JPS5836461A - 記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット記録装置、更に詳しく言えば、
導入された記録液体を収容する室に連絡したオリフィス
から前記液体を小滴として吐出させ、被記録材に付着さ
せて記録を行なう記録装置に関する。記録装置としては
比較的簡易なものであるタイプライタ−等に代表される
インパクト記録方式に対して、ノンインパクト記録方式
は、記録時に於ける騒音の発生が無視し得る程度に極め
て小さいという点に於いて、最近関心を集めている。そ
の中でも特に高速記録が可能であり、しかも、普通紙に
特別の定着処理を必要とせずに記録の行なえるインクジ
ェット記録法は、極めて有力な記録法であると認められ
ている。このインクジェット記録法に就いては、これ迄
にも様々な方式が提案され、各種の改良が加えられて商
品化されたものもあれば、現在もなお、実用化への努力
が続けられているものもある。

インクジェット記録法は、要するに、インクと称される
記録液体の液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ　）を微細オリアイス
から吐出飛翔させ、それを被記録部材に付着させて記録
を行なうものである。そして、この記録液体の液滴の発
生法及び生じた配置液滴の飛翔方向を制御する為の制御
方法等に基づき、このインクジェット記録法は、いくつ
かの方式に大別される。

本発明はこれ等いくつかの方式とは原理・思想を異にす
る新規インクジェット記録方式で微細液室中に導入され
た記録液体に対して、熱的信号を与え、液体が状態変化
をおこすことによって生じる作用力に従って、液室の先
に付設した微細オリフィスより液体を小液滴として吐出
・飛翔せしめ、これを被記録部材に付着させて記録を行
なうものである。

本発明の主目的は、インクジェット記録に於いて従来技
術が解決し得なかった技術的課題を解決することにある
。

更に詳しく言えば、本発明の目的は、高速記録によく適
合すると共に、その際、印字欠損や、印字品位の低下を
起こすことのないインクジェット記録装装置を提供する
ことである。

又、本発明の別の目的は、記録液滴が安定した吐出状態
を維持する迄の記録立上りが極めて短いインクジェット
記録装置を提供することである。

加えて、その保守管理が簡便であるインクジェット記録
装置を提供することも、本発明の他の目的である。

本発明の記録装置によれば、吐出液径の安定化、吐出周
期の安定化、吐出周波数の高速化が可能であり、また構
造上極めて簡単であって、微細加工が容易に出来る為に
記録ヘッド自体を従来に較べて格段に小型化し得、又そ
の構造上の単純性と加工上の容易性とから高速記録には
不可欠なマルチノズル化が極めて容易に実現し得る。更
に加５ればマルチノズル化に於いて、その記録ヘッドの
吐出オリフィスのアレー（ａｒｒａｙ　）構造を所望に
従って任意に設計し得、従って、記録ヘッドをブロック
化して大量生産することも極めて容易に成し得る事、等
々顕著な特長を有する。さらに記録速度を損なわすＫ、
しかも簡便に液滴径を変化させた記録、即ち階調画儂の
再現記録が容易に出来る。

以下本発明を図面に従って具体的に詳述する。

第１図は本発明の記録ヘッドによる記録原理を説明する
為の説明図である。

記録ヘッドを構成する先端をノズルに形成した記録液室
Ｗ内には、ポンプ等の適当な加圧手段又は静水圧によっ
て、それだけではオリアイスＯＦより吐出されない程度
で圧力Ｐが加えられて、記録液！Ｋが供給されている。

今オリフィスＯＦよりｌの距離の液室Ｗ１内の幅Δ１の
部分において１発熱体Ｈ１に電気エネルギー（駆動パル
ス）が与えられると、該発熱体Ｈ１は温度上昇を開始す
る。該発熱体Ｈ１が室Ｗｌ内の記録液の気化温度以上に
なると前記発熱体Ｈ１上に気泡Ｂが生じる。前記気泡Ｂ
は発熱体Ｈ１の温度が更に上昇するに従って成長し、そ
の体積を急激に増す、その結果液室Ｗｌ内の圧力が急激
に高まり、気泡璽によって増大した体積分だけΔノ中に
存在していた記録液がオリアイスＯＦ方向と圧力Ｐの加
えられている反対方向に急激に移動する。液室Ｗ内のｌ
の部分に存在した記録液の一部はオリフィスＯＦから吐
出される。吐出された記録液は液柱となってオリフィス
ＯＦにつながっており、前記気泡Ｂが最大になった時点
でオリフィスＯｒから出た液柱はその成長を止めるが液
柱先端はこの時点本にあたえられた運動エネルギーを蓄
積している。また気泡Ｂが液室Ｗ１の６１部の天井面に
まで衝突した場合はその力がオリフィス側の長手方向へ
方向転換し、その液滴推進力はさらに高められる。

而して発熱体Ｈ１ｉ（与える駆動パルスを切る事により
、発熱体Ｈ１の温度が基板側に放熱され降下する。温度
降下により気泡りは次第に冷却され、駆動パルスの切れ
た時点より、ややおくれてその体積収縮が始まる。気泡
Ｂの体積収縮に伴い、６１部分にオリアイスＯＦ側及び
圧力Ｐが加えられている方向から記録液が保給される。

この事によって１部分に存在する記録液の６１部分に引
きもどされた体積の液体を補充する為にオリフィスＯＦ
から成長した液柱のオリフィスＯＦ［近い部分の記録液
は室ｗ１に引きもどされる。その結果液柱先端の運動エ
ネルギーとオリフィスｏｒに近い液柱の運動エネルギー
の方向が逆となり液柱の先端は分離して記録液滴ＩＤと
なって被記録部材ＰＰ方向に飛翔して被記録部材ＰＰ上
の所定の位置に付着する。

発熱体Ｈ１上の気泡Ｂが冷却により徐々に消滅すると室
Ｗｌ内に引きもどされる記録液体積は液室Ｗ１の体積よ
りも少く、オリアイス０１面より液面（メニスカス）の
後退を起すが、記録液は常に圧力Ｐが存在しており、か
つ熱パルスの熱慣性（第３図Ｔ）により徐々に気泡Ｂが
収縮し、徐々にメニスカスが元の状態に復帰する。

また記録液ＩＫＫ熱エネルギーを時間的に不連続化して
作用させ、この作用させる熱エネルギーに記録情報を担
わせることが出来る。すなわち記録情報信号に従って発
熱体をパルス的に発熱させるので、記録液中に状態変化
が発生してオリフィスＯＦより吐出噴射する液滴ＩＤは
何れも記録情報を担っており、従ってそれ等の総てが被
記録部材ｐｐに付着して所望の記録が行なわれる。オリ
アイスＯＦより吐き出される液滴ＩＤの大きさは作用さ
せる熱エネルギー量、熱エネルギーの作用を受ける部分
Δｌの幅、液室Ｗの内径嶋オリフィスＯＦから発熱体Ｈ
１までの距離１１液体ＩＫに加えられる圧力Ｐ等の装置
条件あるいは液体ＩＫの比熱、熱伝導率、熱膨張係数、
粘度等の材料物性値に依存する。

また上述の発熱体の代りにレーザ光ＬＺＰを瞬時的に照
射しても同様に気泡Ｂが生成、消滅して液滴が１個吐き
出す、この場合６１部のＨｌはレーザパルスＬＺＰによ
る発熱をより効率良くするための反射板、蓄熱板その他
の用途に用いることが可能であるが必ずしも必要としな
い。

第２図ｔＯ〜ｔ９は記録液（以後インク）の吐出過程を
示す模式図であり、オリフィスＯＦとインク室Ｗと発熱
体Ｈ１が示されインクＩＫは矢印Ｐより供給される。イ
ンク！にと外気との境界面（液面）をＩＭで示す。発熱
体Ｈｌ上に生成した気泡をＢとする。第３図人）は駆動
パルスの１例Ｅであり、ｔＱ−４９は第２図ｉｏ）。

〜ｉ９）図に対応した時間を示す。第３図Ｂ）のＴは発
熱体Ｈ１の温度変化を示す図、第３図Ｃ）は気泡Ｂの体
積変化を示す図である。ｔｏ）においては吐出前の状態
が示されｔＱ）とｉ、１）の間ｔｐで駆動パルスＥが発
熱体Ｈ１に与えられる。

ｔｐ）に示される如く発熱体Ｈ１の温度上昇は駆動パル
スＥが与えられると同時に開始される。

ｔｌ、）は発熱体温度がインクの気化温度以上になった
状態であり、気泡Ｂが出来始め液面ＩＭはオリフィス面
より気泡Ｂによってインク！Ｘを圧した分に相応してふ
くらむ状態を示している。

ｔ２）では更に気泡Ｂが生長した状態で液面！ｙは更に
ふくらむ。ｔ３）では第３図人）に示される如く駆動パ
ルスＥが立ち下り、また第３図Ｂ）の如く発熱体Ｈ１の
温度が最高に達した時点で更に液面ＩＭはふくらむ。ｔ
４）は第３図Ｂ）に示される如く発熱体温度Ｔは降下を
始めているが、第３図Ｃ）に示される如く気泡Ｂの体積
は最高位になっており、液面ＩＭは更にふくらんでいる
。ｔ５）では気泡体積Ｂは収縮を始める。

従ってオリフィスＯＦよりふくらんで出た液面ＩＭに対
して気泡Ｂが収縮した分だけインク室Ｗ内にインクＩＫ
が逆に引き込まれる状態となる。この結果液面ＩＭは矢
印Ｑの部分にくびれが生じる。ｔ６）では更に気泡Ｂの
収縮が進み、液滴ＩＤと液面！ｙとに分離を起す。ｔ７
）では液滴ＩＤが吐出されて飛翔し、気泡Ｂは更に収縮
をし、液面！Ｖは更にオリフィス０１面に近ずく。ｉｇ
）では気泡Ｂは消滅直前であり、液面ＩＭは更に後退し
、オリフィス０？より内面に引き込まれる。ｔＱ）はイ
ンクＩＫの供給が行なわれｔｏ）の状態にもどった事を
示す。

上記の説明より発熱体Ｈ１に与える駆動パルス形状は記
録液ＩＫの安定吐出に重要な要素であり、また記録液滴
分離に際しては気泡の一収縮が重要なファクターであり
、その収縮を駆動パルス形状でコントロールする事は容
易に可能である。また、液滴の吐出スピードのコントロ
ールも同様に駆動パルス形状で行う事が可能である。更
に液滴の吐出周波数も駆動パルス形状で高める事が可能
となる。

第４図人）　ｓ　”）　、Ｃ）に発熱体Ｈ１に与える駆
動パルス波形２の各種とそれに応答する発熱体Ｈ１の温
度変化Ｔ１気泡の体積変化Ｂを示す。

これらの駆動パルス波形のいづれにおいてもインク滴が
好適に吐出される。（−）における波形はピエゾ駆動方
式におけるｃｉｉ放電回路のための高抵抗器が不要で、
駆動回路に特別な仕様を必要としない極めて有効なパル
ス波形である。

（ｂ）Ｋおける波形は、パルス立上前にプレヒートバイ
アス加熱を行い、滴吐出時のパルス幅を短縮するもので
ある。この波形による吐出は気泡の立上が早く、吐出ス
ピード、応答周波数の向上にも有効であった。また記録
時にのみプレヒートするので、記録液が温まり過ぎて不
具合になるのを未然に防止できる。

（、）における波形はパルス立下り時にバイアス加熱を
行うもので液滴分離後のメニスカスの後退をより一層徐
々に行うことが出来る。この波形によって吐出後オリフ
ィス液室内への大気の取り込み過ぎがなく、次の記録時
にスムーズな吐出が得られた。またこの場合もバイアス
加熱は記録時のみであるから気泡は完全に消失し、次の
記録に効果的である。（１）における波形は液滴の分離
をスムーズに行い、かつその後の液面の後退のし過ぎを
防止する為に徐々に冷却を行うもので、吐出液滴スピー
ドを落すことなく、液面の後退を徐々に行うことが出来
、有効である。（・）は前述の（ｂ）、　（ｄ）の波形
を複合化した有効なパルス波形である。

以上の如く本発明は駆動パルスの立上り、及び立下りを
制御することにより、液滴を安定して吐出させることが
出来るものであり、特に記録液の気化温度以上にヒータ
ーを加熱するととＫよる駆動パルスの立上り部分を含み
、オリフィス面から吐出される液滴の分離をスムーズに
行なわせる為にヒーターを冷却する為の駆動パルスの立
下り部分を含み、また液面のオリフィスからの液面（メ
ニスカス）の後退を徐々に行なわせる為にヒーターを予
熱する部分を含むパルス波形が安定吐出に有効である。

上記いずれにおいても駆動パルスを制御するのみで良（
、外付高抵抗素子等を必要とせず、特に発熱体の冷却及
び気泡の収縮は熱パルスの熱慣性によって極めて徐々に
進行するため、急激な液面の後退によってオリスイスか
ら大気が入り込み過ぎて、次の印字命令パルスの入力に
よっても液滴が吐き出されない事故を未然に防止でき、
この気泡の生成収縮との好適関係はパルス幅ｇ、Ａルス
高さＬで定められる。特に（＆）はＬＳＩの機能上好ま
しい。またレーザパルスも（−１の如き形状に近く、上
述の熱パルス、熱慣性等もレーザヘッドにおいても同様
に発生する現象である。またレーザ光の強さのコントロ
ールも極めて容易で、（ｂ）〜（・）の波形に相似のレ
ーザ光を発生させることもでき、レーザ光によって発［
１のコントロール、熱パルスのコントロール、気泡のコ
ントロールも簡易に実現できた。

したがって以下に用いる発熱体、熱パルス、熱慣性等の
用語はレーザ光、赤外光その他の熱発生手段を含むもの
とする。

第５図はヘッド構成の一例を説明する為の回路化した分
解斜視図である。第５図に於て基板ＳＳＩの表面には発
熱体Ｈｌ乃至Ｈ７、桁電極Ｄ１及び選択電極Ｐｌ乃至Ｐ
７が形成されている。発熱体Ｈｌ乃至Ｈ７は同一面積、
同一抵抗値であり、１つのインク液室に対し、１個の発
熱体が故応している。プレー）ＧＬＩにはインクを供給
する為のインク供給口Ｉ８が設けられ、また前記液室を
形成する為の微細な溝Ｍ１〜Ｍ７及び６溝にインクを供
給する為の共通インク供給溝ＮＤが形成される。また溝
付プレー）　ＧＬＩのインク吐出端に於ては、必要に応
じて図示しないオリフィスプレートが設けられる。溝付
プレートＧＬＩはカラスからなり、共通インク供給溝Ｎ
Ｄをエツチングにより形成し、さらに同様に液室となる
複数の溝Ｍ１〜Ｍ７が形成される。６溝Ｍ１〜Ｍ７は基
板８に１と接合されて、複数個の液室を形成する。従っ
て溝Ｍ１〜Ｍ７は各発熱体上に対応する様に接合される
。６発熱体Ｈ１乃至Ｈ７は外部からの入力信号の有無に
よって選択されて発熱する。かつ発熱する時の印加され
るエネルギーは入力信号のレベルによって異なる。また
この基板ｓｓｌに発熱体を取り付けず、基板ｓｓｌは単
なるインク受は台として用い１図示の如くキャリッジガ
イドＣＧＫレーザヘッドＬＺＨを摺動自在に取り付け、
プレー）ＧＬｌの上からレーザパルスＬＺＰを６溝に向
けて選択的に単位時間照射しながら間欠もしくは連続的
に移動させれば良い、またはＡ、６Ｂ図に示される。例
えばアルミナ基板ＡＭ上に８１０．で成る蓄熱層ｇｏ（
厚さ数μＬｚｒｘで成る発熱抵抗体層Ｈ（厚さｓｏｏ　
Ａ　）及びアルミニウム電極層ＡＬ（厚さ５０００　Ａ
　）を形成した後、選択エツチングにより幅６０μｍ長
さ７５．ｃｏｗの発熱部Ｈ１，Ｈ２、Ｈ３等を形成した
。又、エツチングにより選択電極Ｐｉ、Ｐ２．Ｐ３等及
び桁電極Ｄ１を形成した。更に第６Ｂ図に示す様にこの
発熱体Ｈｌ等及び電極層ムシ上には更に５ｌｏｚで成る
保護層Ｋ（厚さＩＰ）が積層されている。

第７図は前述までの記録ヘッドと基本的にはぼ同様の構
成を有する他の例にして、図に於て基板８８１の表面に
は発熱体Ｈｌ乃至Ｈ７、選択電極１１１乃至１１７が形
成されている。複数の発熱体Ｈｌ乃至Ｈ７は同一面積、
同一抵抗値であり、１つの液室に対し１個の発熱体が対
応している。基板８８１は、溝Ｍｌ乃至Ｍ７をきざんだ
プレー）ＧＬＩＫ覆われ、基板８８１との接合部におい
て複数の液室を形成している。

プレートＧＬＩにはインクを供給するインク供給室ＮＤ
が設けられ、また図示していないインクタンクよりイン
クを導入する導入口！Ｓが設けられている。

第５図と異なる点は桁電極の配列方法である。

第５図の桁電極Ｄ１には発熱体Ｈ１〜Ｈ７を同時に駆動
したとき、かなりの電流が流れ、破壊される場合も想定
される。しかし第７図の桁電極Ｄ１〜Ｄ■の如く７本に
分割しておけば上記難点を解消できる。

第８図は第７図の装置における時分割駆動用配線図、第
９図はその作動説明用波形図である。

発電体１１（１〜ＩＨ３２によって−ブロックを形成し
、５６ブロツクで総計１７９２個の発熱体ＩＨＩ〜５６
１３２があり、それぞれの発熱体はダイオードｌｄｌ〜
１ｄ３２を１ブロツ！アレイＤＡＩとする５６ブロツク
総計１７９２個のダイオードｌｄｌ〜５６４３２に接続
されている。おのおのダイオードはコネクターＩＰ１〜
５６Ｐ３２を通じて画像情報端子Ｐ１〜Ｐ３２に接続さ
れている。発熱体ＩＨＩ〜１１１３２の他端はコネクタ
ーＩＤＩ〜ＩＤ３２により走査信号端子Ｄ１に接続され
ている。発熱体２Ｈ１〜２Ｈ３２、・・・５６Ｈ１〜５
６Ｈ３２もそれぞれ同様に走査信号端子Ｄ２〜Ｄ５６に
接続されている。前述の基板８８１上には発熱体ＩＨＩ
〜ＩＨ３２，ダイオードｌｄ　１〜１ｄ３２及びコネク
ター用リード線１４１〜１１３２が配線されている。他
の基板には同様に発熱体、ダイオード、リード線が各ブ
ロックづつ５６枚のカセットに分離されている。この場
合第９図の如くデユティ１１５６で各ブロックが時分割
駆動されて各液室内に気泡を生成して液滴を飛行させる
。

第９図に示すように画像情報端子等がまげらに発生して
いる１桁目ＢＤ１のときは同時に駆動する電力はさほど
要しないが、２桁目ＢＤ２で３２本のノズルを同時に駆
動する場合はかなりの消費電力となる。

第１１図はこれを解決する回路例である。図においてＰ
’ｒＧは画像情報発生器、ＤＰＧは走査信号発生器、Ｉ
Ｇｃはリングカウンタまたは１０Ｍ等で成る信号発生器
にして、同時に駆動する発熱体を例えばＨ１，Ｈ９，Ｈ
ｌ７．１１２５の４個のみとし、次のタイミングでまた
４個例えばＨ２，ＨＩＯ，Ｈｌ８，１２６を駆動するた
めの回路である。即ちアンドゲートＡ１〜Ａ３２を設け
、同時に駆動するインクジェットノズルは８本毎の４本
のみとする。このように構成すると第８図例の場合に比
べ３２本のノズルを同時に駆動するときの電力は１／８
となる。即ち第１１図に示すように３２個の発熱体は８
個毎の４個が駆動され【気泡を発生し、液小滴を飛行さ
せてまず４つのドツトを印字し、その次に１ドツト隣り
の４つのドツトを印字し、これを８回行なうと３２ドツ
トのライン状印字が完成する。これｋより印字品質も格
段に向上する。即ち例ええば３本の隣接ノズルから同時
に液小滴を飛行させた場合、隣接液滴同士が接続して印
字品質を低下させたり、発熱後の冷却効率を落したり等
の不都合を解消できるものである。この回路例は第５．
６Ａ図の記録ヘッドに対して用いた場合を示している。

しかしこれらの例においてもオリフィス側の電極Ｄｌ等
は桁電極即ちブロック毎等のあるグループ選択のための
電極であるから所定の寸法に限定され、任意の長さに伸
長して抵抗値を下げたりすることはできない。

した均一って過大な電流を流すことはできず、ＤＩ等の
幅や高さは相当必要となる。この場合オリスイス部と発
熱体の間隔は第６Ｂ図の如くならざるを得す、熱エネル
ギーの印加による液滴の飛行効率は低下する。

第１２図はこれを解決する回路例で、ダイオードアレー
ＤＡの代りにトランジスタアレーＴＡを用いたもので、
多数個の発熱体ＩＨＩ〜５６Ｈ３２の各一端を各別のト
ランジスタＩＴＩ〜５６Ｔ３２のコレクタに接続し、そ
れ等の発熱体の他端を共通に接続する。また各ブロック
のトランジスタのエミッタ端子を共通のスイッチング素
子ＭＤＩ〜ＭＤ５６に接続し、各ブロックのトランジス
タ１丁１〜１丁３２．・・・・・・、５６丁１〜５６〒
３２の相対位置にあるもののペース同志を共通の画像情
報入力端子Ｐ１〜Ｐ３２に接続したものである。

例えば発熱体５６ＴＩ３２に通電するには、スイッチン
グ素子ＭＤ５６を閉じ、ＭＤ５５〜ＭＤＩを開き、端子
ｐ１に画像情報を印加する。この駆動電圧によりトラン
ジスタ５６’！’３２は導通し、ＨＶ−５６Ｈ３２−５
６〒３２−ＭｎＳ２−アースＥムを通じて発熱５６１１
３２に通電する。

このときトランジスタ５６〒１〜５６ｉ３１のコレクタ
ーエンツタ間は順方向にバイアスされるが、Ｐ２〜Ｐ３
２には画像情報入力信号がないため５６〒１〜５６Ｔ３
１は導通することはない、従ってＰｌより供給された画
像信号はトランジスタ５６Ｔ３２のみに流れる。

上記のようにスイッチング素子ＭＤ１〜ＭＤ５６の閉と
画像情報入力端子ＰＩ−Ｐ３２への電圧印加の選択組合
せによって、目的とする発熱体を選択的に通電駆動する
ことができる。

第１３図は第１２図の如くエミッタ共通型では無くペー
ス共通型トランジスタアレイを用いた場合の駆動回路例
である。これはアレイ構成のトランジスタ個別の電流増
幅率を利用し−て、アレイ上の個別エミッタ及び共通ペ
ースの外部引き出し線上の電流値を共に小さくしたもの
で、駆動回路への負担を低減せしめると同時に、アレイ
からのボンディングワイヤの引き出しにも、電流値が大
であるという特別な注意を払わずに済む利点がある。

第１４図は電界効果型トランジスタ（ｐｇｔ）で全て構
成した例であり、駆動電力の低減と同時に、スイッチン
グ時の蓄積時間、及びスイッチング時間が短いという素
子上の特徴に依って、高速性、又その伝達特性に、依っ
て駆動回路の簡略化が計れるふ また第１４図は第１２図に対する第１３図と同様にゲー
ト共通型のマトリックスにする事は容易に理解できる。

また第１２図の共通エミッタ駆動用トランジスタはバイ
ポーラトランジスしくはＮチャンネルＦＥＴの代わりに
ＰＮＰ）ランジスタ又はＰチャンネルＦＩＴを用うる事
に依り電源極性を逆転出来ることも明らかである。また
これらの実施例によれば第７図示の如く６桁電極を１リ
ターンさせる必要がなく、また第５図及び第６人図の如
き桁電極Ｄｌ等を用いる必要がないので極めて好ましい
。

即ち前述の発熱体及びリード電極を、絶縁体膜を介して
導電性基板（例えば金属・シリコン）上に形成し、第１
２図のＨＶをその導電性基板に接続すれば極めて低抵抗
となり、発熱体とオリフィスの距離を充分に短くとるこ
とが可能となる。即ち具体的には例えばＣＯ基板上に絶
縁皮膜５ｉ０１を３ｐ程度スパッタリングにより積層し
、オリフィス近傍のみの８１０ｍをエツチングによって
取り除いた後、発熱体Ｈ１，Ｈ２等及び電極Ｐｉ、Ｐ２
等をスパッタリングによって形成し、またエツチングに
より【所定のパターンを形成する。この時、オリアイス
側の電極は基板と導通状態とするので基板自体なａＶ電
極とすればよい。又第５図に示した桁選択電極Ｄｌ等は
画偉信号に従うＰ１〜Ｐ３２０通電個数にかかわらず電
圧降下が充分に小さいことが望ましいので太く低抵抗に
形成するのがよい。

第１５図は第１２．１３，１．４図等の駆動方式を用い
た記録ヘッドの詳細−偶因で発熱体Ｈ１、Ｈ２，・・・
、　Ｈｌ、・・・Ｔ１３２を絶縁層Ｈｌ上に設置した導
電性基板ＩＣと、記録液を収容する液室となる長尺溝状
パターンＭｌ、Ｍ２．・・・・・−・・Ｍ３２を設けた
溝付き板ＧＬ１とを前述の如く発熱体−長尺溝が対応位
置にくるようにして接合し一体化される。

絶縁層１１は、電気的絶縁を目的とするのみならず１発
熱体が発生する熱の流量制御の為の蓄熱層としても機能
している。

そして基板ＩＣ上に形成された発熱体ＩＨＩ〜１Ｈ３２
には、更に肢発熱体に選択的に画倫信号を印加する為の
選択電極１１１〜１１１〜１４３２と共通電極りが第１
５図及び第１６図の如く形成される。この共通電極りは
、発熱体ＩＨＩ〜１）ｆ３２のすべてに共通に設ける。

各電極には、電極の引き出し途中で前述のトランジスタ
アレーＴムが接続される。また桁信号を印加する為の通
電手段としての桁電極Ｄ１〜Ｄ５６の少なくとも１つと
選択電極Ｐ１〜Ｐ３２とが、基板１上の絶縁層１１上で
形成される。

第２０図は、第１９図構成の断面図を示している。

この図から明らかな様に発熱体重は基板ＩＣ上に絶縁層
１１を介して形成され、又該発熱体に電源電圧ＨＶを印
加する為の共通電極りとなる導電層と選択電極となる導
電層Ｐ１．７１’等は絶縁層！１上に形成される。

第１７図は、本実施例記録ヘッドの別の実施態様であり
、絶縁性の基板！１′上に導電層１σを形成し、これを
例えば電源電位ＭＶ用の導電層即ち共通電極として利用
し、またヒートシンクＨ８を接地電位ＨＡ用の電極とし
て利用する例である。また導電層ＩＣ又は１σに接地電
位Ｅムを接続し、電源電位ＨＶを他から導入させるかも
しくはヒートシンク１８に電源電位ＨＶを導入してもよ
いことは第１２図等から明らかである。

導電層の材料には、ＡＩ、ムＵ等の金属が、又発熱体の
材料としては％　ｚ’＆ｇ　Ｈ’＆＊　ＴＩＮ　＊　Ｗ
　ｅＮｉ−Ｏｒ、厚膜抵抗体（ｐａ−ムｇ系、１ｗ系等
）ＳｎＤｚ等通常の抵抗体が使用される。

基板ＩＣとしては、第１６図の様な態様の場合には、各
種金属・結晶性８１基板等が好ましく使用される。

尚、導電層ｐｔ、ｚ％、ＤＩ等、発熱体層Ｈｌ等の表面
には、記録液との接触による化学反応、電流リーク、機
械的な摩擦等を防止する目的で薄い絶縁保護層を設けた
りすることも望ましい。

また共通電極りと、導電板ＩＣとの接続には、第１８図
に示す様なスルーホールＩＢを用いても良いし、又、数
多くの選択電極を１つの面内に更に余裕をもって形成す
る為に、電極となる導電層及び絶縁層を交互に多層設け
ても有効である。また着脱の容易性の為にコネクタ接触
片ＣＩ、ＣＨにより接続させれば好ましい。

〔実施例〕

第１６図に示す構造の基板を用いて、記録ヘッドを作成
した。但し、基板１ｃｉ鴨抵抗シリコンウエハーに低抵
抗シリコンをエピタ午シアル生長したウェハー（０，６
ｍ厚）、絶縁層１１ｉＳ１へ（５μ厚）、抵抗層（Ｈｌ
　）　：　ＺｒＢｓ　（厚さ５ｏｏｎ）、導電層（電極
り、Ｐ凰ｓ　Ｄｌ等）；Ａｚ（ｌｏｏｏＸ）の順に積層
した。その後巾４０Ｐ％長さ１００μ、ピッチ１２０．
ｃａｇ＋の発熱体及び所定パターンの共通電極・選択電
極をフォトエツチングで形成した。

尚、共通電極は、発熱体３２個に共通の構造発熱体を有
する基板構造物とした。

一方、ガラス板（厚さ１　ｗ　）　Ｋ　ｓ巾４０　ｐｍ
　。

深さ４０声の溝状パターンをピッチ１２０μｍで形成し
、溝付き板ＧＬＩを作製した。

次いで前述の基板と溝付き板とを接着一体化することに
より記録ヘッドとした。

第１９図は第１２図を３２個の発熱体毎にブロック化し
た例でｙｌ　Ｆ　Ｐ　１はＧＬＩと着脱自在になってい
るインク供給パイプで、これを外すと基板ｓｓ１が本体
から外れる。

第２０図はインク供給パイプＦＰＩとインク導入口Ｉｓ
の接続構成の一例を示す断面図である。プレートＧＬＩ
Ｋあけられた導入口！８にバッキングＦＨが挿入され、
ＯリングＯＲを受けている。０リングＯＲはフランジＦ
Ｇ）ｊ保持されている。フランジＦＧはインク供給パイ
プＦＰＩに挿入されており、インク供給パイプｙＰ１に
はバッキングＦＨとプランジＦＧを圧すけるカセット化
におけるインク供給パイプＦＰ１の着脱をスムーズに行
う１例を示すものであり、カセット化に伴うインク供給
パイプＦＰＩの接続法を限定するものではないが、この
図の如く圧着、手段を用いてインク供給パイプＰＰｌを
接続することが望ましい。ＦＬはフィルターである。

以上の如くマルチ吐出ノズルアレイをカセット化し、こ
のカセット化されたノズルアレイを複数個組合わせる事
により糧々の改良をなしたものであり、特にカセット化
された小型の基板ＩＣに発熱体、リード電極、保護膜、
絶縁膜を形成するための真空薄膜形成装置、また発熱体
及びリード電極パターンを作成する際に必要なマスク及
びマスクアライナ−等は市販の小型装置によって簡単に
作ることが出来る特徴を有すル、マタパイプＦＰＩにフ
レキシブル性を有させると着脱時に容易に曲るので着脱
操作が支障なく行なわれる。

またこのカセットは第１９図の如き形態のみでなく後述
の第２３図の如き形態を有していても良く特にこの形態
を限定するものではない。

すなわち発熱体基板を小型化することによりその生産性
を向上しまたカセット化する事により故障ノズルの交換
を容易にする事及びトランジスタアレーとの接続時に起
る種々のリスクを解消して歩留の向上に極めて効果的で
ある等の数々の特徴を有する。また各ブロック毎の製造
誤差は駆動パルスの振幅、時間幅等の調整により各ブロ
ックを均一に出来る。

第２１図は前述のカセット式インクジェット記録ヘッド
ブロックをフルマルチに組立て、かつ一枚の共通板の上
下に互い違いに配列したものである。図においてヒート
シンクＨ８の上面に奇数ブロックＧＬＩ、ＧＬ３．・・
・ＧＬｍ−１を、下面に偶数ブロックＧＬ２．ＧＬ４．
・・・、ＧＬｍを接合する。各々のブロックにはインク
タンクＩＴ、インクパイプＩＰ、各ブロック共通配給用
バイブＯＰ、ＩＰ及び各ブロック配給用パイプＦＰＩ〜
ＦＰｍによりインクＩＫが供給される。この各ブロック
に接続されるバイブＦＰＩ〜ＦＰｎは第２０図の一例に
示すようにブロックと着脱自在でかつフレキシブル性を
有するから着脱の際＄ＣＦＰ１〜ＦＰｎは容易に曲がり
好便である。

ＴＡＩ〜ＴＡｎはトランジスタアレイで前述と同じもの
であり、発熱体付基板１０％−１１Ｃ上の各選択電極１
！１〜１１３２．Ｄ１〜Ｄｎ等と接続される。このジグ
ザグ配列により第２２図に示す様にオリフィスＯＦＩ、
ＯＦ２と０Ｆ３２の間隔ｑが上下で同じとなり好ましい
。

第２３図は更に他のカセットブロックの例で導電基板Ｉ
Ｃ上にはリード線Ｐ１〜Ｐ　３２．ＤＩ等が４ブロツク
形成され、リード線の各々の中央部にはトランジスタプ
レイＴム１〜ｉム７が接合されている。トランジスタア
レイ↑ム１〜Ｔム７の各々内には前述のトランジスタ、
スイッチング素子が形成されている。このカセットにお
いてプレートＧＬの溝３２本を１ブロツクとし各ブロッ
ク間にブランクＢＬＩ、ＢＬ２゜ＢＬ３を設ける。これ
は３２個の発熱体を独立に駆動する為に必要なリード線
が少なくとも前述の如く３３本必要であり、また他に種
々の機レイとしてブランクを設けずすき間なく密に配列
したならば、トランジスタアレイＴＡ１〜ＴＡ７を接続
する場合、ホンデングパットのピッチは極小となり、市
販のワイヤーボンダー勢は利用出来なくなる。また各カ
セット間の接合間隔は少くとも溝間隔の間でなされなけ
ればならな（なりその加工は非常に困難となる。そこで
第２３図のようにブランクＢＬＩ〜ＢＬ３を設ければト
ランジスタアレイ例えば〒Ａ７はブランクの長さＢ部分
を利用して接続が可能となる。

このブランクＢＬＩ〜ＢＬ３は記録する場合には情報を
与えられない部分となるから第２４図に示す如く前述と
同様の方法で、金属板ｌｌｌ５の表側と裏側にジグザグ
に取りつけて互いのブラの例である。ヒートシンクを兼
ねた金属板Ｈ８の両面に発熱体３２＠を有する導電基板
ＩＣ〜１４Ｃが７枚づつ１４枚接合されており１発熱体
付基板ＩＣ〜１４Ｃ上には前述の溝３２本を各々きざん
だプレー）ＧＬＩ〜１４がそれぞれ接合されている。各
々のプレー）ＧＬ　１〜１４にはインク導入パイプＯＰ
Ｉ〜０Ｐ２８が１４本、各２本づつ両面に接続され、各
々のインク導入パイプはインクタンクＩＴに接続されて
いる。インク供給管ｏｐ、ａｐを通じて接続されている
。金属板Ｈ８に接合された発熱体付導電基板ＩＣ〜１４
Ｃはコネクタ内蔵ケースＫＡに収納されている。また前
述のＨＶもしくはＫＡはヒートシンクを兼ねた金属板Ｈ
６に接続してももちろん好ましい。

上述の如く本実施例は大電流対策として極めて好適で、
かつ例えば共通電極りの幅を極少とすることが可能とな
るのでオリフィス部と発熱部を好適な関係に近接させる
ことができ、サーマルインクジェットヘッドとして極め
て高効率でかつ簡易な構成となる。

【図面の簡単な説明】

第１．２．３図は記録ヘッドの原理説明図、第４図はそ
の種々の駆動波形図、第５図は記録ヘッドの構成偶因、
第６人、６１図はその一部拡大図及び断面図、第７図は
他のヘッド倒閣、第８図はその駆動回路の一例図、第９
図はその作動説明用波形図、第１０図は他の回路構成偶
因、第１１図はその作動説明用波形図、第１２図は本実
施例に係る駆動回路偶因、第１３．１４図はその他の回
路偶因、第１５図は本実施例に係る記録ヘッド例図、第
１６．１７．１８図はその断面側口、第１９図はブロッ
クカセット化の一例図、第２０図はその一部拡大図、第
２１図はその全体構成図、第２２図はそのオリフィス側
一部拡大図、第２３図は他のカセット偶因、第２４図は
その全体構成図である。 旧、　［２・・−・・・・・・・・発熱体１Ｋ　　・・
・・−・・・・−・・インク出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数の発熱体の各一端を共通に接続し、各他端に制御素
   子を各々接続するとともに、該制御素子のペースまたは
   ゲートを共通に接続した記録装置。