JPH08118641A - インクジェットヘッド、インクジェットヘッドカートリッジ、インクジェット装置およびインクが再注入されたインクジェットヘッドカートリッジ用インク容器 - Google Patents

インクジェットヘッド、インクジェットヘッドカートリッジ、インクジェット装置およびインクが再注入されたインクジェットヘッドカートリッジ用インク容器

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JPH08118641A
JPH08118641A JP6255631A JP25563194A JPH08118641A JP H08118641 A JPH08118641 A JP H08118641A JP 6255631 A JP6255631 A JP 6255631A JP 25563194 A JP25563194 A JP 25563194A JP H08118641 A JPH08118641 A JP H08118641A
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Hiroyuki Ishinaga
博之 石永
Junji Shimoda
準二 下田
Yoshinori Misumi
義範 三隅
Fumio Murooka
文夫 室岡
Tatsuo Furukawa
達生 古川
Hiroyuki Maru
博之 丸
Masaaki Izumida
昌明 泉田
Masami Kasamoto
雅己 笠本
Jun Kawai
潤 河合
Yuji Kamiyama
雄次 上山
Teruo Arashima
輝雄 荒島
Kazuaki Masuda
和明 益田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 １ノズル内に複数の発熱抵抗体を持つヘッド
において、吐出効率の向上、高階調、高画質記録を行
う。 【構成】 １つの液路３１に吐出ヒータが複数設けられ
たインクジェットヘッドにおいて、複数の吐出ヒータ２
Ａ，２Ｂと、この吐出ヒータ２に接続された電極３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄとで電気熱変換素子を構成し、吐出ヒ
ータ２Ａの端部と吐出ヒータ２Ｂの端部までの距離を１
６μｍ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、ワープロ、ホストコンピュータの出力用端末として
のプリンタ、ビデオプリンタ等に用いられるインクジェ
ットヘッド、インクジェットヘッドカートリッジおよび
インクジェット装置に関し、特にインクを吐出するため
のエネルギーとして利用される熱エネルギーを発生する
電気熱変換素子を形成した基体を有するインクジェット
ヘッドおよび装置に関する。なお、ここで、記録とは、
布、糸、紙、シート材等のインク付与を受けるインク支
持体全てへのインク付与等（プリント）を含むもので、
また、文字等の意味のある画像だけでなく、パターン画
像等の無意味な画像をも含むものである。記録装置は、
各種情報処理装置全てあるいはその出力器としてのプリ
ンタを含むものであり、本発明はこれらへの用途が可能
なものである。
【０００２】
【従来の技術】インクを吐出して被記録媒体上に記録を
行うインクジェット記録装置は、装置の小型化の容易
性、低騒音性等の観点から多くの製品が製造されてい
る。
【０００３】そして、近年さらに小型化を図ることや高
画質、特に高画質カラー記録を行うことに対する要求が
高まってきている。このような要求を満たすための構成
として、特公昭６２−４８５８５号公報には、１ノズル
内に複数の電気熱交換素子を設けた構成が開示されてい
る。そして、それぞれの電気熱変換素子を独立に制御駆
動することで、吐出されるインク滴のサイズを変調し、
高画質記録を実現する階調記録法が提案されている。
【０００４】
【背景技術】上述のように１ノズル内に配された複数の
電気熱変換素子を用いて、さらに高画質の階調記録を行
うために発明者らが研究を行った結果、以下のようなこ
とがわかった。
【０００５】通常インクの吐出量を決定する大きな要因
として、電気熱変換素子の面積があるが、上述したよう
に複数の電気熱変換素子を有する場合、そのインクの最
大吐出量は、複数の電気熱変換素子の面積の合計では決
定されないことがわかった。
【０００６】また、電気熱変換素子から発生する熱が他
の電気熱変換体に影響を与えるため、互いの電気熱変換
素子の配置を好適にしなければ、所望のインク吐出量を
達成することが困難であることがわかった。
【０００７】一方、電気熱変換素子を駆動させるための
素子基板（ヒータボード）上の回路構成は、図２２や図
２３の等価回路で示されるようなものがある。
【０００８】図２２においては、電気熱変換素子０１２
に対し、配線と外部端部０１５とを介して直接電気信号
を供給するダイレクト配線構成となっている。
【０００９】このような回路構成の場合、素子基板内の
構成はシンプルだが、外部との接点の数は電気熱変換素
子の数ｎに対し、少なくともｎ＋１個との接点が必要と
なる。このような回路構成で上述のような１つのノズル
内に複数の電気熱変換素子を設けた場合、非常に多くの
電気的接続が素子基板と外部との間で必要となり、製造
工程の複雑化、素子基板の大型化を招いてしまう。
【００１０】また、図２３の素子基板には、電気熱変換
素子０１２と、配線０１３とダイオード０１４と外部と
の接点が設けられており、電気熱変換素子に配線とダイ
オードとでマトリクス構成をとって電気供給する構成と
なっている。このようにダイオードマトリスク構成をと
ることで、外部との接点０１５の数を電気熱変換素子に
数ｎに対して２√ｎに少なくすることができる。
【００１１】しかしながら、このような配線構成を取っ
ても、上述のような階調記録を行うためのヘッドにおい
ては、電気熱変換素子数が増加するため、接続端子数は
かなり多くなってしまっていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、１つの
ノズル内に複数の発熱抵抗体を持つヘッドにおいて、電
気熱変換素子を複数にしたことによって吐出効率の低下
や所望の吐出量からのずれを生じてしまう。
【００１３】本発明は、このような課題を解決し、吐出
効率の向上、高階調、高画質記録を行うことが可能なイ
ンクジェットヘッド、インクジェットヘッドカートリッ
ジおよびインクジェット記録装置を提供することを目的
としている。
【００１４】また、１つのノズル内に複数の電気熱変換
素子を持つヘッドによって生じる基板上の電気的接点数
の増加、これに伴う基板の大型化を防止するインクジェ
ットヘッド、インクジェットヘッドカートリッジおよび
インクジェット装置を提供することを目的としている。
【００１５】また、さらに、前記インクジェットヘッド
カートリッジに良好にインクを注入することを目的とし
ている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するためになされたもので、１つのノズル（流路）内
に配された複数の発熱抵抗体の配置を最適化すること
で、上述の目的を達成する。
【００１７】また、このようなヘッドの発熱抵抗体を駆
動するための機能素子を同一基板に作り込むことで、素
子基板外部との電気的接点数を減らすことができるとと
ものに素子基板の小型化を図ることができる。また、こ
のような構成のインクジェットヘッドを用いたインクジ
ェットカートリッジに、本発明のインク注入法でインク
を注入することによって、繰り返しインクの充填が可能
であり、本発明のインクジェットカートリッジを長期に
よって使用することが可能となる。
【００１８】すなわち、本発明の第１の態様は、インク
を吐出するための吐出口を有する液流路と、一つの液流
路に対応してインクを吐出させるための発熱抵抗素子と
が複数設けられたインクジェットヘッドであって、前記
発熱抵抗素子の端部から、該発熱抵抗素子が設けられた
同じ液流路に設けられ該発熱抵抗素子に隣接する発熱抵
抗素子端部までの距離が１６μｍ以下であることを特徴
とするインクジェットヘッドである。
【００１９】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記距離は８μｍ以下、もしくは６μｍ以下である
ことを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００２０】本発明の第３の態様は、第１の態様におい
て、前記発熱抵抗素子のそれぞれは長方形の形状である
ことを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００２１】本発明の第４の態様は、第１の態様におい
て、前記１つの液流路に対応して設けられる発熱抵抗素
子の数は２つであることを特徴とするインクジェットヘ
ッドである。
【００２２】本発明の第５の態様は、第１の態様におい
て、前記複数の発熱抵抗素子が設けられた素子基板と同
一の素子基板に、前記発熱抵抗素子を駆動するためのシ
フトレジスタ回路とラッチ回路とが作り込まれているこ
とを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００２３】本発明の第６の態様は、第１の態様におい
て、インクの吐出は前記発熱抵抗素子に沿った方向にな
されることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００２４】本発明の第７の態様は、第１ないし第６の
態様の何れかに記載のインクジェットヘッドと、該イン
クジェットヘッドに供給するためのインクを保持するイ
ンク容器とを有することを特徴とするインクジェットヘ
ッドカートリッジである。
【００２５】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記インク容器と前記インクジェットヘッドとは着
脱可能であることを特徴とするインクジェットヘッドカ
ートリッジである。
【００２６】本発明の第９の態様は、第１ないし第６の
態様の何れかに記載のインクジェットヘッドと、被記録
媒体を搬送するための搬送手段を有することを特徴とす
るインクジェット装置である。
【００２７】本発明の第１０の態様は、第１ないし第６
の態様の何れかに記載のインクジェットヘッドと、前記
インクジェットヘッドを駆動するための駆動信号供給手
段とを有することを特徴とするインクジェット装置であ
る。
【００２８】本発明の第１１の態様は、第７の態様に記
載のインクジェットヘッドカートリッジを構成するイン
ク容器であって、インクが再注入されていることを特徴
とするインク容器である。
【００２９】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明について詳
細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるこ
とはなく、本発明の目的が達成され得るものであればよ
い。また、本実施例においては吐出に利用される液体と
して、インクを例として取り上げているが、これに限ら
れることなく、本発明を利用して吐出可能な液体であれ
ば、いかなる液体でもよい。
【００３０】なお、本発明の実施例を説明する前に、本
発明をなすにあたって発明者らが得た知見について説明
する。
【００３１】図１は、素子基板に設けられた電気熱変換
素子の形状を示すための平面図（ａ）とＡ−Ａ断面図
（ｂ）である。
【００３２】電気熱変換素子は、熱を発生する発熱抵抗
素子（以下、吐出ヒータとも称す。）２と、この吐出ヒ
ータ２に薄膜プロセスによって接続された電極３Ａ，３
Ｂとで構成されている。そして、前記２つの電極間に電
圧を印加することで、吐出ヒータ２に電流を流し発熱さ
せる。吐出ヒータ２で生じた熱は図１（ａ）で示す矢印
１０７の方向、すなわち、平面方向に放熱するものと、
同図（ｂ）で示す断面方向で放熱する成分がある。吐出
ヒータ２は熱伝導性の低い材料で構成される蓄熱層１０
５とインクに対するヒータの保護のために構成される保
護層１０３、および発泡したインクが消泡する際に生ず
る衝撃波に対する耐キャビテーション層１０４で挟まれ
たサンドイッチ構造となっている。基体１０６としては
シリコン結晶等が用いられる。それぞれの層の厚みは、
吐出ヒータ２の熱がより効率よくインク１０８に伝えら
れるように決められる。本発明の場合は、耐キャビテー
ション層１０４は０．１〜１．０μｍ、保護層１０３は
０．３〜２．０μｍ、蓄熱層１０５は０．５〜５．０μ
ｍ程度のものが用いられ、基体１０６は０．５〜１．０
ｍｍが一般的である。
【００３３】今、耐キャビテーション層１０４とインク
１０８の接する面の温度が約３００℃でインク１０８が
発泡を開始するため、この面が３００℃以上で安定的に
発泡する温度に設定される。これに対し吐出ヒータ２
は、耐熱温度や前記保護層１０３や蓄熱層１０５との熱
膨張係数の差による応力のため、前記表面温度約７００
〜８００℃を越えると耐久性が急激に悪くなる。したが
って、表面温度をこの範囲にコントロールすることが望
ましい。
【００３４】これを、図２の表面温度分布を用いて説明
する。ここでａ−ａ′が図１（ａ）のヒータ幅に対応す
るもので、耐キャビテーション層１０４の表面温度分布
をＴｅｍｐＡで示す。ΔＴ1 は発泡開始温度で約３００
℃であり、ΔＴ2 は耐久性が急激に変化する温度であ
り、用いる薄膜材料によって変化するが、通常約７００
〜８００℃である。ＴｅｍｐＡでΔＴ1 〜ΔＴ2 温度領
域の範囲が実際に表面でインクが発泡する領域であり、
ｂ−ｂ′で示される範囲である。ここで、吐出ヒータ中
央部を温度分布はフラットであり、ここでの発泡は極め
て安定的に発泡／消泡が繰り返されるためこの領域が大
きい方が安定的な印字性能を得ることができる。ヒータ
の端部に近づくと、図１で示すように平面方向の放熱が
あるため徐々に温度が低くなってゆき、ＷA では吐出ヒ
ータ上でありながらインクを発泡させられない非発泡領
域となる。さらに吐出ヒータ外側は前記平面方向の放熱
により、いくらかの昇温がある。このように温度分布
は、指数関数的な広がりのカーブを持つが、これが生じ
るために吐出ヒータの周囲には前述のようにインクを発
泡させられない、幅が約８μｍ程度の非発泡領域が存在
する。インクの吐出効率を向上させるためにこの領域を
小さくするには全体温度を高くすれば良いがその場合に
は、吐出ヒータ中央の最高温度領域が耐久性悪化温度す
なわちΔＴ2 を越えてしまい、吐出ヒータの寿命が低下
してしまうため、全体温度を高くすることで小さくする
ことはなかなかできない。
【００３５】（実施例１）図３で示すような１つの流路
（ノズルともいう）３１内に複数の吐出ヒータを有する
構成の場合、複数の発熱抵抗体の配置を最適化すること
でその温度分布を図４のようにすることができ、ヒータ
をΔＴ1 〜ΔＴ2 の安定領域の温度を保ちながら非発泡
領域を小さくすることができる。
【００３６】図３の２つのヒータ間のＢ−Ｂライン上の
温度分布は図４のようになり、それぞれの吐出ヒータ２
Ａ，２Ｂが単独で駆動された温度は、ＴｅｍｐＡ，Ｔｅ
ｍｐＡ′のようになり従来通りの分布を持つが、同時に
駆動された場合、ヒータ端部で指数関数的に広がる温度
分布が重なり合い、トータルの温度分布はＴｅｍｐＢの
ようになりヒータの有効発泡領域は従来のＡに対しＢの
ように大きくなる。つまり、非発泡領域を小さくし、発
泡効率を高めることができる。非発泡領域は通常ａ−ｂ
で約８μｍほどであるが、本発明のように２つのヒータ
間の距離を１２μｍにした場合、約５μｍ程度に小さく
できる。このヒータ間距離は小さければ小さいほど有効
になるが、一方のヒータの温度分布ＴｅｍｐＡのΔＴ＝
０となる点が一方の吐出ヒータに差し掛かる点、すなわ
ち、ｄ≦１６μｍであれば、有効発泡面積が拡大する効
果が得られる。さらに、前記ＴｅｍｐＡのΔＴ＝０ポイ
ントが一方のヒータの有効発泡領域までおよぶヒータ間
距離であれば、より効果的である。このような条件はｄ
≦８μｍである。さらに、ｄ＝６μｍであると、２つの
ヒータの非発泡領域の幅８μｍからの放熱による昇温が
２倍となり、温度分布ＴｅｍｐＢでの最低温度点はΔＴ
1 のレベルを越えるため非発泡領域はほとんど小さくな
るが、より望ましくは、ｄ≦４μｍであれば、よりフラ
ットな温度分布で安定的に発泡領域が確保できる。ま
た、ヒータ幅も図２のＴｅｍｐＡから見ると、２・ＷA
すなわち１６μｍ以下だと発泡領域はフラット面がなく
なり、不安定領域と耐久悪化領域間で有効な領域がほと
んど小さくなるが、本発明のようにマルチヒータの場
合、上記理由から１６μｍ以下のヒータでも安定した有
効発泡領域が得られる。
【００３７】このように非発泡領域が小さくなることに
より、次の効果がでる。
【００３８】１．所定の吐出量を出すのにヒータサイズ
を小さくできる分、省エネルギーになるため、電源やド
ライバコストの低減になる・ ２．非発泡領域での発熱は無駄なエネルギーでヘッドを
より昇温させるため、温度依存性のあるインクは粘度低
下によって吐出量が変動し印字品位が劣化するが、非発
泡領域が小さくなれば劣化を抑えることができる。
【００３９】以上のことは、小さいヒータや幅の狭いヒ
ータでより顕著となる。
【００４０】（実施例２）先の実施例では、１つのノズ
ル内に配された複数の発熱抵抗体（吐出ヒータ）の配置
を最適化することで、発熱抵抗体の非発泡領域を減少さ
せる構成について説明した。本実施例では、このように
１つのノズル内に複数の発熱抵抗体を配する形態のヘッ
ドでこれらの発熱抵抗体を効率よく駆動すると共に素子
基板の小型化を図るための素子基板の回路について説明
する。
【００４１】なお、本実施例で用いる「基板上」とは基
板の表面近傍の内部をも含めて示す言葉として用いてい
る。
【００４２】図５は本発明の一実施例に係るインクジェ
ットヘッドの素子基板を構成する素子の配置を示す。素
子基板の上にはノズル壁５が設けられ、各ノズル壁５の
間の１個の吐出ノズル内には大きな発熱抵抗体（以下、
吐出ヒータと略称する）２ａと小吐出ヒータ２ｂの２つ
の吐出ヒータが先の実施例の条件で配置されている。そ
れぞれの吐出ヒータはスルーホール４を介して吐出ヒー
タの下層の層間絶縁膜の下にあるコモン配線１と接続さ
れて、このコモン配線１より電圧を印加される。配線
６，７はそれぞれ、大吐出ヒータ２ａおよび小吐出ヒー
タ２ｂとスイッチングトランジスタ１１および１０とを
スルーホール１６を介し接続する。
【００４３】スイッチングトランジスタ１０および１１
も、ヒータ下層の層間絶縁膜の下に配置される。さらに
トランジスタ１０および１１のＯＮ／ＯＦＦを制限する
ため、信号配線１７および１８がトランジスタ１０およ
び１１とシフトレジスタ・ラッチ回路１９および２０に
接続されている。これにより、ヒータの駆動を、シフト
レジスタ・ラッチ回路でとり込んだデータによりトラン
ジスタをＯＮ／ＯＦＦさせて制限する。また、グランド
配線１２，１３，１４および１５はそれぞれスイッチン
グトランジスタ８，９，１０および１１のエミッタに接
続される。図５では、２ノズル分の構成を示したが、基
板全体の配置構成を図６に示す。図６で、素子基板１は
図２で示す１回構成のセル２５の連続配置で構成され
る。コモン配線２３はコモン縦配線２２により接点２４
に接続され外部電源からの供給を受ける。グランド配線
１２，１３，１４および１５はグランド縦配線２１によ
り接点２４に接続される。図５および図６のそれぞれの
等価回路を図７および図８に示す。図７ではシフトレジ
スタ・ラッチ回路１９および２０を詳細に示す。シフト
レジスタ３６には、ＣＬＫ信号線３７とシリアルデータ
線３５とが入力され、シリアルデータをクロック信号に
よりシフトレジスタ３６に展開する。シフトレジスタ３
６に入力されたデータはラッチ３３にラッチ信号線３４
からのラッチ信号で保持される。次に、イネーブル信号
３２はＡＮＤゲート３１に接続され、ラッチ３３のデー
タをトランジスタ１１に印加するタイミング信号を入力
する。イネーブル信号３２が２本あるため吐出ヒータ２
ａおよび２ｂは同時でもタイミングをずらしても駆動可
能である。図８は図７のセルを連続配置した基板２３の
全体構成の等価回路である。ここで、デコーダ回路３８
とデコーダ信号線３９とがあるが、これは駆動のタイミ
ングを様々にするためのもので、これによりイネーブル
信号３２を複数持たず少ない接点で多くのタイミングで
駆動することができる。これらの基本的なタイミングチ
ャートを図９に示す。
【００４４】次に、この素子基板を用いたインクの吐出
量の制御を図１０に示す。（ａ）に示すように、ノズル
壁１０９で挟まれた吐出ノズル１０４にはインクが満た
されており、吐出ヒータ２ａおよび２ｂを加熱発泡する
と発泡圧力によりオリフィス４０よりインクが吐出され
る。（ｂ）は小吐出ヒータ２ｂが加熱発泡され、小発泡
１１３により小ドロップ１１４が吐出された状態を示
す。このときの吐出量を約３０ｎｇとする。次に、
（ｃ）は大吐出ヒータ２ａが加熱発泡され、大発泡１１
２により大ドロップ１１５が吐出された状態を示す。大
吐出ヒータ２ａは小吐出ヒータ２ｂの面積の２倍で設計
すれば、吐出量はヒータ面積に比例するため、約６０ｎ
ｇの吐出量となる。（ｄ）は小吐出ヒータ２ｂ、大吐出
ヒータ２ａをともに加熱発泡した状態を示す。この場
合、吐出ヒータ面積は小吐出ヒータ（（ｂ）の場合）の
３倍となり吐出量も３０ｎｇの３倍の９０ｎｇとなる。
このような吐出量で画像を形成した場合を、反射濃度で
示したものが図１１である。濃度はインク吐出量に比例
するため、３種の濃度を得ることになる。すなわち、２
つの大小ヒータで４値の階調制御を実現している。
【００４５】（実施例３）次に、以上説明したヘッドの
構成を具体的に説明する。ノズルまわりの構成は図１２
および図１３で示す。両者は、それぞれエッジシュータ
タイプとサイドシュータタイプと呼ばれる構成であり、
流路１０４内のインクを吐出ヒータ３および４で加熱発
泡して、側方（エッジシュータタイプ）あるいは上方
（サイドシュータタイプ）に開放された吐出口４０から
吐出させるものである。素子基板１はベースプレート４
１に接着されており、ノズル壁５は天板１０１に設けら
れている。
【００４６】図１４は図１５の基板とやや異なるが基本
的な構成である。吐出ヒータ２ａ，２ｂの下には層間絶
縁膜５１がありヒータ側のアルミ配線Ｂ（配線６，７）
とアルミ配線Ａ（コモン配線１、グランド１４，１５）
とを絶縁している。トランジスタ１０，１１はラッチ３
３とＡＮＤゲート３１とを介してシリコン層５３で接続
される。トランジスタ１０，１１、ＡＮＤゲート３１、
ラッチ３３およびシフトレジスタ３６はシリコン層５３
内に構成されている。
【００４７】（実施例４）図１５は本発明のインクジェ
ットヘッドと、このインクジェットヘッドに供給するた
めのインクを保持したインク容器とを分離可能に接続し
たインクジェットヘッドカートリッジである。
【００４８】なお、このインクジェットヘッドカートリ
ッジを構成するインク容器へのインクの注入は、次のよ
うに行えばよい。
【００４９】インク容器にインク供給パイプ等を接続す
ることでインクを導入するインク導入路を形成し、この
インク導入路を介してインク容器にインクを注入すれば
よい。インク容器側にインク供給口としては、インクジ
ェットヘッド側への供給口、大気連通口や、インク容器
の壁面にあけた穴等を用いればよい。
【００５０】（実施例５）図１６は、以上のように構成
されるインクジェット記録ヘッドが搭載されるインクジ
ェット記録装置の一例の概観図を示す。このインクジェ
ット記録装置ＩＪＲＡは、駆動モータの２０１０の正逆
回転に連動して駆動力伝達ギア２０２０，２０３０を介
して回転するリードスクリュー２０４０を有する。イン
クジェット記録ヘッドとインクタンクとが一体化された
インクジェットカートリッジＩＪＣが載置されるキャリ
ッジＨＣは、キャリッジ軸２０５０およびリードスクリ
ュー２０４０に支持され、リードスクリュー２０４０の
ら線溝２０４１に対して係合するピン（不図示）を有し
ており、リードスクリュー２０４０の回転に伴って、矢
印ａ，ｂ方向に往復移動される。２０６０は紙押え板で
あり、キャリッジ移動方向にわたって紙Ｐをプラテンロ
ーラ２０７０に対して押圧する。２０８０および２０９
０はフォトカプラで、これらは、キャリッジＨＣに設け
られたレバー２１００のこの域での存在を確認してモー
タ２０１０の回転方向切換等を行うためのホームポジシ
ョン検知手段として動作する。２１１０は記録ヘッドの
前面をキャップするキャップ部材であり、支持部材２１
２０により支持されている。２１３０はこのキャップ内
を吸引する吸引手段であり、キャップ内開口を介して記
録ヘッドの吸引回復を行う。記録ヘッドの端面をクリー
ニングするクリーニングブレード２１４０は、前後方向
に移動可能に部材２１５０に設けられており、これらは
本体支持板２１６０に支持されている。ブレード２１４
０はこの形態に限定されず、周知のクリーニングブレー
ドが本例に適用できることはいうまでもない。また、２
１７０は吸引回復の吸引を開始するためのレバーであ
り、キャリッジＨＣと係合するカム２１８０の移動に伴
って移動するようになっており、これにより駆動モータ
２０１０からの駆動力がクラツチ切換等の公知の伝達手
段で移動制御される。
【００５１】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジＨＣがホームポジシヨン側領域に
きたときにリードスクリュー２０４０の作用によってそ
れらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されて
いるが、周知のタイミングで所望の作動を行うようにす
れば、本例には何れも適用できる。上述における各構成
は単独でも複合的に見ても優れた発明であり、本発明に
とって好ましい構成例を示している。
【００５２】図１７に本発明の関連技術である長寿命ヒ
ータの基本構成を示す。（ａ）に示すように、この場
合、幅方向に並べられた第１ヒータ４２と第２ヒータ４
３とは同じヒータサイズである。したがって、第１ヒー
タ４２を加熱して発泡１２０により吐出した場合の
（ｂ）と第２ヒータ４３を加熱して発泡１２１により吐
出した場合（ｃ）とのドロップレット１１７，１１８は
同じ吐出量である。これは同じ吐出データを２つのヒー
タで交互に打ち分けることでヒータ寿命を２倍にするも
のである。また、交互でなく、第１ヒータ４２をはじめ
使用し、第１ヒータ４２が断線またはあるパルス数がカ
ウントされた時に第２ヒータ４３を使いはじめるように
してもよい。
【００５３】（実施例６）図１８に８値階調制御の例を
示す。（ａ）に示すように、この場合、幅方向に並べら
れた小吐出ヒータ２ｃ、中吐出ヒータ２ｂおよび大吐出
ヒータ２ａのヒータサイズの関係はそれぞれ１：２：４
である。この３つのヒータの組み合せにより吐出量を１
０ｎｇステップで０〜７０ｎｇまで制御でき、これによ
り画品位を高められる。この制御の状態を（ｂ）に示
す。
【００５４】同様にヒータを４種用いれば１６階調も実
現でき、ヒータ種をｘ種とすれば２x 階調が実現でき
る。なお、本実施例の吐出ヒータも実施例１の吐出ヒー
タの配置を用いている。
【００５５】（実施例７）図１９はアナログ階調のため
の構成である。本実施例は、インクジェット記録ヘッド
のインクの温度が吐出量に影響を及ぼすことを利用し、
インク温度を制御して所定の吐出量にコントロールする
ことができるようにしたものである。
【００５６】図１９に示すように、本実施例では、幅方
向に並べられた大小の吐出ヒータ３および４の吐出方向
前方にインク予備加熱ヒータ４４が設けられている。本
実施例では、インクの温度が高い場合にインク粘度が下
がって同じ発泡パワーでもより多くのインクを吐出でき
ることを利用し、ノズル内にインク予備加熱ヒータ４４
を用いてインクを予備加熱することで吐出量に微妙な変
化をつけることができる。例えば、図２０のように、イ
ンク予備加熱ヒータ４４に印加する信号Ａでインク温度
を上昇させ、吐出ヒータ２ａまたは２ｂに信号Ｂを印加
して吐出させる。この際、Ｃ点はインクの発泡する温度
でありインク予備加熱ヒータ４４はこの温度を越えな
い。この方式をとれば、図２２のように実施例１ではデ
ジタル階調のものをアナログ的階調にすることが可能と
なる。
【００５７】また、ヘッド温度によって吐出量が変化し
てしまうのを、インク予備加熱ヒータ４４で吐出ノズル
１０４内のインク温度を制御することで所定の吐出量に
コントロールすることも可能である。吐出量コントロー
ルの従来の方法には、ヒータ１つの場合メインの印加パ
ルスの前にプレパルスを印加して予備加熱する場合があ
るが、プレパルスが大きいと発泡を開始してしまうので
ある値以上はインク加熱できない。これに対し、本実施
例ではインク予備加熱ヒータ４４は吐出ヒータと独立し
ているためヒータの単位面積当りのパワーを発泡しない
程度に下げることが可能なため、単位面積当りのパワー
を下げた大きなヒータでインクを予備加熱し、吐出量コ
ントロールの効果を高めることができる。
【００５８】
【発明の効果】以上説明したように、１つのノズルに複
数ヒータを設け、基板内に機能素子を設けたことで次の
効果を得ることができた。
【００５９】１．所定の吐出量を出すのにヒータサイズ
を小さくできる分、省エネルギーになるため電源やドラ
イバコストの低減になる。
【００６０】２．非発泡領域での発熱は無駄なエネルギ
ーでヘッドをより昇温させるため、温度依存性のあるイ
ンクは粘度低下によって吐出量が変動し印字品位が劣化
するが、非発泡領域が小さくなれば劣化を抑えることが
できる。
【００６１】３．コストアップやヘッドおよび装置の小
型化を実現しつつ画像の階調制御が可能である。
【００６２】４．電気熱変換素子の寿命を短くすること
なく階調制御が可能である。
【００６３】５．データ数が少なくても階調制御が可能
であり（ｘｂｉｔで２x 階調）、データ転送時間の短縮
とメモリコストダウンを図ることができる。
【００６４】６．ノズルの駆動周波数を上げずに階調制
御可能である。
【００６５】７．画素の位置をずらさないので、画質の
劣化がない。
【００６６】８．同一サイズのヒータを設けて打ち分け
ることで寿命アップが可能である。 ９．発泡しないヒータを設けることで、吐出量制御の効
果を高めることができる。
【００６７】また、特筆すべきは、これらの効果を得な
がら、基板内に機能素子を設けているためにコストアッ
プがほとんどなく小型化が実現できる点である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気熱変換素子の発泡領域を説明するための図
である。
【図２】電気熱変換素子の発泡領域を説明するための図
である。
【図３】複数の電気熱変換体を１つの流路内に配した構
造を説明した図である。
【図４】図３における電気熱変換素子の発泡領域を説明
するための図である。
【図５】本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの基体を構成する基板上の素子配置を示す図であ
る。
【図６】図５のインクジェット記録ヘッドの基体を構成
する基板の全体構成を示す図である。
【図７】図５の等価回路を示す図である。
【図８】図６の等価回路を示す図である。
【図９】一実施例に係るインクジェット記録ヘッドの駆
動のタイミングチャートを示すを示す図である。
【図１０】一実施例に係るインクジェット記録ヘッドの
インクの吐出状態の制御の例を示す図である。
【図１１】図１０の制御により画像を形成した場合の反
射濃度を示す図である。
【図１２】本発明の一実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの構成の一例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの構成の一例を示す図である。
【図１４】図５の変形例を示す示す図である。
【図１５】本発明のヘッドを用いたインクジェットヘッ
ドカートリッジである。
【図１６】本発明のインクジェット記録ヘッドが搭載さ
れるインクジェット記録ヘッドの構成の一例を示す図で
ある。
【図１７】本発明の他の実施例に係るインクジェット記
録ヘッドの構成の一例を示す図である。
【図１８】本発明のインクジェット記録ヘッドの８値階
調の制御の一例を示す図である。
【図１９】本発明のインクジェット記録ヘッドのアナロ
グ階調のための構成の一例を示す図である。
【図２０】図１９の構成の制御の一例を示す図である。
【図２１】図１９の構成による反射濃度の一例を示す図
である。
【図２２】従来のインクジェットヘッドの基板の構成の
等価回路を示す図である。
【図２３】従来のインクジェットヘッドの基板構成の等
価回路を示す図である。
【符号の説明】
１ コモン配線２Ａ，２Ｂ，２ａ，２ｂ 電気熱変換素
子（ヒータ） ６，７ 配線 ８，９，１０，１１ スイッチングトランジスタ １２，１４，１５ グランド配線 １７，１８ 信号配線 １９，２０ シフトトランジスタ・ラッチ回路 ２１ グランド縦配線 ２２ コモン縦配線 ２３ 基板 ２４ 接点 ２５ セル ３１ ＡＮＤゲート ３２ イネーブル信号 ３３ ラッチ ３４ ラッチ信号線 ３５ シリアルデータ線 ３６ シフトレジスタ ３７ ＣＬＫ信号線 ３８ デコーダ回路 ３９ デコーダ信号線 ４０ オリフィス ４１ 基板 ４２，４３，４５，４６ ヒータ ４４ インク予備加熱ヒータ ５１ 層間絶縁膜 ５３ シリコン層 １０４ 吐出ノズル １０９ ノズル壁 １１２ 大発泡 １１３ 小発泡 １２０，１２１ 発泡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室岡 文夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 古川 達生 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 丸 博之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 泉田 昌明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 笠本 雅己 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 河合 潤 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 上山 雄次 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 荒島 輝雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 益田 和明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを吐出するための吐出口を有する
    液流路と、一つの液流路に対応してインクを吐出させる
    ための発熱抵抗素子とが複数設けられたインクジェット
    ヘッドであって、 前記発熱抵抗素子の端部から、該発熱抵抗素子が設けら
    れた同じ液流路に設けられ該発熱抵抗素子に隣接する発
    熱抵抗素子端部までの距離が１６μｍ以下であることを
    特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 前記距離は８μｍ以下、もしくは６μｍ
    以下であることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
    ットヘッド。
  3. 【請求項３】 前記発熱抵抗素子のそれぞれは長方形の
    形状であることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
    ットヘッド。
  4. 【請求項４】 前記１つの液流路に対応して設けられる
    発熱抵抗素子の数は２つであることを特徴とする請求項
    １記載のインクジェットヘッド。
  5. 【請求項５】 前記複数の発熱抵抗素子が設けられた素
    子基板と同一の素子基板に、前記発熱抵抗素子を駆動す
    るためのシフトレジスタ回路とラッチ回路とが作り込ま
    れていることを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
    トヘッド。
  6. 【請求項６】 インクの吐出は前記発熱抵抗素子に沿っ
    た方向になされることを特徴とする請求項１記載のイン
    クジェットヘッド。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６の何れかに記載のイン
    クジェットヘッドと、該インクジェットヘッドに供給す
    るためのインクを保持するインク容器とを有することを
    特徴とするインクジェットヘッドカートリッジ。
  8. 【請求項８】 前記インク容器と前記インクジェットヘ
    ッドとは着脱可能であることを特徴とする請求項７記載
    のインクジェットヘッドカートリッジ。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし６の何れかに記載のイン
    クジェットヘッドと、被記録媒体を搬送するための搬送
    手段を有することを特徴とするインクジェット装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし６の何れかに記載のイ
    ンクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを駆
    動するための駆動信号供給手段とを有することを特徴と
    するインクジェット装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７に記載のインクジェットヘッ
    ドカートリッジを構成するインク容器であって、インク
    が再注入されていることを特徴とするインク容器。
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