JPH01238943A - カラーインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクを記録媒体１こ飛翔させて記録を行なう
インクジェット記録ヘッド（こ関する。

〔従来の技術〕

従来、記録インクを加熱しその時発生する蒸気の圧力に
よってインク滴を形成・飛翔させて記録を行なう技術と
してヒュレット・パフカード・ジーｗ−ナル（ＨＥＷＬ
ＥＴＴ−ＰＡＣＫＡＲＤ　ＪＯＵＲＮＡＬ）第３６巻、
第５号に記載されているようなものがある。第５図（ａ
）　、　（ｂ）の断面図、平面図１こ示すようにインク
ジェット記録ヘッドはノズル板５ｏ２゜基板５０６及び
発熱素子５１２などを含んでおり、ノズル板５０２には
壁５０８が各ノズルを分離するように形成されている。

この記録ヘッドでは所望のタイミングでインク室５２２
内の発熱素子５１２（こパルス状の電圧を印加してイン
クを急激に加熱し、蒸気パズル５１０を形成する。この
蒸気バブル５１０が成長する時に周囲のインク５０４に
圧力を及ぼし、ノズル５１４からインク滴５００を形成
するものである。このような動作を行なうユニットを印
字ピッチでアレー状に並べることにより長尺なマルチノ
ズルインクジェットが得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前述の従来技術における記録ヘッドでは、
カラー印字を行なう場合、イエロ、マゼンダ、シアン等
のインクの色数のラインインクシェッドを用意する必要
があり、印字数が広いスペースを占め、装置が大型化す
る。さらに基本的ｆこヘッドおよび駆動回路等が使用色
数だけ増えるため価格も高くなるという問題があった。

そこで本発明の第１の目的は、１つのヘッド内で必要な
色数のインクを噴射可能なカラーインクジェットヘッド
を提供することにある。

また第２の目的は、駆動回路の削減ｌこよる低価洛なカ
ラーインクジェットヘッドを提供するとと（こある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明の要旨は、平板状基板と、前記基板上に印字ピッ
チで並んだ発熱素子から成る発熱素子アレーが少なくと
も使用するインクの色数の数、二次元的に並んだ配置を
持つマトリックス状配置の発熱素子と、前記各々の発熱
素子近傍に形成された前記基板を貫通する孔と、前記マ
トリックス状配置の発熱素子を行方向および列方向に共
通に接続する電極群と、前記各発熱素子アレー毎に前記
貫通孔を含む形でインク室を形成する隔壁と、前記マト
リクス状配置の発熱素子と対向してノズル子が配置され
るように前記隔壁に固定てれているノズル板と、前記平
板状基板のインク室と反対の面ｌこ形成され、前記同じ
インク室に連通ずる貫通孔をすべて含み外部よりインク
供給口を有する共通インク室を各対応する発熱素子プレ
イの数だけ有することを特徴とするカラーインクジェッ
トである。

〔作用〕

本発明のインクジェット記録ヘッドは、インク吐出のた
めの蒸気バブルを発生させる発熱素子をアレー状に並べ
、少なくともカラー記録を行なう時に用いるカラーイン
クの種類の数だけの発熱素子アレーを平行（こ２次元的
に配置する。またこの各色をこ対応する発熱素子アレー
毎Ｉこインクを介して対向したノズル列と他の色と分離
したインク室が形成されている。二次元的に配置された
発熱素子には、格子状に形成され各格子点に１つづつ発
熱素子が接続されているマ）　ＩＪクス状の共通電極に
より、駆動電気パルスが印加される。インク吐出を行な
う場合には、発熱素子アレ一方向の共通電翫の中から吐
出を行なう色に対応する電極を選択し、さらｉこアレー
の中の吐出位置に対応する電極を選択する。その両者間
に駆動パルスを印加すると、選択された発熱素子が発熱
し、蒸気バブル−こよるインク吐出が行なわれる。この
ようｆこ本発明によるカラーインクジェットヘッドは各
カラーインク吐出ノズルが二次元的に配列され、吐出イ
ンクの色の選択と、印字位置の選択により、所望の色の
インクを所望の位置から吐出するカラーインクジェット
ヘッドが得られる。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の詳細な説明を行なう。

第１図は、本発明によるカラーインクジェットヘッドの
一実施例を説明するためのヘッド構成を示した図である
。

同図において基板１０４上に印字ピッチで発熱素子が並
んだ発熱素子アレー１０５′が少なくとも使用するイン
クの色数の列だけ、本例では、イエロー、シアン、マゼ
ンダ、ブラック用の４列形成されている。また同基板に
は、インクを補給するための貫通孔１０９が各発熱素子
アレー１０５′と対になって形成しである。

二次元的に配置された発熱素子への電極は、同図電極１
１０６で示すように発熱素子アレーに平行な４本のＷｔ
＋と、アレーに直角方向にアレー内の発熱素子の数の電
極■１０７とで構成されている。電極Ｉはアレ一方向１
こ並んだ発熱素子の共通電極で、アレーの選択即ち吐出
させる色の選択用電極、電極Ｈは、アレーに直角方向に
並んだ素子の共通電極で、アレーの内の吐出する位置を
選択するための電極である。これらの電極は、それぞれ
駆動用ＩＣ１０８に接続されている。

発熱素子が形成されている基板面には、各色のインク室
を形成するため、対応する発熱素子アレーおよびインク
供給のための貫通孔１０９を含むようなパターンの壁を
型どったスペーサ１０３をはさんで、発熱素子に対応し
て二次元的に配置されたノズル孔１０２を有するノズル
板が固定されている。また、基板の反対面には各色のイ
ンク補給の貫通孔１０９を含む色別に形成された共通イ
ンク室を形成するインク室壁１１０が固定されている。

共通インク室には、図示していないカラーインクタンク
ｌこそれぞれ接続されている供給口１１１を有している
。

第２図は、第１図におけるノズル孔を含む八−Ａ′にお
ける断面図である。

基板上には、発熱素子１０５、マトリクス駆動における
不用電流を防止するためのダイオード１２０、およびこ
れらを接続する電極が形成されている。さら（こその表
面にはインクに対する保賎および電気的絶縁のための５
ｉＯｚやＳｉ３Ｎ４等の絶縁膜１２２が形成されている
。この電極パターンの一部）こ重なる形で電極１１０６
が形成烙れており重なり部の絶縁膜にスルーホール１２
１を形成しておくことにより電気的コンタクトを取って
いる。基板上には、さらｌこ各色のインク室１１２゜１
１３．１１４，１１５　　を形成するスペーサ１０３を
介してノズル板１０１が発熱素子とノズルが相対するよ
うに調整され、固定されている。また基板反対面には、
貫通孔１０９を通して、各インク室にインクを補給する
ための共通インク室１１６゜１１７．１１８，１１９を
形成している。

次に二次元的ｌこ配置を持つ発熱素子への電極の接続に
ついて第３図を用いて説明する。ここでは発熱素子アレ
ーの番号を図上方より÷１．÷２゜≠３．す４とした。

またｍ個の素子からなる発熱素子アレー内の一部である
。＋ｎ、すｎ＋１．すｎ＋２．すｎ　＋３の素子を示し
ている。各発熱素子１０５（ｉ、ｊ）は、クロスオーバ
一部は絶縁され格子状に配置された電極１１０６−１、
〜１０６−４と、ＩＩ極１１ｉ０７−ｎ、〜１０６−ｎ
＋３に接続されている。例えば、１０５（１、ｎ）の発
熱素子を例にとって説明すると、共通電極ｆｆ　１０７
−ｎとはダイオード１２０を介して接続され、もう一方
は共通電極１１０６−１にスルーホール１２１を通して
接続されている。ダイオードは、電極１０６−１と、１
０７−ｎが選択され電圧が印加された時に順方向となる
ように接続しである。

このダイオードは一般ｌこ知られた薄膜技術等により作
られている。このダイオードの役割は、マトリクス駆動
した時、選択された素子以外のパスを通して不用電流が
流れるのを防ぐためのものである。

さらに電極１および■は、それぞれトランジスタアレー
等からなるスイッチ１３０−１〜１３０−４および１３
１−ｎ〜１３１−ｎ＋３　にそれぞれ接続されている。

インク吐出を行なう場合は吐出を行なう色および位置に
ある発熱素子が接続されている色選択用電極Ｉおよび位
置選択用電極Ｈに対応するスイッチ１３０と１３１をオ
ン（接続）状態として駆動パルス発生器１３２からの駆
動パルスを出力する。すると、選択された発熱素子にパ
ルス状の電流が流れ発熱ζこよるインク吐出が得られる
。スイッチ１３０と１３１の制御Ｉこあたっては、スイ
ッチ１３０とスイッチ１３１のおのおのから１つづつを
選択し、発熱素子マトリックスの１つづつを順ｆこ駆動
する方法と、同時に複数の選択を行ない、複数の発熱素
子を同時に駆動する事も可能でこれは、紙送り方法信号
処理方法等により適宜選択する事ができる。

また同図では、各発熱素子アレー間を省略しであるが、
先に述べたようにアレー間には貫通孔が形成されている
ため、電極Ｕはこれら貫通孔をさけるような配線パター
ンにて互いに接続している。

本実施例のように二次元Ｆこ配置した発熱素子への配線
を共通ζこする事により、配線１こより占められるスペ
ースが少なくなり、発熱素子を高密度で並べる事が可能
となる。

本実施例では、発熱素子寸法を＠　６０　Ａｍ　、長さ
８０μｍ１発熱素子のピッチを１２５μｍ、電極■の幅
６０Ａｍとした。またノズル直径を５０μｍ、ノズル板
厚５０μｍ、ノズル板と発熱素子の間隔を５０μｍとし
た。このようなヘッドをパルス幅１０　ＡＳｅＣ以下、
電力ＩＷ翫１０Ｗのパルスで駆動した所ｌ素子当り毎秒
２０００滴以上の吐出が得られた。

また図示はしていないが、発熱素子間に隔壁を形成する
とより高速の滴吐出が得られた。

本実施例においては、ノズル形状として１つの発熱素子
に１つのノズルを対応させた例を示したが、ノズル形状
は、これｌこ限らず、第４図（ωＩこ示すよう（こ複数
の発熱素子４０２に共通なスリット状ノズル４０１や、
同図（ｂ）に示すような１つの発熱素子４０４に複数の
ノズル孔４０３を対応させたノズルを用いても本発明に
よるカラーインクジェットヘッドが得られる。

〔発明の効果〕

以上のようｌこ本発明によれば、平板状の基板ｌこ各色
のインクを吐出するライン状ノズルを色の数だけ並列に
並べたカラーインクジェットヘッドが得られる。また、
色の数だけ発熱素子が倍増しているにもかかわらず、単
色の場合と同程度の規模の回路素子数で駆動することが
可能なカラーインクジェットヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明による一実施例の斜視図、第２図は、
同実施例の断面図、第３図は、同実施例の発熱素子配線
パターン例を示した図、第４図は、ノズル形状の他の例
を説明した図、第５図（ａ）、（（へ）は従来のインク
ジェット記録ヘッドの一例を示す断面図である。 １０１．５０２・・・・・・ノズル板、１０２．５１４
・・・・・・ノズル、１０３・・・・・・スペーサ、１
０４，５０６・・・・・・基板、１０５，４０２，４０
４，５１２・・・・・・発熱素子、１０５′・・・・・
・発熱素子アレー、１０６・・・・・・電極１．１０７
・・・・・・電極■、１０８・・・・・・ＩＣ，１０９
・・・・・・貫通孔、ｌ　１０　゛−−−−−インク室
壁、１１１・・・・・・供給口、１１２，１１３，１１
４，１１５・旧・・インク室、１１６．１１７，１１８
．１１９・・・・・・共通インク室、１２０・・す・・
ダイオード、１２１・・・・・・スルーホール、１２２
・・・・・・絶縁膜、１３０，１３１・・・・・・スイ
ッチ、１３２・・・・・・駆動パルス発生器、１４１・
・・・・・スリット状ノズル、４ｏ３・・・・・・多孔
ノズル、５００・・・・・・インク滴、５０４・・・・
・・記録インク、５０８・・・・・・壁、５１０・・・
・・蒸気バブル。 代理人　弁理士　　　内　原　　　音 扁３図 五４回 （必）（ｂ） 第５図 Ｃど２５ノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平板状基板と、前記基板上に印字ピッチで一列に並んだ
   発熱素子から成る発熱素子アレーが少なくとも使用する
   インクの色数の数だけ二次元的に並んだ配置を持つマト
   リックス状配置の発熱素子と、前記各々の発熱素子近傍
   に形成された前記基板を貫通する孔と、前記マトリック
   ス状配置の発熱素子を行方向および列方向に共通に接続
   する電極群と、前記各発熱素子アレー毎に前記貫通孔を
   含む形でインク室を形成する隔壁と、前記マトリクス状
   配置の発熱素子と対向してノズル孔が配置されるように
   前記隔壁に固定されているノズル板と、前記平板状基板
   のインク室と反対の面に形成され、前記同じインク室に
   連通する貫通孔をすべて含み、外部からのインク供給口
   を有する共通インク室を各対応するインク室の数だけ有
   することを特徴とするカラーインクジェットヘッド。