JPH09248910A - インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカートリッジ及びインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカートリッジ及びインクジェット記録装置

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JPH09248910A
JPH09248910A JP5923596A JP5923596A JPH09248910A JP H09248910 A JPH09248910 A JP H09248910A JP 5923596 A JP5923596 A JP 5923596A JP 5923596 A JP5923596 A JP 5923596A JP H09248910 A JPH09248910 A JP H09248910A
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JP
Japan
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recording head
ink
jet recording
ink jet
circuit
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Application number
JP5923596A
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English (en)
Inventor
Teruo Ozaki
照夫 尾崎
Yoshiyuki Imanaka
良行 今仲
Toshimori Miyakoshi
俊守 宮越
Muga Mochizuki
無我 望月
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 識別用パッド数を減らすため、同一のパッド
における分類識別数を増やした識別用回路を備えたイン
クジェット記録ヘッドを提供する。 【解決手段】 記録素子の複数の種類を識別するための
複数の識別用回路が基板上に形成されており、識別用回
路は、識別用パッド15aと、GND配線18と接続す
る電極配線15bと、記録素子のヒータ回路と同一の材
料で形成され識別用パッド15aと電極配線15bとを
接続可能な発熱抵抗体層14とにより構成され、識別用
回路として、識別用パッド15aと電極配線15bとが
接続されていない回路と、所定の電圧の印加で接続部が
容易に溶断可能な断面積の発熱抵抗体層14aで接続さ
れている回路と、所定の電圧の印加では接続部は溶断さ
れない断面積の発熱抵抗体層14bで接続されている回
路との3種類の回路が識別対象の記録素子の種類に対応
して組合わされて配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録用の液体(イ
ンクなど)を飛翔液滴として吐出口から吐出させ、被記
録媒体に付着させることによって記録を行うインクジェ
ット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカートリッ
ジ及びインクジェット記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第4723129号あるいは米
国特許第4740796号に記載されているインクジェ
ット記録方式は、高速、高密度で高精度、高画質の記録
が可能で、かつカラー化、コンパクト化に適しており、
近年特に注目を集めている。この方式を用いる装置の代
表的な方式としては、記録液体等(以下インクという)
を熱エネルギーを利用して吐出させるため、インクに熱
を作用させる熱作用部が存在する。
【0003】図2はインクジェット記録ヘッドの熱作用
部の電気熱変換体近傍の説明図で、(a)は電気熱変換
体近傍の模式的平面図であり、(b)は(a)のX2
2'断面の模式的断面図である。図中符号21はシリコ
ン基板、22はSiO2 の第1の蓄熱層、23はSiO
2 の第2の蓄熱層、24はTaN層からなる発熱抵抗体
層、24cは発熱抵抗体層24のヒータ部、25e、2
5fはAl層からなる電極配線、26はSiN層からな
る保護層、27はTaの耐蝕層、29はインク流路、2
9aはインク流路29の熱作用面を示す。
【0004】即ち、インク流路29に対応して一対の電
極配線25e、25fと、これらの電極配線25e、2
5fに接続されて、電極配線間の領域に熱を発生させる
ための発熱抵抗体層24を有する電気熱変換体を設け、
発熱抵抗体層24のヒータ部24cから発生した熱エネ
ルギーを利用して熱作用面29aのインクを急激に加熱
発泡させ、この発泡によってインクを吐出するものであ
る。
【0005】最近においてはインクをカラー化したり、
さらにインクを濃淡に分け多値化により高画質化、高精
密化を図る工夫がなされている。このため、発熱抵抗体
層24を有する電気熱変換体のサイズは、性状の異なる
カラーインクや濃淡インクに対して適正な発泡を行なわ
せるパワーを与えるために、それぞれに適応したサイズ
で設計されている。
【0006】即ち、性状の異なるカラーインクや濃淡イ
ンクの発泡や吐出に最適の条件を与えるため電気熱変換
体のサイズや配置はそれぞれに最適な条件で設計されて
基板上に作り込まれている。また、それぞれの電気熱変
換体はそれに適した駆動条件で外部から駆動される必要
がある。そのため、記録ヘッドを本体に装着後、それぞ
れの電気熱変換体の種類を確認する必要があり、そのた
めの識別方法が求められる。
【0007】図3は従来例の電気熱変換体の種類を識別
するために基板上に形成された識別用パッドを含む識別
用回路の説明図で、(a)はGND配線と接続されてい
ないパッドを含む識別用回路の模式的平面図で、(b)
はGND配線と接続されているパッドを含む識別用回路
の模式的平面図である。図中符号35cはパッド及び電
極であり、35dはGND配線38と接続された電極配
線、38はGND配線を示す。
【0008】それぞれの電気熱変換体に対応して、同一
基板上に識別用のパッド35cが形成されており、電気
熱変換体の種類を識別するためにパッド35cは(a)
に示すごとくGND配線38に接続する電極配線35d
と接続しない状態か、(b)に示すごとく接続されてい
る状態の2種に区分されており、パッドを通じてGND
配線38との導通を確認することで、識別が可能であ
る。
【0009】識別の種類が増えると1つの電気熱変換体
に対し複数のパッドを組合わせて識別する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来例の識別
方法では、識別の分類数を増やすために基板上のパッド
の数を増やすと、基板の面積が大きくなりインクジェッ
ト記録ヘッドの大型化とコストアップにつながり、また
基板と接続するプリント基板やTABのパッド数が増加
しこれもコストアップの要因となるという問題点があっ
た。
【0011】本発明の目的は、識別用パッド数を減らす
ため、同一のパッドにおける分類識別数を増やした識別
用回路を備えたインクジェット記録ヘッドを提供するこ
とにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、複数でかつ複数種類の記録素子と、記録
素子に電気的に接続された複数の機能素子と、記録すべ
き画像データに対応して記録素子へ選択的に記録電流を
通電させるための駆動用集積回路とが形成されている共
通の基板を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
記録素子の複数の種類を識別するための複数の識別用回
路が基板上に形成されており、識別用回路は、識別用パ
ッドと、GND配線と接続する電極配線と、記録素子の
ヒータ回路と同一の材料で形成され識別用パッドと電極
配線とを接続可能な発熱抵抗体層とにより構成され、識
別用回路として、識別用パッドと電極配線とが接続され
ていない回路と、所定の電圧の印加で接続部が容易に溶
断可能な断面積の発熱抵抗体層で接続されている回路
と、所定の電圧の印加では接続部は溶断されない断面積
の発熱抵抗体層で接続されている回路との3種類の回路
が識別対象の記録素子の種類に対応して組合わされて配
設されている。
【0013】また、所定の電圧の印加で接続部が容易に
溶断可能な断面積の発熱抵抗体層で接続されている識別
用回路の発熱抵抗体層の断面積は、30平方μm未満で
あってもよい。
【0014】本発明のインクジェット記録ヘッドカート
リッジは、上述のインクジェット記録ヘッドと、インク
ジェット記録ヘッドに供給するインクを貯蔵するインク
タンクとを有する。
【0015】本発明のインクジェット記録装置は、上述
のインクジェット記録ヘッドを備え、記録信号に基づい
てインクを前記インクジェット記録ヘッドの吐出口から
吐出して記録を行う。
【0016】また、上述のインクジェット記録ヘッドカ
ートリッジを備え、記録信号に基づいてインクをインク
ジェット記録ヘッドカートリッジのインクジェット記録
ヘッドの吐出口から吐出して記録を行う。
【0017】本発明のインクジェット記録ヘッドの識別
用回路では、3種類の回路が識別対象の記録素子の種類
に対応して組合わされて配設されているので、当初識別
用パッドとGND配線との導通の有無で第1の分類を
し、次に導通のある識別用回路の識別用パッドとGND
配線の間にバイアス電圧を印加して溶断可能な断面積の
発熱抵抗体層で接続されている回路の接続部を溶断し、
再び識別用パッドとGND配線との導通の有無を調べて
第2の分類を行なうことができる。従って少ない数の識
別用回路で多くの分類識別を行なうことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態
の電気熱変換体の種類を識別するために基板上に形成さ
れた識別用パッドを含む識別用回路の説明図で、(a)
はGND配線と接続されていない識別用回路の模式的平
面図、(b)は溶断用抵抗部を有する発熱抵抗体層を介
してGND配線と接続されている識別用回路の模式的平
面図、(c)は溶断用抵抗部のない発熱抵抗体層を介し
てGND配線と接続されている識別用回路の模式的平面
図、(d)は(b)のX1 −X1'断面の模式的断面図で
ある。図中符号11はシリコン基板、12はSiO2
第1の蓄熱層、13はSiO2 の第2の蓄熱層、14、
14bはTaN層からなる発熱抵抗体層、14aは発熱
抵抗体層14の溶断用抵抗部、15aはAl層からなる
パッド及び電極、15bはAl層からなるGND配線1
8と接続された電極配線、16はSiN層からなる保護
層、17はTaの耐蝕層、18はGND配線を示す。
【0019】本実施の形態においては、従来例と同じく
電気熱変換体回路と識別用回路は同一基板上に同一工程
で形成される。従来例においては識別回路のパッド55
cとGND配線58は電極配線55dを介して接続され
ていたが(図3)、本実施の形態では発熱抵抗体層14
と電極配線15bとを介して接続されている。
【0020】次に電気熱変換体と識別用回路の形成され
る基板の作成工程について図1及び図2を参照して説明
する。基板はシリコン基板(101)あるいは既に駆動
用の集積回路をBiCMOS形態もしくはCMOS形態
で作り込んだ基板を用いる。
【0021】シリコン基板を用いる場合は、熱酸化法、
スパッタ法、CVD法などによって、蓄熱層12、1
3、22、23を形成し、集積回路を作り込んだ基板に
おいては、その製造プロセス中でSiO2 の蓄熱層を形
成しておく。次に反応性スパッタリングにより発熱抵抗
体層としてTaN層を約1000オングストローム、そ
の上に電極配線となるAl層をスパッタリングにより6
000オングストロームの厚さに形成する。
【0022】次にフォトリソ法によって、電気熱変換回
路と識別用回路を形成する。まず最初にウエットエッチ
ングによってAl層に電極配線15a、15b、25
e、25fを形成する。その後リアクティブエッチング
によってその下のTaN層が電気熱変換回路のヒータ部
24c及び識別用回路のパッド15aと電極配線15b
とを接続する溶断用抵抗部14a、発熱抵抗体層14b
として形成される。この際識別の一つの手段としてパッ
ド15aと電極配線15bを接続しない識別用回路も接
続部の発熱抵抗体層14を除去することによって作られ
る。
【0023】即ちパッド15aと電極配線15bを接続
する方法として、図1(a)、(b)、(c)に示すよ
うに、全く接続されないもの、発熱抵抗体層14の断面
積を絞った溶断用抵抗部14aで接続されたもの、通常
の発熱抵抗体層14bで接続されたものの3種の識別用
回路が作られ、この組合せによって電気熱変換体の種類
が分類識別される。
【0024】次に保護層16、26としてのSiN層が
プラズマCVD法によって約1μmの厚さに形成され
る。更に耐キャビテーション及び耐インク用の耐蝕層1
7としてのTa層がスパッタリングによって約2300
オングストローム形成される。最後にフォトリソ法のリ
アクティブエッチによって耐蝕層17及び保護層16に
ワイヤボンディング用のパッドの窓あけが行なわれて記
録ヘッドの発熱用基板が完成する。
【0025】上述のように、識別用回路には3種類あ
り、例えば先ず識別用パッド15aとGND配線18と
の導通を調べることによって、ブラック用の基板かカラ
ー用の基板かの識別を行なう。この場合パッド15aと
GND配線18とが接続している回路をブラック用の基
板とし、次にパッド15aとGND配線18との間にバ
イアス電圧を与えることによって、溶断用抵抗部14a
で接続した識別用回路は溶断用抵抗部14aが発熱によ
り溶断して絶縁状態となり、発熱抵抗体層14bで接続
した識別用回路は溶断せずに導通状態を保つので、再び
識別用パッド15aとGND配線18との導通を調べる
ことによって、濃インク用の基板か淡インク用の基板か
の識別を行なうことができる。
【0026】このようにして、識別用パッド15aとG
ND配線18との接続を電気熱変換体回路と共通の発熱
抵抗体層14、24を用いて行なうことによって、バイ
アス電圧の印加によって断面積を絞って形成した溶断用
抵抗部14aを容易に切断することができ、1つの識別
用パッド15aで2段階の識別を行なうことが可能とな
り、識別用回路を減らすことが可能となった。
【0027】溶断用抵抗部14aの抵抗値と断面積の関
係の1例を示すと、シート抵抗値を41.5Ω/□、抵
抗体の断面積を20μm平方とすることにより、5.0
Vのバイアス電圧で容易に溶断できた。即ちVDD電源程
度の電圧で溶断可能である。実験結果から、抵抗体の単
位面積当りのパワーが、1.5×10-3W/μm2 で溶
断できることが確認できた。
【0028】次に、本発明のインクジェット記録ヘッド
カートリッジについて説明する。図4は、本発明のイン
クジェット記録ヘッドカートリッジの斜視図である。
【0029】このインクジェット記録ヘッドカートリッ
ジは、上述した本発明のインクジェット記録ヘッド40
を備えている。インクジェット記録ヘッド40には、イ
ンクジェット記録ヘッド40に供給されるインクを貯蔵
するインクタンク41が、着脱自在にもしくは不可分に
接続されている。そして、このインクタンク41から供
給されたインクを吐出口42から吐出することで記録を
行う。インクタンク41としては、インクジェット記録
ヘッド40に合わせて単色のインクを貯蔵するものでも
よいし、複数色、例えばイエロー、マゼンタ、シアンの
インク貯蔵部が一体化されたものであってもよい。
【0030】次に、本発明のインクジェット記録装置の
概略について説明する。
【0031】本発明が適用されるインクジェット記録装
置の概観は、図5に示されている。螺旋溝504の刻ま
れたリードスクリュー505は、駆動モータ513の正
逆回転に連動し、駆動力伝達ギア511、509を介し
て回転駆動される。キャリッジHCはインクジェット記
録ヘッドカートリッジ500を搭載しており、キャリッ
ジHCに設けられたピン(不図示)によって螺旋溝50
4に対して係合している。さらにキャリッジHCは案内
レール503に摺動自在に案内されており、これにより
図示矢印a、b方向に往復移動できるようになってい
る。紙押え板502は、キャリッジHCの移動方向にわ
たって、記録媒体530をプラテンローラ501に対し
て押圧する。
【0032】フォトカプラ507、508は、キャリッ
ジHCのレバー506のこの域での存在を確認して駆動
モータ513の回転方向の逆転等を行なうためのホーム
ポジション検知手段を構成する。インクジェット記録ヘ
ッドの前面をキャップするキャップ部材522は、支持
部材516によって支持され、さらに吸引手段515を
備え、キャップ内開口523を介してインクジェット記
録ヘッドの吸引回復を行なう。本体支持板519には支
持板518が取付けられており、この支持板518に摺
動自在に支持されたクリーニングブレード517は、図
示しない駆動手段によって前後方向に移動される。クリ
ーニングブレード517の形態は図示するものに限られ
ず、公知のものが本例に適用できることは言うまでもな
い。レバー506は、吸引回復操作を開始するためのも
ので、キャリッジHCと当接するカム520の移動にと
もなって移動し、駆動モータ513からの駆動力がギア
510やクラッチ切換等の公知の伝達手段によって移動
制御される。
【0033】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復の各処理は、キャリッジHCがホームポジション
側領域にきたときリードスクリュー505の作用によっ
て、それぞれの対応位置で行なわれるようになってい
る。周知のタイミングで所望の作動を行なうようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。
【0034】なお、以上説明した記録装置においては、
搭載したインクジェット記録ヘッドを駆動するための記
録信号をインクジェット記録ヘッドに与える記録信号供
給手段を有し、インクジェット記録装置の駆動を司る制
御手段を有する制御部を備えている。
【0035】また、インクジェット記録ヘッドカートリ
ッジ500は、インクジェット記録ヘッドと一体となっ
た構成を示したが、これに限定されるものではなく、イ
ンクタンクとインクジェット記録ヘッドが別体で、イン
ク供給路を通じてインクジェット記録ヘッドに供給され
る形態としたり、インクジェット記録ヘッド部とインク
タンク部とが着脱可能な形態としてもよい。さらに、本
発明のインクジェット記録ヘッドを用いた記録装置で布
等にプリントを行うことも可能である。
【0036】インクジェット記録ヘッドの構成として
は、上述したような吐出口、インク流路、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。
【0037】また、本発明のインクジェット記録装置の
構成として設けられる、インクジェット記録ヘッドに対
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、インクジェット記録ヘ
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。
【0038】さらに加えて、本発明に係るインクジェッ
ト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、リーダと組み合せた複写
装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の
形態を採るものであってもよい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、識別用パ
ッドとGND配線との接続を、電気熱変換体回路と共通
の発熱抵抗体層を用いて行なうので、断面積を絞って形
成した溶断用抵抗部をバイアス電圧の印加によって容易
に切断することができるようになり、形成された状態で
の識別用パッドとGND配線との導通の有無と、識別用
パッドとGND配線との間にバイアス用電圧を印加した
後での識別用パッドとGND配線との導通の有無を調べ
ることにより、1つの識別用パッドで2段階の識別を行
なうことが可能となった。
【0040】このことによって識別用回路を減らすこと
ができ、インクジェット記録ヘッドの小型化とコストダ
ウンの効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の電気熱変換体の種類を識
別するために基板上に形成された識別用パッドを含む識
別用回路の説明図である。(a)はGND配線と接続さ
れていない識別用回路の模式的平面図である。(b)は
溶断用抵抗部を有する発熱抵抗体層を介してGND配線
と接続されている識別用回路の模式的平面図である。
(c)は溶断用抵抗部のない発熱抵抗体層を介してGN
D配線と接続されている識別用回路の模式的平面図であ
る。(d)は(b)のX1 −X1'断面の模式的断面図で
ある。
【図2】インクジェット記録ヘッドの熱作用部の電気熱
変換体近傍の説明図である。(a)は電気熱変換体近傍
の模式的平面図である。(b)は(a)のX2 −X2'断
面の模式的断面図である。
【図3】従来例の電気熱変換体の種類を識別するために
基板上に形成された識別用パッドを含む識別用回路の説
明図である。(a)はGND配線と接続されていないパ
ッドを含む識別用回路の模式的平面図である。(b)は
GND配線と接続されているパッドを含む識別用回路の
模式的平面図である。
【図4】本発明のインクジェット記録ヘッドカートリッ
ジの一実施形態の斜視図である。
【図5】本発明のインクジェット記録装置の一実施形態
の斜視図である。
【符号の説明】
11、21 シリコン基板 12、22 第1の蓄熱層 13、23 第2の蓄熱層 14、14b、24 発熱抵抗体層 14a 溶断用抵抗部 15a、35c パッド及び電極 15b、25e、25f、35d 電極配線 16、26 保護層 17、27 耐蝕層 18、38 GND配線 24c ヒータ部 29 インク流路 29a 熱作用面 40 インクジェット記録ヘッド 41 インクタンク 42 吐出口 500 インクジェット記録ヘッドカートリッジ 501 プラテンローラ 502 紙押え板 503 案内レール 504 螺旋溝 505 リードスクリュウ 506 レバー 507、508 フォトカプラ 509、511 駆動力伝達ギア 510 ギア 513 駆動モータ 515 吸引手段 516 支持部材 517 クリーニングブレード 518 支持板 519 本体支持板 520 カム 521 レバー 522 キャップ部材 523 キャップ内開口 530 記録媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 無我 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 (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数でかつ複数種類の記録素子と、前記
    記録素子に電気的に接続された複数の機能素子と、記録
    すべき画像データに対応して前記記録素子へ選択的に記
    録電流を通電させるための駆動用集積回路とが形成され
    ている共通の基板を備えたインクジェット記録ヘッドに
    おいて、 前記記録素子の複数の種類を識別するための複数の識別
    用回路が前記基板上に形成されており、 前記識別用回路は、識別用パッドと、GND配線と接続
    する電極配線と、前記記録素子のヒータ回路と同一の材
    料で形成され前記識別用パッドと前記電極配線とを接続
    可能な発熱抵抗体層とにより構成され、 前記識別用回路として、前記識別用パッドと前記電極配
    線とが接続されていない回路と、所定の電圧の印加で接
    続部が容易に溶断可能な断面積の前記発熱抵抗体層で接
    続されている回路と、所定の電圧の印加では接続部は溶
    断されない断面積の前記発熱抵抗体層で接続されている
    回路との3種類の回路が識別対象の前記記録素子の種類
    に対応して組合わされて配設されている、 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】 請求項1記載のインクジェット記録ヘッ
    ドにおいて、 所定の電圧の印加で接続部が容易に溶断可能な断面積の
    前記発熱抵抗体層で接続されている前記識別用回路の前
    記発熱抵抗体層の前記断面積は、30平方μm未満であ
    ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれか1項
    に記載のインクジェット記録ヘッドと、前記インクジェ
    ット記録ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクタン
    クとを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
    ドカートリッジ。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2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インク
    を前記インクジェット記録ヘッドの吐出口から吐出して
    記録を行う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に記載のインクジェット記録ヘ
    ッドカートリッジを備え、記録信号に基づいてインクを
    前記インクジェット記録ヘッドカートリッジの前記イン
    クジェット記録ヘッドの吐出口から吐出して記録を行う
    ことを特徴とするインクジェット記録装置。
JP5923596A 1996-03-15 1996-03-15 インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録ヘッドカートリッジ及びインクジェット記録装置 Pending JPH09248910A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100453058B1 (ko) * 2002-10-30 2004-10-15 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드

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KR100453058B1 (ko) * 2002-10-30 2004-10-15 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드

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