JPH09286106A

JPH09286106A - インクジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリント装置

Info

Publication number: JPH09286106A
Application number: JP10057096A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kubota; 雅彦久保田; Teruo Ozaki; 照夫尾崎; Yoshiyuki Imanaka; 良行今仲
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高い階調性を得ることができる多値ヒータを
用いた上、インク吐出口に連通する流路内における後方
への流動抵抗を部分的に変化させることにより、インク
の吐出速度を大きく変化させることなくインクの吐出量
を制御して、高品位の画像をプリントすること。【解決手段】インク吐出口に連通するインク流路５０
５に、発熱量が異なる発熱素子２０１（１），２０１
（２）を備え、発熱量が多い発熱素子２０１（１）上方
のインク流路５０５内の高さよりも、発熱量が少ない発
熱素子２０１（２）上方のインク流路５０５内の高さを
低くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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等の出力用端末と
してのプリンタ、ビデオプリンタ等に適用可能なインク
ジェットプリントヘッドおよびインクジェットプリント
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリント装置は、ノンイ
ンパクトプリントとして、サイレントの要求される現代
のビジネスオフィスやその他の事務処理部門において広
く利用され、高密度で高速プリントが可能であるという
点、および保守が比較的容易でメンテナンスフリーに成
り得るという点もあって、開発，改良が進められてい
る。

【０００３】そのようなインクジェットプリント装置の
中において、例えば、特開昭５４−５９９３６号に開示
されているインクジェットプリント装置は、その構造的
な特徴から高密度プリントおよび高速プリントが充分可
能であり、かつプリント媒体の幅方向の全域に渡って延
在するいわゆるフルラインプリントヘッドの設計製造が
極めて容易であるため、その実現が熱望されている。

【０００４】しかしながら、かかるインクジェットプリ
ント装置においても、高密度でフルライン化のプリント
を実現しようとすると、そのプリントヘッドの構造上の
設計的問題や、プリント精度、プリントの確実性、耐久
性等に直結するプリントヘッドの生産性、量産性の点に
おいて、解決すべき点が未だ残されている。

【０００５】このような問題の解決策として、例えば、
特開昭５７−７２８６７号や特開昭５７−７２８６８号
には、プリントの高密度・高速化を図るために、インク
ジェットプリントヘッドを高度に集積化した構造をもつ
インクジェットプリント装置が開示されている。

【０００６】一方、インクジェットプリントヘッドとし
ては、例えば、特公平６２−４８５８５号に記載されて
いるように、インク吐出用のノズルを形成するインク流
路内に、複数の発熱素子を設けた多値出力のカラーイン
クジェットプリントヘッドが提案されている。このプリ
ントヘッドは、１つのインク流路内にｎ個の発熱素子を
設けて、それぞれを個別に駆動ドライバに接続して独立
して駆動できるように構成され、さらに、それぞれの発
熱素子の発熱量を異らせるように、それらの素子のサイ
ズが異なっている。したがって、ｎ個の発熱素子による
印字等のプリントドットは大きさがそれぞれ異なり、
｛ _nＣ_n-1＋ _nＣ_n-2＋…＋ _nＣ₂＋ _nＣ₁＋１｝通り
のプリントドットを形成することができる。つまり、１
ノズルで｛_nＣ_n-1＋ _nＣ_n-2＋…＋ _nＣ₂＋ _nＣ₁＋
１｝値の階調性を得ることができる。この素子構成を、
以下「多値ヒーター」と称する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では、それぞれのインク吐出口に連通する流路内の
形状は、１つの流路内に配置した複数の発熱体のそれぞ
れから発生する気泡に対し、同じ流動抵抗を与える形状
となっており、それらの気泡に対して異なった流体抵抗
を与えるような構造にはなっていなかった。

【０００８】そのために、１つの流路内に発熱量が異な
る複数の発熱抵抗体を配置して、１つの吐出口から吐出
するインク滴の吐出量を変化させる場合、インクの吐出
量と同時に、その吐出速度も変化してしまう。このよう
に、インクの吐出速度が変化してしまうことは、プリン
ト媒体上に着弾するインク滴の位置がずれることにな
り、高品位の画像が得られなくなる。

【０００９】本発明の目的は、高い階調性を得ることが
できる多値ヒーターを用いた上、インク吐出口に連通す
る流路内における上流側への流動抵抗を部分的に変化さ
せることにより、インクの吐出速度を大きく変化させる
ことなくインクの吐出量を制御して、高品位の画像をプ
リントすることができるインクジェットプリントヘッド
およびインクジェットプリント装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリントヘッドは、複数のインク吐出口のそれぞれに連
通する流路に備わる発熱素子からの熱エネルギーを利用
して、前記インク吐出口からインクを吐出させるインク
ジェットプリントヘッドであって、前記複数の流路のそ
れぞれに対して前記発熱素子を複数備え、前記各流路内
において、各発熱素子に対応した上流側への流動抵抗が
異なっていることを特徴とする。

【００１１】本発明のインクジェットプリント装置は、
複数のインク吐出口のそれぞれに連通する流路に備わる
発熱素子からの熱エネルギーを利用して、前記インク吐
出口からインクを吐出させるインクジェットプリントヘ
ッドを用いて、プリント媒体に画像をプリントするイン
クジェットプリント装置であって、前記インクジェット
プリントヘッドとして前記本発明のインクジェットプリ
ントヘッドを用い、前記インクジェットプリントヘッド
と前記プリント媒体とを相対移動させる手段を備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１３】（第１の実施形態）図１は、本発明のイン
クジェットプリントヘッド用基体１００のインク路に対
応する基本的な構成部分の断面図を示すものである。図
１において、１０１はシリコン基板、１０２は蓄熱層と
してのシリコンの熱酸化膜を示す。１０３は蓄熱層を兼
ねる層間膜としてのＳｉＯ₂膜またはＳｉ₃Ｎ₄膜、１
０４は抵抗層、１０５はＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−
Ｃｕ等のＡｌ合金配線、１０６は保護膜としてのＳｉＯ
₂膜またはＳｉ₃Ｎ₄膜を示す。１０７は、抵抗層１０
４の発熱に伴う化学的・物理的衝撃から保護膜１０６を
守るためのＴａ等で構成される耐キャビテーション膜で
ある。また、１０８は、電極配線１０５が形成されてい
ない抵抗層１０４の領域からの熱の作用を受ける熱作用
部である。

【００１４】抵抗層１０４は、電極としての配線１０５
間に、発熱素子としての発熱抵抗体（電気熱変換体）を
形成しており、その発熱抵抗体は無論のこと、抵抗層１
０４全体がＴａＮ_0.8を含む構成となっている。このＴ
ａＮ_0.8を含む発熱抵抗体は、製造上のばらつきが少な
く、同一基体に多数形成しても機能の安定性が得られ
た。さらに、その発熱抵抗体への通電を各種の条件で行
っても、その抵抗変化が少なく、多数の発熱抵抗体各々
の機能が安定して同等の作用を発揮することができた。

【００１５】図２は、図１の基体１００の構成を応用し
て多値ヒーターをレイアウトしたインクジェットプリン
トヘッド用基体の要部の平面図であり、２ノズル分のイ
ンク流路に相当する部分を示している。多値ヒーター
は、図１の構成部分を発熱抵抗体２０１として備えてお
り、その発熱抵抗体２０１としての２０１（１），２０
１（２），…，２０１（ｎ）のｎ個の発熱素子（以下、
「ヒータ」ともいう）が１組のセグメントＳを成し、そ
のセグメントＳが１ノズル分となっている。多値ヒータ
ーを構成するｎ個の発熱素子２０１（１），２０１
（２），…２０１（ｎ）の相互間は、数μｍとされてい
る。素子２０１（１），２０１（２），…２０１（ｎ）
のそれぞれは、後述する駆動トランジスタに接続されて
いる。２０３は、各々の素子２０１（１），…，２０１
（ｎ）に電力を供給する電極配線である。

【００１６】図３は、図２におけるヘッド基体にて構成
される電気回路の等価回路であり、１ノズルを形成する
インク流路内の多値ヒーターと、その多値ヒーターを成
す素子２０１（１），２０１（２），…，２０１（ｎ）
を個別に駆動させる駆動トランジスタとしてのＮ−Ｍｏ
ｓトランジスタ３０１の他、Ｃ−Ｍｏｓトランジスタ構
成される駆動信号処理のためのシフトレジスタ３０２
と、データを保持するラッチ回路３０３と、各トランジ
スタ３０１のそれぞれに接続されるＡＮＤ回路３０７か
ら構成されている。そのＡＮＤ回路３０７は、ノズルを
形成するインク流路をブロック分割するためのブロック
選択信号（ＢｌｏｃｋＥＮＢ）３０４，セレクト信号
（Ｓｅｌｅｃｔ）３０５およびそれらのデータと駆動パ
ルス信号（ＨｅａｔＥＮＢ）３０６を論理演算し、そ
の演算結果に基づいて対応するトランジスタ３０１を駆
動する。ここで、セグメントＳは、インク流路の形成数
ｍに対応するようにＳ（１）〜Ｓ（ｍ）形成されてい
る。

【００１７】２０３は前述した電極配線であり、１ノズ
ル内に構成されるｎ個の多値ヒーターとしての素子２０
１（１），２０１（２），…２０１（ｎ）の一端に対し
て個別に電力を供給する。また多値ヒータのそれぞれの
他端は、共通の電源３０９に接続されている。さらに、
温度調整用サブヒーター３１１、温度センサー３１２、
ヒーターの抵抗値モニター用ヒーター３１３などが構成
されている。

【００１８】図３において、ＶＤＤはロジック電源、Ｈ
−ＧＮＤはヒータ駆動電源３０９（ＶＨ）用のＧＮＤ、
Ｌ−ＧＮＤはロジック電源ＶＤＤ用のＧＮＤである。ヒ
ータ駆動電源３０９は、共通配線２０３を介して、セグ
メントＳ（１）〜Ｓ（ｍ）の全ての素子２０１（１）…
２０１（ｎ）の端部に接続される。また、シフトレジス
タ３０２は、セグメントＳ（１），Ｓ（２），…，Ｓ
（ｍ）毎に対応するシリアルの画像データ入力信号（Ｉ
ｄａｔａ）と、シフトレジスタ駆動用のクロック入力信
号（Ｃｌｏｃｋ）を入力し、その画像データをパラレル
信号としてラッチ回路３０３に出力する。ラッチ回路３
０３には、リセット信号（Ｒｅｓｅｔ）とラッチ信号
（ＬＴＣＬＫ）が入力され、シフトレジスタ３０２から
入力した画像データを一時記憶してから、対応するセグ
メントＳ（１），Ｓ（２），…，Ｓ（ｍ）毎のＡＮＤ回
路３０７に出力する。駆動パルス信号（ＨｅａｔＥＮ
Ｂ）３０６は、セグメントＳ（１）〜Ｓ（ｍ）のそれぞ
れのヒータ２０１（１），２０１（２），…，２０１
（ｎ）に入力される。

【００１９】図３におけるセレクト信号３０５は、セグ
メントＳ（１）〜Ｓ（ｍ）に共通に対応する入力端子１
〜ｎ（Ｓｅｌｅｃｔ１〜ｎ）から入力される。したがっ
て、このセレクト信号３０５によって、各セグメントＳ
（１）〜Ｓ（ｍ）における発熱対象のヒータが選択でき
ることになる。

【００２０】また、図３において３１４はデコーダであ
り、その入力端子１，２，３に対して、図１０のように
ブロック選択信号３０４が入力される。その５つの出力
端子は、セグメントＳ（１）〜Ｓ（ｍ）毎のＡＮＤ回路
３０７のそれぞれに分けて接続されている。例えば、セ
グメントＳの数がＳ（１）〜Ｓ（２００）の２００であ
る場合、つまりノズル数が２００の場合に、５つの出力
端子の内、第１の出力端子をノズル番号１〜４０に対応
するセグメントＳ（１）〜Ｓ（４０）のＡＮＤ回路３０
７のそれぞれに接続し、第２の出力端子をノズル番号４
１〜８０に対応するセグメントＳ（４１）〜Ｓ（８０）
のＡＮＤ回路３０７のそれぞれに接続し、第３の出力端
子をノズル番号８１〜１２０に対応するセグメントＳ
（８１）〜Ｓ（１２０）のＡＮＤ回路３０７のそれぞれ
に接続し、第４の出力端子をノズル番号１２１〜１６０
に対応するセグメントＳ（１２１）〜Ｓ（１６０）のＡ
ＮＤ回路３０７のそれぞれに接続し、また第５の出力端
子をノズル番号１６１〜２００に対応するセグメントＳ
（１６１）〜Ｓ（２００）のＡＮＤ回路３０７のそれぞ
れに接続する。

【００２１】このようにデコーダ３１４を接続した場合
には、ブロック選択信号３０４に応じて、デコーダ３１
４の同一の出力端子に接続される５ブロックのノズル群
がインクを吐出するヒートノズルとして選択され、それ
らの５ブロックのノズル群からのインクの吐出タイミン
グが制御できることになる。

【００２２】図３における駆動素子は、半導体技術によ
りＳｉ基板に形成され、さらに図１のような熱作用部１
０８が同一基板に形成される。

【００２３】図４に、図３中の主要素子を縦断するよう
に切断した基板の模式的断面図を示す。

【００２４】Ｐ導電体のＳｉ基板４０１に、一般的なＭ
ｏｓプロセスを用いたイオンプランテーション等の不純
物導入および拡散により、Ｎ型ウェル領域４０２にＰ−
Ｍｏｓ４５０が構成され、Ｐ型ウェル領域４０３にＮ−
Ｍｏｓ４５１が構成されている。Ｐ−Ｍｏｓ４５０およ
びＮ−Ｍｏｓ４５１は、それぞれ厚さ数百Åのゲート絶
縁膜４０８を介して、４０００Å以上５０００Å以下の
厚さにＣＶＤ法で堆積したｐｏｌｙ−Ｓｉによるゲート
配線４１５、およびＮ型あるいはＰ型の不純物導入をし
たソース領域４０５、ドレイン領域４０６等で構成さ
れ、それらＰ−Ｍｏｓ４５０とＮ−Ｍｏｓ４５１により
Ｃ−Ｍｏｓロジックが構成されている。

【００２５】また、素子駆動用のＮ−Ｍｏｓトランジス
タ３０１は、やはり不純物導入および拡散等の工程によ
り、Ｐ型ウェル基板４０２上のドレイン領域４１１、ソ
ース領域４１２およびゲート配線４１３等で構成されて
いる。

【００２６】ここで、素子駆動ドライバとしてＮ−Ｍｏ
ｓトランジスタ３０１を使うと、１つのトランジスタを
構成するドレインゲート間の距離Ｌは、最小値で約１０
μｍとなる。その１０μｍの内訳の１つは、ソースとド
レインのコンタクト４１７の幅であり、それらの幅分は
２×２μｍであるが、実際は、その半分が隣のトランジ
スタとの兼用となるため、その１／２の２μｍである。
内訳の他は、コンタクト４１７とゲート４１３の距離分
の２×２μｍの４μｍと、ゲート４１３の幅分の４μｍ
であり、合計１０μｍとなる。

【００２７】また、各素子間には、５０００Å以上１０
０００Å以下の厚さのフィールド酸化により酸化膜分離
領域４５３が形成され、素子分離されている。このフィ
ールド酸化膜は、熱作用部１０８の下においては一層目
の蓄熱層４１４として作用する。

【００２８】各素子が形成された後、層間絶縁膜４１６
が約７０００Åの厚さにＣＶＤ法によるＰＳＧ，ＢＰＳ
Ｇ膜等で堆積され、熱処理により平坦化処理等をされて
から、コンタクトホールを介して、第１の配線層となる
Ａｌ電極４１７により配線が行われている。その後、プ
ラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ₂膜等の層間絶縁膜４１８
を１００００Å以上１５０００Å以下の厚さに堆積し、
更にスルーホールを介して、抵抗層１０４として約１０
００Åの厚さのＴａＮ_0.8,hex膜をＤＣスパッタ法によ
り形成した。その後、抵抗層１０４によって形成される
各素子２０１（１），２０１（２），…，２０１（ｎ）
への配線となる第２の配線層Ａｌ電極１０５を形成し
た。

【００２９】次に、保護膜１０６としては、プラズマＣ
ＶＤによるＳｉ₃Ｎ₄膜が約１００００Åの厚さに成膜
される。さらに最上層には、耐キャビテーション膜１０
７がＴａ等で約２５００Åの厚さに堆積される。

【００３０】プリントヘッド基体１００の完成後は、図
５に示すように、インクの吐出のための吐出口５００等
が形成されてインクジェットプリントヘッド５１０とな
る。すなわち、基板１００上に位置する天板５０２に液
路壁５０１が形成され、その基板１００，天板５０２、
およびオリフィスプレート５０６などからプリントヘッ
ド５１０が構成されている。

【００３１】プリント用のインクは図示していない貯蔵
室から供給管を通してプリントヘッド５１０の共通液室
５０４内に供給される。共通液室５０４内に供給された
インクは、毛管現象によりインク流路５０５内に供給さ
れ、その先端の吐出口５００でメニスカスを形成するこ
とにより安定に保持される。そして、そのインク流路５
０５内の発熱部１０８に位置する素子２０１（１），２
０１（２），…，２０１（ｎ）に通電することにより、
その発熱部１０８上のインクが加熱され、発泡現象が発
生し、その発泡のエネルギーにより吐出口５００からイ
ンク滴が吐出される。このような構成により、吐出口を
４００ｄｐｉといった高密度に配置して、マルチ吐出口
のインクジェットプリントヘッド５１０が構成される。

【００３２】図５においては、１つのインク流路５０５
内に、発熱量が比較的大きい（発熱面積が比較的に大き
い）発熱素子（以下、「大ヒータ」という）２０１
（１）と、発熱量が比較的小さい（発熱面積が比較的に
小さい）発熱素子（以下、「小ヒータ」という）２０１
（２）によって２つの発熱部１０８が形成されている。

【００３３】本例の場合、流路５０５内に位置する天板
５０２の内面５０２Ａは、図６のように傾斜されてい
て、大ヒータ２０１（１）が位置する流路５０５の部分
の高さよりも、小ヒータ２０１（２）が位置する流路５
０５の部分の高さを小さくしている。そのため、図６の
ように大ヒータ２０１（１），小ヒータ２０１（２）の
発熱量に応じて発生した気泡Ｂ１，Ｂ２の圧力は、イン
クを吐出させるためのエネルギーとして効率良く変換さ
れることになる。つまり、流路５０５内において、大ヒ
ータ２０１（１）の上部から上流側（共通液室５０４
側）への流動抵抗よりも、小ヒータ２０１（２）の上部
から上流側への流動抵抗が大きくなり、大ヒータ２０１
（１）と小ヒータ２０１（２）を選択的、または同時に
発熱させた場合に、インクの吐出量のみを変化させて、
その吐出速度をほとんど同じにすることができる。この
結果、プリント媒体に対するインク滴の着弾位置のずれ
を抑えて、高品位の画像がプリントできることになる。

【００３４】ちなみに、従来の場合は、図１１のよう
に、ヒータ２０１（１），２０１（２）の上方に位置す
る天板５０２の内面５０２Ａは傾斜面となっておらず、
そのため、インクの吐出量を変化させたときに、その吐
出速度も大きく変化してしまう。

【００３５】図７は、天板５０２の内面５０２Ａに段差
を設けた場合の例であり、図８（ａ）は、天板５０２の
内面５０２Ａに、大ヒータ２０１（１）の後方に位置す
る比較的小さい突部５０２Ａ−１と、小ヒータ２０１
（２）の後方に位置する比較的大きい突部５０２Ａ−２
を設けた場合の例、図８（ｂ）は、天板５０２の内面５
０２Ａに、小ヒータ２０１（２）の後方に位置する突部
５０２Ａ−２を設けた場合の例である。これら図７，図
８（ａ），（ｂ）の例の場合も前述した図６と同様の効
果を発揮することができる。

【００３６】図９は、上述したインクジェットプリント
ヘッド５１０を装着して利用することのできるインクジ
ェットプリント装置６００の一例を示す概略斜視図であ
る。

【００３７】図９において６０１は、上述したインクジ
ェットプリントヘッドと同様に構成されたプリントヘッ
ドである。このヘッド６０１はキャリッジ６０７上に搭
載され、そのキャリッジ６０７は、駆動モータ６０２の
正逆回転に連動して駆動力伝達ギア６０３および６０４
を介して回転するリードスクリュ６０５の螺旋溝６０６
に対して係合している。そして、駆動モータ６０２の動
力によって、キャリッジ６０７とともにヘッド６０１が
ガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂ方向に往復移動さ
れるようになっている。また、図示しないプリント媒体
供給装置によってプラテン６０９上に搬送されるプリン
ト用紙Ｐは、紙押さえ板６１０によって、キャリッジ６
０７の移動方向にわたってプラテン６０９に押圧され
る。

【００３８】リードスクリュ６０５の一端の近傍には、
フォトカプラ６１１および６１２が配設されている。こ
れらは、それらの配設位置において、キャリッジ６０７
のレバー６０７ａの存在を確認して、駆動モータ６０２
の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検
知手段を構成している。図において６１３は、インクジ
ェットプリントヘッド６０１の吐出口のある前面を覆う
キャップ部材６１４を支持する支持部材である。また、
６１５は、キャップ部材６１４の内部にヘッド６０１か
ら空吐出等されて溜ったインクを吸引するインク吸引手
段である。この吸引手段６１５により、キャップ内開口
部６１６を介してヘッド６０１の吸引回復が行われる。
６１７はクリーニングブレードであり、６１８はブレー
ド６１７を前後方向（上記キャリッジ６０７の移動方向
と直交する方向）に移動可能にする移動部材であり、ブ
レード６１７および移動部材６１８は本体支持体６１９
に支持されている。ブレード６１７は、この形態に限ら
ず、他の周知のクリーニングブレードであってもよい。
６２０は、吸引回復の吸引を開始させるためのレバーで
あり、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に
伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッ
チ切り換え等の公知の伝達手段で移動制御される。ヘッ
ド６０１の液路５０５内の発熱素子２０１（１），２０
２（２），…，２０２（ｎ）に信号を付与したり、前述
した各機構の駆動制御を司ったりするインクジェットプ
リント制御部は、装置本体側に設けられており、ここに
は図示しない。

【００３９】このように構成されたインクジェットプリ
ント装置６００は、図示しないプリント媒体給送装置に
よりプラテン６０９上に搬送されるプリント用紙Ｐに対
し、ヘッド６０１が用紙Ｐの全幅にわたって往復移動し
ながらプリントを行う。

【００４０】（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プリ
ントヘッド（以下、「記録ヘッド」ともいう）、プリン
ト装置（以下、「記録装置」ともいう）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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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
な記録ヘッドとしては、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。

【００４４】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。

【００４５】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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、加圧或
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を用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００４６】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各記録モード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。

【００４７】さらに加えて、以上説明した本発明の実施
形態においては、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を用いてもよく、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を用いても
よい。加えて、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
しめることで積極的に防止するため、またはインクの蒸
発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化
するインクを用いてもよい。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、熱エネルギの付
与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。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。

【００４８】さらに加えて、本発明インクジェット記録
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。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、高い階
調性を得ることができる多値ヒータを用いた上、インク
吐出口に連通する流路内における上流側への流動抵抗を
部分的に変化させることにより、インクの吐出速度を大
きく変化させることなくインクの吐出量を制御して、高
品位の画像をプリントすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリントヘッドの基体
のインク流路部分の基本的な構成を説明するための断面
図である。

【図２】本発明の一実施形態としてのインクジェットプ
リントヘッドの基体の要部の平面図である。

【図３】図２に示す基体に構成される電気回路の等価回
路図である。

【図４】図２に示す基体の要部の断面図である。

【図５】本発明の実施形態としてのインクジェットプリ
ントヘッドの一部切欠きの斜視図である。

【図６】図５のインクジェットプリントヘッドにおける
インク流路の概略断面図である。

【図７】本発明の他の実施形態としてのインクジェット
プリントヘッドにおけるインク流路の概略断面図であ
る。

【図８】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の異なる他
の実施形態としてのインクジェットプリントヘッドにお
けるインク流路の概略斜視図である。

【図９】本発明の実施形態としてのインクジェットプリ
ント装置の斜視図である。

【図１０】図３に示すデコーダの入出力関係の説明図で
ある。

【図１１】従来のインクジェットプリントヘッドの一部
切欠きの斜視図である。

【符号の説明】

１００基体１０１シリコン基板２０１発熱抵抗体３０１駆動トランジスタ３０２シフトレジスタ３０３ラッチ回路３０４選択信号３０５セレクト信号３０６駆動パルス信号３０７ＡＮＤ回路５０２天板５０２Ａ内面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のインク吐出口のそれぞれに連通す
る流路に備わる発熱素子からの熱エネルギーを利用し
て、前記インク吐出口からインクを吐出させるインクジ
ェットプリントヘッドであって、前記複数の流路のそれぞれに対して前記発熱素子を複数
備え、前記各流路内において、各発熱素子に対応した上流側へ
の流動抵抗が異なっていることを特徴とするインクジェ
ットプリントヘッド。
【請求項２】前記複数の流路のそれぞれに備えた前記
複数の発熱素子の発熱量を異ならせたことを特徴とする
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】前記流路内において、発熱量が比較的大
きい前記発熱素子上から上流側への流動抵抗よりも、発
熱量が比較的小さい前記発熱素子上から上流側への流動
抵抗を大きく設定したことを特徴とする請求項２に記載
のインクジェットプリントヘッド。
【請求項４】前記複数の発熱素子の内、面積が小なる
発熱素子の上流側の流動抵抗を、面積が大なる発熱素子
の上流側の流動抵抗よりも大きくしたことを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットプ
リントヘッド。
【請求項５】前記流路内の断面積に応じて、流動抵抗
を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか
に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項６】前記流路を基体と天板との間に形成し、前記流路内に位置する基体の内面または前記天板の内面
の少なくとも一方の形状に応じて、前記流路内の断面積
を部分的に変えることを特徴とする請求項５に記載のイ
ンクジェットプリントヘッド。
【請求項７】プリントすべき画像に対応する画像デー
タに基づいて、前記発熱素子のそれぞれを駆動可能な駆
動回路と、前記画像データを、それに対応する前記複数のインク吐
出口毎の駆動回路のそれぞれに供給する画像データ供給
回路とを備えたことを特徴とする請求項１から６のいず
れかに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項８】前記駆動回路は、前記発熱素子と１対１
に対応することを特徴とする請求項７に記載のインクジ
ェットプリントヘッド。
【請求項９】前記駆動回路は、Ｎ−ＭＯＳ型トランジ
スタを有することを特徴とする請求項１から８のいずれ
かに記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１０】前記画像データ供給回路は、前記画像
データをシリアルデータとして入力しかつ該シリアルデ
ータを前記複数のインク吐出口に対応する数だけシフト
するシフトレジスタと、前記シフトレジスタの出力デー
タを一時記憶してから前記駆動回路に出力するラッチ回
路を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか
に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１１】前記駆動回路は、前記発熱体を動作可
能状態とする選択信号を入力するものであることを特徴
とする請求項１から１０のいずれかに記載のインクジェ
ットプリントヘッド。
【請求項１２】複数のインク吐出口のそれぞれに連通
する流路に備わる発熱素子からの熱エネルギーを利用し
て、前記インク吐出口からインクを吐出させるインクジ
ェットプリントヘッドを用いて、プリント媒体に画像を
プリントするインクジェットプリント装置であって、前記インクジェットプリントヘッドとして請求項１から
１１のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド
を用い、前記インクジェットプリントヘッドと前記プリント媒体
とを相対移動させる手段を備えたことを特徴とするイン
クジェットプリント装置。
【請求項１３】前記インクジェットプリントヘッドを
搭載可能なキャリッジと、前記キャリッジを主走査方向に移動させる移動手段と、前記主走査方向に対して略直交する副走査方向に前記プ
リント媒体を搬送する搬送手段とを備えたことを特徴と
する請求項１２に記載のインクジェットプリント装置。
【請求項１４】前記発熱素子は電気熱変換体であるこ
とを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のイ
ンクジェットプリントヘッド。
【請求項１５】前記発熱素子は電気熱変換体であるこ
とを特徴とする請求項１２または１３に記載のインクジ
ェットプリント装置。