JPH11245409A

JPH11245409A - サーマルインクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH11245409A
Application number: JP4646398A
Authority: JP
Inventors: Katsuzo Uenishi; 勝三上西; Morio Ota; 守雄太田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高解像度、小容積で且つ部材の安定した積層が
可能なサーマルインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】シリコン基板２１上のサーマルインクジェ
ットヘッド２０には４つの駆動回路２２ａ、２２ｂ、２
２ｃ及び２２ｄが形成される。共通電極２３ａには共通
電極２３ａとの間に個別配線電極２４−１を介して第１
のオリフィス列の抵抗２５−１及び共通電極２３ｂとの
間に個別配線電極２４−２を介して第２のオリフィス列
の抵抗２５−２が接続され、第１及び第２のオリフィス
列のインク吐出が時分割で制御される。駆動回路２２
ｂ、２２ｃ及び２２ｄも同様に左右の２列のオリフィス
列の抵抗を時分割で駆動する。第１及び第８のオリフィ
ス列にはインク通路２８ａ、２８ｅから黒インク、第２
と第３、第４と第５、第６と第７のオリフィス列には夫
々Ｙインク、Ｍインク、Ｃインクが供給される。同色の
２列のオリフィスの配置は１／２間隔ずれて配置され
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、サーマルインクジ
ェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、サーマルインクジェット方式を用
いたプリンタが主流を占めてきている。このサーマルイ
ンクジェット方式は、印字のために射出するインクの液
滴形成過程において、ヒータを熱してヒータ面上に核
気泡を発生させる。この核気泡が合体して膜気泡が生
まれる。この膜気泡が断熱膨脹して成長する。その
成長した膜気泡が周囲のインクに熱を取られて収縮す
る。ついには膜気泡が消滅し、次のヒータ加熱を待
つ、という一連の工程を瞬時に行うことによって成り立
っている。そして、上記の〜の工程には膜沸騰現象
が利用されている。

【０００３】膜沸騰現象は、例えば鉄の焼き入れのよう
に高温に加熱された物体を液体中に漬けた場合と、液体
と接する物体の表面温度を急激に上げた場合とに発現す
るが、サーマルインクジェットプリンタに用いられる膜
沸騰現象は後者の「液体と接する物体の表面温度を急激
に上げる」方法によっている。

【０００４】また、このように膜沸騰現象を利用し、三
原色のインクを吐出して、フルカラー印刷を行うインク
ジェットプリンタの印字ヘッド（サーマルインクジェッ
トヘッド）は、一般に、シリコンＬＳＩと薄膜技術を利
用して製造される。

【０００５】そして、その製造方法では、例えば解像度
が３６０ｄｐｉ（ドット／インチ）の印字ヘッドであれ
ば１２８個のインク吐出ノズルを、それぞれ個々に駆動
回路を対応させて一括して製造する方法が知られてい
る。また、解像度が７２０ｄｐｉの場合であれば２５６
個のインク吐出ノズルが個々の駆動回路と共に形成され
る。

【０００６】これを簡単に説明すると、先ず、工程１と
して、４インチ以上のシリコン基板にＬＳＩ形成処理に
より駆動回路とその端子を形成する。次に、工程２とし
て、薄膜技術によりＮｉなどによる電極、Ｔａ−Ｓｉ−
ＳｉＯなどの微細抵抗を形成する。続いて、工程３とし
て、ウェットエッチングまたはサンドブラスト法などに
より上記シリコン基板にインク供給路とインク供給孔を
形成する。更に、工程４として、感光性ポリイミドなど
の有機材料を用いて個々のインク吐出口に対応するイン
ク溝を形成すべく隔壁を積層する。そして、工程５とし
て、エポキシ樹脂接着剤などのついた鋼薄板またはポリ
イミド等によりなる薄板部材をシリコン基板に張り付け
て上記隔壁によって形成されたインク溝に蓋をして個別
の微細通路（インク案内路）を形成する。また更に、工
程６として、上記薄板部材の上記微細抵抗に対応する部
分にエキシマレーザなどにより４０μｍ〜２０μｍの孔
を空けて、多数のノズル孔（オリフィスともいう）を一
括形成する。ここまでが、ウェハの状態で処理される。
そして、最後に、工程７として、ダイシングソーなどを
用いてカツテングして、単位毎に個別に分割する。尚、
オリフィスは、一般には導波管等の終端または壁面に形
成されたエネルギー伝達用の孔又は窓の意である。

【０００７】図６(a),(b),(c) 及び図７(a),(b),(c)
は、上記のサーマルインクジェットヘッドの発熱ヘッド
の製造方法を工程順に示す図である。図６(a),(b),(c)
はそれぞれ概略の平面図と断面図を示しており、図７
(a),(b),(c) はそれぞれ上段に図６(a),(b),(c) の詳細
拡大部分図、中段に上段のＡ−Ａ′断面矢視図、下段に
上段のＢ−Ｂ′断面矢視図を示している。

【０００８】尚、これらの図では、説明の便宜上、いず
れも１個の発熱ヘッドのみを示しているが、実際にはこ
のような発熱ヘッドが複数個連なって、１枚のシリコン
基板上に形成される。また、図６(a),(b),(c) のそれぞ
れ下に示している断面図は、図７(a),(b),(c) のそれぞ
れ中段に示すＡ−Ａ′断面矢視図と同一のものである。

【０００９】上記の図６(a) 及び図７(a) は、上述した
工程１〜工程３が終了した直後の状態を示している。す
なわち、シリコン基板１上には、共通電極２、共通電極
給電端子３（図６(a) 参照）、個別配線電極４、抵抗
５、駆動回路６、駆動回路端子７（図６(a) 参照）、イ
ンク供給路８、及びインク供給孔１０（図７(a) 参照）
が形成されている。

【００１０】次に図６(b) 及び図７(b) は、上述の工程
４が終了した直後の状態を示している。すなわち、共通
電極２のインク供給路８の左側に位置する部分と、個別
配線電極４が配設されている部分、及び各抵抗５と抵抗
５の間に、隔壁部材９が積層されている。隔壁部材９の
上記各抵抗５間に積層される部分は、個別配線電極４上
の部分９−１を櫛の胴とすれば、各抵抗５間に伸び出す
部分９−２は櫛の歯に相当する形状をなしている。これ
により、この櫛の歯を隔壁として、その歯と歯の間の付
け根部分に抵抗５が位置する微細なインク案内溝が、抵
抗５の数だけ形成される。この隔壁部材９は、１０μｍ
以上の厚さを有している。

【００１１】そして、図６(c) 及び図７(c) は、上述し
た工程５と工程６が終了した直後の状態を示している。
すなわち、薄板部材１１が駆動回路６と給電端子３及び
７の部分を除く全領域を覆っており、上記のインク案内
溝も上を覆われて隔壁部材９の厚さ１０μｍに対応する
高さのインク案内路１２を形成している。そして、抵抗
５に対応する部分にノズル孔１３が形成されており、こ
れにより、１列のノズル孔１３を備えた発熱ヘッド１４
が完成する。

【００１２】通常フルカラー印字においては、減法混色
の三原色であるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）の３色に、文字や画像の黒部分に専用されるブ
ラック（Ｂｋ）を加えて合計４色のインクを必要とす
る。したがって、最低でも４列のノズル列が必要であ
る。そして、上述した製造方法によれば４列の素子をモ
ノリシックに構成することは可能であり、各列の位置関
係も今日の半導体の製造技術により正確に配置すること
が可能である。

【００１３】図８は、上述の図６及び図７に示したシリ
コン基板１、共通電極２、共通電極給電端子３、個別配
線電極４、抵抗５、駆動回路６、駆動回路端子７、イン
ク供給路８、隔壁部材９、インク供給孔１０、薄板部材
１１、ノズル孔１３の各部を１組としてなる素子（発熱
ヘッド）１４を４列並べてフルカラーのサーマルインク
ジェットヘッドを構成した状態を示す図である。尚、同
図は、発熱ヘッド１４が４列並んだ構成を分かり易く示
すため、図６(a) に示した工程１〜工程３まで終了した
状態のものを示している。

【００１４】同図に示すように、サーマルインクジェッ
トヘッド１５は、４個の発熱ヘッド１４（１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が並んで配置され、例えばインク
供給路８ａからＹインクが発熱ヘッド１４ａのインク案
内路１２（図６(c) 及び図７(c) 参照）に供給され、イ
ンク供給路８ｂからＭインクが発熱ヘッド１４ｂのイン
ク案内路１２に供給され、インク供給路８ｃからＣイン
クが発熱ヘッド１４ｃのインク案内路１２に供給され、
そして、インク供給路８ｄからはＢｋインクが発熱ヘッ
ド１４ｄのインク案内路１２に供給される。

【００１５】印字に際しては、抵抗５が印字情報に応じ
て選択的に通電され、瞬時に発熱して膜沸騰現象を発生
させ、その抵抗５に対応するノズル孔１３からインク滴
が吐出される。このようなインクジェット方式ではイン
ク滴はノズル孔１３の径に対応する大きさの略球形で吐
出され、紙面上には略その倍の径の大きさとなって印字
される。

【００１６】このようにして得られるフルカラーのサー
マルインクジェットヘッドは、解像度が３６０ｄｐｉの
場合であれば１２８ノズル×４列＝６４０ノズルを備え
ることになり、概略８．５ｍｍ×１９．０ｍｍの大きさ
に形成される。また解像度が７２０ｄｐｉの場合であれ
ば、２５６ノズル×４列＝１２８０ノズルが、ほぼ８．
５ｍｍ×１９．０ｍｍの大きさの中に形成される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ノズル孔の
径やその配置間隔は、印字の分解能（画像の解像度）に
よって設計される。上述したように、ノズル孔の径に対
応する大きさの球形状で吐出されたインク滴は紙面上で
は略倍の大きさの径に広がるから、ノズル孔の径は印字
するドットピッチの１／２の大きさに設計される。例え
ば解像度が３６０ｄｐｉの場合であれば、ドットピッチ
は約７０μｍであり、したがって、ノズル孔の径は３０
〜４０μｍφに形成される。また、例えば７２０ｄｐｉ
の場合では、ドットピッチは約３５μｍであり、したが
って、ノズル孔の径は１５〜２０μｍφとなる。

【００１８】このように、ピッチが微細になると、シリ
コン基板１へオリフィス板（薄板部材１１）を張り付け
る際の積層される相手側（隔壁部材９の櫛の歯相当部分
９−２）との接着面が減少し、安定した接着を実現する
ことが困難になるという問題が発生する。

【００１９】ところが、他方では、印字分解能を上げる
ために、一色を２列以上の発熱ヘッドで印字するような
多列化が望まれ、ますます多ノズル化と高精細化の要求
が高まってきている。

【００２０】上述したように、フルカラー用のサーマル
インクジェットヘッドは最低４列の発熱ヘッドを必要と
するが、これらの発熱ヘッドは、図８に示したように、
個別に独立の駆動回路６を持ち、これらには駆動回路端
子７が配設されている。また、各発熱素子（抵抗５）に
共通の電極への給電線も各発熱ヘッド毎に持っている。
したがって、このサーマルインクジェットヘッドと外部
回路との接続においては多数の接続部が発生し、この接
続にはより高度な技術が要求される。

【００２１】また、そればかりでなく、このように各発
熱ヘッド毎に独立に積層される回路、電極、接続端子数
等が多いため、これらを積層されるシリコンチップに大
きな面積を必要とし、したがって、モノリシック（mono
lithic）に形成される発熱ヘッドの量産化が阻害され
る。

【００２２】例えば、図６(a),(b),(c) に示した例で
は、１列のノズル孔１３を有する発熱ヘッドを構成する
ために略２ｍｍの幅を必要とする。そして、フルカラー
のサーマルインクジェットヘッドでは、上記の発熱ヘッ
ドを４列連設するから、前述したように、およそ８．５
ｍｍ×１９．０ｍｍの大きさになる。したがって、例え
ば４インチのシリコンウエハ上には上記８．５ｍｍ×１
９．０ｍｍのチップは３０個程度、５インチのシリコン
ウエハでは５５個程度しか形成できない。このように、
１枚のウエハから取れるフルカラー用のサーマルインク
ジェットヘッドの数は非常に少ないため、製造コストの
上昇を招くという問題も有していた。

【００２３】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
高解像度、小容積で且つ素子部材の安定した積層が可能
なサーマルインクジェットヘッドを提供することであ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明のサーマ
ルインクジェットヘッドの構成を述べる。先ず、請求項
１記載の発明のサーマルインクジェットヘッドは、複数
の発熱素子をアレー状に配設した発熱ヘッドを複数設
け、上記発熱素子上に供給されるインクを上記発熱素子
にて加熱し、上記インクと上記発熱素子の界面に気泡を
発生させることにより該発熱素子に対応するオリフィス
からインク滴を吐出するサーマルインクジェットヘッド
であって、隣接する発熱ヘッド間に設けられ、該両側の
発熱ヘッドの発熱素子に対し共通に上記インクを供給す
る単一のインク供給路を有して構成される。

【００２５】次に、請求項２記載の発明のサーマルイン
クジェットヘッドは、複数の発熱素子をアレー状に配設
した発熱ヘッドを複数設け、上記発熱素子上に供給され
るインクを上記発熱素子にて加熱し、上記インクと上記
発熱素子の界面に気泡を発生させることにより該発熱素
子に対応するオリフィスからインク滴を吐出するサーマ
ルインクジェットヘッドであって、第１の発熱ヘッドと
第２の発熱ヘッド間に設けられ、上記第１の発熱ヘッド
内の第ｎ番目の発熱素子と上記第２の発熱ヘッド内の第
ｍ番目の発熱素子とに共通に駆動信号を供給する駆動手
段と、該駆動手段による上記駆動信号の供給と、上記第
１の発熱ヘッドの共通電極と上記第２の発熱ヘッドの共
通電極とを、時分割に選択することにより上記第１の発
熱ヘッドの発熱素子と上記第２の発熱ヘッドの発熱素子
とを時分割駆動するよう上記駆動手段を制御する制御手
段とを有して構成される。

【００２６】更に、請求項３記載の発明のサーマルイン
クジェットヘッドは、複数の発熱素子をアレー状に配設
した発熱ヘッドを複数設け、上記発熱素子上に供給され
るインクを上記発熱素子にて加熱し、上記インクと上記
発熱素子の界面に気泡を発生させることにより該発熱素
子に対応するオリフィスからインク滴を吐出するサーマ
ルインクジェットヘッドであって、ｎを整数とし、第ｎ
＋１列目の発熱ヘッドと第ｎ＋２列目の発熱ヘッドの共
通電極を単一の共通電極で構成し、第ｎ＋３列目の発熱
ヘッドと第ｎ＋４列目の発熱ヘッドの共通電極を他の単
一の共通電極で構成し、上記第ｎ＋２列目の発熱ヘッド
内の発熱素子と上記第ｎ＋３列目の発熱ヘッド内の発熱
素子を時分割駆動する駆動手段を有して構成される。

【００２７】そして、ｍを整数として、例えば請求項４
記載のように、上記第ｍ＋１列目の発熱ヘッド内の発熱
素子と第ｍ＋２列目の発熱ヘッドの内の発熱素子とは、
同一ピッチで且つ１／２ピッチだけ位置をずらして配置
される。また、例えば請求項５記載のように、第ｍ＋１
列目の発熱ヘッドと第ｍ＋２列目の発熱ヘッドは、同色
のインクを吐出するように構成される。また、例えば請
求項６記載のように、第１列目の発熱ヘッドと最終列の
発熱ヘッドからは黒インクを吐出させ、他の発熱ヘッド
からはカラーインクを吐出させ、該カラーインクの吐出
されるドット密度は上記黒インクの吐出されるドット密
度の２倍に構成される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a) は、一実施の形態に
おけるサーマルインクジェットヘッドの構成を示す平面
図であり、同図(b) は、その断面図である。尚、同図
(a),(b) に示すサーマルインクジェットヘッド２０は、
構成を分かり易く示すため、図６及び図７に示した従来
の発熱ヘッドと同様の製作工程において、シリコン基板
に駆動回路とその端子を形成し、薄膜技術により電極と
抵抗を形成し、ウェットエッチングまたはサンドブラス
ト法等によりインク供給路を形成したところまでの状態
を示しており、シリコンウエハにモノリシックに形成さ
れたものの中から１個のみを切り出して示している。

【００２９】このサーマルインクジェットヘッド２０
は、図１(a),(b) に示すように、シリコン基板２１に、
４つの駆動回路２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄが形
成されている。第１の駆動回路２２ａには、一方では第
１の共通電極２３ａとの間に個別配線電極２４−１を介
して抵抗２５−１が接続されて形成され、他方では第２
の共通電極２３ｂとの間に個別配線電極２４−２を介し
て抵抗２５−２が接続されて形成される。

【００３０】第２の駆動回路２２ｂには、一方では上記
第２の共通電極２３ｂとの間に個別配線電極２４−３を
介して抵抗２５−３が接続されて形成され、他方では第
３の共通電極２３ｃとの間に個別配線電極２４−４を介
して抵抗２５−４が接続されて形成される。

【００３１】同様に、第３の駆動回路２２ｃには、一方
では上記第３の共通電極２３ｃとの間に個別配線電極２
４−５を介して抵抗２５−５が接続されて形成され、他
方では第４の共通電極２３ｄとの間に個別配線電極２４
−６を介して抵抗２５−６が接続されて形成される。

【００３２】そして、第４の駆動回路２２ｄには、一方
では上記第４の共通電極２３ｄとの間に個別配線電極２
４−７を介して抵抗２５−７が接続されて形成され、他
方では第５の共通電極２３ｅとの間に個別配線電極２４
−８を介して抵抗２５−８が接続されて形成されてい
る。

【００３３】上記５個の共通電極２３ａ〜２３ｅには、
それぞれ給電端子２６ａ〜２６ｅが連接して形成され、
４個の駆動回路２２ａ〜２２ｄには、それぞれ駆動回路
端子２７ａ〜２７ｄが接続して形成されている。

【００３４】そして、共通電極２３ａ〜２３ｅは、それ
ぞれ長手方向に沿って中央部が切り欠かれ、その下方に
インク供給路２８ａ〜２８ｄが形成されている。このイ
ンク供給路２８ａ〜２８ｄには、特には図示しないが、
シリコン基板２１を貫通するインク供給孔が連通してそ
れぞれ形成される。

【００３５】そのインク供給孔からは、この例では、第
１のインク供給路２８ａ及び第５のインク供給路２８ｅ
にＢｋインクが供給される。そして、第２のインク供給
路２８ｂにＹインクが供給され、第３のインク供給路２
８ｃにＭインクが供給され、第４のインク供給路２８ｄ
にはＣインクが供給される。

【００３６】図２(a) は、上記の状態から更に、図６及
び図７に示した従来の発熱ヘッドと同様の製作工程にお
いて、各抵抗２５（２５−１、２５−２・・・２５−
７、２５−８）に対応するインク溝を形成する隔壁を積
層し、オリフィス板を貼りつけてインク案内路を形成
し、エキシマレーザによりノズル孔を一括形成して、単
体として切り出したフルカラー用サーマルインクジェッ
トヘッドの完成品を示す平面図であり、同図(b) は、そ
の断面図である。上述した図１(a),(b) に示した状態に
おける共通電極２３（２３ａ〜２３ｅ）の一部と個別配
線電極２４（２４−１〜２４−８）の部分に重ねて、図
２(b) に示すように、隔壁部材３１が積層され、その上
に、駆動回路２２（２２ａ〜２２ｄ）の配設部を除いた
部分に、５枚のオリフィス板３２（３２ａ、３２ｂ、３
２ｃ、３２ｄ、３２ｅ）が、同図(a),(b) に示すように
貼り合わせられる。

【００３７】オリフィス板３２ａには、抵抗２５−１に
対応する位置に、所定の径（このサーマルインクジェッ
トヘッド２０の解像度が３６０ｄｐｉであれば、本例に
おいては１５〜２０μｍφ、これについては後述する）
のノズル孔３３（３３−１、３３−２、・・・、３３−
７、３３−８）が所定の間隔（約７０μｍ）で一括して
それぞれ形成されている。

【００３８】上述した第１のインク供給路２８ａのＢｋ
インクは、オリフィス板３２ａのノズル孔３３−１のノ
ズル列に供給され、第５のインク供給路２８ｅのＢｋイ
ンクは、オリフィス板３２ｅのノズル孔３３−８のノズ
ル列に供給される。

【００３９】そして、第２のインク供給路２８ｂのＹイ
ンクは、オリフィス板３２ｂのノズル孔３３−２のノズ
ル列及びノズル孔３３−３のノズル列に供給され、第３
のインク供給路２８ｃのＭインクは、オリフィス板３２
ｃのノズル孔３３−４のノズル列及びノズル孔３３−５
のノズル列に供給され、第４のインク供給路２８ｄのＣ
インクは、オリフィス板３２ｄのノズル孔３３−６のノ
ズル列及びノズル孔３３−７のノズル列に供給される。

【００４０】このように、各色毎に２列のノズル列、つ
まり４色分合計で８列のノズル列を備え、それらのノズ
ル孔３３にインクを供給するインク供給路２８は、ノズ
ル列の数よりも３本少ない５本で構成されて、共通電極
３２も５個である。また、それらのノズル列に対応する
抵抗２５を発熱駆動する駆動回路２２は４個であり、駆
動回路端子２７（２７ａ〜２７ｄ）も４組である。

【００４１】このように、４個の駆動回路２２で、その
倍の列数のノズル孔３３の抵抗２５の発熱駆動を時分割
で制御するように構成される。このように時分割駆動が
可能であるのは、サーマルインクジェットヘッドでは、
インクの吐出のための抵抗（発熱素子）への通電パルス
幅は１μ秒であり、同じノズル孔から次ぎの信号でイン
クを吐出させるための周期、つまり吐出繰り返し周波数
は１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ（１ｍ秒〜１００μ秒間隔）で
ある。したがって、数拾ｍＨｚ又はそれ以上の周期で動
作可能な駆動回路としては時間的な余裕が充分にあり、
この時間的余裕を利用して、時分割で２列のノズル列の
抵抗を駆動するようにしたものである。

【００４２】また、上記のように同一の抵抗に対する最
初の発熱駆動と次の発熱駆動との間には充分な時間的余
裕があるから、例えばベタ印字の場合に考慮される発熱
へッドの最大許容電流の関係も加味して（やや時間的間
隔を空けて）上記の時分割駆動を行っても、この時分割
駆動が印字速度を低下させる要因とはならない。

【００４３】そして、このサーマルインクジェットヘッ
ド２０は、各色毎に２列のノズル列、合計８列のノズル
列を備えておりながら、全体の大きさは、図８に示した
従来の４列のノズル列のものと大差のない寸法で構成さ
れている。

【００４４】図３(a) は、上記のサーマルインクジェッ
トヘッド２０の、１列のノズル列によるベタ印字を模式
的に示したものである。本来であれば３６０ｄｐｉのド
ット配列では７０．６μｍのピッチで、ノズル孔の大き
さは３０〜４０μｍφであり、インク滴が倍に広がっ
て、上記のベタ印字では各印字ドットは密着していなけ
ればならない。しかし、本実施の形態においては、ノズ
ル孔配置の２倍の解像度で印字を行うために、ノズル孔
の径は、７２０ｄｐｉのドット配列の場合に相当する１
５〜２０μｍφに形成されている。そして、同一色の２
列のノズル列のノズル孔の配置を１／２ピッチずらして
形成している。

【００４５】図３(b) は、そのような同一色の２列のノ
ズル孔の配置関係を示している。同図(b) は、１／２ピ
ッチのずれを示すために、２列のノズル列で印字タイミ
ングをずらして印字した場合を示しているが、実際の印
字では２列のノズル列で紙面の同一印字領域に印字する
ようにタイミングをとって、図３(c) に示すように、１
列のノズル孔配列の１／２ピッチのドット密度で印字が
行われる。このように、小さなオリフィス（ノズル孔）
を形成し、１／２ピッチずらした２列のオリフィス列を
用いることで、オリフィス列が１列の構成の場合の２倍
の分解能を実現することができる。

【００４６】このように、本実施の形態においては、駆
動回路、給電回路、インク供給路を２列のオリフィス列
に共通化することによって、チップの小型化が図れ、サ
ーマルインクジェットヘッドのサイズを大きくすること
なく殆ど従来同様のサイズのままで、従来の２倍のノズ
ル列を構成することができる。また、従来の微細加工の
技術水準で２倍の解像度を有する高精細のサーマルイン
クジェットヘッドを実用的に構成することができる。

【００４７】尚、カラー画像は常にきめの細かな高解像
度が要望されるが、文字等の黒印字ではそれほど高解像
度は要求されない。また、一般に、プリンタは、事務用
に限らず個人用に使用されるものであっても、文字（文
章）の印字に用いられる場合が多い。したがって、主と
して文字印字に専用されるＢｋインクのノズル列のノズ
ル孔配列を、他の色のノズル孔配列の２倍のピッチで且
つ２倍の孔径で形成するようにしてもよい。

【００４８】図４(a) は、そのような構成のサーマルイ
ンクジェットヘッドのＹインク、Ｍインク及びＣインク
の印字ドット（図３(a) に示した印字ドットと同一）を
示し、図４(b) は、Ｂｋインクの印字ドットを同図(a)
と同一の拡大率で示している。このように構成すれば、
黒のみによる文字による印字の際には、第１列と第８列
との印字を分担（例えば印字データの奇数列を第１列目
のヘッド，偶数列を第８列目のヘッドで印字）すること
により印字速度を２倍に向上させることができる。

【００４９】また、前述の図１〜図３において、８列全
てのオリフィス列から同一色の（例えば黒の）インク滴
を吐出するようにし、８列のオリフィス列のノズル孔配
置を、それぞれ分解能を決めるピッチの整数倍の位置関
係でずらして配置するようにしてもよい。そうすれば、
単一色ではあるが極めて高精細の印字画像を得ることが
できる。

【００５０】尚、上記の実施の形態では、いずれも色毎
に２列のノズル列を構成する例を示したが、これに限る
ことなく、色毎のノズル列を１列で構成して、そのノズ
ル列の抵抗を時分割で駆動するようにしてもよい。

【００５１】図５(a) は、他の実施の形態におけるサー
マルインクジェットヘッドの構成を示す平面図であり、
同図(b) は、その断面図である。同図(a),(b) に示すよ
うに、このサーマルインクジェットヘッド２０′は、４
列の抵抗２５′のオリフィス列と、これに対応する４本
のインク供給路２８′を備えているが共通電極２３′は
３個のみ、駆動回路２２′は２個のみの構成である。こ
の駆動原理は図１〜図３に示したサーマルインクジェッ
トヘッド２０の場合と同様である。

【００５２】この構成によれば、例えば３６０ｄｐｉの
解像度で、１列に２５６ノズルの構成とすれば、サーマ
ルインクジェットヘッド２０′は、およそ２０ｍｍ×６
ｍｍの寸法で設計可能である。図６〜図８に示した従来
の設計では、２０ｍｍ×８ｍｍの寸法であり、これは、
４インチのシリコンウエハ上では３０個のチップとなる
が、本例のように２０ｍｍ×６ｍｍであると、４０個の
チップを形成できる。また、５インチのシリコンウエハ
では、従来の５５個に対して、本例の構成では７５個の
チップを形成できる。

【００５３】このように、１個のシリコンウエハから取
れるチップの個数が３割又は４割の差となって、生産性
の向上に大きく寄与することができる。また、図５(a)
から明らかなように、外部との接続端子数も半減できる
ので、プリンタ装置本体への実装も容易であり、このた
めカラープリンタでは比較的交換頻度の高い部品となる
サーマルインクジェットヘッドの保守作業が容易となっ
て、より実用性の高いサーマルインクジェットヘッドが
実現する。

【００５４】尚、上記の構成は、中央の共通電極２３′
といずれか片側の駆動回路２２′を一組として、任意の
数だけ連接すれば、オリフィス列が４列から６列あるい
は８列というように如何様にも拡張することができ、よ
り高精細な印字を実現することができるものである。

【００５５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、２列のオリフィス列を１／２間隔ずらして配置し
てオリフィス径のみを微細化するので、通常の積層処理
の加工精度でその倍の解像度の印字ができ、したがっ
て、高精細な印字を行うサーマルインクジェットヘッド
を実現することが容易に可能となる。

【００５６】また、隣接するオリフィス列の発熱素子を
これと並列に接続した１つの駆動回路で時分割で駆動す
るので、駆動回路数がオリフィス列数の１／２でよいこ
とになり、したがって、サーマルインクジェットヘッド
の小型化が可能となる。

【００５７】また、同様にサーマルインクジェットヘッ
ドが小型になるので、１つのシリコン基板に形成するサ
ーマルインクジェットヘッドの個数を少なくとも従来の
４０％以上増やすことができ、したがって、サーマルイ
ンクジェットヘッドの生産性が向上する。

【００５８】また、駆動回路と共に駆動回路端子が半減
するので、外部との接続端子数が半減してプリンタ本体
への実装が容易となり、したがって、印字ヘッドの交換
頻度が比較的高くなるカラープリンタの保守作業が容易
となり、これにより、使い勝手が良くなって顧客の信頼
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は一実施の形態におけるフルカラー用サー
マルインクジェットヘッドの構成を示す製作工程途中の
平面図、(b) はその断面図である。

【図２】(a) は製作工程を完了し単体として切り出した
フルカラー用サーマルインクジェットヘッドの完成品を
示す平面図、(b) はその断面図である。

【図３】(a) はサーマルインクジェットヘッドの１列の
ノズル列によるベタ印字を模式的に示す図、(b) は同一
色の２列のノズル孔の配置関係を示す図、(c) は２列の
ノズル列で同一印字領域に印字して２倍のドット密度を
実現できることを示す図である。

【図４】(a) はノズル孔形成の変形例としてカラーイン
クの印字ドットの径を示す図、(b) は黒インクの印字ド
ットの径を同一拡大率で示す図である。

【図５】(a)は他の実施の形態におけるサーマルインク
ジェットヘッドの構成を示す平面図、(b) はその断面図
である。

【図６】(a),(b),(c) は従来のサーマルインクジェット
ヘッドの印字部の製造方法を工程順に示す概略の平面図
と断面図である。

【図７】(a),(b),(c) は従来の印字部の詳細な拡大部分
平面図を上段に、そのＡ−Ａ′断面矢視図を中段に、Ｂ
−Ｂ′断面矢視図を下段に示す図である。

【図８】従来の印字部を４列並べてフルカラーのサーマ
ルインクジェットヘッドを構成した状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１シリコン基板２共通電極３共通電極給電端子４個別配線電極５抵抗６駆動回路７駆動回路端子８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）インク供給路９隔壁部材９−１櫛の胴相当部分９−２櫛の歯相当部分１０インク供給孔１１薄板部材１２インク案内路１３ノズル孔１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）発熱ヘッド２０サーマルインクジェットヘッド２１シリコン基板２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）駆動回路２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ）共
通電極２４（２４−１、２４−２・・・２４−７、２４−８）
個別配線電極２５（２５−１、２５−２・・・２５−７、２５−８）
抵抗（発熱素子）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ給電端子２７（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ）駆動回路端
子２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄインク供給路３１隔壁部材３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ）オ
リフィス板３３（３３−１、３３−２、・・・、３３−７、３３−
８）ノズル孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の発熱素子をアレー状に配設した発
熱ヘッドを複数設け、前記発熱素子上に供給されるイン
クを前記発熱素子にて加熱し、前記インクと前記発熱素
子の界面に気泡を発生させることにより該発熱素子に対
応するオリフィスからインク滴を吐出するサーマルイン
クジェットヘッドであって、隣接する発熱ヘッド間に設けられ、該両側の発熱ヘッド
の発熱素子に対し共通に前記インクを供給する単一のイ
ンク供給路、を有することを特徴とするサーマルインクジェットヘッ
ド。
【請求項２】複数の発熱素子をアレー状に配設した発
熱ヘッドを複数設け、前記発熱素子上に供給されるインクを前記発熱素子にて
加熱し、前記インクと前記発熱素子の界面に気泡を発生
させることにより該発熱素子に対応するオリフィスから
インク滴を吐出するサーマルインクジェットヘッドであ
って、第１の発熱ヘッドと第２の発熱ヘッド間に設けられ、前
記第１の発熱ヘッド内の第ｎ番目の発熱素子と前記第２
の発熱ヘッド内の第ｍ番目の発熱素子とに共通に駆動信
号を供給する駆動手段と、該駆動手段による前記駆動信号の供給と、前記第１の発
熱ヘッドの共通電極と前記第２の発熱ヘッドの共通電極
とを、時分割に選択することにより前記第１の発熱ヘッ
ドの発熱素子と前記第２の発熱ヘッドの発熱素子とを時
分割駆動するよう前記駆動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とするサーマルインクジェットヘッ
ド。
【請求項３】複数の発熱素子をアレー状に配設した発
熱ヘッドを複数設け、前記発熱素子上に供給されるイン
クを前記発熱素子にて加熱し、前記インクと前記発熱素
子の界面に気泡を発生させることにより該発熱素子に対
応するオリフィスからインク滴を吐出するサーマルイン
クジェットヘッドであって、ｎを整数とし、第ｎ＋１列目の発熱ヘッドと第ｎ＋２列
目の発熱ヘッドの共通電極を単一の共通電極で構成し、
第ｎ＋３列目の発熱ヘッドと第ｎ＋４列目の発熱ヘッド
の共通電極を他の単一の共通電極で構成し、前記第ｎ＋２列目の発熱ヘッド内の発熱素子と前記第ｎ
＋３列目の発熱ヘッド内の発熱素子を時分割駆動する駆
動手段を有することを特徴とするサーマルインクジェッ
トヘッド。
【請求項４】ｍを整数とし、第ｍ＋１列目の発熱ヘッ
ド内の発熱素子と第ｍ＋２列目の発熱ヘッドの内の発熱
素子とは、同一ピッチで且つ１／２ピッチだけ位置をず
らして配置されることを特徴とする請求項１、２又は３
記載のサーマルインクジェットヘッド。
【請求項５】ｍを整数とし、第ｍ＋１列目の発熱ヘッ
ドと第ｍ＋２列目の発熱ヘッドは、同色のインクを吐出
することを特徴とする請求項４記載のサーマルインクジ
ェットヘッド。
【請求項６】第１列目の発熱ヘッドと最終列の発熱ヘ
ッドからは黒インクを吐出させ、他の発熱ヘッドからは
カラーインクを吐出させ、該カラーインクの吐出される
ドット密度は前記黒インクの吐出されるドット密度の２
倍に構成されることを特徴とする請求項３記載のサーマ
ルインクジェットヘッド。