JPH07304174A - インクジェット記録方法及び記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱エネルギを利用してインク液滴を記録媒体
に向けて飛翔させる形式の記録方法に関するもので、ク
ロストークをインク通路の形状に関係なく低減できる駆
動方法によって高速、高品質印字を可能とする。 【構成】 発熱抵抗体３をパルス加熱し、これに接する
インクにゆらぎ核沸騰を起こさせてインク吐出口９から
液滴状インクを吐出させる高集積ヘッドにおいて、ノズ
ル列からのインクの吐出を一つおきに１μＳ以下の一定
の時間間隔で印字信号に応じて順次連続駆動させること
によって行わせると共に、奇数列のインク吐出と偶数列
のインク吐出の時間間隔を２０μＳ以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギを利用して
インク液滴を記録媒体に向けて飛翔させる形式の記録装
置、いわゆるサーマルインクジェットプリンタに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】サーマルインクジェットプリンタに用い
られるインク吐出用ヘッドには２つの方式が実用化され
ている。一つは、インク液路の一つの壁面（基板）上に
形成されている発熱抵抗体とインクの吐出方向が平行と
なっているもの（特開昭５４−１６１９３５号、特開昭
５５−２７２８１号、特開昭５５−２７２８２号）、他
の一つはこれが垂直となっているもの（特開昭５４−５
１８３７号）である。いずれもパルス加熱によってイン
クの一部を急速に気化させ、その急激な膨張と収縮によ
ってインク液滴をオリフィスから吐出させることは同じ
であり、その発熱抵抗体の基本的構成が薄膜抵抗体を多
層で厚い膜厚の保護層で被覆するという点でも同一であ
る（Hewlett Packard Journal,Aug.1988及び日経メカニ
カル１９９２年１２月２８日号５８ページ参照）。

【０００３】これに対し本発明者は、実用的には今迄の
発熱抵抗体から排除することが不可能であったこの多層
で厚い膜厚の保護層を排除できる発熱抵抗体用の薄膜抵
抗体と導体材料を見い出し、熱効率の大幅な改善と印字
速度（インク吐出周波数）の大幅な向上を達成し、同時
にヘッドの製造工程も大幅に短縮した（特願平０５−６
８２５７号）。

【０００４】更にこの保護層の不要な発熱抵抗体の最も
効果的な駆動条件を見い出し、従来技術では達成不可能
な優れた気泡の発生、収縮特性を実現させ、インク吐出
の安定化とその繰り返し周波数の更なる向上を図ること
ができた（特願平０５−２７２４５１号）。

【０００５】更に、本発明者のその後の研究によって、
導電率の大きな電解質インクに対しても、発熱抵抗体を
電蝕から完全に防護できる良質の自己酸化絶縁膜を該発
熱抵抗体上に形成できる方法が発明され、実質的に保護
層のない発熱抵抗体と同等の特性を発揮できることが確
認された（特願平０７−４３９６８号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーマルインク
ジェットプリントヘッドには、吐出ノズルを高密度に集
積化した時に発生するクロストークを避けるため、イン
ク液路に設計上の配慮が不可欠であった（例えば、特開
昭５９−１３８４５９号公報、特開昭５９−２０７２６
４号公報）。しかし、上記した発熱抵抗体によって発
生、消滅する気泡と、それがインク液体に与える作用力
とを詳細に調べている過程で、インク液路等に特別の配
慮をすることなくクロストークを実質的に回避できるヘ
ッド駆動方法を見出すことができた。

【０００７】本発明の目的は、クロストークを回避でき
るヘッド駆動方法を提供し、高品質で且つ高速印字が可
能なサーマルインクジェットプリンタを実現することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、インク吐出
口近傍に設けられた発熱抵抗体に３μＳ以下の一定パル
ス幅の電圧を印加することによってインク液路中のイン
クの一部にゆらぎ核沸騰を起こさせ、この気泡の膨張力
によって前記吐出口から液滴状インクを前記発熱抵抗体
面に対して垂直又はほぼ垂直方向に吐出させて記録する
インク噴射記録方法において、直線又はほぼ直線状に並
ぶ前記インク吐出口列からのインクの吐出を一つおきに
１μＳ以下の一定の時間間隔で吐出信号に応じて順次連
続駆動させることによって行わせると共に、奇数列のイ
ンク吐出と偶数列のインク吐出の時間間隔を２０μＳ以
上とすることによって達成される。

【０００９】なお、上記発熱抵抗体が自己酸化絶縁被膜
を有する場合も同様の効果が得られる。

【００１０】また、本発明の記録方法に用いられるイン
クジェット記録装置は、前記インク液路の高さが３０μ
ｍよりも低く、前記インク吐出ノズル底の前記発熱抵抗
体面への垂直投影像が該発熱抵抗体と±５μｍ以内で重
なる構造とし、前記発熱抵抗体のそれぞれにつながる個
別配線導体の全てと発熱抵抗体の一部が前記インク液路
を形成する隔壁によって覆われることによって、より一
層効果的に達成される。

【００１１】

【作用】本発明のインクジェット記録方法によれば、直
線又はほぼ直線状に高密度に並ぶインク吐出口列からイ
ンクを吐出させる場合、一つおきに順次吐出させること
によって飛翔中のインク滴は合体することがなくなり、
印字品質も劣化しない。そして一つおきに順次吐出させ
る時間間隔を１μＳよりも短くすることによって、クロ
ストークの影響が及ぶ前にインク吐出動作が始まり、も
はやどのようなクロストークも動きだした吐出インクに
何の影響も与えることができなくなる。また、奇数列ノ
ズルのインクの吐出が偶数列ノズルのインクのメニスカ
スに与える影響も、それらの時間間隔が２０μＳ以上と
なるとなくなり、それ以降に行われる偶数列ノズルから
のインクの吐出が正常となる。そしてこれらの特性が、
実質的に保護層のない発熱抵抗体によるゆらぎ核沸騰に
よってもたらされ、しかもサブドロップが発生しない構
造のヘッドによって効果的に実現される。

【００１２】

【実施例】図３は、本発明者によって発明された保護層
の不要な発熱抵抗体の一例であり、水中並びに水性イン
ク中におけるパルス加熱によっても充分長い寿命を有す
ることが確認されているものである（特願平０５−６８
２５７号参照）。

【００１３】なお、電解質インクに対して充分な寿命を
有する約１０００Åの厚さの自己酸化絶縁膜を有する発
熱抵抗体の場合、以下に記す印加電力が３０％増となる
こと以外、保護層のない発熱抵抗体と同一の特性を示す
ことを確認している。

【００１４】前記発熱抵抗体を水中にてパルス加熱し、
これによって発生、消滅する気泡をストロボ撮影によっ
て観測した結果を図４に示す。この時の印加パルス幅は
１μＳ、印加電力は２.５ｗ／ｄｏｔ、パルス繰り返し
周波数は１ＫＨｚ、ストロボ撮影でのパルス照明時間は
約１μＳ、水６の温度は約２５℃である。ここに見られ
る気泡の発生は本発明者の特許出願（特願平０５−２７
２４５１号）に詳しく記載してある通り、ゆらぎ核沸騰
によるものである。

【００１５】図４を見て分るように、パルス加熱開始後
１μＳで既に５〜１０μｍの高さまで気泡は成長してお
り、沸騰開始点は０.５〜１μＳ以下という非常に早い
時点であることが分る。そしてこの気泡はほとんど発熱
抵抗体と同じ面積のまま上方に成長し、四周への成長が
極くわずかであること（５〜１０μｍ）、そして最も成
長した段階でもその高さは約３０μｍであることなどが
分る。これらは発熱抵抗体３の大きさが違っても変わら
ない。すなわち、膨張段階での気泡は水に対して垂直方
向に強く加圧し、水に３０μｍ／２〜２.５μｓ＝１２
〜１５ｍ／ｓという高速上昇流を付与する。この時の気
泡の平均膨張率（ｄｖ／ｄｔ）／ｖも１／２〜２.５μ
ｓ＝４〜５×１０⁵／ｓという非常に大きな値となって
いる。すなわち、ゆらぎ核沸騰の特徴をよく表してい
る。

【００１６】一方、この気泡中の蒸気は膨張過程で周り
のインクによる冷却と膨張による冷却で急速に冷やさ
れ、最大気泡点での気泡はほぼ真空状態となっており、
収縮が始まる。この場合の収縮は等方的な収縮となる筈
であるが、前段での高速上昇水流の慣性力によって高さ
方向には収縮せず、気泡の四周からの比較的緩慢な収縮
となっている。図中の矢印は、この気泡の膨張、収縮の
様子から推定した水の流れを示したものである。また、
従来技術で必ず見られていた気泡収縮に伴うリバウンド
現象やヒータの冷却不足による再発泡などは見られな
い。図５に示されているように、これらの特性が印加パ
ルス幅や印加電力を２〜３倍の範囲で変えてもほとんど
不変であり、また、水性インク中においても同様の特性
を示すことを確認している（特願平０５−２７２４５１
号）。

【００１７】さて、このゆらぎ核沸騰に基づく気泡のこ
のような膨張、収縮特性を最も効果的にサーマルインク
ジェットプリントヘッドに適用できる構成は、発熱抵抗
体面がインクの吐出方向と垂直又はほぼ垂直になってい
る場合であることは容易に理解できよう。その一つの具
体的な構成例を図１に示す。ここではインク吐出口９が
直線的に３６０ｄｐｉ（ドット／インチ）で並んでいる
場合を示す。図３に示す構造の発熱抵抗体３は図１の場
合、４０μｍ□のサイズであり、これが高さ２５μｍの
隔壁７によって形成される幅５０μｍの短い個別インク
通路１４の最奥部に形成されている。この発熱抵抗体３
にはＮｉ薄膜の共通配線導体４と個別配線導体５がつな
がっており、個別配線導体５はスルーホール１３を通し
てＳｉ基板１上に作られている駆動ＬＳＩデバイス１２
のドライバ回路に接続されている。発熱抵抗体３の真上
には口径４０μｍφのインク吐出ノズルが来るようにオ
リフィスプレート８が組み立てられており、水性インク
６がインク供給溝１１、共通インク通路１５、個別イン
ク通路１４を通してインク吐出ノズルに供給されるよう
になっている。このヘッドの１つの発熱抵抗体３に印加
パルス幅１μＳ、印加電力１．６Ｗ／ｄｏｔ、パルス繰
り返し周波数１ＫＨｚの条件でパルスエネルギを投入
し、パルス照明時間約１μＳのストロボ撮影でインクの
メニスカス位置１０と吐出インクの動きを観察した。

【００１８】前記観察結果と図４の観察結果から、個別
インク通路１４内の気泡とインクの動きを推定したのが
図２である。すなわち、ゆらぎ核沸騰から最大気泡とな
る約３μＳまでは、発熱抵抗体上にあるインクを急速に
上方に押し上げ、これに１２〜１５ｍ／Ｓの初速度を付
与する。しかしこの気泡はほとんど横方向には成長しな
いため、隣接する個別インク通路への加圧力（クロスト
ーク）は小さく、従ってそれらのメニスカスの位置をわ
ずかに上昇させるだけである。特にパルス印加後、約１
μＳまでは隣接するノズルのメニスカスは動かない。ま
た、隣接するノズルに最も大きな影響を及ぼすパルス印
加後約２μＳ時点においても、４〜５ノズル以遠のノズ
ルのメニスカスはほとんど動かないことが確認されてい
る。

【００１９】一方、パルス印加後３μＳ時点の気泡はほ
とんど真空状態であるので、この時点から約１気圧の圧
力差で個別インク通路のインクは発熱抵抗体３側に流入
を開始し、その流入速度は吐出インクがノズルから離れ
る７〜８μＳ時点で最大となる。すなわち、この時点で
１気圧の圧力差が解消されるので、これ以降の流入速度
は急速に低下し、メニスカスが元の位置に復帰するのは
６０〜７０μＳ後となる。この補充インクの流入速度が
最大となる７〜８μＳ時点で、隣接ノズルへの影響（ク
ロストーク）は最大となるが、隣接ノズルのメニスカス
低下量は５〜１０μｍと小さく、その正常位置への復帰
も１０〜１５μＳと短時間である。すなわち、パルス印
加後２０μＳ程度で隣接ノズルのメニスカスは正常位置
に復帰する。以上の結果はサブドロップの発生しない条
件（特願平０６−２１０６０号参照）での結果である
が、サブドロップが発生する構造のヘッドの場合は、吐
出ノズルのメニスカス復帰時間が１２０〜１５０μＳと
なり、隣接する不吐出ノズルのメニスカスの正常位置へ
の復帰が６０〜８０μＳと大幅に遅くなる。これは吐出
インクが長く尾を引くことによって補充インクの流入速
度がいつまでも低下せず、これがクロストークを長引か
せる原因となっているのである。

【００２０】さて、以上の実験結果を基に考えると本発
明の有効性が良く理解できる。まず、直線又はほぼ直線
的に高密度に並ぶインク吐出口列を一つおきに順次連続
駆動させるのは、飛翔途中のインク滴の合体による印字
品質低下の確率を完全に零とするためであることは本発
明者による特許出願（特願平０５−２３１９１３号）に
述べた通りである。それと同時にクロストークは離れる
程小さくなるので、最隣接ノズルでクロストークが認め
られない１μＳ以下の時間間隔で一つおきに順次連続駆
動させる場合、より確実にメニスカスが動いていないと
いう保障が得られるのである。このようにクロストーク
の影響が現われる前に吐出させることでまず奇数列のノ
ズルの吐出を完了させる。

【００２１】次に偶数列のノズルの吐出を始めるのであ
るが、既に説明した実験結果から分かるように、この時
間間隔が２０μＳ以上であれば、奇数列のインクの吐出
によって変動していた偶数列ノズルのインクのメニスカ
スも正常位置に復帰しており、吐出させても問題がな
い。但し先に説明した実験結果は１つの発熱抵抗体を駆
動した時の隣接ノズルへのクロストークであり、現実の
ヘッドの場合は一つおきの発熱抵抗体が全て順次発熱す
る場合もある。当然隣接ノズルへのクロストーク量も多
く、復帰時間も若干増加するが、実際に印字した場合の
印字品質ではあまり差は認められなかった。しかし充分
な余裕を持たせるという意味では、奇数列と偶数列の駆
動の時間差は３０μＳ以上とするのが良いであろう。

【００２２】なお、再び偶数列の駆動をするのに最初の
奇数列の駆動から少なくとも６０〜７０μＳ後とするこ
とが必要であるが、これは偶然とは言え奇数列と偶数列
の時間差を例えば３５μＳと一定とすることが可能であ
ることを示している。これは信号処理系の簡略化にも寄
与する。このヘッドの吐出周波数は上に述べたように１
／６０〜７０μＳ≒１５ＫＨｚと速く、従来技術での最
高吐出周波数の約２倍となっている。これは図１に示す
ように個別インク通路１４の流路抵抗を小さくしてもク
ロストークに影響を与えず、このため吐出インクの補充
時間（リフィルタイム）を短くすることができたことに
よる。また、上に述べたように、吐出インクの尾引きを
無くするヘッド構造がクロストーク時間を短縮させるこ
とにも寄与し、これは同時にサブドロップを発生させ
ず、印字品質を高くすることにも貢献している（特願平
０６−２１０６０号参照）。また個別インク通路１４の
流路抵抗を小さくすることができるので、この通路の高
さを低くしてもリフィルタイムに大きな影響を与えな
い。すなわち、インク供給溝１１から供給されるインク
に万一、異物が混入している場合でも共通インク通路１
５の高さを低くすることによってこれを実質的なフィル
タとして作用させることが可能となる。共通インク通路
１５と個別インク通路１４の高さは同一なので、その高
さはサブドロップを発生させない３０μｍ以下で、且つ
吐出ノズルの口径の１／√２以下であれば、角張った異
物でも共通インク通路を通過した異物の全ては吐出ノズ
ルを通ることができ、ノズルをつまらせることはない。

【００２３】一方、記録密度を例えば８００ｄｐｉと高
くする場合、吐出ノズルの口径は約１８μｍφとなり、
インク通路の高さも１０μｍ程度と低くする必要があ
る。しかしこの場合でも、ゆらぎ核沸騰による気泡の最
大成長高さである３０μｍという高さは発熱抵抗体とノ
ズルの上面との間に確保しておく必要がある。すなわ
ち、これだけの距離が確保できておれば、最大成長時の
気泡はほぼ真空状態であるのでインクスプラッシュが吐
出ノズルから放出されることもなく、印字品質を高く維
持できるのである。

【００２４】このように保護層の不要な発熱抵抗体、或
いは非常に薄い自己酸化絶縁膜を有する発熱抵抗体を用
いれば、インク吐出室の中に正確に発熱抵抗体を形成す
ることが技術的に容易となり、フィルタ機能も自動的に
内蔵させることができる。しかもサブドロップが発生せ
ず、インク通路の形成も容易である。これらは技術的に
４００ｄｐｉ程度が高密度集積ノズルの限界と考えられ
ていた従来ヘッドを６００〜８００ｄｐｉにまで高密度
化し、印刷品質を大幅に向上させる基本技術となる。

【００２５】〔実施例１〕以下図面を用いて具体的な実
施例を説明する。

【００２６】図１に示す構造のヘッドを作製して評価し
た。４０μｍφのインク吐出口９が約７０μｍピッチ
（３６０ｄｐｉ）で直線的に１２８ノズル並んでいる。
幅５０μｍ、奥行き７０μｍ、高さ２５μｍの個別イン
ク通路１４の最奥部に４０μｍ×４０μｍのサイズのＣ
ｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体３が形成されており、
これには１μｍ厚さのＮｉ薄膜導体４、５が接続されて
いる。抵抗体の抵抗値は約４００Ωである。個別配線導
体５はシリコン基板１上に形成されているシフトレジス
タ回路とドライバ回路からなる駆動ＬＳＩデバイス１２
の各ドライバ回路にスルーホール１３を通して接続さ
れ、外部から駆動信号によって発熱抵抗体３は順次連続
駆動できるようになっている。オリフィスプレート８の
厚さは６０μｍである。このヘッドに水性インクを充た
し、インク吐出口９が下向きになるように固定、これと
１．０ｍｍ離れた対向する位置に記録紙を吸着搬送さ
せ、これにインクを吐出させて印字し、印字結果特にド
ットサイズの違いを評価した。このようにヘッド側を固
定したのは、クロストークのみの評価を目的としたこと
による。発熱抵抗体への印加エネルギは、パルス幅１μ
Ｓ、印加電力１．６Ｗ／ｄｏｔである。

【００２７】まず、一つおきに順次連続吐出させた時の
クロストークについて評価した。この場合、奇数列のみ
を順次連続吐出させるため、入力信号はｏｎとｏｆｆの
交互信号とし、データ転送速度を１、２、４ＭＨｚとし
て印字した。その結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】ここに示すようにデータ転送速度が２ＭＨ
ｚ以上、すなわち、奇数列ノズルからのインク吐出の時
間差が１μＳ以内であれば、吐出インク量は安定してお
り、クロストークの存在は認められない。しかしこの時
間差が２μＳと長くなれば印字ドットサイズが若干大き
くなり、クロストークの存在が認められる。この傾向
は、発熱抵抗体への印加パルス幅を３μＳまで伸ばして
も変わらなかった。しかし、パルス幅を長くすると沸騰
開始時間のバラツキが増加することはヘッドの製造上の
バラツキから予測されることであり、クロストークの観
点からは短い方が良い。

【００３０】次にデータ転送速度を２０ＭＨｚとし、奇
数列の順次連続吐出を６４×０．１μＳ＝６．４μＳで
完了させて一定の時間間隔をおいた後、ｏｆｆとｏｎの
交互信号をデータ転送速度２０ＭＨｚで加えて偶数列の
順次連続吐出を行い、印字結果を評価した。その結果を
表２に示すが、ここでのパラメータは上記した奇数列と
偶数列の吐出の時間差である。

【００３１】

【表２】

【００３２】奇数列と偶数列の時間差が２０μＳの時、
偶数列で印字したドットのサイズが若干小さくなる傾向
が見られたが印字品質としては許容できる限界であっ
た。上記の吐出条件はクロストークとして最も厳しい条
件と考えられるので、実際の印字では上記２０μＳの時
間差は充分実用できる範囲と考えられる。

【００３３】次にデータ転送速度２０ＭＨｚ、奇数列と
偶数列の吐出時間差２０μＳで全ノズルから吐出させ、
再び奇数列の吐出を行わせた場合の印字結果を奇数列の
吐出時間差をパラメータとして評価した。その結果を表
３に示す。

【００３４】

【表３】

【００３５】奇数列の吐出時間差が５０μＳと短い場合
はドットサイズが明らかに小さく、インクの補充が間に
合っていないことが分かる。しかしこれが７０μＳと少
し長くなると良好な印字結果となり、約１５ＫＨｚとい
う今迄にない速さの繰り返し周波数を達成することがで
きた。これは個別インク通路１４の流路抵抗が非常に小
さく、リフィルタイムを非常に短くできたこと、流路抵
抗が小さい時に増大するクロストークを保護層のない発
熱抵抗体のゆらぎ核沸騰によってこの抵抗体面と垂直の
方向にインクを吐出させ、しかも上記の様に駆動条件を
クロストークフリーにできたこと、更に吐出インクの尾
引きを無くするヘッド構造としたこと等の総合的な結果
である。

【００３６】なお、発熱抵抗体への印加パルス幅を３μ
Ｓと長くしてゆらぎ核沸騰状態で上記と同じ実験を行っ
たが、この場合は若干クロストークが増加する傾向が認
められるとはいえ実用できる印字品質であった。

【００３７】〔実施例２〕実施例１のようなヘッドを用
いて記録紙幅一杯を走査させて印字する場合、ヘッドは
連続的に走査するのが一般的である。この場合、実施例
１のヘッドは例えば奇数列ノズルを０．１μＳ間隔で連
続的に順次駆動し、偶数列ノズルは２０μＳ遅れで同じ
０．１μＳ間隔で連続的に順次駆動させ、次の奇数列ノ
ズルはこれに５０μＳ遅れで駆動させるというように利
用される。従って、印字されたドットはそれぞれ直線的
に並ぶ奇数列ドットと偶数列ドットが２／７ドット分だ
けずれた位置に千鳥状に印字されることになる。これを
きれいな直線にするには図６に示すようにインク吐出口
を千鳥状に配置すれば良い。図６のヘッドは３６０ｄｐ
ｉであり、ドット間距離は約７０μｍであるので、この
補正量は２０μｍとなる。

【００３８】また、図６においては前記発熱抵抗体３の
それぞれにつながる個別配線導体５の全てと発熱抵抗体
３´の一部を、インク通路１４、１５を形成する隔壁７
´（好ましい材料は熱分解開始温度が４００℃以上のポ
リイミドなど耐熱性樹脂）によって覆っている。これに
より、共通配線導体と同電位にある電解質インクに対し
高い（又は低い）電位にある個別配線導体が電食される
可能性が完全に零となる。

【００３９】なお、共通配線導体上に同様の樹脂を被覆
する必要のない理由は、該導体とインクは同電位にして
おくので、単なる腐食はＮｉ薄膜金属では発生しないこ
とによる。

【００４０】以上の構成により、電解質インクに対して
も信頼性の高いヘッドを提供することができる。

【００４１】そして図６のヘッドを用いて走査印字させ
る場合、往復印字させて片道印字の約２倍の速さで記録
する時には復路の印字信号の伝送順序を偶数列から奇数
列というように往路の場合の逆にすれば良い。このよう
にすることによってほぼ２倍の印刷速度で高品質な印字
が可能となり、Ａ４版の印刷を約５ｐｐｍ（ページ／
分）という速さで行うことができた。

【００４２】〔実施例３〕図７に示す構造のヘッドを作
製して評価した。４０μｍφのインク吐出口９が約７０
μｍピッチ（３６０ｄｐｉ）で直線的に１２８ノズル並
んでいる。幅５０μｍ、奥行き７０μｍ、高さ２５μｍ
の個別インク通路１４の最奥部に４０μｍ×４０μｍの
サイズのＴａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体３´が形成
されており、これには１μｍ厚さのＮｉ薄膜導体４、５
が接続されている。そして、前記Ｔａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合
金薄膜抵抗体３´のそれぞれにつながる個別配線導体５
の全てと発熱抵抗体３´の一部は、インク通路１４、１
５を形成する隔壁７´によって覆われている。

【００４３】抵抗体の抵抗値は約４００Ωである。個別
配線導体５はシリコン基板１上に形成されているシフト
レジスタ回路とドライバ回路からなる駆動ＬＳＩデバイ
ス１２の各ドライバ回路にスルーホール１３を通して接
続され、外部から駆動信号によって発熱抵抗体３´は順
次連続駆動できるようになっている。

【００４４】なお、前記Ｔａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵
抗体は１ｍｓという長いパルス幅での熱酸化処理によっ
て、その表面には約１０００Åの自己酸化絶縁膜が形成
されている。これにより、Ｔａ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜
抵抗体３´は電解質インクに直接接触することがなく、
したがって電蝕による短寿命化の問題も発生しない。し
かも、自己酸化絶縁膜自体は非常に薄いものであるの
で、インクの加熱効率は実施例１に記載の発熱抵抗体と
同等の特性を得ることができる。

【００４５】オリフィスプレート８の厚さは６０μｍで
ある。このヘッドに水性インクを充たし、インク吐出口
９が下向きになるように固定、これと１．０ｍｍ離れた
対向する位置に記録紙を吸着搬送させ、これにインクを
吐出させて印字し、印字結果特にドットサイズの違いを
評価した。このようにヘッド側を固定したのは、クロス
トークのみの評価を目的としたことによる。発熱抵抗体
への印加エネルギは、パルス幅１μＳ、印加電力２．０
Ｗ／ｄｏｔである。

【００４６】このヘッドを用い、上記実施例と同様の駆
動方法で印字を行なった結果、本実施例においても同様
の効果を得ることができた。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、クロストークをインク
通路の形状に関係なく低減させることができ、インク吐
出の繰り返し周波数の大幅向上（約２倍）とサブドロッ
プが発生しないインク吐出を実現させることができる。
これらは従来のインクジェットプリンタの２大欠点と言
われていた遅い印刷速度とレーザビームプリンタに劣る
印刷品質を同時に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になるサーマルインクジェットプリン
トヘッドの一実施例の断面図である。

【図２】 個別インク通路内の気泡とインクの動きを示
す説明図である。

【図３】 本発明のヘッドに用いた発熱抵抗体の構成図
である。

【図４】 ゆらぎ核沸騰による気泡の成長と消滅、並び
にこれによって流動する水又は水性インクの動きを示す
説明図である。

【図５】 保護層のない発熱抵抗体を短パルス加熱した
時に見られる各種核沸騰の出現領域を示す状態図であ
る。

【図６】 本発明になるサーマルインクジェットプリン
トヘッドの第２実施例の断面図である。

【図７】 本発明になるサーマルインクジェットプリン
トヘッドの第３実施例の断面図である。

【符号の説明】

１はＳｉ基板、２はＳｉＯ₂層、３はＣｒ−Ｓｉ−Ｓｉ
Ｏ合金薄膜抵抗体、４、５はＮｉ配線導体、６は水又は
水性インク、７は隔壁、８はオリフィスプレート、９は
インク吐出口、１０はメニスカス、１１はインク供給
溝、１２は駆動ＬＳＩデバイス、１３はスルーホール、
１４は個別インク通路、１５は共通インク通路である。

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【手続補正書】

【提出日】平成７年３月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】本発明はシリアル型ヘッドあるいはライン
型ヘッドのいずれのヘッドにおいても適用可能である
が、本実施例ではシリアル型ヘッドを例にとって説明す
る。図１に示す構造のシリアル型ヘッドを作製して評価
した。４０μｍφのインク吐出口９が約７０μｍピッチ
（３６０ｄｐｉ）で用紙搬送方向に直線的に１２８ノズ
ル並んでいる。幅５０μｍ、奥行き７０μｍ、高さ２５
μｍの個別インク通路１４の最奥部に４０μｍ×４０μ
ｍのサイズのＣｒ−Ｓｉ−ＳｉＯ合金薄膜抵抗体３が形
成されており、これには１μｍ厚さのＮｉ薄膜導体４、
５が接続されている。抵抗体の抵抗値は約４００Ωであ
る。個別配線導体５はシリコン基板１上に形成されてい
るシフトレジスタ回路とドライバ回路からなる駆動ＬＳ
Ｉデバイス１２の各ドライバ回路にスルーホール１３を
通して接続され、外部から駆動信号によって発熱抵抗体
３は順次連続駆動できるようになっている。オリフィス
プレート８の厚さは６０μｍである。このヘッドに水性
インクを充たし、インク吐出口９が下向きになるように
固定、これと１．０ｍｍ離れた対向する位置に記録紙を
吸着搬送させ、これにインクを吐出させて印字し、印字
結果特にドットサイズの違いを評価した。このようにヘ
ッド側を固定したのは、クロストークのみの評価を目的
としたことによる。発熱抵抗体への印加エネルギは、パ
ルス幅１μＳ、印加電力１．６Ｗ／ｄｏｔである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口近傍に設けられた発熱抵抗
   体に３μＳ以下の一定パルス幅の電圧を印加することに
   よってインク液路中のインクの一部にゆらぎ核沸騰を起
   させ、この気泡の膨張力によって前記吐出口から液滴状
   インクを前記発熱抵抗体面に対して垂直又はほぼ垂直方
   向に吐出させて記録するインク噴射記録方法において、
   直線又はほぼ直線状に並ぶ前記インク吐出口列からのイ
   ンクの吐出を一つおきに１μＳ以下の一定の時間間隔で
   印字信号に応じて順次連続駆動させることによって行わ
   せると共に、奇数列のインク吐出と偶数列のインク吐出
   の時間間隔を２０μＳ以上とすることを特徴とするイン
   クジェット記録方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェット記録方
   法にかかるインクジェット記録装置であって、前記発熱
   抵抗体は自己酸化絶縁被膜を有するものであることを特
   徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェット記録方
   法に用いるインクジェット記録装置であって、前記イン
   ク液路の高さが３０μｍよりも低く、前記インク吐出ノ
   ズル底の前記発熱抵抗体面への垂直投影像が該発熱抵抗
   体と±５μｍ以内で重なる構造となっており、前記発熱
   抵抗体のそれぞれにつながる個別配線導体の全てと発熱
   抵抗体の一部が前記インク液路を形成する隔壁によって
   覆われていることを特徴とするインクジェット記録装
   置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のインクジェット記録装
   置であって、前記インク液路の高さが前記インク吐出ノ
   ズルの口径の１／√２以下であることを特徴とするイン
   クジェット記録装置。
5. 【請求項５】 請求項３及び４に記載のインクジェット
   記録装置であって、前記インク吐出ノズルの上面と前記
   発熱抵抗体面との距離が３０μｍ以上であることを特徴
   とするインクジェット記録装置。