JPH0234787B2 - Kirokuhetsudo - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は記録液を熱エネルギーの作用によつて
吐出オリフイスから吐出させる記録ヘツドに関
し、特に吐出オリフイスを高密度で配列させた記
録ヘツドの改良に関する。

ノンインパクト記録法、中でも所謂インクジエ
ツト記録法は記録時の騒音がほとんどないこと、
高速記録が可能なこと或いは普通紙上に特別な定
着処理を必要とせずに記録が行なえること等大き
な利点を有しているので、最近活発に研究開発が
行なわれている。

記録液を吐出オリフイスから吐出させる為の作
用力としては静電引力、機械的振動による圧力変
化、熱エネルギーによる圧力変化等種々のものが
利用される。

例えば記録ヘツドと吐出オリフイスの前方に設
けられた電極との間に高電圧を印加し、吐出オリ
フイスから記録液（その他いずれの形式でも水或
いは各種溶剤に各種染顔料を分散・溶解したもの
を主成分とする）の液柱を静電吸引的に発生さ
せ、必要に応じて発生させた液滴を電界制御する
方式；連続振動発生方式によつて帯電量の制御さ
れた液滴流を発勢させ、該液滴流を、一様の電界
が掛けられている偏向電極間を飛翔させること
で、記録部材上に記録を行う方式；液室（通常機
械的な振動を発生させるピエゾ振動子等が設けら
れている）とその前方の帯電電極との間に電界を
印加し、連属振動発生法により液滴を帯電した霧
状となし、印加電界強度を変えることで霧化状態
を制御する方式；或いは、液室に付設されている
ピエゾ振動素子の機械的振動によつて、記録液に
圧力変化を生ぜしめ必要時に記録液を吐出させる
方式等が知られている。又別に、これ等の方式と
は原理・思想を異にする新規記録方式も、本件出
願人の先願（つまり、特願昭52−118798号）に於
て提案されている。この新規方式は要するに、液
室内の記録液に熱エネルギーを与えて前記記録液
に体積膨張・気泡の発生等の状態変化を発生さ
せ、該状態変化に基づく圧力変化を吐出オリフイ
ス方向に伝えて記録液を吐出オリフイスから吐出
させるものである。

ところで以上に例示した各種インクジエツト記
録方式に就いて、何れにも共通する、解決される
べき技術的課題が今なお残されている。

その１つは、記録をより高速化する目的か
ら、吐出オリフイスをマルチアレイにした記録
装置を開発することであり、 又、そのとき、印字品位の向上と、記録画の
解像度を向上させる目的から、均一化された液
滴を高密度に安定して吐出させることのできる
記録装置を開発する必要がある。

更には、高精度の細密構造を備えた記録装置
を完成させねばならない。

しかしながら、斯かる記録装置に対し要求され
るこれ等の条件を満足させるのは、特に、その実
際の製造上から見て、容易なことではない。

たとえば、従来法のように、細孔を以て１つの
ノズル状の液室を構成し、その複数個を合体して
マルチアレイ型式の記録装置を完成するには、そ
れが極めて微細なものであるだけに、高度の技術
力を要する。

そして、その各構成要素が均質であることを要
求されるから、それを歩止まり良く製造すること
は容易でない。

このように、各構成要素自体が微細、且つ、精
密である記録装置をマルチアレイ構造とする場合
には、より一層の技術的困難さを伴なうものであ
る。

この様な事情に鑑み、本発明に於いては、上記
項乃至項に挙げた課題を満足させる記録ヘツ
ドを提供すること、特に熱エネルギーを発生する
発熱部、信号印加の為の電極部及びその駆動部等
が高密度にして精度良く形成されると共に、高速
度で良品位の記録を可能にする記録ヘツドを提供
することを目的とする。

この様な目的を達成する本発明記録ヘツドは、
熱エネルギーの作用によつて液室内の記録液を複
数の吐出オリフイスから選択的に吐出させ、液滴
として飛翔させることにより記録を行なう記録ヘ
ツドに於いて、所定ピツチ間隔で平面的に配列さ
れ、前記熱エネルギーを発生する複数の発熱部、
該発熱部の各々に設けられた導電部、及び前記導
電部と接続され所定間隔で平面的に配列された接
続部を有し前記発熱部の所定数に対して設けられ
る半導体素子群を含み、前記所定数の発熱部のピ
ツチ間隔を前記半導体素子群の接続部の間隔より
小さく形成したことを特徴とする。

この様に複数の発熱部の設置間隔に対し、該発
熱部を駆動する為の半導体素子の接続部の設置間
隔を小さく形成した記録ヘツドでは、高密度で多
数の吐出オリフイス及び発熱部が形成されている
記録ヘツドの駆動用半導体素子群（ダイオードア
レー）をコンパクトに基板上に配置できる。この
時、半導体素子の接続部に於いては（接続部の）
端子間隔は従来通りの間隔が維持され、導電部と
の電気的接続が容易で、信頼性が低下しにくいこ
と、組立ての作業性が向上すること等の利点を挙
げることができる。

本出願人は、熱エネルギーの作用で記録液を吐
出オリフイスから吐出させ液滴として飛翔させる
ことにより記録を行なう記録ヘツドの具体的な構
造の１つとして、第１図の様に液室を形成する多
数の溝状パターン３が所定間隔で形成されている
基板２と、複数の電気熱変換体４が前記パターン
と同じ間隔で形成されている基板１とを一体化
し、これらの基板の一端部に吐出オリフイスを形
成する記録ヘツドを提案している。この様な電気
熱変換体は、従来から所謂「感熱記録」に使用さ
れているサーマルヘツドの分野の技術を基礎にし
て設計されている。

しかしながら、電圧印加時間が100μsec以下と
いう様な高速記録条件下で、しかも吐出オリフイ
スや数本〜数10本／mmという高密度で形成され
る、本発明の記録ヘツドでは、従来から使用され
ているサーマルヘツドをそのまま流用すると、基
板上への駆動素子の実装上或いは記録特性上実用
性の高いものが得られにくい。

例えば、従来から、所謂感熱記録に使用される
サーマルヘツドでは、その発熱部を選択的に駆動
する為にダイオード群（複数のダイオードを１つ
のチツプにまとめまものを以下にダイオードアレ
イと呼ぶ）を用いてマトリクス配線を行なつたも
のが用いられている。

第２図ａはかかる選択装置として広く用いられ
ている所謂ダイナミツク選択装置を適用したサー
マルヘツド駆動回路を示すものである。即ち、ｍ
×ｎ個の発熱部Ｒ１−１〜Rm−ｎが直線状に配
列されて、前記発熱部Ｒ１−１〜Rm−ｎの第１
電極（ダイオードＤ１−１〜Dm−ｎと接続され
ていない電極）は隣接するｎ側の群毎に接続して
端子Ｔ１，Ｔ２…Tmに夫々接続する。一方、前
記発熱部Ｒ１−１〜Rm−ｎの第２電極（ダイオ
ードＤ１−１〜Dm−ｎと接続した電極）は夫々
の群において対応するものを共通に接続して端子
Ｐ１，Ｐ２…Pnに接続する。

従つて、かかる選択装置を駆動するには、群選
択回路５より前記端子Ｔ１，Ｔ２…Tmに順次選
択信号を印加し、かかる選択信号に同期して情報
回路６により前記端子Ｐ１〜Pnに同時に情報信
号を印加するものである。選択信号端子がＴ１に
印加されている状態で情報回路６より端子Ｐ１〜
Pnに同時に情報信号を印因加することにより、
発熱部Ｒ１−１〜Ｒ１−ｎが同時に駆動され、次
に選択信号が端子Ｔ２に印加されている状態で情
報回路６より端子Ｐ１〜Pnに同時に情報信号を
印加することにより発熱部Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎが
同時に駆動される。

なお、端子Ｔ１が選択されてから次に端子Ｔ２
が選択されるまでの間に情報回路６には記憶装置
７からの情報が印加されてその内容が更新される
のは勿論である。

このようにして端子Ｔ３，Ｔ４…と順次印加す
ることにより全ての発熱部Ｒ１−１〜Rm−ｎが
駆動される。これらの発熱部Ｒ１−１〜Rm−ｎ
に対して、第１図に示す吐出オリフイスアレーを
対応させれば、前記発熱部の発熱に応じて所定の
吐出オリフイスから選択的に記録液が吐出され、
記録が行なわれる。

第２図ｂは従来から用いられている発熱部の拡
大図であつて、少なくとも表面が絶縁性にされた
基板８に共通電極９（第２図ａの端子Ｔ１が接続
される）、発熱部Ｒ１−１〜Ｒ１−ｎ、選択電極
としてての導電部１１（複数）、ダイオードアレ
イ１２〔第２図ａのダイオードＤ１−１〜Ｄ１−
ｎ〕、導電部１３（複数）等を配置して構成した
ものである。ダイオードアレイ１２にはｎ個のダ
イオードが組込まれており、第２図ｂの上端にあ
るダイオード〔第２図ａのＤ１−１〕はリード線
１４によつて導電部１１に、リード線１５によつ
て導電部１３に接続される。他のダイオードにつ
いても同様にそれぞれに対応した導電部に接続さ
れ、例えば第２図ｂの共通電極１０には第２図ａ
の端子Ｔ２が接続され、同様にして第２図ａの発
熱部Ｒ２−１〜Ｒ２−ｎ、ダイオードＤ２−１〜
Ｄ２−ｎ等が前述の如く接続されている。更に、
同様にしてこれらの群がｍ個連なり、ｍ×ｎ個の
発熱部を構成する。

しかしながら、この様なダイオードアレイ及び
その電気的接続様式では、高密度化に非常な困難
を伴う。即ち、ダイオードアレイの接続部の間隔
は、実装上一定間隔以下に設定できないこと、従
つて、多数の発熱部を駆動する為のダイオードア
レーが占有するスペースが著しく大きくなり、基
板をコンパクトにできないという欠点がある。

具体的に説明すると、例えば、第２図ｂにおい
て、発熱部の密度を８ドツト／mmにした場合発熱
部のピッチ間隔１７は125μｍとなる。更に、ダ
イオードアレイを基板８に取り付けるには、取り
付けの為に用いる取付け治具に起因する逃げ間隔
１６を考慮するから、前記ダイオードアレイの接
続部の間隔１８は90μｍ程度となる。

従つて、リード線１４，１５等が隣接するリー
ド線と接触しやすくなること、ダイオードＤ１−
１の接続部１２ａ，１２ｂ、リード線１４，１５
或いは導電部１１，１３等の接続作業が極めて困
難となる。

この様な接続部とリード線との接続法には、ワ
イヤボンド法、ビームリードボンド法、フリツプ
リツプ法、フイルムキヤリア法等が考えられてい
るが、前記リード線の断線や隣り合うリード線と
の接触を防ぐための最小ピツチ間隔はワイヤボン
ド法で100〜150μｍ、ビームリードボンド法、フ
イルムキヤリア法で140μｍ、フリツプチツプ法
で300μが限界であると言われている。従つて、
これらの内のどの接続法を用いても基板上へのダ
イオードアレーの設置を考慮すると、８ドツト／
mm以上の実現は極めて困難であり、第２図ｂに示
した構造では約６ドツト／mmが限界である。本発
明は、このような欠点を解決したものであり、前
記のワイヤボンド法、ビームリードボンド法、フ
リツプチツプ法、フイルムキヤリア法等を用いて
も発熱体のピツチ間隔を更に狭くして従来の２倍
以上の密度を実現できるようにしたものである。
これは従来の配線では第２図ｂに示す如く発熱部
のピツチ間隔１７をダイオードアレイの接続部の
ピツチ間隔１８より広くせざるを得なかつたのに
対して、本発明に於いては第３〜８図に示す如く
前記発熱部のピツチ間隔（接続する発熱部の中心
間距離）をダイオードアレイの接続部ピツチ間隔
（隣接する接続部の中心間距離）より狭くなるよ
うに為したからである。

以下、図によつて本発明の説明を行なう。

第３図は本発明の第１実施態様であり、以下第
４図〜第８図は本発明の別の実施態様を示す。

これらの図に於いてその表面が絶縁性の基板１
９，２９，３９，４９，５９，６９には、それぞ
れ共通電極２０，３０，４０，５０，６０，７
０、発熱部２１，３１，４１，５１，６１，７
１、導電部２２，３２，４２，５２，６２，７
２、ダイオードアレイ２３，３３，４３，５３，
６３−１と６３−２，７３−１，７３−２、導電
部２４，３４，４４，５４，６４，７４を配置し
て構成したものである。

ダイオードアレイ２３，３３，４３，５３、に
はそれぞれｎ個のダイオードが組込まれており、
接続部２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ，４３
ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂ等が存在する。

ダイオードアレイ６３−１，６３−２，７３−
１，７３−２にはそれぞれn/2個のダイオードが
組込まれており、同様にして６３ａ，６３ｂ，７
３ａ，７３ｂ等の接続部がある。そしてリード線
２５，３５，４５，５５，６５，７５を導電部２
２，３２，４２，５２，６２，７２、とダイオー
ドアレイの接続部２３ａ，３３ａ，５３ａ，４３
ａ，６３ａ，７３ａにそれぞれ接続し、リード線
２６，３６，４６，５６，７６を導電部２４，３
４，４４，５４，６４，７４とダイオードアレイ
の接続部２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ，５３ｂ，６３
ｂ，７３ｂにそれぞれ接続する。そして、前記ダ
イオードアレイ内の他のダイオードも、それぞれ
対応した導電部に接続する。

図において共通電極２０，３０，４０，６０，
７０は一方の側（図では右側）にあり隣りの共通
電極２０′，３０′，４０′，６０′，７０′も同じ
側に並び前述した構成が各図の上下方向に並べら
れている。

第６図に示す配置では、共通電極５０は発熱部
５１等の右側に、共通電極５０′は前記発熱体部
の左側に設けるという様に、左右交互に電極取り
出しを行なう。この様な配置は、第１図に示す構
造よりも、第９図ａ及びｂに示す様に、記録ヘツ
ド内で吐出オリフイスまでの記録液の流路が発熱
部近傍で屈折している構造の記録ヘツドに利用す
ることが望ましい。第９図ａは全体の構成を、第
９図ｂはその部分断面図をそれぞれ示している。

この記録ヘツドは、第６図に示すパターンの発
熱部５１，５１′，５１″、電極５０，５０′，５
０″，５２，５２′，５２″、等、ダイオードアレ
イ５３，５３′５３″、が形成されている基板４
９、液室８３を形成する多数の溝３′が形成され
ている基板２′Ａ、該基板と一体化されるブロツ
ク２′Ｂ、及び貯蔵溝（不図示）から供給される
記録液の為の供給室７９を与えるブロツク８０
（記録液導入パイプ８１が設けられている）等か
ら成つている。基板４９の末端には外部から信号
を印加するリード（不図示）が接続される。

該記録ヘツドに使用される基板４９は、第９図
ｂの様に、金属、アルミ等のベース表面に、熱流
量制御用の絶縁層８４、発熱部を形成する為の抵
抗層、及び電導層を積層した構層となつている。

次いで抵抗層及び導電層を、第６図に示す様う
な所定パターンとして５１，５０，５２等を形成
する。

更にこれらの上部には、保護層８５を設けてあ
る。

この様な構成の記録ヘツドでは、吐出オリフイ
ス８２からの記録液の吐出方向と、基板との相対
的位置の関係上から、第６図に示す様に共通電極
を左右交互に引き出す方式を採用することが望ま
しい。

又、第３図〜第６図には、ダイオードアレイ２
３，３３，４３，５３にそれぞれ８個のダイオー
ドが収められている。（このダイオードの数は、
８個に限らず、一般にはｎ個である）。

一方第７図及び第８図においてダイオードアレ
イは６３−１と６３−２，７３−１と７３−２に
それぞれ分けられ、２個１組で８個（図では４個
プラス４個）のダイオードが収められている。

この様なパターンで電極取り出しを行なうと、
ダイオードアレイの設置スペースを大きくとるこ
となく、その接続部の設置密度に比べ、発熱部分
の設置密度を２倍にすることも極めて容易に行な
える。

尚、発熱部の形成方法について簡単に説明する
と、アルミナ等の導電性セラミク或いは金属等を
ベースとして、この上に熱流量制御の為の絶縁
層、HfB₂、ZrB₂、Ｗ、Ni−Cr等の抵抗体層、金
属による導電層等を順次積層する。そして、フオ
ツトエツチングにより、所定の形状で導電層、或
いは抵抗体層を除去すると、所望のパターンで発
熱部、導電部としての電極リード接続部が形成さ
れる。又必要に応じて更にこれらの上面に保護層
として絶縁層を設けても良い。

以上第３図〜第９図を用いて説明した通り、隣
接する発熱部の間隔（２７，３７，４７，５７，
６７，７７等）をダイオードアレイの隣り合う接
続部の間隔（２８，３８，４８，５８，６８，７
８等）より狭く形成することにより、ダイオード
アレーの接続部の間隔の大小に依存せずに多くの
ダイオードアレーの設置スペースを小さくとりな
がら、発熱部を高密度で設置できるので高密度の
マルチオリフイス化された記録ヘツドが得られ
る。

或いは又、マルチアレイアレーの接続部の間隔
を特別に小さくする必要がない為、実装上、リー
ド線の信頼性の点或いは歩止り等の点で優れた記
録ヘツドが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱エネルギーの作用によつて記録液を
吐出させる記録ヘツドの構成例を示す模式図、第
２図ａはサーマルヘツドの駆動回路図、第２図ｂ
は従来のサーマルヘツドの要部を示す平面図、第
３図は本発明の１つの実施態様を示す説明図、第
４図、第５図、第６図、第７図及び第８図は別の
実施態様図、第９図ａ及びｂは、第６図に示す発
熱部を設けた記録ヘツドの実施態様図である。 尚、図において、１９，２９，３９，４９，５
９，６９……基板、２０，３０，４０，５０，６
０，７０，２０′，３０′，４０′，５０′，６０′，
７０′……共通電極、２１，３１，４１，５１，
６１，７１……発熱部、２２，３２，４２，５
２，６２，７２，２４，３４，４４，５４，６
４，７４、……導電部、２３，３３，４３，５
３，６３−１，７３−１，７３−２……ダイオー
ドアレイ、２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ，４
３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂ，６３ａ，６３
ｂ，７３ａ，７３ｂ……接続部、２５，２６，３
５，３６，４５，４６，５５，５６，６５，６
６，７５，７６……リード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱エネルギーの作用によつて液室内の記録液
   を複数の吐出オリフイスから選択的に吐出させ、
   液滴として飛翔させることにより記録を行なう記
   録ヘツドに於いて、所定ピツチ間隔で平面的に配
   列され、前記熱エネルギーを発生する複数の発熱
   部、該発熱部の各々に設けられた導電部、及び前
   記導電部と接続され所定間隔で平面的に配列され
   た接続部を有し前記発熱部の所定数に対して設け
   られる半導体素子群を含み、前記所定数の発熱部
   のピツチ間隔を前記半導体素子群の接続部の間隔
   より小さく形成したことを特徴とする記録ヘツ
   ド。