(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための吐出口が複数形成された吐出口面を有し、複数の前記吐出口それぞれに連通する流路に対応して複数の発熱素子を具える記録ヘッドを有する記録装置本体と、前記記録装置本体に取付け可能であって前記記録ヘッドがある面に取付けることで前記記録ヘッドの吐出口面をカバーするキャップと、を有するインクジェット記録装置において、
前記キャップは、前記記録装置本体への取付け方向と反対方向における前記キャップの移動に伴い、前記キャップで密閉される内部に負圧を発生させるための弁を有するとともに、前記キャップの内部に前記複数の吐出口から排出されたインクを吸収する吸収体を有し、
前記記録装置本体は、前記複数の発熱素子それぞれを駆動させる駆動手段と、前記複数の発熱素子の駆動を制御し、インクの吐出方向を前記吐出口面に垂直な方向と前記吐出口面に垂直ではない方向とに変更する制御手段と、記録時以外に前記記録ヘッドからインクを吐出させる予備吐出手段と、を有し、
前記キャップを前記記録装置本体の前記記録ヘッドがある面に取付けた状態で前記予備吐出手段によりインクの吐出を行うときは、前記制御手段により記録ヘッドの前記複数の吐出口によるインクの吐出方向を前記吐出口面に垂直ではない方向となるよう制御することにより、前記キャップの移動に伴って発生する負圧により前記複数の吐出口から排出されたインクを吸収する部分とは異なる前記吸収体上の位置に対し、前記予備吐出手段によるインクの吐出を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記記録ヘッドを具える本体部をさらに具え、
記録時は、前記本体部の前記インクジェット記録ヘッドを有する面が記録媒体に対峙するように記録媒体上に本体部を配置し、該本体部を手動で記録媒体上で移動させ、この移動の際に前記記録ヘッドが記録媒体に対してインクを吐出することにより記録を行う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装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ、ホストコンピュータ等の出力用端末としての用いられるインクジェット記録装置及びこのインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに関し、詳しくは、携帯型のインクジェット記録装置及びこのインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータなどの情報処理装置により処理されるデータを記録するものとして、据え置き型の記録装置が広く用いられている。これは、予め決まった場所に設置された記録装置で、使用時はこの記録装置に記録媒体を挿入し、挿入された記録媒体を移動させることで記録媒体全体に記録を行うというものである。したがって、記録装置のある場所でしか記録を行うことができない。
【０００３】
しかしながら、近年、情報処理装置の携帯化に伴い、記録装置も携帯性に優れたものが要望されている。さらに、記録媒体として普通紙などの決まった形状のものだけでなく、様々な形状のものに記録したいという要望もある。
【０００４】
このような要望に対して、例えば実公平４−２００５６号公報に記載の手動記録装置が提案されている。
【０００５】
図１７、図１８に示すように、記録ヘッド５３とローラ５２とを筐体５１の底面に設け、記録媒体５４に対してローラ５２を押し付けて回転させることで筐体５１を走行方向Ａへ走行させる。このときのローラ５２の回転で記録タイミング信号を出力させ、この記録タイミング信号に同期した記録を記録ヘッド５３に行わせるというものである。そして、このような手動記録装置は、記録媒体５４に当接させながら記録するインパクト方式の記録ヘッド５３を用いているため、当接力の変化による記録品質の悪化を防止するように、記録ヘッド５３をばね部材で支持し、このばね部材の弾性力により記録ヘッド５３と記録媒体５４との当接力を安定させるようになっている。
【０００６】
ところが、インパクト方式の記録ヘッドは記録中に記録媒体と当接するので、記録動作時に大きな音が発生する。また、記録媒体は平坦なものに制限されるといった欠点がある。
【０００７】
そこで、近年では、記録媒体と非接触で記録を行うインクジェット方式の記録ヘッドが注目されている。インクジェット方式の記録ヘッドは、記録媒体にインクを吐出し、吐出されたインク滴が着弾することにより記録を行うので、記録媒体と記録ヘッドとが接触することがない。したがって、低騒音で記録可能であるとともに、インパクト方式のように当接力を安定させなくても、良好な記録品質を得ることができるという長所がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のインクジェット方式の記録ヘッドを用いても、手動記録装置には次のような問題がある。
【０００９】
インクジェット方式では、記録媒体と記録ヘッドのフェイス面との間に一定の距離が設けられており、吐出されたインク滴はこの空間を浮遊してから記録媒体に着弾することになる。したがって、正しい方向にインクが吐出されなければ、記録媒体の着弾位置がずれてしまい、このずれが画像の乱れを引き起こすことになる。また、適量のインクが吐出されなければ、適切な大きさのドットが形成されず、これもまた画像の乱れを引き起こす原因となる。
【００１０】
このため、記録ヘッドのフェイス面に塵埃が付着したり、吐出口内部に気泡や増粘インクが堆積すると、正しい吐出が行われず、記録品位の低下を招くことになる。したがって、記録ヘッドに対して定期的に回復処理を実行し、常に記録に適した状態を維持する必要がある。
【００１１】
この回復処理の一つとして、記録時以外に廃インク受けなどにインクを吐出し、この吐出時に増粘インクも一緒に排出することができる、いわゆる予備吐出処理がある。従来の据え置き型の記録装置では容量の大きい廃インク受けを設けることができるため、予備吐出で排出される廃インクを十分に収容することができる。しかしながら、携帯型の記録装置では、省スペース化を実現するために十分な大きさの廃インク受けを設けることができず、薄形の吸収体などで代用されているものが多い。このような薄形の吸収体では、同一箇所に廃インクを吐出されると、すぐに吸収の許容範囲を超えてしまい、インク漏れを発生することになる。したがって、使用者はかなりの頻度で吸収体などのパーツを取り替えるか、記録ヘッド自体を取り替えなければならない。これらの作業は煩雑である上、ランニングコストもかかることになる。
【００１２】
特開平５−２０１０２９号公報に記載の強制回復予備吐出モードに示されるように、従来の記録ヘッドの多くは、吐出方向が一定であるために、予備吐出時も同一箇所にインクが吐出されることになる。したがって、薄形の吸収体では廃インクを受ける表面積を大きくしてもあまり有効ではない。
【００１３】
本発明は上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、携帯型のインクジェット記録装置においても、十分な回復処理を行うことができるインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するための吐出口が複数形成された吐出口面を有し、複数の前記吐出口それぞれに連通する流路に対応して複数の発熱素子を具える記録ヘッドを有する記録装置本体と、前記記録装置本体に取付け可能であって前記記録ヘッドがある面に取付けることで前記記録ヘッドの吐出口面をカバーするキャップと、を有するインクジェット記録装置において、前記キャップは、前記記録装置本体への取付け方向と反対方向における前記キャップの移動に伴い、前記キャップで密閉される内部に負圧を発生させるための弁を有するとともに、前記キャップの内部に前記複数の吐出口から排出されたインクを吸収する吸収体を有し、前記記録装置本体は、前記複数の発熱素子それぞれを駆動させる駆動手段と、前記複数の発熱素子の駆動を制御し、インクの吐出方向を前記吐出口面に垂直な方向と前記吐出口面に垂直ではない方向とに変更する制御手段と、記録時以外に前記記録ヘッドからインクを吐出させる予備吐出手段と、を有し、前記キャップを前記記録装置本体の前記記録ヘッドがある面に取付けた状態で前記予備吐出手段によりインクの吐出を行うときは、前記制御手段により記録ヘッドの前記複数の吐出口によるインクの吐出方向を前記吐出口面に垂直ではない方向となるよう制御することにより、前記キャップの移動に伴って発生する負圧により前記複数の吐出口から排出されたインクを吸収する部分とは異なる前記吸収体上の位置に対し、前記予備吐出手段によるインクの吐出を行うことを特徴とする。
【００１６】
以上の構成によれば、予備吐出時は、吐出口に設けられた複数の発熱素子のうち、吐出口面に対して垂直でない方向にインクを吐出する発熱素子を発熱させ、吐出される増粘インクを、吸収体において負圧により吐出口内部から流出したインクを保持する位置と異なる位置に着弾させ吸収させることにより、同じ位置に吸収させるよりも長い時間同一の吸収体を使用することができ、吸収体の吸収能力を十分に活用し、吸収体の取り替え頻度を減少させる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した実施形態について、以下に図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用したインクジェット記録装置の斜視図である。
【００１９】
図２，３は図１のインクジェット記録装置における携帯時の状態を示した斜視図である。
【００２０】
インクジェット記録装置は、記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドを備えた本体３と、手振れを少なくして本体部分を移動させるためのガイド軸７とに大きく分けられる。本インクジェット記録装置は携帯可能であり、記録時は使用者が本体３を手動によりガイド軸７に沿って記録媒体上を移動させて記録を行う。
【００２１】
本体３は、非記録時に記録ヘッドを覆うキャップ１が設けられている。図１に示す記録時には、本体３の記録ヘッドがある面とは逆の面に取付けられているが、これは取り外し可能で、非記録時には記録ヘッドをカバーすることにより、吐出口部分の乾燥や塵埃の付着を防止する。さらにキャップ１の中央部長手方向には溝１２があり、この溝１２に沿ってレバー２が移動可能に設けられている。このレバー２を移動させると、これに連動して不図示のワイパーが移動し、吐出口部分の余分なインクなどを除去する。なお、キャップ、ワイパーの構造の詳細は後述する。
【００２２】
さらに記録媒体（以下「用紙」ともいう）４０と接する面にはローラ４が設けられている。ローラ４は本体３に対して回転自由であり、本体３の底面よりもわずかに垂直方向下に出ている。
【００２３】
また、ガイド軸７の端の垂直方向下にはゴム足９が設けられており、このゴム足９とローラ４とによって、本体３は用紙４０と一定の距離を保つことができる（図６、図７参照）。
【００２４】
さらに本体３の用紙４０と接する面には３個の拍車１７が設けられており、本体３がガイド軸７に沿って矢印Ａ方向に移動するとき回転する。この拍車１７は不図示のばね軸によりわずかに用紙４０を下へ押し付けるようになっているため、本体３の移動時に用紙４０がずれたりするのを防ぐ。
【００２５】
ガイド軸７にはエンコーダ２０が設けられており、制御部（ＰＣＢ）のＩＲＤＡ４１がエンコーダ２０の磁気信号を読み取り、この信号により制御部は本体３の位置を把握する（図８参照）。
【００２６】
本体３には、記録ヘッドとこの記録ヘッドへインクを供給するためのインクタンクが設けられている。記録ヘッドは、本体３内部の用紙４０と対峙する位置に設けられている。なお、記録ヘッドの構成については後述する。さらに記録ヘッドへの吐出信号の制御や外部からの信号の授受を行う制御部（ＰＣＢ）と、記録ヘッド、制御部（ＰＣＢ）へ電気エネルギーを供給する電源も設けられている。
【００２７】
ＬＥＤ５は、本体の状態を表すものであり、制御部（ＰＣＢ）からの制御によって点灯する。スイッチ６は、使用者の操作を入力すると、その操作内容を制御部（ＰＣＢ）へ送る。
【００２８】
使用者は、記録時には用紙４０の端にガイド軸７が沿うようにインクジェット記録装置を設置する。そして、本体３をゆっくりと矢印Ａ方向へ移動させる。このとき、記録ヘッドは制御部の指令に従い、用紙４０の所定位置にインクを吐出する。なお、インクの吐出方向は、吐出口面に対して垂直である。
【００２９】
ガイド軸７のゴム足９とローラ４により、記録ヘッドと用紙４０との間は非接触で一定の距離が保たれているため、使用者は本体３へ加える力を調節する必要がない。
【００３０】
本体３の筐体はＡＢＳ等のプラスチック材でできている。
【００３１】
非記録時は、キャップ１を記録ヘッド側へ付け替えて記録ヘッドを保護する。さらに、図１でキャップ１が取付けられていた面の長手方向両端には一対のツメ１１が設けられている。このツメ１１はガイド軸７をホールドするものであり、図２、図３に示すように、非記録時に本装置をコンパクトにまとめるため、ガイド軸７を本体３の長手方向に平行にし、このツメ１１で固定する。このように、ガイド軸７を本体と平行にして固定することで装置がコンパクトになり携帯時もスペースを取らない。記録時は、ガイド軸７をツメ１１から取り外し、キャップ１を本体３のツメ１１側にかぶせて使用する。
【００３２】
次に、インクジェット記録装置の制御部の電気的構成を説明する。
【００３３】
図９は、制御部の構成を示すブロック図である。
【００３４】
制御部は大きく電源部２０１、ＩＦ制御部２０２、記録ヘッド部２０３に大きく分けられる。
【００３５】
ＩＦ制御部２０２は、ＩＯ制御回路２０４と、ＣＰＵ２０５と、不揮発性メモリであるＲＯＭ２０６と、読み書き可能なメモリであるＲＡＭ２０７と、発信器２０８，２０９と、記録ヘッドとのインタフェースを行うヘッドインタフェース２１０とを具えている。
【００３６】
また、電源制御、オンライン制御用のスイッチ２１１と、ネットワークの状態、電源状態、記録装置のステータスを表示するＬＥＤ２１２とを具えている。
【００３７】
さらに、記録装置本体が記録媒体上をユーザによって動かされたときの移動量を検出するエンコーダ２１３と、検出パルスを格納するバッファ２１４も具えている。
【００３８】
ＲＯＭ２０６には、ホストコンピュータとの通信を行うためのプロトコル制御、速度検出制御などの各種制御プログラムが格納されている。
【００３９】
不図示のホストコンピュータより画像情報を入力すると、ＩＦ制御部２０２に一旦保存する。さらに、処理可能なデータ形式に変換しＣＰＵ２０５へ入力する。ＣＰＵ２０５は、ＲＯＭ２０６に保存されている制御プログラムの制御コードを実行して入力された画像情報を処理し記録ヘッドに対応した画像データ（ＩＤＡＴＡ）に変換する。
【００４０】
また、ＣＰＵ２０５は、画像データを記録媒体上の適切な位置に記録するために、記録ユニットの移動速度に同期して記録ヘッドを駆動する同期信号（ＬＡＴＣＨ）を作成する。
【００４１】
画像データ及び同期信号は、ヘッドインタフェース２１０を介して記録ヘッド部２０３へ送られる。
また、ＣＰＵ２０５は、外部とのインタフェースにはＩＲＤＡモジュール２１５を用いて赤外線通信で行う。赤外線通信で送られてくる記録コマンドやデータのやり取りは、非同期通信で行う。この際、送信信号Ｔｘ、受信信号Ｒｘで行う。
【００４２】
ＲＡＭ２０７には、レジスタとして用いられるワーク領域、記録データを格納するデータバッファ、制御用バッファなどの領域が設けられている。
【００４３】
ＩＯ制御回路２０４には、ドットイメージで形成された記録データを順次ＲＡＭ２０７から読み出し、ヘッドインタフェース２１０を制御して記録ヘッド部２０３へ送る。
【００４４】
電源部２０１は、記録装置の主電源であり、ＡＣもしくはニッカド電源で知られる２次電池で、記録ヘッド部２０３へ１２Ｖの電力を供給している。同じく、Ｉ／Ｆ制御部には５Ｖの電力を供給している。
【００４５】
記録ヘッド部２０３は、ＩＦ制御部２０２から送られてきた画像データ及び同期信号に従い、各吐出口の発熱ヒータを駆動させ、記録媒体の所定位置にインクを吐出させる。
【００４６】
インクジェット記録装置は、記録ヘッドに設けられた複数の吐出口それぞれからインクを吐出して記録を行うため、吐出口に塵埃などが付着していると吐出方向が狂ってしまい正しい位置に記録ができなくなる。したがって、記録ヘッドの吐出口面は定期的に清掃する必要がある。以下に、吐出口面の清掃（「回復処理」という）の詳細を説明する。
【００４７】
図４はレバー２を溝１２の中央部に移動させたときの断面図である。
【００４８】
キャップ１の内部は、上壁３６、下壁３７の２段構造となっており、下壁３７の一部はガイド部３５となっている。このガイド部３５にワイパーホルダー２３が係合している。つまり、ワイパーホルダー２３の両端の一部が切り欠き部２５，２６となっており、この切り欠き部２５，２６にガイド部３５が係合している。さらにワイパーホルダー２３にはマグネット２２が取付けられている。また上壁３６を介してレバー２と一体成形されたマグネット２１と、ワイパーホルダー２３のマグネット２２とが対峙するようになっており、互いに引き寄せあうようになっている。したがって、レバー２を操作すると、マグネット２２が引き寄せられるため、同期してワイパーホルダー２３もガイド部３５に沿って移動する。
【００４９】
ワイパーホルダー２３はワイパー２９と一体化されている。ワイパー２９はＨＮＢＲ等のゴム材料でできており、厚さ０．６ｍｍ程度の平板形状である。ワイパー２９は、キャップ１と本体３がある定位置で記録ヘッド３１のフェイス面に端部があたるように構成されている。この状態でレバー２を矢印Ｃ方向（図３参照）に移動させると、記録ヘッド３１のフェイス面に付着したゴミやインクなどを除去する。
【００５０】
図５はレバー２を溝１２の右端に移動させたときの断面図である。
【００５１】
本体３の一方端（本実施形態では右端）には、穴３８が設けられており、ワイパー２９により除去されたごみ及びインクは、この穴３８へ掃き落とされる。穴３８の底部には吸収体３９が接着されており、この吸収体３９に廃インク、ごみ等は保持される。
【００５２】
このワイパーの操作による回復処理の他に、キャップ内部の圧力によって吐出口内の気泡などを除去する回復処理も行われる。
【００５３】
上壁３６の一部には穴２７が設けられており、通常、この穴２７は弁２４によりふさがれている。また、キャップ１の内周部には本体３と密着するためのパッキン３０が設けられている。したがって、本体３にキャップ１を取付ける矢印Ｂ方向（図３参照）にキャップ１を移動させると、記録ヘッド３１のフェイス面に負圧を発生させることができる。この負圧によって、複数のノズル内のインクが吸収体２８のガイド部３５で囲まれた部分２８ａに吸収される。このとき、ノズル内に残留している泡、ごみなども除去することができる。
【００５４】
また、図３の矢印Ｄ方向にキャップ１を移動させると、弁２４（図４参照）が破線で示した位置に移動し、穴２７が開放されるため負圧は発生しない。
【００５５】
しかしながら、キャップ内部の負圧を利用した回復処理では、吐出口内の気泡などは除去できるが、吐出口内部の増粘したインクなどを除去することはできない。そこでさらに記録とは関係なくインクを吐出し、この吐出動作によって増粘インクも一緒に除去する「予備吐出」という回復処理も行う。
【００５６】
従来のインクジェット記録ヘッドでは、この予備吐出で特開平５−２０１０２９号公報に記載の強制回復予備吐出モードによる手段が用いられている。これは、記録時の吐出と同様に、吐出口面から垂直に廃インク受けに向ってインクが吐出されるものである。
【００５７】
しかしながら、本実施形態のインクジェット記録装置は携帯型なので、省スペース化が要求され、廃インクを吸収する吸収体２８に十分な大きさを用いることができない。したがって、予備吐出でも吐出口面から垂直にインクを吐出すると、上述の負圧による回復処理ですでに廃インクが吸収されている吸収体２８のガイド部で囲まれた部分２８ａに更にインクを吐出することになり、吸収体２８の吸収許容範囲にすぐに到達してしまい、吸収しきれないインクは漏れたりして記録ヘッドを再度汚してしまうことになる。こうなると回復パーツを交換するなどの処理を行わなければ、印字品位を低下させることになる。
【００５８】
そこで、本発明のインクジェット記録ヘッドでは、予備吐出時には吐出口面に対して垂直に吐出するのではなく、インク流路に沿った軸に対して角度を付けた吐出を行い（図４中破線矢印方向）、その廃インクを吸収体２８の下壁３７に接した部分２８ｂに着弾させることにより、負圧による回復処理時とは異なる場所に廃インクを吸収させる。このように回復方法に応じて廃インクの吸収場所を振り分けることで、コンパクトな吸収体で長期の廃インク吸収を可能にする。
【００５９】
では、予備吐出時に角度づけてインクを吐出することが可能な記録ヘッドの吐出口の構造及びこのような記録ヘッドの作成方法を説明する。
【００６０】
図１０は、記録ヘッドの基体部の断面図である。
【００６１】
素子基板１のベースとなるシリコン基板１０１上には、畜熱層である熱酸化膜１０２、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）からなり畜熱層を兼ねる層間膜１０３が積層されている。層間膜１０３上には、抵抗層１０４と、ＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ等のＡｌ合金からなる配線部１０５とがそれぞれパターニングされている。その上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）からなる保護層１０６と、抵抗層１０４の発熱に伴う化学的あるいは物理的衝撃から保護層１０６を守るための耐キャビテーション膜１０７が積層されている。なお、抵抗層１０４と配線部１０５とで発熱体層が構成され、抵抗層１０４上の配線部１０５が形成されていない領域が発熱素子として機能する熱作用部１０８となっている。このように半導体製造技術によりシリコン基板１０１上に形成された抵抗層１０４や熱作用部１０８が発熱体を構成している。
【００６２】
図１１に示すように、一般的なＭｏｓ（メタル・オキサイド・シリコン）プロセスを用い、イオンプラテーション等の不純物導入及び拡散を行って、ｐ導電体のシリコン基板１０１のｎ型ウェル領域４０２上にｐ−Ｍｏｓ４５０が、ｐ型ウェル領域４０３上にｎ−Ｍｏｓ４５１がそれぞれ構成される。このｐ−Ｍｏｓ４５０、ｎ−Ｍｏｓ４５１は、それぞれ厚さ数百Åのゲート絶縁膜４０８を介して４０００Å以上５０００Å以下の厚さにＣＶＤ法で堆積したポリシリコンからなるゲート配線４１３、ｎ型あるいはｐ型の不純物導入をしたソース領域４０５、ドレイン領域４０６等で構成され、これらのｐ−Ｍｏｓ４５０とｎ−Ｍｏｓ４５１によりＣ−Ｍｏｓロジックが構成される。
【００６３】
また、ｐ型ウェル領域４０３中には、不純物導入及び拡散等の講低により形成されたドレイン領域４１１、ソース領域４１２、ゲート配線４１３等で構成される素子駆動用ｎ−Ｍｏｓトランジスタが設けられている。
【００６４】
ここで、素子駆動ドライバーにｎ−Ｍｏｓトランジスタを使うと、１つのトランジスタを構成するドレインゲート間の距離Ｌは、最小値で約１０μｍである。１０μｍの内訳は、ソースとドレインのコンタクトであるＡｌ電極４１７が２×２μｍである。しかしながら、実際にはその半分は隣のトランジスタと兼用であるので、その１／２であり、Ａｌ電極４１７とゲート配線４１３間が２×２μｍで４μｍ、ゲート配線４１３が４μｍであり、合計で１０μｍとなる。
【００６５】
各素子間には、フィールド酸化により５０００Å〜１００００Åの厚さの酸化分離領域４５３が形成され、各素子が分離されている。このフィールド酸化膜は、熱作用部１０８下においては１層目の熱酸化膜１０２となる。
【００６６】
各素子が形成された後、ＣＶＤ法により約７０００Åの厚さに形成されたＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌａｓｓ），ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ-ｄｏｐｅｄ  Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌａｓｓ）膜等からなる層間絶縁膜４１６が設けられている。さらに、この層間絶縁膜４１６が熱処理により平坦化等の処理がなされてから、コンタクトホールを介して、第１の配線層となるＡｌ電極４１７による配線が行われている。その後、プラズマＣＶＤ法により１００００Å〜１５０００Åの厚さに形成されたＳｉＯ２膜等からなる層間絶縁膜４１８が設けられ、さらに約１００００Åの厚さのＴａＮ０．８，ｈｅｘ膜からなる抵抗層１０４がＤＣスパッタ法により形成されている。この抵抗層１０４は、スルーホールを介して、Ａｌ電極４１７と一部接触している。さらに各発熱体２への配線となる第２の配線層となるＡｌの電極が形成されている。
【００６７】
次に、プラズマＣＶＤ法により約１００００Åの厚さに形成されたＳｉ３Ｎ４膜からなる保護膜１０６が設けられる。保護膜１０６の上に、Ｔａ等からなる約２５００Åの厚さの耐キャビテーション膜１０７が堆積される。
【００６８】
なお、本実施形態では、ｎ−Ｍｏｓトランジスタを用いた構成で説明しているが、複数の発熱体２を個別に駆動できる能力を持ち、且つ、上述したような微細構造を達成できる機能を有するトランジスタであれば、これに限らない。
【００６９】
これらの駆動素子は、半導体技術によりシリコン基板１０１に形成され、熱作用部１０８が同一基板に更に形成される。
【００７０】
図１５は、記録ヘッド基体のブロック図である。
【００７１】
ＶＨは本体から供給されるヒータ駆動電源である。ＨＧｎｄは電源Ｇｎｄである。ＶＤＤはロジック電源である。ＬＧｎｄはロジック電源ＶＤＤ用のＧｎｄである。
【００７２】
本実施形態のインク吐出方式はバブルジェット（登録商標）方式（詳細は後述する）なので、インクを加熱するヒータ部が設けられている。ヒータ部は複数の発熱素子から構成されている。この複数の発熱素子に１対１で対応するように配設され、画像データに応じて各ヒータを駆動するヒータドライバ部が設けられている。
【００７３】
このヒータドライバ部は、直列で入力される画像データ（ＩＤＡＴＡ）を前記ドライバのそれぞれに並列に出力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データを一時的に記憶するラッチ回路を有する。また、ヒータドライバ部は、駆動系制御部から派生するノズルを形成するインク流路をブロック分割するためのブロック選択信号と、さらに、隣り合うインク流路内に配された発熱素子を同時に駆動しないように分割する偶数・奇数分割信号と、画像データに基づいて発熱素子を駆動する駆動パルス信号とに接続されるＡＮＤ回路とを有する。
【００７４】
駆動系制御部は、前記ブロック選択信号と、偶数・奇数分割信号及び駆動パルス信号を制御する他、シフトレジスタ駆動用のクロック入力信号（ＤＣＬＫ）と、ラッチ信号（ＬＡＴＣＨ）を入力する。
【００７５】
テーブル部は、記録ヘッド用基体が配された温度センサーからの読み取り信号と、ヒータ抵抗値モニター用ヒータまたはフューズからの読み取り値が入力され、それぞれの入力値に対応したテーブル表を駆動系制御部に送信する。更に、テーブル部には温度調整用サブヒータが接続されており、前記温度センサーの読み取り信号に応じて、前記基体の温度を可変させる。
【００７６】
また、本体から入力されるステータス信号に応じて、ヘッドの機能及び状態を本体にリクエスト信号として返す。
【００７７】
これら、ヒータ部、ヒータドライバ部、駆動系制御部などの機能素子は、半導体技術によりシリコン基板に形成され、かつ、熱作用部も同一基板に形成される。
【００７８】
図１２は、記録ヘッドのインク流路部分の断面図である。
【００７９】
同図に示すように、記録ヘッド基体３３２には発熱ヒータ３３１が並列に配設されている。記録ヘッド基体３３２の上部には、発熱ヒータ３３１と対応させて発熱素子３３３を配設した天板３３４が設けられている。この記録ヘッド基体３３２と天板３３４とが互いの発熱ヒータ３３１と発熱素子３３３とを対峙させるようにして結合することにより各ノズルは形成される。記録ヘッド基体３３２と天板３３４はいずれもシリコンを含む材料から構成され、熱膨張率は実質的に同じである。
【００８０】
通常の記録時のインク吐出では、吐出口３３５から比較的遠い位置に配設された発熱ヒータ３３１が発熱し、インク中に膜沸騰を発生させ気泡を生成する。この気泡の生成圧力により気泡よりも吐出口側にあるインクが吐出される。このとき途中のインク流路及びテーパ形状を有する吐出口により整流作用が発生し、インクはフェイス面（吐出口面）に対して垂直に吐出される。
【００８１】
一方、予備吐出時のインク吐出では、図１３に示すように、吐出口３３５から比較的近い位置に配設された発熱素子３３３を発熱させる。ここに発生する気泡によってインクが吐出する場合は、気泡は均一に発生するのではなく、インク流路に沿った軸から一方向に偏った形で発生するので、インクはフェイス面に対して角度を持って吐出される。この角度は、吐出口からの発熱素子３３３の位置及び発熱素子３３３のサイズ、吐出口面積や発熱素子３３３への駆動パルスの入力方法などによって異なる。したがって、着弾させたい位置に応じて予め適切に設定すればよい。発熱素子３３３の情報及び記録ヘッドの形態は、予め、記録ヘッド基体側に設けられたテーブル部、あるいは本体側に設けられた不揮発性メモリＲＯＭに記憶されている。
【００８２】
このような記録ヘッドの作成方法を説明する。
【００８３】
図１４は、記録ヘッドの製造工程を示す模式図である。
【００８４】
上述の通り、発熱ヒータ３３１を並列に一定間隔で配置した記録ヘッド基体３３２（同図（ａ）参照）上にＳｉＮ膜を、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さ５０μｍとなるように成膜する（同図（ｂ）参照）。その後、フォトリソグラフィープロセスを用いてパターニングをする。そして、エッチングガスとして、放電によってラジカル化及び化学励起されたＣＦ４およびＳＦ６等の化学種が、余分なＳｉＮ膜を除去する（同図（ｃ）参照）。本実施形態ではＩＣＰ（誘電結合型プラズマ）法を用いたドライエッチング装置を用いた。この装置は高アスペクト加工が可能であり、下地へのダメージも少ない。
【００８５】
一方、天板側にも、記録ヘッド基体と同様に、発熱素子及び機能素子を形成する。そして、ＳｉＯ２膜を厚さ数μｍとなるように成膜する。さらにフォトリソグラフィープロセスを用いて、共通液室となる部分をパターニングし余分なＳｉＯ２膜を除去する。
【００８６】
同図（ｄ）は、同図（ｃ）をＩ方向からみた図である。
【００８７】
このように形成された記録ヘッド基体と天板とを接合する（同図（ｅ）参照）。接合は、高融点型エポキシ系接着剤を用いてもよいし、また、両方の接合面にアルゴン等の不活性ガスを照射し、接合面を活性化させた後、低温で加圧しながら接合してもよい。
【００８８】
その後、フェイス面にエキシマレーザを照射しオリフィス（吐出口）を形成する（同図（ｆ）参照）。このようにして記録ヘッドを完成する（同図（ｇ）参照）。
【００８９】
このように、インク流路の上下に発熱体を設け、予備吐出と通常の記録時の吐出とで、これら発熱体を使い分けることにより、インクの吐出方向を制御することが可能となる。
【００９０】
（実施形態２）
記録ヘッドの製造方法は次に示すものでもよい。
図１６は、記録ヘッド製造工程の他の例を示す模式図である。
実施形態１と同様に発熱ヒータを並列に配設した記録ヘッド基体を用いる。
【００９１】
天板は、Ｓｉ基板の両面をＳｉＯ２膜で１μｍの厚さで成膜した後、共通液室となる部分をフォトリソグラフィプロセス等の周知の方法でパターニングされている。そして、所定間隔で並列に発熱素子が配設されている。さらに、発熱素子が配設されている面にＳｉＮ膜を、μＷ−ＣＶＤ法を用いて約６０μｍの厚さで成膜する（同図（ａ）参照）。なお、μＷ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜の成膜に使用するガスは、モノシラン（ＳｉＨ４）、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）である。なお、これら以外にもジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）やアンモニア（ＮＨ３）などを組み合わせた混合ガスを用いてもよい。本実施形態では、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）のパワーを１．５（ｋＷ）、ＳｉＨ４／Ｎ２／Ａｒ＝１００／１００／４０（ｓｃｃｍ）のガス量を供給して５（ｍｔｏｒｒ）の高真空下で成膜したが、これ以外の成分比やＲＦ電源を使用したＣＶＤ法等で成膜を行ってもよい。
【００９２】
さらに、オリフィス（吐出口）部分と流路部分をフォトリソグラフィプロセス等の周知の方法を用いてパターニングし、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いてトレンチ構造にエッチングする（同図（ｂ）参照）。その後、ＴＭＡＨを使って、シリコンウェハー貫通エッチングをし、オリフィス一体型シリコン天板を形成する（同図（ｃ）参照）。
【００９３】
このシリコン天板と記録ヘッド基体（同図（ｄ）参照）とを表面活性化による常温接合方法により接合する（同図（ｅ）参照）。本実施形態でこのとき使用する常温接合装置は、予備室と圧接室の２つの真空チェンバーを有し、真空度は１〜１０Ｐａである。そして、予備室において、天板と記録ヘッド基体とを接合する部分の位置決めをするためのアライメント位置を画像処理を用いて合わせておく。その後、その状態を維持したまま、圧接室に搬送し、サドルフィールド型高速電子ビームによって接合する部分の表面にエネルギー粒子を照射する。この照射で表面を活性化させた後、接合する。この際、強度を上げるために、２００度以下の加温もしくは加圧を行うこともある。
【００９４】
また、接合方法は、記録ヘッド基体上の接合部分に薄膜（約３００Å）の水ガラス（珪酸ナトリウム）を塗布しパターニングした後、１００度に加熱して接合する方法や、接合する２枚のうち少なくとも一方に転写法を用いて接着剤を塗布し、加熱・加圧による接合を行ってもよい。
【００９５】
さらに、オリフィス（吐出口）部分をマスクを用いて、常温・常圧下でエキシマレーザを照射する（同図（ｇ）参照）。このレーザーアブレーション加工を行い、逆テーパー構造にする（同図（ｈ）参照）。
【００９６】
なお、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は実施形態１，２の方法だけでなく、他の方法を用いてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態１，２では、発熱素子の位置を吐出口の天板側に設けたが、本発明はこれに限定せず、吐出方向をインク流路に対して角度づけることができるならば、いかなる位置であってもよい。
【００９８】
【発明の効果】
本発明のインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を用いることにより、予備吐出時は、吐出口に設けられた複数の発熱素子のうち、吐出口面に対して垂直でない方向にインクを吐出する発熱素子を発熱させ、吐出される増粘インクを、吸収体において負圧により吐出口内部から流出したインクを保持する位置と異なる位置に着弾させ吸収させ、同じ位置に吸収させるよりも長い時間同一の吸収体を使用することができ、吸収体の吸収能力を十分に活用し、吸収体の取り替え頻度を減少させるので、携帯型のインクジェット記録装置においても、十分な回復処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したインクジェット記録装置の斜視図である。
【図２】図１のインクジェット記録装置の携帯時の状態を示す斜視図である。
【図３】図２のインクジェット記録装置をＳ方向から見た斜視図である。
【図４】レバーを溝の中央部に移動させたときのインクジェット記録装置の断面図である。
【図５】レバーを溝の右端に移動させたときのインクジェット記録装置の断面図である。
【図６】記録ヘッドとガイド軸の断面図である。
【図７】図１のインクジェット記録装置の正面図である。
【図８】図１のインクジェット記録装置の別方向からの正面図である。
【図９】制御部の構成を示すブロック図である。
【図１０】記録ヘッドの基体部の断面図である。
【図１１】記録ヘッドの基体部の詳細断面図である。
【図１２】記録ヘッドのインク流路部分の断面図である。
【図１３】記録ヘッドのインク流路部分の断面図である。
【図１４】記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図１５】記録ヘッドの制御部のブロック図である。
【図１６】記録ヘッドの製造方法の他の例を示す図である。
【図１７】従来の記録装置を示す図である。
【図１８】図１７の記録ヘッド部を示す図である。
【符号の説明】
１  キャップ
２  レバー
３  本体
４  ローラ
５  ＬＥＤ
６  スイッチ
７  ガイド軸
９  ゴム足
１１  ツメ
１２  溝
１５  ガイド穴
１７  拍車
２０  エンコーダ
２８  吸収体
２９  ワイパー
３１  記録ヘッド
３３１  発熱ヒータ
３３２  ヘッド基体
３３３  発熱素子
３３４  天板
３３５  吐出口
【図１】
0004261823.tif 000002
【図２】
0004261823.tif 000003
【図３】
0004261823.tif 000004
【図４】
0004261823.tif 000005
【図５】
0004261823.tif 000006
【図６】
0004261823.tif 000007
【図７】
0004261823.tif 000008
【図８】
0004261823.tif 000009
【図９】
0004261823.tif 000010
【図１０】
0004261823.tif 000011
【図１１】
0004261823.tif 000012
【図１２】
0004261823.tif 000013
【図１３】
0004261823.tif 000014
【図１４】
0004261823.tif 000015
【図１５】
0004261823.tif 000016
【図１６】
0004261823.tif 000017
【図１７】
0004261823.tif 000018
【図１８】
0004261823.tif 000019