド４００は必須要素として耐キャビテーション膜４５３を具備しているので、これを利用してヒューズアレイ４４１へのインク液の浸透を防止することも可能である。
【００８５】
その場合、図７および図８に一変形例として例示するインクジェットヘッド５００のヘッド基体５０１のように、ベース基板４１０の表面と直交する方向でヒューズアレイ４４１と重複する位置まで耐キャビテーション膜４５３を形成すれば良い。
【００８６】
この場合、ヒューズアレイ４４１の溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜４５３により防止される。このため、図８に示すように、ヒューズアレイ４４１の溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜４５３より上層まで発生することがなく、インク液がヒューズアレイ４４１の位置まで浸透することを良好に防止することができる。
【００８７】
換言すると、耐キャビテーション膜４５３によりヒューズアレイ４４１を遮蔽するならば、ヒューズアレイ４４１をインク保持部４６２と重複する位置に配置することも可能である。このため、ヒューズアレイ４４１などのレイアウトの自由度を向上させることができ、インク保持部４６２の保持容量を拡大することも可能である。
【００８８】
さらに、ヒューズアレイ４４１とインク保持部４６２とが部分的に重複するような場合、上述のように耐キャビテーション膜４５３でヒューズアレイ４４１の全面を遮蔽せず、インク保持部４６２と重複する部分のみを遮蔽することも可能である。
【００８９】
ただし、インク液の浸透を確実に防止するためには、図７に示すように、ヒューズアレイ４４１をインク保持部４６２と重複しない位置に配置し、そのヒューズアレイ４４１の全面に耐キャビテーション膜４５３を位置させることが好適である。
【００９０】
さらに、上記形態ではヒューズアレイ４４１の材料をロジック回路４１７，４４２の配線と同一のポリシリコンとして生産性を向上させることを例示したが、例えば、ヒューズアレイ４４１をヒータ素子４１１と同一の材料で形成することも可能である。
【００９１】
この場合もヒューズアレイ４４１を形成するために新規の材料や工程を必要としないので生産性を向上することができ、前述のように、窒化タンタル、タンタルアルミ、タンタル窒化珪素、等のヒータ素子４１１の材料でヒューズアレイ４４１を形成しても、その特性が良好であることが本発明者により確認された。
【００９２】
また、ヒータ素子４１１より下層にバリア層を形成し、このバリア層と同一の材料でヒューズアレイ４４１を形成することも可能である。このようにバリア層とヒューズアレイ４４１とを形成する材料としては、タンタルやチタンタングステン等の高融点金属が好適であり、この場合もヒューズアレイ４４１の生産性と特性とが良好であることが確認された。
【００９３】
さらに、上記形態ではインクジェットヘッド４００の製造工程でヒューズアレイ４４１に各種データを記録することを例示したが、例えば、インクジェットプリンタ３００が搭載されたインクジェットヘッド４００のヒューズアレイ４４１にデータ記録を実行することも可能である。
【００９４】
また、上記形態ではヒューズアレイ４４１用のヒューズロジック回路４４２をヒータ部４１２用の印刷ロジック回路４１７とは別個に別個に形成することを例示したが、これらのロジック回路４１７，４４２を一個として形成することも可能である。
【００９５】
さらに、上記形態ではインクジェットヘッド４００を往復移動させるごとに印刷用紙Ｐを一行ずつ段階的に移動させるシリアル方式のインクジェットプリンタ３００を例示したが、固定したラインヘッドに対して印刷用紙Ｐを連続的に移動させるラインプリンタや、固定した印刷用紙Ｐに対してドットヘッドをＸＹ移動させるＸＹプロッタなどとして、インクジェットプリンタを形成することも可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００９７】
本発明の第一のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のインク吐出機構によりインク滴として吐出することができ、さらに、この動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができるが、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の位置がインク保持部と重複しないことにより、
例えば、ヒューズアレイの上層に溶断の熱量によりクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがなく、インク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【００９８】
また、上述のようなヘッド基体において、インク保持部下の位置でベース基板に形成されているヒータ素子がインク液を加熱により発泡させることにより、
これでインク吐出機構がインク液をインク滴として吐出させることができる。
【００９９】
また、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することがなく、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響を耐キャビテーション膜により防止できるので、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層のインク保持部の高さまで発生しないので、より良好にインク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１００】
本発明の第二のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができ、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもなく、インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができるが、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されていることにより、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響を耐キャビテーション膜により防止できるので、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがなく、インク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１０１】
本発明の第三のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができ、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもなく、インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができるが、ベース基板の表面と直交する方向でインク保持部とヒューズアレイとが重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されていることにより、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響を耐キャビテーション膜により防止できるので、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがなく、インク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１０２】
また、上述のようなヘッド基体において、インク吐出機構のヒータ素子とヒューズアレイとが同一の材料で形成されていることにより、
ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がないので、ヘッド基体の生産性を向上させることができる。
【０１０３】
また、インク吐出機構のヒータ素子より下層にバリア層が形成することで、ヒータ素子の発熱により下層の金属層にヒロックが成長することをバリア層により防止することができ、このようなバリア層とヒューズアレイとが同一の材料で形成されていることにより、
ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がないので、ヘッド基体の生産性を向上させることができる。
【０１０４】
また、インク吐出機構の動作を制御する印刷ロジック回路の配線とヒューズアレイとが同一の材料で形成されていることにより、
ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がないので、ヘッド基体の生産性を向上させることができる。
【０１０５】
また、インク吐出機構のヒータ素子より下層の層膜によりヒューズアレイが形成されていることにより、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生して上層にクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置まで到達しにくいので、より良好にインク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１０６】
また、本発明のインクジェットヘッドでは、カバー部材がヘッド基体の表面に設けられていることでインク保持部が形成されるので、このインク保持部によりインク液が保持されるが、このインク液がヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の位置まで浸透しないので、ヒューズアレイの誤動作や腐食が防止されている。
【０１０７】
本発明のインクジェットプリンタでは、インク供給手段がインクジェットヘッドのインク保持部にインク液を供給し、データ入力手段がインクジェットヘッドのデータ入力部に印刷データをデータ入力し、相対移動手段がインクジェットヘッドに対して記録媒体を相対移動させることで、記録媒体の表面にドットマトリクスの画像を形成することができ、データ読出手段がインクジェットヘッドのヒューズアレイから前記ヒューズロジック回路により各種データを読み出すので、例えば、この読出データからインクジェットヘッドの動作特性を認識して駆動を調整するようなことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図である。
【図２】ヘッド基体の回路構造を示すブロック図である。
【図３】インクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図４】インクジェットプリンタの外観を示す斜視図である。
【図５】インクジェットプリンタの回路構造を示す模式的なブロック図である。
【図６】各種信号の相互関係を示すタイムチャートである。
【図７】一変形例のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図である。
【図８】一変形例のインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図９】一従来例のインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図である。
【符号の説明】
３００ インクジェットプリンタ
４００，５００ インクジェットヘッド
４０１，５０１ ヘッド基体
４０２ カバー部材
４１０ ベース基板
４１１ ヒータ素子
４１７ 印刷ロジック回路
４４０ ヒューズ素子
４４１ ヒューズアレイ
４４２ ヒューズロジック回路
４５３ 耐キャビテーション膜
Ｐ 記録媒体である印刷用紙
【発明の属する技術分野】
本発明は、一個のベース基板に各種層膜が積層されているヘッド基体、このヘッド基体を利用したインクジェットヘッド、このインクジェットヘッドを利用したインクジェットプリンタ、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種方式の画像形成装置が実施されており、例えば、レーザプリンタやインクジェットプリンタがある。インクジェットプリンタは、記録媒体にインク滴を吐出して画像を形成するもので、インク滴を吐出する手法としてはバブルジェット方式と呼称される電気熱変換方式がある。
【０００３】
電気熱変換方式のインクジェットプリンタは、ノズルや供給路やインク溜からなるインク保持部にインク液を保持した状態で、ノズルの発熱素子でインク液を加熱して気泡を発生させ、この気泡の圧力でインクを押圧してノズルからインク滴を吐出する。
【０００４】
一般的なインクジェットプリンタでは、上述のような構造のインクジェットヘッドがキャリア機構により主走査方向に移動自在に支持されており、このインクジェットヘッドと対向する位置を記録媒体である印刷用紙が用紙搬送機構により副走査方向に順次搬送される。
【０００５】
これでインクジェットヘッドがインク滴を吐出する位置と印刷用紙の表面とが主走査方向と副走査方向とに相対移動するので、印刷データに対応してインクジェットヘッドがインク滴を印刷用紙の表面に吐出することにより、この印刷用紙の表面には付着したインクでドットマトリクスの画像が形成されることになる。
【０００６】
インクジェットヘッドは、例えば、ヘッド基体とカバー部材とを組み合わせた構造からなり、カバー部材は、隔壁を形成する層膜とカバー基板からなる。ヘッド基体は、一個のベース基板を具備しており、このベース基板の表面に各種の層膜でインク吐出機構などが形成されている。
【０００７】
このインク吐出機構は、電気熱変換方式の場合はヒータ素子からなり、電気機械変換方式の場合はピエゾ素子からなる。このようなヘッド基体において、インク吐出機構を駆動するドライバ回路や、このドライバ回路に印刷データを供給するデータ入力部も、ベース基板の表面に各種の層膜で形成することが現在では一般的である。
【０００８】
さらに、現在ではインクジェットヘッドに、自身のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）コードやインク吐出機構の駆動特性を読出自在にデータ保持させるため、ヘッド基体にＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を搭載することが提案されている。例えば、インクジェットヘッドにＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）を搭載することが、特開平３−１２６５６０号公報に開示されている。
【０００９】
しかし、上記公報のインクジェットヘッドでは、ＥＥＰＲＯＭをヘッド基体とは別個に搭載しているので、装置の構造が複雑で生産性も良好でなく、装置の小型軽量化も阻害されている。特に、記録データが大容量の場合は既存のＲＯＭチップは有用であるが、記録データが大容量でない場合にはＲＯＭチップはコスト的に不利なことがある。
【００１０】
そこで、特開平８−１７７７３２号公報、ＵＳＰ５５０４５０７、ＵＳＰ５３６３１３４等には、インクジェットヘッドのヘッド基体のベース基板に、ヒューズアレイからなるＲＯＭをインク吐出機構などの層膜とともに形成することが開示されている。
【００１１】
この場合、ヘッド基体を製造するためにベース基板にインク吐出機構などの層膜を形成するとき、ＲＯＭとなるヒューズアレイを同時に形成することができる。例えば、このヒューズアレイを同時に形成したロジック回路の制御により選択的に溶断すれば、その溶断の有無により二値データを保持させることができる。
【００１２】
このため、上述のようなヘッド基体を利用したインクジェットヘッドでは、ヘッド基体とは別個にＲＯＭチップを用意する必要がなく、各種データを読出自在に保持できる構造を簡略化して生産性を向上させることができ、その小型軽量化も実現することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したヘッド基体では、インクジェットプリンタの各種データをヒューズアレイにより読出自在に保持することができ、このヒューズアレイをベース基板に各種層膜とともに形成することができる。一般的なインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面の大部分がインク保持部で占有されているので、例えば、図９（ａ）に示すように、インク溜と重複する位置にヒューズアレイが形成される。
【００１４】
同図のインクジェットヘッド１００では、ヘッド基体１０１は、ベース基板１０２の表面に、ヒューズアレイのヒューズ素子１０３、層間絶縁膜１０４、ヒューズ電極１０５、保護膜１０６等が所定形状で適宜積層されており、この保護膜１０６の表面にカバー部材の隔壁などで（図示せず）インク溜１０７が形成されている。
【００１５】
つまり、ヒューズ素子１０３に保護膜１０６を介してインク液１０８が対向しているが、ヒューズアレイは多数のヒューズ素子１０３の選択的な溶断により各種データを保持するので、必然的にデータ記憶の実行時には多大な熱量を発生することになる。
【００１６】
このため、上述のようなインクジェットヘッド１００でヒューズアレイに各種データを保持させるためにヒューズ素子１０３を溶断するとき、同図（ｂ）に示すように、その局所的な発熱のために上層の層間絶縁膜１０４や保護膜１０６にクラックが発生することがある。
【００１７】
この場合、インク溜１０７のインク液１０８がクラックによりヒューズ素子１０３の位置まで浸透するので、例えば、溶断したヒューズ素子１０３がインク液１０８により短絡されたり、インク液１０８によりヒューズ素子１０３やヒューズ電極１０５が腐食されることが発生する。
【００１８】
特に、ヒューズ素子１０３の溶断やデータ読書を動作制御するロジック回路をヒューズアレイの周辺に形成した場合、このロジック回路もクラックから浸透したインク液１０８に汚染されることになり、ヒューズアレイやロジック回路に誤動作が発生することになる。
【００１９】
このような課題を解決するため、ヒューズアレイのデータ記憶が完了してから保護膜１０６を積層することも想定できるが、例えば、インク吐出機構の動作特性をヒューズアレイにデータ記憶させる場合、インクジェットヘッド１００を完成して動作させてからヒューズアレイを溶断する必要がある。
【００２０】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、ヒューズアレイを選択的に溶断させてもインク液による障害が発生しないヘッド基体、このヘッド基体を利用したインクジェットヘッド、このインクジェットヘッドを利用したインクジェットプリンタ、を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一のヘッド基体は、インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、前記ベース基板の表面と直交する方向で前記インク保持部とは重複しない位置に前記ヒューズアレイと前記ヒューズロジック回路とが配置されている。
【００２２】
従って、本発明のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のインク吐出機構によりインク滴として吐出することができる。さらに、この動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができる。ただし、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の位置がインク保持部と重複しないので、例えば、ヒューズアレイの上層に溶断の熱量によりクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがない。
【００２３】
上述のようなヘッド基体において、前記インク吐出機構が前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子を具備していることも可能である。この場合、インク保持部下の位置でベース基板に形成されているヒータ素子がインク液を加熱により発泡させるので、これでインク吐出機構はインク液をインク滴として吐出させることになる。
【００２４】
上述のようなヘッド基体において、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜も具備しており、該耐キャビテーション膜が前記ベース基板の表面と直交する方向で前記ヒューズアレイおよび前記ヒューズロジック回路と重複する位置まで形成されていることも可能である。
【００２５】
この場合、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することがない。しかも、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜により防止され、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがない。
【００２６】
本発明の第二のヘッド基体は、インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、前記インク吐出機構として前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子と、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、前記ベース基板の表面と直交する方向で前記ヒューズアレイおよび前記ヒューズロジック回路と重複する位置まで前記耐キャビテーション膜が形成されている。
【００２７】
従って、本発明のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができる。インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもない。インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができる。ただし、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜により防止される。このため、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがない。
【００２８】
本発明の第三のヘッド基体は、インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、前記インク吐出機構として前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子と、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、前記ベース基板の表面と直交する方向で前記インク保持部と前記ヒューズアレイとが少なくとも一部は重複する位置に配置されており、前記インク保持部と前記ヒューズアレイとが重複する位置まで前記耐キャビテーション膜が形成されている。
【００２９】
従って、本発明のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができる。インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもない。インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができる。ただし、ベース基板の表面と直交する方向でインク保持部とヒューズアレイとが重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜により防止される。このため、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがない。
【００３０】
上述のようなヘッド基体において、前記ヒューズアレイが前記ヒータ素子と同一の材料で形成されていることも可能である。この場合、インク吐出機構のヒータ素子とヒューズアレイとが同一の材料で形成されているので、ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がない。
【００３１】
上述のようなヘッド基体において、該ヒータ素子より下層にバリア層が形成されており、該バリア層と同一の材料で前記ヒューズアレイが形成されていることも可能である。この場合、インク吐出機構のヒータ素子より下層にバリア層が形成されているので、ヒータ素子の発熱により下層の金属層にヒロックが成長することがバリア層により防止される。このようなバリア層とヒューズアレイとが同一の材料で形成されているので、ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がない。
【００３２】
上述のようなヘッド基体において、各種の配線を具備して前記インク吐出機構の動作を制御する印刷ロジック回路も前記ベース基板に形成されており、該印刷ロジック回路の配線と同一の材料で前記ヒューズアレイが形成されていることも可能である。
【００３３】
この場合、ベース基板に各種の配線などで形成されているロジック回路によりインク吐出機構の動作が制御されるので、これでインク吐出機構はインク液をインク滴として適正に吐出する。このようなロジック回路の配線とヒューズアレイとが同一の材料で形成されているので、ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がない。
【００３４】
上述のようなヘッド基体において、前記ヒューズアレイが前記ヒータ素子より下層の層膜からなることも可能である。この場合、インク吐出機構のヒータ素子より下層の層膜によりヒューズアレイが形成されているので、例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生して上層にクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置まで到達しにくい。
【００３５】
本発明のインクジェットヘッドは、本発明のヘッド基体と、該ヘッド基体の表面に設けられて前記インク保持部を形成するカバー部材と、を具備している。従って、本発明のインクジェットヘッドでは、カバー部材がヘッド基体の表面に設けられることでインク保持部が形成されるので、このインク保持部によりインク液が保持される。
【００３６】
本発明のインクジェットプリンタは、本発明のインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドのインク保持部にインク液を供給するインク供給手段と、前記インクジェットヘッドのデータ入力部に印刷データをデータ入力するデータ入力手段と、前記インクジェットヘッドに対して記録媒体を相対移動させる相対移動手段と、前記インクジェットヘッドのヒューズアレイから前記ヒューズロジック回路により各種データを読み出すデータ読出手段と、を具備している。
【００３７】
従って、本発明のインクジェットプリンタでは、インク供給手段がインクジェットヘッドのインク保持部にインク液を供給し、データ入力手段がインクジェットヘッドのデータ入力部に印刷データをデータ入力し、相対移動手段がインクジェットヘッドに対して記録媒体を相対移動させる。このため、インクジェットヘッドが印刷データに対応して記録媒体の表面にインク滴を吐出することになり、その位置が相対移動されるので付着したインク滴によりドットマトリクスの画像が形成される。データ読出手段がインクジェットヘッドのヒューズアレイからヒューズロジック回路により各種データを読み出すので、例えば、この読出データからインクジェットヘッドの動作特性を認識して駆動を調整するようなことができる。
【００３８】
なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、専用のハードウェア、適正な機能がプログラムにより付与されたコンピュータ、適正なプログラムによりコンピュータの内部に実現された機能、これらの組み合わせ、等を許容する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図８を参照して以下に説明する。なお、図１は本実施の形態のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図、図２はヘッド基体の回路構造を示すブロック図、図３はインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図、図４はインクジェットプリンタの外観を示す斜視図、図５はインクジェットプリンタの回路構造を示す模式的なブロック図、図６は各種信号の相互関係を示すタイムチャート、図７は一変形例のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図、図８は一変形例のインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図、である。
【００４０】
本実施の形態の画像処理システム２００は、図５に示すように、中央制御装置であるホストコンピュータ２１０と画像形成装置であるインクジェットプリンタ３００とを具備しており、このインクジェットプリンタ３００とホストコンピュータ２１０とが通信ケーブル２２０で接続されている。
【００４１】
本実施の形態のインクジェットプリンタ３００は、図４に示すように、インクジェットヘッド４００を具備しており、このインクジェットヘッド４００は、図３に示すように、ヘッド基体４０１とカバー部材４０２とを具備している。ヘッド基体４０１は、図１および図２に示すように、ベース基板４１０を具備しており、このベース基板４１０の表面に各種部材が層膜などで形成されている。
【００４２】
本実施の形態のヘッド基体４０１では、ベース基板４１０の表面の前縁部に多数のヒータ素子４１１が形成されており、この多数のヒータ素子４１１によりインク吐出機構としてヒータ部４１２が形成されている。多数のヒータ素子４１１の各々の一端には多数のパワートランジスタ４１３のソース電極が個々に接続されており、これらのパワートランジスタ４１３によりドライバ回路４１４が形成されている。
【００４３】
多数のヒータ素子４１１の他端と多数のパワートランジスタ４１３のドレイン電極とは一対の電源電極４１５，４１６に接続されており、多数のパワートランジスタ４１３のゲート電極には、印刷ロジック回路４１７の多数のアンドゲート４１８が個々に接続されている。ヒータ素子４１１は、例えば、窒化タンタル、タンタルアルミ、タンタル窒化珪素、等を材料とする層膜からなり、電源電極４１５，４１６からドライバ回路４１４を介して供給される駆動電力により発熱する。
【００４４】
これら多数のアンドゲート４１８は複数の制御ブロックに分割されてマトリクス配線されているので、その制御ブロックごとに多数のアンドゲート４１８に複数のブロック電極４１９が接続されている。さらに、多数のアンドゲート４１８には、一個のパルス電極４２０と一個のラッチ回路４２１も接続されており、このラッチ回路４２１にはシフトレジスタ４２２が並列に接続されている。
【００４５】
ラッチ回路４２１とシフトレジスタ４２２には、一個のリセット電極４２３が共通に接続されるとともに、各々固有のクロック電極４２４，４２５も個々に接続されており、シフトレジスタ４２２には、一個のデータ電極４２６も接続されている。
【００４６】
ブロック電極４１９には、多数のヒータ素子４１１の複数の制御ブロックを選択する選択信号が入力され、パルス電極４２０には、ヒータ素子４１１の発熱時間を制御するヒートパルスが入力される。リセット電極４２３には、ラッチ回路４２１とシフトレジスタ４２２とをリセットするリセット信号が入力され、クロック電極４２４，４２５には、ラッチ回路４２１とシフトレジスタ４２２との動作周波数を決定するクロック信号が入力される。
【００４７】
データ電極４２６には印刷データがシリアルに入力されるので、このシリアルな印刷データをシフトレジスタ４２２がパラレルに変換する。このパラレルな印刷データをラッチ回路４２１が一時保持してからアンドゲート４１８を介してドライバ回路４１４に供給するので、これで多数のヒータ素子４１１が印刷データに対応して発熱する。
【００４８】
また、ベース基板４１０の表面には、温度センサや保温ヒータからなるセンサユニット４３０も形成されており、このセンサユニット４３０には一対のセンサ電極４３１が接続されている。また、一対の電源電極４３２，４３３も形成されており、これらの電源電極４３２，４３３が各部に接続されている。
【００４９】
センサユニット４３０は、ベース基板４１０の保温加熱と温度測定とを実行し、センサ電極４３１は、センサユニット４３０の制御信号が入力される。電源電極４３２，４３３には、各部に供給される駆動電力が供給されるので、この駆動電力により印刷ロジック回路４１７などが動作する。
【００５０】
そして、本実施の形態のヘッド基体４０１では、ベース基板４１０の表面に多数のヒューズ素子４４０からなるヒューズアレイ４４１も形成されており、このヒューズアレイ４４１を包囲するようにヒューズロジック回路４４２が形成されている。
【００５１】
多数のヒューズ素子４４０は、一個のヒューズロジック回路４４２に多数のヒューズ電極４４３で個々に接続されており、ヒューズロジック回路４４２には、データ電極４４４、クロック電極４４５、イネーブル電極４４６、が接続されている。
【００５２】
ヒューズアレイ４４１には、インクジェットヘッド４００のＩＤコードやヒータ部４１２の動作特性などの各種データが出荷以前の時点でデータ記録されており、ヒューズロジック回路４４２は、ヒューズアレイ４４１のデータ記録やデータ読出を動作制御する。上述のようにヒューズアレイ４４１は、記憶するデータがＩＤコードや動作特性であるため、ここでは１００ビット以下の記憶容量に形成されている。
【００５３】
このため、図６に示すように、クロック電極４４５は、ヒューズロジック回路４４２の動作周波数を決定するクロック信号が入力され、イネーブル電極４４６は、ヒューズロジック回路４４２の動作を許可するイネーブル信号が入力される。データ電極４４４は、ヒューズロジック回路４４２がヒューズアレイ４４１に記憶させるデータが入力され、ヒューズロジック回路４４２がヒューズアレイ４４１から読み出すデータを出力する。
【００５４】
なお、上述した各種の電極４１５…は、配線ラインと接続パッドとの総称であり、図１に示すように、多数の電極４１５…の接続パッドからなるデータ入力部であるパッド部４４７は、ヒータ部４１２とは反対となるベース基板４１０の後縁部に形成されている。
【００５５】
つまり、本実施の形態のヘッド基体４０１は、同図に示すように、ベース基板４１０の表面の前縁部にヒータ部４１２が配置されており、その後方にドライバ部４１４と印刷ロジック回路４１７とヒューズロジック回路４４２とが順番に配列されており、ベース基板４１０の後縁部にパッド部４４７が配置されている。
【００５６】
また、図３に示すように、ヒューズアレイ４４１のヒューズ素子４４０は、ベース基板４１０の表面に直接に積層されたポリシリコンの層膜からなり、このヒューズ素子４４０の上層には層間絶縁膜４５０が形成されている。この層間絶縁膜４５０の表面には、ヒューズ電極４４３、ヒータ素子４１１、ヒータ電極４５１、等が積層されており、ヒューズ電極４４３は層間絶縁膜４５０のスルーホールを介してヒューズ素子４４０に接続されている。
【００５７】
さらに上層には保護膜４５２が積層されており、この保護膜４５２の表面の一部には耐キャビテーション膜４５３が積層されている。つまり、インクジェットヘッド４００では、カバー部材４０２が封止部材４６０とカバー基板４６１からなり、このようなカバー部材４０２がヘッド基体４０１の表面に接合されることで、封止部材４６０を隔壁としてノズルや供給路やインク溜からなるインク保持部４６２がヘッド基体４０１の表面に形成されている。
【００５８】
そこで、本実施の形態のインクジェットヘッド４００のヘッド基体４０１では、図１および図３に示すように、その表面と直交する方向でインク保持部４６２と重複する位置に耐キャビテーション膜４５３が形成されており、この耐キャビテーション膜４５３およびインク保持部４６２と重複しない位置に、ヒューズアレイ４４１がヒューズロジック回路４４２とともに配置されている。
【００５９】
なお、ヒータ／ヒューズロジック回路４１７，４４２は、各種の配線がポリシリコンの層膜で形成されているが、ヒューズアレイ４４１のヒューズ素子４４０も、各ロジック回路４１７，４４２の配線と同一のポリシリコンの層膜で形成されている。
【００６０】
本実施の形態のインクジェットプリンタ３００では、図４および図５に示すように、上述のような構造のインクジェットヘッド４００がヘッド移動機構３０２のキャリッジ３０３に着脱自在に搭載されており、このキャリッジ３０３がガイドシャフト３０４等により主走査方向に移動自在に支持されているので、これでインクジェットヘッド４００も主走査方向に移動自在に支持される。
【００６１】
上述のように支持されたインクジェットヘッド４００と対向する位置には、記録媒体である印刷用紙Ｐを保持して搬送するプラテンローラ３０５が配置されており、このプラテンローラ３０５等により印刷用紙Ｐを副走査方向に順次搬送する用紙搬送機構３０６が形成されている。
【００６２】
ヘッド移動機構３０２と用紙搬送機構３０６とは一個の移動制御回路３１１に接続されており、この移動制御回路３１１はマイクロコンピュータ３１２に接続されている。このマイクロコンピュータ３１２がヘッド移動機構３０２と用紙搬送機構３０６とを統合制御するので、これでインクジェットヘッド４００がインク滴を吐出する位置と印刷用紙Ｐの表面とを相対移動させる相対移動手段が形成されている。
【００６３】
このマイクロコンピュータ３１２には、データ入力手段であるデータ入力回路３１３、データ読出手段であるデータ読出回路３１４、通信Ｉ／Ｆ３１５、等も接続されており、この通信Ｉ／Ｆ３１５に通信ケーブル２２０でホストコンピュータ２１０が接続されている。
【００６４】
データ入力回路３１３は、キャリッジ３０３の接続コネクタ（図示せず）を介してインクジェットヘッド４００の印刷ロジック回路４１７に接続されており、データ読出回路３１５は、キャリッジ３０３の接続コネクタを介してインクジェットヘッド４００のヒューズロジック回路４４２に接続されている。
【００６５】
データ入力回路３１３は、印刷データをインクジェットヘッド４００の印刷ロジック回路４１７に供給し、データ読出回路３１４は、インクジェットヘッド４００のヒューズロジック回路４４２からヒューズアレイ４４１の記憶データを読み出す。
【００６６】
マイクロコンピュータ３１２は、上述のような各種回路３１１，３１３，３１４も統合制御し、例えば、ホストコンピュータ２１０から通信Ｉ／Ｆ３１５に入力される印刷データをデータ入力回路３１３に供給し、データ読出回路３１４がインクジェットヘッド４００から読み出した記憶データを通信Ｉ／Ｆ３１５からホストコンピュータ２１０に出力する。
【００６７】
また、本実施の形態のインクジェットプリンタ３００は、インク供給手段であるインクタンク（図示せず）も具備しており、このインクタンクもキャリッジ３０３のソケット部材（図示せず）を介してインクジェットヘッド４００のインク保持部４６２に配管されている。インクタンクにはインク液が事前に充填されており、このインク液をインクジェットヘッド４００に供給する。
【００６８】
上述のような構成において、本実施の形態の画像処理システム２００では、例えば、ホストコンピュータ２１０がインクジェットプリンタ３００に印刷データを供給するので、この印刷データをインクジェットプリンタ３００が印刷用紙Ｐに印刷出力する。
【００６９】
その場合、マイクロコンピュータ３１２の統合制御によりヘッド移動機構３０２がインクジェットヘッド４００を主走査移動させるとともに、用紙搬送機構３０６が印刷用紙Ｐを副走査移動させ、これに同期してデータ入力回路３１３がインクジェットヘッド４００に印刷データをデータ入力する。
【００７０】
インクジェットヘッド４００は、インクタンクから常時供給されるインク液をインク保持部４６２に保持しており、データ入力される印刷データに印刷ロジック回路４１７が多数のヒータ素子４１１を選択的に発熱駆動する。この多数のヒータ素子４１１の選択的な発熱によりインク保持部４６２のインク液が発泡してインク滴が吐出されるので、このインク滴が相対移動する印刷用紙Ｐの表面に付着してドットマトリクスの画像が形成される。
【００７１】
本実施の形態の画像処理システム２００では、インクジェットヘッド４００がヒューズアレイ４４１を具備しているので、例えば、インクジェットヘッド４００の製造を完了して出荷する以前の時点などに、ＩＤコードやヒータ部４１２の動作特性などがヒューズアレイ４４１にデータ記録される。
【００７２】
そこで、このようなデータ記録を完了してから出荷されたインクジェットヘッド４００をインクジェットプリンタ３００に装着すると、このインクジェットプリンタ３００はデータ読出回路３１４によりインクジェットヘッド４００のヒューズアレイ４４１から記憶データを読み出すことができる。
【００７３】
このため、インクジェットプリンタ３００は、例えば、インクジェットヘッド４００のヒューズアレイ４４１から読み出したヒータ部４１２の動作特性に対応してヒータ部４１２に供給する駆動電力を調整するようなことや、インクジェットヘッド４００のＩＤコードをホストコンピュータ２１０に通知するようなことができる。
【００７４】
上述のようにヒータ部４１２の動作特性をヒューズアレイ４４１にデータ記録する場合、これは必然的にインクジェットヘッド４００が完成してから実行されることになるが、図３に示すように、ヒューズ素子４４０の溶断の熱量により上層にクラックが発生することがある。
【００７５】
しかし、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、図１に示すように、ヒューズアレイ４４１とインク保持部４６２との位置が重複していないので、図３に示すように、ヒューズアレイ４４１の上層に溶断の熱量によりクラックが発生しても、このクラックがインク保持部４６２の位置に発生することがない。
【００７６】
つまり、インク液がヒューズアレイ４４１やヒューズロジック回路４４２の位置まで浸透することがないので、溶断したヒューズ素子４４０がインク液により短絡してヒューズロジック回路４４２のデータ読出に誤動作が発生することがなく、インク液によりヒューズアレイ４４１やヒューズロジック回路４４２が腐食されることもない。
【００７７】
なお、インク保持部４６２のインク液がヘッド基体４０１と封止部材４６０との間隙に浸透すると、このインク液がクラックからヒューズアレイ４４１やヒューズロジック回路４４２の位置まで浸透することも想定できるが、これはヘッド基体４０１とカバー部材４０２との接合の精度の問題で実際には無視することができる。
【００７８】
特に、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、積層構造においてヒューズアレイ４４１がヒータ素子４１１より下層の層膜からなるので、ヒューズアレイ４４１の溶断により上層にクラックが発生しても、このクラックがインク保持部４６２と同一の高さまで到達しにくく、インク液がヒューズアレイ４４１の位置まで浸透することが良好に防止されている。
【００７９】
しかも、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、各ロジック回路４１７，４４２の各種の配線がポリシリコンの層膜で形成されているが、ヒューズアレイ４４１のヒューズ素子４４０も同一のポリシリコンの層膜で形成されている。
【００８０】
このため、従来から必須要件である印刷ロジック回路４１７を形成するとき、ヒューズロジック回路４４２とヒューズアレイ４４１も同時に形成することができ、これらを形成するために新規の材料や工程を追加する必要がないので、本実施の形態のインクジェットヘッド４００は生産性も良好である。特に、本発明者が実際にヒューズアレイ４４１がポリシリコンからなるインクジェットヘッド４００を試作したところ、その生産性が良好でヒューズアレイ４４１の特性も良好であることが確認された。
【００８１】
しかも、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、ヒューズアレイ４４１の記憶データがＩＤコードや動作特性などであるため、ヒューズアレイ４４１の記憶容量が１００ビット以下である。このため、大容量のＲＯＭチップを必要とすることがなく、別体のＲＯＭチップを搭載するより小型軽量で生産性も良好である。
【００８２】
なお、本実施の形態のインクジェットヘッド４００では、インク滴を吐出させるためにヒータ素子４１１でインク液を加熱して発泡させるときにキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜４５３により防止されるのでヒータ素子４１１などが損傷することもない。
【００８３】
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では電気熱変換方式のインクジェットプリンタ３００を例示したが、このインクジェットプリンタとしてピエゾ素子を利用した電気機械変換方式を採用することも可能である。
【００８４】
また、上記形態ではヒューズアレイ４４１とインク保持部４６２との位置を重複させないことで、ヒューズアレイ４４１へのインク液の浸透を防止することを例示した。しかし、前述のように電気熱変換方式のインクジェットヘッド４００は必須要素として耐キャビテーション膜４５３を具備しているので、これを利用してヒューズアレイ４４１へのインク液の浸透を防止することも可能である。
【００８５】
その場合、図７および図８に一変形例として例示するインクジェットヘッド５００のヘッド基体５０１のように、ベース基板４１０の表面と直交する方向でヒューズアレイ４４１と重複する位置まで耐キャビテーション膜４５３を形成すれば良い。
【００８６】
この場合、ヒューズアレイ４４１の溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響が耐キャビテーション膜４５３により防止される。このため、図８に示すように、ヒューズアレイ４４１の溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜４５３より上層まで発生することがなく、インク液がヒューズアレイ４４１の位置まで浸透することを良好に防止することができる。
【００８７】
換言すると、耐キャビテーション膜４５３によりヒューズアレイ４４１を遮蔽するならば、ヒューズアレイ４４１をインク保持部４６２と重複する位置に配置することも可能である。このため、ヒューズアレイ４４１などのレイアウトの自由度を向上させることができ、インク保持部４６２の保持容量を拡大することも可能である。
【００８８】
さらに、ヒューズアレイ４４１とインク保持部４６２とが部分的に重複するような場合、上述のように耐キャビテーション膜４５３でヒューズアレイ４４１の全面を遮蔽せず、インク保持部４６２と重複する部分のみを遮蔽することも可能である。
【００８９】
ただし、インク液の浸透を確実に防止するためには、図７に示すように、ヒューズアレイ４４１をインク保持部４６２と重複しない位置に配置し、そのヒューズアレイ４４１の全面に耐キャビテーション膜４５３を位置させることが好適である。
【００９０】
さらに、上記形態ではヒューズアレイ４４１の材料をロジック回路４１７，４４２の配線と同一のポリシリコンとして生産性を向上させることを例示したが、例えば、ヒューズアレイ４４１をヒータ素子４１１と同一の材料で形成することも可能である。
【００９１】
この場合もヒューズアレイ４４１を形成するために新規の材料や工程を必要としないので生産性を向上することができ、前述のように、窒化タンタル、タンタルアルミ、タンタル窒化珪素、等のヒータ素子４１１の材料でヒューズアレイ４４１を形成しても、その特性が良好であることが本発明者により確認された。
【００９２】
また、ヒータ素子４１１より下層にバリア層を形成し、このバリア層と同一の材料でヒューズアレイ４４１を形成することも可能である。このようにバリア層とヒューズアレイ４４１とを形成する材料としては、タンタルやチタンタングステン等の高融点金属が好適であり、この場合もヒューズアレイ４４１の生産性と特性とが良好であることが確認された。
【００９３】
さらに、上記形態ではインクジェットヘッド４００の製造工程でヒューズアレイ４４１に各種データを記録することを例示したが、例えば、インクジェットプリンタ３００が搭載されたインクジェットヘッド４００のヒューズアレイ４４１にデータ記録を実行することも可能である。
【００９４】
また、上記形態ではヒューズアレイ４４１用のヒューズロジック回路４４２をヒータ部４１２用の印刷ロジック回路４１７とは別個に別個に形成することを例示したが、これらのロジック回路４１７，４４２を一個として形成することも可能である。
【００９５】
さらに、上記形態ではインクジェットヘッド４００を往復移動させるごとに印刷用紙Ｐを一行ずつ段階的に移動させるシリアル方式のインクジェットプリンタ３００を例示したが、固定したラインヘッドに対して印刷用紙Ｐを連続的に移動させるラインプリンタや、固定した印刷用紙Ｐに対してドットヘッドをＸＹ移動させるＸＹプロッタなどとして、インクジェットプリンタを形成することも可能である。
【００９６】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００９７】
本発明の第一のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のインク吐出機構によりインク滴として吐出することができ、さらに、この動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができるが、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の位置がインク保持部と重複しないことにより、
例えば、ヒューズアレイの上層に溶断の熱量によりクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがなく、インク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【００９８】
また、上述のようなヘッド基体において、インク保持部下の位置でベース基板に形成されているヒータ素子がインク液を加熱により発泡させることにより、
これでインク吐出機構がインク液をインク滴として吐出させることができる。
【００９９】
また、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することがなく、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されているので、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響を耐キャビテーション膜により防止できるので、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層のインク保持部の高さまで発生しないので、より良好にインク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１００】
本発明の第二のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができ、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもなく、インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができるが、ベース基板の表面と直交する方向でヒューズアレイおよびヒューズロジック回路と重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されていることにより、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響を耐キャビテーション膜により防止できるので、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがなく、インク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１０１】
本発明の第三のヘッド基体を利用してインクジェットヘッドを形成すると、このインクジェットヘッドでは、ヘッド基体の表面に形成されるインク保持部によりインク液を保持することができ、このインク液をヘッド基体のヒータ素子により発泡させてインク滴を吐出させることができ、インク滴を吐出させるためにインク液を発泡させるとキャビテーションが発生するが、その影響は耐キャビテーション膜により防止されるのでヒータ素子などが損傷することもなく、インク滴を吐出させる動作特性などの各種データをヒューズロジック回路によりヒューズアレイに記憶させることができ、このヒューズアレイの記憶データをヒューズロジック回路により自在に読み出すことができるが、ベース基板の表面と直交する方向でインク保持部とヒューズアレイとが重複する位置まで耐キャビテーション膜が形成されていることにより、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生しても、この発熱の影響を耐キャビテーション膜により防止できるので、ヒューズアレイの溶断の熱量によるクラックが耐キャビテーション膜より上層まで発生することがなく、クラックがインク保持部の位置に発生してインク液が浸透することがなく、インク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１０２】
また、上述のようなヘッド基体において、インク吐出機構のヒータ素子とヒューズアレイとが同一の材料で形成されていることにより、
ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がないので、ヘッド基体の生産性を向上させることができる。
【０１０３】
また、インク吐出機構のヒータ素子より下層にバリア層が形成することで、ヒータ素子の発熱により下層の金属層にヒロックが成長することをバリア層により防止することができ、このようなバリア層とヒューズアレイとが同一の材料で形成されていることにより、
ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がないので、ヘッド基体の生産性を向上させることができる。
【０１０４】
また、インク吐出機構の動作を制御する印刷ロジック回路の配線とヒューズアレイとが同一の材料で形成されていることにより、
ヘッド基体の製造においてヒューズアレイを形成するために新規の材料を追加する必要がないので、ヘッド基体の生産性を向上させることができる。
【０１０５】
また、インク吐出機構のヒータ素子より下層の層膜によりヒューズアレイが形成されていることにより、
例えば、ヒューズアレイの溶断により局所的な発熱が発生して上層にクラックが発生しても、このクラックがインク保持部の位置まで到達しにくいので、より良好にインク液の浸透によるヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の誤動作や腐食を防止することができる。
【０１０６】
また、本発明のインクジェットヘッドでは、カバー部材がヘッド基体の表面に設けられていることでインク保持部が形成されるので、このインク保持部によりインク液が保持されるが、このインク液がヒューズアレイおよびヒューズロジック回路の位置まで浸透しないので、ヒューズアレイの誤動作や腐食が防止されている。
【０１０７】
本発明のインクジェットプリンタでは、インク供給手段がインクジェットヘッドのインク保持部にインク液を供給し、データ入力手段がインクジェットヘッドのデータ入力部に印刷データをデータ入力し、相対移動手段がインクジェットヘッドに対して記録媒体を相対移動させることで、記録媒体の表面にドットマトリクスの画像を形成することができ、データ読出手段がインクジェットヘッドのヒューズアレイから前記ヒューズロジック回路により各種データを読み出すので、例えば、この読出データからインクジェットヘッドの動作特性を認識して駆動を調整するようなことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図である。
【図２】ヘッド基体の回路構造を示すブロック図である。
【図３】インクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図４】インクジェットプリンタの外観を示す斜視図である。
【図５】インクジェットプリンタの回路構造を示す模式的なブロック図である。
【図６】各種信号の相互関係を示すタイムチャートである。
【図７】一変形例のインクジェットヘッドの内部レイアウトを示す模式的な平面図である。
【図８】一変形例のインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図である。
【図９】一従来例のインクジェットヘッドの積層構造を示す模式的な縦断側面図である。
【符号の説明】
３００ インクジェットプリンタ
４００，５００ インクジェットヘッド
４０１，５０１ ヘッド基体
４０２ カバー部材
４１０ ベース基板
４１１ ヒータ素子
４１７ 印刷ロジック回路
４４０ ヒューズ素子
４４１ ヒューズアレイ
４４２ ヒューズロジック回路
４５３ 耐キャビテーション膜
Ｐ 記録媒体である印刷用紙
Claims (11)
- インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、
前記ベース基板の表面と直交する方向で前記インク保持部とは重複しない位置に前記ヒューズアレイおよび前記ヒューズロジック回路が配置されていることを特徴とするヘッド基体。 - 前記インク吐出機構が前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子を具備している請求項１記載のヘッド基体。
- 少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜も具備しており、
該耐キャビテーション膜が前記ベース基板の表面と直交する方向で前記ヒューズアレイおよび前記ヒューズロジック回路と重複する位置まで形成されている請求項２記載のヘッド基体。 - インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、前記インク吐出機構として前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子と、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、
前記ベース基板の表面と直交する方向で前記ヒューズアレイおよび前記ヒューズロジック回路と重複する位置まで前記耐キャビテーション膜が形成されていることを特徴とするヘッド基体。 - インク保持部に保持しているインク液をデータ入力部に外部入力される印刷データに対応してインク吐出機構により吐出させるインクジェットヘッドのヘッド基体であって、
前記インク保持部が配置される表面の位置が特定されている一個のベース基板と、前記インク吐出機構として前記インク保持部下の位置で前記ベース基板に形成されてインク液を加熱により発泡させるヒータ素子と、少なくとも前記ヒータ素子と前記インク保持部との間隙に位置してインク液のキャビテーションの影響を防止する耐キャビテーション膜と、選択的な溶断により各種データを読出自在に記憶するヒューズアレイと、前記ヒューズアレイの選択的な溶断やデータ読出を動作制御するヒューズロジック回路と、を具備しており、
前記ベース基板の表面と直交する方向で前記インク保持部と前記ヒューズアレイとが少なくとも一部は重複する位置に配置されており、
前記インク保持部と前記ヒューズアレイとが重複する位置まで前記耐キャビテーション膜が形成されていることを特徴とするヘッド基体。 - 前記ヒューズアレイが前記ヒータ素子と同一の材料で形成されている請求項２ないし５の何れか一記載のヘッド基体。
- 該ヒータ素子より下層にバリア層が形成されており、
該バリア層と同一の材料で前記ヒューズアレイが形成されている請求項２ないし５の何れか一記載のヘッド基体。 - 各種の配線を具備して前記インク吐出機構の動作を制御する印刷ロジック回路も前記ベース基板に形成されており、
該印刷ロジック回路の配線と同一の材料で前記ヒューズアレイが形成されている請求項１ないし５の何れか一記載のヘッド基体。 - 前記ヒューズアレイが前記ヒータ素子より下層の層膜からなる請求項２ないし８の何れか一記載のヘッド基体。
- 請求項１ないし９の何れか一記載のヘッド基体と、
該ヘッド基体の表面に設けられて前記インク保持部を形成するカバー部材と、を具備しているインクジェットヘッド。 - 請求項１０記載のインクジェットヘッドと、
該インクジェットヘッドのインク保持部にインク液を供給するインク供給手段と、
前記インクジェットヘッドのデータ入力部に印刷データをデータ入力するデータ入力手段と、
前記インクジェットヘッドに対して記録媒体を相対移動させる相対移動手段と、
前記インクジェットヘッドのヒューズアレイから前記ヒューズロジック回路により各種データを読み出すデータ読出手段と、
を具備しているインクジェットプリンタ。
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