JPH1110878A

JPH1110878A - 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: JPH1110878A
Application number: JP16212997A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ishinaga; 博之石永; Kiyomitsu Kudo; 清光工藤; Makiko Kimura; 牧子木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】高粘度インクの粘度を下げて安定的に吐出で
き、リフィル速度を上げて高速駆動にも対応できるプリ
ントヘッドおよびプリント装置を提供する。【解決手段】プリントヘッドは、インクを吐出する吐
出口５と、この吐出口５に対応する複数のヒータ１，２
および３を含む。吐出口５には、この吐出口５に連通す
るインク流路が対応して設けられている。そのインク流
路内に上記ヒータが配されており、インク加熱発泡用の
ヒータ２は、吐出口５に近いインク加熱専用の第１ヒー
タ１と、ヒータ２よりも吐出口５から遠いインク加熱専
用の第２ヒータ３との間に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【０００２】なお、ここで、プリントとは、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。プリント装置は、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。

【０００３】

【従来の技術】従来より、インクジェットプリントヘッ
ド（以下、プリントヘッドとも言う）としては、インク
を吐出するための吐出口（オリフィスとも言う）を有す
るインク流路と、一つのインク流路に対応してインクを
吐出するためのエネルギとして利用される熱エネルギを
発生する電気熱変換素子として一つのヒータとを含む構
成のものが知られている。このプリントヘッドでは、上
記インク流路を複数個、列状に配してオリフィス面を構
成しており、各インク流路のオリフィス面とは反対側に
は各インク流路の後部に連通し、かつ、各インク流路の
前部にインクを供給するためのインク共通液室が設けら
れている。

【０００４】このような構成のプリントヘッドにおいて
は、ヒータからの熱エネルギを利用してインクを加熱し
発泡させることによりインク滴をオリフィスから吐出す
ると、共通液室からインク流路の前部にインクが再供給
（リフィル）されるようになっている。

【０００５】しかしながら、上述のような従来のプリン
トヘッドを用いて高粘度のインクを被プリント材に向け
て吐出しようとした際に、当該プリントヘッドのノズル
内に設けられたヒータのパワーを相当大きくしないと発
一性が悪く、特に低温環境下で印字不良が発生すること
があった。

【０００６】また、インクが高粘度を有するため、ノズ
ル内での流体抵抗が大きくなることから、リフィルに時
間がかかり、周波数応答性も悪かった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、インクの粘度
を下げるべく、プリントヘッドを加温してインクの吐出
特性を改善しようとしたところ、オリフィスからのイン
クの蒸発が発生し、これによりインク中の水分含量が低
下し、インクの粘度を上げ、インク流路内にインクが固
着してしまい、不吐出や吐出不良を招く結果となる。こ
のため、プリントヘッドの加温を高温度で行うことがで
きず、数千〜数万ｃｐｓの高粘度のインクを安定的に吐
出することは非常に困難であった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は次のようなものである。

【０００９】すなわち、インクを吐出する吐出口を有す
るインク吐出部と、該インク吐出部に供給されたインク
を吐出するために利用される熱エネルギを発生するため
の電気熱変換素子とを含むインクジェットプリントヘッ
ドであって、前記インク吐出部の前記吐出口ごとに、前
記電気熱変換素子が複数個対応し、該複数の電気熱変換
素子は前記インクを吐出するために該インクを加熱発泡
させる加熱発泡用の電気熱変換素子と、該加熱発泡用の
電気熱変換素子に隣接しかつ前記インクを加熱させるた
めだけの加熱専用の電気熱変換素子とを含むインクジェ
ットプリントヘッド、前記インク吐出部の前記吐出口は
前記複数の電気熱変換素子の上面に沿う方向に配設され
ているインクジェットプリントヘッド、前記複数の電気
熱変換素子は、いずれも前記インク吐出部の前記吐出口
からの距離が異なるものであるインクジェットプリント
ヘッド、前記加熱発泡用の電気熱変換素子は前記加熱専
用の電気熱変換素子よりも前記吐出口に近い位置に配設
されているインクジェットプリントヘッド、前記加熱専
用の電気熱変換素子は前記加熱発泡用の電気熱変換素子
よりも前記吐出口に近い位置に配設されているインクジ
ェットプリントヘッド、前記加熱発泡用の電気熱変換素
子は該加熱発泡用の電気熱変換素子よりも前記吐出口に
近い位置に配設された第１の前記加熱専用の電気熱変換
素子と加熱発泡用の電気熱変換素子よりも前記吐出口か
ら遠い位置に配設された第２の前記加熱専用の電気熱変
換素子との間に配設されているインクジェットプリント
ヘッド、前記加熱発泡用の電気熱変換素子の面積と前記
加熱専用の電気熱変換素子の面積とを異ならしめるイン
クジェットプリントヘッド、前記加熱専用の電気熱変換
素子は前記加熱発泡用の電気熱変換素子よりも電流の流
れる方向に対する幅が広いインクジェットプリントヘッ
ド、前記加熱専用の電気熱変換素子は前記加熱発泡用の
電気熱変換素子よりも電流の流れる方向に対する長さが
長いインクジェットプリントヘッド、前記加熱専用の電
気熱変換素子は前記インクの粘度が１０ｃｐｓ以上とな
るまで前記インクを加熱するものであるインクジェット
プリントヘッド、前記加熱発泡用の電気熱変換素子は複
数個に分割され、該複数個に分割された各電気熱変換素
子は、吐出すべき前記インクの吐出量に応じて駆動され
るインクジェットプリントヘッド、前記複数の電気熱変
換素子を含む機能素子は同一基板に配設され、かつ、前
記各電気熱変換素子は独立に駆動されるインクジェット
プリントヘッド、前記機能素子はシフトレジスタ部とラ
ッチ部と論理ゲート部とを有するインクジェットプリン
トヘッド、前記機能素子はマイクロプロセッシング回路
とメモリとタイマ回路と入出力インターフェイス回路と
を有するインクジェットプリントヘッド、前記インクジ
ェットプリントヘッドを装着する機構を有するインクジ
ェットプリント装置、前記インクジェットプリントヘッ
ド装着機構は被プリント材に対して相対的に往復移動す
るキャリッジ上に設けられているインクジェットプリン
ト装置、である。

【００１０】本発明においては、インク加熱発泡用の電
気熱変換素子の他に、適切なサイズのインク加熱専用の
電気熱変換素子を適切な位置に設け、この加熱専用の電
気熱変換素子を適切な駆動タイミングで駆動させること
により、インクを局部的に加熱して粘度を低下させるこ
とができ、極めて安定的な吐出が可能である。

【００１１】また、本発明においては、インク流路内に
インク加熱専用の電気熱変換素子を備えたことにより、
粘度の非常に高いインクをエネルギ変換効率よく吐出で
き、周波数応答性をも改善することができる。

【００１２】さらに、インク加熱専用の電気熱変換素子
の駆動方法によってインクの粘度を制御することによ
り、インクの吐出量を変化させることができることか
ら、濃度ムラを抑えることができると共に、階調表現を
も行うことができる。

【００１３】また、インク吐出によりインク吐出口の後
方に後退したメニスカスがインクの慣性力により振動す
るが、メニスカスがインク吐出口に復帰した時点で加熱
専用の電気熱変換素子の駆動を停止することによりイン
クの粘度を上昇させ、流動性を低下させることでメニス
カスの振動を抑制することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】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。なお、本発明は以下に示す
実施形態例に何等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。

【００１５】（実施形態例１）図１は本発明のインクジ
ェットプリントヘッドの一実施形態例における要部とし
てのインク流路（ノズルとも言う）を示す概略平面図で
あり、図２（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示したＡ−
Ａ線に沿う断面図であって、インクの吐出前からメニス
カスの復帰までのインク流路内の状態を示す。また、図
３（ａ），（ｃ）および（ｄ）は図１に示したインク流
路における各電気熱変換素子（ヒータという）への電圧
印加のタイミングを示すタイミングチャートであり、図
３（ｂ）は図１に示したインク流路のオリフィスにおけ
るインクのメニスカスの変化を示すタイミングチャート
である。

【００１６】図１および図２（ａ）〜（ｃ）において符
号１は前部加熱用のヒータ（第１の加熱専用ヒータ）で
あり、符号２は加熱発泡用のヒータであり、符号３は後
部加熱用のヒータ（第２の加熱専用ヒータ）である。本
実施形態例においては、３つのヒータ１、２および３は
天板６とノズル壁４と共にインク流路を構成する後述の
ヒータボード８上に配設され、加熱発泡用ヒータ２はオ
リフィス５に近い位置に配設された第１の加熱専用ヒー
タ１と、加熱発泡用ヒータ２よりもオリフィス５から遠
い位置に配設された第２の加熱専用ヒータ３との間に挟
まれて配列されている。このようにインク流路の前部に
は上記ヒータ１、２および３が配設され、その後方のイ
ンク流路の後部には複数のインク流路にインクを供給す
るための共通液室７が設けられている。オリフィス５は
天板６の前端部に一体に形成されたオリフィスプレート
に開口されており、本実施形態例におけるプリントヘッ
ドは、このオリフィス５が上記ヒータ１、２および３が
設けられたヒータボード８の上面に沿う方向に形成され
た、いわゆるエッジシュータタイプのものである。

【００１７】また、図１に示すように、両加熱専用ヒー
タ１および３と加熱発泡用ヒータ２とは、その形状、サ
イズを全く異にするものである。両加熱専用ヒータ１お
よび３は、共にインク流路内の幅に匹敵する幅を有して
いるのに対し、加熱発泡用ヒータ２はインク流路内の幅
よりも小さい幅を有している。逆に、インク流路の長さ
方向に沿う長さに関しては、加熱発泡用ヒータ２は、両
加熱専用ヒータ１および３よりも長く設定されている。
図１には各ヒータへの配線を図示しないが、本実施形態
例ではインク流路の長さ方向に沿って電流が印加される
ように配線されている。

【００１８】図４は図１に示した各ヒータとこれらヒー
タを駆動させるための機能素子等の等価回路を示す図で
ある。図４において各ヒータ１，２および３はコモン配
線２０に接続されて、このコモン配線２０より電圧を印
加される。また、配線２１，２２および２３はそれぞれ
ヒータ１，２および３とスイッチングトランジスタ３
１，３２および３３とを接続する。スイッチングトラン
ジスタ３１，３２および３３のＯＮ／ＯＦＦを制御する
ため、信号配線３７，３８および３９がスイッチングト
ランジスタ３１，３２および３３とシフトレジスタ・ラ
ッチ回路４０，４１および４２にそれぞれ接続されてい
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させて制御する。また、グランド配線３４，３
５および３６はそれぞれスイッチングトランジスタ３
１，３２および３３のエミッタに接続される。

【００１９】シフトレジスタ５６には、ＣＬＫ信号線５
７とシリアル信号線５５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５６に展開する。
シフトレジスタ５６に入力されたデータはラッチ５３に
ラッチ信号線５４からのラッチ信号で保持される。次
に、イネーブル信号線５２はＡＮＤゲート５１に接続さ
れ、ラッチ５３のデータをトランジスタ３３に印加する
タイミング信号を入力する。イネーブル信号線５２が３
本あるため、ヒータ１，２および３は同時でもタイミン
グをずらしても駆動可能である。

【００２０】図５は図４のセルを連続配置した基板の全
体構成の等価回路を示す図である。ここで、デコーダ回
路５８とデコーダ信号線５９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
ーブル信号線５２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。

【００２１】次に、図２（ａ）〜（ｃ）および図３
（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、本実施形態例における
プリントヘッドの駆動方法の一例を説明する。

【００２２】まず、図２（ａ）に示すように、インク流
路内の加熱発泡用ヒータ２を駆動する前に、この加熱発
泡用ヒータ２よりもオリフィス５に近い位置に配置され
た加熱専用の第１ヒータ１を駆動することにより、この
加熱専用の第１ヒータ１の上方であって加熱発泡用ヒー
タ２とオリフィス５との間のインク流路内の加熱領域Ｚ
１に存在するインクを加熱する。加熱領域Ｚ１のインク
は、インクが加熱発泡しない程度の約９０℃程度まで加
熱され、その粘度が低下し、流動性が向上することにな
る。

【００２３】ここで、高粘度インクにおける温度−粘度
特性を示すグラフを図６に示す。図６のグラフに示すよ
うに、高粘度インクであっても１００℃近くまで加熱さ
れると、粘度が非常に低下し、流動性が著しく向上する
ことがわかる。同様に、上記加熱領域Ｚ１のインクを約
９０℃に加熱することにより、発泡はしないが十分な流
動性を確保することができることもわかる。

【００２４】加熱専用の第１ヒータ１に対する電圧印加
の様子を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）に示すように、
Ａで示される吐出直前期には加熱専用の第１ヒータ１に
対し電圧が印加され、通電状態になっている。このと
き、図３（ｂ）に示すようにオリフィス５におけるイン
クのメニスカスはまだ変動していない。

【００２５】次に、図２（ｂ）に示すように、加熱発泡
用ヒータ２を駆動することにより、加熱発泡用ヒータ２
の上方の加熱領域Ｚ２に存在するインクを加熱する。加
熱領域Ｚ２のインクは、加熱領域Ｚ１と異なり、インク
の発泡を瞬時に行わせる程度に加熱される。この加熱に
より加熱領域Ｚ２のインクは発泡状態となる。この発泡
による急激な体積膨張により発生した圧力は加熱領域Ｚ
２の前方の加熱領域Ｚ１の低粘度化したインクをオリフ
ィス５の方向に押し出し、押し出されたインクはオリフ
ィス５から被プリント材（図示略）に向けてインク滴Ｉ
ｋとして吐出される。このインク吐出時において、加熱
領域Ｚ２の後方に位置する後述の加熱領域Ｚ３に存在す
るインクは未だ加熱されていないため、高粘度の状態を
維持したままであり、流動性に乏しい状態にある。従っ
て、上記加熱領域Ｚ２の発泡により発生した圧力は流動
性に乏しい後方の高粘度インクに反力を得て、前方の低
粘度インクをオリフィス５から効率よく吐出することが
できる。このため、上記発泡の圧力が小さい場合であっ
ても、比較的大きい吐出量を得ることができる。

【００２６】このとき、図３（ｃ）に示すように、Ｂで
示される吐出時の加熱専用の第１ヒータ１に対してはＡ
で示される吐出直前期から引き続き、電圧が印加され
る。また、加熱発泡用ヒータ２に対しては、図３（ａ）
に示すようにパルス電圧が印加される。このパルス電圧
の印加に対応してインク吐出が行われることから、オリ
フィス５におけるインクのメニスカスは、図３（ｂ）に
示すように上記パルス電圧印加直後から瞬時に後退す
る。

【００２７】次に、インクのリフィルを説明する。イン
ク吐出直後のインク流路内の加熱領域Ｚ１およびＺ２に
相当する空間には、次のインク吐出に備えて可能な限り
迅速に、後方の共通液室７側からインクを再充填または
再供給する必要がある。このインクのリフィルはプリン
トの高速化を図る上では重要な要素の一つである。

【００２８】図２（ｃ）に示すように、各ヒータ１，２
および３に対してはインクの低粘度化を目的とした加熱
のための電圧が印加される。すなわち、図３（ａ）に示
すように、加熱発泡用ヒータ２には、インク吐出のため
のパルス電圧の印加直後からＣで示されるリフィル期の
終了時まで所定の電圧が印加される。また、図３（ｃ）
に示すように、加熱専用の第１ヒータ１には、吐出直前
期Ａおよび吐出時Ｂと同様にリフィル期の終了時まで所
定の電圧が印加される。さらに、図３（ｄ）に示すよう
に、加熱専用の第２ヒータ３には、初めて所定の電圧が
印加される。このように３つのヒータ１，２および３を
所定のタイミングで駆動することにより、図３（ｂ）に
示すように、インク吐出直後にインク流路の後方へ後退
したオリフィス５におけるインクのメニスカスは吐出時
Ｂの後半からリフィル期Ｃの終了時までの間に徐々に前
進し、元の状態に復帰する。上記リフィル期とは、イン
ク吐出時以後からオリフィス５におけるメニスカスの復
帰までの微小時間をいう。

【００２９】ここで、メニスカスＭがオリフィス５に到
達した際には、図３（ｂ）に示すように、通常、インク
の慣性力によりオリフィス５からインクが前方に向けて
オーバーシュートする。このメニスカスＭのオーバーシ
ュートは高速駆動時に吐出を不安定にするが、図３
（ｃ）および（ｄ）に示すようにメニスカスＭがオリフ
ィス５に到達したときに、加熱専用の第１および第２ヒ
ータ１および３の駆動を停止させることにより、インク
の粘度を上昇させてインク流路内の流抵抗を増加させ、
これによりメニスカスＭのオーバーシュートを最小限に
抑制して吐出を安定化させることができる。

【００３０】（実施形態例２）図７は本発明のプリント
ヘッドの他の実施形態例における要部としてのノズルに
配置されたヒータの配線構成を示す概略平面図である。

【００３１】本実施形態例においては、各ヒータ１，２
および３は直列に接続されている点で、先の実施形態例
において各ヒータ１，２および３が並列に配線されてい
たのと著しい対称をなす。本実施形態例では、各ヒータ
ともオリフィス側と共通液室側に配線端部を有するよう
に、配線されている。図７に示すように、加熱専用の第
１および第２ヒータ１および３の場合には、電流の流れ
る方向に対する幅の寸法が大きいため、電流密度が低
く、インクを発泡させるほどの熱エネルギを発生しない
ため、加熱専用としてのみ使用可能である。これに対し
て、加熱発泡用ヒータ２の場合には、電流の流れる方向
に対する幅の寸法が小さいため、電流密度が高く、十分
にインクを発泡させることができる熱エネルギを発生す
るため、加熱用途に加え、加熱発泡用として使用可能で
ある。

【００３２】なお、各ヒータを並列接続する場合には、
ヒータの幅ではなく、その長さを加熱発泡用ヒータの長
さよりも長くすれば発泡せずに加熱用のヒータとして使
用することができる（実施形態例３）図８は本発明のプリントヘッドのさら
に他の実施形態例における要部としてのノズルに配置さ
れたヒータの配線構成を示す概略平面図である。

【００３３】本実施形態例では、先の実施形態例と同様
に各ヒータを直列に配線しているが、先の実施形態例と
は、加熱発泡用ヒータ２の後方に加熱専用の第２ヒータ
を有していない点で異なる。本実施形態例におけるイン
ク流路は先の実施形態例よりも簡易な構造としている
が、インク吐出後のインク流路の前方へのインクリフィ
ルの容易を考慮して先の実施形態例よりも使用するイン
クの粘度が低い方が好ましい。

【００３４】図９は上述のプリントヘッド５００に供給
するためのインクを保持したインク容器５０１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ＩＪ
Ｃを示す斜視図である。

【００３５】なお、このインクジェットヘッドカートリ
ッジＩＪＣ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。

【００３６】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。

【００３７】図１０は、以上のように構成されるインク
ジェットプリントヘッドが搭載可能なインクジェットプ
リント装置の一例の概観図を示す。

【００３８】このインクジェットプリント装置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。インクジェットプリントヘ
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２０９０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２１
００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２１２０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２１６
０に支持されている。ブレード２１４０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、２１７０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
力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御され
る。

【００３９】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。

【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。

【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。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。

【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。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６０−７
１２６０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。

【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、本発明によれば、
インク流路内に加熱専用の電気熱変換素子を設け、形状
位置や駆動を適切にすることにより高粘度インクでも粘
度を低下させることができるので、高効率で高いリフィ
ル特性を実現し、またメニスカスを安定化することがで
き、さらに吐出量可変による印字品位の向上や階調表現
を可能にし印字品位を向上させることができる。

【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一実
施形態例における要部としてのインク流路を示す概略平
面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１に示したＡ−Ａ
線に沿う断面図であって、インクの吐出前からメニスカ
スの復帰までのインク流路内の状態を示す。

【図３】（ａ）、（ｃ）および（ｄ）は図１に示したイ
ンク流路における各電気熱変換素子への電圧印加のタイ
ミングを示すタイミングチャートであり、（ｂ）は図１
に示したインク流路のオリフィスにおけるインクのメニ
スカスの変化を示すタイミングチャートである。

【図４】図１に示した各ヒータとこれらヒータを駆動さ
せるための機能素子等の等価回路を示す図である。

【図５】図４のセルを連続配置した基板の全体構成の等
価回路を示す図である。

【図６】高粘度インクにおける温度−粘度特性を示すグ
ラフである。

【図７】本発明のプリントヘッドの他の実施形態例にお
ける要部としてのノズルに配置されたヒータの配線構成
を示す概略平面図である。

【図８】本発明のプリントヘッドのさらに他の実施形態
例における要部としてのノズルに配置されたヒータの配
線構成を示す概略平面図である。

【図９】上述のプリン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を示す斜視図である。

【図１０】上述のプリントヘッドが搭載可能なインクジ
ェットプリント装置の一例の概観を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１加熱専用の第１ヒータ（電気熱変換素子）２加熱発泡用ヒータ（電気熱変換素子）３加熱専用の第２ヒータ（電気熱変換素子）４ノズル壁５吐出口（オリフィス）６天板７共通液室８ヒータボードＩｋインク滴Ｚ１加熱領域Ｚ２加熱領域Ｚ３加熱領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出する吐出口を有するインク
吐出部と、該インク吐出部に供給されたインクを吐出す
るために利用される熱エネルギを発生するための電気熱
変換素子とを含むインクジェットプリントヘッドであっ
て、前記インク吐出部の前記吐出口ごとに、前記電気熱変換
素子が複数個対応し、該複数の電気熱変換素子は前記イ
ンクを吐出するために該インクを加熱発泡させる加熱発
泡用の電気熱変換素子と、該加熱発泡用の電気熱変換素
子に隣接しかつ前記インクを加熱させるためだけの加熱
専用の電気熱変換素子とを含む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】前記インク吐出部の前記吐出口は前記複
数の電気熱変換素子の上面に沿う方向に配設されている
ことを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリン
トヘッド。
【請求項３】前記複数の電気熱変換素子は、いずれも
前記インク吐出部の前記吐出口からの距離が異なるもの
であることを特徴とする請求項２記載のインクジェット
プリントヘッド。
【請求項４】前記加熱発泡用の電気熱変換素子は前記
加熱専用の電気熱変換素子よりも前記吐出口に近い位置
に配設されていることを特徴とする請求項３記載のイン
クジェットプリントヘッド。
【請求項５】前記加熱専用の電気熱変換素子は前記加
熱発泡用の電気熱変換素子よりも前記吐出口に近い位置
に配設されていることを特徴とする請求項３記載のイン
クジェットプリントヘッド。
【請求項６】前記加熱発泡用の電気熱変換素子は該加
熱発泡用の電気熱変換素子よりも前記吐出口に近い位置
に配設された第１の前記加熱専用の電気熱変換素子と加
熱発泡用の電気熱変換素子よりも前記吐出口から遠い位
置に配設された第２の前記加熱専用の電気熱変換素子と
の間に配設されていることを特徴とする請求項３記載の
インクジェットプリントヘッド。
【請求項７】前記加熱発泡用の電気熱変換素子の面積
と前記加熱専用の電気熱変換素子の面積とを異ならしめ
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載
のインクジェットプリントヘッド。
【請求項８】前記加熱専用の電気熱変換素子は前記加
熱発泡用の電気熱変換素子よりも電流の流れる方向に対
する幅が広いことを特徴とする請求項１〜６のいずれか
の項に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項９】前記加熱専用の電気熱変換素子は前記加
熱発泡用の電気熱変換素子よりも電流の流れる方向に対
する長さが長いことを特徴とする請求項１〜８のいずれ
かの項に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１０】前記加熱専用の電気熱変換素子は前記
インクの粘度が１０ｃｐｓ以上となるまで前記インクを
加熱するものであることを特徴とする請求項１〜９のい
ずれかの項に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１１】前記加熱発泡用の電気熱変換素子は複
数個に分割され、該複数個に分割された各電気熱変換素
子は、吐出すべき前記インクの吐出量に応じて駆動され
ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記
載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１２】前記複数の電気熱変換素子を含む機能
素子は同一基板に配設され、かつ、前記各電気熱変換素
子は独立に駆動されることを特徴とする請求項１〜１１
のいずれかの項に記載のインクジェットプリントヘッ
ド。
【請求項１３】前記機能素子はシフトレジスタ部とラ
ッチ部と論理ゲート部とを有することを特徴とする請求
項１２記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１４】前記機能素子はマイクロプロセッシン
グ回路とメモリとタイマ回路と入出力インターフェイス
回路とを有することを特徴とする請求項１１または１２
に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１５】請求項１〜１４のいずれかの項に記載
のインクジェットプリントヘッドを装着する機構を有す
ることを特徴とするインクジェットプリント装置。
【請求項１６】前記インクジェットプリントヘッド装
着機構は被プリント材に対して相対的に往復移動するキ
ャリッジ上に設けられていることを特徴とする請求項１
５記載のインクジェットプリント装置。