JPH0348034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジエツト記録装置、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
したオリフイ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
あるタイプライター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エツト記録法は、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
エツ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。

インクジエツト記録法は、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
フ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記録液滴の飛
翔方向を制御する為の制御方法等に基づき、この
インクジエツト記録法は、いくつかの方式に大別
される。

その一つとして、圧電素子を用いるもの、高電
圧を用いるものがある。また、高電圧を用いない
方式として特開昭51−132036号公報には、インク
に熱エネルギーを作用させた気泡の破裂を利用す
る技術が開示されている。しかし、記録装置とし
ての実用性、特にマルチノズル化に適した高速記
録については全く開示されていない。

一方、熱エネルギーを用いる記録方式として、
従来の感熱ヘツドを感熱紙に圧接して発色させる
いわゆる感熱記録方式（例えば、特開昭51−
144241号公報、特開昭54−21854号公報）がある
が、感熱紙上の発色のための化学変化に要する時
間が比較的長いため、更なる高速記録が望まれ
る。

本発明は、これらいくつかの方式とは原理・思
想を異にする新規インクジエツト記録ヘツドを用
いた記録方法を提供するものである。

即ち、本出願人は、吐出口を備えた液室に設け
られている熱エネルギー発生手段を多数の吐出口
に対応して多数有し、該多数の熱エネルギー発生
手段が駆動信号に応じて発生する熱エネルギーに
よつて液体に気泡を形成させ、該気泡の圧力に基
づいて液体を前記吐出口から吐出させることで飛
翔的液滴を形成して記録を行う記録ヘツドを提案
している（特願昭53−101189号明細書など）。こ
の記録ヘツドよれば、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
単であつて、微細加工が容易にできるために記録
ヘツド自体を格段に小型化し得る。また、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
し得る等の顕著な特徴を有する。

しかしながら、上記新規な記録ヘツドに対して
好適な駆動を行つて、高速記録及び高密度記録を
実現し得る記録方法は、未だ提案されていない。

そこで、本発明は、熱エネルギーによる気泡の
形成に基づいて多数の吐出口からインクを吐出す
る記録ヘツドを用いて高密度記録、高速記録を行
うに好適な記録方法を提供することを目的とす
る。

以下本発明を図面に従つて具体的に詳述する。

第１図は本発明の記録ヘツドによる記録原理を
説明する為の説明図である。

記録ヘツ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
は静水圧によつて、それだけではオリフイスOF
より吐出されない程度で圧力Ｐが加えられて、記
録液IKが供給されている。今オリフイスOFより
ｌの距離の液室Ｗ１内の幅△ｌの部分において、
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Ｗ１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
るに従つて成長し、その体積を急激に増す。その
結果液室Ｗ１内の圧力が急激に高まり、気泡Ｂに
よつて増大した体積分だけ△ｌ中に存在していた
記録液がオリフイス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イスOF
から吐出される。吐出された記録液は液柱となつ
てオリフイスOFにつながつており、前記気泡Ｂ
が最大になつた時点でオリフイスOF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迄に
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△ｌ部の天井面にまで衝突
した場合はその力がオリフイ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Ｈ１に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Ｂ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、△ｌ部分にオリフイス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
事によつてｌ部分に存在する記録液の△ｌ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
イスOFから成長した液柱のオリフイスOFに近い
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イスOF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となつて被記録部
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Ｗ１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、オリフイ
スOF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IKに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
情報信号に従つ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イス
OFより吐出噴射する液滴IDは何れも記録情報を
担つており、従つ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。オリフ
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△ｌの幅、液室Ｗの内径ｄ、オリフイス
OFから発熱体Ｈ１までの距離ｌ、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
し、消滅して液滴が１個吐き出す。この場合△ｌ
部のＨ１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ｔ０〜ｔ９は記録液（以後インク）の吐
出過程を示す模式図であり、オリフイス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IKと外気との境界面
（液面）をIMで示す。発熱体Ｈ１上に生成した気
泡をＢとする。第３図Ａは駆動パルスの１例Ｅで
あり、ｔ０〜ｔ９は第２図ｔ０〜ｔ９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体積変化を示す
図である。ｔ０においては吐出前の状態が示され
ｔ０とｔ１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。ｔ１は発熱体温度がインクの気化温度以上
になつた状態であり、気泡Ｂが出来始め液面IM
はオリフイス面より気泡ＢによつてインクIK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IMは
更にふくらむ。ｔ３では第３図Ａ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気泡Ｂ
は膜状に生長し液面IMはふくらむ。ｔ４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
最高位になつており、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。従つ
てオリフイス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
IM′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IM′は更
にオリフイスOF面に近ずく。ｔ８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
イスOFより内面に引き込まれる。ｔ９はインク
IKの供給が行なわれｔ０の状態にもどつた事を
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収縮が重要な
フアクターであり、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Ａ，Ｂ，Ｃに発熱体Ｈ１に与える駆動パ
ルス波形Ｅの各種とそれに応答する発熱体Ｈ１の
温度変化Ｔ、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。ａにおける波形はピ
エゾ駆動方式におけるCR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における
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つ
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。

ｃ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
つて吐出後オリフイ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。ｄ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。ｅ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ことによる駆
動パルスの立上り部分を含み、オリフイス面から
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、また液面のオリフイスからの液面（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
みで良く、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
によつて極めて徐々に進行するため、急激な液面
の後退によつてオリフ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つても液滴
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Ｓ、パルス
高さＬで定められる。特にａはLSIの機能上好ま
しい。またレーザパルスもａの如き形状に近く、
上述の熱パルス、熱慣性等もレーザヘツドにおい
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〜ｅの波
形に相似のレーザ光を発生させることもでき、レ
ーザ光によつて発熱量のコントロール、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。したがつ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図はヘツ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Ｈ１乃至Ｈ７、桁電極Ｄ１及び
選択電極Ｐ１乃至Ｐ７が形成されている。発熱体
Ｈ１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個の発熱体が対応して
いる。プレートGL１にはインクを供給する為の
インク供給口ISが設けられ、また前記液室を形成
する為の微細な溝Ｍ１〜Ｍ７及び各溝にインクを
供給する為の共通インク供給溝NDが形成され
る。また溝付プレートGL１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イスプレー
トが設けられる。溝付プレートGL１はガラスか
らなり、共通インク供給溝ND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。各溝Ｍ１〜Ｍ７は基板SK
１と接合されて、複数個の液室を形成する。従つ
て溝Ｍ１〜Ｍ７は各発熱体上に対応する様に接合
される。各発熱体Ｈ１乃至Ｈ７は外部からの入力
信号の有無によつ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
ベルによつて異なる。またこの基板SS１に発熱
体を取り付けず、基板SS１は単なるインク受け
台として用い、図示の如くキヤリツジガイドCG
にレーザヘツドLZHを摺動自在に取り付け、プ
レートGL１の上からレーザパルスLZPを各溝に
向けて選択的に単位時間照射しながな間欠もしく
は連続的に移動させれば良い。またはLZHを全
発熱体分固定的に設けても良い。発熱体を有する
基板SS１はその一詳細例が第６Ａ、６Ｂ図に示
される。例えばアルミナ基板AM上にSiO₂で成る
蓄熱層SO（厚さ数μ）、ZrB₂で成る発熱抵抗体層
Ｈ（厚さ800Å）及びアルミニウム電極層AL（厚さ
5000Å）を形成した後、選択エツチングにより幅
60μｍ長さ75μｍ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Ｐ１，
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Ｈ１等及び電極層
AL上には更にSiO₂で成る保護層Ｋ（厚さ1μｍ）
が積層されている。

第７図は前述までの記録ヘツドと基本的にほぼ
同様の構成を有する他の例にして、図に於て基板
SS１の表面には発熱体Ｈ１乃至Ｈ７、選択電極
１ｌ１乃至１ｌ７が形成されている。複数の発熱
体Ｈ１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SS１は、溝Ｍ１乃至Ｍ７をきざんだプレー
トGL１に覆われ、基板SS１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GL１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IS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１Ｈ１〜１Ｈ３２によつて一ブロツクを形成
し、56ブロツクで総計1792個の発熱体１Ｈ１〜５
６Ｈ３２があり、それぞれの発熱体はダイオード
１ｄ１〜１ｄ３２を１ブロツクアレイDA１とす
る56ブロツク総計1792個のダイオード１ｄ１〜５
６ｄ３２に接続されている。おのおのダイオード
はコネクター１Ｐ１〜５６Ｐ３２を通じて画像情
報端子Ｐ１〜Ｐ３２に接続されている。発熱体１
Ｈ１〜１Ｈ３２の他端はケネクター１Ｄ１〜１Ｄ
３２により走査信号端子Ｄ１に接続されている。
発熱体２Ｈ１〜２Ｈ３２，……５６Ｈ１〜５６Ｈ
３２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SS１上には発熱
体１Ｈ１〜１Ｈ３２、ダイオード１ｄ１〜１ｄ３
２及びコネクター用リード線１ｌ１〜１ｌ３２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、リード線が各ブロツクづつ56枚のカセ
ツトに分離されている。この場合第９図の如くデ
ユテイ1/56で各ブロツ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Ｐ１等がまばらに発生して
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１０図はこれを解決する回路例である。図に
おいてPTGは画像情報発生器、DPGは走査信号
発生器、RGCはリングカウンタまたはROM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，Ｈ１７，Ｈ２５の４個のみと
し、次のタイミングでまた４個例えばＨ２，Ｈ１
０，Ｈ１８，Ｈ２６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エツトノズルは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個が駆動されて気泡を発生
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。これにより印字品質も格段に向上す
る。即ち例えば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図の記録ヘツドに対して用いた
場合を示している。

しかしこれらの例においてもオリフイス側の電
極Ｄ１等は桁電極即ちブロツク毎等のあるグルー
ブ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。

したがつて過大な電流を流すことはできず、Ｄ
１等の幅や高さは相当必要となる。この場合オリ
フイス部と発熱体の間隔は第６Ｂ図の如くならざ
るを得ず、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１Ｈ１〜５６Ｈ３
２の各一端を各別のトランジスタ１Ｔ１〜５６Ｔ
３２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。また各ブロツクのトランジス
タのエミツタ端子を共通のスイツチング素子MD
１〜MD５６に接続し、各ブロツクのトランジス
タ１Ｔ１〜１Ｔ３２，……５６Ｔ１〜５６Ｔ３２
の相対位置にあるもののベ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５６Ｈ３２に通電するには、スイ
ツチング素子MD５６を閉じ、MD５５〜MD１
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５６Ｔ３２は導通し、
HV−５６Ｈ３２−５６Ｔ３２−MD５６−アー
スEAを通じて発熱５６Ｈ３２に通電する。

このときトランジスタ５６Ｔ１〜５６Ｔ３１の
コレクタ−エミツタ間は順方向にバイアスされる
が、Ｐ２〜Ｐ３２には画像情報入力信号がないた
め５６Ｔ１〜５６Ｔ３１は導通することはない。
従つてＰ１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。

上記のようにスイツチング素子MD１〜MD５
６の閉と画像情報入力端子Ｐ１〜Ｐ３２への電圧
印加の選択組合せによつて、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図の如くエミツタ共通型では
無くベ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
の個別エミツタ及び共通ベ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ある。つま
り、比較的大電流が流れるエミツタは個別にワイ
ヤを引き出し、比較的小電流が流れるベースを共
通にすることにより、外部引き出し線上の電流値
を共に小さくしたもので、エミツタ共通型で生じ
るエミツタ引き出し線にのみ大電流が流れること
を防止することができる。従つて、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
デイ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（FET）
で全て構成した例であり、駆動電力の低減と同時
に、スイツチング時の蓄積時間、及びスイツチン
グ時間が短いという素子上の特徴に依つて、高速
性、又その伝達特性に依つて駆動回路の簡略化が
計れる。

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ツクスにする事は容易
に理解できる。また第１２図の共通エミツタ駆動
用トランジスタはバイポーラトランジスタに依つ
て構成されても一向にかまわない。更に第１２図
〜第１４図はNPNトランジスタもしくはＮチヤ
ンネルFETの代わりにPNPトランジスタ又はＰ
チヤンネルFET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図示の如く各桁電極をリターンさ
せる必要がなく、また第５図及び第６Ａ図の如き
桁電極Ｄ１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１２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、発熱体とオリフイ
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Cu基板上に絶縁皮膜SiO₂を
3μｍ程度スパツタリングにより積層し、オリフ
イス近傍のみのSiO₂をエツチングによつて取り
除いた後、発熱体Ｈ１，Ｈ２等及び電極Ｐ１，Ｐ
２等をスパツタリングによつて形成し、またエツ
チングによつて所定のパターンを形成する。この
時、オリフイス側の電極は基板と導通状態とする
ので基板自体をHV電極とすればよい。又第５図
に示した桁選択電極Ｄ１等は画像信号に従うＰ１
〜Ｐ３２の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１２，１３，１４図等の駆動方式
を用いた記録ヘツドの詳細一例図で発熱体Ｈ１，
Ｈ２，……Hi，……Ｈ３２を絶縁層Ｉ１上に設
置した導電性基板１Ｃと、記録液を収容する液室
となる長尺溝状パターンＭ１，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Ｉ１は、電気的絶縁を目的とするのみな
らず、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１Ｃ上に形成された発熱体１Ｈ１〜
１Ｈ３２には、更に該発熱体に選択的に画像信号
を印加する為の選択電極１ｌ１〜１li〜１ｌ３２
と共通電極Ｌが第１５図及び第１６図の如く形成
される。この共通電極Ｌは、発熱体１Ｈ１〜１Ｈ
３２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TA
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Hiは基板１Ｃ
上に絶縁層Ｉ１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Ｌとなる導
電層と選択電極となる導電層Pi，li′等は絶縁層Ｉ
１上に形成される。

第１７図は、本実施例記録ヘツドの別の実施態
様であり、絶縁性の基板Ｉ１′上に導電層１C′を
形成し、これを例えば電源電位HV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HS
を接地電位EA用の電極として利用する例である。
また導電層１Ｃ又は１C′に接地電位EA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HS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、Al，Au等の金属が、又発
熱体の材料としては、ZrB₂，HfB₂，Ta₂N，Ｗ，
Ni−Cr、厚膜抵抗体（Pd−Ag系、Ru系等）
SnD₂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Si基板等が好ましく使用
される。

尚、導電層Pi，li，Di等、発熱体層Hi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Ｌと、導電板１Ｃ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つ
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、記録ヘツ
ドを作成した。但し、基板IC；高抵抗シリコン
ウエハーに低抵抗シリコンをエピタキシアル生長
したウエハー（0.6mm厚）、絶縁層Ｉ１；SiO₂（5μ
厚）、抵抗層（Hi）；ZrB₂（厚さ800Å）、導電層
（電極Ｌ，Pi，D₁等）；Al（1000Å）の順に積層し
た。この後巾40μｍ、長さ100μ、ピツチ120μｍの
発熱体及び所定パターンの共通電極・選択電極を
フオトエツチングで作成した。

尚、共通電極は、発熱体32個に共通の構造とな
つている。

この上に更にSiO₂層（厚さ1μｍ）を積層し、
発熱体を有する基板構造物とした。

一方、ガラス板（厚さ１mm）に、巾40μｍ、深
さ40μｍの溝状パターンをピツチ120μｍで形成
し、溝付き板GL１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ツドとした。

第１９図は第１２図を32個の発熱体毎にブロツ
ク化した例でFP１はGL１と着脱自在になつてい
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FP１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GL１にあけられた導入口ISにパツキング
FHが挿入され、ＯリングORを受けている。Ｏ
リングORはフランジFGに保持されている。フラ
ンジFGはインク供給パイプFP１に挿入されてお
り、インク供給パイプFP１にはパツキングFHと
フランジFGを圧するスプリングSP１が付けられ
コネクター間のインクもれを防いでいる。この図
は本発明におけるカセツ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、カセツト化に伴うインク供給パイプ
FP１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
FP１を接続することが望ましい。FLはフイルタ
ーである。

以上の如くマルチ吐出ノズルアレイをカセツト
化し、このカセツト化されたノズルアレイを複数
個組合わせる事により種々の改良をなしたもので
あり、特にカセツト化された小型の基板１Ｃ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
クアライナー等は市販の小型装置によつて簡単に
作ることが出来る特徴を有する。またパイプFP
１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。

またこのカセツトは第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
を向上しまたカセツ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。また各ブロツ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ツクを均一に
出来る。

第２１図は前述のカセツト式インクジエツト記
録ヘツドブロツ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HSの上面に奇数ブ
ロツクGL１，GL３，……GL_o-1を、下面に偶数
ブロツクGL２，GL４，……，GL_oを接合する。
各々のブロツクにはインクタンクIT、インクパ
イプIP、各ブロツク共通配給用パイプOP，EP及
び各ブロツク配給用パプFP１〜FPnによりイン
クIKが供給される。この各ブロツクに接続され
るパイプFP１〜FPnは第２０図の一例に示すよ
うにブロツ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にFP１〜FPnは容易に曲が
り好便である。

TA１〜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１Ｃ〜nC上の各選
択電極１ｌ１〜１ｌ３２、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
にオリフイスOF１，OF２とOF３２の間隔Ｑが
上下で同じとなり好ましい。

第２３図は更に他のカセツトブロツクの例で導
電基板１Ｃ上にはリード線Ｐ１〜Ｐ３２，Ｄ１等
が４ブロツク形成され、リード線の各々の中央部
にはトランジスタアレイTA１〜TA７が接合さ
れている。トランジスタアレイTA１〜TA７の
各々内には前述のトランジスタ、スイツチング素
子が形成されている。このカセツトにおいてプレ
ートGLの溝32本を１ブロツクとし各ブロツク間
にブランクBL１，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
た他に種々の機能をアレイ内に収納させるのでそ
のチツプ容積も大きくなり、仮にA4版フルマル
チノズルア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TA
１〜TA７を接続する場合、ホンデングパツトの
ピツチは極小となり、市販のワイヤーボンダー等
は利用出来なくなる。また各カセツト間の接合間
隔は少くとも溝間隔の間でなされなければならな
くなりその加工は非常に困難となる。そこで第２
３図のようにブランクBL１〜BL３を設ければト
ランジスタアレイ例えばTA７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BL１〜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HSの表側と裏側にジググ
に取りつけて互いのブランクを補う。

第２４図の実施例はA4版フルマルチ８本／mm
の例である。ヒートシンクを兼ねた金属板HSの
両面に発熱体32個を有する導電基板１Ｃ〜１４Ｃ
が７枚づつ14枚接合されており、発熱体付基板１
Ｃ〜１４Ｃ上には前述の溝32本を各々きざんだプ
レートGL１〜１４がそれぞれ接合されている。
各々のプレートGL１〜１４にはインク導入パイ
プOP１〜OP２８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，EPを通
じて接続されている。金属板HSに接合された発
熱体付導電基板１Ｃ〜１４Ｃ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EAはヒートシンクを兼ねた金属板HS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Ｌの幅を極少とする
ことが可能となるのでオリフイス部と発熱部を好
適な関係に近接させることができ、サーマルイン
クジエツトヘツドとして極めて高効率でかつ簡易
な構成となる。

以上説明したように、本発明によれば、熱エネ
ルギーによる気泡の形成に基づいて複数の吐出口
からインクを吐出する記録ヘツドを用いて高密度
記録、高速記録を行う際、高密度に多数のインク
吐出用の熱エネルギー発生手段が配列されても、
所定の熱エネルギー発生手段から成るブロツク単
位で駆動するため駆動時間が短縮でき、かつ、ブ
ロツク単位で時分割駆動するため駆動時の電力消
費を低減することが可能となることができる。

【図面の簡単な説明】

第１，２，３図は記録ヘツドの原理説明図、第
４図はその種々の駆動波形図、第５図は記録ヘツ
ドの構成例図、第６Ａ，６Ｂ図はその一部拡大図
及び断面図、第７図は他のヘツド例図、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図は他の回路構成例図、第１１図
はその作動説明用波形図、第１２図は本実施例に
係る駆動回路例図、第１３，１４図はその他の回
路例図、第１５図は本実施例に係る記録ヘツド例
図、第１６，１７，１８図はその断面例図、第１
９図はブロツクカセツト化の一例図、第２０図は
その一部拡大図、第２１図はその全体構成図、第
２２図はそのオリフイス側一部拡大図、第２３図
は他のカセツト例図、第２４図はその全体構成図
である。 １Ｈ１〜５６Ｔ３２，５６Ｑ３２，５６Ｆ３
２｝トランジスタ、Ｈ１，Ｈ２……発熱体、IK
……インク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吐出口を備えた液室に設けられている熱エネ
   ルギー発生手段を多数の吐出口に対応して多数有
   し、該多数の熱エネルギー発生手段が駆動信号に
   応じて発生する熱エネルギーによつて液体に気泡
   を形成させ、該気泡の圧力に基づいて液体を前記
   吐出口から吐出させることで飛翔的液滴を形成し
   て記録を行う記録手段を用いる記録方法であつ
   て、 前記記録手段の多数の熱エネルギー発生手段を
   複数の熱エネルギー発生手段からなるブロツク毎
   に時分割して選択し、 選択されるブロツクの前記複数の熱エネルギー
   発生手段に対して前記駆動信号を供給し、該熱エ
   ネルギー発生手段に液体吐出のための熱エネルギ
   ーを発生させることを特徴とする記録方法。 ２ 前記選択されるブロツクの内の複数の熱エネ
   ルギー発生手段に対して、同一のタイミングで前
   記駆動信号を供給し、該熱エネルギー発生手段に
   熱エネルギーを発生させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の記録方法。 ３ 前記選択されるブロツクの内の複数の熱エネ
   ルギー発生手段に対して、時分割したタイミング
   で前記駆動信号を供給し、該熱エネルギー発生手
   段に熱エネルギーを発生させることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の記録方法。 ４ 前記気泡は膜状に形成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の記録方法。 ５ 前記駆動信号は、前記記録手段によつて記録
   すべき記録データに基づいて発生され、対応する
   熱エネルギー発生手段に対して供給されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の記録方
   法。 ６ 前記駆動信号は、パルス形状であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の記録方法。