JP4264658B2 - 液体吐出ヘッド及びこのヘッドを用いた液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱エネルギー等によって液室内の液体を吐出口より吐出させる液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。

本出願は、日本国において２００３年３月２０日に出願された日本特許出願番号２００３−０７９１５３を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。

近年、ハードコピー及び印刷等の分野において、カラー出力に対する要求が高まってきている。この要求に応えるため、従来、昇華型熱転写方式、溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式及び熱現像銀塩方式等のカラー画像形成方式を用いた画像形成装置、液体吐出装置等が提案されている。

これらの方式のうち、インクジェット方式の液体吐出装置は、液体吐出ヘッドであるプリンタヘッドに設けられたノズルから、記録液（インク）の液滴を飛翔させ、記録媒体に付着させてドットを形成するものであり、簡易な構成により高画質の画像を出力することができる。このインクジェット方式は、液室内のインクに対し、エネルギー発生素子によりエネルギーを付与することにより、ノズルからインク液滴を飛び出させるようになされている。このエネルギー発生素子の種類により静電引力方式、連続振動発生方式（ピエゾ方式）及びサーマル方式に分類されている。

これらの方式のうち、サーマル方式は、エネルギー発生素子として発熱素子が適用されている。この発熱素子による液室内のインクの局所的な加熱（エネルギーの付与）により、液室内のインク中に気泡を発生させる。そして、この気泡による圧力によって、インクをノズルから押し出して記録媒体に飛翔させる方式である。すなわち、サーマル方式は、簡易な構成によりカラー画像を印刷することができる。

このインクジェット方式の液体吐出装置は、発熱素子によりインクを熱し沸騰させて、その結果発生した気泡を膨張させて液体をインク吐出口より吐出させるものである。よって、発熱素子の発熱量、インクの組成、インクの温度等のばらつきによってインクの吐出方向等が不安定となる場合がある。そこで、このような問題点を解決するため、インクの吐出方向を制御するようにした技術が特開２０００−１８５４０３号公報において提案される。

しかしながら、特開２０００−１８５４０３号公報には、複数の発熱素子の駆動制御回路についての開示はない。この駆動制御回路の設計に当たっては、以下のようなことに留意する必要がある。

インクを吐出させるためには、液室内のインクを瞬間的に沸騰させ、発生した気泡を膨張させる必要がある。このため、発熱素子には、瞬間的ではあるが、０．５Ｗ〜１Ｗ程度の電力を供給する必要があり、電力供給用の配線は、低抵抗に設計する必要がある。具体的に、電力供給用の配線は、低抵抗化のため、幅広に設計する必要がある。また、液体吐出ヘッドには、通常、複数の液室が並んで配設されており、それぞれの液室には、インクを吐出できるように発熱素子が設けられている。液室や液室に設けられるインク吐出口は、印刷画像を高解像度で印刷することができるようにするため、極めて近接して設けられている。これに伴い、各液室に対応して設けられている発熱素子も近接して設けられている。したがって、発熱素子への電力供給用配線を、複数の発熱素子に電力を供給する共通配線とした場合には、更に多くの電流を流す必要がある。即ち、電力供給用配線を幅広に設計する必要がある。一方、発熱素子への電力供給用配線のために、配線層を更に１層設けることは、生産効率が下がってしまう。

本発明の目的は、上述したような従来の技術が有する問題点を解決することができる新規な液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置を提供することにあり、更に具体的には、発熱素子等のエネルギー発生素子への電力供給用配線を、新たな導電層を設けることなく幅広に形成することができる液体吐出ヘッド及びこの液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置を提供することにある。

上述のような目的を達成するために提案される本発明に係る液体吐出ヘッドは、液室に設けられ、該液室に保持した液体にエネルギーを付与し、該液体をノズルから吐出する複数のエネルギー発生素子と、複数のエネルギー発生素子にエネルギーを供給するエネルギー供給配線と、ノズルから液体を吐出するために、複数のエネルギー発生素子をオン又はオフの状態に制御する第１のスイッチング素子を有する主操作制御部と、各エネルギー発生素子に供給されるエネルギーを可変する、若しくはエネルギーの付与タイミングをずらす制御を行う第２のスイッチング素子と、ノズルより吐出される液体の吐出方向を制御する第３のスイッチング素子とを有する副操作制御部と、第１乃至３のスイッチング素子を制御配線を介して切換制御する制御部とを備え、エネルギー発生素子、主操作制御部、副操作制御部及び制御部は、同一の半導体基板に設けられ、半導体基板には、エネルギー供給配線と制御配線とが異なる導電層に設けられている。

また、本発明に係る液体吐出装置は、液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドを備え、液体吐出ヘッドは、液室に設けられ、該液室に保持した液体にエネルギーを付与し、該液体をノズルから吐出する複数のエネルギー発生素子と、複数のエネルギー発生素子にエネルギーを供給するエネルギー供給配線と、ノズルから液体を吐出するために、複数のエネルギー発生素子をオン又はオフの状態に制御する第１のスイッチング素子を有する主操作制御部と、各エネルギー発生素子に供給されるエネルギーを可変する、若しくはエネルギーの付与タイミングをずらす制御を行う第２のスイッチング素子と、ノズルより吐出される液体の吐出方向を制御する第３のスイッチング素子とを有する副操作制御部と、第１乃至３のスイッチング素子を制御配線を介して切換制御する制御部とを有し、エネルギー発生素子、主操作制御部、副操作制御部及び制御部は、同一の半導体基板に設けられ、半導体基板には、エネルギー供給配線と制御配線とが異なる導電層に設けられている。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう。

以下、本発明をインクジェットプリンタ装置に適用した例を挙げて図面を参照しながら説明する。

本発明を適用したインクジェットプリンタ装置（以下、プリンタ装置という。）１は、図１に示すように、記録紙に対してインク等を吐出して画像や文字を印刷する。このプリンタ装置１は、記録紙Ｐの印刷幅に合わせてインク吐出孔を設けた、所謂ライン型のプリンタ装置である。このプリンタ装置１は、インク４を吐出するインクジェットプリントヘッドカートリッジ（以下、ヘッドカートリッジという。）２と、このヘッドカートリッジ２を装着するプリンタ本体３とを備える。プリンタ装置１は、ヘッドカートリッジ２がプリンタ本体３に対して着脱可能であり、更に、ヘッドカートリッジ２に対してインク供給源となるインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋが着脱可能である。このプリンタ装置１では、イエロのインクカートリッジ１１ｙ、マゼンタのインクカートリッジ１１ｍ、シアンのインクカートリッジ１１ｃ、ブラックのインクカートリッジ１１ｋが使用可能となっており、また、プリンタ本体３に対して着脱可能なヘッドカートリッジ２と、ヘッドカートリッジに対して着脱可能なインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋとを消耗品として交換可能になっている。

このようなプリンタ装置１は、記録紙Ｐを積層して収納するトレイ８５ａをプリンタ本体３の前面底面側に設けられたトレイ装着口に装着することにより、トレイ８５ａに収納されている記録紙Ｐをプリンタ本体３内に給紙することができる。トレイ８５ａは、プリンタ本体３の前面のトレイ装着口に装着されると、給排紙機構８４により記録紙Ｐが給紙口８５からプリンタ本体３の背面側に給紙される。プリンタ本体３の背面側に送られた記録紙Ｐは、反転ローラにより走行方向が反転され、往路の上側をプリンタ本体３の背面側から前面側に送られる。プリンタ本体３の背面側から前面側に送られる記録紙Ｐは、プリンタ本体３の前面に設けられた排紙口８６より排紙されるまでに、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置より入力された文字データや画像データに応じた文字や画像が印刷される。

記録紙Ｐに印刷を行うヘッドカートリッジ２は、プリンタ本体３の上面側から、すなわち図１中矢印Ａ方向から装着され、給排紙機構８４により走行する記録紙Ｐに対してインク４を吐出して印刷を行う。そこで、先ず、上述したプリンタ装置１を構成するプリンタ本体３に対して着脱可能なヘッドカートリッジ２と、このヘッドカートリッジ２に着脱されるインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋについて図面を参照して説明する。

このヘッドカートリッジ２は、インク４を、例えば電気熱変換式で微細に液滴化して吐出し、記録紙Ｐ等の被記録体上にインク４を吹き付ける。具体的に、ヘッドカートリッジ２は、図２及び図３に示すように、インクカートリッジ収納体３１を有し、このインクカートリッジ収納体３１には、インク４が充填された容器であるインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋが装着される。なお、以下、インクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋを単にインクカートリッジ１１ともいう。

ヘッドカートリッジ２に着脱可能なインクカートリッジ１１を、図３に示す。インクカートリッジ１１は、強度や耐インク性を有するポリプロピレン等の樹脂材料等を射出成形することにより成形されるカートリッジ本体１１ａを有する。このカートリッジ本体１１ａは、記録紙Ｐの幅方向の寸法と略同じ寸法となす略矩形状に形成され、インク容量を最大限に増やす内部構成となっている。

インクカートリッジ１１を構成するカートリッジ本体１１ａには、インク４を収容するインク収容部１２と、インク収容部１２からヘッドカートリッジ２のインクカートリッジ収納体３１にインク４を供給するインク供給部１３と、外部よりインク収容部１２内に空気を取り込む外部連通孔１４と、外部連通孔１４より取り込まれた空気をインク収容部１２内に導入する空気導入路１５と、外部連通孔１４と空気導入路１５との間でインク４を一時的に貯留する貯留部１６と、外部連通孔１４から外部へのインク漏れを防ぐシール１７と、インクカートリッジ１１をインクカートリッジ収納体３１に係止するための係止突部１８及び係合段部１９と、インク収容部１２内のインク４の残量を検出するための残量検出部２０と、インクカートリッジ１１を識別するための複数の突起部２３を有する係合突部２１とが設けられている。

インク収容部１２は、インク４を収容するための空間を、気密性の高い材料により形成している。インク収容部１２は、略矩形に形成され、長手方向の寸法が記録紙Ｐの幅方向、すなわち記録紙Ｐの走行方向に対して略直交する方向の寸法と略同じ寸法となるように形成されている。

インク供給部１３は、インク収容部１２の下側略中央部に設けられている。このインク供給部１３は、インク収容部１２と連通した略突形状のノズルであり、このノズルの先端が後述するヘッドカートリッジ２の接続部３７に嵌合されることにより、ヘッドカートリッジ２のカートリッジ本体１１ａとヘッドカートリッジ２のインクカートリッジ収納体３１を接続する。

インク供給部１３は、図４及び図５に示すように、インクカートリッジ１１の底面１３ａにインク４を供給する供給口１３ｂが設けられ、この底面１３ａに、供給口１３ｂを開閉する弁１３ｃと、この弁１３ｃを、供給口１３ｂの閉塞する方向に付勢するコイルバネ１３ｄと、この弁１３ｃを開閉する開閉ピン１３ｅとを備えている。ヘッドカートリッジ２の接続部３７に接続されるインク４を供給する供給口１３ｂは、図４に示すように、インクカートリッジ１１がヘッドカートリッジ２のインクカートリッジ収納体３１に装着される前の段階において、付勢部材であるコイルバネ１３ｄの付勢力により、弁１３ｃが供給口１３ｂを閉じる方向に付勢され閉塞されている。インクカートリッジ１１がインクカートリッジ収納体３１に装着されると、図５に示すように、開閉ピン１３ｅがヘッドカートリッジ２を構成するインクカートリッジ収納体３１の接続部３７の上部により図５中矢印Ｂ方向に付勢するコイルバネ１３ｄの付勢方向とは反対の方向に押し上げられる。これにより、押し上げられた開閉ピン１３ｅは、コイルバネ１３ｄの付勢力に抗して弁１３ｃを押し上げて供給口１３ｂを開放する。以上のようにして、インクカートリッジ１１のインク供給部１３は、ヘッドカートリッジ２の接続部３７に接続され、インク収容部１２とインク溜め部５１とを連通し、インク溜め部５１へのインク４の供給が可能な状態となる。

インクカートリッジ１１をヘッドカートリッジ２側の接続部３７から引き抜くとき、すなわちインクカートリッジ１１をヘッドカートリッジ２の装着部３２より取り外すとき、弁１３ｃの開閉ピン１３ｅによる押し上げ状態が解除され、弁１３ｃは、コイルバネ１３ｄの付勢方向に移動し、供給口１３ｂを閉塞する。これにより、インクカートリッジ１１をインクカートリッジ収納体３１に装着する直前にインク供給部１３の先端部が下方を向いている状態であってもインク収容部１２内のインク４が漏れることを防止することができる。

外部連通孔１４は、図３に示すように、インクカートリッジ１１の外部からインク収容部１２に空気を取り込む通気口であり、インクカートリッジ１１がヘッドカートリッジ２の装着部３２に装着されたときも、外気を取り込むことができるように、装着部３２への装着時に外部に臨む位置であるカートリッジ本体１１ａの上面、ここでは上面略中央に設けられている。外部連通孔１４は、インクカートリッジ１１がインクカートリッジ収納体３１に装着されてインク収容部１２からインクカートリッジ収納体３１側にインク４が流下した際に、インク収容部１２内のインク４が減少した分に相当する分の空気を外部よりインクカートリッジ１１内に取り込む。

空気導入路１５は、インク収容部１２と外部連通孔１４とを連通し、外部連通孔１４より取り込まれた空気をインク収容部１２内に導入する。これにより、このインクカートリッジ１１がインクカートリッジ収納体３１に装着された際に、ヘッドカートリッジ２のインクカートリッジ収納体３１にインク４が供給されてインク収容部１２内のインク４が減少し内部が減圧状態となっても、インク収容部１２には、空気導入路１５により空気が導入され、内部の圧力が平衡状態に保たれてインク４をインクカートリッジ収納体３１に適切に供給することができる。

貯留部１６は、外部連通孔１４と空気導入路１５との間に設けられ、インク収容部１２に連通する空気導入路１５よりインク４が漏れ出た際に、いきなり外部に流出することがないようにインク４を一時的に貯留する。

この貯留部１６は、長い方の対角線をインク収容部１２の長手方向とした略菱形に形成され、インク収容部１２の最も下側に位置する頂部に、すなわち短い方の対角線上の下側に空気導入路１５を設けるようにし、インク収容部１２より進入したインク４を再度インク収容部１２に戻すことができるようにしている。また、貯留部１６は、短い方の対角線上の最も上側の頂部に外部連通孔１４を設けるようにし、インク収容部１２より進入したインク４が外部連通孔１４より外部に漏れにくくする。

シール１７は、外部連通孔１４を閉塞する部材であり、外部連通孔１４までインク４が逆流してしまったインク４がインクカートリッジ１１の外部に漏れてしまうことを防止する。このため、シール１７は、少なくともインク４を透過しないような撥水性を有する材料で形成されている。そして、このシール１７は、使用時において、剥離され、インク使用量に応じて、外部連通孔１４からは、インク収容部１２内に外気を随時補充できるようにする。

係止突部１８は、インクカートリッジ１１の短辺の一方の側面に設けられた突部であり、ヘッドカートリッジ２のインクカートリッジ収納体３１のラッチレバー３４に形成された係合孔３４ａと係合する。この係止突部１８は、上面がインク収容部１２の側面に対して略直交するような平面で形成されると共に、下面は側面から上面に向かって傾斜するように形成されている。係合段部１９は、インクカートリッジ１１の係止突部１８が設けられた側面の反対側の側面の上部に設けられている。係合段部１９は、カートリッジ本体１１ａの上面と一端を接する傾斜面１９ａと、この傾斜面１９ａの他端と他方の側面と連続し、上面と略平行な平面１９ｂとからなる。インクカートリッジ１１は、係合段部１９が設けられていることで、平面１９ｂが設けられた側面の高さがカートリッジ本体１１ａの上面より１段低くなるように形成され、この段部でインクカートリッジ収納体３１の係合片３３と係合する。係合段部１９は、ヘッドカートリッジ２の装着部３２に挿入されるとき、挿入端側の側面に設けられ、ヘッドカートリッジ２の装着部３２側の係合片３３に係合することで、インクカートリッジ１１を装着部３２に装着する際の回動支点部となる。

残量検出部２０は、図３に示すように、インクカートリッジ１１の係合段部１９が設けられた側面に設けられている。残量検出部２０は、インク収容部１２内に臨まされる一対の検出ピンと、インクカートリッジ１１がヘッドカートリッジ２の装着部３２に装着されたとき、ヘッドカートリッジ２のインク残量検出部３６と電気的に接続される接点とを備える接点部材を有し、この接点部材は、カートリッジ本体１１ａの側面の高さ方向に複数、ここでは３段並設されている。インク４は、一般的に導電性を有するものであるから、インク収容部１２内に臨まされている一対の検出ピンがインク４に浸漬しているとき電気抵抗値が小さくなり、インク４に浸漬していないとき、電気抵抗が高くなる。すなわち、インク収容部１２内にインク４が満杯のとき、全ての検出ピンは、インク４に浸漬されており、全て電気抵抗値が低い状態となる。そして、インク４が使用されるにしたがって、検出ピンが上の段から順に露出し検出ピンの電気抵抗値は上の段から順に高くなる。これによって、残量検出部２０は、インク収容部１２内のインク残量を検出することができる。なお、インク収容部１２の高さ方向に設ける端子板の数は、３段に限定されるものではなく、２段でもよく、また、より正確な残量検出を行う場合には、この段数を更に増やすようにすればよい。

ところで、インクカートリッジ１１を構成するカートリッジ本体１１ａは、インク供給部１３が設けられた底面側がヘッドカートリッジ２に設けられた装着部３２に係合する係合領域２２となる。そして、係合領域２２の一部、すなわちカートリッジ本体１１ａの係合領域２２には、インクカートリッジ１１の種類を識別するための複数の突起部を有する係合突部２１が設けられている。この係合突部２１は、複数の突起部の配置パターンによってインクカートリッジ１１の種類を識別できるようになっており、インクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋがヘッドカートリッジ２の正規の装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋに装着されたときに限って、その装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋに設けられた係合凹部２４に係合するように設けられている。

次に、以上のように構成されたイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックのインク４を収納したインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋが装着されるヘッドカートリッジ２について説明する。

ヘッドカートリッジ２は、図２及び図３に示すように、インクカートリッジ収納体３１を有し、このインクカートリッジ収納体３１には、インクカートリッジ１１が装着される装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ（以下、全体を示すときには単に装着部３２ともいう。）と、インクカートリッジ１１を固定する係合片３３及びラッチレバー３４と、インクカートリッジ１１を取り出し方向に付勢する付勢部材３５と、インクカートリッジ１１内におけるインク残量を検出するインク残量検出部３６と、インク供給部１３と接続されてインク４が供給される接続部３７と、接続部３７内におけるインク４の有無を検出するインク検出部３８、３９と、インクカートリッジ収納体３１をプリンタ本体３から取り外すための取手部４０と、インク４を吐出する吐出ヘッド４１と、吐出ヘッド４１を保護するヘッドキャップ４２とを有している。

インクカートリッジ１１が装着される装着部３２は、インクカートリッジ１１が装着されるように上面をインクカートリッジ１１の挿脱口として略凹形状に形成され、ここでは４本のインクカートリッジ１１が記録紙Ｐの走行方向に並んで収納される。装着部３２は、インクカートリッジ１１が収納されることから、インクカートリッジ１１と同様に印刷幅の方向に長く設けられている。そして、インクカートリッジ収納体３１には、インクカートリッジ１１が収納装着される。

装着部３２は、図６に示すように、インクカートリッジ１１が装着される部分であり、イエロ用のインクカートリッジ１１ｙが装着される部分を装着部３２ｙとし、マゼンタ用のインクカートリッジ１１ｍが装着される部分を装着部３２ｍとし、シアン用のインクカートリッジ１１ｃが装着される部分を装着部３２ｃとし、ブラック用のインクカートリッジ１１ｋが装着される部分を装着部３２ｋとし、各装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋは、隔壁３２ａによりそれぞれ隣接するように区画されている。

なお、上述したようにブラックのインクカートリッジ１１ｋは、インク４の内容量が大きくなるように厚く形成されているため、幅が他のインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃよりも広く設けられており、これに合わせて装着部３２ｋの幅も他の装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃよりも広く設けられている。

以上のようにインクカートリッジ１１が装着される装着部３２の開口端には、図３に示すように、係合片３３が設けられている。この係合片３３は、装着部３２の長手方向の一端縁に設けられており、インクカートリッジ１１の係合段部１９と係合する。インクカートリッジ１１は、インクカートリッジ１１の係合段部１９側を挿入端として斜めに装着部３２内に挿入し、係合段部１９と係合片３３との係合位置を回動支点として、インクカートリッジ１１の係合段部１９が設けられていない側を装着部３２側に回動させるようにして装着部３２に装着することができる。これによって、インクカートリッジ１１は、装着部３２に容易に装着することができ、また、挿入端となる側面に設けられている残量検出部２０がインクカートリッジ収納体３１の側面とこすれることをなくし、残量検出部２０の保護を図っている。

ラッチレバー３４は、図３に示すように、板バネを折曲して形成されるものであり、装着部３２の係合片３３に対して反対側の側面、すなわち長手方向の他端の側面に設けられている。ラッチレバー３４は、基端部が装着部３２を構成する長手方向の他端の側面の底面側に一体的に設けられ、先端側がこの側面に対して近接離間する方向に弾性変位するように形成され、先端側に係合孔３４ａが形成されている。ラッチレバー３４は、インクカートリッジ１１が装着部３２に装着されると同時に、弾性変位し、係合孔３４ａがインクカートリッジ１１の係止突部１８と係合し、装着部３２に装着されたインクカートリッジ１１が装着部３２より脱落しないようにする。

付勢部材３５は、板バネを折り曲げて形成されたものであって、装着部３２にインクカートリッジ１１を取り外す方向に付勢するように配設されている。この付勢部材３５は、折曲することにより形成された頂部を有し、底面に対して近接離間する方向に弾性変位し、頂部でインクカートリッジ１１の底面を押圧し、装着部３２に装着されているインクカートリッジ１１を装着部３２より取り外す方向に付勢するイジェクト部材である。付勢部材３５は、ラッチレバー３４の係合孔３４ａと係止突部１８との係合状態が解除されたとき、装着部３２よりインクカートリッジ１１を排出する。

インク残量検出部３６は、インクカートリッジ１１内のインク４の残量を段階的に検出するものであり、図６に示すように、各色のインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋの装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋに設けられている。インク残量検出部３６は、インクカートリッジ１１がヘッドカートリッジ２に装着されたとき、図３に示すように、インクカートリッジ１１内の側面の高さ方向に並列して設けられた残量検出部２０に接触し電気的に接続される。インク残量検出部３６は、インクカートリッジ１１側へ付勢する図示しない付勢部材により押圧されており、インクカートリッジ１１が装着されたとき、インクカートリッジ１１の残量検出部２０に密着され確実に残量検出部２０と電気的に接続される。

各装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋの長手方向略中央には、インクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋが装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋに装着されたとき、インクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋのインク供給部１３が接続される接続部３７が設けられている。この接続部３７は、インク供給部１３から吐出ヘッド４１にインク４を供給するインク供給路となる。

具体的に、接続部３７は、図７に示すように、インクカートリッジ１１から供給されるインク４を溜めるインク溜め部５１と、接続部３７に連結されるインク供給部１３をシールするシール部材５２と、インク４内の不純物を除去するフィルタ５３と、ヘッドチップ４１側への供給路を開閉する弁機構５４とを有している。

インク溜め部５１は、インク供給部１３と接続されインクカートリッジ１１から供給されるインク４を溜める空間部である。シール部材５２は、インク溜め部５１の上端に設けられた部材であり、インクカートリッジ１１のインク供給部１３が接続部３７のインク溜め部５１に接続されるとき、インク４が外部に漏れないようインク溜め部５１とインク供給部１３との間を密閉する。フィルタ５３は、インクカートリッジ１１の着脱時等にインク４に混入してしまった塵や埃等のごみを取り除くものであり、インク検出部３８、３９よりも下部に設けられている。

弁機構５４は、図８及び図９に示すように、インク溜め部５１からインク４が供給されるインク流入路６１と、インク流入路６１からインク４が流入するインク室６２と、インク室６２からインク４を流出するインク流出路６３と、インク室６２をインク流入路６１側とインク流出路６３側との間に設けられた開口部６４と、開口部６４を開閉する弁６５と、弁６５を開口部６４の閉塞する方向に付勢する付勢部材６６と、付勢部材６６の強さを調節する負圧調整ネジ６７と、弁６５と接続される弁シャフト６８と、弁シャフト６８と接続されるダイアフラム６９とを有する。

インク流入路６１は、インク溜め部５１を介してインクカートリッジ１１のインク収容部１２内のインク４を吐出ヘッド４１に供給可能にインク収容部１２と連結する供給路である。インク流入路６１は、インク溜め部５１の底面側からインク室６２まで設けられている。インク室６２は、インク流入路６１、インク流出路６３及び開口部６４と一体となって形成された略直方体をなす空間部であり、インク流入路６１からインク４が流入し、開口部６４を介してインク流出路６３からインク４を流出する。インク流出路６３は、インク室６２から開口部６４を介してインク４が供給されて、更に吐出ヘッド４１と連結された供給路である。インク流出路６３は、インク室６２の底面側から吐出ヘッド４１まで延在されている。

弁６５は、開口部６４を閉塞してインク流入路６１側とインク流出路６３側とを分割する弁であり、インク室６２内に配設される。弁６５は、付勢部材６６の付勢力と、弁シャフト６８を介して接続されたダイアフラム６９の復元力と、インク流出路６３側のインク４の負圧によって上下に移動する。弁６５は、下端に位置するとき、インク室６２をインク流入路６１側とインク流出路６３側とを分離するように開口部６４を閉塞し、インク流出路６３へのインク４の供給を遮断する。弁６５は、付勢部材６６の付勢力に抗して上端に位置するとき、インク室６２をインク流入路６１側とインク流出路６３側とを遮断せずに、吐出ヘッド４１へインク４の供給を可能とする。なお、弁６５を構成する材質は、その種類を問わないが、高い閉塞性を確保するため例えばゴム弾性体、所謂エラストマにより形成される。

付勢部材６６は、例えば圧縮コイルバネ等であり、弁６５の上面とインク室６２の上面との間で負圧調整ネジ６７と弁６５とを接続し、付勢力により弁６５を開口部６４の閉塞する方向に付勢する。負圧調整ネジ６７は、付勢部材６６の付勢力を調整するネジであり、負圧調整ネジ６７を調整することで付勢部材６６の付勢力を調整することができるようにしている。これにより、負圧調整ネジ６７は、詳細は後述するが開口部６４を開閉する弁６５を動作させるインク４の負圧を調整することができる。

弁シャフト６８は、一端に接続された弁６５と、他端に接続されたダイアフラム６９とを連結して運動するように設けられたシャフトである。ダイアフラム６９は、弁シャフト６８の他端に接続された薄い弾性板である。このダイアフラム６９は、インク室６２のインク流出路６３側の一主面と、外気と接する他主面とからなり、大気圧とインク４の負圧により外気側とインク流出路６３側に弾性変位する。

以上のような弁機構５４では、図８に示すように、弁６５が付勢部材６６の付勢力とダイアフラム６９の付勢力とによってインク室６２の開口部６４を閉塞するように押圧されている。そして、吐出ヘッド４１からインク４が吐出された際に、開口部６４分割されたインク流出路６３側のインク室６２のインク４の負圧が高まると、図９に示すように、インク４の負圧によりダイアフラム６９が大気圧により押し上げられて、弁シャフト６８と共に弁６５を付勢部材６６の付勢力に抗して押し上げる。このとき、インク室６２のインク流入路６１側とインク流出路６３側と間の開口部６４が開放され、インク４がインク流入路６１側からインク流出路６３側に供給される。そして、インク４の負圧が低下してダイアフラム６９が復元力により元の形状に戻り、付勢部材６６の付勢力により弁シャフト６８と共に弁６５をインク室６２が閉塞するように引き下げる。以上のようにして弁機構５４では、インク４を吐出する度にインク４の負圧が高まると、上述の動作を繰り返す。

また、この接続部３７では、インク収容部１２内のインク４がインク室６２に供給されると、インク収容部１２内のインク４が減少するが、このとき、空気導入路１５から外気がインクカートリッジ１１内に入り込む。インクカートリッジ１１内に入り込んだ空気は、インクカートリッジ１１の上方に送られる。これにより、インク液滴ｉが後述するノズル１０４ａから吐出される前の状態に戻り、平衡状態となる。このとき、空気導入路１５内にインク４がほとんどない状態で平衡状態となる。

インク検出部３８、３９は、図７に示すように、それぞれインクカートリッジ１１のインク供給部１３に接続される接続部３７内のインク４の有無を検出する一対の導電性を有する線状部材からなり、先端部が接続部３７内に臨ませるように配設されている。インク検出部３８、３９は、接続部３７のインク溜め部５１の側面に接続部３７の外部から内部に貫通するように設けられ、それぞれ吐出ヘッド４１に接続されている。

インク検出部３８、３９の先端部は、接続部３７内におけるフィルタ５３よりも上部に設けられている。これは、インク４がフィルタ５３以下となる場合に、吐出ヘッド４１側におけるインク４の負圧が高まり、装置の故障の原因となることを防止するためである。インク検出部３８、３９は、インク４をフィルタ５３よりもインクカートリッジ１１側で検出することで、インク４がフィルタ５３から吐出ヘッド４１側において無くなることを防止することができる。

取手部４０は、インクカートリッジ収納体３１が消耗する等して交換の必要がある場合や、インクジェットプリンタ装置１を修理する際等に、インクカートリッジ収納体３１の取り外しを容易にする。

吐出ヘッド４１は、インクカートリッジ収納体３１の底面に沿って配設されており、接続部３７から供給されるインク液滴ｉを吐出するインク吐出孔である後述するノズル１０４ａが各色毎に略ライン状をなすように設けられている。

ヘッドキャップ４２は、図２に示すように、吐出ヘッド４１を保護するために設けられたカバーであり、インク４を吐出する際には、プリンタ本体３の後述するカバー開閉機構により開閉される。ヘッドキャップ４２は、開閉方向に亘って設けられた溝部７１と、長手方向に亘って設けられ、吐出ヘッド４１の吐出面４１ａに付着した余分なインク４を吸い取る清掃ローラ７２とを有している。ヘッドキャップ４２は、開閉動作時にこの溝部７１に沿ってインクカートリッジ１１の短手方向である図２中矢印Ｃ方向に移動するように取り付けられ、開閉操作時に清掃ローラ７２が吐出ヘッド４１の吐出面４１ａに当接しながら回転することで、余分なインク４を吸い取り、吐出ヘッド４１の吐出面４１ａを清掃する。この清掃ローラ７２は、例えば吸水性の高い部材が用いられる。また、ヘッドキャップ４２は、吐出ヘッド４１内のインク４が乾燥しないようにする。

上述した吐出ヘッド４１は、各色のインク４に対応して、図１０及び図１１に示すように、ベースとなる回路基板を構成する半導体基板１０１と、インク４を加熱する一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂと、インク４の漏れを防ぐバリア層１０３と、インク４が液滴の状態で吐出されるノズル１０４ａが多数設けられたノズルシート１０４と、これらに囲まれてインク４が供給されるインク液室１０５と、インク液室１０５にインク４を供給するインク流路１０６とを有する。

半導体基板１０１は、シリコン等により形成された半導体基板であり、その一主面１０１ａに、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂが形成されていると共に、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを制御する主操作制御回路、副操作制御回路等の制御回路が形成されている。この制御回路は、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やドライバートランジスタ等で構成されている。

一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂは、制御回路から供給される電力により発熱し、インク液室１０５内のインク４を加熱して内圧を高める。これにより加熱されたインク４は、後述するノズルシート１０４に設けられたノズル１０４ａから液滴の状態で吐出する。

バリア層１０３は、半導体基板１０１の一主面１０１ａに積層されている。バリア層１０３は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストからなるものであり、半導体基板１０１の一主面１０１ａの略全体に積層された後、フォトリソグラフプロセスによって不要部分が除去され、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを一括して略凹状に囲むように形成されている。バリア層１０３により一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを囲む部分がインク液室１０５の一部を形成する。

ノズルシート１０４は、インク液滴ｉを吐出させるためのノズル１０４ａが形成されたシート状部材であり、バリア層１０３の半導体基板１０１と反対側に積層されている。ノズル１０４ａは、ノズルシート１０４に円形状に開口された微小孔であり、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂと対向するように配置されている。なお、ノズルシート１０４はインク液室１０５の一部を構成する。

インク液室１０５は、半導体基板１０１、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂ、バリア層１０３及びノズルシート１０４に囲まれた空間部であり、インク流路１０６からのインク４が供給される。インク液室１０５のインク４は、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂにより加熱され、インク液室１０５の内圧が上昇する。インク流路１０６は、接続部３７のインク流出路６３と接続されており、接続部３７に接続されたインクカートリッジ１１からインク４が供給され、このインク流路１０６に連通する各インク液室１０５にインク４を送り込む流路を形成する。すなわち、インク流路１０６と接続部３７とが連通されている。これにより、インクカートリッジ１１から供給されるインク４がインク流路１０６に流れ込み、インク液室１０５内に充填される。

上述した吐出ヘッド４１には、各インク液室１０５に一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂが設けられており、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを備えたインク液室１０５が通常１００個程度ライン状に並設されている。この吐出ヘッド４１は、プリンタ装置１の制御部からの指令によってこれら一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂのそれぞれを適宜選択して一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを駆動し、インク液室１０５内のインク４を、インク液室１０５に対応するノズル１０４ａから液滴の状態で吐出させることができる。

すなわち、吐出ヘッド４１において、吐出ヘッド４１と結合されたインク流路１０６から、インク液室１０５にインク４が満たされる。そして、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに短時間、例えば、１〜３μｓｅｃの間パルス電流を流すことにより、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂがそれぞれ急速に発熱し、その結果、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂと接する部分に気相のインク気泡が発生する。そして、膨張したインク気泡の体積分のインク４が押圧され、さらに、インク４が沸騰する。これによって、ノズル１０４ａに接する部分でインク気泡に押圧されたインク４と同等の体積のインク４がインク液滴ｉとしてノズル１０４ａから吐出され、記録紙Ｐ上に着弾される。

吐出ヘッド４１では、図１２に示すように、１つのインク液室１０５内に、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂが並設されている。すなわち、１つのインク液室１０５内に、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを備えるものである。具体的に、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂは、図１２中矢印Ｄで示す記録紙Ｐの走行方向と略垂直方向に並設されている。なお、図１２では、ノズル１０４ａの位置を１点鎖線で示している。

このように、１つの発熱抵抗体１０２を縦割りにした２分割型のものでは、長さが同じで幅が半分になるので、発熱抵抗体１０２の抵抗値は、２倍の値になる。この２つに分割された発熱抵抗体１０２を直列に接続すれば、２倍の抵抗値を有する発熱抵抗体１０２が直列に接続されることとなり、抵抗値は４倍となる。

ここで、インク液室１０５内のインクを沸騰させるためには、発熱抵抗体１０２に一定の電力を加えて発熱抵抗体１０２を加熱する必要がある。この沸騰時のエネルギーにより、インクを吐出させるためである。そして、抵抗値が小さいと、流す電流を大きくする必要があるが、発熱抵抗体１０２の抵抗値を高くすることにより、少ない電流で沸騰させることができるようになる。

これにより、電流を流すためのトランジスタ等の大きさも小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。なお、発熱抵抗体１０２の厚みを薄く形成すれば抵抗値を高くすることができるが、発熱抵抗体１０２として選定される材料や強度、さらには耐久性の観点から、発熱抵抗体１０２の厚みを薄くするには一定の限界がある。このため、厚みを薄くすることなく、分割することで、発熱抵抗体１０２の抵抗値を高くしている。

また、１つのインク液室１０５内に２つに分割された発熱抵抗体１０２を備えた場合には、各々の発熱抵抗体１０２がインクを沸騰させる温度に到達するまでの時間（気泡発生時間）を同時にしたときには、２つの発熱抵抗体１０２上で同時にインクが沸騰し、インク液滴は、ノズル１０４ａの中心軸方向に吐出される。

これに対し、２つの分割した発熱抵抗体１０２の気泡発生時間に時間差を与えれば、２つの発熱抵抗体１０２上で同時にインクが沸騰しない。これにより、インク液滴の吐出方向は、ノズル１０４ａの中心軸方向からずれ、偏向して吐出される。これにより、偏向なくインク液滴が吐出されたときの着弾位置からずれた位置にインク液滴を着弾させることができる。

図１３は、インク液滴の吐出方向の偏向を説明する図である。図１３において、インク液滴ｉの吐出面に対して垂直にインク液滴ｉが吐出されると、図１３中、点線で示す矢印のように偏向なくインク液滴ｉが吐出される。これに対し、インク液滴ｉの吐出方向が偏向して、吐出角度が垂直位置からθだけずれると（図１３中、Ｚ１又はＺ２方向）、吐出面と記録媒体である印画紙Ｐ面（インク液滴ｉの着弾面）までの間の距離をＨ（Ｈは、ほぼ一定）としたとき、インク液滴ｉの着弾位置は、
ΔＬ＝Ｈ×ｔａｎθ
だけずれることとなる。

このように、インク液滴ｉの吐出方向が垂直方向からθだけずれたときには、インク液滴の着弾位置がΔＬだけずれることとなる。

ここで、ノズル１０４ａの先端と印画紙Ｐとの間の距離Ｈは、通常のインクジェットプリンタの場合、１〜２ｍｍ程度である。したがって、距離Ｈを、Ｈ＝略２ｍｍに、一定に保持すると仮定する。

なお、距離Ｈを略一定に保持する必要があるのは、距離Ｈが変動してしまうと、インク液滴ｉの着弾位置が変動してしまうからである。すなわち、ノズル１０４ａから、印画紙Ｐの面に垂直にインク液滴ｉが吐出されたときは、距離Ｈが多少変動しても、インク液滴ｉの着弾位置は変化しない。これに対し、上述のようにインク液滴ｉを偏向吐出させた場合には、インク液滴ｉの着弾位置は、距離Ｈの変動に伴い異なった位置となってしまうからである。

また、吐出ヘッド４１の解像度を６００ＤＰＩとしたときに、隣接するノズル１０４ａの間隔は、
２５．４０×１０００／６００≒４２．３（μｍ）
となる。

図１４Ａ、図１４Ｂは、２分割した発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂのインクの気泡発生時間差と、インクの吐出角度との関係を示すグラフであり、コンピュータによるシミュレーション結果を示すものである。このグラフにおいて、Ｘ方向（グラフ縦軸θｘで示すＸ方向。注意；グラフの横軸の意味ではない。）は、ノズル１０４ａの並び方向（発熱抵抗体１３の並設方向）であり、Ｙ方向（グラフ縦軸θｙで示すＹ方向。注意；グラフの縦軸の意味ではない。）は、Ｘ方向に垂直な方向（印画紙の搬送方向）である。また、図１４Ｃは、２分割した発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂのインクの気泡発生時間差として、２分割した発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂ間の電流量の差の２分の１を偏向電流として横軸に、インクの吐出角度（Ｘ方向）として、インクの着弾位置での偏向量（上記Ｈを約２ｍｍとして実測）を縦軸にした場合の実測値データである。図１４Ｃでは、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの主電流を８０ｍＡとして、片方の発熱抵抗体に前記偏向電流を重畳し、インクの偏向吐出を行った。

ノズル１０４ａの並び方向に２分割した発熱抵抗体１０２の気泡発生に時間差を有する場合には、図１４Ａに示すように、インクの吐出角度が垂直でなくなり、ノズル１０４ａの並び方向におけるインクの吐出角度θｘ（垂直からのずれ量であって、図１３のθに相当するもの）は、気泡発生時間差とともに大きくなる。

このように、２分割した発熱抵抗体１０２を設け、各発熱抵抗体１０２に流す電流量を変えれば、２つの発熱抵抗体１０２上の気泡発生時間に時間差が生じるように制御することができる。そして、この時間差に応じて、インクの吐出方向を偏向させることができる。

以上のように、吐出ヘッド４１は、インクの吐出方向を偏向させることができる。これにより、例えば発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの製造誤差に伴い抵抗値がばらつき、その結果、インク液滴ｉの吐出方向がばらついて、インクの着弾位置が不正確となっても、これを補正することができる。

ところで、吐出ヘッド４１を構成する半導体基板１０１には、インク液室１０５内のインクの吐出を制御する吐出制御回路が設けられている。この吐出制御回路は、図１５に示すように、それぞれが抵抗体である一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに電流を流すための電源１２０ａ、１２０ｂと、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂと電源１２０ａ、１２０ｂとの電気的な接続をオンオフするスイッチング素子１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃと、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに供給される電流を制御するための抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ及び可変抵抗器１２３とを備える。

電源１２０ａは、発熱抵抗体１０２ｂに接続され、電源１２０ｂは、スイッチング素子１２１ｃ、可変抵抗器１２３を介して抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃに選択的に接続される。

スイッチング素子１２１ａは、トランジスタ等で構成され、発熱抵抗体１０２ａとグランドとの間に配置され、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂのオンオフを制御する主操作制御部１２０として機能する。スイッチング素子１２１ｂも、トランジスタ等で構成され、可変抵抗器１２３と抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとの間に接続され、発熱抵抗体１０２ａに供給する電流量を制御する。スイッチング素子１２１ｃは、可変抵抗器１２３と電源１２０ｂとの間に接続され、インク液滴ｉの吐出方向を制御する。抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、可変抵抗器１２３、スイッチング素子１２１ｂ、スイッチング素子１２１ｃは、インク液滴ｉの吐出方向を制御する副操作制御部１２１として機能する。

抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、それぞれ異なる抵抗値を有し、スイッチング素子１２１ｂが切り換えられることにより発熱抵抗体１０２ａに供給される電流量を制御する。具体的に、抵抗器１２２ａが、最も抵抗値が大きく、次いで、抵抗器１２２ｂが大きく、抵抗器１２２ｃの抵抗値が最も小さくなっており、発熱抵抗体１０２ａに供給される電流量は、抵抗器１２２ａ〜１２２ｃの何れに接続されるかによって定まる。

可変抵抗器１２３は、抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの何れかと組み合わされることで一対の発熱抵抗体１０２ａに供給される電流量を更に調節することができる。

スイッチング素子１２１ｂをオフにして抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂとが接続されていないとき、スイッチング素子１２１ａをオンにすると、電源１２０ａから電流が直列接続された一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに供給される。このとき、抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃには電流が流れない。また、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの抵抗値は、同一であるから、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂが発生する熱量は、略同一になる。したがって、気泡発生時間が略同一となり、図１３中の点線矢印に示すように、インク４の吐出角度が記録紙Ｐに対して略垂直になるようにインク液滴ｉをノズル１０４ａから吐出する。

また、スイッチング素子１２１ｂと抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃのうちの何れかとの接続をオンにし、スイッチング素子１２１ａをオンにし、スイッチング素子１２１ｃをグランドと接続したとき、インク液滴ｉの吐出方向を、たとえば、図１３中矢印Ｚ１若しくはＺ２方向に可変することができる。すなわち、抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの何れかに接続されることで、発熱抵抗体１０２ａへ供給される電流量が少なくなり、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂは、供給される電流に差異が生じ、両者に発生する熱量にも差異が生じる。この場合、抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、それぞれ異なる抵抗値を有することから、スイッチング素子１２１ｂの切り換えで一対の発熱抵抗体１０２ａに供給される電流量を３段階に異ならせることができる。これにより、吐出ヘッド４１は、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂで発生する熱量に差異が生じさせ、スイッチング素子１２１ｂの切り換えで一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂそれぞれの気泡発生時間に三段階の時間差を持たせることができ、インク液滴ｉの吐出角度を一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂが並設された方向に三段階に変化させることができる。

更に、可変抵抗器１２３で、抵抗値を可変することで、発熱抵抗体１０２ａに供給される電流を微調節することができ、これに伴って、更に細かく着弾点を制御できるように、インク液滴ｉの吐出角度を調節することができる。

スイッチング素子１２１ｃを切り換えて電源１２０ｂと接続すると、インク液滴ｉの吐出方向を逆転することができる。この場合、発熱抵抗体１０２ａには、電源１２０ａからの電流と電源１２０ｂからの電流が加算されることになる。すなわち、スイッチング素子１２１ｃをグランドに接続したときとは逆となる。これにより、インク液滴ｉは、ノズル１０４ａからインク液滴ｉが略垂直に吐出されて着弾した着弾点を境に、スイッチング素子１２１ｃをグランドに接続したときとは反対側の着弾位置に吐出方向を三段階に変化させて吐出されることになる。

このように、吐出制御回路では、副操作制御部１２１を構成するスイッチング素子１２１ｂ、１２１ｃを切り換えることでインク液滴ｉのノズル１０４ａからの吐出方向を記録紙Ｐの走行方向と略垂直な方向へ７段階に変化させることができ、更に抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと可変抵抗器１２３とを組み合わせることでインク液滴ｉの吐出方向を７段階以上に変化させることができる。

次に、半導体基板１０１に形成される以上のような吐出制御回路の回路配置について説明する。図１６に示すように、例えば、半導体基板１０１には、一端に、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂが配置され、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに隣接して、インク液滴ｉの吐出方向を制御する抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、可変抵抗器１２３、スイッチング素子１２１ｂ、スイッチング素子１２１ｃからなる副操作制御部が設けられる副操作制御素子形成領域２０１が配置され、副操作制御素子形成領域２０１に隣接して、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂのオンオフを制御する主操作制御部が設けられる主操作制御素子形成領域２０２が配置され、主操作制御素子形成領域２０２に隣接して、副操作制御部を構成するスイッチング素子１２１ｂ、スイッチング素子１２１ｃを制御する制御回路等が設けられる制御回路素子形成領域２０３が配置される。

図１６に示す回路配置の場合、半導体基板１０１を構成するシリコン基板上に、主操作制御素子形成領域２０２のトランジスタでなるスイッチング素子１２１ａ、副操作制御素子形成領域２０１のトランジスタでなるスイッチング素子１２１ｂ、１２１ｃ、抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、制御回路素子形成領域２０３を構成するトランジスタ、キャパシタ、抵抗等の回路素子が形成され、図示しない絶縁膜を介して発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂ等に電流を供給するための電力供給配線パターン２０４が形成されている。

電力供給配線パターン２０４は、最上層の導電層であり、この最上層の導電層には、電力供給配線パターン２０４の他に、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの中点と副操作制御素子形成領域２０１に設けられた抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとを接続する接続パターン２０５と、制御回路等が設けられる制御回路素子形成領域２０３と副操作制御素子形成領域２０１とを接続し、副操作制御素子形成領域２０１に形成されたスイッチング素子１２１ｂを制御する例えば３本の制御配線パターン２０６、２０６、２０６と、各素子１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを駆動するためのプラス電力配線パターン２０７及びマイナス電力配線パターン２０８と、電力供給配線パターン２０４と発熱抵抗体１０２ａとを接続する第１の配線パターン２０９と、発熱抵抗体１０２ｂと主操作制御素子形成領域２０２のスイッチング素子１２１ａとを接続する第２の配線パターン２１０とが設けられている。なお、図１６では、最上層の配線パターンを点模様で示している。

電力供給配線パターン２０４と第１の配線パターン２０９とは、連続して形成され、第１の配線パターン２０９は、電極２１１を介して発熱抵抗体１０２ａに接続されている。また、第２の配線パターン２１０は、一端が発熱抵抗体１０２ｂと電極２１２を介して接続され、他端がコンタクトホール２１３を介して下層の主操作制御素子形成領域２０２のスイッチング素子１２１ａと接続された導電層と接続されている。発熱抵抗体１０２ａと発熱抵抗体１０２ｂとは、電極２１４を介して直列に接続され、この電極２１４には、接続パターン２０５の一端が接続されている。接続パターン２０５の他端は、コンタクトホール２１５を介して下層の副操作制御素子形成領域２０１に設けられた抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと接続された導電層と接続されている。更に、制御配線パターン２０６、２０６、２０６、プラス電力配線パターン２０７及びマイナス電力配線パターン２０８は、一端がコンタクトホールを介して下層の副操作制御素子形成領域２０１に接続され、他端がコンタクトホールを介して下層の制御回路素子形成領域２０３に接続されている。

図１６に示す回路配置では、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂと副操作制御素子形成領域２０１とを近接した位置に設けることができる。その一方で、図１６に示す回路配置は、副操作制御素子形成領域２０１と制御回路素子形成領域２０３との間に主操作制御素子形成領域２０２を設けることから、制御配線パターン２０６、２０６、２０６を主操作制御素子形成領域２０２を跨ぐように形成する必要があり、制御配線パターン２０６、２０６、２０６と同層に形成される電力供給配線パターン２０４を幅広に形成することができない。すなわち、電流を供給する電力供給配線パターン２０４は、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに０．５Ｗ〜１Ｗ程度の電力を供給する必要があり、幅狭であると、発熱し周辺領域に悪影響を与えてしまう。

そこで、図１７Ａに示すように、半導体基板１０１に、吐出方向制御回路を形成すると、このような問題点を解決することができる。すなわち、図１７に示す回路配置では、一端に、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂが配置され、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに隣接して、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂのオンオフを制御する主操作制御部が設けられる主操作制御素子形成領域２２１が配置され、主操作制御素子形成領域２２１に隣接して、インク液滴ｉの吐出方向を制御する抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、可変抵抗器１２３、スイッチング素子１２１ｂ、スイッチング素子１２１ｃからなる副操作制御部が設けられる副操作制御素子形成領域２２２が配置され、副操作制御素子形成領域２２２に隣接して、副操作制御部を構成するスイッチング素子１２１ｂ、スイッチング素子１２１ｃを制御する制御回路等が設けられる制御回路素子形成領域２２３が配置される。

すなわち、半導体基板１０１を構成するシリコン基板上の主操作制御素子形成領域２２１には、トランジスタでなるスイッチング素子１２１ａが形成され、副操作制御素子形成領域２２２には、トランジスタでなるスイッチング素子１２１ｂ、１２１ｃ、抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが形成され、制御回路素子形成領域２２３には、制御回路を構成するトランジスタ、キャパシタ、抵抗等の回路素子が形成されている。そして、このような回路素子が設けられた半導体基板１０１上には、絶縁層を介して最上層の導電層と接続するための下層導電層が形成され、更に、下層導電層上に絶縁層を介して上層導電層が形成される。２層目の絶縁層上に形成される上層導電層としては、ほぼ全面に亘って電力供給配線パターン２２４が形成されている。また、上層導電層には、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの中点と副操作制御素子形成領域２２２に設けられた抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃとを接続する接続パターン２２５と、電力供給配線パターン２２４と発熱抵抗体１０２ａとを接続する第１の配線パターン２２６と、発熱抵抗体１０２ｂと主操作制御素子形成領域２２１のスイッチング素子１２１ａとを接続する第２の配線パターン２２７とが設けられている。

電力供給配線パターン２２４と発熱抵抗体１０２ａに電流を供給する第１の配線パターン２２６とは、下層導電層である接続パターン２２８を介して接続されている。すなわち、上層導電層の電力供給配線パターン２２４は、下層導電層の接続パターン２２８とこれらの層の間の絶縁層に形成されたコンタクトホール２２９を介して接続され、また、上層導電層の第１の配線パターン２２６は、下層導電層の接続パターン２２８とこれらの層の間の絶縁層に形成されたコンタクトホール２２９を介して接続されている。第１の配線パターン２２６は、電極２３１を介して発熱抵抗体１０２ａに接続されている。また、第２の配線パターン２２７は、一端が発熱抵抗体１０２ｂと電極２３２を介して接続され、他端がコンタクトホール２３３を介して主操作制御素子形成領域２２１のスイッチング素子１２１ａと接続された下層導電層と接続されている。発熱抵抗体１０２ａと発熱抵抗体１０２ｂとは、電極２３４を介して直列に接続され、この電極２３４には、上層導電層の接続パターン２２５の一端が接続されている。上層導電層である接続パターン２２５は、他端が、コンタクトホール２３５を介して副操作制御素子形成領域２２２に設けられた抵抗器１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと接続された下層導電層と接続されている。電力供給配線パターン２２４は、幅広に形成するために、図１７Ｂに示すように、接続パターン２２５を設ける領域に切り欠き部２３９が設けられている。

下層導電層としては、上述した電力供給配線パターン２２４と第１の配線パターン２２６とを接続する接続パターン２２８の他、制御回路等が設けられる制御回路素子形成領域２２３と副操作制御素子形成領域２２２とを接続し、副操作制御素子形成領域２２２に形成されたスイッチング素子１２１ｂを制御する例えば３本の制御配線パターン２３６、２３６、２３６、各素子１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを駆動するためのプラス電力配線パターン２３７及びマイナス電力配線パターン２３８が設けられている。制御配線パターン２３６、２３６、２３６、プラス電力配線パターン２３７及びマイナス電力配線パターン２３８は、一端が副操作制御素子形成領域２２２に接続され、他端が制御回路素子形成領域２２３に接続されている。

図１７Ａに示す回路配置では、図１６では上層導電層に設けられていた制御配線パターン２３６、２３６、２３６、プラス電力配線パターン２３７及びマイナス電力配線パターン２３８を下層導電層に設けたので、上層導電層に幅広な電力供給配線パターン２２４を設けることができる。幅広に形成された電力供給配線パターン２２４は、低抵抗であるから、発熱を少なくすることができ、他の素子等が設けられた周辺領域への悪影響を最小限に留めることができる。特に、図１７Ａに示す回路配置では、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの側から主操作制御素子形成領域２２１、副操作制御素子形成領域２２２、制御回路素子形成領域２２３が配置されることから、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの中点と副操作制御素子形成領域２２２とを接続する接続パターン２２５を、図１６に示す発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに隣接して副操作制御素子形成領域２２２を設けたときの接続パターン２０５より長くすることができる。すなわち、図１６の回路配置では、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの熱が接続パターン２０５、コンタクトホール２１５を介して副操作制御素子形成領域２０１に伝わり、副操作制御素子形成領域２０１に設けられた素子が熱で損傷することがあったが、図１７Ａに示す回路配置では、上層の接続パターン２２５が長く形成されることから、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂからの熱を十分放熱することができ、副操作制御素子形成領域２２２を熱から保護することができる。

なお、図１７Ａに示す回路配置は、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに対応して設けられるものであるが、図１７Ａに示す回路配置は電力供給配線パターン２２４を幅広に形成することができることから、図１８に示すように、一の半導体基板１０１に、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを複数並設するようにしてもよい。この場合には、更に、それぞれの一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに電流を供給する電力供給配線パターン２２４を共通配線パターンとしてもよい。すなわち、一の電力供給配線パターン２２４から複数の吐出方向制御回路に電力を供給する構成とすることで、パターンの簡素化を図ることができる。

次に、以上のように構成されたヘッドカートリッジ２が装着されるプリンタ装置１を構成するプリンタ本体３について図面を参照して説明する。

プリンタ本体３は、前述した図１及び図１９に示すように、ヘッドカートリッジ２が装着されるヘッドカートリッジ装着部８１と、ヘッドカートリッジ２をヘッドカートリッシ装着部８１に保持、固定するためのヘッドカートリッジ保持機構８２と、ヘッドキャップ４２を開閉するヘッドキャップ開閉機構８３と、記録紙Ｐを給排紙する給排紙機構８４と、給排紙機構８４に記録紙Ｐを供給する給紙口８５と、給排紙機構８４から記録紙Ｐが出力される排紙口８６とを有する。

ヘッドカートリッジ装着部８１は、ヘッドカートリッジ２が装着される凹部であり、走行する記録紙にデータ通り印刷を行うため、吐出ヘッド４１の吐出面４１ａと走行する記録紙Ｐの紙面とが略平行となるようにヘッドカートリッジ２が装着される。ヘッドカートリッジ２は、吐出ヘッド４１内のインク詰まり等で交換する必要が生じる場合等があり、インクカートリッジ１１程の頻度はないが消耗品であるため、ヘッドカートリッジ装着部８１に対して着脱可能にヘッドカートリッジ保持機構８２によって保持される。ヘッドカートリッジ保持機構８２は、ヘッドカートリッジ装着部８１にヘッドカートリッジ２を着脱可能に保持するための機構であり、ヘッドカートリッジ２に設けられた摘み８２ａをプリンタ本体３の係止孔８２ｂ内に設けられた図示しないバネ等の付勢部材に係止することによってプリンタ本体３に設けられた基準面３ａに圧着するようにしてヘッドカートリッジ２を位置決めして保持、固定できるようにしている。

ヘッドキャップ開閉機構８３は、ヘッドカートリッジ２のヘッドキャップ４２を開閉する駆動部を有しており、印刷を行うときにヘッドキャップ４２を移動して吐出ヘッド４１が記録紙Ｐに対して露出するようにし、印刷が終了したときにヘッドキャップ４２を閉塞して吐出ヘッド４１を保護する。給排紙機構８４は、記録紙Ｐを搬送する駆動部を有しており、給紙口８５から供給される記録紙Ｐをヘッドカートリッジ２の吐出ヘッド４１まで搬送し、インク４が吐出された記録紙Ｐを排紙口８６に搬送して装置外部へ出力する。給紙口８５は、給排紙機構８４に記録紙Ｐを供給する開口部であり、トレイ８５ａ等に複数枚の記録紙Ｐを積層してストックすることができる。排紙口８６は、インク液滴ｉが吐出された記録紙Ｐが給排紙機構８４により搬送されて排出される。

ここで、以上のように構成されたプリンタ装置１による印刷を制御する制御回路について図面を参照して説明する。

図２０に示すように、制御回路１１０は、プリンタ本体３の各駆動部を駆動するプリンタ駆動部１１１と、各色のインク４に対応する吐出ヘッド４１に供給される電流等を制御する吐出制御部１１２と、各色のインク４の残量を警告する警告部１１３と、外部装置と信号の入出力を行う入出力端子１１４と、制御プログラム等が記録されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１６と、読み出された制御プログラム等が読みこまれるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１１５と、各部の制御を行う制御部１１７とを有している。

プリンタ駆動部１１１は、制御部１１７からの制御信号に基づき、ヘッドキャップ開閉機構８３を構成する駆動モータを駆動させてヘッドキャップ４２を開閉する。また、プリンタ駆動部１１１は、制御部１１７からの制御信号に基づき、給排紙機構８４を構成する駆動モータを駆動させてプリンタ本体３の給紙口８５から記録紙Ｐを給紙し、記録後に排紙口８６から排紙する。

吐出制御部１１２は、前述した図１５を用いて説明した吐出方向制御回路で構成されている。警告部１１３は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示手段であり、印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を表示する。また、警告部１１３は、例えばスピーカ等の音声出力手段であってもよく、この場合は、印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を音声で出力する。なお、警告部１１３は、表示手段及び音声出力手段をともに有するように構成してもよい。また、この警告は、情報処理装置１１８のモニタやスピーカ等で行うようにしてもよい。

入出力端子１１４は、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報をインタフェースを介して外部の情報処理装置１１８等に送信する。また、入出力端子１１４は、外部の情報処理装置１１８等から、上述した印刷条件、印刷状態、インク残量等の情報を出力する制御信号や、印刷データ等が入力される。ここで、上述した情報処理装置１１８は、例えば、パーソナルコンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の電子機器である。

情報処理装置１１８等と接続される入出力端子１１４は、インタフェースとして、例えばシリアルインタフェースやパラレルインタフェース等を用いることができ、具体的にＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＲＳ（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ）２３２Ｃ、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）１３９４等の規格に準拠したものである。また、入出力端子１１４は、情報処理装置１１８との間で有線通信又は無線通信の何れ形式でデータ通信を行うようにしてもよい。なお、この無線通信規格としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，８０２．１１ｂ，８０２．１１ｇ等がある。

ＲＯＭ１１６は、例えばＥＰ−ＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリであり、制御部１１７が行う各処理のプログラムが格納されている。この格納されているプログラムは、制御部１１７によりＲＡＭ１１６にロードされる。ＲＡＭ１１５は、制御部１１７によりＲＯＭ１１６から読み出されたプログラムや、プリンタ装置１の各種状態を記憶する。

入出力端子１１４と情報処理装置１１８との間には、例えばインターネット等のネットワークが介在していてもよく、この場合、入出力端子１１４は、例えばＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ｘＤＳＬ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）、ＦＴＨＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）、ＣＡＴＶ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ａｎｔｅｎｎａ ＴｅｌｅＶｉｓｉｏｎ）、ＢＳ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）等のネットワーク網に接続され、データ通信は、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の各種プロトコルにより行われる。

制御部１１７は、入出力端子１１４から入力された印刷データ及び制御信号や、インク検出部３８、３９による電気抵抗値の変化や、インク残量検出部３６による電気抵抗値の変化等に基づき、各部を制御する。制御部１１７、このような処理プログラムとしてＲＯＭ１１６から読み出してＲＡＭ１１５に記憶し、このプログラムに基づき各処理を行う。

この制御部１１７は、吐出制御を行う処理プログラムをＲＯＭ１１６から読み出してＲＡＭ１１５に記憶し、このプログラムに基づき、吐出制御部１１２のスイッチング素子１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃのオン／オフを切り換えてインク液滴ｉの吐出方向を周期的に又はランダムに変化するように制御する。制御部１１７は、例えば停止している記録紙Ｐに対してインク液滴ｉを着弾させたときに、図２１に示すように、標準偏差の分布に近似した濃度分布を以てインク液滴ｉが記録紙Ｐに着弾されるように、インク液滴ｉの吐出方向を周期的又はランダムに変化させる制御を吐出制御部１１２対して行う。具体的に、制御部１１７は、記録紙Ｐにおけるヘッドチップ４１のノズル１０４ａから略垂直方向の位置Ｅの色の濃度が一番高く、すなわち色が一番濃く、記録紙Ｐのノズル１０４ａから略垂直方向の位置Ｅを中心に図２１中矢印Ｆ方向である記録紙Ｐの走行方向と略垂直な方向に、前後１０μｍ程度の範囲で色が濃くなるように、吐出制御部１１２のスイッチング素子１２１ｂ、１２１ｃを制御してインク液滴ｉの吐出方向を周期的に又はランダムに変化させる。具体的に、制御部１１７は、副操作制御素子形成領域２２２に形成されたスイッチング素子１２１ｂを制御し、図１７に示す制御配線パターン２３６、２３６、２３６を介して発熱抵抗体１０２ａの熱量を制御する。

なお、以上のように構成された制御回路１１０においてＲＯＭ１１６にプログラムを格納するようにしたが、プログラムを格納する媒体としては、ＲＯＭに限定されるものでなく、例えばプログラムが記録された光ディスクや、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の各種記録媒体を用いることができる。この場合に制御回路１１０は、各種記録媒体を駆動するドライブと直接又は情報処理装置１１８を介して接続されてこれら記録媒体からプログラムを読み出すように構成する。

次に、以上のように構成されるプリンタ装置１の全体の動作について図２２に示すフローチャートを参照にして説明する。なお、本動作はＲＯＭ１１６等の記憶手段に格納された処理プログラムに基づいて制御部１１７内の図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の処理に基づいて実行される。

先ず、ユーザが情報処理装置１１８で印刷する文字データ、印刷データ等を選択し、印刷実行操作をすると、情報処理装置１１８は、選択されたデータより印刷データを生成し、プリンタ装置１の入出力端子１１４に生成した印刷データを出力する。

次に、制御部１１７は、ステップＳ１において、各装着部３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋに所定のインクカートリッジ１１ｙ、１１ｍ、１１ｃ、１１ｋが装着されているかどうかを、係合突部２１の突起部２３と係合凹部２４との係合状態を判断する。そして、制御部１１７は、全ての装着部３２にインクカートリッジ１１が適切に装着されているときはステップＳ２に進み、少なくとも１の装着部３２においてインクカートリッジ１１が適切に装着されていないときはステップＳ３に進む。ステップＳ３において、制御部１１７は、装着されていない色のインクカートリッジ１１をユーザに知らせる警告表示を警告部１１３で行う。

制御部１１７は、ステップＳ２において、インク残量検出部３６の電気抵抗値の変化を検出し、電気抵抗値が変化したことが検出された場合、この電気抵抗値が変化に応じてインク残量の表示変更を行う。すなわち、ここでは、インク残量検出部３６がインクカートリッジ１１の高さ方向に３段設けられていことから、警告部１１３に３段階で残量表示を行うことができる。

制御部１１７は、ステップＳ４において、接続部３７内のインク４が所定量以下、すなわちインク無し状態であるか否かを判断し、インク無し状態であると判断されたときはステップＳ５において、警告部１１３にその旨を表示、すなわち警告表示を行い、ステップＳ６において、印刷動作を禁止する。

また、制御部１１７は、接続部３７内のインク４が所定量以下でないとき、すなわちインク４が満たされているとき、ステップＳ７において、印刷動作を許可する。

具体的に、制御部１１７は、図２３に示すように、ヘッドキャップ開閉機構８３を構成する駆動モータを駆動させてヘッドキャップ４２をヘッドカートリッジ２に対してトレイ８５ａ側に移動させ、吐出ヘッド４１のノズル１０４ａを露出させる。そして、制御部１１７は、給排紙機構８４を構成する駆動モータを駆動させて記録紙Ｐを連続して又は間欠して走行させる。具体的に、制御部１１７は、トレイ８５ａから給紙ローラ１５０によって記録紙Ｐを引き出し、互いに反対方向に回転する一対の分離ローラ１５１ａ、１５１ｂによって引き出された記録紙Ｐの一枚を反転ローラ１５２に搬送して搬送方向を反転させた後に搬送ベルト１５３に記録紙Ｐを搬送し、搬送ベルト１５３に搬送された記録紙Ｐを押さえ手段１５４が所定の位置に停止させることでインク４が着弾される位置が位置決めされるように給排紙機構８４を制御する。

これと共に、制御部１１７は、吐出制御部１１２が吐出ヘッド４１よりインク液滴ｉを記録紙Ｐに吐出する制御を行うようにする。具体的には、図２４に示すように、インク液室１０５内の一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂに接する部分には、インク気泡Ｆ、Ｇが発生し、図２５に示すように、そのインク気泡Ｆ、Ｇの膨張によってインク気泡Ｆ、Ｇの膨張分の体積と等しい体積のインク４が押しのけられる。これによって、ノズル１０４ａに接する部分の押しのけられたインク４と同等の体積のインク液滴ｉがノズル１０４ａから吐出され、記録紙Ｐ等の被記録体に着弾し、記録紙Ｐには、印刷データに応じた文字、画像等が印刷される。

このとき、吐出ヘッド４１は、インク気泡Ｆ、Ｇそれぞれの膨張の具合によりインク液滴ｉのノズル１０４ａから吐出方向を決定する。すなわち、吐出ヘッド４１では、インク気泡Ｆ、Ｇのうちの膨張する速度が早い方がインク４をより押圧することからノズル１０４ａを中心に気泡の膨張が遅い側に押し出すようにインク液滴ｉを吐出させる。なお、インク気泡Ｆ、Ｇは、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂのうち加熱される速度が早い方に接している方の膨張が早くなる。そして、吐出ヘッド４１は、制御部１１７が副操作制御部を構成するスイッチング素子１２１ｂ、１２１ｃのオン／オフを制御することでインク４のノズル１０４ａからの吐出方向を記録紙Ｐの走行方向と略垂直な方向に、周期的又はランダムに変化させながらインク液滴ｉを吐出する。このようにすることで、吐出ヘッド４１の各ノズル１０４ａからのインク液滴ｉの吐出方向のばらつきに起因する白スジ、画質ムラ等の発生を防止することができる。その結果、高品位な画像を得ることができる。

以上ように、インク液滴ｉが吐出されると、インク液滴ｉを吐出したインク液室１０５内に吐出された量と同量のインク４がインク流路１０６から直ちに補充され、前述した図１０に示すように、元の状態に戻る。吐出ヘッド４１からインク液滴ｉが吐出されると、付勢部材６６の付勢力とダイアフラム６９の付勢力とによってインク室６２の開口部６４を閉塞している弁６５は、前述した図９に示すように、インク４の負圧によりダイアフラム６９が大気圧により押し上げられて、弁シャフト６８と共に弁６５を付勢部材６６の付勢力に抗して押し上げる。このとき、インク室６２のインク流入路６１側とインク流出路６３側と間の開口部６４が開放され、インク４がインク流入路６１側からインク流出路６３側に供給され、インク流路１０６にインクが補充される。そして、インク４の負圧が低下してダイアフラム６９が復元力により元の形状に戻り、付勢部材６６の付勢力により弁シャフト６８と共に弁６５をインク室６２が閉塞するように引き下げる。以上のようにして弁機構５４では、インク液滴ｉを吐出する度にインク４の負圧が高まると、上述の動作を繰り返す。

このようにして、給排紙機構８４によって走行している記録紙Ｐには、順に印刷データに応じた文字や画像が印刷されることになる。そして、印刷が終了して記録紙Ｐは、排紙口８６より排出される。

以上、説明したように、ノズル１０４ａからインク液滴ｉの吐出方向を偏向する一連の過程においては、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂを駆動するには、電力供給配線パターン２２４を介して０．５Ｗ〜１Ｗ程度の電力が供給されることになる。本発明においては、図１７に示すように、電力供給配線パターン２２４は、幅広に形成され、低抵抗であることから発熱を押さえることができ、半導体基板１０１に形成された素子等に悪影響を与えることを防止することができる。また、一対の発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂの中点に接続された接続パターン２２５は、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂと離間した、すなわち主操作制御素子形成領域２２１を跨ぐように副操作制御素子形成領域２２２に接続され、図１６の場合より長く形成されることから、発熱抵抗体１０２ａ、１０２ｂからの熱を十分放熱することができ、副操作制御素子形成領域２２２を熱から保護することができる。

なお、以上の例では、プリンタ本体３に対してヘッドカートリッジ２が着脱可能であり、更に、ヘッドカートリッジ２に対してインクカートリッジ１１が着脱可能なプリンタ装置１を例に取り説明したが、吐出ヘッド４１については、プリンタ本体３とヘッドカートリッジ２とが一体のプリンタ装置に適用することもできる。

また、以上の例では、記録紙に文字や画像を印刷するプリンタ装置を例に取り説明したが、本発明は、微少量の液体を吐出する他の装置に広く適用することができる。例えば、本発明は、液体中のＤＮＡチップ用吐出装置（特開２００２−３４５６０号公報）やプリント配線基板の微細な配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出したりする液体吐出装置に適用することもできる。

上述したように、本発明によれば、気泡発生手段に電力を供給する電力供給配線と上記主操作制御手段及び上記副操作制御手段とを制御する制御配線とが異なる導電層に設けられていることから、電力供給配線を幅広に形成することができ、電力供給配線の低抵抗化を図り、発熱を抑えることができる。

本発明に係るインクジェットプリンタ装置を示す斜視図である。 インクジェットプリンタ装置に設けられるインクジェットプリントヘッドカートリッジを示す斜視図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジにインクカートリッジが装着された状態を示す断面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジにインクカートリッジが装着された際にインク供給部の供給口が弁により閉塞された状態を示す模式図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジにインクカートリッジが装着された際にインク供給部の供給口が開放された状態を示す模式図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジの装着部を示す平面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジとヘッドチップの関係を示す断面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジの接続部における弁機構の弁が閉じた状態を示す断面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジの接続部における弁機構の弁が開いた状態を示す断面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドチップを示す断面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドチップを示す分解斜視図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドチップを示す平面図である。 ヘッドチップより吐出したインク液滴の着弾点を模式的に示す平面図である。 （Ａ）は、気泡発生時間の差と吐出角度との関係を示す特性図であって、記録紙の走行方向におけるインク液滴の吐出角度を示し、（Ｂ）は、ノズルの並んでいる方向におけるインク液滴の吐出角度を示し、（Ｃ）は、発熱抵抗体の主電流を８０ｍＡとして、片方の発熱抵抗体に偏向電流を重畳し、インクの偏向吐出を行ったときの気泡発生時間の差と吐出角度との関係を示す特性図である。 インクの吐出方向を制御する吐出方向制御回路を説明する回路図である。 本発明の前提となるインクの吐出方向制御回路の回路配置を説明する平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明を適用したインクの吐出方向制御回路の回路配置を示す平面図であり、（Ａ）は、電力供給配線パターンを除いた状態の平面図であり、（Ｂ）は、電力供給配線パターンの平面図である。 半導体基板にインクの吐出方向制御回路を並設した例を示す平面図である。 インクジェットプリンタ装置において、ヘッドキャップ開閉機構が閉じている状態を一部を透視して示す側面図である。 インクジェットプリンタ装置の制御回路を示すブロック図である。 ヘッドチップより吐出したインク液滴による濃度分布を示す特性図である。 インクジェットプリンタ装置の制御方法を説明するフローチャートである。 インクジェットプリンタ装置において、ヘッドキャップ開閉機構が開いている状態を一部透視して示す側面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドチップにおいて、インク気泡が発生した状態を示す断面図である。 インクジェットプリントヘッドカートリッジのヘッドチップにおいて、発生したインク気泡によりインク液滴がノズルより吐出される状態を示す断面図である。

Claims (8)

1. 液室に設けられ、該液室に保持した液体にエネルギーを付与し、該液体をノズルから吐出する複数のエネルギー発生素子と、
   複数の前記エネルギー発生素子にエネルギーを供給するエネルギー供給配線と、
   前記ノズルから前記液体を吐出するために、複数の前記エネルギー発生素子をオン又はオフの状態に制御する第１のスイッチング素子を有する主操作制御部と、
   前記各エネルギー発生素子に供給されるエネルギーを可変する、若しくはエネルギーの付与タイミングをずらす制御を行う第２のスイッチング素子と、前記ノズルより吐出される液体の吐出方向を制御する第３のスイッチング素子とを有する副操作制御部と、
   前記第１乃至３のスイッチング素子を制御配線を介して切換制御する制御部とを備え、
   前記エネルギー発生素子、前記主操作制御部、前記副操作制御部及び前記制御部は、同一の半導体基板に設けられ、
   前記半導体基板には、前記エネルギー供給配線と前記制御配線とが異なる導電層に設けられている液体吐出ヘッド。
2. 前記半導体基板には、前記エネルギー発生素子、前記主操作制御部、前記副操作制御部、前記制御部の順に、前記液体が吐出される記録紙の走行方向に並設される請求項１記載の液体吐出ヘッド。
3. 少なくとも前記エネルギー発生素子、前記主操作制御部、前記副操作制御部及び前記制御部で一の組をなし、この組が前記半導体基板上に、前記液体が吐出される記録紙の走行方向に対して略直交する方向に、互いに隣接して並設されている請求項１又は請求項２記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記エネルギー供給配線は、複数のエネルギー発生素子にエネルギーを供給する共通配線である請求項１乃至請求項３のうち何れか１記載の液体吐出ヘッド。
5. 液体をノズルから吐出する液体吐出ヘッドを備え、
   前記液体吐出ヘッドは、
   液室に設けられ、該液室に保持した液体にエネルギーを付与し、該液体をノズルから吐出する複数のエネルギー発生素子と、
   複数の前記エネルギー発生素子にエネルギーを供給するエネルギー供給配線と、
   前記ノズルから前記液体を吐出するために、複数の前記エネルギー発生素子をオン又はオフの状態に制御する第１のスイッチング素子を有する主操作制御部と、
   前記各エネルギー発生素子に供給されるエネルギーを可変する、若しくはエネルギーの付与タイミングをずらす制御を行う第２のスイッチング素子と、前記ノズルより吐出される液体の吐出方向を制御する第３のスイッチング素子とを有する副操作制御部と、
   前記第１乃至３のスイッチング素子を制御配線を介して切換制御する制御部とを有し、
   前記エネルギー発生素子、前記主操作制御部、前記副操作制御部及び前記制御部は、同一の半導体基板に設けられ、
   前記半導体基板には、前記エネルギー供給配線と前記制御配線とが異なる導電層に設けられている液体吐出装置。
6. 前記半導体基板には、前記エネルギー発生素子、前記主操作制御部、前記副操作制御部、前記制御部の順に、前記液体が吐出される記録紙の走行方向に並設される請求項５記載の液体吐出装置。
7. 少なくとも前記エネルギー発生素子、前記主操作制御部、前記副操作制御部及び前記制御部で一の組をなし、この組が前記半導体基板上に、前記液体が吐出される記録紙の走行方向に対して略直交する方向に、互いに隣接して並設されている請求項５又は請求項６記載の液体吐出装置。
8. 前記エネルギー供給配線は、複数のエネルギー発生素子にエネルギーを供給する共通配線である請求項５乃至請求項７のうち何れか１記載の液体吐出装置。

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