JPH091803A

JPH091803A - インクジェットヘッド、該インクジェットヘッドを用いたヘッドカートリッジ、インクジェット記録装置およびヘッドキット

Info

Publication number: JPH091803A
Application number: JP15367295A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Koizumi; 亮一小泉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｔａ膜等の導電性保護膜の存在する部位を必
要最小限の場所に限定することにより、絶縁膜破壊の起
こり得る確率をなるべく低く抑える様にしたインクジェ
ットヘッド、該インクジェットヘッドを用いたヘッドカ
ートリッジ、インクジェット記録装置およびヘッドキッ
トを提供すること。【構成】複数個の電気熱変換素子をシリコン基板１２
上に有し、これらの素子に通電することによりインクを
加熱し吐出を行なうインクジェットヘッドの基板上に、
インクから基板を保護するための導電性の保護膜として
Ｔａを、液室境界線１６によって囲まれる範囲内におい
てＴａ膜境界線１１によって囲まれる、電気熱変換素子
の発熱抵抗体１４（Ｒ１〜Ｒ１２８）上のみに、あるい
はインク液室直下のアルミ配線パターン１３上および発
熱抵抗体上のみに、存在するように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッ
ド、該インクジェットヘッドを用いたヘッドカートリッ
ジ、インクジェット記録装置およびヘッドキットに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドの構成
は、電気熱変換素子アレイをシリコン基板上に形成し、
この電気熱変換素子の駆動回路として、前記シリコン基
板外部に駆動用集積回路基板を設け、両基板の間の接続
をワイヤボンディング等の電気的接続手段を用いて行っ
ている。

【０００３】図１３は従来の記録ヘッドの具体例を示す
分解斜視図である。図中、基板４０上に形成されたイン
クを吐出する吐出口４１に連通するインク流路４２内に
は、流入開口４３からインクが流入されるようになって
いる。このインク流路４２の吐出口４１の近傍には、気
泡を形成してインクを吐出するために利用される熱エネ
ルギを発生する電気熱変換体４４が配設されている。

【０００４】インク流路４２は、基板４０、天板４５お
よびこれらの間に所定間隔で設けられた隔壁４６によっ
て画成されている。また、基板４０および天板４５の間
には、隔壁４６により、流入開口４３を介してインク流
路４２に連通する共通液室４７が画成されており、天板
４５には共通液室４７にインクを供給するための供給口
４８が形成されている。基板４０と電気熱変換体４４は
一体に形成されてヒーターボードとしてもよく、天板４
５と隔壁４６は一体に形成されたオリフィスプレートで
あってもよい。

【０００５】図１４は記録ヘッドの駆動に関する部分の
斜視図である。図１４において、５１は部品を固定する
ためのアルミ・ベース・プレート、５２はプリント板で
あり、プリント板上に駆動用集積回路５４が実装されて
いる。また、プリント板５２は、ヘッド外部と電気的接
続を行なう接触端子５３を持っている。５５は電気熱変
換素子アレイが形成されたシリコン基板であり、アルミ
・ベース・プレート５１上に実装されている。プリント
基板５２上に導体パターンが形成され、外部接続端子５
３と、駆動用集積回路５４間をワイヤボンディングを用
いることにより接続している。また、駆動用集積回路５
４内にはトランジスタアレイが存在し該トランジスタ
は、シリコン基板５５とワイヤボンディングにより接続
されている。

【０００６】図１５に、シリコン基板５５の平面図を示
す。６１はシリコン基板の最上面を覆うＴａ膜の境界
線、６２はプリント板、６３はアルミ配線パターン、６
４は発熱抵抗体、６５はパッドである。該基板上には、
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…Ｒ１２７，Ｒ１２８の１２８個の発
熱抵抗体群６４が用いられている。６５は基板外部とワ
イヤボンディングするためのパッド群であり、発熱抵抗
体と、該パッドは、アルミ配線パターン６３にて電気的
に結合されている。

【０００７】シリコン基板５５の最上面を覆うＴａ膜の
境界線６１より発熱抵抗体６４側の基板表面は全面的に
ベタでＴａで覆われている。境界線６１よりパッド６５
側の基板表面にはＴａは存在しない。そもそもＴａ膜
は、インクから、基板上に形成されたアルミ配線６３を
保護するために形成するものである。

【０００８】図１５のシリコン基板５５をＢ−Ｂ′線に
沿って仮に切断したときの断面図を図１６に図示する。
７１はＴａ膜、７２はＳｉＯ₂ などの絶縁膜、７３はア
ルミ配線パターンである。図１６に示される様に、アル
ミ配線パターン７３の周囲を絶縁膜７２としてのＳｉＯ
₂ 膜で絶縁し、さらにその上部を全面ベタでＴａ膜７１
で覆っている。こうすることにより、インクにより腐蝕
されるのを防いでいる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例では、Ｔａ膜は導体であるので、外部端子から、
静電気放電や、雷インパルスノイズなど短時間にきわめ
て高圧のノイズが侵入してきたとき、電荷がアルミパタ
ーン内に蓄積し、高電位となった、アルミ配線パターン
とＴａ膜間の絶縁膜中に高電界が生じ、ついには絶縁膜
が破壊してしまう。よって、この絶縁膜破壊の発生確率
が高いために、ヘッドの信頼性が低いという欠点があっ
た。

【００１０】従って、本発明の目的は、Ｔａ膜などの導
電性の保護膜などの膜の存在する部位を必要最小限の場
所に限定することにより、絶縁膜破壊の起こり得る確率
をなるべく低く抑える様にしたインクジェットヘッド、
該インクジェットヘッドを用いたヘッドカートリッジ、
インクジェット記録装置およびヘッドキットを提供する
ことである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の第１の解決手段に従うインクジェットヘッ
ドは、複数個の電気熱変換素子を基板上に有し、該素子
に通電することによりインクを加熱し吐出を行なうイン
クジェットヘッドにおいて、基板上にインクから基板を
保護するための導電性の保護膜を有し、該保護膜が前記
電気熱変換素子の発熱抵抗体上のみに存在することを特
徴とする。

【００１２】本発明の第２の解決手段に従うインクジェ
ットヘッドは、複数個の電気熱変換素子を基板上に有
し、該素子に通電することによりインクを加熱し吐出を
行なうインクジェットヘッドにおいて、基板上にインク
から基板を保護するための導電性の保護膜を有し、該保
護膜がインク液室直下のアルミ導電パターン上および前
記電気熱変換素子の発熱抵抗体上のみに存在することを
特徴とする。

【００１３】本発明の第３の解決手段に従うインクジェ
ットヘッドは、上述の第１または第２の解決手段に従う
インクジェットヘッドにおいて、前記導電性の保護膜は
Ｔａからなることを特徴とする。

【００１４】本発明の第４の解決手段に従うインクジェ
ットヘッドは、上述の第１または第２の解決手段に従う
インクジェットヘッドにおいて、前記電気熱変換素子は
前記発熱抵抗体の熱によって液体に膜沸騰を生じさせる
ことで気泡を発生することを特徴とする。

【００１５】本発明の第５の解決手段に従うヘッドカー
トリッジは、上述の第１〜第４の解決手段のいずれかに
記載のインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッ
ドに供給される液体を保持する液体容器とを有すること
を特徴とする。

【００１６】本発明の第６の解決手段に従うヘッドカー
トリッジは、上述の第５の解決手段に従うヘッドカート
リッジにおいて、前記インクジェットヘッドと、前記液
体容器とは分離可能であることを特徴とする。

【００１７】本発明の第７の解決手段に従うヘッドカー
トリッジは、上述の第５または第６の解決手段に従うヘ
ッドカートリッジにおいて、前記液体容器には液体が再
充填されていることを特徴とする。

【００１８】本発明の第８の解決手段に従うインクジェ
ット記録装置は、上述の第１〜第４の解決手段のいずれ
かに従うインクジェットヘッドと、該インクジェットヘ
ッドから液体を吐出させるための駆動信号を供給する駆
動信号供給手段とを有することを特徴とする。

【００１９】本発明の第９の解決手段に従うインクジェ
ット記録装置は、上述の第１〜第４の解決手段のいずれ
かに従うインクジェットヘッドと、該インクジェット
ヘッドから吐出された液体を受ける被記録媒体を搬送す
る被記録媒体搬送手段とを有することを特徴とする。

【００２０】本発明の第１０の解決手段に従うヘッドキ
ットは、上述の第１〜第４の解決手段のいずれかに従う
インクジェットヘッドと、インクを充填するためのイン
ク充填手段とが設けられたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明によれば、導電性の保護膜、例えばＴａ
膜、の存在する部位を必要最少限の場所に限定すること
により、絶縁膜破壊のおこり得る確率をなるべく低く抑
える様にしたものである。すなわち、本発明では、導電
性保護膜を発熱抵抗体上のみに、あるいは該保護膜がイ
ンク液室直下のアルミ導電パターン上および電気熱変換
素子の発熱抵抗体上のみに存在するように形成すること
により、液室外でのＴａ膜に関する破壊モードを無く
し、また液室内も、Ｓｉ基板上に存在するゴミ、ブツ等
が介在したＴａ膜のショート破壊を免れる。このため、
Ｔａ膜を全面ベタとした場合と比し、きわめて信頼性の
高いヘッドを実現し得る。

【００２２】また、Ｔａ膜がＳｉ基板上に存在する部位
が限定されてくるため、暖められたＳｉ基板の熱は、イ
ンクに伝導しやすく、インクの温度が上昇し、結果とし
てインクが発泡し易い。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２４】（実施例１）本発明のインクジェットヘッ
ドの一つの具体例を図１に示す。図１はヘッドの発熱抵
抗体群が設けられたシリコン基板１２の平面図である。

【００２５】１４は、Ｒ１，Ｒ２，…Ｒ１２６，Ｒ１２
７，Ｒ１２８の合計１２８個からなる発熱抵抗体群であ
る。１５はパッド、１３はアルミ配線パターン、１６は
液室境界線、１１はＴａ膜境界線である。パッド１５か
らワイヤボンディングを用いて駆動用集積回路と電気的
に接続させ、外部から信号を与えることにより、駆動用
集積回路内のトランジスタをオンし、通電してパルスを
与えることにより、発熱抵抗体をあたため、インクが加
熱され、バルブが発生し、ノイズからインクが吐出され
る。アルミ配線パターン１３はその発熱抵抗体１４と、
パッド１５を電気的に接続している。また、液室境界線
１６により、シリコン基板１２上は大きく２つの部分に
分離され、液室境界線１６の発熱抵抗体１４側は、液室
内であり、シリコン基板表面にインクが接触するが、そ
れ以外のシリコン基板表面、つまり、液室境界線１６よ
りパッド１５側は、インク液室外であり、シリコン基板
表面がインクに接触することはない。

【００２６】さらに、Ｔａ膜の存在する場所はＴａ膜境
界線内に、すなわち液室内のアルミ配線パターンに沿っ
たアルミ配線パターン上部および発熱抵抗体１４上部を
覆う形で存在している。こうすることにより、インクか
ら、発熱抵抗体およびアルミ配線パターンを保護してい
る。

【００２７】Ｂ−Ｂ′で仮に切断した場合の断面図を図
２に示す。２３はＡｌ配線パターン、２２はＳｉＯ₂ な
どの絶縁膜、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、Ｔａ
膜である。

【００２８】アルミ配線パターン２３を絶縁するため、
そのまわりを絶縁膜２２で覆い、さらにインクからアル
ミ配線パターン２３を保護するために上部にＴａ膜２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを設けている。本例では、
アルミ配線パターン上のみにＴａ膜２１の存在場所を限
定しているため、４つあるアルミ配線パターンに準じて
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの４つに分離されてい
る。シリコン面上からはＴａ膜が除去されている。

【００２９】Ｔａ膜は公知の成膜技術により形成するこ
とができる。例えば、シリコン基板１２上にアルミ配線
パターン２３、発熱抵抗体１４をフォトレジストを用い
た光リソグラフィ法により形成し、次いでＳｉＯ₂ 絶縁
膜２２をＣＶＤ法で堆積し、さらにこの上にフォトレジ
ストを用いてＴａ膜を形成すべき場所以外の領域を覆っ
てＴａを蒸着し、レジストを除去してＴａ膜２１、２１
ｂ，２１ｃ，２１ｄを形成したものである。

【００３０】（実施例２）図３に他の実施例を示す。３
１はＴａ膜、３２はシリコン基板、３３はアルミ配線パ
ターン、３４は発熱抵抗体、３５はパッド、３６ａ，３
６ｂ，３６ｃはそれぞれインク液室境界線である。当例
では、インク液室がイエロー，マゼンタ，シアンの３室
に分離された例である。３６ａがイエローインク液室の
境界線、３６ｂがマゼンタのインク液室境界線、３６ｃ
がシアンインク液室の境界線である。発熱抵抗体群３４
は３つのグループに分割され、Ｒ１〜Ｒ２４がイエロ
ー、Ｒ２５〜Ｒ４８がマゼンタ、Ｒ４９〜Ｒ７２がシア
ンの液室内にあり、それぞれのインクを吐出する。Ｔａ
膜はやはり図１の実施例の様に、インク液室内のアルミ
パターン、および発熱抵抗体上のみ設けられている。

【００３１】上述の実施例においては、いずれもＴａ膜
を例にとって説明したがＴａに限らず、同様の目的で使
用される導電性物質、例えばＷ等、の膜についても同様
である。

【００３２】（実施例３）図４は、本発明の一実施例に
係るインクジェットプリント装置の概略を示す斜視図で
ある。

【００３３】インクジェットプリント装置１００におい
て、キャリッジ１０１は、互いに平行に延在する２本の
ガイド軸１０４および１０５と摺動可能に係合する。こ
れにより、キャリッジ１０１は、駆動用モータおよびそ
の駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構（いずれ
も不図示）により、ガイド軸１０４および１０５に沿っ
て移動することができる。キャリッジ１０１には、イン
クジェットヘッドと、このヘッドで用いられるインクを
収納するインク容器としてのインクタンクとを有するイ
ンクジェットユニット１０３が搭載される。

【００３４】インクジェットユニット１０３は、インク
およびプリント性向上液としての処理液を吐出するため
のヘッドおよびこれに供給されるインクまたは処理液を
収納する容器としてのタンクからなる。すなわち、ブラ
ック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）およびイ
エロー（Ｙ）の４色の各インクをそれぞれ吐出する４個
のヘッドおよびこれらのそれぞれに対応して設けられる
タンクがインクジェットユニット１０３としてキャリッ
ジ１０１上に搭載される。各ヘッドとタンクとは相互に
着脱可能なものであり、タンク内のインクまたは処理液
が無くなった場合等、必要に応じて個々のインク色等毎
にタンクのみを交換できるよう設けられている。また、
ヘッドのみを必要に応じて交換できることは勿論であ
る。なお、ヘッドおよびタンクの着脱の構成は、上記の
例に限られず、ヘッドとタンクが一体に成形された構成
としてもよいことは勿論である。

【００３５】プリント媒体としての用紙１０６は、装置
の前端部に設けられる挿入口１１１から挿入され、最終
的にその搬送方向が反転され、送りローラ１０９によっ
て上記キャリッジ１０１の移動領域の下部に搬送され
る。これにより、キャリッジ１０１に搭載されたヘッド
からその移動に伴なってプラテン１０８によって支持さ
れた用紙１０６上のプリント領域にプリントがなされ
る。

【００３６】以上のようにして、ヘッドの吐出口配列の
幅に対応した幅のプリントと用紙１０６の送りとを交互
に繰り返しながら、用紙１０６全体にプリントがなさ
れ、用紙１０６は装置前方に排出される。

【００３７】キャリッジ１０１の移動可能な領域の左端
には、キャリッジ１０１上の各ヘッドとそれらの下部に
おいて対向可能な回復系ユニット１１０が設けられ、こ
れにより非記録時等に各ヘッドの吐出口をキャップする
動作や各ヘッドの吐出口からインクを吸引する等の動作
を行うことができる。また、この左端部の所定位置はヘ
ッドのホームポジションとして設定される。

【００３８】一方、装置の右端部には、スイッチや表示
素子を備えた操作部１０７が設けられる。ここにおける
スイッチは装置電源のオン／オフや各種プリントモード
の設定時等に使用され、表示素子は装置の各種状態を表
示する役割をする。

【００３９】図５は、図４で説明したインクジェットユ
ニット１０３を示す概略斜視図である。この構成は、上
述のようにブラック，シアン，マゼンタ，イエローの各
色インクのタンクが独立に交換可能な構成を示す。

【００４０】すなわち、キャリッジ１０１には各ヘッド
を個々に着脱可能に装着するためのヘッドケース１０２
と、インクタンク２０、すなわち、Ｂｋ用タンク２０
Ｋ、Ｃ用タンク２０Ｃ、Ｍ用タンク２０Ｍ、およびＹ用
タンク２０Ｙが搭載される。ヘッドケース１０２にはＢ
ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのインクをそれぞれ吐出するためのヘッ
ド３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ（不図示）が装着さ
れる。各ヘッドはそれぞれ１６０個の吐出口を備え、例
えば４０ｎｇのインク量の吐出がなされる。各タンクは
接続部を介してヘッドと接続し、インクを供給する。

【００４１】なお、タンクの構成としては、その使用量
に応じて、例えば、ＣとＭとＹのタンクが一体構造であ
っても良い。

【００４２】図６は、本発明の一実施例のインクジェッ
トプリント装置の制御構成を示すブロック図である。ホ
ストコンピュータから、プリントすべき文字や画像のデ
ータ（以下画像データという）がプリント装置１００の
受信バッファ４０１に入力される。また、正しくデータ
が転送されているかを確認するデータや、プリント装置
の動作状態を知らせるデータがプリント装置からホスト
コンピュータに転送される。受信バッファ４０１に入力
したデータはＣＰＵを有する制御部４０２の管理のもと
で、ＲＡＭ形態のメモリ部４０３に転送され一次的に格
納される。メカコントロール部４０４は、制御部４０２
からの指令により、キャリッジ１０１や送りモータ１０
９（ともに図４参照）の動力源となるキャリッジモータ
やラインフィードモータ等のメカ部４０５を駆動する。
センサ／ＳＷコントロール部４０６は、各種センサやＳ
Ｗ（スイッチ）からなるセンサ／ＳＷ部４０７からの信
号を制御部４０２に送る。表示素子コントロール部４０
８は、制御部４０２からの指令により表示パネル群のＬ
ＥＤや液晶表示素子等からなる表示素子部４０９の表示
を制御する。ヘッドコントロール部４１０は制御部４０
２からの指令により各ヘッド３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，
３０Ｙを個々に制御する。また、これら各ヘッドの状態
を示す温度情報等を読取り制御部４０２に伝える。

【００４３】制御部４０２には、図１１，図１２にて後
述される画像処理を行う画像処理部４２０が構成されて
いる。

【００４４】［ヘッドカートリッジ構成］以下に本発明
のインクジェットヘッドを搭載したインクジェットヘッ
ドカートリッジの概略説明を行う。

【００４５】図７は、上述の構成のインクジェットヘッ
ドが適用されるインクジェットカートリッジ（ヘッドカ
ートリッジ）ＩＪＣの斜視図、図８はその分解斜視図で
ある。これらの図において、２００はＳｉ基板上に複数
の列状に配された電気熱変換体とこれらの電気熱変換体
に電力を供給するＡｌ等の電気配線とが成膜技術により
形成されて成るヒーターボード、２１０はヒーターボー
ド２００に対する配線基板であり、配線基板２１０はヒ
ーターボード２００に対応する配線およびこの配線の端
部に位置して本体装置からの電気信号を受けるパッド２
２０を有する。２３０は複数のインク流路およびこれら
に連通する共通液室をそれぞれ区分するための隔壁等を
設けた天板、２４０は共通液室に連通するインク受け
口、２５０は吐出口を複数個有するオリフィスプレート
であり、これらは例えばポリサルフォンにより一体成形
される。２６０は配線基板２００の裏面を平面で支持す
る例えば金属製の支持体であり、インクジェットユニッ
トの底板となる。２７０は天板２３０およびヒーターボ
ード２００を支持体２６０に圧着固定する押さえバネで
あり、この押さえバネ２７０の足部は支持体２６０の穴
２６２に係合されている。２８０はインク供給部材であ
り、このインク供給部材２８０には後述するインクタン
クＩＴの供給口３１０を介してインク吸収体３２０に一
端が圧接されるインク供給管２８２と、このインク供給
管２８２の他端に一端が連続しかつ他端が上述のインク
受け口２４０に圧接されるインク導管２８４とが形成さ
れている。２９０はインク供給管２８２のタンク側端部
に設けられたフィルタである。なお、支持体２６０の供
給口３０２に対応する位置には、インク供給管２８２が
貫通する穴２６４が形成されている。

【００４６】このように構成されるインクジェットユニ
ットＩＪＵにインクを供給するインクタンクＩＴは、カ
ートリッジ本体３００と、インクを含浸させるための吸
収体３１０と、このインク吸収体３１０をカートリッジ
本体３００に上述のインクジェットユニットＩＪＵ取付
面とは反対側から挿入した後これを封止するための蓋部
材３２０とで構成されている。カートリッジ本体３００
には、インクタンクＩＴ内に空気を供給するための大気
連通口３０２が形成されており、この大気連通口３０２
には、この大気連通口３０２からのインク漏れを防止す
るための撥液材３３０が挿入されている。また、カート
リッジ本体３００には、インク供給口３０４が形成され
ており、このインク供給口３０４にはパッキン３４０が
設けられている。なお、上述したインクジェットユニッ
トＩＪＵは、カートリッジ本体３００のインク吸収体３
１０挿入側とは反対側の側面支持体２６０を固定するこ
とにより取り付けられ、蓋部材３５０で覆われている。

【００４７】［リフィルキット］以下に、本発明のイン
クジェットヘッドを有するインクジェットヘッドキット
を説明する。

【００４８】図９は、このようなインクジェットヘッド
キットを示した模式図であり、このインクジェットヘッ
ドキットは、インクを吐出するインク吐出部５１１を有
する本発明のインクジェットヘッド５１０と、このヘッ
ドと不可分もしくは分離可能な液体容器であるインク容
器５２０と、このインク容器にインクを充填するための
インクを保持したインク充填手段とを、キット容器５０
１内に納めたものである。

【００４９】インクを消費し終わった場合には、インク
容器の大気連通口５２１やインクジェットヘッドとの接
続部や、もしくはインク容器の壁に開けた穴などに、イ
ンク充填手段の挿入部（注射針等）５３１の一部を挿入
し、この挿入部を介してインク充填手段内のインクをイ
ンク容器内に充填すればよい。

【００５０】このように、本発明のインクジェットヘッ
ドと、インク容器やインク充填手段等を一つのキット容
器内に納めてキットにすることで、インクが消費されて
しまっても前述のようにすぐに、また容易にインクをイ
ンク容器内に充填することができ、記録の開始を迅速に
行うことができる。

【００５１】なお、本実施例のインクジェットヘッドキ
ットでは、インク充填手段が含まれるもので説明を行っ
たが、インクジェットヘッドキットとしては、インク充
填手段を持たず、インクが充填された分離可能タイプの
インク容器がキット容器５１０内に納められている形態
のものであってもよい。

【００５２】［その他］なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
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。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００５３】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。この方式は所謂オンデマンド型，
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１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１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。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。

【００５４】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
の組合せ構成（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４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。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号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００５５】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによって
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。

【００５６】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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。

【００５７】また、本発明に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、電気熱変換体或はこ
れとは別の加熱素子或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なう予備吐出モードを
行なうことも安定した記録を行なうために有効である。

【００５８】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの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の組み合わせによるか
いずれでもよいが、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。

【００５９】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、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、室温で軟化もし
くは液化するもの、あるいは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。加えて、積極的
に熱エネルギ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、液状インクが吐出されるものや、記録媒体に到達す
る時点ではすでに固化し始めるもの等のような、熱エネ
ルギによって初めて液化する性質のインクを使用する場
合も本発明は適用可能である。このような場合のインク
は、特開昭５４−５６８４７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又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。

【００６０】さらに加えて、本発明の液体噴射記録ヘッ
ドを使用する記録機構を備えた記録装置の形態として
は、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末とし
て用いられるものの他、リーダ等と組合せた複写装置、
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
採るもの等であってもよい。

【００６１】図１０は本発明の記録装置をワードプロセ
ッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ装置、複
写装置としての機能を有する情報処理装置に適用した場
合の概略構成を示すブロック図である。

【００６２】図１０中、１８０１は装置全体の制御を行
なう制御部で、マイクロプロセッサ等のＣＰＵや各種Ｉ
／Ｏポートを備え、各部に制御信号やデータ信号等を出
力したり、各部よりの制御信号やデータ信号を入力して
制御を行なっている。１８０２はディスプレイ部で、こ
の表示画面には各種メニューや文書情報およびイメージ
リーダ１８０７で読み取ったイメージデータ等が表示さ
れる。１８０３はディスプレイ部１８０２上に設けられ
た透明な感圧式のタッチパネルで、指等によりその表面
を押圧することにより、ディスプレイ部１８０２上での
項目入力や座標位置入力等を行なうことができる。

【００６３】１８０４はＦＭ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭ
ｏｄｕｌａｔｉｏｎ）音源部で、音楽エディタ等で作成
された音楽情報をメモリ部１８１０や外部記憶装置１８
１２にデジタルデータとして記憶しておき、それらメモ
リ等から読み出してＦＭ変調を行なうものである。ＦＭ
音源部１８０４からの電気信号はスピーカ部１８０５に
より可聴音に変換される。プリンタ部１８０６はワード
プロセッサ、パーソナルコンピュータ、ファクシミリ装
置、複写装置の出力端末として、本発明記録装置が適用
されたものである。

【００６４】１８０７は原稿データを光電的に読取って
入力するイメージリーダ部で、原稿の搬送経路途中に設
けられており、ファクシミリ原稿や複写原稿の他各種原
稿の読取りを行なう。１８０８はイメージリーダ部１８
０７で読取った原稿データのファクシミリ送信や、送ら
れてきたファクシミリ信号を受信して復号するファクシ
ミリ（ＦＡＸ）の送受信部であり、外部とのインターフ
ェース機能を有する。１８０９は通常の電話機能や留守
番電話機能等の各種電話機能を有する電話部である。

【００６５】１８１０はシステムプログラムやマネージ
ャプログラムおよびその他のアプリケーションプログラ
ム等や文字フォントおよび辞書等を記憶するＲＯＭや、
外部記憶装置１８１２からロードされたアプリケーショ
ンプログラムや文書情報さらにはビデオＲＡＭ等を含む
メモリ部である。

【００６６】１８１１は文書情報や各種コマンド等を入
力するキーボード部である。

【００６７】フロッピィディスクやハードディスク等を
記憶媒体とする外部記憶装置で、この外部記憶装置１８
１２には文書情報や音楽或は音声情報、ユーザのアプリ
ケーションプログラム等が格納される。

【００６８】図１１は図１０に示す情報処理装置の模式
的外観図である。

【００６９】図１１中、１９０１は液晶等を利用したフ
ラットパネルディスプレイで、各種メニューや図形情報
および文書情報等を表示する。このディスプレイ１９０
１上にはタッチパネル１８０３の表面を指等で押圧する
ことにより座標入力や項目指定入力を行なうことができ
る。１９０２は装置が電話器として機能するときに使用
されるハンドセットである。キーボード１９０３は本体
と脱着可能にコードを介して接続されており、各種文書
情報や各種データ入力を行なうことができる。また、こ
のキーボード１９０３には各種機能キー１９０４等が設
けられている。１９０５は外部記憶装置１８１２へのフ
ロッピーディスクの挿入口である。

【００７０】１９０６はイメージリーダ部１８０７で読
取られる原稿を戴置する用紙戴置部で、読取られた原稿
は装置後部より排出される。またファクシミリ受信等に
おいては、インクジェットプリンタ１９０７より記録さ
れる。

【００７１】なお、上記でディスプレイ部１８０２はＣ
ＲＴでもよいが、強誘電性液晶を利用した液晶ディスプ
レイ等のフラットパネルが望ましい。小型、薄型化に加
え軽量化が図れるからである。

【００７２】上記情報処理装置をパーソナルコンピュー
タやワードプロセッサとして機能する場合、キーボード
部１８１１から入力された各種情報が制御部１８０１に
より所定のプログラムに従って処理され、プリンタ部１
８０６に画像として出力される。

【００７３】ファクシミリ装置の受信機として機能する
場合、通信回線を介してＦＡＸ送受信部１８０８から入
力したファクシミリ情報が制御部１８０１により所定の
プログラムに従って受信処理され、プリンタ部１８０６
に受信画像として出力される。

【００７４】また、複写装置として機能する場合、イメ
ージリーダ部１８０７によって原稿を読取り、読取られ
た原稿データが制御部１８０１を介してプリンタ部１８
０６に複写画像として出力される。なお、ファクシミリ
装置の受信機として機能する場合、イメージリーダ部１
８０７によって読取られた原稿データは、制御部１８０
１により所定のプログラムに従って送信処理された後、
ＦＡＸ送受信部１８０８を介して通信回線に送信され
る。

【００７５】なお、上述した情報処理装置は図１２に示
すようにインクジェットプリンタを本体に内蔵した一体
型としてもよく、この場合は、よりポータブル性を高め
ることが可能となる。同図において、図１１と同一機能
を有する部分には、対応する符号を付す。

【００７６】以上説明した多機能型情報処理装置に本発
明の記録装置を適用することによって、高品位の記録画
像を高速かつ低騒音で得ることができるため、上記情報
処理装置の機能をさらに向上させることが可能となる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、導電性の保護膜と
して例えばＴａを使用した場合、液室外のＴａは廃し、
しかも液室内に残されたＴａのうち、Ｓｉ基板面上は廃
し、アルミパターン上のみ残すことにより、液室外での
Ｔａ膜に関する破壊モードが全く無くなり、また液室内
も、Ｓｉ基板上に存在するゴミ、ブツ等が介在したＴａ
膜のショート破壊がまぬがれるため、Ｔａ膜を全面ベタ
とした場合と比し、きわめて信頼性の高いヘッドが実現
しうる。

【００７８】また、Ｔａ膜がＳｉ基板上に存在する部位
が限定されてくるため、あたためられたＳｉ基板の熱
は、インクに伝導しやすく、インクの温度が上昇し、結
果としてインクが発泡しやすく、省エネにも効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に従うインクジェットヘ
ッドのシリコン基板の平面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に従うインクジェットヘ
ッドのシリコン基板の平面図である。

【図４】本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
ト装置の概略を示す斜視図である。

【図５】図４のインクジェットユニットを示す概略斜視
図である。

【図６】本発明の一実施例のインクジェットプリント装
置の制御構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の一実施例のインクジェットヘッドカー
トリッジの模式的斜視図である。

【図８】図７のインクジェットヘッドカートリッジの模
式的分解斜視図である。

【図９】本発明の一実施例のインクジェットヘッドキッ
トを示した模式図である。

【図１０】本発明のインクジェットプリント装置を用い
た情報処理システムの一例を示すブロック図である。

【図１１】本発明のインクジェットプリント装置を用い
た情報処理システムの一例を示す外観斜視図である。

【図１２】本発明のインクジェットプリント装置を用い
た情報処理システムの他の例を示す外観斜視図である。

【図１３】インクジェットヘッドの分解斜視図である。

【図１４】インクジェットヘッドの駆動に関する主要部
の模式的斜視図である。

【図１５】従来のシリコン基板の平面図である。

【図１６】図１５のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。

【符号の説明】

ＩＪＣインクジェットカートリッジ（ヘッドカートリ
ッジ）ＩＪＵインクジェットユニットＩＴインクタンク１１Ｔａ膜境界線１２シリコン基板１３アルミ配線パターン１４発熱抵抗体１５パッド１６液室境界線２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄＴａ膜２２絶縁膜、２３アルミ（Ａｌ配線）パターン、３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙヘッド３１Ｔａ膜３２シリコン基板３３アルミ配線パターン３４発熱抵抗体３５パッド３６ａ，３６ｂ，３６ｃインク液室境界線４０基板４１吐出口４２インク流路４３流入開口４４電気熱変換体４５天板４６隔壁４７共通液室４８供給口５１アルミ・ベース・プレート５２プリント板５３接触端子５４駆動用集積回路５５シリコン基板６１Ｔａ膜の境界線６２プリント板６３アルミ配線パターン６４発熱抵抗体６５パッド７１Ｔａ膜７２絶縁膜７３アルミ配線パターン１００インクジェットプリント装置１０１キャリッジ１０２ヘッドケース１０３インクジェットユニット１０４，１０５ガイド軸１０６用紙１０７操作部１０８プラテン１０９送りローラ１１０回復系ユニット１１１挿入口２００ヒーターボード２１０配線基板２２０パッド２３０天板２４０インク受け口２５０オリフィスプレート２６０（側面）支持体２６２，２６４穴２７０押さえバネ２８０インク供給部材２８２インク供給管２８４インク導管２９０フィルタ３００カートリッジ本体３０２大気連通口３０４（インク）供給口３１０インク吸収体３２０蓋部材３３０撥液材３４０パッキン３５０蓋部材４０１受信バッファ４０２制御部４０３メモリ部４０４メカコントロール部４０５メカ部４０５４０６センサ／ＳＷコントロール部４０７センサ／ＳＷ部４０８表示素子コントロール部４０９表示素子部４１０ヘッドコントロール部４２０画像処理部１８０１制御部１８０２ディスプレイ部１８０３タッチパネル１８０４ＦＭ音源部１８０５スピーカ部１８０６プリンタ部１８０７イメージリーダ部１８０８送受信部１８０９電話部１８１０メモリ部１８１１キーボード部１８１２外部記憶装置１９０１フラットパネルディスプレイ１９０２電話器のハンドセット１９０３キーボード１９０４各種機能キー１９０５フロッピーディスクの挿入口１９０６用紙戴置部１９０７インクジェットプリンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の電気熱変換素子を基板上に有
し、該素子に通電することによりインクを加熱し吐出を
行なうインクジェットヘッドにおいて、基板上にインク
から基板を保護するための導電性の保護膜を有し、該保
護膜が前記電気熱変換素子の発熱抵抗体上のみに存在す
ることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】複数個の電気熱変換素子を基板上に有
し、該素子に通電することによりインクを加熱し吐出を
行なうインクジェットヘッドにおいて、基板上にインク
から基板を保護するための導電性の保護膜を有し、該保
護膜がインク液室直下のアルミ導電パターン上および前
記電気熱変換素子の発熱抵抗体上のみに存在することを
特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】前記導電性の保護膜はＴａからなること
を特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット
ヘッド。
【請求項４】前記電気熱変換素子は前記発熱抵抗体の
熱によって液体に膜沸騰を生じさせることで気泡を発生
することを特徴とする請求項１または２に記載のインク
ジェットヘッド。
【請求項５】請求項１〜４のいず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され
る液体を保持する液体容器とを有することを特徴とする
ヘッドカートリッジ。
【請求項６】前記インクジェットヘッドと、前記液体
容器とは分離可能であることを特徴とする請求項５に記
載のヘッドカートリッジ。
【請求項７】前記液体容器には液体が再充填されてい
ることを特徴とする請求項５または６に記載のヘッドカ
ートリッジ。
【請求項８】請求項１〜４のいず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から液体を吐出させるための駆
動信号を供給する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記録装置。
【請求項９】請求項１〜４のいず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から吐出された液体を受ける被
記録媒体を搬送する被記録媒体搬送手段とを有すること
を特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】請求項１〜４のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドと、インクを充填するためのインク充
填手段とが設けられたことを特徴とするヘッドキット。