JPH07314658A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッド

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JPH07314658A
JPH07314658A JP11078394A JP11078394A JPH07314658A JP H07314658 A JPH07314658 A JP H07314658A JP 11078394 A JP11078394 A JP 11078394A JP 11078394 A JP11078394 A JP 11078394A JP H07314658 A JPH07314658 A JP H07314658A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
recording head
transistor
group
individual
Prior art date
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Pending
Application number
JP11078394A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoichi Koizumi
亮一 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP11078394A priority Critical patent/JPH07314658A/ja
Publication of JPH07314658A publication Critical patent/JPH07314658A/ja
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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の色のインク滴を吐出させる方式のイン
クジェット記録ヘッドにおいて、インクの色に対応させ
必要に応じトランジスタのサイズに差異を設けることに
より、色の差に基因する画質の低下を防止する。 【構成】 電気熱交換素子すなわち発熱抵抗体に通電す
るための駆動用集積回路は、複数のトランジスタ素子群
を有し、個々のトランジスタ素子の占める平面積がそれ
ぞれの群内において一定であり、かつ少なくとも1群の
個々のトランジスタ素子の占める平面積と異なることを
特徴としている。例えば、ブラックインク滴を吐出させ
るためのトランジスタ素子の占める面積が、他の色のイ
ンクにおけるそれらより大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドに関し、より詳しく云えば、複数の群を形成した液
体吐出用発熱抵抗体を駆動する集積回路を有するインク
ジェット記録ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来のインクジェット記録ヘッ
ドの一実施例における、発熱抵抗体駆動用集積回路の模
式平面図である。なお、その回路構成図は、後述の図2
に示す本実施例のものと同一である(ただし、従来例に
ついて参照番号を括弧内に併記してある)のでそれを利
用して説明することとする。
【0003】従来、この種インクジェット記録ヘッドで
は、液体を吐出するための発熱抵抗体21が複数本配列
されたシリコン基板と、その発熱抵抗体を駆動させるた
めの集積回路22のシリコン基板がワイヤーボンディン
グにより接続され、ヘッドが構成されている。
【0004】また、近年のプリンターや複写機の需要は
モノクロからカラー化へ移行しつつあり、このカラー化
に対応したインクジェットプリンターが開発される機会
が多くなりつつある。そこでカラー化に対応したインク
ジェット記録ヘッドとして様々な方式が提案されてい
る。例えば、ヘッドの形態も色ごとに別々のヘッドが備
えられた方式と一つのヘッドに3色または4色のカラー
を一体とした方式がある。後者は、装置の小型化という
点ですぐれたメリットを持っている。図2の回路例に示
すように、発熱抵抗体21を複数本並べられたシリコン
基板と、その発熱抵抗体を所定のタイミングをとって駆
動するための集積回路22のシリコン基板は、ワイヤー
ボンディング、フリップチップ等の電気的手段で接続さ
れている。集積回路22内には発熱抵抗体に通電するた
めのトランジスタ列と、そのトランジスタの列の所定の
ビットを所定のタイミングでONさせるためのロジック
部が具備されている。シリコン基板上の発熱抵抗体21
群は大きく4グループに分かれており、それぞれイエロ
ーY,マゼンタM,シアンC,ブラックBのインクに加
熱される構造となっている。そして集積回路22内のト
ランジスタの列も発熱抵抗体の上述の4グループに係属
することになり、トランジスタY1 〜Yn がイエロー,
トランジスタM1 〜Mn がマゼンタ,トランジスタC1
〜Cn がシアン,そしてトランジスタB1 〜Bn がブラ
ックへの発熱抵抗体21へと結合されている。この集積
回路22の平面図を図4に示すように、並んでいるY1
〜Bn は、個々のトランジスタの占めうる面積の部分が
描かれている。本図で明らかなように、Y1 からBn
で各個の占める面積がすべて相等しいトランジスタが配
列されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、3色も
しくは4色混合のヘッドの場合、色ごとのインクの粘度
差に伴なう吐出量の差異や、色ごとに要求される吐出量
の差異がある場合があり、その場合色別にノズルの大き
さに差を設けていることがある。その様にノズルの大き
さに差異があるとき発熱抵抗体を流れうる電流量が色に
より違うものとなるので、当然色別にトランジスタ列に
流れうる電流量も異なってくる。トランジスタには、通
常そのコレクタ〜エミッタ間の飽和電圧(=
CE(sat) )が生じており、この飽和電圧値は電流値が
大きくなると大きくなる。この結果、例えばY,M,C
が100mAの電流値で1.0VのVCE(sat) の電圧降
下が生じているとし、Bk が200mAの電流値が必要
だとすると飽和電圧はそれよりも大きな値、例えば1.
3Vになり、0.3Vの電圧降下分は、Bk の場合にだ
け他の場合よりも多く生じてしまうことになり、画質の
低下を引き起こす原因となる。
【0006】そこで本発明の目的は、特定の使用インク
の色についてトランジスタの占める面積を他の色のそれ
と異なるものとすることにより、当該色の場合の電流値
したがって飽和電圧を変え、他の色の場合の飽和電圧と
等しくすることにより、画質の低下を防止することがで
きるインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】インクジェット記録ヘッ
ドは、熱エネルギーによりインク中に気泡を発生させ、
この気泡の生成によりインク滴を吐出させ、しかも同一
のヘッドから複数の色のインク滴を吐出させる方式のイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、電気熱交換素子に通
電するための駆動用集積回路は、複数のトランジスタ素
子群を有し、個々のトランジスタ素子の占める平面積が
それぞれの群内において相等しく、かつ少なくとも1群
の個々のトランジスタ素子の占める平面積が他の群の個
々のトランジスタ素子の占める平面積と異なることを特
徴としている。
【0008】なお、請求項2のインクジェット記録ヘッ
ドのように、ブラックのインク滴を吐出させるためのト
ランジスタ素子群の個々のトランジスタ素子の占める面
積が他の色のインク滴を吐出させるためのトランジスタ
素子群の個々トランジスタ素子の占める面積よりも大き
い、ことが望ましい。
【0009】
【作用】例えば、イエロー,マゼンタ,シアン用のトラ
ンジスタが同一のある電流を要求され、ブラック用の各
トランジスタがそれよりも大きなある電流を要求される
場合、前3者の各トランジスタの占める面積を同じに
し、後者のトランジスタの占める面積を前者のそれより
も大きくし、その大きくする程度は、予め、トランジス
タ特性曲線に基ずき同一飽和電圧が得られるように設計
されている。その結果、使用するインクの差に基因する
画質の低下を防止することができる。
【0010】なお、以上の説明は一種類のインク色に対
応する面積のみを変えた例であるが、二種類以上のイン
クの色に対応する面積を変える場合も、同様に画質の低
下を防止するように設計し得る。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの一実施例における、発熱抵抗体駆動用集積回路の模
式平面図、図2は、本実施例の回路構成図(ただし便宜
上、従来例の参照番号を括弧内を示す。)、図3は、本
実施例のトランジスタ特性図である。
【0013】本実施例の、熱エネルギーによりインク中
に気泡を発生させ、この気泡の生成によりインク滴を吐
出させる方式のバブルジェットインク記録ヘッドにおい
て、電気熱変換素子すなわち発熱抵抗体11に通電する
ための駆動用集積回路12は、4つのトランジスタ素子
群(Y1 〜Yn ,M1 〜Mn ,C1 〜Cn およびB1
n )を有し、個々のトランジスタ素子(Y1 〜Cn
のうち3つの群(Y1〜Yn ,M1 〜Mn ,C1
n )の各トランジスタ素子の占める平面積が相等し
く、1つの群(B1 〜Bn )の各トランジスタ素子の占
める平面積は、この1つの群(B1 〜Bn )内同士では
相等しいが、他の3つの群Y1 〜Yn ,M1 〜Mn ,C
1 〜Cn のそれらよりも大きく設計されている。
【0014】図1には前述のようなイエロー,マゼン
タ,シアン用のトランジスタが100mAを要求され、
ブラック用のトランジスタが200mAを要求されたも
のとして示されている。Y1 〜Yn ,M1 〜Mn ,C1
〜Cn の3色を駆動させるためのトランジスタの占めう
る面積はすべて同じ面積である。200mAの要求され
うるB1 〜Bn のトランジスタ面積は、他のトランジス
タよりも大きな面積を占める構造となっている。その大
きさは200mAを流した時、他の小さめのトランジス
タに100mAを流した時と、同一の飽和電圧V
CE(sat) が生じる様に設計されている。図3の本実施例
のトランジスタ素子の特性図において、ブラックを駆動
するためのトランジスタB1 〜Bn の特性曲線16、イ
エロー,マゼンタ,シアンY1 〜Yn ,M1 〜Mn ,C
1 〜Cn を駆動するためのトランジスタの特性曲線17
が示されている。前者16は200mA、後者17は1
00mAの電流をそれぞれ流した時に両者の飽和電圧V
CE(sat) =1.0Vとなる様に設計されている。その結
果、従来占有面積が同一のトランジスタを使用した時に
生じていた差異は解消される。本実施例では、ブラック
のみ200mAで、他の色と電流値が異なるためブラッ
クのみ大きくしたが、この例に限定されることなくイン
クの特性、要求されうる吐出量の大きさにより、Y,
M,C,B全部異なることもありうる。すなわち、異な
った色で異なった電流が流れる場合、トランジスタのサ
イズが等しいとすれば異なった飽和電圧値になるので、
たとえ異なった電流値でも等しい飽和電圧値になるよう
にトランジスタのサイズを対応するインクの色ごとに変
えた設計を行なう。
【0015】また、本実施例は駆動用集積回路用基板と
発熱体基板が別体で構成されているが、同一のシリコン
基板に一体につくりこんだ場合にも有効である。
【0016】いずれの場合も、使用インクの色の種類を
考慮して必要に応じて、対応するトランジスタのサイズ
に差異を設けることにより、色の差に基因する画質の低
下を防止することができる。
【0017】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置に
おいて優れた効果をもたらすものである。
【0018】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)
が保持されているシートや液路に対応して配置されてい
る電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越
える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
を発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさ
せて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体
(インク)内の気泡を形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(イン
ク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。こ
の駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成
長収縮が行われるので、特に応答性に優れた液体(イン
ク)の吐出が達成でき、より好ましい。
【0019】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第4463359号明細書、同第4345262号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第4313124号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。
【0020】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体
の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の
他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を
開示する米国特許第4558333号明細書、米国特許
第4459600号明細書を用いた構成も本発明に含ま
れるものである。
【0021】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開
示する特開昭59−123670号公報や熱エネルギー
の圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開
示する特開昭59−138461号公報に基づいた構成
としても本発明は有効である。
【0022】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された1個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。
【0023】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。
【0024】また、本発明の記録装置の構成として設け
られる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助
手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できる
ので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、
記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング
手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる
予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。
【0025】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個を組み合わせによってで
もよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極
めて有効である。
【0026】以上説明した本発明実施例において、イン
クを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化
するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液
体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式では
インク自体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整
を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度
制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時
にインクが液状をなすものであればよい。
【0027】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで防止するか、またはイン
クの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを
用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号
に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭54−5684
7号公報あるいは特開昭60−71260号公報に記載
されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状ま
たは固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対
して対向するような形態としてもよい。本発明において
は、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述
した膜沸騰方式を実行するものである。
【0028】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さら
には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採る
ものであっても良い。
【0029】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、同一集積
回路内に電流値に応じた異なるサイズのトランジスタを
配置することにより、飽和電圧を等しくさせることがで
きるので、従来の使用インクの差異に基因する画質の低
下を防止し得るインクジェット記録ヘッドを提供するこ
とができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施例
における、発熱抵抗体駆動用集積回路の模式平面図であ
る。
【図2】本実施例の回路構成図である。
【図3】本実施例のトランジスタ特性図である。
【図4】従来のインクジェット記録ヘッドの一実施例に
おける発熱駆動体駆動用集積回路の模式平面図である。
【符号の説明】
11,21 発熱抵抗体 12,22 発熱抵抗体駆動用集積回路 131 〜134 ストローブ 14 ラッチ回路 14a ラッチ信号 15 レジスタ回路 15a 入力信号 15b クロック信号 16 本発明の一実施例におけるトランジスタの飽和
電圧特性曲線(ブラックインク用) 17 本実施例におけるトランジスタの飽和電圧特性
曲線(イエロー,マゼンタ,シアンインク用) B1 〜Bn ブラックインク用トランジスタ素子 C1 〜Cn シアンインク用トランジスタ素子 M1 〜Mn マゼンタインク用トランジスタ素子 Y1 〜Yn イエローインク用トランジスタ素子 VH ヘッド電圧 GND グラウンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 3/04 103 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱エネルギーによりインク中に気泡を発
    生させ該気泡の生成によりインク滴を吐出させ、しかも
    同一のヘッドから複数の色の前記インク滴を吐出させる
    方式のインクジェット記録ヘッドにおいて、 電気熱交換素子に通電するための駆動用集積回路は、複
    数のトランジスタ素子群を有し、個々のトランジスタ素
    子の占める平面積がそれぞれの群内において相等しく、
    かつ少なくとも1群の個々のトランジスタ素子の占める
    平面積が他の群の個々のトランジスタ素子の占める平面
    積と異なることを特徴とする、インクジェット記録ヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】 ブラックのインク滴を吐出させるための
    トランジスタ素子群の個々のトランジスタ素子の占める
    面積が他の色のインク滴を吐出させるためのトランジス
    タ素子群の個々トランジスタ素子の占める面積よりも大
    きい、請求項1記載のインクジェット記録ヘッド。
JP11078394A 1994-05-25 1994-05-25 インクジェット記録ヘッド Pending JPH07314658A (ja)

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JP11078394A JPH07314658A (ja) 1994-05-25 1994-05-25 インクジェット記録ヘッド

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JP11078394A JPH07314658A (ja) 1994-05-25 1994-05-25 インクジェット記録ヘッド

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160193834A1 (en) * 2015-01-06 2016-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Element substrate, liquid discharge head, and printing apparatus
US9597893B2 (en) 2015-01-06 2017-03-21 Canon Kabushiki Kaisha Element substrate and liquid discharge head

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JP2016124234A (ja) * 2015-01-06 2016-07-11 キヤノン株式会社 素子基板、液体吐出ヘッド及び記録装置
US9597893B2 (en) 2015-01-06 2017-03-21 Canon Kabushiki Kaisha Element substrate and liquid discharge head
US9604453B2 (en) 2015-01-06 2017-03-28 Canon Kabushiki Kaisha Element substrate, liquid discharge head, and printing apparatus

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