JPH0343254A - 熱インクジェットの印字ヘッド - 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】 産業上の利用分野 本発明は熱インクジェットのプリント装置に関わり、更
に詳しくは、液滴寸法即ちピクセル寸法が温度によって
変化しないように一定の作動温度にインクジェットされ
る改良された印字ヘッドに関する。

従来技術、および発明が解決しようとする課題熱インク
ジェットによるプリントは、一般に液滴を流出するイン
ク充満チャンネルの中に蒸気泡を発生させるために熱エ
ネルギーを使用した、指令に応じて滴下させる（ドロッ
プ−オン−デマンド）形式のインクジェットプリントで
ある。熟エネルギー発生器即ち加熱部材、通常は抵抗器
、はノズルの近くで該ノズルから予め定めた距離にてチ
ャンネル内に配置されている。この抵抗器は電気的パル
スを個別に付与できるようになされており、瞬時にイン
クを蒸発させて気泡を形威し、この気泡でインク液滴を
流出させるようになっている。

このように気泡が成長すると、インクはノズルから膨ら
み出て、表面張力によってメニスカス即ち凸形に保持さ
れる。このような気泡が潰れると、ノズルと気泡の発生
開始位置との間のチャンネル内に位置するインクは潰れ
た気泡に向かって移動を開始し、ノズルに於いてインク
の体積的な収縮を引き起こして脹らんだインク部分を液
滴として切り離すことになるのである。気泡が成長して
いる間にノズルから出るインクの加速度がその液滴のペ
ーパーのような記録媒体に向かう実質的に直線的な運動
量および速度を与えるのである。

従って熱インクジェット装置は、インクと接触している
加熱部分をパルス付勢し、気泡が凝集されてインク液滴
をペーパーに向けて流出するようになすことで作動され
るのである。印字テストでは印字品質が装置の加熱昇温
に応じて損なわれることが見出されている。特に、この
装置が高過ぎる温度に迄加熱されると（例えば、長時間
にわたり高密度での印字が行われる間）、供給が損なわ
れて印字ヘッドに於ける１つ又はそれ以上のインクチャ
ンネルが液滴流出を止めることになる傾向を見せている
。致命的な欠点は少ないが、印字品質を低下させること
の１つは、プリントスポット即ちピクセル寸法が装置温
度の関数として大きくなることである。この現象の研究
を通じて、液滴の質量および速度の両方が装置温度によ
って増大されること、およびその質量および速度の両方
がペーパー上のビクセル寸法を大きくすることに関与し
ていること、が見出された。十分に大きな印字密度を有
するキャリッジ形式のインクジェットプリンターに関し
ては、スポット寸法はキャリッジが紙面上を移動する際
に大きくなるのである。しかる後にそれが移動端部にて
停止し反対方向に移動を開始する際にわずかながら冷却
され、従って次のライン、即ち戻り行程に於けるプリン
ト跡に於いては、反対の方向に向かってビクセル寸法が
太きくなる。このことは明るい帯状部分と暗い帯状部分
とを形成することになり、これはペーパーエツジに於い
て最も強調されることになるのである。

同様に、その他の密度の高低によるプリントパターンは
装置温度に伴うピクセル寸法の増大によって品質が低下
されることになるのである。

多くの従来技術による装置は十分大きな熱容量でしかも
熱抵抗が十分に小さなヒートシンクを備えている。この
ような装置の温度は過度に上昇することはない。ヒート
シンクを備えた熱インクジェットの印字ヘッドの１つの
例として、ブシュバンブその他に付与された米国特許明
細書第４．８３１，３９０号を参照されたい。この方法
は致命的なプリント欠陥モードを排除した。しかしなが
ら、ペーパーを一方向に横断するキャリッジ移動に関し
て時間スケールによる明白な装置温度の上昇がないよう
にヒートシンクに至る熱抵抗を十分に小さくするために
、パッケージとされた方法を取ることが必要とされてお
り、この方法はコストを高めるか、そうでなければプリ
ンターのデザインを望ましくないように強制するのであ
る。この温度上昇は、熱的に生じるスポット寸法が一様
でないために無視できるような品質低下が生じる程度に
維持されねばならないのである。

ラシュケに付与された米国特許明細書第４．３２６，２
０６号はインクジェットアレーに於けるパルス放出装置
によって駆動される圧電素子の間の相互作用（即ちクロ
ストーク）を最少限に抑える方法を開示している。素子
に対する駆動パルスは好ましいパルス幅を選定すること
によって最適化されるのである。

マルノその他に付与された米国特許明細書第４．７１２
，９３０号は、漸次的熱印字ヘッドと、熱印字ヘッドに
付与される信号パルス電圧の電圧又はパルス幅を変化さ
せるためのエネルギー制御手段を使用した漸次的熱移動
プリント装置とを開示している。このプリント装置は更
に漸次的熱印字ヘッドのための電力供給源と、記録信号
に応じて熱印字ヘッドに付与される電圧パルスの幅を制
御するためのエネルギー制御手段とを備えている。

チー−シューエン・リーその他に付与された米国特許明
細書第４，４９９，４７９号は複数の別々に作動できる
部分を有する圧電素子を含むインクジェットプリント装
置を開示している。滴下量を制御するために、駆動信号
の強さが変化されるのである。駆動信号の強さを変化す
るだけでなく、駆動信号のパルス幅をも変化させること
によって、更に一層の細かい改善がなされている。

本発明の目的は、プリント作動の間にそれ自体を実質的
に一定した作動温度に維持することのできる改良された
インクジェットの印字ヘッドを提供することである。

本発明の他の目的は、インク液滴を流出することのない
ように蒸気を発生させることのない程度のエネルギーパ
ルスを少なくとも幾つがの加熱部材に対して与えること
によって補足熱量を印字ヘッドに対して付与し、これに
よってプリント作動の間に印字ヘッドの作動温度を一定
に維持することである。

課題を遠戚するための手段 本発明に於いては、インク供給マニホールド、およびノ
ズルと加熱部材とをそれぞれ備えた複数の平行なインク
チャンネル、を有する形式の熱インクジェットの印字ヘ
ッドは、その印字ヘッドを実質的に一定した作動温度に
維持することによって改良されるのである。プリントモ
ードに於いては、この印字ヘッドは、付勢された加熱部
材に接触するインクを瞬時に蒸発させるのに十分に強力
な電気的エネルギーパルスを加熱部材に選択的に付勢し
て、一時的に形式された蒸気泡がインク液滴を流出させ
るようになすことによって、要求に応じてインク液滴を
流出させるのである。この改良点は、インク液滴の流出
のために加熱部材が付勢されていない間に、インクを蒸
発させるには不十分な強さのエネルギーパルスによって
予め定めた加熱部材を時々付勢して補足加熱を行い、印
字ヘッドを実質的に一定の作動温度に保持するようにな
すことである。これに代えて、この補足熱量は印字ヘッ
ドの１つもしくはそれ以上の数の追加の加熱装置を付勢
して供給することができるのである。これらの加熱装置
は熱量だけを供給するために備えられるのであって、イ
ンクを蒸発させて液滴流出の状態に至らせるのに使用さ
れるのではない。

本発明の更に完全な理解は添付図面に関連した以下の説
明を考慮することによって得られるであろう。添付図面
に於いて同じ部材は同じ符号を付されている。

好ましい実施例の説明 本発明の改良されたインクジェット印字ヘッド１０の前
面の拡大した概略斜視図が、液滴流出ノズル２７のアレ
ーを示すようにして第１図に示されている。又、第２図
を参照すれば、後述される下部の電気的絶縁基体、即ち
加熱装置プレート２８、が多重層とされた熱素子３６を
有している。この熱素子３６は、加熱部材３４と、表面
３ｏ上にパターン形成されたアドレス電極３３とを含ん
でなる。一方、上部基体、即ちチャンネルプレート３１
は平行な溝即ちチャンネル２０を形式されていて、これ
らの溝は１つの方向に延在し且つ上部基体の前面エツジ
２９を貫通している。これらの溝の他端は傾斜壁面２１
にて終端している。内方の凹部２４は毛細管の詰まった
インクチャンネル２０のためのインク供給マニホールド
として使用されており、インク溜穴として使用するため
に開口底部２５を有している。溝の形成されたチャンネ
ルプレートの表面は加熱装置プレート２８に整合されて
結合されている。これにより、加熱部材３４のそれぞれ
１つが溝および下部基体即ち加熱装置プレートによって
形式されている１つのチャンネル内に位置されるように
なされているのである。インクは凹部２４および下部基
体２８によって形成されているマニホールドの中に充填
開口２５を通して進入し、毛細管作用によって厚いフィ
ルム絶縁層１８に形成されている細長い凹部３８を流動
してチャンネル２ｏを充満するのである。

各ノズルの位置にてインクは凸面即ちメニスカスを形成
し、その表面張力がインク供給部の僅かな負圧と協働し
てそこからインクが流れ出るのを防止している。下部基
体即ちチャンネルプレート２８上のアドレス電極３３は
ターミナル３２にて終端している。上部基体即ちチャン
ネルプレート３１は下部基体よりは小さく、電極ターミ
ナル３２を露出させて子ボード（ｄａｕｇｈｔｅｒ　ｂ
ｏａｒｄ　）　１９上の電極１４に対して結合線１５を
取付けできるようになしている。

この子ボード１９の上に印字ヘッド１０が永久的に固定
されているのである。層１８は後述するように厚いフィ
ルムの不動態化された層であって、上部基体と下部基体
との間に挾み込まれている。この層はエツチング加工さ
れて加熱部材を露出させるようになっていて、これによ
り加熱部材をピット２６内に位置させており、又、エツ
チング加工されて細長い凹部３８を形成してインクがマ
ニホールド２４とインクチャンネル２０との間を流れる
ことができるようになしている。更に、この厚いフィル
ムの絶縁層はエッチ７ング加工されて電極ターミナルを
露出させるようになっている。

第１図の横断面が１つのチャンネルを通る線２−２の視
図として第２図に示されており、インクがマニホールド
２４から溝２０の端部２１を回って矢印２３によって示
されるように流れる状態を示している。トーペイその他
に付与された米国特許明細舎弟４，６３８，３３７号に
開示されているように、複数の気泡を発生させる加熱部
材３４およびそれと組み合うアドレス電極３３は１側面
を研磨１００シたシリコンウェーハの研磨面上にパター
ン形成されている。多重セットをなす印字ヘッド電極３
３、加熱部材として働く抵抗物質３４および共通の戻り
回路即ちリターン３５をパターン形成する前に、ウェー
ハの研磨面は約２ｐｍの厚さに二酸化シリコンのような
下塗り層３９を被覆される。この抵抗物質は化学蒸着（
ＣＶＤ）によって沈着されたドープ処理された多結晶シ
リコン或いはその他の硼化ジルコニウム（Ｚｒ１３ｚ）
のような良く知られた抵抗物質とされることができる。

共通のリターンおよびアドレス電極は典型的にはアルミ
ニウムリード線であって、下塗りの上で加熱部材のエツ
ジの上から沈着される。

共通のリターンの端部即ちターミナル３７およびアドレ
ス電極３２は予め定めた位置に配置され、チャンネルプ
レート３１が取付けられて印字ヘッドを構成した後に、
子ボード１９の電極１４に対する結合線による結合を行
うための間隙が形成されるようになされる。この共通の
リターンは３５およびアドレス電極３３は０．５〜３ｐ
ｍの厚さに沈着されるのであり、好ましい厚さは１．５
ｐｍである。

好ましい実施例に於いて、下部基体即ち加熱装置プレー
ト２８はシリコンで、熱酸化物（ｔｈｅｒｍａｌｏｘｉ
ｄｅ　）又はその他の適当な二酸化シリコンのような絶
縁層である下塗り層３９を備えている。ポリシリコンの
加熱部材３４が形成され、又、他の上塗り層１３が下塗
り層およびその上の加熱部材の上から沈着される。この
上塗り層１３は二酸化シリコン、熱酸化物、或いは再流
動即ちリフローイングの処理をされたポリシリコンガラ
ス（ＰＳＧ）の何れかとされることができる。熱酸化物
の層は典型的には０．５〜ｌｐｍの厚さに迄成長されて
加熱部材を導電性インクから保護し絶縁するのである。

リフローイング処理されたポリシリコンガラス（ＰＳＧ
　）は通常は約２ｐｍの厚さとされる。上塗り層はマス
キングされてエツチング処理され、加熱部材のエツジ近
くに経路を形成して、これによりアルミニウム（Ａａの
アドレス電極３３とアルミニウム（Ａｅ）の共通リター
ン電極３５との電気的インターフェースを形成するよう
になされる。更に、加熱部材３４の気泡発生領域に於け
る上塗り層１３がそれと同時に除去されるのである。硼
化ハフニウムや硼化ジルコニウムのような他の抵抗物質
が加熱部材として使用されるならば、他の適当な良く知
られた絶縁物質を使用することができるのである。

熱素子を製造するに於ける次の段階は熱分解する窒化シ
リコン層１７を露出されているポリシリコン加熱部材の
上から直接に沈着させることである。これに続いて、１
￥１ｍの厚さのタンタル層１２が沈着されて熱分解する
窒化シリコン層１７のキビチージョン応力の保護を行う
ようになされる。

熱分解する窒化シリコンは２つの非常に有用な機能を果
たすのである。先ず第１に、これは非常の良好な熱伝導
性を有しており、抵抗体と接触して直接に沈着された場
合には熱的に有効な抵抗構造を形成するのである。第２
に、Ｔａエツチングに抵抗する数少ない物質の１つであ
る。

多重層とされた熱素子の構造は４重量％の化学蒸着（Ｃ
ＶＤ）ポリシリコンガラス（ＰＳＧ　）か、又は、好ま
しくはプラズマニトライド鉛不動態化金属の何れかによ
って完成される。これらの物質の何れもＡ（結合パッド
および抵抗面積部分を除去して選択的にエツチング処理
することができる。

電極の不動態化のために、２ｐｍの厚さのリンを含むド
ープ処理された化学蒸着（ＣＶＤ）の二酸化シリコンフ
ィルム１６が加熱部材プレート、即ち複数のセットをな
す加熱部材およびアドレス電極を含むウェーハシリコン
、の全体の上から沈着される。この不動態化フィルム１
６はイオンバリヤを形式する。このイオンバリヤが露出
された電極をインクから保護するのである。その他のイ
オンバリヤ、例えばポリイミド、プラズマニトライド、
が上述したリンを含むドープ処理された二酸化シリコン
と同様に使用されることができる。或いは、その何れか
の組み合わせが使用できるのである。

有効なイオンバリヤ層は、厚さが１０００オングストロ
ーム〜１０ｐｍの間とされ、好ましくはｌｐｍの厚さと
されることによって、達成される。不動態化フィルム即
ち層１６は共通リターンおよびアドレス電極のターミナ
ル端部をエツチング処理によって除去されて、しかる後
の子ボード電極に対する線結合に備えられるのである。

この二酸化シリコンフィルムのこのエツチング処理は湿
潤方法又は乾燥方法の何れかによって行われことができ
る。これに代えて、電極の不動態化はプラズマ沈着され
り窒化シリコン（ｓｉ３：Ｎ、　）によって達成するこ
とができる。

次に、厚いフィルムの形式の、例えばＲ１５ｔｏｎ　（
Ｒ録商標）、Ｖａｃｒｅｌ　（登録商標）、Ｐｒｏｂｉ
ｍｅｒ　５２　（登録商標）、或いはポリイミドのよう
な絶縁層１８が、１０１１ｍ　〜１１００ｐの厚さで、
好ましくは２５ｐｍ　〜５０１１ｍの範囲の厚さで、不
動態化層１６の上から形式される。この絶縁層１８はフ
ォトリソグラフのように処理され、エツチングされて各
加熱部材の上の（凹部２６を形式する）各々の部分、マ
ニホールド２４からインクチャンネル２０へ至るインク
通路を形式する細長い凹部３８、そして各電極ターミナ
ル３２．３７の上の層１８の部分、を除去することがで
きるようになされる。細長い凹部３８は厚いフィルム層
１８のそれらの部分を除去することによって形式される
のである。

厚いフィルム層１８に於いては、ビット２６は、多重層
とされた熱素子３６の気泡発生領域の各々を露出させる
壁面と、マニホールドに対してインクチャンネルを開口
する細長い凹部３８を形式している壁面とを有して、形
成される。凹部壁面４２は凹部２６の底部に位置された
パルス付勢される加熱部材によって発生された気泡の各
々が横方向に移動するのを禁止し、これによって垂直方
向に気泡が成長するのを助成するのである。それ故に、
米国特許明細書画４，６３８，３３７号に開示されてい
るように、空気の摂取を引き起こす加熱部材の作動欠陥
を最終的にもたらすことになる蒸発したインクのバース
トを解放するバーンアウト現象は回避されるのである。

不動態化されたアドレス電極はその長さの大部分に沿っ
てインクに露出され、正常な電極不動態化層１６に何ら
かのピンホールが形式されていれば電極３３を電気分解
の状態に露出することになる。

これは最終的にその電極によってアドレスされている加
熱部材の作動欠陥をもたらすことになる。

従って、アドレス電極に対して追加の保護が厚いフィル
ム層１８によって与えられるのである。何故ならば、そ
れらの電極は２つの重ね合わされた層、即ち不動態化層
１６と厚いフィルム層１８、によって不動態化されてい
るからである。

参照することでここに組み入れられる米国再発行特許第
３２，５７２号および第４，６３８，３３７号に開示さ
れているように、チャンネルプレートは１００のシリコ
ンウェーハから形式されて印字ヘッドのための複数の上
部基体３１を作りだす。加熱部材プレート２８も１つの
ウェーハから又は複数のウェーハを含むウェーハ寸法構
造体（図示せず）から形式されるのである。比較的大き
な四角い貫通凹部および複数のセットをなす等しい間隔
に隔てられている平行な■形溝凹部がウェーハ（図示せ
ず）の一方の面にエツチングで形式される。これらの凹
部は最終的には印字ヘッドのインクマニホールド２４お
よびインクチャンネル２０となる。ウェーハを含むチャ
ンネルプレートおよび加熱部材プレートは互いに整合さ
れて結合され、次にダイスによって加工されて複数の個
別の印字ヘッドを形成される。ダイスカットによる一方
が端面２９を形成し、細長い■溝凹部２０の一端の開口
がノズル２７を形成する。■溝凹部２０の他端は端部２
１によって閉じた状態のままとされる。しかしながら、
上述したウェーハの整゛合および結合によって各セット
をなすチャンネル２０の端部２１は第２図に示すように
厚いフィルムの絶縁層１８に於ける細長い凹部３８の上
に直接に位置されることになり、矢印２３で示すように
マニホールド２４からチャンネルの中へのインクの流れ
を可能にするのである。

改良された印字ヘッドの温度は、キャリッジの移動限界
位置に於いて液滴を流出させていない場合に於いてすら
、実質的に一定に維持されるのである。レザンカに付与
され且つ又第３図に示されている米国特許明細書画４，
５７１，５９９号に開示されているように、多色の熱イ
ンクジェットプリンター１１が示されていて、これは幾
つかの使い捨てのインク供給カートリッジ２２を備えて
いる。各インク供給カートリッジは本発明の印字ヘッド
１０に一体的に取付けられている。このカートリッジお
よび印字ヘッドの組み合わせ体は移動可能なカートリッ
ジ４０に対して取外し可能に取付けられるのである。プ
リントモードに於いては、カートリッジは例えば矢印４
５で示すように記録媒体間に平行なガイドレール４３上
を前後に往復移動される。例えばペーパーのような記録
媒体は静止状態に保持され、これに対してカートリッジ
は一方向へ移動されるのであり、カートリッジが反対方
向に移動される前にペーパーは矢印４６の方向へ段階的
に移動されるのである。この段階的な移動距離は、ペー
パーを一方向に横断する間に印字ヘッド１０によってプ
リントされるデータの印字帯幅（ｓｗａｔｈ　）の高さ
に等しい。インク液滴は要求に応じて、印字ヘッドの前
面２９のノズル２７から軌道４７に沿ってペーパーへ流
出即ち噴出される。印字ヘッドの前面はペーパーから０
．２５４　ｍｍ〜２．５４　ｍｍ　（０，０１〜０．１
インチ）の距離だけ隔てられている。０．５０８　ｍｍ
　（０，０２インチ）の距離とされるのが好ましい。ペ
ーパーのステップ移動の公差および印字ヘッドの直線的
な偏向公差は、情報の連続した印字帯幅が間隙や重なり
を生じないでプリントできるようになされるための許容
限界内に維持される。

各キャリッジ４０は異なる色インク、即ち１つの黒のカ
ートリッジおよび１つから３つ迄の異なる色の選択され
た追加のカートリッジを備えている。

カートリッジと印字ヘッドとの組み合せ体はカートリッ
ジに於けるインク供給が失われた後に取り出されて廃棄
される。この実施例では、幾つかのノズルは１回の完全
なカートリッジの横方向移動の間に液滴を噴出すること
がなく、ペーパーエツジを越えて印字ヘッドが移動した
ときにはノズルは全く液滴噴出を行わないのである。キ
ャリッジの横方向移動に於けるこのような終端において
、ペーパーが印字帯幅の高さだけ矢印４６の方向に段階
的に移動される間に僅かな休止時間が与えられる。従っ
て、上述したように従来技術の印字ヘッドは冷却される
のである。しかしながら本発明の印字ヘッドは、インク
を蒸発させるには不十分な強さの電気的な即ちエネルギ
ーパル、スが液滴を流出させないように加熱部材に対し
て付与されることによって、一定の作動温度に維持され
るのである。この補足熱量は印字ヘッドの作動温度を一
定に保持する。使用されていない加熱部材の個数、パル
ス幅、および！又は補足パルスの出力が、プリントモー
ドにある印字ヘッドの作動温度を制御する。

プリントの間に印字ヘッドの温度を一定に維持するため
に補足熱量を使用する結果、その平均的な装置温度はそ
うしない場合に比較して高くなる。しかしながら、この
温度がプリント欠陥が生じるような予め定めた最高温度
以下に保持されるならば、このことは有利となるのであ
る。この最高温度はエチレングリコールおよびベースで
ある水が使用されているインクの場合には、約７０°Ｃ
である。しかしインク組成の相違やインクチャンネルの
幾何学形状によって変化する。７０°Ｃ以下では、温度
が高い程液滴速度は一層一定となる。

２０°Ｃでは、水ベースのインク組成を有する印字ヘッ
ドの幾つかのチャンネルに於いて、ぎりぎりで許容でき
る液滴速度が践察された。印字ヘッドの温度の速い上昇
によって液滴速度は非常に広い範囲で高まる。理想的な
作動点は、インクと装置との温度に依存し、この場合に
はざっと３０’Ｃから５０’Ｃであるように見られてい
る。高い温度での作動に於ける更に他の利点は、インク
の粘性が低下し、チャンネルの再充填時間が短縮されて
、プリント周期を高めることが可能となることである。

第４図には、本発明の１つの実施例が示されている。こ
れに於いて、例えば４８個のジェット即ちチャンネルの
印字ヘッドが使用されており、同時に２つのチャンネル
迄プリント作動できるようになされている。エネルギー
補償パルス計画のこの実施例に於いては、４８個のチャ
ンネルは１度に２個ずつパルス付勢され、又、チャンネ
ル（１，２，３，２４゜２５、２６および４８）がプリ
ントを行っていると仮定されている。補償サイクルの間
に短いパルスが与えられ、この時間間隔内に４８個のビ
クセルに関して放散された全エネルギーが一定となるよ
うにされる。キャリッジは連続して移動するので、１つ
のビクセルから次のピクセルへと僅かな時間内に４８個
の全てのジェットのプリント作動を終えることが必要と
なる。さもなければ、ドツト即ちピクセルのパターンは
過度にギザギザな状態になってしまう。２　ｋＨｚでの
作動では、１つのビクセル位置から次のピクセル位置へ
至るのに５００マイクロ秒が得られ、３　ｋＨｚでは３
３３マイクロ秒が得られる。比較すれば、プリントサイ
クルは５マイクロ秒の２４回にわたる時間間隔（全体で
１２０マイクロ秒）で構成され、この間に２つ迄のチャ
ンネルが約３マイクロ秒の持続パルスを使用して１度に
作動される、即ち付勢されるのである。プリントサイク
ルの間に放散されるエネルギーは、４８ビクセル迄のセ
ットにより、ＥＰ＝ｎＰｔＰとなる。ここで、ｎは作動
されたチャンネル数（０〜４８）、Ｐはプリントパルス
当りの出力、ｔ、はパルス幅（この例では３マイクロ秒
）である。放散される最大エネルギーはＥ、ｘ＝ＮＰｔ
Ｐとなる。ここで、この例ではＮ＝４８である。厳密に
一定したエネルギー人力に関しては、ｍ個の短いパルス
が一般にＦ休止時期」の間に付与され（気泡を発生させ
るほど大きいものはない）、Ｅｐ＋ＥＣ＝ｎＰｔＰ＋ｍ
Ｐｔｏ＝Ｅｍａｘ＝ＮＰｔ、となる。ここで、ＥＣは補
償エネルギーで、ｔｏは補償パルスのパルス幅、即ち持
続時間、である。例えば、ｊｃ＝　ｔＰ／４（０，７５
マイクロ秒）であるならば、ｎ　＋　ｍ／４　＝　４８
となり、プリントが行われていないときの（ｎ＝０）時
間内には１９２の短いパルスが必要となるのである。２
ｋＨｚの作動では、エネルギー補償サイクルは３５０マ
イクロ秒（１２０マイクロ秒のプリントサイクルと３０
マイクロ秒の設定時間が許容される）となる。エネルギ
ー補償サイクルの間に１度に２個迄の加熱部材に対して
パルス付勢を行うことによって、プリントサイクルの間
に行われるように、９６個のパルス間隔が生じ、短いパ
ルスは、７５マイクロ秒にわたってオンされ、２．９マ
イクロ秒にわたってオフされるようになされる。関心を
引く他の場合が表１に示されている。１２０マイクロ秒
のプリントサイクルおよび３０マイクロ秒の設定時間で
あると仮定している。選定の基準は、見の間に気泡は発
生されないが、駆動トランジスターは十分に速いことで
ある。

様々な方法およびれがエネルギー補償パルスに関する論
理を実行する上で具現された。１つの方法はプリントサ
イクルの間にパルス数を計数し、補償サイクルに関して
カウンターを減じることである。この方法は加熱部材が
作動されるトラックを維持せず、十分な補償パルスが付
勢される迄、加熱部材が液滴噴出に使用されないような
簡単なサイクルである。好ましい実施例では、この方法
はプリントデータに対しｒＮＯＴＪ作動を遂行し、又、
これを補償サイクルのデータとして使用し、プリントし
なかった加熱部材のみがエネルギー補償に使用されるよ
うになすのである。これによれば、加熱部材の寿命を一
層予測可能とする。

本発明はＥｐ＋　ＥＣ＝　”ｍａｘの場合に限定される
ものではない。成る１つに関して、ＥｃはＥｆｆｌａＸ
　Ｅｐよりも恐らく多少小さくなる。何故ならば、補償
サイクルの間に液滴が噴出されることによってエネルギ
ーが持ち去られることがないからである。更に、印字ヘ
ッド温度を正確に一定に保持することは必要ではないの
である。Ｅｍａｘより゛も小さい補償の上限で十分であ
ることが見出されているのである。小さなエネルギー補
償を使用することの利点は、長期間にわたって上限の作
動温度に接近しないような熱平衡を容易に維持できると
いうことである。

エネルギー補償はプリントが行われているか行われよう
としているときは常に要求される。特に、エネルギー補
償はカートリッジが移動の終端位置にて停止する間に最
大限にて継続されねばならない。又、プリントの開始の
直前にも行われねばならない。暖機時間は不快なほどに
長くてはならず、１分間当り１頁のプリンターの場合に
は１〜５秒で、３秒以内に大部分の部材の温度が上昇す
るようになされることで満足されるべきである。ヒート
シンクは、装置温度がその大部分の部材に於いて数秒以
内に上昇し、しかる後はゆっくりと上昇するように設計
されねばならない。エネルギー補償は長い時間の加熱効
果を得るためにも付与されねばならず、例えば、プリン
トされたライン毎にパルスの正確な数をカウンター減少
させて行われる。

エネルギー補償はパルス幅、見、を変更することによっ
ても制御できるのであり、これはプリントサイクルの間
に付勢されたチャンンル数に依存する。１つの実施例で
は、短い補償パルスは補償サイクルの間にのみ付与され
る。他の実施例に於いては、短い補償パルスはプリント
サイクルの間も同様に付勢され、プリントが望まれるチ
ャンネルに対してはパルス幅が拡げられるのである。最
小のパルス幅増分量は、装置の最速の時計によって決め
られるのであり、典型的には１０〜２０　ｋＨｚである
。エネルギー補償を制御する他の方法はパルスの出力を
変更することであるが、これは実行が一層困難である。

補償エネルギーはプリント作業＆！関与するのと同じ加
熱部材で与えられると仮定したが、これは必要条件では
ない。補償熱量を供給することにのみ関与する１つもし
くはそれ以上の個数の特別な加熱部材（図示せず）が加
熱部材プレート２８の何れかの場所に形成され得るので
ある。それらはインクと接触しない位置に配置されるの
が好ましい。

本発明の補償パルスの意図する計画の利点は次の通りで
ある。即ち、 １、温度センサーや特別な加熱部材を必要とすることな
く実行できる。

２、熱的に生じるスポット寸法の変化および幅を無視す
ることができるようになされる。

３、装置からヒートシンクに至る熱抵抗の小さな経路を
得るための熱的パッケージングが重要でなくなる。

４、スポット寸法がプリントパルス状態と同様に差温度
に伴って増大することから、気泡を発生させるためのピ
ーク出力が低減できる。

５、上昇温度での作動が液滴温度を均一にするように改
善され、良好な性能の製造が改善される。

６、上昇温度に於ける作動が装置内部のインク粘性を低
減すると予測され、チャンネルの再充填時間が改善され
る。

有用であることが立証されるその他の特徴は、絶対温度
を装填する温度センサーである。エネルギー補償計画は
これにより、例えば見取り表を使用して大気温度やプリ
ントの行われている時間的な長さに関係なく所要の装置
温度を与えるように、変更されることができる。このよ
うな温度センサー（図示せず）はインクジェットプリン
ターの内部か又は印字ヘッド自体の上に物理的に配置さ
れることができるのである。

多くの変更や変形が本発明の前述した記載から明らかと
なるのであって、このような変更および変形は本発明の
範囲に包含することが意図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具現する印字ヘッドの概略的な部分
的斜視図。 第２図は、第１図の線２−２に沿った視図の横断面図。 第３図は、使い捨てのインクカートリッジに一体に取付
けられた第１図の印字ヘッドを有するキャリッジ形式の
多色の熱インクジェットプリンターの概略的な斜視図。 第４図は、印字ヘッドに要求される熱を付加するための
例示のエネルギー補償パルスの技術のサンプルプロット
を示す図面。 １０・・・印字ヘッド、１１・・・プリンター１６・・
・不動態化フィルム層、 １８・・・フィルム絶縁層、 １つ・・・子ボード、２０・・・チャンネル即ち溝、２
４・・・凹部即ちマニホールド、２７・・・ノズル、２
８・・・加熱装置プレート、 ３１・・・チャンネルプレート、３２．３７・・・ター
ミナル、３３・・・アドレス電極、３４・・・加熱部材
、３５・・・戻り即ちリターン電極、 ３６・・・熱素子、 ３８・・・凹部、 ４０・・・カートリッジ、 ４４・・・記録媒体、４７・・・軌道。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク供給マニホールドと、一端にて前記マニホ
   ールドと連通し、他端はノズルにて終端されている複数
   の毛細管の詰まった平行なインクチャンネルと、各イン
   クチャンネル内に１つずつ配置された加熱部材の直線的
   なアレーとを有し、付勢された加熱部材に接触するイン
   クを瞬時に蒸発させるのに十分に強力な電気的エネルギ
   ーパルスを加熱部材に選択的に付勢して、一時的に蒸気
   泡が形成されてインク液滴を流出させるようになすこと
   によって、要求に応じてインク液滴を流出させる形式の
   改良された熱インクジェットの印字ヘッドであって、 インク液滴の流出のために加熱部材が付勢されていない
   間に、インクを蒸発させるには不十分な強さのエネルギ
   ーパルスで予め定めた加熱部材を時々付勢して印字ヘッ
   ドに対する補足加熱を行い、印字ヘッドが印字モードと
   されている間は印字ヘッドを実質的に一定の作動温度に
   保持するようになす、 ことを特徴とする熱インクジェットの印字ヘッド。