JPH02164545A - 液体噴射記録装置 - 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】 抜地止」 本発明は、液体噴射記録装置に関し、より詳細には、イ
ンクジェットプリンタの液体噴射記録装置に関する。

児來挟帆 ノンインパクト記録法は、記録時における騒音の発生が
無視し得る程度に極めて小さいという点において、最近
関心を集めている。その中で、高速記録が可能であり、
而も所謂普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録の
行える所謂インクジェット記録法は極めて有力な記録法
であって、これまでにも様々な方式が提案され、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。

この様なインクジェット記録法は、所謂インクと称され
る記録液体の小滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔させ、記録
部材に付着させて記録を行うものであって。

この記録液体の小滴の発生法及び発生された記録液小滴
の飛翔方向を制御する為の制御方法によって幾つかの方
式に大別される。

先ず第１の方式は、例えば米国特許第３０６０４２９号
明細書に開示されているもの（Ｔａｌｅ　ｔｙｐｅ方式
）であって、記録液体の小滴の発生を静電吸収的に行い
、発生した記録液体小滴を記録信号に応じて電界制御し
、記録部材ヒに記録液体小滴を選択的に付着させて記録
を行うものである。

これに就いて、更に詳述すれば、ノズルと加速ｆｌｔ４
４間に電界を掛けて、−様に帯電した記録液体の小滴を
ノズルより吐出させ、該吐出した記録液体の小滴を記録
信号に応じて電気制御可能な様に構成されたｘｙ偏向電
極間を飛翔させ、電界の強度変化によって選択的に小滴
を記録部材上に付着させて記録を行うものである。

第２の方式は１例えば米国特許第３５９６２７５号明細
書、米国特許第３２９８０３０号明細書等に開示されて
いる方式（Ｓｗｅｅｔ方式）であって、連続振動発生法
によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生させ
、この発生された帯電量の制御された小滴を、−様の電
界が掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、記
録部材上に記録を行うものである。

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッ
ドを構成する一部であるノズルのオリフィス（吐出口）
の前に記録信号が印加されている様に構成した帯電電極
を所定距離だけ離して配置し、前記ピエゾ振動素子に一
定周波数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を
機械的に振動させ、前記吐出口より記録液体の小滴を吐
出させる。この時前記帯電電極によって吐出する記録液
体小滴には電荷が静電誘導され、小滴は記録信号に応じ
た電荷量で帯電される。帯電量の制御された記録液体の
小滴は、一定の電界が一様に掛けられている偏向電極間
を飛翔する時、付加された帯電量に応じて偏向を受け、
記録信号を担う小滴のみが記録部材上に付着し得る様に
されている。

第３の方式は１例えば米国特許第３４１６１５３号明細
書に開示されている方式（Ｈｅｒｔｚ方式）であって、
ノズルとリング状の帯電電極間に電界を掛け、連続振動
発生法によって、記録液体の小滴を発生霧化させて記録
する方式である。即ちこの方式ではノズルと帯電電極間
に掛ける電界強度を記録信号に応じて変調することによ
って小滴の霧化状態を制御し、記録画像のＰＩＩ調性を
出して記録する。

第４の方式は、例えば米国特許第３７４７１２０号明細
書に開示されている方式（Ｓｔｅｍ＋ｉｅ方式）で、こ
の方式は前記３つの方式とは根本的に原理が異なるもの
である。

即ち、前記３つの方式は、何れもノズルより吐出された
記録液体の小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し
、記録信号を担った小滴を選択的に記録部材上に付着さ
せて記録を行うのに対して、この５ｔｅａ＋ｍａ方式は
、記録信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛
翔させて記録するものである。

つまり、Ｓｔｅａｍｓ方式は、記録液体を吐出する吐出
口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素子
に、電気的な記録信号を印加し、この電気的記録信号を
ピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従
って前記吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させて記
録部材に付着させることで記録を行うものである。

これ等、従来の４つの方式は各々に特長を有するもので
あるが、又、他方において解決され得る可き点が存在す
る。

即ち、前記第１から第３の方式は記録液体の小滴の発生
の直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、又、小
滴の偏向制御も電界制御である。

その為、第１の方式は、構成上はシンプルであるが、小
滴の発生に高電圧を要し、又、記録ヘッドのマルチノズ
ル化が困難であるので高速記録には不向きである。

第２の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、又記録液体小滴の
電気的制御が高度で困難であること、記録部材上にサテ
ライトドツトが生じ易いこと等の問題点がある。

第３の方式は、記録液体小滴を霧化することによって階
調性に優れた画像が記録され得る特長を有するが、他方
霧化状態の制御が困難であること。

記録画像にカブリが生ずること及び記録ヘッドのマルチ
ノズル化が困難で、高速記録には不向きであること等の
諸問題点が存する。

第４の方式は、第１乃至第３の方式に比べ利点を比較的
多く有する。即ち、構成上シンプルであること、オンデ
マンド（ｏｎ−ｄθｗａｎｄ）で記録液体をノズルの吐
出口より吐出して記録を行う為に、第１乃至第３の方式
の様に吐出飛翔する小滴の中、画像の記録に要さなかっ
た小滴を回収することが不要であること及び第１乃至第
２の方式の様に。

導電性の記録液体を使用する必要性がなく記録液体の物
質上の自由度が大であること等の大きな利点を有する。

丙午ら、一方において、記録ヘッドの加工上に問題があ
ること、所望の共振数を有するピエゾ振動素子の小型化
が極めて困難であること等の理由から記録ヘッドのマル
チノズル化が難しく、又、ピエゾ振動素子の機械的振動
という機械的エネルギーによって記録液体小滴の吐出飛
翔を行うので高速記録には向かないこと１等の欠点を有
する。

更には、特開昭４８−９６２２号公報（前記米国特許第
３７４７１２０号明細書に対応）には、変形例として、
前記のピエゾ振動素子等の手段による機械的振動エネル
ギーを利用する代わりに熱エネルギーを利用することが
記載されている。

即ち、上記公報には、圧力上昇を生じさせる蒸気を発生
する為に液体を直接加熱する加熱コイルをピエゾ振動素
子の代りの圧力上昇手段として使用する所謂バブルジェ
ットの液体噴射記録装置が記載されている。

しかし、」二記公報には、圧力上昇手段としての加熱コ
イルに通電して液体インクが出入りし得る口が一つしか
ない袋状のインク室（液室）内の液体インクを直接加熱
して蒸気化することが記載されているに過ぎず、連続繰
返し液吐出を行う場合は、どの様に加熱すれば良いかは
、何等示唆されるところがない、加えて、加熱コイルが
設けられている位置は、液体インクの供給路から遥かに
遠い袋状液室の最深部に設けられているので、ヘッド構
造上複雑であるに加えて、高速での連続繰返し使用には
、不向きとなっている。

しかも、上記公報に記載の技術内容からでは、実用上重
要である発生する熱で液吐出を行った後に次の液吐出の
準備状態を速やかに形成することは出来ない。

このように従来法には、構成上、高速記録化上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発生およ
び記録画像のカブリ発生等の点において一長一短があっ
て、その長所を利する用途にしか適用し得ないという制
約が存在していた。

また、各種インクジェット記録方式に就いて、何れにも
共通する解決されるべき技術的課題が今もなお残されて
いる。

その中でも特に重要な課題は、より高速のインクジェッ
ト記録を行なう目的から、記録ヘッドのマルチアレイ化
、並びに、高密度集積化技術を確立することである。

しかも、その場合、吐出するインク滴の大きさや、その
吐出速度或は吐出方向が常時５−様となるような記録ヘ
ッドを構成することが大切なこととされる。しかしなが
ら、現状に於いては、記録ヘッドがマルチアレイ型式の
場合、インク滴噴射ノズル間に相互干渉が起こり易く、
記録品位を低下させることが多い。

つまり、マルチアレイ型式の記録ヘッドに於いては、一
つのインク滴噴射ノズルに生じた圧力液が隣接する他の
ノズル内のインクに伝播して、それが別のノズルから吐
出するインク滴の大きさに変動を与えたり、インク滴の
吐出速度を変化させたり吐出のタイミングを狂わせる等
々の不都合をもたらすことが、しばしば認められていた
。

特公昭６３−３６９５１号公報は、上記従来技術の欠点
を解決した一例であるが、この場合共通液室内に多孔質
体を設ける為、多孔質体そのものからゴミが発生し、目
づまりするという欠点がある。また、共通液室側に向か
った圧力波を完全に吸収することはできず、他のノズル
への影響を完全になくすことはできないという欠点もあ
った。

さらに製造工程上、共通液室内に多孔質体を装着すると
いう工程が入る為、コストアップ、歩留り悪化という欠
点もあった。

特開昭５６−８４９７６号公報のように、中継液室内壁
面に微小凹凸を設けても隣接ノズルへの伝播を完全にな
くすことはできない。また、中継液室内壁面に微小凹凸
を設けるには、工程数が増加し、その工程も微細なもの
となり、製品歩留りの悪化、コストアップの原因となる
。

特開昭５６−９３５６６号公報による製造工程は特開昭
５６−８４９７６号公報より簡素であるが、圧力波の反
射は解消されていない。

本発明は、隣接ノズル間の相互干渉という従来技術の欠
点や目づまりの原因を作らず、ヘッド製造時に工程数を
増やすことなしに解決したものである。

本発明者らは相互干渉の原因となる圧力波を完全になく
することは極めて困難であり、圧力波に影響されないよ
うに駆動エネルギーを調整することが最良であることを
見出した。

■−−亙 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
ノズル間の相互干渉に影響されず、安定したインク吐出
を行ない、高密度化、マルチアレーヘッド化が可能で高
印字品質の液体噴射記録装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

１−或。

本発明は、上記目的を達成するために、記録液を吐出す
るための複数の吐出口と、これら吐出口夫々に連通した
流路と、該流路の複数に連通した共通液室と、前記流路
内に設けた熱エネルギー発生体とを有し、該熱エネルギ
ー発生体の作用により前記流路内の記録液に圧力を及ぼ
して、前記記録液を吐出し、被記録面に付着させて記録
を行なう液体噴射記録装置において、隣接する熱エネル
ギー発生体の駆動に応じてｙＪ〆動電圧および／または
パルス幅を変化させることにより記録を行なうこと、或
いは、記録液を吐出するための複数の吐出口と、これら
吐出口夫々に連通した流路と、該流路の複数に連通し・
た共通液室と、前記流路内に設けられ複数に分割された
熱エネルギー発生部とを有し、該熱エネルギー発生部の
作用により前記流路内の熱エネルギー作用部に気泡を生
じせしめ、該気泡の体積増加にともなう作用力で前記吐
出口より記録液を液滴として飛翔させ、被記録面に付着
させて記録を行なう液体噴射記録装置において、隣接す
る熱エネルギー発生部の駆動に応じて前記分割された発
熱部の屏動個数を変えることを特徴としたものである。

最初に、第６図に基づいてバブルジェットによるインク
噴射の原理について説明する８図中、２１は蓋基板、２
２は発熱体基板、２７は選択（独立）電極、２８は共通
電極、２９は発熱体、３０はインク、３１は気泡、３２
は飛翔インク滴である。

（ａ）は定常状態であり、オリフィス面でインク３０の
表面張力と外圧とが平衡状態にある。

（ｂ）はヒータ２９が加熱されて、ヒータ２９の表面温
度が急上昇し隣接インク層に沸ａ現像が起きるまで加熱
され、微小気泡３１が点在している状態にある。

（ｃ）はヒータ２９の全面で急激に加熱された隣接イン
ク層が瞬時に気化し、沸騰膜を作り、この気泡３１が生
長した状態である。この時、ノズル内の圧力は、気泡の
生長した分だけ上昇し、オリフィス面での外圧とのバラ
ンスがくずれ、オリフィスよりインク柱が生長し始める
。

（ｄ）は気泡が最大に生長した状態であり、オリフィス
面より気泡の体積に相当する分のインク３０が押し出さ
れる。この時、ヒータ２９には電流が流れていない状態
にあり、ヒータ２９の表面温度は降下しつつある。気泡
３１の体積の最大値は電気パルス印加のタイミングから
ややおくれる。

（ｅ）は気泡３１がインクなどにより冷却されて収縮を
開始し始めた状態を示す、インク柱の先端部では押し出
された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡の収縮に
伴ってノズル内圧の減少によりオリフィス面からノズル
内へインクが逆流してインク柱にくびれが生じている。

（ｆ）はさらに気泡３１が収縮し、ヒータ面にインクが
接しヒータ面がさらに急激に冷却される状態にある。オ
リフィス面では、外圧がノズル内圧より高い状態になる
ためメニスカスが大きくノズル内に入り込んで来ている
。インク柱の先端部は液滴になり記録紙の方向へ５〜１
０ｍ／ｓａｃの速度で飛翔している。

（ｇ）はオリフィスにインクが毛細管現象により再び供
給（リフィル）されて（ａ）の状態にもどる過程で、気
泡は完全に消滅している。

第７図は１本発明の実施例のヘッドの全体斜視図である
。２１は蓋基板、２２は発熱体基板、２３はインク供給
口、２４はインク吐出口、第８図は１発熱体基板の斜視
図である。２９は発熱体部２７は、各発熱体を選択的に
駆動する為の選択電極、２８は各発熱体に通じる共通電
極である。

発熱体基板として使用される材料は、シリコンウェハー
、セラミックス、ガラス等であるが、高周波応答性、耐
熱性、さらに後述する駆動回路を発熱体と同一基板上に
設ける場合の実装上等からシリコンウェハーが最適であ
る。特に、訃動素子を高密度実装できるＴ　Ｆ　Ｔ　（
Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で形成す
る際には極めて優れている。第９図は、発熱体部及び電
極部の構成断面図である。シリコン基板８上に蓄熱Ｍ９
、発熱体層１０、電極層１１．１３．発熱体保護Ｍ】４
２、電極保護層］、４をフォト・フアプリケーション、
半導体プロセス技術により形成して行く、蓄熱層として
は、Ｓｉｎ、の熱酸化膜を使用する。他にスパッタ法、
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法を使用することも可能であ
る。

発熱体層の材料としては、例えば、窒化タンタル、ニク
ロム、銀−パラジウム合金及びシリコン半導体、メタリ
ックガラス、酸化スズ、更にハフニウム、ランタン、ジ
ルコニウム、チタン、タンタル、タングステン、モリブ
デン、ニオブ、クロム、バナジウム等の金属及びその合
金、並びにそれらの硼化物等があげられる。中でも、特
に金属硼化物が発熱体として優れている。その中でも最
も優れているのは硼化ハフニウム、次いで、硼化ジルコ
ニウム、開化ランタン、硼化タンタル、硼化バナジウム
である０発熱体の抵抗値は急激に高温にしなければなら
ないことや、電流波形がいわゆるなまっていない波形、
即ち、入力駆動信号に即やかに従がわなければならない
ことから高抵抗にはできず、また、消費電力の低減化よ
り小さすぎても不都合である。よって、通常１０〜５０
０Ω、好適には、１５〜１５０Ωである０発熱体層の膜
厚は、上記抵抗値、耐久性等を考慮して一般には１００
０人〜３μｍ、好適には、１５００人〜１μｍとするの
が良い。

電極層の構成材料としては、通常使用されている電極材
料の多くのものが使用できる１例えば。

ＡＱ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ等である。

電極形成後、少なくとも発熱体を覆うように、保護層１
２を設ける。保護層に要求される特性は、発熱体で発生
した熱を記録液に効果的に伝達すること、記録液より発
熱体を保護すると共に、気泡消滅時のダメージから発熱
体を保護することである。保護層を構成する材料として
は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化マグネ
シウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコ
ニウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化イツトリ
ウム、酸化マンガン、酸化カルシウム、窒化アルミニウ
ム、窒化ボロン等の酸化物、窒化物およびこれらの複合
体、これら材料を用いて、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法、気相反応法、液体コーティング
法等のＪＪＩ形成手法により保護層を形成する。その後
、電極保護層１４を形成する。電極保護層に要求される
特性としては、耐液性、耐熱性に優れ、電気絶縁性が良
いこと等である。よって、成膜性がよくピンホールが少
なく、使用インクに対し、膨潤、溶解しないことが要求
される。電極保護層を構成する材料としては、上記条件
を満たす多くの材料が使用できる０例えば、シリコン樹
脂、フッ素樹脂、芳香族ポリアミド、付加重合型ポリイ
ミド、金属キレート重合体、チタン酸エステル、エポキ
シ樹脂、フタル酸樹脂、熱硬化性フェノール樹脂、Ｐ−
ビニルフェノール樹脂、ザイロック樹脂、トリアジン樹
脂等の樹脂がある。

更に１種々の有機化合物干、ツマ−１例えばチオウレア
、チオアセトアミド、ビニルフェロセン、１．３．５−
トリクロロベンゼン、クロロベンゼン、スチレン、フェ
ロセン、ビロリン、ナフタレン、ペンタメチルベンゼン
、ニトロトルエン、アクリロニトリル、ジンェニルセレ
ナイド、ｐ−トルイジン、Ｐ−キシレン、Ｎ、Ｎ−ジメ
チル−Ｐ−トルイジン、トルエン、アニリン、ジフェニ
ルマーキュリ−、ヘキサメチルベンゼン、マロノニトリ
ル、テトラシアノエチレン、チオフェン、ベンゼンセレ
ノール、テトラフルオロエチレン、エチレン、Ｎ−ニト
ロンジフェニルアミン、アセチレン、１．２．４−トリ
クロロベンゼン、プロパン等を使用してプラズマ重合法
によって成膜させて形成することもできる。

しかしながら、高密度マルチオリフィスタイプの記録ヘ
ッドを作成するのであれば、上記した有機質材料とは別
に詳細フォトリソグラフィー加工が極めて容易とされる
有機質材料を電極保護層を形成する材料として使用する
のが望ましい、そのような有機質材料として具体的には
、例えば、ポリイミドイソインドロキナゾリンジオン（
商品名：ＰＩＱ、日立化成１ｉ１１）　、ポリイミド樹
脂（商品名：Ｐ’／ＲＡＬＩＮ、デュポン製）、酸化ポ
リブタジェン（商品名：ＪＳＲ−ＣＢＲ，ＣＢＲ−Ｍｏ
ｏ！、日本合成ゴム製）、フォトニース（商品名８東し
製）その他の感光性ポリイミド樹脂等が好ましいものと
して挙げられる。

第１０図は、（ａ）が蓋基板の斜視図、（ｂ）が裏側の
斜視図である。材質としては、例えばガラス、セラミッ
ク、シリコンウェハ、金属板等が使用できる。中でもガ
ラスは、透明であることがら、発熱体基板と接合する際
、感光性接着材が使用できること、及び、接合後の流路
の状態を目視できること、駆動時に気泡の状態等を目視
チエツクできること等により最もすぐれている。ガラス
は通常のソーダ石英ガラスはもちろんのこと、他に例え
ばケイ酸ガラス、高ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、
アルミノケイ酸塩ガラス、鉛ガラス、アルミノホウケイ
酸ガラスが使用できる。

以下、加工法について説明する。

この微細溝は、マイクロカッターを用いて、［ＩＪ。

数μＩｎ以−１−１深さ、１０．ｕｍ〜２５０μｍ程度
の大きさで、且つ、ピッチ１０μｍ以上の範囲で任意に
切削形成することが可能である。従って、この作成法に
よれば、極めて微細であるインク流路を従来になく高密
度（８本／Ｄｎ以上）に集積したマルチアレイ型の記録
ヘッドを得ることが容易であって、インクジェット記録
分野に於ける現在の要望をかなり満足させることができ
る。また、他の方法としてガラス基板をフォトリソグラ
フィ技術と、エツチングにより食刻して、溝を形成する
こともできる。このようにして作られた蓋基板を発熱体
基板と接着する。

以下、接着法について説明する。

平板を洗浄した後、その片面にエポキシ樹脂を主体にし
たアンカー層を塗工し、１００℃で２０分間、ベーキン
グを行う・ 次いで、このアンカー層上に下記組成の接合剤層を厚さ
約３μｍ程度に塗工する。

エピコート＃１００７　（商品名）：５００重量部芳香
族アミン硬化剤：５重量部 シランカップリング剤：５重量部 メチルエチルケトン：３００重量部 １００℃で５分間、予備乾燥し半硬化させた後、塗工面
にダイヤモンドブレードカッター〔例えば、Ｄｉ−ｓｅ
ａ　２　Ｈ／　５型（商品名）　、Ｄｉｓｅｏ社製〕を
用いて、所定数の長尺細溝を切削形成する。なお、この
場合、平板の切削壁面、つまり、長尺細溝の壁面は、表
面粗さにして、約２〜５μｍ程度の粗面として得られる
が、本発明では、それ以上の大きさのチッピング箇所が
発生することは、皆無に近いことである。

この様に平板に切削加工を施した後、部品Ａとして所定
の大きさに切断する。

因に、上記溝は、略々、１０μｍ×１０μｍ〜１５０μ
ｍＸ１５０μｍの断面積で、ピッチ３０μｍ〜２００μ
ｍにして切削される。

又、接合剤としては、上記の組成のものに限らない、こ
こで用いるのに好適な接合剤は、加熱により接合作用を
生ずる材料であり、たとえば、エポキシ樹脂系接着剤、
フェノール樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、シリ
コーン樹脂系接着剤、トリアジン樹脂、ＢＴ樹脂等を例
とする有機化合物系接着剤や、熔融銀塩類、低融点ガラ
ス類等の無機化合物類である。

こうして作られた記録ヘッドにおいて１発熱体を駆動す
ると第６図に示したように気泡が生成される。この気泡
の体積膨張により気泡からオリフィス側にあるインクが
押し出され液滴として記録紙方向に飛翔する。しかし、
この時、同時に気泡の圧力は共通液室側にも加わり、こ
の圧力が共通液室を介して、共通液室に連通ずる他の流
路にも伝わり他の流路のインク吐出に影響を及ぼし、吐
出速度や吐出方向が不安定となることがあった。

本発明者らはこの現象が、ＩＩｓ接する発熱体が略々同
じタイミングで駆動する時に極めて顕著に呪われること
に気づき、この問題点を解決すべく、本発明に至ったも
のである。

以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例で
ある駆動回路のブロック図で１図中、６０１〜６０８は
発熱体、６０９はホスト・コンピュータ、６１０はイン
ターフェース回路。

６１１はマイクロ・プロセッサ、６１２はバッファ、６
１３はパターンバッファ、６１４はＲＯＭ。

６１５〜６２２は発熱体駆動回路、６２３はＩ／○ボー
トである。

ホスト・コンピュータ６０９からの印字情報は、インタ
ーフェース回路６１０を介して、マイクロ・プロセッサ
６１１（以下Ｍ　Ｐ　Ｕ　）に入り、ＭＰＵは、この印
字情報を一端バッファ６１２に格納する。印字情報が規
定の量に達した時１例えば１行分、即ち改行コードをＭ
ＰＵが受は取った時や。

１ページ分即ち、改ページ・コードをＭＰＵが受は取っ
た時に、ＭＰＵはバッファよりデータを取り出し、各印
字コードをＲＯＭ６１４にキャラクタ−ジェネレータと
して記憶されているパターン情報に応じて印字パターン
に展開し、パターンバッファ６１３に順次格納して行く
。規定址の印字情報を展開、格納し終わると、パターン
バッファから同時駆動するドツト情報分ずつ（この場合
８ノズル分）順次取り出しそのドツト情報に基づき、Ｉ
１０ポート６２３を介して発熱体駆動回路６１５・〜６
２２を駆動し１発熱体６０１〜６０８に通電する。この
時発熱体をそれぞれ単独で駆動する電圧はＶｐである。

ＶＰは、形成するインク滴径、ノズルの大きさ、発熱体
の大きさ、発熱体の抵抗値、発熱体のオリフィスからの
距離等により異なるが、電源容量、発熱効率、電源コス
ト等を考慮し、１■〜１００ｖとするのが好適である。

最適には１■〜５０Ｖである。今、印字ドツト情報が第
２図のパターンであり９行７０１を印字する場合を考え
る。各横方向ラインに対する発熱体はドツト７０７が発
熱体６０１による印字、ドツト７０８が発熱体６０２に
よる印字、・・・、ドツト７１４が発熱体６０８による
印字である。行７０１のドツト７１０〜７１４は、それ
ぞれ隣接するドツトを有している為、発熱体６０４〜６
０８を駆動電圧をＶＰ）ｌ　（ＶｐＨ＞Ｖｐ）として印
字する。即ち隣接する発熱体が略々同時に駆動する場合
には、駆動電圧を上げ、駆動エネルギーを増加すること
により１発熱体の発熱温度上昇を急峻にし、隣接発熱体
からの相互干渉に影響されることなく、安定的な気泡生
成消滅を行なうことができる。

第３図は、本発明による駆動回路の実施例である。ＭＰ
Ｕより第４図（ａ）のような印字信号８０２が入ると、
インバータ８０８で反転され発熱体駆動信号間はＬｏｗ
となり、ベース抵抗Ｒ２にベース電流が流れてスイッチ
ングトランジスタ８０６がＯＮＬ、、Ｖｐよりダイオー
ド８０４を介して発熱体８０３にｔｗ間、１１を流が流
れる。隣接する発熱体にも駆動信号が入る場合、印字信
号８０２が入ると共に同じ波形又は、第４図（ｂ）のよ
うに印字信号より長いパルス１１を持った高電圧駆動信
号８０１が入る。即ちスイッチング］・ランジスタ８０
５，８０６がＯＮＬ発熱体８０３にはＶｐＨより電圧が
供給される。

第５図は、第２図のパターンを隣接ドツトの有無を判断
し印字する場合の騨動回′ｌｆｔ６１．５〜６２２に入
力される駆動信号及び高電圧駆動信号である０本発明溝
らは８ノズル／ｍの密度でノズル数８本のヘッドを試作
し、上記駆動回路を用い、パスル巾ｔｗ＝７　μｓｅｃ
、　Ｖｐ＝　１５　Ｖ、高電圧ＶｐＨ＝１７ｖ、１９Ｖ
、２２Ｖ、２５Ｖで全発熱体をＶｐで駆動した場合と、
高電圧補正した場合との吐出速度及び吐出方向の安定比
較実験を行ない、第１表のような結果を得た。

さらに、この実験より高電圧ＶＰＩ（が高すぎてもサテ
ライトが発生し、不安定となってしまうことを見い出し
た。またＩ　Ｂ　Ｍ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｄｉｖｉｓｉ
ｏｎの文献により気泡体積が最大になった後は温度を上
げても気泡体積に反映されないことがねかつ、ている１
以上のことより、好ましくはＶｐ＜ＶｐＨ＜１、．６Ｖ
ｐ、最適にはＶｐ＜ＶｐＨ（１，３Ｖｐの範囲とするの
が良いことを見い出した。

本発明の実施例においては、隣接ドツトの有無を判断し
たが、隣接ドツトを含め、数ドツト先のドツトの有無を
判断して高電圧挿動しても良い。

さらに、ドツトの有無ばかりでなく、隣接のドツトの駆
動個数を判断に加えても良い、この場合。

駆動個数に応じて駆動電圧を数段階に可変することによ
り、さらに最適な吐出を行なうことができる。

第１１図は、本発明の駆動回路の他の実施例である。１
１５６〜１１６３は印字信号入力ライン、１１００〜１
１０７はＯＲゲート、１１０８〜１１１５はＮＡＮＤケ
ート、１１１６〜１１２３はインバータ、１　ｔ　２４
〜］〕３１は高電圧スイッチング手段（例えばトランジ
スタ）、１１３２〜１．１３９は発熱体１１４８〜１１
５５の駆動スイッチング手段、１１４０〜１１４７は逆
流防止用ダイオードである。この回路において、今、第
１２図のような印字信号が入力ライン１１５６〜１１６
３に入力された場合、例えば、発熱体１１５４を見ると
、入力１１６２がＨｉ　ｇ　ｈレベルとなる為、インバ
ーター１１２２を介して発熱体スイッチング手段１１３
８がＯＮＬ、、電圧が供給される。この時、隣接する入
力ライン１１６１と１１６３にも印字信号が入力されて
いる為、ＯＲゲート１１０６の出力がＨｉｇｈレベルと
なり、これと印字信号１１６２によるＮＡＮＤゲート１
１１４の出力は、ｔｗｒｌｆｌＬｏｗレベルとなるパル
ス信号が出て高電圧スイッチング手段１１３０がＯＮＬ
、前述の駆動スイッチング手段１１３８にＶｐＨの電圧
が供給される。隣接する入力ライン１１６１及び１１６
３に印字信号が入力されない場合には、高電圧スイッチ
ング手段１１３０がＯＦＦ状態となり、通常印字電圧Ｖ
ｐが供給される。この結果、第１２図の印字信号入力に
対し発熱体１１４８〜１１５５の両端にかかる電圧波形
は第１３図のようになる。このように、印字信号だけで
、隣接発熱体の開動状態を判断し、高電圧と通常電圧を
自動的に切り換える為、特別な信号を必要としない、又
、ＯＲゲート、ＮＡＮＤゲート、インバータ、ダイオー
ド、高電圧、スイッチング手段、駆動スイッチング手段
は発熱体と同一シリコン基板上に設けることが可能（例
えばＴＰＴ等により）である為、ワイヤーによる結線が
なく信頼性、コスト上極めてすぐれたヘッドが実現でき
る。

以上、述べたように本発明により、相互干渉に影響され
ず常に安定した印字が可能となり、高密度集積されたマ
ルチアレー型のヘッドを実現した。

また１本発明においては、隣接ドツト情報に基づき、駆
動電圧を高めたが、パルス巾を変化させても同様の効果
を得ることができた。これは。

Ｉ　Ｂ　Ｍ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ＤｉｖＬｓｉｏｎ文献
に述べられているように、パルス巾を短くすると気泡の
成長速度が速くなり、これを用いて隣接ドツトの有無に
より、パルス巾を短くすることで第２表に示すように安
定した吐出を行なうことができた。

次に１本発明の他の実施例について説明する。

相互干渉に影響されないように、１つの流路内に複数の
発熱部を設け、隣接ドツトの有無により駆動個数を変え
る。

第１５図、第１６図は１本発明の発熱体及び電極のパタ
ーンを示す図である。第１５図は２つの発熱体１２０１
．１２０２を設け、夫々に選択電極１２０３．１２０４
と共通電極１２０５を接続し、１つの発熱部を構成する
。隣接するドツトがない場合には主発熱体１２０１のみ
の駆動を、隣接ドツトが存在する場合には主発熱体１２
０１と共に補助発熱体１２０２も駆動し、駆動エネルギ
ーを高めることで安定した吐出を行なうことができる。

本発明の記録ヘッドの製造工程中、Ｓｉｏ２蓄熱層上に
発熱体を形成する時に、第１９図の様に同一フォトマス
クを使用して作成される為、工程数に変化がない０発熱
体１２０２の長さり、は主発熱体１２０１の長さＬ１以
下が望ましいが、好適には、０〈Ｌ工≦０．８Ｌ、、最
適には０．ｌＬ、≦Ｌ１≦０．５Ｌよとなるように形成
する。また、面発熱体間距離αは、少なくとも電極が配
線される長さ以上が必要である。また、路離を５０μｍ
、１５０μｍ、３００μｍ、５００μｍ、７００μｍ、
１０００μｍで実験した結果、第３表に示すように５μ
ｍ≦ｄ≦５００μｍが好ましいことがわかる。

第３表 また、発熱体を３つ以上に分割した場合には、第１７図
のように隣接する発熱体間に共通電極をパターニングし
、各発熱体に接続することで高密度化ができる。また別
の方法として、第１８図のように、共通電極上に各発熱
体を積層することで、高密度集積することもできる。第
１６図は、１つの発熱体１３００に１つの共通電極１３
０５と選択電極１３０４を接続、画電極接続部間に、も
う１つの選択電極１３０３を接続し、主発熱部１３０１
と、補助発熱部１３０２を構成する０選択電極１３０３
の接続位置は共通電極と、選択電極１３０４間の長さＬ
３としたとき０．５Ｌ、≦ｄ２≦Ｏ−９ＩＪ３なる範囲
内とするのが好ましい、第１５図〜第１８図において、
補助発熱体および補助発熱部は主発熱体および主発熱部
をはさんでノズル面と反対の位置に設けることにより、
ノズル面と、発熱体のノズル面側の距離が変わらず駆動
発熱体個数にかかわらず、安定した吐出を行なうことが
できた。

第１４図は、本発明における発熱体駆動回路のブロック
図である。スイッチング手段１４０１〜１４０８は、主
発熱体１４１７〜１４２４の駆動用スイッチング主段１
４０９〜１４１６は補助発熱体１４２５〜１４３２の駆
動用である。これらは第１図において述べたと同様にし
て発熱体と同一基板上に作成することができる。また、
主発熱体と補助発熱体の駆動電圧ＶｐとＶρ′は、同電
圧でもよいが、それぞれの発熱体の最適駆動エネルギー
に合わせて設定することでより効率的で安定したインク
吐出が可能となる。

以上のように１本発明により１発熱体に最適な駆動エネ
ルギーを与え相反干渉の影響を軽減できた。また、本発
明の複数の発熱体はフォト・フアプリケーションで、同
一工程で作成することができ、工程数を増やすことなく
作ることができるという利点がある。

効−一末 以上の説明から明らかなように、本発明によると、隣接
する熱エネルギー発生体の駆動に応じて駆動電圧および
／またはパルス幅を変化させて記録を行なうようにし、
また隣接する熱エネルギー発生部の駆動に応じて分割さ
れた発熱部の開動個数を変えるようにしたので、隣接ノ
ズルとの相互干渉に影響されず、常に安定したインク吐
出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体噴射記録装置の一実施例で
ある駆動回路のブロック図、第２図は、印字パターンを
示す図、第３図は、駆動回路の実施例を示す図、第４図
（ａ）、（ｂ）は、印字信号の関係を示す図、第５図は
、駆動信号の関係を示す図、第６図は、記録ヘッドのバ
ブルジェットインク吐出と気泡発生、消滅の原理図、第
７図は、記録ヘッドの斜視図、第８図は、記録ヘッドの
発熱体基板を示す図、第９図は、発熱体部の断面図、第
１０図（ａ）は蓋基板、（ｂ）はその裏面図、第１１図
は、本発明による駆動回路の他の実施例を示す図、第１
２図は、印字信号を示す図、第１３図は、第１２図の印
字信号に対する発熱体両端の電圧波形を示す図、第１４
図は、本発明による発熱体駆動回路のブロック図、第１
５図、第１６図は、発熱体及び電極パターンを示す図、
第１７図は、発熱体と共通電極のパターンを示す図。 第１８図は５発熱体と共通電極のパターンの他の実施例
を示す断面図、第１９図は、発熱体を形成するためのフ
ォトマスクを示す図である。 ６０１〜６０８・・・発熱体、６０９・・・ホスト・コ
ンピュータ、６１０・・・インターフェース回路。 ６１１・・・マイクロプロセッサ、６１２・・・バッフ
ァ。 ６１３・・・パターンバッファ、６１４・・・ＲＯＭ。 ６１５〜６２２・・・発熱体駆動回路、６２３・・・Ｉ
１０ポート。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録液を吐出するための複数の吐出口と、これら吐
   出口夫々に連通した流路と、該流路の複数に連通した共
   通液室と、前記流路内に設けた熱エネルギー発生体とを
   有し、該熱エネルギー発生体の作用により前記流路内の
   記録液に圧力を及ぼして前記記録液を吐出し、被記録面
   に付着させて記録を行なう液体噴射記録装置において、
   隣接する熱エネルギー発生体の駆動に応じて駆動電圧お
   よび／またはパルス幅を変化させることにより記録を行
   なうことを特徴とする液体噴射記録装置。 ２、記録液を吐出するための複数の吐出口と、これら吐
   出口夫々に連通した流路と、該流路の複数に連通した共
   通液室と、前記流路内に設けられ複数に分割された熱エ
   ネルギー発生部とを有し、該熱エネルギー発生部の作用
   により前記流路内の熱エネルギー作用部に気泡を生じせ
   しめ、該気泡の体積増加にともなう作用力で前記吐出口
   より記録液を液滴として飛翔させ、被記録面に付着させ
   て記録を行なう液体噴射記録装置において、隣接する熱
   エネルギー発生部の駆動に応じて前記分割された発熱部
   の駆動個数を変えることを特徴とする液体噴射記録装置
   。