(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数の吐出口と、吐出エネルギーを発生する複数の記録素子とが配列された複数の記録素子基板が前記吐出口の配列方向に沿って配置されているインクジェット記録ヘッドにおいて、
Ｎ個の前記記録素子基板を備え、前記記録素子基板を一端側から順に１番目からＮ番目としたときに、１番目とＮ番目の前記記録素子基板における前記複数の吐出口から吐出されるインクの各平均吐出量がほぼ等しく、１からＮ番目の前記記録素子基板間でそれぞれ隣接する前記各記録素子基板における前記複数の吐出口から吐出されるインクの平均吐出量の差がほぼ一定にされていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記１番目とＮ番目の前記記録素子基板の間に配される前記各記録素子基板は、当該各記録素子基板に形成される前記複数の吐出口の、吐出口径の平均値の順に配置されている請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記１番目とＮ番目の前記記録素子基板の間に配される前記各記録素子基板は、複数の前記記録素子がそれぞれ設けられた複数の発泡室を有し、
当該複数の発泡室の、インクの吐出方向の高さの平均値の順に前記各記録素子基板が配置されている請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記１番目とＮ番目の前記記録素子基板の間に配される前記各記録素子基板は、複数の前記記録素子がそれぞれ設けられた複数の発泡室を有し、
当該発泡室の、発泡室体積の平均値の順に前記各記録素子基板が配置されている請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記記録素子は電気熱変換素子であり、吐出方向が前記電気熱変換素子面に直交する方向である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
発泡時に発生した気泡が外気と連通することでインクの吐出が完了するように構成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
インクを吐出する複数の吐出口と、吐出エネルギーを発生する複数の記録素子と、複数の前記記録素子がそれぞれ設けられた複数の発泡室とが配列された複数の記録素子基板が前記吐出口の配列方向に沿って配置されるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
複数の前記記録素子基板に、前記複数の吐出口と前記複数の発泡室とをフォトリソグラフィ技術によって形成する工程と、
複数の前記記録素子基板における前記吐出口の吐出口径、前記発泡室の、インクの吐出方向の高さ、または前記発泡室の体積の少なくとも１つの寸法を測定する寸法測定工程と、
前記寸法測定工程で測定された測定データに基づいて、同一の前記インクジェット記録ヘッドに使用する複数の前記記録素子基板とその配列位置を決定する工程と、
前記決定された情報に基づいて、前記各記録素子基板を配列し、位置決めして固定する組立工程とを備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記寸法測定工程では、ウエハーに形成されている前記記録素子基板の寸法を測定する請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば記録用紙等の被記録媒体にインクを吐出して記録動作を行うインクジェット記録ヘッド、および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置は、ランニングコストが比較的低く、装置の小型化も可能であり、さらに、複数色のインクを用いてカラー画像記録に対応することも容易であることから、コンピュータ関係の出力機器等に幅広く利用され、製品化されている。
【０００３】
一方、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いるものや、レーザー等の電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの等がある。また、エネルギー発生素子としては、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるものが知られている。
【０００４】
その中でも熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式のインクジェット記録方式の記録ヘッドは、吐出口を高密度に配列することができるので、高解像度の記録が可能である。さらに、その中でも電気熱変換素子をエネルギー発生素子として用いた記録ヘッドは、小型化も容易である。さらに、電気熱変換素子を用いた記録ヘッドは、最近の半導体分野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、高密度実装化が容易で製造コストも安価なことから有利である。
【０００５】
また、最近では、より一層高精細の記録を行うために、インクを吐出するためのノズルを、フォトリソグラフィ技術を用いて高精度に作製する方法等も利用されてきている。
【特許文献１】特開平５−２４１９２号公報
【特許文献２】特開平７−２４２００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、より一層高速に高精細な画像の記録を実現するために、記録幅がより一層長い記録ヘッドの実現も望まれている。具体的には、記録ヘッドの長さが４インチ〜１２インチ等の長さのものも要求されてきている。
【０００７】
このように記録幅が長い記録ヘッドを実現するにあたって、様々な課題を有している。
【０００８】
例えば、インクの吐出方向がヒーター面に対して直交している、いわゆるサイドシューター型の記録素子を有する記録素子基板は、ノズルの個数に対応する多数の記録素子を備えている。このため、これら多数の記録素子を単一の記録素子基板に構成した場合には、記録素子基板が非常に長くなり、記録素子基板の割れや反り等の問題が発生する。
【０００９】
また、記録素子基板が非常に長いことで、製造工程での記録素子基板自体の歩留りが低下する問題がある。
【００１０】
そこで、特許文献１等では、適度な個数のノズルを有することで、適度な長さにされた複数個の記録素子基板をプレート上に配置して、全体として長い記録幅の記録ヘッドを実現する構成が提案されている。
【００１１】
しかしながら、このような構成の記録ヘッドでは、以下のような問題点があった。
【００１２】
複数個の記録素子基板間では、その製造工程に起因する寸法バラツキが発生するため、各記録素子基板はわずかではあるが吐出量が異なっている。そのような各記録素子基板をランダムに配置した場合、記録素子基板とその各々の吐出量すなわち濃度の関係は、図１７（ａ）に示すように、濃度の変化に凸凹が発生してしまう場合がある。このように各記録素子基板が配置された記録ヘッドで記録を行った結果、図１７（ｂ）の模式図で示すように、記録素子基板間のわずかな吐出量差によっても濃度ムラが発生し、高品位な記録を行うことが困難である。特に、隣接する記録素子基板で吐出量差が大きい場合には、濃度ムラが非常に目立ってしまう。なお、図１７（ｂ）では、説明がわかりやすいように、実際よりも極端な濃度差で記録を行った状態を示している。
【００１３】
このような記録素子基板間の濃度ムラをソフトウェア的に補正する方法なども、特許文献２等に開示されているように、各種提案されているが、データ数の増加などを招いたり、製造工程での検査時の工数増加などを招いたりすることがある。
【００１４】
また、このような補正方法では、あらかじめ実験によって得られた補正テーブル等を用いて補正を行う場合が一般的である。しかしながら、実際に製造された記録ヘッドと補正テーブルとの間には、必ずしも良い相関関係が成り立っているわけではなく、濃度ムラを確実に補正することができない場合があった。
【００１５】
そこで、本発明は、各記録素子基板間の濃度ムラを抑えて記録品質の向上、製造コストの低減を図り、高速記録を可能にするインクジェット記録ヘッドおよび製造方法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】
【００１６】
上述した目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出する複数の吐出口と、吐出エネルギーを発生する複数の記録素子とが配列された複数の記録素子基板が吐出口の配列方向に沿って配置されているインクジェット記録ヘッドにおいて、Ｎ個の記録素子基板を備え、記録素子基板を一端側から順に１番目からＮ番目としたときに、１番目とＮ番目の記録素子基板における複数の吐出口から吐出されるインクの各平均吐出量がほぼ等しく、１からＮ番目の記録素子基板間でそれぞれ隣接する各記録素子基板における複数の吐出口から吐出されるインクの平均吐出量の差がほぼ一定にされている。
【発明の効果】
【００１７】
上述したように本発明によれば、ノズル配列方向に配列された各記録素子基板間の濃度ムラを低減して記録品質の向上を図り、高速記録を行うことができる。また、本発明によれば、比較的簡素に濃度ムラを低減することで、製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図６から図１６は、本実施形態に係る記録ヘッド、駆動回路、インクジェット記録装置、およびそれぞれの関係を説明するための説明図である。以下、これらの図面を参照して、各部構成を説明しながら、装置全体を説明することにする。
【００２０】
（１）記録ヘッドの説明
図６に示すように、記録ヘッドＨ１０００は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いて記録を行うバブルジェット方式のサイドシューター型とされる記録ヘッドである。
【００２１】
そして、記録ヘッドＨ１０００は、図７に示すように、記録素子ユニットＨ１００１と、インク供給ユニットＨ１００２のインク供給部材Ｈ１５００とを備えて構成されている。さらに、図８に示すように、記録素子ユニットＨ１００１は、記録素子基板Ｈ１１００、第１のプレートＨ１２００、電気配線基板Ｈ１３００、第２のプレートＨ１４００、フィルター部材Ｈ１６００で構成されている。また、インク供給ユニットＨ１００２は、図９に示すように、インク供給部材Ｈ１５００、ジョイントゴムＨ１７００、チューブＨ１８０２、インクタンクＨ１８００から構成されている。
【００２２】
（１−１）記録素子ユニット
図１０（ａ）は、記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明する図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。記録素子基板Ｈ１１００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１０８で薄膜が形成されている。また、記録素子基板Ｈ１１００には、インク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０１が形成され、インク供給口Ｈ１１０１の両側に電気熱変換素子Ｈ１１０２がそれぞれ１列ずつ交互に配列されている。電気熱変換素子Ｈ１１０２、および、Ａｌ等の電気配線は成膜技術によって形成されている。また、記録素子基板Ｈ１１００には、電気配線に電力を供給するために電極Ｈ１１０３が設けられている。インク供給口Ｈ１１０１は、Ｓｉ基板Ｈ１１０８の結晶方位を利用して、異方性エッチングで形成される。ウエハー面に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒトラジン等）の異方性エッチングによって、約５４．７度の角度でエッチングが進行する。この方法を用いて、所望の深さにエッチングを行う。
【００２３】
また、Ｓｉ基板Ｈ１１０８上には、ノズルプレートＨ１１１０が設けられ、電気熱変換素子Ｈ１１０２に対応したインク流路Ｈ１１０４、ノズルＨ１１０５、発泡室Ｈ１１０７がフォトリソグラフィ技術によって形成されている。また、ノズルＨ１１０５は、電気熱変換素子Ｈ１１０２に対向するように設けられており、インク供給口Ｈ１１０１から供給されたインクを、電気熱変換素子Ｈ１１０２によって気泡を発生させてインクを吐出させる。
【００２４】
第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）材料で形成されている。なお、第１のプレートＨ１２００の素材は、アルミナに限定されることなく、記録素子基板Ｈ１１００の材料の線膨張率と同等の線膨張率を有し、かつ、記録素子基板Ｈ１１００材料の熱伝導率と同等もしくは同等以上の熱伝導率を有する材料で作られてもよい。第１のプレートＨ１２００の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。
【００２５】
第１のプレートＨ１２００には、記録素子基板Ｈ１１００にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されている。第１のプレートＨ１２００は、記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口Ｈ１１０１が第１のプレートＨ１２００のインク供給口Ｈ１２０１に対応され、記録素子基板Ｈ１１００が第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定される。その第１の接着剤Ｈ１２０２は、例えば、粘度が低く、接触面に形成される接着層が薄く、かつ、硬化後、比較的高い硬度を有し、かつ、耐インク性のあるものが望ましい。その第１の接着剤Ｈ１２０２は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤、もしくは紫外線硬化併用型の熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。また、第１のプレートＨ１２００は、位置決め基準となるＸ方向基準Ｈ１２０４、Ｙ方向基準Ｈ１２０５、Ｚ方向基準Ｈ１２０６を有している。
【００２６】
記録素子基板Ｈ１１００は、図６に示すように、第１のプレートＨ１２００上に２列で交互に配置され、同一色による幅広の記録を可能としている。例えば、ノズル群の長さが１インチ＋αの４つの記録素子基板Ｈ１１００ａ、Ｈ１１００ｂ、Ｈ１１００ｃ、Ｈ１１００ｄを２列で交互に配置することで、４インチ幅の記録を可能にしている。
【００２７】
また、各記録素子基板の吐出口群の端部には、列を跨いで隣接する記録素子基板のノズル群の端部と、ノズル列方向に対して、重複する領域Ｌが設けられており、各記録素子基板による記録に隙間が生じることが防止されている。例えば、ノズル群Ｈ１１０６ａとノズル群Ｈ１１０６ｂには、重複領域Ｈ１１０９ａ、Ｈ１１０９ｂが設けられている。
【００２８】
電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものである。電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００を組み込むための開口部を有しており、第２の接着剤Ｈ１２０３によって第１のプレートＨ１２００の主面に接着固定されている。また、電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００の電極Ｈ１１０３に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この配線端部に位置し、記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有している。
【００２９】
電気配線基板Ｈ１３００と記録素子基板Ｈ１１００は、電気的に接続されている。この接続方法としては、例えば、記録素子基板Ｈ１１００の電極Ｈ１１０３と電気配線基板Ｈ１３００の電極端子Ｈ１３０２とを金ワイヤー（不図示）を用いたワイヤーボンディング技術によって電気的に接続されている。電気配線基板Ｈ１３００の素材としては、例えば、配線が二層構造のフレキシブル配線基板が使用され、表層はポリイミドフィルムで覆われている。
【００３０】
第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのＳＵＳ板で形成されている。なお、第２のプレートＨ１４００の素材は、ＳＵＳに限られることなく、耐インク性を有し、良好な平面性を有する材料で作られてもよい。また、第２のプレートＨ１４００は、第１のプレートＨ１２００に接着固定された記録素子基板Ｈ１１００およびこの記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００の電気実装領域を取り込む開口部を有している。そして、第２のプレートＨ１４００は、第３の接着剤Ｈ１４０１によって電気配線基板Ｈ１３００上に接着固定される。
【００３１】
第２のプレートＨ１４００の開口部Ｈ１４０２と記録素子基板Ｈ１１００の側面によって形成される溝部には、第１の封止剤Ｈ１３０４が充填され、電気配線基板Ｈ１３００の電気実装部が封止されている。また、記録素子基板の電極Ｈ１１０３は、第２の封止剤Ｈ１３０５で封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護されている。
【００３２】
また、第１のプレートＨ１１００の裏面側インク供給口Ｈ１２０１には、インク中に混入された異物を取り除くためのフィルター部材Ｈ１６００が接着固定されている。
【００３３】
（１−２）インク供給ユニット
インク供給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂材料を用いた射出成形によって形成され、共通液室Ｈ１５０１と、Ｚ方向基準面Ｈ１５０２とを備えている。そして、Ｚ基準面Ｈ１５０２は、記録素子ユニットを位置決め固定するとともに、記録ヘッドＨ１０００のＺ基準となっている。
【００３４】
また、インクタンクＨ１８００からインクを供給するインク供給口Ｈ１５０４には、ジョイントゴムH１７００が設けられており、ジョイント部からのインクの蒸発が防止されている。
【００３５】
インクタンクＨ１８００から延びるインク供給チューブＨ１８０２とインク供給ユニットＨ１５００との接続は、チューブ先端に設けられたニードルＨ１８０１が、ジョイントゴムＨ１７００を貫通することによって行われる。そして、吐出時に使用されるインクは、インクタンクＨ１８００によりインク供給チューブＨ１８０２を通って、インク供給ユニットＨ１５００の共通液室Ｈ１５０１に供給され、フィルター部材Ｈ１６００を介し、記録素子ユニットＨ１００１に供給される。
【００３６】
（１−３）記録素子ユニットとインク供給ユニットの結合
上述の図７に示したように、記録ヘッドＨ１０００は、記録素子ユニットＨ１００１をインク供給部材Ｈ１５００に結合することで完成する。
【００３７】
記録素子ユニットＨ１００１とインク供給部材Ｈ１５００との結合は以下のように行われる。
【００３８】
インク供給部材Ｈ１５００の開口部と記録素子ユニットＨ１００１とを第３の封止剤Ｈ１５０３によって封止し、共通液室Ｈ１５０１を密閉する。そして、インク供給部材Ｈ１５００のＺ基準Ｈ１５０２に記録素子ユニットＨ１００１のＺ基準Ｈ１５０２を、例えば、ビスＨ１９００等によって位置決め固定する。第３の封止剤Ｈ１５０３は、耐インク性を有し、かつ、常温で硬化し、かつ、異種材料間の線膨張差に耐えられる柔軟性を有する封止剤が望ましい。
【００３９】
また、記録素子ユニットＨ１００１の外部信号入力端子Ｈ１３０１部分は、例えば、インク供給部材Ｈ１５００の裏面に位置決めされて固定されている。
【００４０】
（２）駆動回路の説明
本実施形態の記録ヘッドＨ１０００は、図６に示すように、４つの記録素子基板Ｈ１１００がチッププレートＨ１２００の上に精度良く配列され、さらに４つの記録素子基板Ｈ１１００が電気配線基板Ｈ１３００で配線されている。図１４は、この４つの記録素子基板Ｈ１１００間の信号配線を示す回路図である。図１４中において、４つの各記録素子基板Ｈ１１００ａ〜Ｈ１１００ｄは、図１２および図１３に示すように、奇数、偶数の２つのノズル列の駆動回路から成り立っている。
【００４１】
ＨＥＡＴＯ、ＨＥＡＴＥおよびＩＤＡＴＡＯ、ＩＤＡＴＡＥは素子毎に奇偶別々に取り出されており、記録素子基板Ｈ１１００毎にＨＥＡＴ１〜ＨＥＡＴ８およびＩＤＡＴＡ１〜ＩＤＡＴＡ８の信号名で示されている。それ以外の信号は記録素子基板Ｈ１１００間で共通に配線されている。ＬＴＣＬＫ、ＤＣＬＫ、ＨＥＡＴ１〜ＨＥＡＴ８、ＩＤＡＴＡ１〜ＩＤＡＴＡ８は外部信号入力端子Ｈ１３０１に接続され、電源系であるＶＨ、ＧＮＤＨ、ＶＤＤ、ＧＮＤは電源端子Ｈ１３０２に接続されている。
【００４２】
図１０は記録素子基板Ｈ１１００の構成を示す図で、インク供給口Ｈ１１０１を挟んで両側に奇数、偶数２つのノズル列がノズルピッチの半分ずらして配置されている。これら２つの駆動回路は記録素子基板上に半導体プロセスによって形成されている。そして、各駆動回路は、ＨＥＡＴＯ、ＨＥＡＴＥおよびＩＤＡＴＡＯ、ＩＤＡＴＡＥの信号がそれぞれ独立して配線されているが、それ以外の信号（ＤＣＬＫ、ＬＴＣＬＫ）と電源（ＶＤＤ、ＧＮＤ、ＶＨ、ＨＧＮＤ）は記録素子基板内でも共通配線となっている。奇数および偶数ノズル列には共に６４０個のノズルが６００ｄｐｉピッチで配列されており、上述のようにハーフピッチ分ずれているため、記録素子基板としては１２００ｄｐｉ、１２８０ｄｐｉのノズル列を構成することになる。
【００４３】
各ノズル列の駆動回路は全く同じであるため、図１２を参照して駆動回路の概要を説明する。６４０個の各ノズルには吐出ヒーターＨ１１０２−１〜Ｈ１１０２−１２７９がそれぞれ設けられ、各吐出ヒーターＨ１１０２−１〜Ｈ１１０２−１２７９を駆動することによってノズル内のインクを発泡させ、インク滴を吐出する。吐出ヒーターは、２０個ずつ、３２個の駆動ブロックに分割されており、時分割で駆動される。駆動ブロックはＢＥ０〜ＢＥ３１の信号によって選択され、駆動ブロック内に属する２０個の吐出ヒーターはトランジスタＥ１００６−１〜Ｅ１００６−２０のオン／オフによって吐出するか否かが決定させる。
【００４４】
図１５に示す駆動タイミングのチャートと図１２を参照して、記録ヘッドＨ１０００の駆動について説明する。ＰＲＩＮＴ信号は１カラムの吐出を開始するタイミングを与えるパルス信号で、パルスの立ち上がりタイミングで駆動回路の動作が開始する。駆動回路が動作を開始すると、最初にＬＴＣＬＫが生成され、それから数１００ｐｓ後に転送クロックＤＣＬＫが転送データ分、すなわち２５クロック出力される。ＩＤＡＴＡ１〜ＩＤＡＴＡ８の各信号にはＤＣＬＫに同期して転送データが出力され、２５ビットシフトレジスタＥ１００１にシリアル転送される。
【００４５】
そして、シフトレジスタＥ１００１に格納されたデータは、次の駆動ブロックの最初に出力されるＬＴＣＬＫのタイミングで２５ビットラッチＥ１００２に記憶される。そのため、最初の転送データに基づいて実際の駆動が行われるのは、その次のブロックの転送が行われるタイミングである。ここで転送されるデータ内容は駆動されるブロックの番号ＢＥＮＢ０〜ＢＥＮＢ４が５ビット、続いてそのブロックで駆動される電気熱変換素子Ｈ１１０２の駆動データが２０ビットの合計２５ビットである。駆動ブロックＢＥＮＢ０〜ＢＥＮＢ４は５→３デコーダＥ１００３でＢＥ０〜ＢＥ３１にデコードされ、トランジスタＥ１００５−１〜Ｅ１００５―３２のベース電極に接続される。
【００４６】
このため、常に３２個のトランジスタＥ１００５−１〜Ｅ１００５−３２の内、１個だけが駆動されることになり、指定ブロックに属する電気熱変換素子の一端にのみ駆動電源（ＶＨ）が供給されることになる。一方、電気熱変換素子Ｈ１１０２−１〜Ｈ１１０２−１２７９のもう一端は、セグメント毎に３２個ずつ並列接続されて、それぞれ２０個のトランジスタＥ１００６−１〜Ｅ１００６−２０のコレクタ電極に接続されている。これらのトランジスタの駆動はベース電極に接続されているＡＮＤゲートＥ１００４−１〜Ｅ１００４−２０出力によって制御される。ＡＮＤゲートの一方の入力には２０ビットの駆動データ信号が接続され、もう一方には電気熱変換素子を実際に駆動するタイミングを与えるパルス信号ＨＥＡＴ１〜ＨＥＡＴ８が接続されている。
【００４７】
したがって、トランジスタＥ１００６−１〜Ｅ１００６−２０は、上述の２信号のＡＮＤで制御されることになり、その結果、２０ビットの駆動データによって指定されたセグメントに対してＨＥＡＴ１〜ＨＥＡＴ８のパルスタイミングで駆動されることになる。以上のようにして、ＰＲＩＮＴ信号が発効されたとき、駆動回路が動作を開始し、最初に０ブロック目が駆動され順次１ブロック目、２ブロック目、・・・となって、最後に３１ブロック目が駆動を完了して、全ての記録素子基板の全ノズルの吐出動作が制御される。
【００４８】
（３）インクジェット記録装置
本実施形態のインクジェット記録装置Ｍ４０００は、図１１に示すように、例えば、写真画質の記録に対応して、６色分の記録ヘッドを備えている。記録ヘッドＨ１０００Ｂｋはブラックインク用の記録ヘッドであり、記録ヘッドＨ１０００Ｃはシアンインク用、記録ヘッドH１０００Ｍはマゼンタインク用、記録ヘッドＨ１０００Ｙはイエローインク用である。また、記録ヘッドＨ１０００ＬＣはライトシアンインク用、記録ヘッドＨ１０００ＬＭはライトマゼンタインク用である。これらの記録ヘッドＨ１０００は、インクジェット記録装置本体Ｍ４０００に載置されているキャリッジＭ４００１の位置決め手段および電気的接点Ｍ４００２によって固定されて支持されている。
【００４９】
そして、これらの記録ヘッドＨ１０００を、上述の駆動回路によって制御し、被記録媒体に対して記録を行うものである。なお、図１１に示す記録装置では、記録ヘッドが被記録媒体の幅分のノズルを有するフルラインタイプの記録ヘッドであり、記録ヘッドが固定されており、被記録媒体が矢印方向に走査することで記録を行う方式である。
【００５０】
また、これに対して、図１６に示した記録装置は、記録ヘッドが主走査方向（キャリッジ移動方向）に往復移動しながら記録を行う、シリアル駆動方式の記録装置である。
【００５１】
次に、第１の実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００５２】
図１は、本実施形態の記録ヘッドを示す外観斜視図であるが、説明がわかり易いように、一例として８個の記録素子基板が配置された形態の記録ヘッドを示している。記録素子基板の個数が異なる以外の基本的な構成は、図６に示した記録ヘッドと同じである。各記録素子基板には、一端側から順にＮｏ．１〜Ｎｏ．８までの記録素子基板番号を割り当てられている。
【００５３】
図２（ａ）は、図１に示した記録ヘッドの各記録素子基板の濃度、すなわち吐出量を示す図である。図２（ａ）に示すように、吐出量の大きさの順に記録素子基板が配置された構成となっている。したがって、従来例では、隣接する記録素子基板の濃度差が比較的大きく、記録物全体での記録素子基板間の濃度ムラが非常に大きく、記録品位を低下させていた。
【００５４】
これと比較して、図２（ｂ）に示すように、本実施形態の記録ヘッドで記録された記録物は、濃度がなだらかに推移しているため、濃度ムラは低減されており、高品位な記録となっている。なお、図２（ｂ）では、説明がわかりやすいように、実際よりも極端な濃度差で記録を行った状態を示している。
【００５５】
このように、各記録素子基板の吐出量（濃度）を測定し、吐出量の大きさの順番に配置することで、良好な記録が得られる。しかしながら、実際に記録ヘッドを製造する場合には、吐出量の測定後にプレート上に記録素子基板を接着固定することが、その構成上難しい。
【００５６】
したがって、本発明では、各記録素子基板の吐出量を測定する代わりに、例えば、ノズルの吐出口径を測定し、吐出口径の測定データに基づいて、各記録素子基板を配置する構成を提案している。なぜなら、一般的に記録素子基板の吐出ヒーターの大きさが同じであれば、吐出量は、図３（ｂ）に示すように、発泡室Ｈ１１０７の体積に依存する。よって、発泡室Ｈ１１０７の体積を決定するパラメータの１つである吐出口径の大きさφＤ（図３（ａ））が、吐出量を決定する１つの要素となるためである。特に同一のウエハー内で製造された記録素子基板は、発泡室Ｈ１１０７の高さｈがほぼ一定となることが多いため、このような場合には、吐出口径の測定データに基づいて、各記録素子基板を配置すればよい。
【００５７】
また、例えば吐出口径のばらつきが比較的少ない等の場合によっては、発泡室高さｈを測定し、発泡室高さｈを吐出量の代わりのパラメータとして用いてもよい。あるいは、吐出口径と発泡室高さの両方を測定し、これらの測定値から算出される発泡室体積の値に基づいて、各記録素子基板の配置を決めてもよい。上述のどのパラメータを用いるかは、ノズルの製造ばらつきに応じて、吐出量変動に大きく影響を及ぼすパラメータを適宜選択すればよい。このように、ノズルの吐出量を測定する代わりに、ノズルの吐出口径等の任意のパラメータを測定することで、実際にノズルによる吐出を行う必要がなくなるので、記録ヘッドの製造工程の簡易化、製造コストの低減が図られる。
【００５８】
特に、本発明は、吐出エネルギー発生素子が電気熱変換素子であり、吐出方向が電気熱変換素子面に直交する方向である、いわゆるサイドシューター方式の記録ヘッドであって、かつ発泡時に発生した気泡が外気と連通することで吐出が完了する方式に好適である。すなわち、発泡の気泡より前方のインクが全て吐出されるタイプの記録ヘッドに適用されて好ましい。
【００５９】
なぜなら、このサイドシューター方式の記録ヘッドでは、吐出量が安定しており、ノズルの寸法によって吐出量が決定されるので、吐出口径などの測定パラメータと実際の吐出量との相関関係が比較的高いためである。したがって、サイドシューター方式の記録ヘッドでは、濃度ムラが低減された高品位な記録が可能になる。
【００６０】
また、ノズルは、フォトリソグラフィ技術によって形成される場合、高精度なノズルを形成することが可能となるため、本発明の適用が更に好ましい。
【００６１】
ところで、設計的な要因などで、ノズルの形状が、例えば、断面形状において、鮮明なエッジを有しておらず、エッジが円弧状に形成されている場合がある。このような場合には、測定方法によっては、精度良く測定を行うことが困難なことがあり、測定のバラツキが比較的大きく生じてしまう。このような場合には、ノズルと同様のフォトリソグラフィ技術による製造工程で、ノズルの他に測定用のダミーパターンを予め作製する。このダミーパターンは、例えば断面形状でのエッジを鋭く形成する等の測定に適する寸法や形状に形成される。そして、実際のノズルを測定する代わりに、このダミーパターンの形状寸法を測定することで、ノズルのパラメータの代用とすることが可能であり、高精度に測定を行うことができる。
【００６２】
上述した吐出口径などの測定であるが、１つの記録素子基板内でも多数のノズルがあるため、全てのノズルを測定する場合には測定時間が非常に長くなってしまう。フォトリソグラフィ技術などを用いて形成されたノズルであれば、基本的には高精度に作製されているので、１つの記録素子基板内で数個のノズルを測定することで、充分に全部のノズルの測定データの代表となり得る。寸法ばらつきが比較的小さい場合には、１つの記録素子基板内で１つのノズルを測定すれば充分な場合もあるが、実際にいくつのノズルを測定するかは、製造されたノズルの状態に応じて決定すれば良い。
【００６３】
本実施形態の記録ヘッドは、図１１に示すようなフルラインタイプの記録ヘッドにおいて好適に適用される。
【００６４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の記録ヘッドの構成について説明する。
【００６５】
第１の実施形態では、吐出量の順に各記録素子基板が配置されていた構成に比較して、本実施形態では、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、１番目とN番目の記録素子基板の各平均吐出量がほぼ等しくされている。また、本実施形態では、１番目からN番目の記録素子基板間でそれぞれ隣接する各記録素子基板の平均吐出量の差がほぼ一定にされ、ノズル配列方向の吐出量の変化が緩やかな曲線を描くように配置されている。
【００６６】
このような構成の記録ヘッドは、図１６に示すようないわゆるシリアル駆動方式の記録装置に好適に適用される。なぜなら、このようなシリアル駆動方式で用いられる記録ヘッドでは、ある走査で記録された記録データのＮ番目の記録素子基板に対応する記録位置に、次の走査で記録された１番目の記録素子基板に対応する記録位置が隣接している。このため、１番目とＮ番目の各記録素子基板の吐出量がほぼ等しくされることで、この記録位置が隣接する部分の濃度ムラが抑えられる。また、１〜Ｎ番目の間のその他の記録素子基板も吐出量の差がほぼ一定にされ、吐出量が変化する曲線が緩やかになるように配置することで、全体の濃度ムラを低減した高品位な記録が行えるためである。
【００６７】
もちろん、本実施形態の記録ヘッドは、フルライン方式にも適用可能なことは言うまでもない。
【００６８】
図４（ａ）に示す一例では、ノズル配列方向の中央付近の記録素子基板の吐出量が、ノズル配列方向の両側よりも大きくなるように、各記録素子基板が配置されている。逆に図４（ｂ）に示す一例では、ノズル配列方向の中央付近の記録素子基板の吐出量が小さくなるように配置されている。また、図４（ｃ）に示す一例では、ノズル配列方向の吐出量の変化がサイン波を描くように配置されている。これらの配置のどの構成が選択されてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においても、吐出量を測定する代わりに、吐出口径などの測定を行って、その測定データに基づいて、各記録素子基板を配置することで、記録ヘッドの作製工程上、都合が良いことは言うまでもない。
【００７０】
最後に、上述した実施形態の記録ヘッドの製造方法について説明する。
【００７１】
図５は、本実施形態の記録ヘッドの製造装置を示すブロック図である。図５に示すように、記録素子基板をウエハー状態で、ノズル寸法測定ユニット部に供給する。このノズル寸法測定ユニット部では、ウエハー状態で供給された各記録素子基板の例えば吐出口径などの寸法が測定される。測定方法としては、光学系を用いて行われてもよく、レーザー顕微鏡などを用いて行われてもよい。また、パターンマッチング等の画像処理を用いても良い。どのような測定系を選択するかは、要求される測定精度、ノズルの形状、測定装置の製造費用などを考慮して決定されれば良い。
【００７２】
ノズル寸法測定ユニット部で測定された各記録素子基板の測定データは、コントローラ部でコンピュータ処理される。コントローラ部では、測定寸法データに基づいて、同一のインクジェット記録ヘッドに使用する記録素子基板とその配列位置が決定される。配列位置は、第１の実施形態のように一端側から寸法が大きい順に並べられても良いし、第２の実施形態のような配列にされてもよい。
【００７３】
コントローラ部でコンピュータ処理、すなわち採用する複数の記録素子基板とそれらの配列位置が決定された後、次の組立ユニット部で組立が行われる。組立ユニット部では、ウエハーに形成されている記録素子基板（ウエハー状態）と、それを支持するプレートが供給される。そして、コントローラ部で決定された複数の記録素子基板とそれらの配列位置である情報に基づいて、複数の記録素子基板が配列され、プレート上に、各記録素子基板が順に位置決めされ、接着固定される。記録素子基板の配列工程は、ウエハー状態での記録素子基板をコントローラ部で決定された情報に基づいて、可動式の吸着フィンガーなどを用いてトレー等に移すことで行われる。また、位置決め工程は、記録素子基板に半導体工程などで高精度に形成された位置決めマークなどを使用し、画像処理等を用いて行われることで、更に高精度に位置決めすることが可能である。さらに、接着固定工程では、上述の紫外線硬化併用型の熱硬化接着剤などが用いられる。接着剤を塗布する方法としては、ターンテーブル上でスキージ等によって厚さの調整が行われた接着剤を、金属ブロックなどを用いて転写することによって塗布する方式が好ましい。
【００７４】
上述したように、基板位置決め固定装置を用いることで、記録素子基板のノズル寸法測定から位置決め固定までの一連の工程を行うことが可能になり、製造効率が向上され、省スペース化、製造サイクルの短縮化を図ることができる。また、この基板位置決め固定装置を用いた製造方法によって製造された記録ヘッドによれば、濃度ムラが低減され高品位でかつ高速な記録を行うことが可能になる。
【００７５】
なお、本発明は、一般的なプリント装置の他、例えば、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、あるいは、これらの装置を複合した多機能記録装置等に適用することができる。特に、高速かつ高画質な記録を行う記録装置に用いられて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本実施形態の記録ヘッドを示す外観斜視図である。
【図２】（ａ）が第１の実施形態の記録ヘッドの各記録素子基板の濃度を示す図であり、（ｂ）が第１の実施形態の記録ヘッドによる記録状態を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態の記録ヘッドのノズル近傍を示す図であって、（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。
【図４】第２の実施形態の記録ヘッドにおける各記録素子基板の濃度の変化を示す図である。
【図５】記録ヘッドの製造装置を説明するためのブロック図である。
【図６】本実施形態の記録ヘッドを示す外観斜視図である。
【図７】本実施形態の記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図８】記録素子ユニットを示す分解斜視図である。
【図９】インク供給ユニットを示す分解斜視図である。
【図１０】記録素子基板を説明するための図であって、（ａ）が斜視図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１１】フルライン方式のインクジェット記録装置を説明するための図である。
【図１２】奇数のノズル列の駆動回路を説明するための回路図である。
【図１３】偶数のノズル列の駆動回路を説明するための回路図である。
【図１４】４つの記録素子基板間の信号配線を説明するための回路図である。
【図１５】駆動タイミングのチャートである。
【図１６】シリアル駆動方式のインクジェット記録装置を説明するための図である。
【図１７】（ａ）が従来の記録ヘッドの各記録素子基板の濃度を示す図であり、（ｂ）が従来の記録ヘッドによる記録状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
Ｈ１０００  記録ヘッド
Ｈ１００１  記録素子ユニット
Ｈ１１００  記録素子基板
Ｈ１１０２  電気熱変換素子
Ｈ１１０５  ノズル
Ｈ１１０６  ノズル群
Ｈ１１０７  発泡室
Ｍ４０００  インクジェット記録装置
Ｋ１０００  被記録媒体
【図１】
0004757011.tif 000002
【図２】
0004757011.tif 000003
【図３】
0004757011.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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