(57)【要約】【課題】それぞれの発熱抵抗素子へ付着するコゲの程度に応じて上部保護層の表面の溶出の行われる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド用基板及び記録装置を提供する。【解決手段】記録ヘッド６００は、発熱抵抗素子１０８に対応する位置に配置されて、発熱抵抗素子１０８を保護すると共に、圧力室にインクが貯留された状態で内部に電流が流れたときに一部がインク内に溶出する上部保護層１０７を有している。記録ヘッド６００は、上部保護層１０７のそれぞれに対し、独立して電流を流し、電流を流した上部保護層１０７の一部をインクに溶出させることが可能な駆動素子３５及び論理回路３８を有している。【選択図】図７
2015024616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留することが可能な複数の圧力室と、
前記圧力室のそれぞれに対応して配置され、前記圧力室に貯留された液体を加熱することが可能な発熱抵抗素子と、
前記発熱抵抗素子が駆動されることによって生じる熱により液体を吐出する複数の吐出口と、
前記発熱抵抗素子に対応する位置に配置されて、前記発熱抵抗素子を保護すると共に、前記圧力室に液体が貯留された状態で電圧が印加されることで液体に溶出可能な保護部材と、
を有し、
複数の前記保護部材のうち、前記保護部材を選択して電圧を印加可能な保護部材溶出手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記保護部材溶出手段は、前記複数の保護部材のそれぞれに接続され、前記保護部材への電圧の供給を切り替える切り替え手段と、
前記切り替え手段における切り替えを制御する制御回路と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記制御回路は、前記保護部材に電圧を印加することを許容する信号を前記切り替え手段に送ることが可能な論理ゲートを有しており、
前記論理ゲートに前記保護部材へ電圧が印加されることを許容する信号が送られ、且つ、前記論理ゲートに電圧が印加されるべき前記保護部材についてのデータが送られたときに、前記切り替え手段によって、前記保護部材に電圧が印加されることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記制御回路は、電圧が印加されるべき前記保護部材についてのデータを複数の前記発熱抵抗素子に対応して格納するシフトレジスタと、
前記シフトレジスタから出力される、電圧が印加される前記保護部材についてのデータをラッチするラッチ回路と、を有していることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
複数の前記発熱抵抗素子のうち、所定の発熱抵抗素子に対して液体の吐出を行わせるために電流を供給させ、それぞれの発熱抵抗素子の駆動を制御する駆動制御回路を有し、
前記駆動制御回路がそれぞれの発熱抵抗素子の駆動を制御する際に、前記シフトレジスタが、電流の流れるべき発熱抵抗素子についてのデータを複数の前記発熱抵抗素子に対応して格納し、前記ラッチ回路が、前記シフトレジスタから出力される、電流の流れるべき発熱抵抗素子についてのデータをラッチすることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記保護部材は、イリジウムまたはルテニウムによって形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
発熱することが可能な複数の発熱抵抗素子と、
前記発熱抵抗素子に対応する位置に配置されて、前記発熱抵抗素子を保護すると共に、電圧が印加されることで液体に溶出可能な保護部材と、
を有し、
複数の前記保護部材のうち、前記保護部材を選択して電圧を印加可能な保護部材溶出手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
【請求項８】
液体を貯留することが可能な複数の圧力室と、
前記圧力室のそれぞれに対応して配置され、前記圧力室に貯留された液体を加熱することが可能な発熱抵抗素子と、
前記発熱抵抗素子が駆動されることによって生じる熱により液体を吐出する複数の吐出口と、
前記発熱抵抗素子に対応する位置に配置されて、前記発熱抵抗素子を保護すると共に、前記圧力室に液体が貯留された状態で電圧が印加されることで液体に溶出可能な保護部材と、
を備える液体吐出ヘッドと、
前記保護部材に電圧を印加するための電圧印加手段と、を有し、
複数の前記保護部材のうち、前記保護部材を選択して電圧を印加可能な保護部材溶出手段を有することを特徴とする記録装置。
【請求項９】
液体を貯留することが可能な複数の圧力室と、
前記圧力室のそれぞれに対応して配置され、前記圧力室に貯留された液体を加熱することが可能な発熱抵抗素子と、
前記発熱抵抗素子が駆動されることによって生じる熱により液体を吐出する複数の吐出口と、
前記発熱抵抗素子に対応する位置に配置され、前記発熱抵抗素子を保護し、イリジウムまたはルテニウムを含む保護部材と、
を有し、
複数の前記保護部材のうち、前記保護部材を選択して電圧を印加可能な保護部材溶出手段を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出して記録媒体に記録を行うための液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド用基板及び記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、発熱抵抗素子が発生する熱エネルギーにより生じる液体の発泡を利用して液体を吐出する方式であるインクジェット形式による記録装置が多く採用されている。
【０００３】
この形式の記録装置では、液体吐出時における発熱抵抗素子の発熱部が高温に曝されると共に、液体の発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃やインクによる化学的作用を複合的に受けることになる。このため、発熱抵抗素子には、消泡時のキャビテーションによる衝撃やインクによる化学的作用から発熱抵抗部を保護するため、発熱抵抗素子を覆うように上部保護層が設けられている。この上部保護層の表面では７００℃付近まで昇温するため、インクに含まれる色材および添加物などが高温加熱により分子レベルで分解され、「コゲ」と呼ばれる難溶解性の物質に変化し、これが上部保護層の表面に付着することがある。このコゲが上部保護層上に付着すると、発熱抵抗素子からインクへの領域ごとの熱伝導が不均一になり、発泡が不安定になることがある。また、コゲによって発熱抵抗素子からインクへの熱伝導が不十分となることから、吐出したインクの速度が不足することで、インクの着弾精度が低下する可能性がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、上部保護層がイリジウムやルテニウムによって形成された記録ヘッドについて開示されている。この記録ヘッドでは、上部保護層の表面にコゲ等が付着した場合に、表面を電気化学反応によって溶解させることで、上部保護層の表面に付着したコゲが除去されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された記録ヘッドでは、列状に並べられた複数の発熱抵抗素子の全体に亘って覆うように、上部保護層が配置されている。そのため、上部保護層の表面を電気化学反応によって溶解させる際には、列状に並べられた発熱抵抗素子の全体に亘って一括に、上部保護層の表面の溶解が行われる。ところが、記録の行われる過程で、発熱抵抗素子の駆動される回数に、それぞれの発熱抵抗素子ごとに偏りが生じる場合がある。発熱抵抗素子ごとに駆動回数に偏りがある場合には、それぞれの発熱抵抗素子ごとに、上部保護層に付着するコゲの程度に差が生じる。
【０００７】
駆動回数が比較的少なく、コゲの付着の程度が比較的小さい発熱抵抗素子に合わせて上部保護層の表面の溶解が行われると、駆動回数の多い発熱抵抗素子でコゲが十分に除去されず、記録画像の品質が低下する可能性がある。また、駆動回数が比較的多く、コゲの付着の程度が比較的大きい発熱抵抗素子に合わせて上部保護層の表面の溶解が行われると、駆動回数の少ない発熱抵抗素子ではコゲがあまり付着していないにも関わらず上部保護層の表面の溶解が行われてしまう。そのため、不必要な上部保護層の表面の溶解によって多くの上部保護層が無駄に消費されてしまい、記録ヘッドの寿命が短縮されてしまう可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、それぞれの発熱抵抗素子へ付着するコゲの程度に応じて上部保護層の表面の溶出の行われる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッド用基板及び記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体吐出ヘッドは、液体を貯留することが可能な複数の圧力室と、前記圧力室のそれぞれに対応して配置され、前記圧力室に貯留された液体を加熱することが可能な発熱抵抗素子と、前記発熱抵抗素子が駆動されることによって生じる熱により液体を吐出する複数の吐出口と、前記発熱抵抗素子に対応する位置に配置されて、前記発熱抵抗素子を保護すると共に、前記圧力室に液体が貯留された状態で電圧が印加されることで液体に溶出可能な保護部材と、を有し、複数の前記保護部材のうち、前記保護部材を選択して電圧を印加可能な保護部材溶出手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、保護部材へのコゲの付着の程度に応じて、それぞれの保護部材ごとに適切なタイミングで保護部材の溶出を実施することができる。従って、保護部材に付着したコゲを確実に除去することができると共に、保護部材の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る記録装置を、内部構成を示すために一部を破断して示した斜視図である。
【図２】図１の記録装置に搭載される記録ヘッド及びインクカートリッジについて示した斜視図である。
【図３】図１の記録装置の制御系の構成について示したブロック図である。
【図４】図２の記録ヘッドについて模式的に示した平面図である。
【図５】図４の記録ヘッドにおけるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図５の記録ヘッドにおける論理回路及び配線について模式的に示した平面図である。
【図７】図６の記録ヘッドにおける回路の構成について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッド及び記録装置について説明する。
【００１３】
まず、本発明の実施形態に係る記録装置の構成について説明する。図１は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置（記録装置）１について示した斜視図である。インクジェット記録装置１のキャリッジ５００には、本発明の液体吐出ヘッドとしての記録ヘッド６００と共に、記録ヘッド６００に供給するインク（液体）を貯留するインクカートリッジ４０４が搭載可能に構成されている。インクカートリッジ４０４は、キャリッジ５００に対して着脱自在になっている。なお、記録ヘッド６００とインクカートリッジ４０４とは、一体に形成されていても良い。
【００１４】
インクジェット記録装置１は、カラー記録が可能であり、キャリッジ５００にはマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のそれぞれの色のインクを収容した４つのインクカートリッジ４０４を搭載している。これら４つのインクカートリッジ４０４は、それぞれ独立に着脱可能である。
【００１５】
キャリッジ５００と記録ヘッド６００とは、両部材同士の間の電気的な接触部が適正に接触することで、それぞれの部材の間が電気的に接続されるようになっている。記録ヘッド６００は、記録信号に応じてエネルギーを印加することにより、複数の吐出口からインクを記録媒体に選択的に吐出して記録を行う。特に、本実施形態の記録ヘッド６００は、熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェット方式を採用している。
【００１６】
インクジェット記録装置１には、キャリッジ５００の主走査方向に沿って延びるように、ガイドシャフト５０２が配置されている。キャリッジ５００は、ガイドシャフト５０２によって貫通されて支持されている。これにより、キャリッジ５００は、ガイドシャフト５０２に沿って矢印Ａ方向に摺動自在に案内支持されるようになっている。
【００１７】
キャリッジ５００は、無端ベルト５０１の一部に接続されて固定されている。無端ベルト５０１はプーリ５０３、５０３に巻回され、一方のプーリ５０３にはキャリッジ駆動モータ５０４の駆動軸が連結されている。記録ヘッド６００を搭載したキャリッジ５００は、キャリッジ駆動モータ５０４の駆動力によってガイドシャフト５０２に沿って往復移動される。このように、キャリッジ５００は、キャリッジモータ５０４の正転及び逆転によってガイドシャフト５０２に沿って、記録媒体の搬送方向に交差する主走査方向に往復移動する。
【００１８】
また、インクジェット記録装置１には、キャリッジの主走査方向上の移動位置を検出するなどの目的でリニアエンコーダ５０６が設けられている。リニアエンコーダ５０６の一方の構成要素としてはキャリッジ５００の移動方向に沿って設けられたリニアスケール５０７があり、このリニアスケール５０７には所定密度で、等間隔にスリットが形成されている。一方、キャリッジ５００には、リニアエンコーダ５０６の他方の構成要素として、例えば、発光部および受光センサを有するスリットの検出系５０８および信号処理回路が設けられている。従って、リニアエンコーダ５０６からは、キャリッジ５００の移動に伴って、インク吐出タイミングを規定するための吐出タイミング信号およびキャリッジの位置情報が出力される。
【００１９】
記録ヘッド６００が主走査方向へ走査しながらインクの吐出が行われることで、記録媒体Ｐの全幅にわたって記録が行われる。また、インクジェット記録装置１には、記録ヘッド６００の吐出口が形成された吐出口面に対向してプラテンが設けられている。記録媒体としての記録紙Ｐは、キャリッジ５００による主走査方向と直交する矢印Ｂ方向に間欠的に搬送される。インクジェット記録装置１は、記録媒体Ｐを搬送するために不図示の搬送モータによって駆動される搬送ローラユニットを有している。搬送ローラユニットとしては、搬送方向上流側の一対のローラユニット５０９、５１０と、下流側一対のローラユニット５１１、５１２とがインクジェット記録装置１に配置されている。記録紙としての記録媒体Ｐは、ローラユニット５０９、５１０と、ローラユニット５１１、５１２とによって支持され、一定の張力を付与された状態で搬送される。これにより、記録ヘッド６００に対する記録媒体の平坦性が確保されている。各ローラユニットに対する駆動力は、ここでは図示しない搬送モータから伝達される。
【００２０】
キャリッジ５００は、記録開始時または記録中に必要に応じてホームポジションで停止する。このホームポジションには、それぞれの記録ヘッド６００の吐出口が設けられた面（吐出口面）をキャッピングするキャップ部材５１３が設けられている。キャップ部材５１３は、記録ヘッド６００の吐出口をキャッピングして、記録ヘッド６００から吐出されるインクを受容可能に構成されている。キャップ部材５１３によって記録ヘッド３の吐出口をキャッピングした状態で、顔料インクによる予備吐出が行われ、キャップ内でインクが吸引されることで、顔料インクによる予備吐出で吐出されたインクを回収することが可能である。このように、キャップ部材５１３には、吐出口から強制的にインクを吸引して吐出口の目詰まり等を防止するための吸引回復手段（不図示）が接続されている。
【００２１】
次に、記録ヘッド６００及びインクカートリッジ４０４の構成について説明する。ここで、上記の記録ヘッド６００とインクタンク部６０１と一体化してなるカートリッジ形態のインクカートリッジ４０４について説明する。図２に、記録ヘッド６００及びインクタンク部６０１が一体に形成されたインクカートリッジ４０４の斜視図を示す。インクカートリッジ４０４には、記録ヘッド６００に電力を供給するための端子を有するＴＡＢ（Tape Automated Bonding）用のテープ部材４０２が、貼り付けられている。テープ部材４０２は、記録ヘッド６００に接続されており、インクジェット記録装置１の本体に設けられた電圧印加手段から接点４０３を介して記録ヘッド６００に電力が供給される。
【００２２】
なお、記録ヘッドとしては、このようにインクタンク部と一体化されたインクカートリッジの形態に限られない。例えば、インクタンクが分離可能に装着されるようになし、インクタンク内のインク残量が無くなったときに、インクタンクのみを取り外して新たなインクタンクが装着される形態のものでもよい。また、記録ヘッドがインクタンクとは別体に構成されて、チューブ等を介して記録ヘッドへインクが供給されるものでもよい。さらに、記録ヘッドとしては、シリアル記録方式に適用されるもののほか、ラインプリンタに適用されるような、記録媒体の全幅に対応した範囲に亘ってインクを吐出可能なフルライン形式であってもよい。
【００２３】
図３は上記構成のインクジェット記録装置１における制御系の構成について示したブロック図である。
【００２４】
図３に示されるように、インクジェット記録装置１の制御部１７２０は、ＭＰＵ１７０１、ＲＯＭ１７０２及びＥＥＰＲＯＭ１７２６を備えている。ＲＯＭ１７０２及びＥＥＰＲＯＭ１７２６は、それぞれデータ記憶手段としてデータを格納することが可能である。ＲＯＭ１７０２及びＥＥＰＲＯＭ１７２６に格納されるデータとしては、例えば発熱部１０４に印加する駆動パルスの形状や印加時間のほか、上部保護層１０７に印加する電圧およびその継続時間など、記録ヘッド６００の駆動条件がある。また、記録媒体搬送の条件、さらにはキャリッジ速度等も、ＲＯＭ１７０２及びＥＥＰＲＯＭ１７２６に格納されるデータに含めることができる。
【００２５】
ＭＰＵ１７０１は、ＲＯＭ１７０２に記憶された制御プログラムや所要のデータに従ってインクジェット記録装置１内の各部を制御する。ＭＰＵ１７０１は、ゲートアレイ（Ｇ．Ａ．）１７０４に接続されている。また、ゲートアレイ１７０４には、ＤＲＡＭ１７０３が接続されている。ゲートアレイ１７０４を介してＭＰＵ１７０１とＤＲＡＭ１７０３が接続されている。
【００２６】
ゲートアレイ１７０４は、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＤＲＡＭ１７０３間でデータ転送を行う。ゲートアレイ１７０４は、インタフェース１７００に接続されており、インタフェース１７００を介してインクジェット記録装置１がホスト装置１０００に接続されている。外部のホスト装置１０００からＭＰＵ１７０１へ画像データを入力する際には、インタフェース１７００を介してゲートアレイ１７０４に画像データが入力され、ゲートアレイ１７０４からＭＰＵ１７０１へ入力される。
【００２７】
ＤＲＡＭ１７０３は、各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記録データ等）を保存すると共に、後述する制御の過程で使用されるフラグ用の領域等が設けられる。ゲートアレイ１７０４は、記録ヘッドに対する記録データの供給制御を行い、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０１およびＤＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。ドットカウンタ１７２５は、インク吐出数（ドット数）を１回の記録動作毎にカウントする。ＥＥＰＲＯＭ１７２６は、所要のデータを記録装置の電源オフ時にも保存しておくための不揮発性メモリである。
【００２８】
制御部１７２０は、インタフェース１７００を介して、コンピュータ、デジタルカメラ、スキャナ等適宜の形態を有する外部のホスト装置１０００から送られてくるコマンドや画像データを含む記録信号を受信する。また、ホスト装置１０００に対しては必要に応じ記録装置のステータス情報を送出する。
【００２９】
搬送モータ１７０９は、記録紙Ｐを搬送するための駆動源として用いられる。回復系モータ１７１１は、キャップ５１３のキャッピング動作や、吸引回復を行うポンプ等の吸引回復手段の動作の駆動源として用いられる。なお、伝動機構を適切に構成することで、これら搬送モータ１７０９及び回復系モータ１７１１としての役割を一つのモータが兼用することも可能である。ヘッドドライバ１７０５は、記録ヘッド６００を駆動させる。
【００３０】
ヘッドドライバ１７０５は、制御部１７２０から出力された記録信号に応じて記録ヘッド６００を駆動させてインクの吐出を行う。また、モータドライバ１７０６は、制御部１７２０から出力された信号に応じて、搬送モータ１７０９を駆動させ、搬送ローラユニットによる記録媒体の搬送動作を行う。モータドライバ１７０７は、制御部１７２０から出力された信号に応じて記録ヘッド６００を主走査方向の所定の記録位置に移動させるためにキャリッジモータ５０４を駆動させる。モータドライバ１７０８は、制御部１７２０から出力された信号に応じて、回復系モータ１７１１を駆動させ、回復手段による記録ヘッド６００への回復動作を行わせている。
【００３１】
また、この制御部１７２０のゲートアレイ１７０４とＭＰＵ１７０１は、インタフェース１７００を介して外部のホスト装置１０００から受信した画像データを記録データに変換して記憶手段に格納する。さらに、制御部１７２０は、モータドライバ１７０６、１７０７及びヘッドドライバ１７０５を同期させて駆動させることで、記録ヘッド６００の記録動作、記録媒体の搬送動作、記録ヘッド６００の主走査方向への往復移動を行う。これにより、記録データに応じた記録画像が記録媒体上に形成され、結果的に記録媒体上に記録が行われる。
【００３２】
次に、本実施形態の記録ヘッド６００の構成について説明する。
【００３３】
図４は本実施形態に係る記録ヘッド６００に用いられる記録ヘッド用基板（液体吐出ヘッド用基板）７００の発熱部付近の模式的平面図である。図５は図４の記録ヘッド用基板７００におけるＶ−Ｖ線に沿う模式的な断面図である。図５に示されるように、記録ヘッド用基板７００は、シリコンによって形成された基体１０１上に蓄熱層１０２、発熱抵抗体層１０４、電極配線層１０５、保護層１０６等が積層されて形成されている。蓄熱層１０２は、熱酸化膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等から形成されている。また、蓄熱層１０２上には、発熱抵抗体層１０４が配置されている。
【００３４】
電極配線層１０５は、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ等の金属材料により、電流を通す配線として形成されている。また、発熱抵抗素子としての発熱部１０４’に相当する位置で、電極配線層１０５が部分的に除去され、そこで電極配線層１０５ａと電極配線層１０５ｂとの間でギャップが形成される。これにより、その部分の発熱抵抗体層１０４を露出させることで発熱部１０４’が形成されている。発熱部１０４’の上に位置する上部保護層１０７の部分が、発熱部１０４’が発生した熱をインクに作用させる発熱抵抗素子１０８の熱作用部として機能する。電極配線層１０５は不図示の駆動素子回路ないし外部電極１１１に接続されて、外部からの電力供給を受けることができる。なお、図示の例では、発熱抵抗体層１０４上に電極配線層１０５を配置しているが、電極配線層を基体上に形成し、その一部を部分的に除去してギャップを形成した上で発熱抵抗体層を配置する構成を採用してもよい。
【００３５】
保護層１０６は、発熱抵抗体層１０４の上部に設けられ、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜等からなる絶縁層としても機能する。上部保護層（保護部材）１０７は、発熱部１０４’の発熱に伴う化学的、物理的衝撃から発熱抵抗素子を保護すると共に、後述するようにクリーニング処理に際し、コゲを除去するために電圧が印加された際にインク内に溶出する。
【００３６】
本実施形態では、上部保護層１０７として、インク中の電気化学反応により溶出する金属、具体的にはＩｒ（イリジウム）が用いられている。また、上部保護層１０７として用いられるＩｒは、一般的に他の部材との間の密着性が低い。このため、本実施形態では、保護層１０６と上部保護層１０７との間に、上部保護層１０７と保護層１０６との間の密着性を向上させるために密着層として中間層１０９が配置されている。中間層１０９は、保護層１０６と上部保護層１０７との間に配置され、保護層１０６に対する上部保護層１０７の密着性を向上させるために配置される。また、中間層１０９は、上部保護層１０７と外部電極１１１を電気的に接続する配線としても機能し、導電性を有する材料によって形成される。
【００３７】
中間層１０９は、スルーホール１１４を通して電極配線層１０５に接続されている。電極配線層１０５は、記録ヘッド用基板７００における基体１０１の端部の付近まで延在し、その先端が外部との電気的接続を行うために、そこに外部電極１１１が形成されている。また、電極配線層１０５における外部電極１１１とは逆側の端部には、スルーホール１１３が形成されており、スルーホール１１３及び配線を介して、外部電極１１１間に電流を流すことで、電極配線層１０５に電流を流すことができる。
【００３８】
また、発熱部１０４’とは離れたインク供給口１３６（図６参照）側のインク流路の位置に、発熱部１０４’に対応する位置に形成されている上部保護層１０７と同一の材料によって、電極部材１３０が形成されている。電極部材１３０は、電気化学反応を実施する際に対向電極として機能する。また、電極部材１３０の下部には、中間層１０９と同一の材料によって形成された配線部材１３１が配置されている。電極部材１３０は、配線部材１３１、スルーホール１１０を介して外部電極に接続されている。
【００３９】
記録ヘッド用基板７００上には、インクがインク供給口１３６から発熱抵抗素子１０８を経て吐出口１２１に連通する流路１３７を形成するために、流路形成部材１２０が配置されている。流路形成部材１２０には、発熱抵抗素子１０８に対応する位置に吐出口１２１が形成されている。記録ヘッド用基板７００に流路形成部材１２０が取り付けられることにより、内部にインクを貯留することが可能な圧力室１３５が形成される。記録ヘッド６００内では、複数の吐出口１２１に対応して複数の圧力室１３５が形成されている。記録ヘッド用基板７００には、記録ヘッド用基板７００を貫通して、インク供給口１３６が設けられている。
【００４０】
以上の構成の記録ヘッド６００によれば、外部電極１１１を介して電極配線層１０５に電流を流すことにより、電極配線層１０５が部分的に除去されてギャップが形成された位置に電流を流すことができる。これにより、発熱部１０４’に相当する位置で、発熱抵抗体層１０４の内部に電流を通すことになり、発熱抵抗素子１０８に電圧を印加することで発熱抵抗素子１０８を駆動させて発熱させることができる。このときの発熱抵抗素子１０８から発せられる熱エネルギーにより、圧力室１３５内のインクが加熱されて膜沸騰によりインク内で気泡が発生する。このときの発泡エネルギーによって吐出口１２１からインク滴が吐出される。
【００４１】
また、記録ヘッド６００にインクが充填された際には、インクを介して電極部材１３０と上部保護層１０７とが導通可能な状態となる。
【００４２】
上部保護層１０７と電極部材１３０とは、基板単体では、相互に電気的に接続されていないので、インクが充填されていない状態では、上部保護層１０７と電極部材１３０との間は電気的に接続されていない。しかしながら、上述したように、基板上に電解質を含む溶液としてのインクが充填されると、この溶液を介して上部保護層１０７と電極部材１３０とが導通可能な状態となる。そして、上部保護層１０７に接続された外部電極と電極部材１３０に接続された外部電極とを介して、上部保護層１０７と電極部材１３０との間に電圧を印加することにより、上部保護層１０７と溶液との界面で電気化学反応が発生する。
【００４３】
ここでは、大気中でも８００℃までは酸化膜が形成されないＩｒを用いて上部保護層１０７が形成されているので、発熱部１０４’で発熱したとしても上部保護層１０７上の発熱部１０４’に対応する位置で酸化膜は形成されない。そのため、酸化膜の無い状態で上部保護層１０７からインクへ均一に電位を印加することができる。電極部材１３０と上部保護層１０７との間に電圧が印加されるので、上部保護層１０７の表面とインクとの間の電気化学反応により、上部保護層１０７の表面がインク内に溶出される。すなわち、上部保護層１０７に電圧が印加されることで、上部保護層１０７の表面がインク内に溶出可能である。
【００４４】
上部保護層１０７の表面がインク内に溶出されるので、発熱抵抗素子１０８上にコゲが堆積している場合には、このコゲを除去することができる。本実施形態では、酸化膜の無い状態で上部保護層１０７からインクへ均一に電位が印加されるので、発熱抵抗素子１０８上のコゲを効率良く除去することが可能となる。
【００４５】
また、発熱抵抗素子１０８上の堆積物を除去するために、本実施形態では上部保護層１０７とインクとの間の電気化学反応を利用することを前提としている。このために、保護層１０６にスルーホール１１４を形成し、上部保護層１０７と電極配線層１０５とを中間層１０９を介して電気的に接続させている。電極配線層１０５は外部電極１１１に接続されているので、上部保護層１０７と外部電極１１１とが電気的に接続されることになる。
【００４６】
記録に用いられるインクは、電解質を含んでいる。また、本実施形態では上部保護層１０７がＩｒによって形成されているので、上部保護層１０７の上部にインクが存在すれば、そこで電気化学反応ないし溶出を発生させることが可能である。このとき、アノード電極側で金属の溶出が発生するので、発熱抵抗素子１０８上のコゲを除去するためには、上部保護層１０７がアノード側、電極部材１３０がカソード側となるように電位を印加すればよい。
【００４７】
また、本発明では、図４に示すように発熱抵抗素子１０８に対応する位置に配置されている上部保護層１０７には、配線層となる中間層１０９がビット毎、すなわち、発熱抵抗素子１０８ごとに個別に接続されている。そのため、コゲ取り信号に応じて、それぞれの吐出口ごとに個別にコゲ取りが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態では、電気化学反応を実施する際の対向電極として、インク供給口１３６側に、Ｉｒによって形成された電極部材１３０が配置されている。すなわち、インク供給口１３６側に配置された電極部材１３０についてもＩｒを用いて電極部材が形成されている。しかし溶液（インク）を介して好ましい電気化学反応を実施することが可能なものであれば、他の材料を用いて電極部材を形成してもよい。
【００４９】
さらに、以上の構成では上部保護層１０７としてＩｒを用いているが、電気化学反応により溶出する金属を主体とし、かつ加熱により溶出を阻害するほどの酸化膜を形成しない材料であれば、その他の物質が上部保護層として用いられてもよい。例えば、上部保護層として、Ｒｕ（ルテニウム）が用いられてもよい。
【００５０】
本実施形態では、発熱抵抗素子１０８に対応する位置に形成された上部保護層１０７は、流路形成部材１２０と接することなく、中間層領域１０９ａおよび電極配線層１０５を介して外部電極１１１に接続され、電位が印加される。このときに生じる電気化学反応により上部保護層１０７が溶出しても、流路形成部材１２０と基板１００との密着性低下の問題は生じない。流路形成部材１２０は中間層１０９と接しており、この中間層１０９として本実施形態ではＴａを用いているからである。Ｔａは、上述のように、インク中で電気化学反応を起こさせると陽極酸化により表面に酸化膜を形成するため、溶出が実質的に生じない。
【００５１】
図６、７を用いて、本実施形態の記録ヘッドの回路について説明する。図６は、本実施形態の記録ヘッドにおける回路の構成について模式的に示した平面図である。図７は、図６に示した記録ヘッドの回路について説明するための回路図である。
【００５２】
記録ヘッド用基板７００には、複数の発熱抵抗素子１０８が形成されている。発熱抵抗素子１０８は、駆動素子３４を介して論理回路３８に接続されている。論理回路３８は、シフトレジスタ（Ｓ／Ｒ）４５、ラッチ回路（ＬＴ）４６及びデコーダ（ＤＥＣＯＤＥＲ）４７とを備えている。それぞれの発熱抵抗素子１０８には、発熱抵抗素子１０８への電流のオン、オフを切り替えるために設けられた駆動素子３４が配置されている。また、発熱抵抗素子１０８に接続された配線のうち一方の端部には、電源ＶＨが接続されている。駆動素子３４には、論理ゲート３６が接続されている。また、駆動素子３４に接続された配線のうち、発熱抵抗素子１０８とは逆側の端部は、グラウンドＧＮＤＨに接続されている。論理ゲート３６でヒートイネーブル（ＨＥ）信号が送られると、駆動素子３４を流れる電流がオンの状態になり、発熱抵抗素子１０８に電圧が印加される。
【００５３】
論理回路３８は、複数の発熱抵抗素子１０８のうち、所定の発熱抵抗素子１０８に対してインクの吐出を行わせるために電流を供給させ、それぞれの発熱抵抗素子１０８の駆動を制御する。論理回路３８では、ＭＰＵ１７０１から転送された記録データが、クロック信号ＣＬＫに同期してシフトレジスタ４５にシリアルに転送される。このように、シフトレジスタ４５は、電流が流れるべき発熱抵抗素子１０８についてのデータを複数の発熱抵抗素子１０８に対応して格納する。シフトレジスタ４５から出力された記録データは、ラッチ回路４６でラッチされる。このように、ラッチ回路４６は、シフトレジスタ４５から出力される、電流が流れるべき発熱抵抗素子１０８についてのデータをラッチする。ラッチ回路４６でラッチされた記録データは、デコーダ４７に入力され、ここから、記録データが論理ゲート３６へ出力される。論理回路３８は、ラッチ回路４６から出力されたラッチデータについて、ＭＰＵ１７０１から出力されたヒートイネーブル信号（ＨＥ）との論理積を出力するアンド回路としての論理ゲート３６を備えている。論理回路３８は、出力された選択信号としてのヒートイネーブル信号及び端子ＤＡＴＡから入力されたデジタル画像信号としての記録データに基づき、吐出口列で駆動すべきブロックに属する吐出口に対応する発熱抵抗素子に駆動電流を供給する。具体的には、論理回路３８が、選択信号と記録データとの論理積を出力するアンド回路としての論理ゲート３６からの出力によって駆動素子３４のオン・オフの状態を切り替え、発熱抵抗素子に対する駆動電流の供給、遮断を切り換える。この発熱抵抗素子への電流の供給、遮断によってインクの吐出、非吐出が制御され、画像の記録が行われる。このように、論理回路３８は、それぞれの発熱抵抗素子１０８の駆動を制御するための回路（駆動制御回路）として機能する。
【００５４】
また、複数の発熱抵抗素子１０８の上部には、保護層１０６を介して、コゲ取り電極としての上部保護層１０７が配置されている。上部保護層１０７から離間した位置に、コゲ取り時にカソード電極となる対向電極としての電極部材１３０が形成されている。また、それぞれの上部保護層１０７及び電極部材１３０には、これらの間に供給される電圧のオン、オフを切り替えるために設けられた駆動素子（切り替え手段）３５が配置されている。駆動素子３５によって、それぞれの上部保護層１０７ごとに、上部保護層１０７への電圧の供給、遮断を切り替えることができる。駆動素子３５には、論理ゲート３７が接続されている。論理ゲート３７でコゲ取りに関するイネーブル（コゲＥ）信号が送られると、駆動素子３５を流れる電流がオンの状態になり、コゲ取り電極としての上部保護層１０７と電極部材１３０との間に電圧が印加される。上部保護層１０７はアノード配線４１に接続され、電極部材１３０はカソード配線３９に接続されている。
【００５５】
発熱抵抗素子１０８及び上部保護層１０７は、駆動素子３５を介して論理回路（制御回路）３８に接続されている。論理回路３８によって、駆動素子３５における電圧の供給、遮断の切り替えを制御することができる。論理回路３８は、上部保護層１０７と電極部材１３０との間に電圧を印加することを許容する信号を駆動素子３５に送ることが可能な論理ゲート３７を有している。
【００５６】
上部保護層１０７と電極部材１３０との間に電圧を印加して上部保護層１０７の表面をインク内に溶出させることにより、上部保護層１０７に付着したコゲを除去するコゲ取りを行う際にも論理回路３８が用いられる。コゲ取りが行われる際には、コゲ取りの行われる上部保護層１０７についてのデータがシリアルで端子ＤＡＴＡから論理回路３８に入力される。論理回路３８では、転送されてきたシリアルのコゲ取りについてのデータがシフトレジスタ４５においてパラレル信号に変換されてラッチ回路４６にラッチされる。このように、シフトレジスタ４５は、電圧が印加されるべき上部保護層１０７についてのデータを複数の発熱抵抗素子１０８に対応して格納する。そして、ラッチ回路４６は、シフトレジスタ４５から出力される、電圧が印加されるべき上部保護層１０７についてのデータをラッチする。ラッチ回路４６でラッチされたコゲ取りについてのデータはデコーダ４７に入力され、ここから、コゲ取りの行われる上部保護層１０７についてのデータが論理ゲート３７へ出力される。論理回路３８は、出力された選択信号としてのイネーブル信号（コゲＥ）及び端子ＤＡＴＡから入力されたコゲ取りについてのデータに基づき、コゲ取りを行うべき吐出口に対応する上部保護層１０７と電極部材１３０との間に、コゲ取りのための電圧を印加する。具体的には、論理回路３８が、選択信号とコゲ取りについてのデータとの論理積を出力するアンド回路としての論理ゲート３７からの出力によって駆動素子３５のオン・オフの状態を切り替え、上部保護層１０７に対する電圧の供給、遮断を切り換える。この上部保護層１０７への電圧の供給、遮断によってコゲ取りが制御される。論理ゲート３７に上部保護層１０７に電圧が印加されることを許容する信号が送られ、且つ論理ゲート３７に電圧が印加されるべき上部保護層についてのデータが送られたときに、駆動素子３５によって、上部保護層１０７と電極部材１３０との間に電圧が印加される。すなわち、論理回路３８及び駆動素子３５は、上部保護層１０７へ選択的に電圧を印加可能である。
【００５７】
コゲ取りの行われる際には、上部保護層１０７とカソード電極としての電極部材１３０の間にインク３３が満たされている。したがって、論理ゲート３７がイネーブルになり、駆動素子３５がオンになると、上部保護層１０７に電圧が供給されて、インクとの電気化学反応により上部保護層が溶出され、コゲ取りが行われる。本実施形態では、図６に示される電極Ｈ１１１０がグラウンド電極ＧＮＤＨとして用いられる。また、電極Ｈ１１１１が電源ＶＨに接続され、電極Ｈ１１１２が上部保護層１０７に接続され、電極Ｈ１１１３が電極部材１３０に接続される。
【００５８】
このように、本実施形態では、論理回路３８及び駆動素子３５（保護部材溶出手段）によって、電圧を印加すべき上部保護層１０７を選択することができる。従って、上部保護層１０７のそれぞれに対し、独立して電圧を印加することで、電極部材１３０との間で電圧が印加された上部保護層１０７の一部をインクに溶出させることが可能である。
【００５９】
上部保護層１０７に電圧を印加することで上部保護層１０７の表面を溶出させ、コゲ取りが行われる際の上部保護層１０７の駆動の程度について説明する。上記インクジェット記録ヘッド用基板を用いたヘッドに対し、コゲの除去実験を実施した。まず、発熱抵抗素子１０８上にコゲが堆積するように所定条件で発熱抵抗素子１０８を駆動させた後、上部保護層１０７に電圧を印加することによりコゲ除去処理を実施するものとした。インクは染料インクを用いた。
【００６０】
まず、電圧２４Ｖおよび幅０．８μｓｅｃの駆動パルスを周波数１５ｋＨｚで５．０×１０８回、発熱抵抗素子に電流を印加した。発熱抵抗素子１０８上にはほぼ均一にコゲと呼ばれる不純物が堆積していた。このように、発熱抵抗素子に繰り返し電流を印加することにより、発熱抵抗素子に対応する上部保護層１０７上にコゲを付着させた。この状態の記録ヘッドを用いて記録を行うと、発熱抵抗素子上にコゲが堆積していることにより、記録品位が低下していることが確認された。
【００６１】
次に、上部保護層１０７に接続している外部電極１１１に１０Ｖを印加し、１０秒間のコゲ取りイネーブル信号を送り、コゲが堆積した上部保護層１０７に対しコゲ取りを行った。その後、この状態の記録ヘッドを用いた記録を行うと、記録品位は初期とほぼ同様の状態まで回復していることが確認された。また、記録ヘッドコゲ取りの行われた後に金属顕微鏡で発熱抵抗素子１０８の様子を観察したところ、発熱抵抗素子上からは、それまで堆積していたコゲが良好に除去されていることがわかった。
【００６２】
以上本実施形態によれば、駆動させる発熱抵抗素子を選択するための論理回路におけるシフトレジスタとラッチを含む回路や配線、端子を用いて、コゲ取りを行う上部保護層１０７を、対応する吐出口ごとに選択することができる。そのため、コゲ取りを行う上部保護層１０７へ流れる電圧の供給、遮断をそれぞれの吐出口ごとに独立して行うことができる。コゲ取りをそれぞれの吐出口ごとに、その吐出口に対応した上部保護層に対して行うことができるので、それぞれの吐出口ごとに上部保護層に付着した付着物の程度に応じてコゲ取りを行うことができる。
【００６３】
吐出口ごとに、コゲの付着した程度に応じてコゲ取りを行うことができるので、吐出口ごとのコゲの付着状況に適した頻度でコゲ取りを行うことができる。従って、コゲ取りの頻度が不十分であることにより、駆動回数の多い発熱抵抗素子でコゲが十分に除去されず、これによって記録画像の品質が低下することを抑えることができる。また、コゲ取りの頻度が過度に多くなることにより、コゲが付着していないにも関わらず上部保護層の表面の溶解が行われてしまうことを抑えることができる。そのため、不必要な上部保護層の表面の溶解によって多くの上部保護層が無駄に消費されてしまうことで記録ヘッドの耐久性が低下することを抑えることができる。
【００６４】
また、本実施形態では、複数の上部保護層からコゲ取りを行う上部保護層を選択するための構成と、複数の発熱抵抗素子から駆動させる発熱抵抗素子を選択するための構成とは、共通の回路を用いる構成としている。そのため、複数の上部保護層からコゲ取りを行う上部保護層を選択するための構成を新たに記録ヘッド内に配置せずに、既存の構成を用いて、複数の上部保護層からコゲ取りを行う上部保護層を選択することができる。従って、記録ヘッドにおける基板のサイズを大きくすることなく、吐出口毎の個別のコゲ取りが可能となる。これにより記録ヘッドを小型化することができると共に、記録ヘッドの製造コストを低く抑えることができる。
【００６５】
なお、上記実施形態の記録ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わせた記録装置に搭載可能である。そして、この記録ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。なお、本明細書において、「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味する。
【符号の説明】
【００６６】
３７  論理ゲート
３８  論理回路
３５  駆動素子
１０７  上部保護層
１０８  発熱抵抗素子
１２１  吐出口
１３５  圧力室
６００  記録ヘッド
【図１】
2015024616.tif 000003
【図２】
2015024616.tif 000004
【図３】
2015024616.tif 000005
【図４】
2015024616.tif 000006
【図５】
2015024616.tif 000007
【図６】
2015024616.tif 000008
【図７】
2015024616.tif 000009