(57)【要約】      （修正有）【課題】自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体を設けた構成において、高エネルギ効率と長寿命を両立させたインクジェット記録ヘッド、及び当該インクジェット記録ヘッドを有するインクジェット記録装置を提供すること。【解決手段】インクジェット記録ヘッド１４を、例えば、インクを吐出するためのノズル１６と、ノズル１６に連通しインクが充填される複数本の個別流路２２と、個別流路２２の内面の一部を形成するＳｉ基板３０と、個別流路２２におけるノズル１６付近に配置されようにＳｉ基板３０上に設けられると共に少なくともインクとの接触面に自己酸化被膜を有するヒータ２６と、を有する構成とし、個別流路２２内に満たしたインクをヒータ２６にパルス通電することにより加熱して、それによって発生した気泡の膨張によってインクをノズル１６からインク液滴として吐出する際に、パルスの時間幅を０．４μｓｅｃ以上、１．０μｓｅｃ以下とする。【選択図】図３
2005125507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するためのノズルと、
前記ノズルに連通し、インクが充填される複数本の個別流路と、
前記個別流路の内面の一部を形成する基板と、
前記個別流路における前記ノズル付近に配置されように前記基板上に設けられると共に、少なくともインクとの接触面に自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体と、
を有するインクジェット記録ヘッドであって、
前記個別流路内に満たしたインクを前記抵抗体にパルス通電することにより加熱して、それによって発生した気泡の膨張によって前記インクを前記ノズルからインク液滴として吐出する際に、前記パルスの時間幅が０．４μｓｅｃ以上、１．０μｓｅｃ以下であ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】
前記パルスの電圧が、吐出される液滴の体積が飽和する電圧以上、その１．１倍の電圧以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記抵抗体は、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記インクが前記ノズルからインク液滴として吐出すると共に、前記ノズルを通して前記個別流路中に生成された気泡が大気に連通することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体にパルスを通電することにより、個別流路内のインクを加熱し、それによって発生した気泡の膨張によって、インクをノズルから吐出するオンデマンドのインクジェット記録ヘッドに関するものであり、特に通電する駆動パルスの設定方法とエネルギ効率に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクを満たした個別流路中に抵抗体を含むヒータを設け、その抵抗体にパルスを通電することにより、インクを急速に加熱して高圧の気泡を発生させ、その気泡の膨張によってインク液滴を吐出するバブル方式のインクジェット記録ヘッドでは、インク吐出を安定して行うために、安定した気泡の発生をさせることが重要である。
【０００３】
そこで、特開平３−２６６６４６号公報では、安定した気泡の発生を均質核生成状態と呼び、それを実現するためのインクの加熱速度を１×１０6〜１×１０9℃／ｓｅｃ以上とし、ヒータからインクへの熱流束を１×１０7〜１×１０8ＭＷ／ｍ2以上としている。
【０００４】
一方で、特開平９−１２３４５４号公報では、安定した気泡の発生をキャビア状核沸騰と呼び、それを実現するためのインクの加熱速度を１×１０8〜５×１０8℃／ｓｅｃとし、０．６〜３．０μｓｅｃの間に３２０℃まで加熱するとしている。しかし、微小なヒータ上における高速な温度変化を測定するのは非常に困難であり、前述の加熱速度や熱流束を特定するのは難しい
【０００５】
。
また、バブル方式のインクジェット記録ヘッドでは、ヒータで発生した熱が、気泡を発生させるだけでなく、ヘッド自体の温度を上昇させる。長時間の高濃度プリントや高速プリントによって、ヘッド温度が上昇しすぎるとインク吐出が不安定となり、これを回避するために、プリント速度を遅くするか、休止時間を設けて、ヘッド温度を下げる必要がある。このプリント速度低下を抑制するためには、過剰なエネルギをヒータに印加することなく、なるべく少ないエネルギで気泡を発生させることが好ましい。
【０００６】
以上のように、バブル方式のインクジェット記録ヘッドでは、安定した気泡を発生させつつ、過剰なエネルギを印加せずに最低限のエネルギで駆動することが好ましい。
【０００７】
ところで、バブル方式のインクジェット記録ヘッドでは、インク液滴の吐出後に気泡が消滅する際のキャビテーションやインクによる腐食から抵抗体を保護するために、抵抗体上に電気絶縁層を挟んでＴａなどの金属保護膜を設けるのが従来から良く用いられている方法である。しかし、保護膜を設けることによって、抵抗体が直接インクに接触しないので、エネルギ効率が低下するという問題があった。
【０００８】
これに対し、特開昭５５−１２６４６２号公報では、保護層がなく抵抗体が直接インクに接するヒータによりエネルギ効率と記録速度を向上させたが、やはりキャビテーションや腐食の問題があり、保護層があるヒータを有する記録ヘッドに比べるとヒータの寿命が短いという問題があった。
【０００９】
そこで、特開平５−１１６３０８号公報では、抵抗体が直接インクに接触するヒータを使用する際に、ヒータ上に発生した気泡をノズルより外気と連通させてキャビテーションをなくし、ヒータの高エネルギ効率と長寿命を両立させた。ここでは、インクによる腐食を防止するために、抵抗体は電気化学反応的に強い材料に限られる。また、抵抗体の材料は固有抵抗値や作製のし易さから選択されなければならず、これらの条件を満たす材料を探索することは、容易ではない。
【００１０】
そして、特許第３１９４４６５号では、自己酸化被膜を有するＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体によるヒータを提案している。従来の数１０００Å厚さの金属保護膜と比べると、この自己酸化被膜は数１０Åから数１００Åとたいへん薄く、このヒータは保護膜なしヒータとほぼ同レベルのエネルギ効率を実現できる。また、この自己酸化被膜は、電気絶縁性に優れ、インクによる抵抗体の腐食を防止する。
【特許文献１】特開平３−２６６６４６号公報
【特許文献２】特開平９−１２３４５４号公報
【特許文献３】特開昭５５−１２６４６２号公報
【特許文献４】特開平５−１１６３０８号公報
【特許文献５】特許第３１９４４６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、非常に薄い自己酸化被膜は、Ｔａなどの金属保護膜を有するヒータと比べると、やはりキャビテーションに対して弱く、寿命が短いという問題がある。
【００１２】
従って、本発明は、バブル方式のインクジェット記録ヘッドにおける上述した事情に鑑みてなされたもので、自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体を設けた構成において、高エネルギ効率と長寿命を両立させたインクジェット記録ヘッド、及び当該インクジェット記録ヘッドを有するインクジェット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】
【００１３】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドは、
インクを吐出するためのノズルと、
前記ノズルに連通し、インクが充填される複数本の個別流路と、
前記個別流路の内面の一部を形成する基板と、
前記個別流路における前記ノズル付近に配置されように前記基板上に設けられると共に、少なくともインクとの接触面に自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体と、
を有する構成であって、
前記個別流路内に満たしたインクを前記抵抗体にパルス通電することにより加熱して、それによって発生した気泡の膨張によって前記インクを前記ノズルからインク液滴として吐出する際に、前記パルスの時間幅が０．４μｓｅｃ以上、１．０μｓｅｃ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドは、請求項１に記載の構成において、前記パルスの電圧が、吐出される液滴の体積が飽和する電圧以上、その１．１倍の電圧以下であることを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項３に記載のインクジェト記録ヘッドは、請求項１に記載の構成において、前記抵抗体がＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドは、請求項１に記載の構成において、前記インクが前記ノズルからインク液滴として吐出すると共に、前記ノズルを通して前記個別流路中に生成された気泡が大気に連通することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項５に記載のインクジェット記録装置は、請求項１乃至請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドを備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のインクジェット記録ヘッドによれば、保護膜なしヒータとほぼ同レベルのエネルギ効率を実現可能であり、電気絶縁性に優れると共にインクによる抵抗体の腐食を防止する自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体を有する構成において、駆動パルス時間幅（パルスの時間幅）を上記範囲とすることで、安定した気泡を発生させつつ、余分なエネルギを与えることなくヘッドの昇温を抑制し、長時間の高濃度プリントや高速プリント時の印字速度低下を低減することができる。
【００１９】
また、駆動パルス電圧（パルスの電圧）を、上記範囲とすることで、より効果的に、安定した気泡を発生させつつ、余分なエネルギを与えることなくヘッドの昇温を抑制させることができる。
【００２０】
また。上記薄膜抵抗体の構成材料として、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金を用いることによって、電気絶縁性に優れた自己酸化被膜によりインクによる腐食を防止し、ヒータとして適度な抵抗値を有した薄膜抵抗体を容易に作製できる。
【００２１】
また、薄膜抵抗体からの熱エネルギによりインク中に発生した気泡の膨張によって個別流路におけるノズル付近に充填されたインクをノズルからインク液滴として吐出すると共に、このノズルを通して個別流路中に生成された気泡を大気に連通することにより、薄膜抵抗体上の気泡が大気に排出され、薄膜抵抗体上におけるキャビテーションを防止できるので、例えば、厚さが数１０Åから数１００Åという非常に薄い自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体のキャビテーションによる機械的破壊を防止し、薄膜抵抗体の寿命低下を効果的に防止できる。
【００２２】
また、例えば、インクジェット記録ヘッドが記録装置における主走査方向のプリントを一括して行えるように、前記ノズル数、即ち前記薄膜抵抗体の数を、４９８０〜１４０４０個とする構成としても、より効果的に、安定したインク液滴噴射を保ちつつ低消費電力化が図れ、ヘッドの昇温を抑制しプリント速度の高速化ができる。
【００２３】
また、本発明のインクジェット記録装置によれば、上述したような効果を奏する本発明のインクジェット記録ヘッドを採用したことにより、記録ヘッドに対する交換、修理等のメンテナンスを長期間に亘り不要にでき、かつ電力の消費量を低減できる。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体を設けた構成において、高エネルギ効率と長寿命を両立させることができる、といった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明について、図面を参照しつつ説明する。なお、実質的に同様の機能を有する部材には全図面通して同じ符合を付与して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
先ず、図１を参照し、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という。）を備えたインクジェットプリンタについて簡単に説明する。インクジェットプリンタ１０（以下、単に「プリンタ」という。）は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置から入力した画像情報に対応する画像を記録紙Ｐにインクを用いて記録するためのものである。
【００２７】
プリンタ１０には、外殻部としてケーシング１２が設けられると共に、このケーシング１２内にインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という。）１４が配置されている。またプリンタ１０には、記録ヘッド１４を所定の主走査方向（図１の矢印Ｓ方向）へ移動させるためのヘッド駆動機構(図示省略)及び記録紙Ｐを走査方向と直交する副走査方向（図１の矢印Ｆ方向）へ搬送するための紙送り機構(図示省略)が設けられている。
【００２８】
ここで、記録ヘッド１４には、後述するように、搬送方向に沿って配列された複数のノズルが設けられており、これらのノズルは、記録される画像の解像度に応じたピッチ毎に配置されている。各ノズルからは、微小体積（本実施形態では、２ｐｌ〜１６ｐｌ）を有するインク液滴がそれぞれ吐出可能とされている。プリンタ１０では、記録ヘッド１４を走査方向へ所定の走査速度で移動させつつ、画像情報に応じて各ノズルからのインク液滴の吐出及び吐出停止を制御することにより、所定数の主走査ライン上の画像を記録紙Ｐ上に形成し、更に主走査ライン上への画像形成に同期して記録紙Ｐを所定のピッチ単位で搬送することで、記録紙Ｐへの二次元的な画像記録が可能になっている。
【００２９】
図２及び図３には本発明の実施形態に係る記録ヘッドの構成が示されている。この記録ヘッド１４は、複数のノズル１６が穿設されたノズルプレート１８、ヘッダ部２０及び個別流路２２が形成された樹脂プレート２４、ヒータ２６及びインレット２８が設けられたＳｉ基板３０、インレット２８のインレット２８に接続されるインク供給口３２が形成されたマニホールド３４、マニホールド３４に接続されてインク供給口３２へインクを補充するためのインク供給管３６を備えている。記録ヘッド１４では、ノズルプレート１８、樹脂プレート２４及びＳｉ基板３０が厚さ方向（矢印Ｔ方向）に沿って互いに積層されて一体化され、これらがマニホールド３４上に固定されている。
【００３０】
ここで、ノズルプレート１８は、樹脂フィルムや金属板などが加工素材としており、レーザ加工やエッチングによりノズル１６が形成されている。また樹脂プレート２４はＳＵ−８などにより成形され、個別流路２２及びヘッダ部２０がエッチングにより形成されている。Ｓｉ基板３０上のヒータ２６は、ＴａとＳｉからなるターゲットを用いた反応性スパッタリング法により厚さ約１０００ÅのＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体（以下、単に「薄膜抵抗体」という。）４０が形成された後、熱処理によって抵抗体上に厚さ数１０Åから数１００Åの自己酸化被膜を形成することによって作製されている。Ｓｉ基板３０を貫通しているインレット２８は、異方性エッチングにより形成されている。またＳｉ基板３０には、ヒータ２６及びインレット２８に加えて、図示されていない電極、ドライバトランジスタ、ロジック回路、パッド等が公知のＬＳＩプロセスにより形成されている。
【００３１】
記録ヘッド１４のＳｉ基板３０にはヘッド駆動回路(図示省略)が接続されており、このヘッド駆動回路から出力された駆動制御信号はパッドを通じてＳｉ基板３０上のロジック回路に入力され、これにより、ロジック回路からは各ビットに対応するドライバトランジスタを駆動するための信号（ビット信号）が出力される。ヒータ２６の一端は共通電極に接続され、他端は信号電極に接続されており、この信号電極の先には前記ドライバトランジスタが接続されている。これにより、前記駆動制御信号の入力によりドライバトランジスタが駆動されて、各ビットに対応する薄膜抵抗体にパルスが通電される。
【００３２】
インク供給管３６はマニホールド３４をインクタンク(図示省略)に接続しており、このインクタンクのインクは、インク供給管３６、インク供給口３２、インレット２８を通して樹脂プレート２４のヘッダ部２０へ供給され、ヘッダ部２０から櫛歯状に分岐した各個別流路２２にそれぞれ流入する。ヘッド非駆動時には、ノズル１６内におけるインクメニスカスによる毛管力とインクタンク内で発生している負圧とが釣り合い、各個別流路３中のインクは静止状態となる。
【００３３】
図３（Ａ）の平面図及び（Ｂ）の断面図にはそれぞれ記録ヘッドにおける個別流路、ヒータ及びノズルが示されている。ノズルプレート１８には、図２に示されるように、複数のノズル１６が副走査方向に沿って直線的に配列されたノズル列が２列設けられており、
ノズル列における各ノズル１６のピッチＰ（図３（Ａ）参照）は４２μmとされ、また一方のノズル列におけるノズル１６と他方のノズル列におけるノズル１６とは互いに半ピッチずれて配置されている。
【００３４】
ヒータ２６のＳｉ基板３０表面に沿った面形状は、ノズル１６に対する軸対称性、アスペクト比で決まるヒータ抵抗、加工性等の作製しやすさなどの観点から略正方形とされている。例えば、ヒータ２６の面形状をアスペクト比が大きい長方形とすると、ノズル１６に対する軸対称性が低下することにより、噴射方向性やエネルギ効率が低下し易くなると共に、ヒータ抵抗値の変動が大きくなって駆動上の問題が発生し易くなる。ここで、駆動上の問題とは、例えば、アスペクト比が１より大きくなりすぎると、ヒータ抵抗値が大きくなるので、駆動電圧を上げなければならず、これに対応するためにドライバトランジスタや電源を大型化しなければならないことであり、一方でアスペクト比が１より小さくなりすぎると、ヒータ抵抗値が小さくなるので、抵抗値の減少に従って駆動電流を増やさなければならず、これに対応するために電極を大型化しなければならない。
【００３５】
また、個別流路２２のＳｉ基板３０表面に沿った流路形状は主走査方向を長手方向とする長方形とする。すなわち、一般に、個別流路２２におけるインレット２８側の端部に絞り部を設けることにより、気泡の圧力がインレット側へ逃げる割合を調整する方法も多く用いられているが、絞り部の寸法精度を十分に高くできないと、各ノズル間に吐出特性のばらつきが生じ易い。このため、個別流路２２の流路形状を単純な長方形としたものである。
【００３６】
ここで、記録ヘッド１４の特性を決定するためのパラメータ（構造パラメータ）としては、図３に示されるヒータ２６表面の主走査方向に沿った幅であるヒータ幅HW、ヒータ２６表面の副走査方向に沿った幅であるヒータ長さＨＬ、ノズル径ＮＤ、個別流路２２の主走査方向に沿った幅である個別流路幅ＣＷ、個別流路２２の副走査方向に沿った長さである個別流路長さＣＬ、ノズル１６の厚さ方向に沿った長さであるノズル長さＮＨ、ヒータ２６表面からノズル１６の入口部までの距離である個別流路高さＣＨが挙げられる。なお、本実施形態ではヒータ２６の面形状を正方形としたので、ヒータ幅ＨＷとヒータ長さＨＬは実質的に等しい値となる。
【００３７】
また、２列のノズル１６列はお互いに半ピッチずれて配置されていて、例えば、１列のノズルが６００ｄｐｉで並んでいれば、１回のヘッドスキャンで１２００ｄｐｉが達成できる。
【００３８】
上記のような自己酸化被膜を有する薄膜発熱抵抗体を備える記録ヘッド１４についてより具体的に説明する。記録ヘッド１４の駆動信号は外部駆動回路からパッドを通じてＳｉ基板３０上のロジック回路に入力され、そこから各ビットのドライバトランジスタを駆動する信号が出力される。
【００３９】
ヒータ２６の一方は共通電極（図示省略）に、他方は信号電極（図示省略）に接続されており、信号電極の先にはドライバトランジスタが接続されていて、前述の駆動信号によりドライバトランジスタが駆動されて各ビットの抵抗体に駆動パルスが通電される。
【００４０】
この駆動パルスは、図４に示すように、駆動電圧と駆動パルス幅によって決定される。
【００４１】
駆動パルス幅と各特性値の関係を図５に示す。ヒータ形状は正方形とし、ヒータサイズを２３×２３μｍ（モデル１）、３０×３０μｍ（モデル２）、４０×４０μｍ（モデル３）とした。ヒータのアスペクト比は、噴射方向性に影響するため、ノズルに対する軸対称性からあまり大きくない方が好ましい。また、この時の設計パラメータを、表１に示す。インクの物性値は、比重１．０、粘度２．０ｍＰａ・ｓ、表面張力３７ｍＮ／ｍとした。また、ヒータ２６は、厚さが数１００Å以下の自己酸化被膜を有する厚さ１０００ÅのＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体であり、アスペクト比１である正方形での抵抗値は１２５Ωである。
【００４２】
【表１】
2005125507.tif 000003
【００４３】
駆動パルス幅とインク液滴体積が飽和する駆動電圧の関係を図５（ａ）に示す。この図５（ａ）に示すように、駆動パルス幅が短くなる程、短い時間でヒータが発泡温度まで到達する必要があるため、飽和駆動電圧は高くなる。図５（ｂ）に、駆動パルス幅と駆動エネルギの関係を示す。この駆動エネルギとは、図５（ａ）に示した飽和駆動電圧を印加した時に、ヒータに与えられるエネルギである。図５（ｂ）に示すように、駆動パルス幅が長くなる程、駆動エネルギは大きくなる。図５（ｃ）に、駆動パルス幅とインク液滴体積の関係を示す。図５（ｃ）に示すように、インク液滴体積は、駆動パルス幅が長くなるとともに増加するが、駆動パルス幅の１μｓｅｃ付近からほぼ飽和し、駆動パルス幅が長くなってもインク液滴体積は増加しない。図５（ｄ）に、図５（ｂ）と図５（ｃ）の関係から求めた駆動パルス幅とインク液滴体積１ｐｌ当たりに必要な駆動エネルギの関係を示す。図５（ｂ）に示すように、駆動パルス幅は０．４μｓｅｃ以下では急激にエネルギ効率が悪くなっている。一方で、駆動パルス幅０．４μｓｅｃ以上では、緩やかにエネルギ効率が悪くなっている。
【００４４】
これらから、ヒータサイズに関係なく、駆動パルス幅は０．４μｓｅｃ以上１．０μｓｅｃ以下がエネルギ効率の良い範囲となっていることがわかる。また、駆動パルス幅は、この好ましくは０．５μｓｅｃ以上１．０μｓｅｃ以下であり、より好ましくは０．５μｓｅｃ以上０．８μｓｅｃ以下である。
【００４５】
また、駆動パルス幅をある値に固定した場合において、駆動電圧と吐出されるインク液滴体積の関係を図６に示す。この時の設計パラメータは、表１におけるモデル２である。図６に示したように、インク液滴体積は、あるところで飽和し、それ以上に駆動電圧を高くしてもインク液滴体積は増加せず、余分なエネルギを印加することになり、ヘッドを昇温させる原因となる。よって、ある駆動パルス幅が選択された場合、インク液滴体積が飽和する電圧が駆動電圧以上とするのが最適であり、ヒータ抵抗値などのバラツキに対応するため、ある程度のマージンをとって、その電圧の１．１倍以下くらいが最適駆動電圧の範囲となる。
【００４６】
ここで、図７に本実施形態に係る記録ヘッドにおけるインク噴射時の気泡の発生から消滅までの状態が時系列的に示し、この本実施形態との比較のために、図８には従来の記録ヘッドにおけるにおけるインク噴射時の気泡の発生から消滅までの状態が時系列的に示す。
【００４７】
先ず、従来の記録ヘッドによるインク吐出時の気泡状態を説明する。図８（Ａ）に示される初期状態からヒータ１００へ所定パターンの駆動パルスを通電することにより、図８（Ｂ）に示されるように、ヒータ１００上の一部のインクＩが急速に加熱されて相変化することで、ヒータ１００上には高圧の気泡Ｂが発生する。この気泡Ｂは、図８（Ｃ）〜（Ｅ）に示されるように、高圧時に発生したインクＩの慣性力により膨張し、この膨張に従って気泡Ｂ内は減圧していき、その慣性力と減圧された内圧が釣り合った時に、図８（Ｆ）に示されるように最大体積となる。
【００４８】
気泡Ｂは、最大体積に達した後、図８（Ｇ）、（Ｈ）に示されるように、インクＩの静圧を受けて収縮していく。この気泡Ｂは、図８（Ｉ）に示されるように、ヒータ１００上で消滅し、消滅時にキャビテーションを引き起こす。この気泡Ｂの発生から消滅までの間に、図８（Ｆ）に示されるように、気泡Ｂの膨張及び収縮の作用によりノズル１０２から所定体積のインク液滴Ｄが噴射される。このインク液滴Ｄの噴射後に、図８（Ｊ）に示されるようにノズル１０２内には、毛管力によりインクＩが個別流路１０４から再供給される。
【００４９】
上記のように、従来の記録ヘッドでは、気泡Ｂがヒータ１００上で消滅することからキャビテーションが生じ、このキャビテーションが繰り返されることにより、ヒータ１００におけるＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体上の自己酸化膜が機械的に破壊されて行き、ヒータの寿命が短くなっていた。
【００５０】
次に、本実施形態の記録ヘッドによるインク噴射時の気泡状態を説明する。図７（Ａ）に示される初期状態からヒータ２６へパルスを通電することにより、図７（Ｂ）に示されるようにヒータ２６上に高圧の気泡Ｂが発生する。この気泡Ｂは、図７（Ｃ）〜（Ｄ）に示されるように高圧時に発生したインクＩの慣性力により膨張して行き、図７（Ｅ）に示されるように、その膨張過程においてインク液滴Ｄをノズル１６から噴射させると共に、インク液滴Ｄの噴射と略同時に、ノズル１６を通して大気と連通する。大気と連通した気泡Ｂは、図７（Ｆ）〜（Ｈ）に示されるように、ノズル１６からのインク液滴Ｄの噴射後に内部の低圧気体がノズル１６を通して大気中へ排出されることにより収縮して行き、図７（Ｉ）に示されるように、ノズル１６内に凹状のメニスカスを残して消滅する。この後、ノズル１６内には、図７（Ｊ）に示されるように、毛管力によりインクが再供給される。
【００５１】
上記したような、本実施形態の記録ヘッド１４におけるインク噴射時の一連の動作では、ヒータ２６上にはキャビテーションが発生せず、ヒータ２６を構成する自己酸化被膜を有するＴａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体にはキャビテーションによる機械的破壊が生じない。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、ヒータ２６を構成する抵抗体は、自己酸化被膜を有する薄膜抵抗体であり、従来のヒータと比較し、インクとの間に電気絶縁層及び保護層が介在せず、これらと比較して非常に薄く熱容量が小さい自己酸化被膜が介在するだけなので、抵抗体からインクＩへ熱エネルギを効率的に伝達できるようになり、画像記録時の消費電力の低減を容易に実現できる。
【００５３】
これに加えて、駆動パルス幅を上記範囲とすることで、エネルギー効率よくヒータ２６（抵抗体）に通電可能となるので、安定した気泡を発生させつつ、余分なエネルギを与えることなくヘッドの昇温を抑制することができる。
【００５４】
また、ヒータ２６を構成する抵抗体として、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体を使用することで、表面に酸化処理を施すのみで電気絶縁性に優れた自己酸化被膜を抵抗体表面に形成することができる。
【００５５】
また、ヒータ２６においては、ヒータ抵抗値により駆動電圧、すなわち電源電圧が決まることから、ヒータ抵抗値が適正な範囲にあることが重要である。また、共通電極に流せる限界電流に応じて、複数のヒータは、いくつかのグループに分けられ、タイミングをずらして駆動される。駆動エネルギが一定とすると、ヒータ抵抗値が高い方がヒータ電流値は低くなり、同時駆動ヒータ数を増やすことができ、吐出サイクルの高速化ができる。以上のように、ヒータ抵抗値は、電源やプリント速度に影響を与える重要なパラメータであり、これが適正範囲にあることが非常に重要である。Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体は、酸素の成分比によりヒータ抵抗値を調整することができ、ヒータ抵抗値を適正範囲に設定しやすい利点がある。また、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ三元合金薄膜抵抗体は、反応性スパッタリング法により容易に成膜でき、エッチングにより容易にパターニングできるという利点もある。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、図９を参照し、本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という。）を備えたインクジェットプリンタについて簡単に説明する。
【００５７】
上記実施形態は、図９に示すように、インク記録ヘッド１４幅（主走査方向Ｓに沿った幅）が、記録紙Ｐ幅（主走査方向Ｓに沿った幅）以上である構成、即ち、ノズル１６形成領域の幅が記録紙Ｐ幅（記録紙９の印字領域幅）以上である構成であり、記録ヘッド１４が主走査方向に移動させることなく、記録紙Ｐが副走査方向に送られて、記録紙Ｐ上にプリントしていく形態である（ＦＷＡ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ａｒｒａｙ））。
【００５８】
ここで、本実施形態の場合、記録ヘッド１４は一つの記録ヘッド１４で構成されていてもよいし、複数の記録ヘッド１４をユニット化したものでよい。これ以外の構成は、第１の実施形態であるので、説明を省略する。
【００５９】
本実施形態は、主走査方向に記録ヘッド１４を移動させることなく、主走査方向（紙送り方向とは略直交した方向）のプリントは一括して行うものであり、第１の実施形態に比べ、ノズル１６数、即ち抵抗体（ヒータ２６）の数も非常に多い構成である。
【００６０】
例えば、記録ヘッド１４の抵抗体数としては以下の４通りなどが挙げられる。
・A4短手×600dpiでは、8.3inch×600dpi=4980nozzle
・A4長手×600dpiでは、11.7inch×600dpi=7020nozzle
・A4短手×1200dpiでは、8.3inch×1200dpi=9960nozzle
・A4長手×1200dpiでは、11.7inch×1200dpi=14040nozzle
【００６１】
即ち、例えば、記録ヘッド１４の抵抗体（ヒータ２６）数は、４９８０〜１４０４０個となり、走査型の記録ヘッド１４に比べ、消費電力が多くなると共に、記録ヘッドの昇温が生じると発熱量が多くなる。このため、上記第１の実施形態で示したように、本実施形態の記録ヘッド１４は、余分なエネルギを与えることなくヘッドの昇温を抑制された構成であるので、より効果的に、安定したインク液滴噴射を保ちつつ低消費電力化が図れ、ヘッドの昇温を抑制しプリント速度の高速化ができる。なお、上記第１の実施形態における記録ヘッド１４においても、抵抗体（ヒータ２６）数の増加を伴えば同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェットプリンタの概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示されるインクジェット記録ヘッドの平面図及び側面断面図である。
【図４】ヒータの駆動パルスを示す図である。
【図５】駆動パルス幅と各特性値の関係を示す図である。
【図６】駆動電圧とインク液滴体積の関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る記録ヘッドにおけるインク噴射時の気泡の発生から消滅までの状態が時系列的に示された側面断面図である。
【図８】従来の記録ヘッドにおけるインク噴射時の気泡の発生から消滅までの状態が時系列的に示された側面断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェットプリンタの概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０      インクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）
１４      インクジェット記録ヘッド
１６      ノズル
２２      個別流路
２６      ヒータ
３０      Ｓｉ基板（基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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