JPH08224875A - インクジェット記録ヘッド用基体、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モノクロ用の記録ヘッドとカラー用の記録ヘッ
ドとに共通に利用でき、かつ色数や各色に割り当てる発
熱体の数を柔軟に増減でき、低コストで高密度記録に対
応できるインクジェット記録ヘッド用基体を提供する。 【構成】複数の発熱体３０２を等間隔で配列する。モノ
クロ用の記録ヘッドを構成する場合には全ての発熱体３
０２をそれぞれ吐出口に対応させる。カラー用の記録ヘ
ッドを構成する場合には、各色それぞれの共通液室及び
液流路の形成領域（太線４６１ａ〜４６１ｃ）ごとに発
熱体３０２を当該色に割り当てる。このとき、色間の領
域３２１ａ,３２１ｂにも発熱体３０２が配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーを利用し
てインクを吐出口から記録媒体に吐出させることにより
記録を行うインクジェット記録ヘッドと、この記録ヘッ
ドに用いられる基体と、この記録ヘッドを用いたインク
ジェット記録装置に関する。ここで記録媒体としては、
布帛、糸、紙、シート材など、インクが供与されてその
インクを支持し得るもであれば任意のものが含まれる。
また、インクジェット記録装置としては、単体で使用さ
れるもののみならず、各種情報処理装置やその出力装置
としてのプリンタが含まれる。

【０００２】

【従来の技術】微細な吐出口からインクを吐出・飛翔さ
せて記録を行うインクジェット記録方法は、記録時に発
生する騒音を無視できる程度に小さくでき、高速プリン
トが可能であり、しかも特別な処理を必要とせずにいわ
ゆる普通紙に定着して記録できるなどの点において関心
を集めている。インクジェット記録を行うための方法と
していくつか提案されているが、その中で、例えば特開
昭54-51837号公報ないしはドイツ公開(DOLS)第2843064
号公報に記載されているインクジェット記録方法は、熱
エネルギーを液体（インク）に作用させることによって
インク吐出のための原動力を得るという点において、他
のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有してい
る。

【０００３】すなわち、上記の各公報に開示されている
記録方法では、熱エネルギーの作用を受けた液体が急峻
な体積の増大を伴う状態変化を起こし、この状態変化に
よる作用力によって、記録ヘッド部の先端に設けられた
オリフィス（吐出口）から液体が吐出されて飛翔的液滴
が形成され、この液滴が記録部材に付着することによっ
て記録が行われる。ことに前出のDOLS第2843064号公報
に開示されているインクジェット記録方法は、いわゆる
ドロップ・オン・デマンド法に極めて有効に適用できる
ばかりでなく、フルラインタイプの記録ヘッドすなわち
記録媒体の全幅に対応する長さを有して多数の吐出口が
一列に配列した記録ヘッドを容易に具現化でき、さらに
吐出口密度を高めることができるので、高解像度、高品
質の画像を高速で得られるという特徴を有している。

【０００４】このような記録方法が適用されるインクジ
ェット記録装置の記録ヘッド部は、液滴を吐出するため
に設けられた吐出口とこの吐出口に連通する液流路から
なるインク吐出部と、熱エネルギーを発生するための電
気熱変換体（発熱体）を備えた記録ヘッド用基体とから
構成されている。液流路は、液滴を吐出するための熱エ
ネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の
一部としている。

【０００５】記録ヘッドには複数の吐出口が設けられる
のが普通であるから、これに対応して記録ヘッド用基体
には、複数の発熱体が一列に配列される。このような記
録ヘッド用基体として、一列に配列された複数の発熱体
の他に、発熱体と１対１で対応して発熱体を画像データ
に応じてそれぞれ駆動するためのドライバと、直列（シ
リアル）に入力される画像データを各ドライバに並列に
出力するためのシフトレジスタと、シフトレジスタから
の出力を一時的に記憶するラッチ回路とを同一基板上に
設けたものも開発されている。シフトレジスタの段数
は、発熱体の数と同一にされる。同一基板上にこれら回
路を組み込んだ記録ヘッド用基体は、例えば、シリコン
基板を用いてこの基板にＢｉ−ＣＭＯＳ構成（バイポー
ラトランジスタとＣＭＯＳトランジスタを混在させた構
成）のＩＣ（集積回路）をモノリシックに形成し、さら
に発熱部としての発熱体を形成することによって製造さ
れる。

【０００６】図１０は、このような記録ヘッド用基体の
内部等価回路図である。この基体は、一列に配列された
例えば６４個の発熱体（発熱素子）６０１を有するもの
であって、各発熱体６０１に１対１に対応するように、
ドライバであるパワートランジスタ６０２が設けられて
いる。各発熱体６０１の一端は、発熱体駆動電源用の端
子６１０に共通に接続され、他端は、対応するパワート
ランジスタ６０２のコレクタにそれぞれ接続されてい
る。パワートランジスタ６０２のエミッタはコモン端子
１１１に共通接続されている。各パワートランジスタ６
０２のオン時間は、ヒートパルス幅入力端子６０７に入
力するパルス信号に応じて制御される。また、外部から
の画像データがシリアルデータとして入力するシフトレ
ジスタ６０４が設けられ、シフトレジスタ６０４の出力
側にはラッチ回路６１７が設けられている。シフトレジ
スタ６０４は、クロック入力端子６０５とデータ入力端
子６０６に接続しており、クロック入力端子６０５に入
力するクロックに応じてシフト動作を行う。そして、シ
フトレジスタ６０４やラッチ回路６１７などで代表され
るロジック回路部分に電源を供給するための電源端子６
０８とグランド端子６０９が設けられている。以上が、
最小限必要な構成要素である。

【０００７】ところで、インクジェット記録ヘッドとし
ては、同時にインクを吐出する吐出口の数を減らすこと
によって、インクタンクから液流路へのインクのリフィ
ル（再充填）が記録品位に及ぼす影響が防止され、高品
位記録が可能となる。そこで、記録ヘッドをいくつかの
ブロック（この例では８ブロック）に分割し、かつ隣接
する吐出口が同時にインクを吐出することがないように
配慮する。そのため、３ビットのブロック選択信号が並
列に入力する端子６１４〜６１６と、端子６１４〜６１
６に入力したブロック選択信号を各ブロックごとの信号
にデコードするためのデコーダ６１８と、奇数番目素子
選択信号及び偶数番目素子選択信号がそれぞれ入力する
端子６１２,６１３と、各パワートランジスタ６０２に
それぞれ対応するアンド回路６１９とが設けられてい
る。各アンド回路６１９は、４入力タイプのものであっ
て、対応するブロックについてデコーダ６１８が出力す
る信号とヒートパルス幅入力端子６０７に入力するパル
ス信号と奇数番目素子選択信号と偶数番目素子選択信号
との論理積に基づいて、対応するパワートランジスタ６
０２を駆動する。この基体においては、パワートランジ
スタ６０２はバイポーラプロセスで形成され、ロジック
回路部分（シフトレジスタ６０４やラッチ回路６１７の
他、デコーダ６１８、アンド回路６１９を含む）はＣＭ
ＯＳプロセスで形成されている。

【０００８】この記録ヘッドを有する記録装置では、画
像データがデータ入力端子６０６を介してシフトレジス
タ６０４に直列に入力してパラレルデータに変換され、
このパラレルデータはラッチ回路６１７において一時的
に記憶される。そして、ラッチ回路６１７の出力とブロ
ックを選択する信号と偶数番目／奇数番目を選択する信
号との全ての論理積をアンド回路６１９でとり、アンド
回路６１９の出力がオンの時のみパワートランジスタ６
０２がオンとなり、発熱体６０１が駆動され、駆動され
た発熱体６０１に対応する液流路中のインクが加熱さ
れ、吐出口からインクが吐出し記録が行われる。

【０００９】インクジェット記録装置では、同一の記録
ヘッドに異なる色に対応する吐出口を配置することによ
って、容易にカラー記録を実現できる。例えば、シア
ン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の吐出口を備
えることによって、フルカラーの記録が可能になる。図
１１はフルカラー記録のための記録ヘッド用基体の構成
を示す平面図である。この基体７０１は、略長方形状で
あって、一方の長辺に沿って、色ごとに群をなして複数
の発熱体７０２ａ〜７０２ｄが一列に配列している。こ
のうち、発熱体７０２ａはブラックに対応し、他の発熱
体７０２ｂ〜７０２ｄはそれぞれシアン、マゼンタ、イ
エローに対応しており、色ごとの境界となる領域７１９
（後述する分離壁７２５に対応する領域）には発熱体は
設けられていない。ブラックの発熱体７０２ａの数が他
の色に比べて多いのは、黒一色のみの記録（例えばモノ
クロの文書）を行うことが多いことを考慮したものであ
る。

【００１０】他方の長辺に沿って、外部回路との接続用
の複数のパッド７１０が配列している。パッド７１０側
の長辺から発熱体７０２ａ〜７０２ｄ側の長辺に向かっ
て、ラッチ回路やシフトレジスタの形成領域７０９、パ
ワートランジスタ（ドライバ）の形成領域７０３、そし
て各発熱体７０２ａ〜７０２ｄへの配線が形成される領
域７０４が、この順で形成されている。発熱体７０２ａ
〜７０２ｄが色ごとに分離して設けられていることによ
り、ラッチ回路やシフトレジスタ、パワートランジスタ
も、色ごとに分離して設けられている。図において、太
線の円は、後述するインク供給口７２２の位置を示し、
また太線７１８は、各色ごとの共通液室及び液流路の形
成領域を示している。

【００１１】記録ヘッド用基体は、液流路に対応する溝
部と吐出口とが形成された溝付天板と組み合わせること
により、記録ヘッドを構成する。図１２は、上述の４色
一体型の記録ヘッド用基体７０１と対になる溝付天板７
２０を示す斜視図である。溝付天板７２０は、吐出口が
形成されたオリフィスプレート７２１と、各色にそれぞ
れ対応する４つのインク供給口７２２が一体的に成形さ
れたものであり、各インク供給口７２２に対応して４つ
の凹部７２３が相互に分離壁７２５を介して形成されて
いる。各凹部７２３は、溝付天板７２０が基体と接合さ
れることにより、一時的にインクを保持するための共通
液室となるものであり、各共通液室にはそれぞれインク
供給口７２２を介して各色のインクが供給されるように
なっている。また、各凹部７２３とオリフィスプレート
７２１の吐出口を接続するように、それぞれ液流路を構
成するための複数の溝７２４が形成されている。基体上
の各発熱体は、この溝７２４に対応して配置している。

【００１２】図１３は、上述の記録ヘッド用基体７０１
と溝付天板７２０とを組み合わせて構成されたインクジ
ェット記録ヘッドを示す斜視図である。ベースプレート
７４０の端部に記録ヘッド用基体７０１を配置し、この
記録ヘッド用基体７０１を覆うように溝付天板７２０を
接合している。さらにベースプレート７４０上には、外
部接続用の配線基板７５０が設けられており、記録ヘッ
ド用基体７０１のパッド７１０と配線基板７５０とは、
ボンディングワイヤ７５１によって電気的に接続されて
いる。この記録ヘッドでは、発熱体を駆動することによ
って、その発熱体上のインクが急激に加熱されて対応す
る液流路内に気泡が発生し、この気泡の膨張によって、
オリフィスプレート７２１の対応する吐出口からインク
が吐出する。

【００１３】以上述べたように、この従来の４色一体型
のインクジェット記録ヘッドは、カラー用の記録ヘッド
用基体とインク吐出用の溝付天板とを組み合わせること
により、単一の記録ヘッドで多色の印字を可能としてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述す
るカラー用の記録ヘッド用基体は、４色一体型の記録ヘ
ッドを想定したものであり、モノクロ（単色）記録用の
記録ヘッドに流用することができない。したがって、モ
ノクロ用の記録ヘッドあるいはモノクロ用の記録装置を
製造するとなると、別途、モノクロ用の基体を用意しな
ければならないという問題点がある。さらに、カラー用
の基体であっても色の数を変化させたり、４色一体型で
あっても各色に割り当てる発熱体の数を増減したりする
場合にも、それに適合する基体を新たに設計して製造し
なければならないという問題点がある。

【００１５】本発明の目的は、モノクロ用の記録ヘッド
とカラー用の記録ヘッドとに共通に利用でき、かつ色数
や各色に割り当てる発熱体の数を柔軟に増減でき、低コ
ストで高密度記録に対応できるインクジェット記録ヘッ
ド用基体と、この基体を用いたインクジェット記録ヘッ
ドと、この記録ヘッドを用いたインクジェット記装装置
とを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッド用基体は、インクを吐出するために利用され
るエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子が配
列して設けられているインクジェット記録ヘッド用基体
において、単色のみの記録を行なうインクジェット記録
ヘッドにも複数色の記録を行なうインクジェット記録ヘ
ッドにも共通して使用される。

【００１７】本発明のインクジェット記録ヘッド用基体
においては、エネルギー発生素子を駆動するためのドラ
イバと画像データに対応してエネルギー発生素子に選択
的に駆動信号を印加するための論理回路とがモノリシッ
クに形成され、エネルギー発生素子が複数の群に分離す
ることなく一様な間隔で配列しているようにすることが
好ましい。また、エネルギー発生素子が、インク吐出用
の熱エネルギーを発生するための電気熱変換体であるよ
うにすることが好ましい。

【００１８】本発明の第１のインクジェット記録ヘッド
は、記録用のインクを吐出する吐出口と吐出口に連通す
る液流路と液流路に供給するインクを一時的に保持する
共通液室を構成する凹部とを備えた溝付天板と、インク
を吐出するために利用されるエネルギーを発生する複数
のエネルギー発生素子が液流路ごとに対応して複数個配
列して設けられているインクジェット記録ヘッド用基体
と、を接合することによって構成されるインクジェット
記録ヘッドにおいて、単一の共通液室を有する単色用の
インクジェット記録ヘッドと相互に分離された複数の共
通液室を有する複数色用のインクジェット記録ヘッドと
で、エネルギー発生素子の配置構成が同一である。この
場合、インクジェット記録ヘッド用基体に、エネルギー
発生素子を駆動するためのドライバと画像データに対応
してエネルギー発生素子に選択的に駆動信号を印加する
ための論理回路とがモノリシックに形成され、エネルギ
ー発生素子が複数の群に分離することなく一様な間隔で
配列しているようにすることが好ましい。また、単色用
のインクジェット記録ヘッドとして構成されるときは任
意のエネルギー発生素子に対応する画像データが入力可
能であり、複数色用のインクジェット記録ヘッドとして
構成されるときには、入力する画像データが液流路の群
の間のエネルギー発生素子を駆動させないものとされる
ようにすることが好ましい。

【００１９】本発明の第２のインクジェット記録ヘッド
は、複数色用のインクジェット記録ヘッドであって、記
録用のインクを吐出する吐出口と吐出口に連通する液流
路と液流路に供給するインクを一時的に保持する共通液
室を構成する凹部とを備えた溝付天板と、インクを吐出
するために利用されるエネルギーを発生する複数のエネ
ルギー発生素子が複数の群に分離することなく一様な間
隔で配列しているインクジェット記録ヘッド用基体と、
を接合することによって構成され、相互に分離した複数
の共通液室を有し、液流路が共通液室ごとに群を形成し
て配列するとともに１つの液流路に対して１つまたは複
数のエネルギー発生素子が対応し、かつ、液流路の群の
間の領域にもエネルギー発生素子が配置している。この
場合、インクジェット記録ヘッド用基体に、エネルギー
発生素子を駆動するためのドライバと画像データに対応
してエネルギー発生素子に選択的に駆動信号を印加する
ための論理回路とがモノリシックに形成されているよう
にすることが好ましい。

【００２０】さらに、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドにおいては、エネルギー発生素子がインク吐出用の熱
エネルギーを発生するための電気熱変換体であることが
好ましく、この場合、電気熱変換体によって印加される
熱エネルギーによりインクに生じる膜沸騰を利用して、
吐出口よりインクを吐出するようにすることが好まし
い。

【００２１】本発明のインクジェット記録装置は、上述
の本発明のインクジェット記録ヘッドを備え、記録信号
に基づいてインクを吐出口から吐出することにより記録
を行なう。

【００２２】

【作用】モノクロ用の記録ヘッド用基体とカラー用の記
録ヘッド用基体とを同一構成としているので、モノクロ
用かカラー用かで基体を作り分ける必要がなくなって、
低コスト化を達成できる。カラー用の記録ヘッドを構成
する場合であれば、同一の基体を用いて色数や各色に割
り当てる発熱体の数を柔軟に増減できる。

【００２３】

【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。

【００２４】図１は、本発明の一実施例のインクジェッ
ト記録ヘッド用基体の構成を模式的に示す断面図であ
る。この記録ヘッド用基体３０１は、上述の従来の基体
と同様の内部等価回路構成（図１０参照）となってお
り、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子である発熱体（電気熱変換体）を有す
る。そして、複数の発熱体と、発熱体を駆動するために
発熱体と１対１で設けられるパワートランジスタ（ドラ
イバ）と、シフトレジスタやラッチ回路等を含み入力す
る画像データに応じて各パワートランジスタを駆動する
ためのロジック回路部分とを同一のシリコン基板上に形
成した構成である。

【００２５】Ｐ型のシリコン基板２０１に対し、イオン
インプランテーションや拡散によりＡｓなどのドーパン
トを導入してＮ型埋込層２０２を形成し、これらの上層
にＮ型エピタキシャル層２０３を形成する。続いて、Ｎ
型エピタキシャル層２０３にＢ等の不純物を導入し、Ｐ
型ウエル領域２０４を形成する。その後、フォトリソグ
ラフィと酸化拡散及びイオンインプランテーション等の
不純物導入を繰り返すことにより、Ｎ型エピタキシャル
領域２０３にＰ−ＭＯＳトランジスタ２５０が構成さ
れ、Ｐ型ウエル領域２０４にＮ−ＭＯＳトランジスタ２
５１が構成される。Ｐ−ＭＯＳトランジスタ２５０及び
Ｎ−ＭＯＳトランジスタ２５１は、それぞれ厚さ数十ｎ
ｍのゲート絶縁膜２０８を介してＣＶＤ法で堆積したポ
リシリコンによるゲート配線２１５や、Ｎ型あるいはＰ
型の不純物をそれぞれ導入したソース領域２０５、ドレ
イン領域２０６などで構成されている。これらＰ−ＭＯ
Ｓトランジスタ２５０及びＮ−ＭＯＳトランジスタ２５
１によって、上述のロジック回路部分がＣＭＯＳ論理回
路として構成されている。一方、発熱素子（発熱体）を
駆動するドライバとなるＮＰＮ型パワートランジスタ２
５２は、同様の不純物導入及び拡散等の工程により、Ｎ
型エピタキシャル層２０３中にコレクタ領域２１１、ベ
ース領域２１２、エミッタ領域２１３等を設けることに
よって構成される。

【００２６】このようにシリコン基板２０１に形成され
た各素子は、フィールド酸化によって形成された酸化膜
分離領域２５３によって、相互に素子分離されている。
このフィールド酸化膜は、発熱体の発熱部２５５下にお
いては、一層目の蓄熱層２１４として作用する。

【００２７】上述したようにして各素子を形成した後、
ＣＶＤ法によってＰＳＧやＢＰＳＧ等からなる層間絶縁
膜２１６を堆積し、熱処理により平坦化処理を行ってか
らコンタクトホールを設けて一層目のアルミ配線２１７
を形成する。さらに、その後、プラズマＣＶＤ法によっ
てＳｉＯ等からなる層間絶縁膜２１８を堆積し、スルー
ホールを介して一層目のアルミ配線２１７と接続するよ
うに、抵抗層２１９と２層目のアルミ配線２２０を形成
する。発熱体では、抵抗層２１９とアルミ配線２２０と
が同一パターンで相互に積層するように形成されている
が、発熱部２５５においては、アルミ配線２２０が切り
欠かれ、抵抗層２１９のみに電流が通じるように構成さ
れている。このように構成することにより、発熱部２５
５でのみ発熱するようになる。最後にプラズマＣＶＤ法
によってＳｉＮ膜を設けて保護層２２１とし、最上層に
Ｔａ等からなる耐キャビテーション膜２２２を堆積し、
パッド部２５４を開口することによって、この記録ヘッ
ド用基体３０１が完成する。なおここでは、パワートラ
ンジスタをバイポーラトランジスタで構成したが、ＭＯ
Ｓトランジスタを用いることも可能である。

【００２８】このように形成された本実施例の記録ヘッ
ド用基体は、カラー用のインクジェット記録ヘッドに
も、モノクロ用のインクジェット記録ヘッドにも共通し
て使用できるものである。

【００２９】図２、図３は、この記録ヘッド用基体の構
成を示す平面図である。両図とも基体としての構成は全
く同一であるが、モノクロ用の記録ヘッドに適用した場
合（図２）であるか、カラー用の記録ヘッドに適用した
場合（図３）であるかで相違する。

【００３０】まず基体の平面構成について説明する。基
体３０１は略長方形状であって、その一方の長辺に沿っ
て、１８０個またはその整数倍の発熱体３０２が、３６
０ｄｐｉの密度ですなわち２５.４ｍｍ当たり３６０個
またはその整数倍の密度で等間隔に配置している。他方
の長辺に沿って、外部回路との接続に使用される複数の
入力信号パッド３１０が配置している。基体３０１のほ
ぼ中央部分には、発熱体３０２を駆動するパワートラン
ジスタが配置されたパワートランジスタ配置領域３０３
が、発熱体３０２の配列方向に沿うように帯状に形成さ
れている。上述したようにパワートランジスタと発熱体
３０２とは１対１に対応しており、したがって、パワー
トランジスタ配置領域３０３には３６０個またはその整
数倍のパワートランジスタが含まれ、これらパワートラ
ンジスタは発熱体３０２の配列方向に直交する方向に１
行配列されている。

【００３１】発熱体３０２とパワートランジスタ配置領
域３０３内のパワートランジスタとは、アルミニウム等
からなる配線（図１のアルミ配線２１９）によって電気
的に接続されている。この配線の設けられる領域が、図
２や図３においてヒータ配線部３０４として表示されて
いる。ここで、これら発熱体３０２等の近傍における基
体３０１の構成を図４を用いて説明する。上述のように
１層目の蓄熱層２１４やその上の層間絶縁膜２１６まで
（図１参照）が形成された基板２３０上に、２層目の蓄
熱層として作用する層間絶縁膜２１８、抵抗層（発熱体
層）２１９、アルミ配線（ヒータ配線層）２２０が順次
積層されている。アルミ配線２２０の一部は、上述の発
熱体３０２の発熱部２５５となるべき部分においてエッ
チング等の手段により溝形状に除去されていて、その溝
の底部に抵抗層２１９の一部が露出する。この露出した
抵抗層２１９およびアルミ配線２２０の上には、これら
の層をインクの影響から保護する保護膜２２１およびＴ
ａ保護層として形成された耐キャビテーション膜２２２
が順次積層されている。これら２つの保護層も、アルミ
配線２２０の溝形状に対応した溝部分を有しており、こ
の溝部分においてインクを膜沸騰させることができる。

【００３２】図２、図３に戻り、この記録ヘッド用基体
３０１の他の構成要素について説明する。パワートラン
ジスタ配置領域３０３と入力信号パッド３１０側の長辺
との間の領域は、ロジック回路領域３０９である。ロジ
ック回路領域３０９には、ＣＭＯＳ論理回路で構成され
たシフトレジスタやラッチ回路などが形成されている。
入力信号パッド３１０は、このロジック回路領域３０９
内の各回路に信号を供給するために使用される。

【００３３】また、入力信号パッド３１０側の基体３０
１の長辺の両端部には、それぞれ比較的大きなパッド３
１１,３１２が設けられている。一方のパッド３１１
は、各発熱体３０２に対し所定の発熱体駆動電圧（＋Ｖ
Ｈ）を共通に印加するためのパッドであり、他方のパッ
ド３１２は接地（ＧＮＤ）用のパッドである。パワート
ランジスタ配置領域３０３の長手方向の両端部には、そ
れぞれ温度調節用のヒータ３１３が設けられ、この一方
のヒータ３１３の近傍にはサブヒータ３１４が設けられ
ている。基体３０１の角部であって発熱体３０２側にあ
る２つの角部には、温度センサ用のダイオード３１５が
設けられ、このダイオードの近傍にはスルーホール３１
７が設けられている。また、パワートランジスタ配置領
域３０３の四隅にはそれぞれスルーホール３１６が設け
られている。これらスルーホール３１６,３１７は、そ
の下部において配線された２層の配線層とのコンタクト
を確立するためのものである。さらに、パワートランジ
スタ配置領域３０３の長手方向の両端に対応して、アセ
ンブリ時の位置検出に用いられるマーク３１８が形成さ
れている。

【００３４】次にこの基体３０１を用いてモノクロ用の
記録ヘッドに構成する場合を説明する。図２において太
線の円は後述するインク供給口４０５の位置を示すもの
であり、太線４１１は共通液室と液流路の形成領域を示
すものである。すなわち、共通液室の全幅に対応して１
８０個またはその整数倍の発熱体３０２が等間隔に配列
していることになる。

【００３５】図５はモノクロ用の記録ヘッドに使用され
る溝付天板の斜視図である。この溝付天板４００は、発
熱体の３０２の数と同数の吐出口４０２が形成されたオ
リフィスプレート４０１と、インクを供給するためのイ
ンク供給口４０５が一体的に成形されたものであり、イ
ンク供給口４０５に連通するように凹部４０４が形成さ
れている。凹部４０４は、溝付天板４００が上述の基体
３０１と接合されることにより、一時的にインクを保持
するための共通液室となるものである。各吐出口４０２
に対応して、この吐出口４０２と凹部（共通液室）４０
４とを連絡する液流路を構成するための溝４０３が形成
されている。基体３０１上の各発熱体３０２は、この溝
４０３に対応して配置している。なお、吐出口と液流路
とを合わせて一般にノズルという。

【００３６】図６は、上述の記録ヘッド用基体３０１と
溝付天板４００とを組み合わせて構成されたモノクロ用
のインクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。ベー
スプレート５０１の端部に記録ヘッド用基体３０１を配
置し、この記録ヘッド用基体３０１を覆うように溝付天
板４００を接合している。さらにベースプレート５０１
には、外部接続用の配線基板５０２が設けられており、
記録ヘッド用基体３０１の入力信号パッド３１０と配線
基板５０２とは、ボンディングワイヤ５０３によって電
気的に接続されている。この記録ヘッドでは、発熱体を
駆動することによって、その発熱体上のインクが急激に
加熱されて対応する液流路内に気泡が発生し、この気泡
の膨張によって、オリフィスプレート４０１の対応する
吐出口４０２からインクが吐出する。

【００３７】次に、上述の記録ヘッド用基体３０１を用
いてカラー用の記録ヘッドを構成する場合を説明する。
ここではカラー用の記録ヘッドとして、シアン、マゼン
タ、イエローの各色を記録するための３色一体型のイン
クジェット記録ヘッドを例に挙げて説明する。

【００３８】図３において、太線の円は、それぞれ、シ
アン用のインク供給口４５５ａの位置、マゼンタ用のイ
ンク供給口４５５ｂの位置及びイエロー用のインク供給
口４５５ｃを示すものである。また、太線４６１ａはシ
アンのインク用の共通液室と液流路の形成領域を示し、
太線４６１ｂはマゼンタのインク用の共通液室と液流路
の形成領域を示し、太線４６１ｃはイエローのインク用
の共通液室と液流路の形成領域を示している。結局、３
６０ｄｐｉで配置されシアンインク用の共通液室の全幅
内に対応する４８個またはその整数倍の発熱体３０２が
シアンインク用に使用されることになる。同様に、マゼ
ンタインク用とイエローインク用に、それぞれ４８個ま
たはその整数倍の発熱体３０２が使用されることにな
る。そして、色間の領域３２１ａ,３２１ｂ、すなわち
各色の共通液室や液流路の形成領域間の領域にも、それ
ぞれ、８個またはその整数倍ずつの発熱体３０２が配置
されており、この色間の領域の発熱体は後述するダミー
ノズル４５６に対応している。また、パワートランジス
タ配置領域３０３、ヒータ配線部３０４やロジック回路
領域３０９も、共通液室に対応する領域か色間の領域か
によらず、図２に示すモノクロ用の場合と同一に配置し
ている。

【００３９】図７はカラー用の記録ヘッドに使用される
溝付天板の斜視図である。この溝付天板４５０は、吐出
口が形成されたオリフィスプレート４５１と、シアン、
マゼンタ、イエローの各色ごとのインク供給口４５５ａ
〜４５５ｂが一体的に成形されたものである。各色のイ
ンク供給口４５５ａ〜４５５ｃにそれぞれに連通するよ
うに凹部４５４ａ〜４５４ｃが形成されており、これら
凹部４５４ａ〜４５４ｃは、溝付天板４５０が上述の基
体３０１と接合されることにより、それぞれ、シアン、
マゼンタ、イエロー用の共通液室となるものである。各
色の共通液室に対応して、それぞれ４８個またはその整
数倍のシアンインク吐出用ノズル４５２ａ、マゼンタイ
ンク吐出用ノズル４５２ｂ及びイエローインク吐出用ノ
ズル４５２ｃが形成されている。色間の領域には、それ
自体はインク吐出を行なわないが他のノズルからのイン
クの吐出の安定化を実現するダミーノズル４５６が設け
られている。基体３０１上の各発熱体３０２は、各吐出
用ノズル４５２ａ〜４５２ｃやダミーノズル４５６に対
応して配置している。

【００４０】図８は、上述の記録ヘッド用基体３０１と
溝付天板４５０とを組み合わせて構成されたカラー用の
インクジェット記録ヘッドを示す斜視図である。ベース
プレート５０１の端部に記録ヘッド用基体３０１を配置
し、この記録ヘッド用基体３０１を覆うように溝付天板
４５０を接合している。さらにベースプレート５０１に
は、外部接続用の配線基板５０２が設けられており、記
録ヘッド用基体３０１の入力信号パッド３１０と配線基
板５０２とは、ボンディングワイヤ５０３によって電気
的に接続されている。この記録ヘッドでは、発熱体を駆
動することによって、その発熱体上のインクが急激に加
熱されて対応するノズル内に気泡が発生し、この気泡の
膨張によって、ノズル先端の吐出口からインクが吐出す
る。

【００４１】なお、上述の説明から明らかなように、モ
ノクロ用の記録ヘッドとして構成した場合には、基体上
の全ての発熱体がインクの吐出に関与できるので、全て
の発熱体を駆動の対象として構わない。一方、カラー用
の記録ヘッドとして構成した場合であれば、色間の領域
の発熱体は共通液室に対応していないので、インクの吐
出に関係しない。しかしながら基体としてはカラー用と
モノクロ用の区別がないので、基体に入力する画像デー
タのデータ構成によっては、色間の部分の発熱体も駆動
されてしまうことがあり得る。そこで、基体に入力する
画像データを生成する場合には、色間の領域に配置され
た発熱体が駆動されないようなデータ構成とすることが
望ましい。

【００４２】以上説明したように、本実施例の記録ヘッ
ド用基体はカラー用のインクジェット記録ヘッドにも、
モノクロ用のインクジェット記録ヘッドにも使用するこ
とが可能である。

【００４３】次に、上述したようなインクジェット記録
ヘッドを用いたインクジェット記録装置について、説明
する。図９は本発明により得られたインクジェット記録
ヘッドをインクタンクと一体化したインクジェットヘッ
ドカートリッジ（ＩＪＣ）として装着したインクジェッ
ト記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示す外観斜視図であ
る。

【００４４】図９において、２０はプラテン２４上に送
紙されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。

【００４５】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行う。このヘッド回復装置２
６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピン
グに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜の
吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイン
ク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送を
行い、インクを吐出口より強制的に排出させることによ
りノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処理を
行う。また、記録終了時等にキャッピングを施すことに
よりＩＪＣが保護される。

【００４６】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３０はブレード保持部材３０
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出面
における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるものであ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、モノカラ
ー用の記録ヘッド用基体とカラー用の記録ヘッド用基体
とを共通の構成とすることにより、需要が拡大した高密
度記録カラー対応であるインクジェット記録ヘッド、こ
の記録ヘッドに用いられるインクジェット記録ヘッド用
基体およびこの記録ヘッドを用いたインクジェット記録
装置を低コストで供給することが可能になるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェット記録ヘッド
用基体を示す断面図である。

【図２】図１の記録ヘッド用基体の構成を示す平面図で
あって、モノクロ用の記録ヘッドへの適用例を示す図で
ある。

【図３】図１の記録ヘッド用基体の構成を示す平面図で
あって、カラー用の記録ヘッドへの適用例を示す図であ
る。

【図４】発熱体近傍での基体の構成を示す模式的断面図
である。

【図５】モノクロ用の記録ヘッドに使用される溝付天板
を示す斜視図である。

【図６】図１の示す記録ヘッド用基体と図５に示す溝付
天板とを組み合せて構成されたモノクロ用のインクジェ
ット記録ヘッドを示す斜視図である。

【図７】カラー用の記録ヘッドに使用される溝付天板を
示す斜視図である。

【図８】図１の示す記録ヘッド用基体と図７に示す溝付
天板とを組み合せて構成されたカラー用のインクジェッ
ト記録ヘッドを示す斜視図である。

【図９】本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
示す概略斜視図である。

【図１０】インクジェット記録装置の記録ヘッドに使用
される基体の内部等価回路の一例を示す回路図である。

【図１１】従来のインクジェット記録ヘッド用基体の構
成を示す概略平面図である。

【図１２】インク吐出用の溝付天板の構成を示す斜視図
である。

【図１３】図１１に示す基体と図１２に示す溝付天板を
組み合わせて構成された記録ヘッドを示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１６ キャリッジ １７ 駆動モータ １８ 駆動ベルト １９Ａ，１９Ｂ ガイドシャフト ２０ インクジェットヘッドカートリッジ ２２ クリーニング用モータ ２３ 伝動機構 ２４ プラテン ２６ ヘッド回復装置 ２６Ａ キャップ部 ３０ ブレード ３０Ａ ブレード保持部材 ２０１ シリコン基板 ２５０ Ｐ−ＭＯＳトランジスタ ２５１ Ｎ−ＭＯＳトランジスタ ２５２ パワートランジスタ ２５５ 発熱部 ３０１ 基体 ３０２ 発熱体 ３０３ パワートランジスタ配置領域 ３０４ ヒータ配線部 ３０９ ロジック回路領域 ３１０ 入力信号パッド ４００，４５０ 溝付天板 ４０１，４５１ オリフィスプレート ４０２ 吐出口 ４０３ 溝 ４０４，４５４ａ〜４５４ｃ 凹部 ４０５，４５５ａ〜４５５ｃ インク供給口 ４５２ａ〜４５２ｃ インク吐出用ノズル ４５６ ダミーノズル ５０１ ベースプレート ５０２ 配線基板

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するために利用されるエネ
   ルギーを発生する複数のエネルギー発生素子が配列して
   設けられているインクジェット記録ヘッド用基体におい
   て、単色のみの記録を行なうインクジェット記録ヘッド
   にも複数色の記録を行なうインクジェット記録ヘッドに
   も共通して使用されることを特徴とするインクジェット
   記録ヘッド用基体。
2. 【請求項２】 前記エネルギー発生素子を駆動するため
   のドライバと画像データに対応して前記エネルギー発生
   素子に選択的に駆動信号を印加するための論理回路とが
   モノリシックに形成され、前記エネルギー発生素子が複
   数の群に分離することなく一様な間隔で配列している請
   求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用基体。
3. 【請求項３】 前記エネルギー発生素子が、インク吐出
   用の熱エネルギーを発生するための電気熱変換体である
   請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド用
   基体。
4. 【請求項４】 記録用のインクを吐出する吐出口と前記
   吐出口に連通する液流路と前記液流路に供給するインク
   を一時的に保持する共通液室を構成する凹部とを備えた
   溝付天板と、インクを吐出するために利用されるエネル
   ギーを発生する複数のエネルギー発生素子が前記液流路
   ごとに対応して複数個配列して設けられているインクジ
   ェット記録ヘッド用基体と、を接合することによって構
   成されるインクジェット記録ヘッドにおいて、 単一の共通液室を有する単色用のインクジェット記録ヘ
   ッドと相互に分離された複数の共通液室を有する複数色
   用のインクジェット記録ヘッドとで、前記エネルギー発
   生素子の配置構成が同一であることを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 前記インクジェット記録ヘッド用基体
   に、前記エネルギー発生素子を駆動するためのドライバ
   と画像データに対応して前記エネルギー発生素子に選択
   的に駆動信号を印加するための論理回路とがモノリシッ
   クに形成され、前記エネルギー発生素子が複数の群に分
   離することなく一様な間隔で配列している請求項４に記
   載のインクジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 前記単色用のインクジェット記録ヘッド
   として構成されるときは任意の前記エネルギー発生素子
   に対応する前記画像データが入力可能であり、前記複数
   色用のインクジェット記録ヘッドとして構成されるとき
   には、入力する画像データが前記液流路の群の間のエネ
   ルギー発生素子を駆動させないものとされる請求項５に
   記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 【請求項７】 記録用のインクを吐出する吐出口と前記
   吐出口に連通する液流路と前記液流路に供給するインク
   を一時的に保持する共通液室を構成する凹部とを備えた
   溝付天板と、インクを吐出するために利用されるエネル
   ギーを発生する複数のエネルギー発生素子が複数の群に
   分離することなく一様な間隔で配列しているインクジェ
   ット記録ヘッド用基体と、を接合することによって構成
   されるインクジェット記録ヘッドにおいて、 相互に分離した複数の共通液室を有し、前記液流路が前
   記共通液室ごとに群を形成して配列するとともに１つの
   液流路に対して１つまたは複数のエネルギー発生素子が
   対応し、かつ、前記液流路の群の間の領域にも前記エネ
   ルギー発生素子が配置していることを特徴とする複数色
   用のインクジェット記録ヘッド。
8. 【請求項８】 前記インクジェット記録ヘッド用基体
   に、前記エネルギー発生素子を駆動するためのドライバ
   と画像データに対応して前記エネルギー発生素子に選択
   的に駆動信号を印加するための論理回路とがモノリシッ
   クに形成されている請求項７に記載のインクジェット記
   録ヘッド。
9. 【請求項９】 前記エネルギー発生素子がインク吐出用
   の熱エネルギーを発生するための電気熱変換体である請
   求項４乃至８いずれか１項に記載のインクジェット記録
   ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記電気熱変換体によって印加される
    熱エネルギーにより前記インクに生じる膜沸騰を利用し
    て、前記吐出口より前記インクを吐出する請求項９に記
    載のインクジェット記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項４乃至１０いずれか１項に記載
    のインクジェット記録ヘッドを備え、記録信号に基づい
    て前記インクを前記吐出口から吐出することにより記録
    を行なうインクジェット記録装置。