JPH05138884A

JPH05138884A - インクジエツト記録ヘツド

Info

Publication number: JPH05138884A
Application number: JP6114792A
Authority: JP
Inventors: Kozo Hosogai; 耕三細貝; Yutaka Mori; 豊森; Naoki Morita; 直己森田; Yoshihiko Fujimura; 義彦藤村; Masahiko Fujii; 雅彦藤井; Shinji Tabata; 伸司田端; Masaki Kataoka; 雅樹片岡; Toru Mihara; 徹三原; Koichi Saito; 孝一斉藤; Hideharu Takei; 英陽竹井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1993-06-08
Anticipated expiration: 2017-01-21
Also published as: JP3248219B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１ヘッド分の寸法を大幅に増加することなし
に、均一な噴射特性を有するインクジェットヘッドを実
現する。【構成】図は、本発明の一実施例のチャンネル基板の
平面図である。インク滴を吐出するノズル１が配列され
た両側に、ダミーノズル１０が４個づつ設けられてい
る。インクリザーバ２のノズル配列方向の寸法はダミー
ノズル端までの寸法と等しくし、かつ、端部でのノズル
配列直交方向の寸法は中央部でのノズル配列直交方向の
寸法と同じであるようにした。したがって、ダミーノズ
ル１０およびインクリザーバ２は、ヘッド内の吐出ノズ
ルに対するインクの供給性、特に、全ノズル噴射時の端
部のノズルへのインク供給性を改良することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インクジェット記録
装置のインクジェット記録ヘッド、特に、ダミーノズル
を設けたインクジェット記録ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、高速記録が
可能であり、記録の際に発生する騒音がほとんどなく、
普通紙に直接印字でき、定着処理等を必要としないた
め、装置の小型化が図れるという点で注目を集めてい
る。

【０００３】従来、公知のインクジェット装置として、
特開昭６１−３５９６６号公報、特開昭６１−２３０９
５４号公報、特開昭６３−５４２５０号公報、特開平１
−１４８５６０号公報に記載されたものなどが知られて
いる。

【０００４】しかしながら、このようなインクジェット
装置においては、ノズル配列方向の中央に配置されたノ
ズルと端部に配置されたノズルの噴射特性が均一でな
く、端部に配置されたノズルでは、噴射速度の低下や、
ドロップ量の不足が生じ、高速の全ベタ印字時に、端部
近傍のノズルからの印字が、かすれるという問題があっ
た。

【０００５】本発明においては、後述するように、ダミ
ーノズルを用いて、均一な印字特性を実現しようとする
ものであるが、従来技術において、ダミーノズルを用い
たインクジェット記録ヘッドについて調べた。

【０００６】特開昭６１−３５９６６号公報に記載され
たインクジェット記録ヘッドは、ダミーノズルを設ける
という点だけからみれば本発明と同様ということもでき
る。しかしながら、これは噴射特性の改善のためのもの
ではなく、ダミーノズルを設けることにより、接着時の
融着不良を防止する目的で設けられたものである。

【０００７】特開昭６３−５４２５０号公報に記載され
たインクジェット記録ヘッドは、ピエゾ素子を用いたも
のであり、インク中の気泡をダミーノズルから除去する
ことで画質の向上を図るものである。

【０００８】特開昭６１−２３０９５４号公報や、特開
平１−１４８５６０号公報に記載されたインクジェット
記録ヘッドは、その作製方法やヘッド構成では本発明と
同様ということができるが、ダミーノズルを設けること
には言及していない。

【０００９】図７は、ダミーノズルを持たない従来のイ
ンクジェット記録ヘッドにおけるインクリザーバとノズ
ルとの流路構造を示す概略構成図である。図中、１はノ
ズル、２はインクリザーバ、３はヒーターである。図に
示すように、ダミーノズルをもたないヘッドでは、中央
部のノズルＡではノズルの両側からインクが流れ込むの
に対して、端部のノズルＢではノズルの片側からしかイ
ンクが流れ込まない。したがって、中央部のノズルＡと
端部のノズルＢとで、インクの供給性に差を生じ、特
に、端部のノズルＢにおいて、吐出が不安定になり、高
い印字周波数に追従できないという問題がある。

【００１０】図８は、インクリザーバの幅を広げること
によって中央部のノズルＡと端部のノズルＢでのインク
の供給性を等しくすることを試みたインクジェット記録
ヘッドの流路構造を示す概略構成図である。図中、図７
と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。こ
のような流路構造によれば、端部のノズルＢにおいて
も、中央部のノズルＡと同様に、ノズルの両側からイン
クが流れ込むようにすることができる。しかしながら、
網かけをして示したインクリザーバの隅の部分がインク
の流れに対してポケット状の部分となり、この部分でイ
ンクの滞留が生じる。インクの滞留は、インクの組成変
化や沈澱物の発生を招き、長期にわたって初期の印字特
性を持続させることはできない。

【００１１】さらに、インクリザーバとノズルの作製上
の問題がある。特開昭６１−２３０９５４号公報に記載
されたインクジェット記録ヘッドの作製技術は、Ｓｉウ
ェハの異方性エッチング（ＯＤＥ：Ｏｒｉｅｎｔａｔｉ
ｏｎＤｅｐｅｎｄｅｄＥｔｃｈｉｎｇ）により、イン
クを吐出するノズルと外部からインク供給を行なうイン
クリザーバが作られる。このウェハは、チャネルウェハ
と呼ばれているものであり、図１２（Ａ）に斜視図、
（Ｂ）に平面図、（Ｃ）に断面図を示す。異方性エッチ
ングでは、正方形や長方形のパターンは精度よく形成で
きるとしても、これを連結した形状では、連結部分の精
度が落ちる。したがって、ノズル１とインクリザーバ２
とは分離して形成され、その後、両者を連結する流路を
形成するために、ハッチングを施した部分１４に連結溝
を形成して、ノズル１とインクリザーバ２とを連結す
る。この溝は、ダイシングにより形成されるから、ヘッ
ド端部まで貫通して形成される。したがって、ヘッド側
面にできる連結溝の部分は、埋めておかなければなら
ず、充填補修作業を必要とする。また、ダイシングによ
り形成された連結溝は、流体抵抗を持ち、インクの供給
時の液流れがノズルの中央部のノズルと端部のノズルで
は異なり、端部のノズルに対するインク供給性を悪くす
る要因となる。特に、全ノズル噴射によるベタ印字で
は、液流れの不均一性はより顕著となり、端部のノズル
のインク量が不足し、画像がかすれるという欠点があ
る。

【００１２】また、特開平１−１４８５６０号公報に記
載されたインクジェット記録ヘッドは、ダイシングによ
る連結溝の充填補修作業は改善されているが、流体抵抗
の差によるノズル配列方向の中央部分のノズルと端部の
ノズルとの噴射特性の差についての考慮はなく、同様に
ノズル噴射特性の差を持つものである。

【００１３】一方、チャネルウェハは、ウェハから個々
のヘッドを多数個同時に作製することから、１ヘッド分
の寸法を小さくしなければならないという制約もある。

【００１４】そこで、本発明者らは、流体抵抗の差によ
る中央と端のノズル噴射特性について鋭意研究を重ねた
結果、均一な特性をもつインク流路構造を見出し、本発
明に到達した。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、１ヘッド分の寸法を大幅に
増加することなしに、均一な噴射特性を有するヘッドを
提供することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の基板の
接着によって構成され、インク吐出手段を備えた複数の
ノズルと、該ノズルに連通する共通のインクリザーバを
有するインクジェット記録ヘッドにおいて、請求項１の
発明は、前記ノズルの外側にインクを吐出しないダミー
ノズルを配置するとともに、前記インクリザーバのノズ
ル配列方向の寸法はダミーノズル端部間の寸法とほぼ同
じとし、かつ、端部でのノズル配列直交方向の寸法は中
央部でのノズル配列直交方向の寸法とほぼ同じとしたこ
とを特徴とするものであり、請求項２の発明は、前記ノ
ズルの外側にメンテナンス用の吐出信号によって駆動さ
れるインク吐出手段を備えたダミーノズルを配置すると
ともに、前記インクリザーバのノズル配列方向の寸法は
ダミーノズル端部間の寸法とほぼ同じとし、かつ、端部
でのノズル配列直交方向の寸法は中央部でのノズル配列
直交方向の寸法とほぼ同じとしたことを特徴とするもの
である。

【００１７】ダミーノズルの数は、１〜４個とすること
ができる。上記２枚の基板は、Ｓｉウェハを用いること
ができる。上記インクリザーバおよびダミーノズルは、
異方性エッチングにより作製することができる。

【００１８】

【作用】本発明によれば、ダミーノズルをインクを吐出
するノズルの外側に配置し、端部でのノズル配列直交方
向の寸法は中央部でのノズル配列直交方向の寸法とほぼ
同じとしたことにより、吐出ノズルには、インクがイン
ク供給口からほぼ直線的に供給され、ヘッド内の吐出ノ
ズルに対するインクの供給性、特に、全ノズル噴射時の
端部のノズルへのインク供給性を改良することができ
る。

【００１９】しかし、ダミーノズルの数を多くすること
はヘッドの寸法を大きくし、また、インクリザーバの端
部においてインクの滞留を生じる。したがって、端部に
おけるダミーノズルの個数は１〜４個程度が適当であ
り、ダミーノズルの寸法とピッチは、吐出ノズルと同一
とするのがよい。インクリザーバは、ダミーノズルの個
数に応じて設計されるが、インクリザーバのノズル配列
方向の寸法をダミーノズル端部間の寸法とほぼ同じとし
たことにより、ヘッドの寸法を小さくすることができ
る。

【００２０】また、請求項２の発明によれば、インクの
消耗の少ないメンテナンス時の吐出動作によって、常に
ダミーノズル内のインクの増粘が防止できる。そのこと
によりダミーノズルは、端部ノズルの液面回復を早める
働きをし、全ノズルについて安定した吐出動作を保証す
ることができる。

【００２１】

【実施例】図２は、本発明の一実施例のウェハから個別
に分離されたプリントヘッドチップの一部を切断した斜
視図である。図中、１はノズル、２はインクリザーバ、
３はヒーター、４は電極、５は厚膜樹脂層、６は気泡、
７はヒーター基板、８はチャネル基板、９はインク滴で
ある。なお、この図では、ヒーター３や電極４の保護層
等の図示は省略した。ヒーター３は、ヒーター基板７に
複数個が形成され、チャネル基板８には、ヒーター３に
対応してノズル１が形成されている。インクリザーバ２
には開口部２ａが設けられている。インクリザーバ２の
開口部２ａには、インクタンクへの連結部をもった樹脂
製の図示しない第２のインクリザーバにつながってい
る。ヒーター基板には、気泡６を安定に成長させるため
にヒーター３を囲むように、厚膜樹脂層５が形成されて
いる。各ノズル１においてインクは保持され、ノズルご
とに分離されたインクオリフィス部を形成している。印
字信号が電極４を通してヒーター３に印加されると、ヒ
ーター３近傍のインクが加熱され、気化されて急激に膨
張して気泡６が形成され、その圧力により、インク滴９
が吐出される。ヒーター基板７，チャネル基板８は、Ｓ
ｉウェハで形成されるのが普通である。

【００２２】図１は、本発明の一実施例のチャネル基板
の平面図である。図中、１はノズル、２はインクリザー
バ、１０はダミーノズルである。インク滴を吐出するノ
ズル１が配列された両側に、ダミーノズル１０が４個ず
つ設けられている。この実施例では、全てのダミーノズ
ル１０は、ノズル１と同様にインクリザーバ２に連通さ
れている。なお、ヒーター基板７のダミーノズル１０に
対応する部分にはヒーターを設けておかなくてもよい。
インクリザーバのノズル配列直交方向の寸法はすべて同
じ寸法にされており、また、インクリザーバのノズル配
列方向の寸法はダミーノズル端と一致させた。

【００２３】図３は、Ｓｉウェハを用いてチャネル基板
を作製する工程図である。図中、１はノズル、２はイン
クリザーバ、１１はシリコンウェハ、１２はＳｉＯ
₂膜、１３はＳｉ₃Ｎ₄膜である。

【００２４】（１００）結晶面を表面にもつシリコンウ
ェハ１１上に、ＳｉＯ₂膜１２を５０００Åの厚さに熱
酸化により形成し、ノズル１およびインクリザーバ２を
形成する部分を除くようレジストをフォトリソプロセス
でパターンを形成した後、ＳｉＯ₂膜１２をドライエッ
チング法によりパターニングする。次に、ＣＶＤ法によ
りＳｉ₃Ｎ₄膜１３を形成した後、インクリザーバ２を
形成する部分のみを開口するようなパターニングを行な
い、図３（Ａ）に示す状態となる。基板の裏面はパター
ニングされないＳｉＯ₂膜、Ｓｉ₃Ｎ₄膜が残った状態
である。

【００２５】以上のように、２つのパターンを別々のエ
ッチングマスクで形成した後、異方性エッチングの工程
に移る。まず、図３（Ｂ）に示すように、Ｓｉ₃Ｎ₄膜
１３をエッチングマスクとして、９０℃に加熱した水酸
化カリウム水溶液でインクリザーバ２を形成するための
第１のエッチング処理を行なう。次に、１８０℃に加熱
したリン酸を用いて、図３（Ｃ）に示すように、Ｓｉ₃
Ｎ₄膜１３を除去し、今度は、ＳｉＯ₂膜１２をエッチ
ングマスクとして、９０℃に加熱した水酸化カリウム水
溶液を用いて、図３（Ｄ）に示すように、ノズル１を形
成するための第２のエッチング処理を行なう。

【００２６】最後に、フッ酸を用いて、ＳｉＯ₂膜１２
を除去して、図３（Ｅ）に示すように、ノズル部および
インクリザーバ部が形成されたチャネルウェハが完成す
る。

【００２７】この構造のチャネル基板においては、ノズ
ル部とインクリザーバ部は非連結であるが、一実施例に
おいては、対となるヒーター基板の該当部に凹状部が形
成されているため、プリントヘッドとしては連結溝によ
る流路と等価である。

【００２８】図４は、ヒーター基板の該当部に凹状部を
形成したプリントヘッドの断面図である。図中、１はノ
ズル、２はインクリザーバ、５は厚膜樹脂層、７はヒー
ター基板、８はチャネル基板である。この実施例では、
図３の工程で作製されたチャネル基板８において、ノズ
ル１とインクリザーバ２との境界部分のエッチングされ
ていない凸部はそのままとしておく。そして、ヒーター
基板７に形成した厚膜樹脂層５に開口部５ａおよび開口
部５ｂをパターニングして形成する。開口部５ａは、ピ
ットと呼ばれる凹部であり、その底部に図示しないヒー
ターが設けられる。開口部５ｂは、チャネル基板８の上
述した凸部に対向する位置に形成する。矢印で示すよう
に、厚膜樹脂層５の開口部５ｂを介してインク流路が形
成できる。開口部５ｂのパターニングは精度よくできる
から、インク流路の流路抵抗を正確にできる利点があ
る。

【００２９】試作したインクジェット記録ヘッドについ
て説明する。図５は、チャネル基板の平面図である。図
中、１はノズル、２はインクリザーバ、１０はダミーノ
ズルである。（Ａ）〜（Ｄ）図に示す作製した４種のヘ
ッドは、いずれもダミーノズルが両側に１つずつであ
る。ダミーノズル１０は、ノズルに対応したヒーターは
有しておらず、寸法と配列ピッチは、インクを吐出する
ノズル１と同様である。（Ａ）図は、タイプであり、
ダミーノズル１０およびノズル１の端部でインクリザー
バ２のノズル配列直交方向の寸法Ｙが中央部に比べて略
１／２の６００μｍである。（Ｂ）図に示すタイプ
は、インクリザーバ２のノズル配列直交方向の寸法Ｙが
中央部と等しいものである。（Ｃ）図に示すタイプ
は、インクリザーバ２のノズル配列直交方向の寸法Ｙは
タイプと同じであるが、インクリザーバ２のノズル配
列方向の寸法がダミーノズルの端部までの寸法よりそれ
ぞれＸだけ大きいものであり、Ｘがノズルピッチ（８
４．５μｍ）の２倍である。（Ｄ）図に示すタイプ
は、タイプにおけるＸがノズルピッチの４倍のもので
ある。

【００３０】これら４種のインクジェット記録ヘッドを
用いた印字結果における端部のノズルのかすれ良好性を
比較すると、 ≒≒＞の順であった。

【００３１】この結果から、インクリザーバの端部での
ノズル配列直交方向の寸法Ｙは、中央部でのノズル配列
直交方向の寸法と等しく、かつ、インクリザーバのノズ
ル配列方向の寸法は、ダミーノズル端以上の寸法、すな
わち、吐出ノズルからみれば、吐出ノズル端からピッチ
として１つ分以上大きいことが必要であることがわかっ
た。

【００３２】しかし、Ｘが大きいと、インクリザーバの
左右端近傍の部分のインクは、ノズルに供給されにく
い。すなわち、インクリザーバの端部はインクの流れに
対してポケット状の部分となり、この部分でのインクの
滞留が生じる。インクの滞留はインクの組成変化や沈澱
物の発生を招く。また、Ｘが大きいとヘッドの寸法を大
きくするからこの面からも問題となる。したがって、こ
れらの条件を考慮すると、Ｘ＝０、すなわち、ダミーノ
ズルの端部と同じ位置にインクリザーバのノズル配列方
向の終端があることが望ましい。

【００３３】次に、インクリザーバの端部でのノズル配
列直交方向の寸法Ｙが、中央部でのノズル配列直交方向
の寸法と等しいものにおいて、端部でのダミーノズルの
数が相違するインクジェット記録ヘッドを試作した。図
６は、チャネル基板の平面図であり、図中、図５と同様
な部分には同じ符号を付して説明を省略する。（Ａ）図
は、端部でのダミーノズルの数が１つであるタイプ、
（Ｂ）図は２つであるタイプ、（Ｃ）図は４つである
タイプ、（Ｄ）図は８つであるタイプを示す。

【００３４】これら４種のインクジェット記録ヘッドを
用いた印字結果における端部のノズルのかすれ良好性を
比較すると、 ≒≒≒＞の順であった。

【００３５】これらの結果より、ダミーノズルの数は、
インクリザーバの寸法が、図５（Ｂ）〜（Ｄ）で説明し
た条件のものであれば、最低１つ有ればよいことがわか
った。

【００３６】これらの試作したインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、インクの圧力変化に対するダミーノズルの
インク流出状態を比較すると、タイプでは、ダミーノ
ズルからのインク流出が発生することが観察された。ま
た、ダミーノズルの数を多くすることは、ヘッドの寸法
を大きくし、さらに、インクリザーバのダミーノズルに
対応する部分で上述したインクの滞留が起きる。

【００３７】これらの結果から、インクリザーバの端部
でのノズル配列直交方向の寸法Ｙは、中央部でのノズル
配列直交方向の寸法と等しく、ダミーノズルの数は、１
〜４個程度で、かつ、同じ位置にインクリザーバのノズ
ル配列方向の終端がある構造、形状のチャネル基板を用
いたインクジェット記録ヘッドの場合が、印字品質が安
定していることがわかった。

【００３８】図９は、上述した実施例のインクジェット
記録ヘッドにおけるインクリザーバとノズルとの流路構
造を示す概略構成図である。図に示すように、ダミーノ
ズルＣが設けられた記録ヘッドでは、中央部のノズルＡ
でも端部のノズルＢでも両側からインクが流れ込み、ダ
ミーノズルをもつことによって中央部と端部のノズルで
のインクの供給性が等しくなる。

【００３９】このインクジェット記録ヘッドにおいて
は、ダミーノズルには、インク吐出手段が設けられてい
ないが、メンテナンスの際に、ダミーノズルからインク
を吸引することによって、図８で説明したようなインク
の滞留を解消することができる。

【００４０】また、ダミーノズルは、吐出の安定性につ
いて大きな役割を果たす。すなわち、ノズルからインク
液滴が吐出されると一時的にインク面が後退し、インク
がノズル内に再供給されてインク面がもとに戻る。この
インク面の回復の速度が印字周波数を高くしたときの吐
出の安定性を左右する。インクの再供給に際しては、隣
接するノズル内のインクが上下することがインク面の回
復の速度を高めている。ダミーノズルがない場合は、両
端のノズルは、インク面の回復の速度を高める働きをす
る隣接ノズルが片側にしかないので、吐出が不安定にな
る。このため端部にダミーノズルを設けると端部ノズル
でも周波数の高い安定した吐出を実現することができ
る。

【００４１】このように、ダミーノズルを設けたことに
よって、上述した実施例では、吐出特性が向上するが、
ここでダミーノズル内のインクについて考えてみる。印
字を行なうノズルでは、インクを吐出することによっ
て、ノズル内のインクは、常に新しいインクを入れ変わ
っているが、ダミーノズルでは、インクの入れ変わりが
なく、他のノズルに比べて増粘しやすいが、上述した実
施例では、ダミーノズル内のインク乾燥による増粘や析
出を問題としていない。

【００４２】ここで、ノズル内のインクの増粘について
考える。インクの増粘は、流路が狭くまた大気と接触し
ているノズルの吐出口近傍で発生しやすい。増粘したイ
ンクの除去方法としては、２つの方法が考えられる。そ
の１は、キャップ部材によってノズルを覆い、ノズルか
らインクを吸引するインク吸引動作による方法と、その
２は、印字動作の開始前あるいは終了後にキャップ部材
に向かってインク液滴を吐出する予備吐出動作である。
インク吸引動作は、強い効果をもつが、多くのインクを
消耗するので頻度としてはあまり多くない方がよく、予
備吐出動作によって増粘したインクの除去を行なうのが
好ましい。

【００４３】ダミーノズル内のインクが増粘すると、隣
接ノズルの液面の回復を早める働きがなくなり、吐出を
安定させる効果が薄れてしまう。さらに、大気をただよ
うごみが付着した場合、これが流れずにその場に固まっ
て隣接ノズルに悪影響を及ぼしたり、ダミーノズル内の
インクの組成変化が生じたり、析出物が発生して成長し
た析出物が隣接ノズルに悪影響を及ぼしたり、ヘッド内
部に入りこんでインクリザーバ側から他のノズルに侵入
することもあり得る。

【００４４】しかし、上述した実施例では、ダミーノズ
ルにインク吐出手段が設けられていないから、予備吐出
動作によって増粘を解消することはできない。インク吸
引動作によらなければならないが、インク吸引動作の頻
度を増加させると、インクの消耗が大きくなり、コスト
増加につながり、インク交換、廃液処理等のメンテナン
ス作業の頻度も増えてしまう。

【００４５】図１０は、本発明の他の実施例のインクジ
ェット記録ヘッドの概略構成図である。図中、１はノズ
ル、２はインクリザーバ、３はヒーター、４は電極、１
０はダミーノズル、１５は第１のドライバ群、１６は第
２のドライバ、１７はドライバ駆動回路、１８は入力保
護回路、１９はコネクタ、２０は画像信号伝送用クロッ
ク、２１は画像信号、２２は印字用パルス、２３は制御
用信号、２４は予備吐出用パルスである。このインクジ
ェット記録ヘッドは、２枚のシリコン基板を接合して形
成されている。ヒーター基板には、ヒーター３、電極
４、ヒーター３を駆動する第１のドライバ群１５、第１
のドライバ群１５を画像信号に応じて駆動するドライバ
駆動回路１７が形成されている。

【００４６】チャネル基板は、図３で説明したように、
Ｓｉウエハの異方性エッチングにより、ノズル１、ダミ
ーノズル１０と、インクリザーバ２が形成されている。
インクジェット記録ヘッドの概略は、図２で説明したも
のと同様である。

【００４７】図１０に戻って説明する。このインクジェ
ット記録ヘッドにインクを満たして、ドライバ駆動回路
１７に入力される画像信号に応じて第１のドライバ群１
５を駆動することにより、ヒーター３にパルス状の電圧
が印加される。この駆動パルスによって、ヒーター３上
のインクが急激に加熱され、バブルが発生し、それが成
長して、その圧力によってノズル１よりインクが液滴と
なって吐出される。ダミーノズル１０についても、入力
される予備吐出用パルスによって、第２のドライバ１６
が駆動されてヒーター３にパルス状の電圧が印加され、
同様にインク液滴が吐出される。

【００４８】このような構成のインクジェットヘッドに
おけるインクの流れを図１１で説明する。図に示すよう
に、端部のノズルＢとその他のノズルＡとの間でインク
の供給性についての差はない。このように、各ノズルへ
のインクの供給性が均一にできる理由は、ダミーノズル
Ｃの存在だけでなく、インクリザーバ２におけるノズル
配列直交方向の寸法が、両端のダミーノズル間の寸法と
ほぼ同じであり、かつ、端部でのノズル配列直交方向の
寸法が、中央部でのノズル配列直交方向の寸法とほぼ同
じであることによるところが大きい。さらに、ダミーノ
ズルＣの存在により端部のノズルＢについても、両側に
隣接ノズルをもつことになり、隣接ノズルのインク面の
上下動によるインク面の回復速度の向上がすべてのノズ
ルにおいて期待できる。また、インクリザーバのノズル
配列直交方向の寸法は、両端のダミーノズル間の寸法と
ほぼ同じとし、かつ、端部でのノズル配列直交方向の寸
法は中央部でのノズル配列直交方向の寸法とほぼ同じで
あることにより、インクリザーバ端部のインク滞留も少
なく、長期間の放置によりインクの滞留によるインクリ
ザーバの隅部のインク増粘が起こっても、ダミーノズル
を含む全てのノズルからインク吸引動作を行なうことに
より速やかに解消できる。

【００４９】そして、ここで問題になるダミーノズル内
のインクの増粘は、インク吸引動作によるだけでなく、
以下に示すような手順で予備吐出動作させることによっ
ても解消することができる。

【００５０】通常の印字中は、インクの増粘を防止する
ため、内蔵するタイマーで一定の時間が経過するごとに
メンテナンス動作を行ない、予備吐出動作を行なう。ま
ず、ドライバ駆動回路１７に、画像信号転送用クロック
２０に同期させて、全ての印字用ノズルを吐出状態にす
る画像信号２１を転送し、あらかじめ予備吐出用に決め
られた数の印字用パルス２２と制御用信号２３を入力す
ることによって全ての印字用ノズルに対応する第１のド
ライバ群１５を駆動する。同時に、あらかじめ予備吐出
用に決められた数の予備吐出用のパルスを、ダミーノズ
ルに対応する第２のドライバ１６に入力する。これらの
入力信号により、あらかじめ予備吐出用に決められた数
の液滴が全ノズルから吐出され、ノズル内の増粘したイ
ンクは除去されて正常な印字が開始される。

【００５１】本発明者が試作したプリンタで実験したと
ころ、予備吐出を行なう時間間隔が２０分の場合、最低
５０発分の予備吐出を行なえば正常な印字が保証される
ことがわかった。しかし、同様の予備吐出をダミーノズ
ル以外のノズルでのみ行なった場合には、４時間以上経
過したとき、端部のノズルによって印字されるドットの
印字位置精度が悪化し、同じノズルで印字したドット径
のばらつきも、端部で大きくなることがわかった。な
お、図１０，図１１で説明した実施例では、ダミーノズ
ルが１の場合についての説明であったが、ダミーノズル
の数が１以上の場合も同様のことがいえる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば配列方向の端部のノズルの噴射特性を中央部の
ノズルと同一にすることができ、ヘッド端部での画質不
良を改善することができるという効果がある。

【００５３】また、ダミーノズル内にインク吐出手段を
設けた場合には、インクの消耗量の少ない予備吐出動作
によって、常に全ノズルについて安定した吐出動作を保
証することができ、ダミーノズル内のインクが増粘して
大気をただようごみが付着し流れずにその場に固まって
隣接ノズルに悪影響をおよぼすとか、ダミーノズル内の
インクそのものが組成変化したり、析出物が発生して成
長した析出物が隣接ノズルに悪影響をおよぼすとか、ヘ
ッド内部に入っていってインクリザーバ側から他のノズ
ルに侵入するなどの不測の事態を防止することができ
る。

【００５４】そして、全ノズルにわたってドット径が均
一で方向性が良好な高印字品質なプリントを高速に印字
でき、その画質はインク消耗量の少ない低コストなメン
テナンスによって長期にわたって安定に保たれる信頼性
の高いプリンタを実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のチャネル基板の平面図で
ある。

【図２】本発明の一実施例のウェハから個別に分離さ
れたプリントヘッドチップの一部を切断した斜視図であ
る。

【図３】本発明の一実施例のチャネル基板を作製する
工程図である。

【図４】本発明の一実施例のプリントヘッドの断面図
である。

【図５】試作した４種のインクジェット記録ヘッドの
チャネル基板の平面図である。

【図６】試作した他の４種のインクジェット記録ヘッ
ドのチャネル基板の平面図である。

【図７】従来のインクジェット記録ヘッドにおけるイ
ンクの流路構造を示す概略構成図である。

【図８】インクリザーバの幅を広げたインクジェット
記録ヘッドにおけるインクの流路構造を示す概略構成図
である。

【図９】本発明の一実施例のインクジェット記録ヘッ
ドにおけるインクの流路構造を示す概略構成図である。

【図１０】本発明の他の実施例のインクジェット記録
ヘッドの概略構成図である。

【図１１】本発明の他の実施例のインクジェット記録
ヘッドにおけるインクの流路構造を示す概略構成図であ
る。

【図１２】従来のインクジェット記録ヘッドの説明図
である。

【符号の説明】

１ノズル、２インクリザーバ、３ヒーター、４
電極、５厚膜樹脂層、６気泡、７ヒーター基板、
８チャネル基板、９インク滴、１０ダミーノズ
ル、１５第１のドライバ群、１６第２のドライバ、
１７ドライバ駆動回路、１８入力保護回路、１９
コネクタ、２０画像信号伝送用クロック、２１画像
信号、２２印字用パルス、２３制御用信号、２４
予備吐出用パルス。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の基板の接着によって構成され、イ
ンク吐出手段を備えた複数のノズルと、該ノズルに連通
する共通のインクリザーバを有するインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記ノズルの外側にインクを吐出しな
いダミーノズルを配置するとともに、前記インクリザー
バのノズル配列方向の寸法はダミーノズル端部間の寸法
とほぼ同じとし、かつ、端部でのノズル配列直交方向の
寸法は中央部でのノズル配列直交方向の寸法とほぼ同じ
としたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】２枚の基板の接着によって構成され、イ
ンク吐出手段を備えた複数のノズルと、該ノズルに連通
する共通のインクリザーバを有するインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記ノズルの外側にメンテナンス用の
吐出信号によって駆動されるインク吐出手段を備えたダ
ミーノズルを配置するとともに、前記インクリザーバの
ノズル配列方向の寸法はダミーノズル端部間の寸法とほ
ぼ同じとし、かつ、端部でのノズル配列直交方向の寸法
は中央部でのノズル配列直交方向の寸法とほぼ同じとし
たことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。