インクジェット記録ヘッド
【課題】単一のインクジェット記録ヘッドにおいて、記録液の液滴の大きさおよび量を変えて吐出可能であり、高速記録と高密度および高品位記録とをともに達成し、しかも低コスト化や構成の小型化および簡略化を図る。
【解決手段】１枚の第１プレートＨ１２００上に、２つの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１１０１が搭載されている。ブラックインクが供給されてこれを吐出させる第１の記録素子基板Ｈ１１００では、記録素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７との間の距離が長く、収容されるインク量が多いため、大ドットでベタ印字などが効率よく行える。カラーインクが供給されてこれを吐出させる第２の記録素子基板Ｈ１１０１では、記録素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７との間の距離が短く、収容されるインク量が少ないため、小ドットで高精細な高品位記録が可能である。
【解決手段】１枚の第１プレートＨ１２００上に、２つの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１１０１が搭載されている。ブラックインクが供給されてこれを吐出させる第１の記録素子基板Ｈ１１００では、記録素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７との間の距離が長く、収容されるインク量が多いため、大ドットでベタ印字などが効率よく行える。カラーインクが供給されてこれを吐出させる第２の記録素子基板Ｈ１１０１では、記録素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７との間の距離が短く、収容されるインク量が少ないため、小ドットで高精細な高品位記録が可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の記録液を吐出口から吐出して液滴を形成して記録動作を行う記録装置と、それに用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。なお、本発明のインクジェット記録ヘッドは、一般的なプリント装置のほか、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、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録と様々な記録媒体に対して記録することが可能であって、記録における騒音が殆ど生じないと言った特徴を持つ。このようなことから、インクジェット記録装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として、広く採用されている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなど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、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなどが知られている。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを供給して発熱させることによりインクに熱エネルギーを与え、そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口から微小なインク滴を吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものであり、一般に、インク滴を吐出するためのインクジェット記録ノズルと、このノズルにインクを供給する供給系とを有している。
【０００４】
このようなインクジェット記録ヘッドを備えた記録装置は低コストで高品位な文字や画像が出力可能である。
【０００５】
従来から低価格でカラープリントが出力できる利点から、液体に膜沸騰を生じせしめ気泡の形成（発生、成長、消泡、消滅）に伴って、液滴を吐出させ、本願出願人であるキヤノン株式会社提案のバブルジェット方式の吐出原理に基づく、bubble jet方式（以下、ＢＪ方式と称す）が主流となったプリンタが市場の大半を占めている。このプリンタは、黒系液体としてのブラックインクおよびシアン、マゼンタ、イエローのカラー系液体を吐出する各ヘッド部に、共通してバブルジェット方式を用いている。
【０００６】
一般に各ヘッド部の吐出口は、数的には高画質の傾向から、６４個から増えて１２８個、２５６個等が用いられており、１インチ当たりの吐出口数で言うところの「ｄｐｉ」で、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ等の高密度で配置される。これらの吐出口に対して配置される電気熱変換体としての発熱体は、数μｓｅｃオーダーから１０μｓｅｃオーダーのパルス的な駆動によって応答して、膜沸騰による気泡を形成するが、高周波的で駆動できるため、高速プリント、高画質の形成を達成して、近年では単位時間当たりに駆動される発熱体が増加する傾向にある。
【０００７】
一方、前記バブルジェット方式の改良として、本願出願人が提案した新方式として、前記気泡を大気に連通させることで、液滴を一定化せしめ、微小液滴の吐出を可能にした大気連通方式、いわゆるbubble through jet方式（以下、ＢＴＪ方式と称す）を用いたプリンタが市場に投入されている。このプリンタも、前記プリンタ同様のブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色用のヘッド部を有し、それぞれＢＴＪ方式を共通して用いることで、微小液滴の安定吐出量の確保に基づく高画質プリントを達成している。このプリントの利点は以下の通りである。
【０００８】
銀塩写真と同等の高品位カラー記録を達成するためには、紙上でドットが見えない（粒状感が無い）程度に小ドット化することが必要であり、カラーインクの液滴は、約５ｐｌ（ピコリットル、１０-12リットル）、ドット径４０〜５０μｍ、解像度６００×１２００〜１２００×１２００ｄｐｉ（ｄｐｉは１インチ当たりのドット数を示す単位）程度に設定される。また、ブラックインクに関しても、文字の解像度やシャープネスを向上させることを考えると、小さな液滴により紙上に小さなドットを形成することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０１−２４２２５９号公報
【特許文献２】特開平０８−０４８０３５号公報
【特許文献３】特開平１０−１１９２７２号公報
【特許文献４】特開平１０−０４４４２０号公報
【特許文献５】特開平０５−２６１９４１号公報
【特許文献６】特開平０９−１９３４０５号公報
【特許文献７】特開平０９−０５２３６３号公報
【特許文献８】特開２０００−１６８０８８号公報
【特許文献９】特開平０６−３４４５７５号公報
【特許文献９】特開昭６０−１６１９７３号公報
【特許文献１０】特開昭６３−２２１１２１号公報
【特許文献１１】特開昭６４−９２１６号公報
【特許文献１２】特開平２−１４０２１９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】J.POLYMER SCI:Symposium No. 56 383-395(1976)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ブラックインクの場合、文字等の記録の他に、所定域全面を塗りつぶす、いわゆるベタ印字が行われることも多い。微小な液滴の吐出によってこのようなベタ印字を行う場合、吐出回数が多くなり記録時間が長くなる傾向にある。そこで、カラーインクに比べて大きな、液滴量３０ｐｌ、ドット径８０μｍ、解像度６００ｄｐｉ程度のブラックインクの液滴を形成して吐出させることが好ましい。
【００１２】
このように、カラーインク（シアン、マゼンタ、イエロー）とブラックインクとで液滴の大きさおよび量を変える場合、吐出口面積を増大させるか、流路設計を行うこと等が知られているが、プリンタ全体から見ると新たな課題が発生した。
【００１３】
すなわち、前記ＢＪ方式を用いたブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各ヘッド部に対して、カラーの微小滴形成を行うための設計を行うと、吐出速度や吐出量のばらつきが発生し、ブラックの液滴の紙面に対する着弾精度と同様のカラーインクの着弾精度か、もしくはそれより悪い傾向を示してしまう。
【００１４】
一方、前記ＢＴＪ方式を用いたブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各ヘッド部に対して、ブラックの液滴量を増加させようとすると、電気熱変換体のヒータを大きくし、かつ吐出口面積を大きくすることで対処可能ではあるが、駆動周波数を高めることができず、吐出時のミストが多くなってしまう。
【００１５】
また、前者、後者とも、ヘッド部単体の設計が可能であるものの、プリンタに用いて駆動する場合の単位時間当たりのヒータ駆動数が増加するにつれて、用いることのできるヒータ数に限界が発生し、高密度のヘッドを効率よく利用できなくなってしまった。しかも、吐出速度の所定レベル以上の確保と、吐出量の安定性の観点から見ても、ブラックとカラーの両者が、それぞれの目標を満足するレベルにプリンタとしてまとめることにも困難が発生した。無論、電源を大型化したり、複数電源を用いたりしてプリンタを設計することは可能であるが、極めて高価なものとなったり、プリンタ全体が大型化してしまうため、現実的ではない。
【００１６】
本発明者達は、このような検討から、吐出ヘッド単体ではなく、総合的見地から、ブラック系インクの吐出とカラー系インクの吐出を吐出量、吐出速度、安定性において追求したところ、吐出方式自体を異ならせることで、前述の相反する問題を解決できるという知見に至った。
【００１７】
また、プリンタに対するヘッド部のコンパクト性の観点および装着性の精度からのヘッド部の構成をより一層満足するための製造方法についても追求し、両者の基準面の共通化の知見を得て、これを得るに至った。
【００１８】
そこで本発明の目的は、ブラックインクを用いた高速記録と、カラーインクを用いた高密度かつ高品位記録とを達成でき、低コスト化や構成の小型化および簡略化が図れるインクジェット記録ヘッドおよび記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の特徴は、記録液に吐出エネルギーを付与する複数の記録素子と、吐出エネルギーを受容する記録液を貯留する複数の流路と、複数の流路に記録液を供給する供給口と、前記記録素子に対向して設けられた記録液を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板を複数備えてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、少なくとも１つの記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離と、他の記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離とが異なるとともに、両者の記録素子による液体吐出方式が異なるところにある。
【００２０】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離が相対的に長く、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離が相対的に短いことが好ましい。
【００２１】
また、記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出量が相対的に多く、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出量が相対的に少ないことが好ましい。
【００２２】
さらに、ブラックの液滴量より半分以下のカラーの液滴量を吐出するための第２の基板の第２の記録素子の配列密度を、ブラックの液滴量を吐出するための第１の基板の第１の記録素子の２倍の配列密度にすることにより、ブラック用の第１の記録素子とカラー用の第２の記録素子を同一周期で加熱駆動することができ、簡単な構成で、耐久性を落とすこと無く、高速印字が達成できる。
【００２３】
このような構成によると、ブラックの記録液は大液滴として吐出させることにより、ベタ印字などが高速で行える一方、カラーの記録液は小液滴として吐出させることにより、高精細の高品位記録が可能になる。
【００２４】
さらに、記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の記録素子による液体吐出方式が、記録素子の作動により記録液に発泡をもたらすとともに、該発泡により形成された気泡が消泡して消滅する吐出方式であり、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の記録素子による液体吐出方式が、記録素子の作動により記録液に発泡がもたらされる際に該発泡により形成された気泡が吐出口から外部に連通する吐出方式であることが好ましい。
【００２５】
この構成によると、カラーの記録液を吐出させた後、発泡圧は外部に逃げ、消泡時のメニスカスの振動が小さいため、リフィルが速やかに行われ、高速記録に寄与する。
【００２６】
複数の記録素子基板が、同一平面上に配置された実質的に同じ厚さの基板と、該基板上に積層されている吐出口形成部材とを有し、少なくとも１つの記録素子基板は、吐出口形成部材の高さが他の記録素子基板と異なっていることにより、記録素子と吐出口との間の距離が異なっていることが好ましい。
【００２７】
さらに本発明の他の特徴は、複数の記録素子基板のそれぞれが複数の記録素子を配した基板と該基板に積層されている吐出口形成部材とを有し、記録液を吐出する複数の吐出口が吐出口形成部材の光パターニングによって形成されているところにある。
【００２８】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離が１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出速度をＶBk、吐出量をＶｄBkとし、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出速度をＶCl、吐出量をＶｄClとしたとき、
ＶCl＞ＶBk≧８ｍ／ｓｅｃ
かつ
ＶｄBk＞ＶｄCl
であることが好ましい。
【００３０】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の記録素子と吐出口との間の距離をＯＨBk、記録素子と吐出口形成部材との間の距離をｈBkとし、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の記録素子と吐出口との間の距離をＯＨCl、記録素子と吐出口形成部材との間の距離をｈClとしたとき、
ｈBk＞ｈCl
かつ
ＯＨBk＞ｈBk×２
であることが好ましい。
【００３１】
本発明の記録装置は、前記したいずれかの構成のインクジェット記録ヘッドと、複数の記録素子基板にそれぞれ記録液を供給する複数のインクタンクとを有している。
【００３２】
複数の記録素子基板の複数の記録素子に供給される電気的エネルギーが同一の電源から供給されることが好ましい。
【００３３】
複数の記録素子基板が同一の基材に実装されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によると、１つのインクジェット記録ヘッドに、記録素子と吐出口との間の距離が異なる複数の記録素子基板が設けられているため、インクジェット記録ヘッドを複数個用意することなく、異なる吐出方式で異なる量の記録液を吐出させることができる。従って、ブラックインクは大きな液滴を形成し、カラーインクは小さな液滴を形成して、ブラックインクによる記録を高速かつ高効率化するとともに、カラーインクによる記録を高品質化することができる。しかも、構成が簡単で、大型化を招くおそれがなく、製造コストを低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１における記録ヘッドカートリッジの斜視図である。
【図２】図１に示す記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施例１における記録素子基板の構成を示す一部切り欠き説明斜視図である。
【図４】本発明の実施例１における他の記録素子基板の構成を示す一部切りかき説明斜視図である。
【図５】本発明の実施例１における記録素子ユニットの要部分解模式断面図である。
【図６】本発明の実施例１における記録素子ユニットの要部拡大断面図である。
【図７】本発明の実施例１における記録素子ユニットの要部拡大分解斜視図である。
【図８】２通りのインク吐出方式を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施例１における記録素子基板および第１のプレートの拡大断面図である。
【図１０】インク流路、オリフィス部形成前の基板の模式的斜視図である。
【図１１】溶解可能なインク流路パターンを形成した基板の模式図である。
【図１２】被覆樹脂層を形成した基板の模式図である。
【図１３】被覆樹脂層にインク吐出口のパターン露光を行っている基板の模式図である。
【図１４】パターニングされた被覆樹脂層を現像した基板の模式図である。
【図１５】溶解可能な樹脂パターンを溶出した基板の模式図である。
【図１６】インク供給部材を配置した基板の模式図である。
【図１７】本発明の実施例２の第２の記録素子基板の説明図である。
【図１８】本発明の実施例２の第２の記録素子基板を用いた記録ヘッドカートリッジの斜視図である。
【図１９】本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
図１〜図４は、本発明が実施もしくは適用される好適なヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インクタンクのそれぞれの構成およびそれぞれの関係を説明する図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素の説明を行う。
【００３８】
本実施形態の記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）は、図１，２よりわかるように、記録ヘッドカートリッジを構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジは、記録ヘッドと、記録ヘッドに着脱自在に設けられたインクタンクとから構成されている。記録ヘッドは、インクタンクから供給されるインク（記録液）を、記録情報に応じて吐出口から吐出する。
【００３９】
この記録ヘッドカートリッジは、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ（不図示）の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。インクタンクはブラックのインク用、シアンのインク用、マゼンタのインク用、イエローのインク用の４つが設けられている。このようにインクタンクのそれぞれが記録ヘッドに対してシールゴムＨ１８００側に着脱自在であり、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、インクジェット記録装置における印刷のランニングコストが低減される。
【００４０】
次に、記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素毎に順を追ってさらに詳しく説明する。
【００４１】
（１）記録ヘッド
記録ヘッドＨ１００１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（記録素子）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型の記録ヘッドである。
【００４２】
記録ヘッドＨ１００１は、図２の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニット（記録液供給手段）Ｈ１００３とタンクホルダーＨ２０００から構成されている。
【００４３】
さらに、記録素子ユニットＨ１００２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレート（第１の支持部材）Ｈ１２００、電気配線テープ（可撓性の配線基板）Ｈ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、第２のプレート（第２の支持部材）Ｈ１４００で構成されており、また、インク供給ユニットＨ１００３は、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、ジョイントシール部材Ｈ２３００、フィルターＨ１７００、シールゴムＨ１８００から構成されている。
【００４４】
（１−１）記録素子ユニット
図３は、第１の記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第１の記録素子基板Ｈ１１００は、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０の片面に、インクを吐出するための複数の記録素子（電気熱変換素子）Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線が、成膜技術により形成されている。そして、この電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応する複数のインク流路と複数の吐出口Ｈ１１０７とがフォトリソグラフィ技術により形成されるとともに、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２が反対側の面（裏面）に開口するように形成されている。また、記録素子基板Ｈ１１００は第１のプレートＨ１２００に接着され固定されており、ここにインク供給口Ｈ１１０２が形成されている。さらに、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着され固定されており、この第２のプレートＨ１４００を介して、電気配線テープＨ１３００が記録素子基板Ｈ１１００に対して電気的に接続されるように保持されている。この電気配線テープＨ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線と、この電気配線部に位置しプリンタ本体からの電気信号を受け取る外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有し、この外部信号入力端子Ｈ１３０１は、インク供給部材Ｈ１５００の背面側に位置決めされ固定されている。
【００４５】
インク供給口Ｈ１１０２は、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成されている。すなわち、Ｓｉ基板Ｈ１１１０が、ウエハー面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等）による異方性エッチングで、約５４．７度の角度でエッチングを進行させ得る。これにより所望の深さにエッチングを行い、長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０２を形成する。インク供給口Ｈ１１０２を挟んで両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は、成膜技術により形成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されており、電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が熱超音波圧着法で形成されている。そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８が形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して吐出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク供給口Ｈ１１０２から供給されたインクは電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱作用により発生した気泡により吐出口Ｈ１１０７から吐出される。
【００４６】
また図４は第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は３色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されており、それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３とインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。第１の記録素子基板Ｈ１１００と同じようにＳｉ基板Ｈ１１１０にインク供給口Ｈ１１０２や電気熱変換素子Ｈ１１０３、電気配線、電極Ｈ１１０４などが形成されておりその上に樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりインク流路やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。そして、第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている次に第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍ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の材料は、アルミナに限られることなく、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の材料は、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。第１のプレートＨ１２００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのインク連通口Ｈ１２０１と、第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するためのインク連通口Ｈ１２０１が形成されており、記録素子基板のインク供給口Ｈ１１０２が第１のプレートＨ１２００のインク連通口Ｈ１２０１にそれぞれ対応し、かつ、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１はそれぞれ第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定されている。接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、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の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、この第１の接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００４７】
電気配線テープＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１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。この電気配線テープＨ１３００は、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を組み込むための複数のデバイスホール（開口部）Ｈ１，Ｈ２と、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極Ｈ１１０４に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この電気配線テープＨ１３００の端部に位置しプリンタ本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００と電気的接続をおこなうための電極端子部を有しており、この電極端子部と電極リードＨ１３０２とは連続した銅箔の配線パターンでつながっている。この電気配線テープＨ１３００は、例えば、配線が２層構造をなし表層がレジストフィルムによって覆われているフレキシブル配線基板からなる。この場合、外部信号入力端子Ｈ１３０１の裏面側（外面側）には、補強板が接着され、平面性向上が図られている。補強板としては、例えば０．５〜２ｍｍのガラスエポキシ、アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用される。
【００４８】
電気配線テープＨ１３００と第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板の電極Ｈ１１０４上のバンプＨ１１０５と、電気配線テープＨ１３００の電極リードＨ１３０２とが、熱超音波圧着法により電気接合される。
【００４９】
第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されている。ただし、第２のプレートＨ１４００の材料は、これらに限定されるものではなく、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１および第１のプレートＨ１２００と同等の線膨張率を有し、かつ、それらの熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する材料であってもよい。
【００５０】
そして、第２のプレートＨ１４００は、第１のプレートＨ１２００に接着固定された第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状である。また、第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００を平面的に電気接続できるように、第１のプレートＨ１２００に第２の接着層Ｈ１２０３により接着されており、電気配線テープＨ１３００の裏面が第３の接着層Ｈ１３０６により接着固定される。
【００５１】
第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００の電気接続部分は、第１の封止剤（不図示）および第２の封止剤により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープの電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部の表側を封止している。
【００５２】
さらに電気配線テープＨ１３００の端部にプリンタ本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００が、異方性導電フィルム等を用いて熱圧着され電気的に接続されている。
【００５３】
そして電気配線テープＨ１３００は、第２のプレートＨ１４００に接着されると同時に、第１のプレートＨ１２００および第２のプレートＨ１４００の一側面に沿って折り曲げられ、第１のプレートＨ１２００の側面に第３の接着層Ｈ１３０６により接着される。第２の接着剤は、粘度が低く、接触面に薄い第２の接着層Ｈ１２０３を形成し得るとともに、耐インク性を有するものが好ましい。また、第３の接着層Ｈ１３０６は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１００μｍ以下の熱硬化接着剤層である。
【００５４】
（１−２）インク供給ユニット（記録液供給手段）
インク供給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。
【００５５】
図１、図２に示すように、インクタンクを着脱自在に保持するインク供給部材Ｈ１５００は、インクタンクから記録素子ユニットＨ１００２にインクを導くためのインク供給ユニットＨ１００３の一構成部品であり、流路形成部材Ｈ１６００が超音波溶着されて、インクタンクから第１のプレートＨ１２００に至るインク流路Ｈ１５０１が形成されている。また、インクタンクと係合するジョイント部には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルターＨ１７００が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴムＨ１８００が装着されている。
【００５６】
また、記録ヘッドカートリッジをインクジェット記録装置本体のキャリッジに装着位置に案内するための装着ガイドＨ１６０１、記録ヘッドカートリッジをヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部、キャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部Ｈ１５０９、Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部Ｈ１５１０、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５１１を備えている。また、記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００を位置決め固定する端子固定部Ｈ１５１２を有し、端子固定部Ｈ１５１２およびその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部Ｈ１５１２を有する面の剛性を高めている。
【００５７】
（１−３）記録ヘッドユニットとインク供給ユニットの結合
先述の図２に示した通り、記録ヘッドは、記録素子ユニットＨ１００２をインク供給ユニットＨ１００３に結合しさらにタンクホルダーＨ２０００と結合することにより完成する。結合は以下のように行われる。
【００５８】
記録素子ユニットＨ１００２のインク連通口（第１のプレートＨ１２００のインク連通口Ｈ１２０１）とインク供給ユニットＨ１００３のインク連通口（流路形成部材Ｈ１６００のインク連通口Ｈ１６０２）とを、インクがリークしないように連通させるため、ジョイントシール部材Ｈ２３００を介してそれぞれの部材を圧着するようビスＨ２４００で固定する。この際同時に、記録素子ユニットＨ１００２はインク供給ユニットのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の基準位置に対して正確に位置決めされ固定される。
【００５９】
そして記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００はインク供給部材Ｈ１５００の一側面に、端子位置決めピン（２ヶ所）と端子位置決め穴（２ヶ所）により位置決めされ、固定される。固定方法としては、例えば、インク供給部材Ｈ１５００に設けられた端子位置決めピンをかしめることにより固定されるが、その他の固定手段を用いて固定しても良い。
【００６０】
さらにインク供給部材Ｈ１５００のタンクホルダーとの結合穴および結合部をタンクホルダーＨ２０００に嵌合させ結合することにより、記録ヘッドＨ１００１が完成する。すなわち、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００、シールゴムＨ１８００から構成されるタンクホルダー部と、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、配線基板Ｈ１３００、第２のプレートＨ１４００から構成される記録素子部とを接着等で結合することにより、記録ヘッドが構成されている。その完成図を図８に示している。
【００６１】
（２）記録ヘッドカートリッジ
先述のように、各インクタンクの内部には、対応する色のインクが収納されている。また、それぞれのインクタンクには、インクタンク内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク連通口が形成されている。例えばインクタンクが記録ヘッドに装着されると、インクタンクのインク連通口が記録ヘッドのジョイント部に設けられたフィルターＨ１７００と圧接され、インクタンク内のインクがインク連通口から記録ヘッドのインク流路Ｈ１５０１を介して第１のプレートＨ１２００を通り第１の記録素子基板Ｈ１１００に供給される。
【００６２】
そして、電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７のある発泡室にインクが供給され、電気熱変換素子Ｈ１１０３に与えられる熱エネルギーによって被記録媒体である記録用紙に向けて吐出される。
【００６３】
［実施例１］
本発明の実施例１について図５〜１２を参照して説明する。
【００６４】
図５は記録素子ユニットＨ１００２の要部分解模式断面図、図６は要部模式断面図である。
【００６５】
図５に示すように、電気配線テープＨ１３００は、ボンディング部周辺が３層構造になっており、表側にポリイミドのベースフィルムＨ１３００ａ、中間に銅箔Ｈ１３００ｂ、裏側にソルダーレジストＨ１３００ｃという構成である。この電気配線テープＨ１３００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００が挿入されるデバイスホール（開口部）Ｈ１と、第２の記録素子基板Ｈ１１０１が挿入されるデバイスホールＨ２が設けられ、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１のバンプＨ１００５と接続されるインナーリード（電極リード）Ｈ１３０２が金メッキされて露出している。
【００６６】
以下、本実施例の記録素子ユニットの製造方法を図９および図１０を参照して工程順に説明する。
【００６７】
まず、第１および第２の記録素子基板の製造方法を示す。
【００６８】
図１０から図１６は、第１，２の記録素子基板（インクジェット記録ヘッド）の基本的な態様を示すための摸式図であり、本発明に係わるインクジェット記録ヘッドの構成とその製作手順の一例が示されている。
【００６９】
まず、本態様においては、例えば図１０に示されるような、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等からなる基板１が用いられる。
【００７０】
このような基板１は、液流路構成部材の一部として機能し、また、後述のインク流路およびインク吐出口を形成する材料層の支持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等に特に限定されることなく使用できる。上記基板１上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等のインク吐出エネルギー発生素子２が所望の個数配置される。このような、インク吐出エネルギー発生素子２によって記録液小滴を吐出させるための吐出エネルギーがインク液に与えられ、記録が行われる。ちなみに、例えば、上記インク吐出エネルギー発生素子２として電気熱変換素子が用いられる時には、この素子が近傍の記録液を加熱することにより、記録液に状態変化を生起させ吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられる時は、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生される。
【００７１】
なお、これらの素子２には、これら素子を動作させるための制御信号入力用電極８が接続されている。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生素子の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層が設けられるが、もちろん本発明においてもこのような機能層を設けることは一向に差し支えない。
【００７２】
図１０において、インク供給のための開口部３を基板１上に予め設けておき、基板後方よりインクを供給する形態を例示した。該開口部３の形成においては、基板１に穴を形成できる手段であれば、いずれの方法も使用できる。例えば、ドリル等機械的手段にて形成しても構わないし、レーザー等の光エネルギーを使用しても構わない。また、基板１にレジストパターン等を形成して化学的にエッチングしても構わない。
【００７３】
もちろん、インク供給口を基板１に形成せず、樹脂パターンに形成し、基板１に対してインク吐出口と同じ面に設けてもよい。
【００７４】
次いで、図１１に示すように、上記インク吐出エネルギー発生素子２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂にてインク流路パターン４を形成する。最も一般的な手段としては感光性材料にて形成する手段が挙げられるが、スクリーン印刷法等の手段にても形成は可能である。感光性材料を使用する場合においては、インク流路パターンが溶解可能であるため、ポジ型レジストか、あるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能である。
【００７５】
レジスト層の形成の方法としては、基板上にインク供給口を設けた基板を使用する場合には、該感光性材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴなどのフィルム上に塗布、乾燥してドライフィルムを作成し、ラミネートによって形成することが好ましい。上述のドライフィルムとしては、ポリメチルイソプロピルケトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系光崩壊性高分子化合物を好適に用いることができる。というのは、これら化合物は、光照射前は高分子化合物としての特性（被膜性）を維持しており、インク供給口３上にも容易にラミネート可能であるためである。
【００７６】
また、インク供給口３に後工程で除去可能な充填物を配置し通常のスピンコート法、ロールコート法等で被膜を形成しても構わない。
【００７７】
このように、インク流路をパターニングした溶解可能な樹脂材料層４上に、図１２に示すように、さらに被覆樹脂層５を通常のスピンコート法、ロールコート法等で形成する。ここで、該樹脂層５を形成する工程において、溶解可能な樹脂パターンを変形せしめない等の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂層５を溶剤に溶解し、これをスピンコート、ロールコート等で溶解可能な樹脂パターン４上に形成する場合、溶解可能な樹脂パターン４を溶解しないように溶剤を選択する必要がある。
【００７８】
次に、本実施例に用いる被覆樹脂層５について説明する。被覆樹脂層５としては、インク吐出口３をフォトリソグラフィで容易にかつ精度よく形成できることから、感光性のものが好ましい。このような感光性被覆樹脂層５は、構造材料としての高い機械的強度、基板１との密着性、耐インク性と、同時にインク吐出口の微細なパターンをパターニングするための解像性が要求される。このため、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物が構造材料として優れた強度、密着性、対インク性を有し、かつ前記エポキシ樹脂が常温にて固体状であれば、優れたパターニング特性を有する。
【００７９】
まず、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較して高い架橋密度（高Ｔｇ）を有するため、構造材として優れた特性を示す。また、常温にて固体状のエポキシ樹脂を用いることで、光照射によりカチオン重合開始剤より発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑えられ、優れたパターニング精度、形状を得ることができる。
【００８０】
溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程は、常温で固体状の被覆樹脂を溶剤に溶解し、スピンコート法で形成することが望ましい。
【００８１】
薄膜コーティング技術であるスピンコート法を用いることで、被覆樹脂層５は均一にかつ精度良く形成することができ、従来方法では困難であったインク吐出圧力発生素子２とオリフィス間の距離を短くすることができ、小液滴吐出を容易に達成することができる。
【００８２】
ここで、被覆樹脂層５を溶解可能な樹脂層４上にフラットに形成するために、スピンコート時に被覆樹脂を溶剤に対して３０〜７０ｗｔ％の濃度で、さらに好ましくは４０〜６０ｗｔ％の濃度で溶解させることにより被覆樹脂層５表面をフラットにすることが可能となる。
【００８３】
本実施例に用いる固体状のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの、含ブロモスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはｏ−クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、特開昭６０−１６１９７３号公報、特開昭６３−２２１１２１号公報、特開昭６４−９２１６号公報、特開平２−１４０２１９号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ樹脂等があげられる。
【００８４】
上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩［J.POLYMER SCI:Symposium No. 56 383-395(1976)参照］や旭電化工業株式会社のＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０等が挙げられる。
【００８５】
次いで、上記化合物からなる感光性被覆樹脂層５に対して、図１３に示すように、マスク６を介してパターン露光を行う。本態様の感光性被覆樹脂層５は、ネガ型であり、インク吐出口を形成する部分をマスクで遮蔽する（むろん、電気的な接続を行う部分も遮蔽する。図示せず。）。
【００８６】
パターン露光は、使用する光カチオン重合開始剤の感光領域に合わせて紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光、電子線、Ｘ線などから適宜選択することができる。
【００８７】
本実施例のノズル材は、配線や、記録素子がパターニングされたＳｉウエハー上に樹脂をスピンコートで塗布し、その後パターニングして形成する。
【００８８】
本実施例において使用されるノズル材の樹脂分はＢｋ、カラー用で同じであり、それぞれ溶媒、粘度を変え、異なるＯＨを実現している。
【００８９】
詳しく記すと、カラー用ノズル材は、エポキシ樹脂分約６０％にＭＩＢＫ、ジグライム等の溶媒を混ぜ、粘度を約６０（ｍＰａ・ｓ）程度にし、１回スピンコートすることで、約２５μｍのＯＨを実現している。また、Ｂｋに関しては、エポキシ樹脂分約６０％にキシレン等を溶媒とし、粘度を約１２０（ｍＰａ・ｓ）とし、３回重ねてスピンコートすることで、約７５μｍのＯＨを実現している。スピンコート後は、Ｂｋ、カラーとも同様の装置でパターニングし、ヘッドにしていく。
【００９０】
このように、Ｂｋ，カラーのウエハー（ウエハー厚は同じ）、ノズル材は異なるものの、同じスピンナーでのノズル材塗布、同様の露光機でのパターニングが可能であり、工程としては、専用のものを用いる必要は無く、異なるＯＨを同一の工程で作製することが可能となる。
【００９１】
ここで、これまでの工程は、すべて従来のフォトリソグラフィ技術を用いて位置合わせが可能であり、オリフィスプレートを別途作成し基板と張り合せる方法に比べて、格段に精度をあげることができる。こうしてパターン露光された感光性被覆樹脂層５は、必要に応じて反応を促進するために、加熱処理を行ってもよい。ここで、前述のごとく、感光性被覆樹脂層は常温で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン露光で生じるカチオン重合開始種の拡散は制約を受け、優れたパターニング精度、形状を実現できる。
【００９２】
次いで、パターン露光された感光性被覆樹脂層５は、適当な溶剤を用いて現像され、図１４に示すように、インク吐出口を形成する。ここで、未露光の光性被覆樹脂層の現像時に同時にインク流路を形成する溶解可能な樹脂パターン４を現像することも可能である。ただし、一般的に、基板１上には複数の同一または異なる形態のヘッドが配置され、切断工程を経てインクジェット記録ヘッドとして使用されるため、切断時のごみ対策として、図１４に示すように感光性被覆樹脂層５のみを選択的に現像することにより、インク流路を形成する樹脂パターン４を残し（液室内に樹脂パターン４が残存するため切断時に発生するゴミが入り込まない）、切断工程後に樹脂パターン４を現像することも可能である（図１５）。また、この際、感光性被覆樹脂層５を現像する時に発生するスカム（現像残渣）は、溶解可能な樹脂層４と共に溶出されるためノズル内には残渣が残らない。
【００９３】
前述したように架橋密度を上げる必要がある場合には、この後、インク流路およびインク吐出口が形成された感光性被覆樹脂層５を還元剤を含有する溶液に浸漬および加熱することにより後硬化を行う。これにより、感光性被覆樹脂層５の架橋密度はさらに高まり、基板に対する密着性および耐インク性は非常に良好となる。もちろん、この銅イオン含有溶液に浸漬加熱する工程は、感光性被覆樹脂層５をパターン露光し、現像してインク吐出口を形成した直後に行っても一向にさしつかえなく、その後で溶解可能な樹脂パターン４を溶出しても構わない。また浸漬、加熱工程は、浸漬しつつ加熱しても構わないし、浸漬後に加熱処理を行っても構わない。
【００９４】
このような還元剤としては、還元作用を有する物質であれば有用であるが、特に銅トリフラート、酢酸銅、安息香酸銅など銅イオンを含有する化合物が有効である。前記化合物の中でも、特に銅トリフラートは非常に高い効果を示す。さらに前記以外にアスコルビン酸も有用である。
【００９５】
このようにして形成したインク流路およびインク吐出口を形成した基板に対して、インク供給のための部材７およびインク吐出圧力発生素子を駆動するための電気的接合（図示せず）を行ってインクジェット記録ヘッドが形成される（図１６）。
【００９６】
本実施態様では、インク吐出口の形成をフォトリソグラフィによって行ったが、本発明はこれに限ることなく、マスクを変えることによって、酸素プラズマによるドライエッチングやエキシマレーザーによってもインク吐出口を形成することができる。エキシマレーザーやドライエッチングによってインク吐出口を形成する場合には、基板が樹脂パターンで保護されてレーザーやプラズマによって傷つくことがないため、精度と信頼性の高いヘッドを提供することも可能となる。さらに、ドライエッチングやエキシマレーザー等でインク吐出口を形成する場合は、被覆樹脂層５は感光性のもの以外にも熱硬化性のものも適用可能である。本実施例に使用される記録素子基板は、Ｈ１１００、Ｈ１１０１（カラー、Ｂｋ）ともほぼ同じ厚みのＳｉウエハー（厚み約６２５μｍ）を用いており、記録素子、配線がパターニングされ、ノズル材がパターニングされたウエハー状態で、各記録素子基板上に設けられた、電気接点用パッドの上に、バンプを形成する。その後、ウエハーを切断し、各々の記録素子基板に分割する。
【００９７】
本実施例において、第２のプレートＨ１４００は、事前に第１のプレートＨ１２００上に接着剤により貼りつけられている。この第２のプレートＨ１４００には、第１、第２の記録素子基板が入るような穴が設けられている。
【００９８】
次に、貼りつけ装置に位置決めされ、固定された、前記第１のプレートＨ１２００の、第１の録素子基板Ｈ１１００が貼りつけられるべきところに、エポキシ系ＵＶ／熱硬化型接着剤を塗布し、前記貼りつけ装置に具されたカメラにより、第１の記録素子基板Ｈ１１００に設けられたアライメントマークを画像処理し、位置を決め、貼り付ける。そのとき、前記接着剤は前記第１の記録素子基板Ｈ１１００より少しはみ出すように塗布しておき、貼りつけ後、貼りつけ装置で第１の記録素子基板Ｈ１１００を押えながら、ＵＶ光を照射し、前記接着剤を仮硬化させ、貼りつけた前期第１の記録素子基板Ｈ１１００が動かなくなるようにしておく。次に、第２の記録素子基板を同様の方法で前記第１のプレート１２００に貼りつけ、仮硬化を行う。この時、本実施例の第１、第２の記録素子基板は基本的に基板の厚み（ノズル材を除く部分）が同じなので、アライメントのカメラの一部は、共通で使用することが可能である。その後、オーブンに入れ、熱で前記接着剤を硬化させる。
【００９９】
次に、前記第１、第２の記録素子基板Ｈ１１００、Ｈ１１０１、第２のプレートＨ１４００が貼りつけられた代のプレートＨ１２００の、第２のプレート上に、前記第１及び第２の記録素子基板の電気接点部と位置決めを（本実施例においては画像処理を行った）行い、電気配線テープＨ１３００を接着剤を用いて貼りつけ、前記記録素子基板に設けられたバンプと、前記電気配線テープＨ１３００に設けられた電極リードを熱超音波法により電気接合する。本実施例において、第２のプレートは厚みが同じ第１と第２の記録素子基板のバンプと電気配線テープの電極リードが適当な位置に来るような厚みとなっている。
【０１００】
さらに、記録素子基板Ｈ１１００の電極Ｈ１１０４上のバンプＨ１１０５と、電気配線テープＨ１３００の電極リードＨ１３０２との接合部を樹脂により封止して、インク等でショートしないようにしている。
【０１０１】
図７には、図２に示されている第１，２のプレートＨ１２００，Ｈ１４００、第１，２の記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１、電気配線テープＨ１３００を拡大した分解図および断面図を示している。図５〜７を参照して本実施例の構成をより詳細に説明する。
【０１０２】
本実施例において、第１のプレートＨ１２００および第２のプレートＨ１４００はアルミナ製であり、電気配線テープ（フレキシブルプリント基板）Ｈ１３００は、前記の通り、ベースフィルム、銅箔配線、ソルダーレジストの三層構造であり、デバイスホールＨ１，Ｈ２が設けられ、金メッキされた電極リードＨ１３０２が露出している。
【０１０３】
本実施例の第２のプレートＨ１４００は、単一の板状の部材であり、記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１が挿入されるための穴が２ヶ所設けられており、第１のプレートＨ１２００に接着されて固定されている。また、電気配線テープＨ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１を露出するために形成されたデバイスホールＨ１，Ｈ２を除く領域の全面が、第３の接着層Ｈ１３０６により第２のプレートＨ１４００に接着されている。
【０１０４】
本実施例のインクジェット記録装置においては、ブラックヘッドと、カラーヘッドの両方を同一の支持基板上に組付けて一体化しているので、お互いのヘッドのインクの着弾位置の修正が不要である。
【０１０５】
本実施例では、前記した構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、第１の記録素子基板Ｈ１１００を用いてブラックインクを吐出させ、第２の記録素子基板Ｈ１１０１を用いて、シアン、マゼンタ、イエローの３色のカラーインクを吐出させる。
【０１０６】
また、第１の記録素子基板Ｈ１１００のノズル構成は、片側３００ｄｐｉでインク供給路の両側にノズルが千鳥状に配置され、６００ｄｐｉの記録素子が構成されている。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、１つの基板にインク供給口Ｈ１１０２が３つ設けられ、シアン、マゼンタ、イエローの吐出口Ｈ１１０７が、片側６００ｄｐｉで千鳥状に配置され、１２００ｄｐｉの記録素子が構成されている。本実施例のインクジェット記録ヘッドでは、ブラック用とカラー用の２つの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を非常に高精度に配置するため、１枚の第１のプレートＨ１２００上に両記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を搭載している。また、記録装置本体からの電源やデータ等の供給を行うための電気コンタクト基板Ｈ２２００や電気配線テープＨ１３００を、２つの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１で共用するようにして、部品点数削減および低コスト化を図っている。
【０１０７】
本実施例のインクジェット記録ヘッドは、記録装置本体のキャリッジに装着され、キャリッジに設けられた電気接点と、インクジェット記録ヘッドに設けられた電気コンタクト基板Ｈ２２００とが、電気的に接続される。本実施例の両記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１は、ブラック用とカラー用とで吐出量が異なるように構成されている。図８は、第１の記録素子基板および第２の記録素子基板の吐出方式を説明する説明図である。なお、図中において第１の記録素子基板および第２の記録素子基板は同一の電源に接続されており、かつ同一平面（点線）上に配置されている構成を示す。
【０１０８】
本実施例の第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、吐出量を安定させ高画質カラー印字を行うために、いわゆるバブルスルージェット方式（ＢＴＪ方式）のインクジェット記録方式を採用している。
【０１０９】
通常のバブルジェット方式（ＢＪ方式）の場合、図８に示すように、吐出口−記録素子間距離（吐出口大気側端と記録素子の最短距離）ＯＨが比較的長く、記録素子（電気熱変換素子）Ｈ１１０３の加熱によるインク発泡時に、この気泡ＡはインクＩ中に発生しこのインクＩに封じ込められた状態で存在する。これに対し、ＢＴＪ方式の場合、図８に示すように、吐出口−記録素子間距離ＯＨが比較的短いため、記録素子Ｈ１１０３の加熱によるインク発泡時に、インクを吐出させるとともにこの気泡ＡはインクＩ中から吐出口Ｈ１１０７を介して外部に連通する。
【０１１０】
このＢＴＪ方式のノズルは、吐出口面積ＳＯ×吐出口−記録素子間距離（ＯＨ）が吐出量Ｖｄと実質的に等しい。例えば、吐出量Ｖｄ＝約５ｐｌとする場合、吐出口−記録素子間距離ＯＨ＝２５μｍ、吐出口面積ＳＯ＝２００μｍ2（直径φ＝約１６μｍ）とすればよい。
【０１１１】
一方、第１の記録素子基板Ｈ１１００は、ブラックインクの印字が美しく見え、かつ印字速度を高速にするために、インクの吐出量Ｖｄを約３０ｐｌにしている。ＢＴＪ方式によりこの吐出量を達成するためには、吐出口−記録素子間距離ＯＨ＝２５μｍのとき、吐出口面積ＳＯ＝１２００μｍ2（直径φ＝約３９μｍ）とする必要がある。このようなノズル構成にする場合、所望の吐出量を達成するためには、３５μｍ×３５μｍ程度の大型の記録素子（電気熱変換素子）Ｈ１１０３を用いなければならない。また、吐出口Ｈ１１０７が記録素子Ｈ１１０３よりも大きくなるので、吐出される液滴の直進性が失われる。吐出口−記録素子間距離ＯＨを大きくすれば吐出口面積ＳＯを小さくすることができるが、流路抵抗が大きくなるため、さらに大きな記録素子Ｈ１１０３が必要となり、省エネルギーの観点から好ましくない。そこで本実施例では、ブラック用の第１の記録素子基板Ｈ１１００は、ＢＴＪ方式ではなく通常のＢＪ方式を採用している。そして、吐出口−記録素子間距離ＯＨ＝７０〜８０μｍ程度、吐出口面積ＳＯ＝６００〜８００μｍ2程度の寸法にしている。
【０１１２】
また、本実施例において、先に述べたようにブラック用と、カラー用で、記録素子の配置密度がそれぞれ、片側３００ｄｐｉ（両側６００ｄｐｉ）と片側６００ｄｐｉ（両側１２００ｄｐｉ）と異なっている。これは、ブラック、カラーとも吐出量がそれぞれ約３０ｐｌ、約５ｐｌと異なるものの、どちらも同時に最速（１パス）で印字可能なようにする為である。
【０１１３】
また、インクの吐出量が大きく異なるが、ブラックインクは被記録媒体上であまり広がらないような組成にし、カラーは比較的被記録媒体上で広がる（にじみ率が大きい）組成にして用いている。
【０１１４】
例えば、本実施例に用いたブラック、カラーインクの物性値は、
ブラック： 粘度 約２（Ｐａ・ｓ）、 表面張力 約４０（Ｎ／ｍ）
カラー ： 粘度 約２（Ｐａ・ｓ）、 表面張力 約３０（Ｎ／ｍ）
と言うものを用いた。
【０１１５】
しかし、本発明のインクジェット記録ヘッドに用いられるインクは、上記物性値のインクに限るものではない。
【０１１６】
そして、このようなバブルジェット記録方式のプリントヘッドにおいては、電気熱変換体からの余剰の熱によりヘッドの温度が上昇し、インクの温度が上昇し、インク物性（おもに粘度）が変化することにより吐出状態が変化することがある。また、低温の環境においてはインクの粘度が高く吐出しづらくなることも知られている。これらの温度変化に対し、電気熱変換体に加わる熱量をコントロールしたり、プリントヘッドに加熱用素子を設けたりすることにより温度変化を抑える方法が知られている。しかし、ブラック用の第１の記録素子基板とカラー用の第２の記録素子基板では前述の通り電気熱変換体の大きさが異なり、また、基板サイズが異なることからそれぞれ別々の温度制御が必要であり構成が複雑である、という問題があった。
【０１１７】
しかし、ブラック用の第１の記録素子基板とカラー用の第２の記録素子基板とを熱伝導率の高い同一の支持基板上に接着することで、それぞれの基板温度を共通化することができ構成を単純化することができる。
【０１１８】
なお、吐出速度に関しては、着弾精度および初期吐出特性を満足することを考えると８ｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましい。
【０１１９】
また、前述の吐出量と吐出速度とを満足するためには吐出口−記録素子間距離ＯＨは１００μｍ以下であることが望ましい。
【０１２０】
図９に示すように、本実施例のインクジェット記録ヘッドでは、同一のプレート（第１のプレートＨ１２００）上に、カラーインク用のＢＴＪ方式の記録素子基板Ｈ１１０１と、ブラックインク用の通常のＢＪ方式の記録素子基板Ｈ１１００とを搭載している。この両記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１は、インク吐出方式も、インク吐出量も異なるため、駆動させるための投入エネルギーが異なる。しかし、この記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１に供給される電源電圧は同じである。これは、記録装置本体に装着される電源が単一である方が低コストで済むからである。
【０１２１】
同じ電源電圧で各記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の記録素子Ｈ１１０３に電流を流し、インクを膜沸騰を発生させ、異なる体積のインクを吐出させるために、本実施例のインクジェット記録ヘッドでは、記録素子Ｈ１１０３に電流を流す時間（パルス幅）を変えて駆動している。
【０１２２】
本実施例において、Ｂｋ、カラーともチップの駆動電圧は、１９（Ｖ）である。また、Ｂｋのヒータサイズは、３７μｍ□、吐出口は丸型で径は約φ２５μｍであり、カラーのヒータサイズは、２６μｍ□、吐出口は丸型で径は約φ１６μｍである。
【０１２３】
上記ヘッドの駆動パルス幅は、シングルパルス相当で、Ｂｋが約１．４〜３μｓ程度であり、カラーが約０．６〜１．１μｓ程度である。このパルス幅は、ヒータボードの成膜の状態や、ヒータの駆動本数によりそれぞれ適正な値が、プリンタ内に記憶されたパルステーブルから引き出され使用される。このテーブル値を引き出す為には、製造工程中で、それぞれのインクジェット記録ヘッドの抵抗値や、吐出させるぎりぎりのパルス幅等を測定し、インクジェット記録ヘッドに具されたＲＯＭに書き込み、インクジェット記録装置で読み出してもよいし、インクジェット記録装置上で、インクジェット記録ヘッドのヒータ抵抗値等を読み取り、適正なパルスを与えるなどしても良い。
【０１２４】
一般的に、パルス幅（Ｐｗ）と、吐出速度（ｖ）との相関関係は、パルス幅（Ｐｗ）が短くなるにつれ、吐出速度（ｖ）が下がってくる。
【０１２５】
従って本実施例においては、吐出の特性を合わせる為、ダブル（ｗ）パルスを採用している。以下に数点例をあげる。
【０１２６】
この時ダブルパルスは、プレパルス−休み時間−メインパルスの関係で表記する。単位は全て（μｓ）である。
【０１２７】
Ｂｋ カラー
シングル ダブル シングル ダブル
1.5 0.542-1.583-1.167 0.625 0.250-0.417-0.500
2.0 0.479-1.146-1.667 0.917 0.167-0.167-0.833
2.5 0.354-0.688-2.250 1.000 0.125-0.083-0.958
上記パルス幅は、本実施例の一例であり、本発明を限定するものではない。
【０１２８】
また、本実施例では、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の複数の記録素子Ｈ１１０３を駆動させる際に、流れる電流が大きくなるので、記録装置本体からインクジェット記録ヘッドまでの配線中で電圧降下が発生する。それによって、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１に印加される電圧が下がり吐出量が低下することを防ぐための制御として、同時に駆動される記録素子Ｈ１１０３の数に応じて駆動パルス幅を変更している。
【０１２９】
これらのパルス幅の信号は、記録装置本体から、共用の電気コンタクト基板Ｈ２２００および電気配線テープＨ１３００を介して、各記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１に供給される。このような構成を採用することにより、駆動方式の異なる記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を、非常にスペース効率よく、かつ低コストで提供することが可能になっている。
【０１３０】
また、このような構成により印字記録を行った際の第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度および第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度について説明する。第１の記録素子基板Ｈ１１００のみにより平均デューティー１０％（２．２Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は４℃、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度上昇は２℃であった。次に第２の記録素子基板Ｈ１１０１のみで平均デューティー５０％（３．５Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は４℃、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度上昇は６℃であった。さらに、第１の記録素子基板Ｈ１１００により平均デューティー１０％（２．２Ｗ）、第２の記録素子基板Ｈ１１０１により平均デューティー５０％（３．５Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は７℃、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度上昇は８℃であった。このように、それぞれの基板に異なる熱量を加えてもそれぞれの基板の温度差は２℃程度であり、同一の吐出状態を保つことができた。
【０１３１】
［実施例２］
ここでは実施例１の構成と異なる部分のみを図１７〜図１８を参照して説明する。
【０１３２】
図１７は第２の記録素子基板の変形例を示すもので図１７（ａ）は正面図、図１７（ｂ）は断面図である。また図１８はこの記録素子基板をインクジェット記録ヘッドに組み込んだ図である。
【０１３３】
本実施例の、カラー記録に使用する第２の記録素子基板８００は、図１７（ｃ）に代表して示すように、エネルギー変換素子としての電気熱変換素子（記録素子）６５を含む基板６７と、吐出口６１を形成するオリフィスプレート６６とを備えている。基板６７は、面方位＜１００＞のシリコン単結晶で形成され、基板６７上には、複数の電気熱変換素子６５の列、各列の電気熱変換素子６５を駆動するための駆動回路６３、外部と接続するためのコンタクトパッド６９、駆動回路６３およびコンタクトパッド６９を接続する配線６８等が半導体プロセスを用いて形成されている。また、基板６７には上述の駆動回路６３、電気熱変換素子６５、配線６８等を除いた領域に、異方性エッチングにより形成された貫通口が５つ設けられ、それぞれ後述する吐出口列７１〜７３，８１〜８３に液体を提供するためのインク供給口６２，６２ａを形成している。なお、図１７（ａ）は基板６７に対して略透明なオリフィスプレート６６を形成した状態を模式的に表しており、上述の電気熱変換素子やインク供給口は省略して描かれている。
【０１３４】
基板６７上に設けられるオリフィスプレート６６は感光性エポキシ樹脂で形成され、フォトリソグラフィ技術を用いて前述の電気熱変換素子６５に対応して、吐出口６１および液流路６０が形成されている。
【０１３５】
また記録素子基板８００は、コンタクトパッド６９を電気配線テープの電極端子と接続することで、この配線板に繋がった外部信号入力端子が記録装置の電気接続部と接続した際に、駆動信号などを記録装置から受け取ることができる。さらに、インク供給口６２，６２ａ等はインク供給ユニットの流路形成部材Ｈ１６００のインク流路を介して各色のインクタンクと連通される。
【０１３６】
また本実施例では、吐出口６１は複数設けられ、それらが所定のピッチで配設されることで、互いに略平行な吐出口列（吐出部）７１〜７３，８１〜８３を形成している。ここで、図１７（ａ）において、吐出口列７１〜７３のそれぞれ図面上からｉ番目の吐出口は、図１７（ａ）に示す矢印方向に対して一致している。このように、記録ヘッドカートリッジが記録装置等に搭載されて走査されるときの走査方向に関して、吐出口列７１〜７３は、それぞれ対応する吐出口が一致するように配列されており、第１の吐出口列群７０が形成されている。吐出口列８１〜８３についても吐出口列７１〜７３と同様に配列されており、吐出口列８１〜８３によって第１の吐出口列群７０に隣接するように第２の吐出口列群８０が形成されている。
【０１３７】
この第２の記録素子基板８００は、１つの基板にインク供給口が５つ設けられ、順番に、片側にシアンインク用ノズル、片側にマゼンタインク用ノズル、両側にイエローインク用ノズル、片側にマゼンタインク用ノズル、片側にシアンインク用ノズルというノズル配置になっており、片側６００ｄｐｉで千鳥状に配置され、１２００ｄｐｉの記録素子が構成されている。
【０１３８】
すなわち、２つの吐出口列群による６つの吐出口列について、最も外側の吐出口列７３，８３ではシアン（Ｃ）を、吐出口列７２，８２ではマゼンタ（Ｍ）を、最も内側の互いに隣接する吐出口列７１，８１ではイエロー（Ｙ）を吐出する。そのため、インク供給口６２ａ（中央部に設けられたインク供給口）にはイエローインクが、インク供給口６２ａに隣接する２つのインク供給口６２にはマゼンタインクが、最も外側の２つのインク供給口６２にはシアンインクが、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ各色独立のインクタンクから供給されている。このように、中央のインク供給口６２ａは２つの吐出口列７１，８１に対して液体を供給するものであり、インク供給口６２ａおよび液流路６０ａはこれら２つの吐出口列７１，８１の共通の液室部として機能する。
【０１３９】
このように、２つの吐出口列群が隣接する部分に、それぞれ同じ種類の液体を吐出する吐出口列を並べ、この部分を中央にして他の同種の吐出口列およびそれらの駆動回路を略対称に配置することで、インク供給口６２，６２ａとしての貫通口、および駆動回路や電気熱変換素子などを基板に対して等間隔に無駄無く配置し、基板サイズを小さくすることができる。しかも、このように同種の液体を吐出する吐出口列を線対称に配置したことで、往復記録（双方向プリント）の際、記録媒体上に所望の色を形成するための１画素に対するインク打ち込み（吐出）順が往路走査と復路走査で同じになるので、走査方向に関わらず発色が均一になり往復印字による色むらの発生を防止することができる。
【０１４０】
さらに、図１７（ａ）および図１７（ｂ）より明らかなように、第１の吐出口列群７０と、第２の吐出口列群８０とは、それぞれの吐出口群を形成する吐出口列７１〜７３，８１〜８３の各吐出口が前述した走査方向に対して互いに補完し合うように、記録ヘッドの副走査方向（本例の場合、吐出口列の配列方向に一致する）に対して、ちょうど吐出口配列のピッチの１／２だけずれて配設されている。これにより、吐出口配列ピッチに対して実質２倍の高精細印字が可能となる。
【０１４１】
さらに、第２の記録素子基板８００では電気熱変換素子６５の配列密度を１２００ｄｐｉにし、カラーの液滴量を４〜８ｐｌに設定している。一方、実施例１で説明した第１の記録素子基板Ｈ１１００では電気熱変換素子の配列密度を６００ｄｐｉにし、ブラックの液滴量を２０〜４０ｐｌに設定している。そのため、第２の記録素子基板８００の各電気熱変換素子６５の大きさはブラック用の第１の記録素子基板Ｈ１１００の電気熱変換素子よりも小さく、また各吐出口６１の大きさも第１の記録素子基板７の吐出口よりも小さい。例えば、ブラックの液滴３０ｐｌを得るために、第１の記録素子基板７の吐出口−電気熱変換素子間距離ＯＨは７０〜８０μｍ、吐出口面積ＳＯは６００〜８００μｍ2である。一方、カラーの液滴５ｐｌを得るために、第２の記録素子基板８のＯＨは２５μｍ、ＳＯは２００μｍ2である。この条件は上述の実施例１と同じである。
【０１４２】
本実施例では、上記のとおりの構成の第２の記録素子基板８００と、実施例１で説明したとおりの第１の記録素子基板Ｈ１１００とを、第１のプレートＨ１３００上に接着固定して、実施例１で説明したのと同じ構成の記録ヘッドカートリッジ（図１８参照）を組み立てた。
【０１４３】
また、カラー用の第２の記録素子基板８００上の電気熱変換素子の密度をブラック用の第１の記録素子基板Ｈ１１００上の電気熱変換素子の２倍の密度で配列する（例えば、第１の記録素子基板Ｈ１１００上の電気熱変換体の密度が６００ｄｐｉ、第２の記録素子基板８００上の電気熱変換素子の密度が１２００ｄｐｉ）ことにより、２５ＫＨｚ、１６時分割駆動を行っても約２．５μｓの加熱パルス幅を確保することができた。通常のパルス幅１μｓに対し、電気熱変換体の抵抗値の製造バラツキや、吐出電流による電圧降下の補正を行ってもパルス幅は２μｓ程度に抑えられ、１０９パルスまで問題なく使用できた。これに対し、第２の記録素子基板８００上の電気熱変換体の密度を第１の記録素子基板Ｈ１１００上の電気熱変換体の密度と等しくした場合、同じ記録速度を得るためには５０ＫＨｚが必要であり、パルス幅は１．２５μｓ以下に抑える必要がある。この場合、前記のパルス幅による補正が十分行えないため、電圧を上げて使用する必要があり、同一面積を埋めるためには、ブラックの２倍のパルス数が必要であるのにもかかわらず、１０７パルスで電気熱変換体が破断してしまった。
【０１４４】
なお、往復連続印字を行う場合は、第１の実施の形態に比べてさらに記録素子基板の温度が変化しやすいが、本実施形態によれば、往復印字記録を行った際の第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度および第２の記録素子基板８００の温度は次のようになった。
【０１４５】
すなわち、第２の記録素子基板８００のみにより平均デューティー５０％（３．５Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は３℃、第２の記録素子基板８の温度上昇は５℃であった。また、第２の記録素子基板８００のみにより平均デューティー１００％（７Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は８℃、第２の記録素子基板８００の温度上昇は１０℃であった。このように、往復印字という温度上昇の厳しい条件においてもそれぞれの基板どうしの温度差を少なく保つことができて良好な吐出状態を得ることができた。
【０１４６】
本実施例でも、実施例１と同様に、第１の記録素子基板７の吐出口面と第２の記録素子基板８００の吐出口面がそれぞれ第１プレートＨ１２００の裏面を基準として高さが異なっている。すなわちモノクロ記録用に使用する第１の記録素子基板Ｈ１１００の吐出口面の方が、カラー記録用に用いる第２の記録素子基板８００の吐出口面よりも基準面からの高さが高くなっている。
【０１４７】
（インクジェット記録装置）
最後に、上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な液体吐出記録装置について説明する。図１９は、本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【０１４８】
図１９に示す記録装置において、図１に示した記録ヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２には、記録ヘッドカートリッジＨ１０００上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。
【０１４９】
キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。
【０１５０】
印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドカートリッジＨ１０００の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３は使用されている。
【０１５１】
なお、記録媒体１０８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載された記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。
【０１５２】
記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記録を行なう。
【符号の説明】
【０１５３】
１ 基板
２ インク吐出エネルギー発生素子
３ 開口部
４ インク流路パターン
５ 被覆樹脂層
６ マスク
８ 制御信号入力用電極
６０ 液流路
６１ 吐出口
６２，６２ａ インク供給口
６３ 駆動回路
６５ エネルギー変換素子としての電気熱変換素子（記録素子）
６６ オリフィスプレート
６７ 基板
６８ 配線
６９ コンタクトパッド
７０ 第１の吐出口列群
７１〜７３，８１〜８３ 吐出口列
８０ 第２の吐出口列群
１０２ キャリッジ
１０３ ガイドシャフト
１０４ 主走査モータ
１０５ モータプーリ
１０６ 従動プーリ
１０７ タイミングベルト
１０８ 記録媒体
１０９ 搬送ローラ
１３０ ホームポジションセンサ
１３１ ピックアップローラ
１３２ オートシートフィーダ（ＡＳＦ）
１３３ ペーパエンドセンサ
１３４ ＬＦモータ
１３５ 給紙モータ
８００ 第２の記録素子基板
Ｈ１，Ｈ２ デバイスホール（開口部）
Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ インク供給ユニット（記録液供給手段）
Ｈ１１００ 第１の記録素子基板
Ｈ１１０１ 第２の記録素子基板
Ｈ１１０２ インク供給口
Ｈ１１０３ 記録素子（電気熱変換素子）
Ｈ１１０４ 電極
Ｈ１１０５ バンプ
Ｈ１１０６ インク流路壁
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出口群
Ｈ１１１０ Ｓｉ基板
Ｈ１２００ 第１のプレート（第１の支持部材）
Ｈ１２０１ インク連通口
Ｈ１２０３ 第２の接着層
Ｈ１３００ 電気配線テープ（可撓性の配線基板）
Ｈ１３００ａ ベースフィルム
Ｈ１３００ｂ 銅箔
Ｈ１３００ｃ ソルダーレジスト
Ｈ１３０１ 外部信号入力端子
Ｈ１３０２ 電極端子（電極リード）
Ｈ１３０６ 第３の接着層
Ｈ１４００ 第２のプレート（第２の支持部材）
Ｈ１５００ インク供給部材
Ｈ１５０１ インク流路
Ｈ１５０９ Ｘ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部
Ｈ１５１０ Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部
Ｈ１５１１ Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部
Ｈ１５１２ 端子固定部
Ｈ１６００ 流路形成部材
Ｈ１６０１ 装着ガイド
Ｈ１６０２ インク連通口
Ｈ１７００ フィルター
Ｈ１８００ シールゴム
Ｈ２０００ タンクホルダー
Ｈ２２００ 電気コンタクト基板
Ｈ２３００ ジョイントシール部材
Ｈ２４００ ビス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の記録液を吐出口から吐出して液滴を形成して記録動作を行う記録装置と、それに用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。なお、本発明のインクジェット記録ヘッドは、一般的なプリント装置のほか、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、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、いわゆるノンインパクト記録方式の記録装置であり、高速な記録と様々な記録媒体に対して記録することが可能であって、記録における騒音が殆ど生じないと言った特徴を持つ。このようなことから、インクジェット記録装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサ等の記録機構を担う装置として、広く採用されている。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置に搭載される記録ヘッドにおける代表的なインク吐出方式としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなど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、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によってインクを加熱し、膜沸騰の作用によりインク滴を吐出させるものなどが知られている。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドは、電気熱変換素子を記録液室内に設け、これに記録信号となる電気パルスを供給して発熱させることによりインクに熱エネルギーを与え、そのときの記録液の相変化により生じる記録液の発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口から微小なインク滴を吐出させて、記録媒体に対し記録を行うものであり、一般に、インク滴を吐出するためのインクジェット記録ノズルと、このノズルにインクを供給する供給系とを有している。
【０００４】
このようなインクジェット記録ヘッドを備えた記録装置は低コストで高品位な文字や画像が出力可能である。
【０００５】
従来から低価格でカラープリントが出力できる利点から、液体に膜沸騰を生じせしめ気泡の形成（発生、成長、消泡、消滅）に伴って、液滴を吐出させ、本願出願人であるキヤノン株式会社提案のバブルジェット方式の吐出原理に基づく、bubble jet方式（以下、ＢＪ方式と称す）が主流となったプリンタが市場の大半を占めている。このプリンタは、黒系液体としてのブラックインクおよびシアン、マゼンタ、イエローのカラー系液体を吐出する各ヘッド部に、共通してバブルジェット方式を用いている。
【０００６】
一般に各ヘッド部の吐出口は、数的には高画質の傾向から、６４個から増えて１２８個、２５６個等が用いられており、１インチ当たりの吐出口数で言うところの「ｄｐｉ」で、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ等の高密度で配置される。これらの吐出口に対して配置される電気熱変換体としての発熱体は、数μｓｅｃオーダーから１０μｓｅｃオーダーのパルス的な駆動によって応答して、膜沸騰による気泡を形成するが、高周波的で駆動できるため、高速プリント、高画質の形成を達成して、近年では単位時間当たりに駆動される発熱体が増加する傾向にある。
【０００７】
一方、前記バブルジェット方式の改良として、本願出願人が提案した新方式として、前記気泡を大気に連通させることで、液滴を一定化せしめ、微小液滴の吐出を可能にした大気連通方式、いわゆるbubble through jet方式（以下、ＢＴＪ方式と称す）を用いたプリンタが市場に投入されている。このプリンタも、前記プリンタ同様のブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色用のヘッド部を有し、それぞれＢＴＪ方式を共通して用いることで、微小液滴の安定吐出量の確保に基づく高画質プリントを達成している。このプリントの利点は以下の通りである。
【０００８】
銀塩写真と同等の高品位カラー記録を達成するためには、紙上でドットが見えない（粒状感が無い）程度に小ドット化することが必要であり、カラーインクの液滴は、約５ｐｌ（ピコリットル、１０-12リットル）、ドット径４０〜５０μｍ、解像度６００×１２００〜１２００×１２００ｄｐｉ（ｄｐｉは１インチ当たりのドット数を示す単位）程度に設定される。また、ブラックインクに関しても、文字の解像度やシャープネスを向上させることを考えると、小さな液滴により紙上に小さなドットを形成することが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０１−２４２２５９号公報
【特許文献２】特開平０８−０４８０３５号公報
【特許文献３】特開平１０−１１９２７２号公報
【特許文献４】特開平１０−０４４４２０号公報
【特許文献５】特開平０５−２６１９４１号公報
【特許文献６】特開平０９−１９３４０５号公報
【特許文献７】特開平０９−０５２３６３号公報
【特許文献８】特開２０００−１６８０８８号公報
【特許文献９】特開平０６−３４４５７５号公報
【特許文献９】特開昭６０−１６１９７３号公報
【特許文献１０】特開昭６３−２２１１２１号公報
【特許文献１１】特開昭６４−９２１６号公報
【特許文献１２】特開平２−１４０２１９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】J.POLYMER SCI:Symposium No. 56 383-395(1976)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ブラックインクの場合、文字等の記録の他に、所定域全面を塗りつぶす、いわゆるベタ印字が行われることも多い。微小な液滴の吐出によってこのようなベタ印字を行う場合、吐出回数が多くなり記録時間が長くなる傾向にある。そこで、カラーインクに比べて大きな、液滴量３０ｐｌ、ドット径８０μｍ、解像度６００ｄｐｉ程度のブラックインクの液滴を形成して吐出させることが好ましい。
【００１２】
このように、カラーインク（シアン、マゼンタ、イエロー）とブラックインクとで液滴の大きさおよび量を変える場合、吐出口面積を増大させるか、流路設計を行うこと等が知られているが、プリンタ全体から見ると新たな課題が発生した。
【００１３】
すなわち、前記ＢＪ方式を用いたブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各ヘッド部に対して、カラーの微小滴形成を行うための設計を行うと、吐出速度や吐出量のばらつきが発生し、ブラックの液滴の紙面に対する着弾精度と同様のカラーインクの着弾精度か、もしくはそれより悪い傾向を示してしまう。
【００１４】
一方、前記ＢＴＪ方式を用いたブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各ヘッド部に対して、ブラックの液滴量を増加させようとすると、電気熱変換体のヒータを大きくし、かつ吐出口面積を大きくすることで対処可能ではあるが、駆動周波数を高めることができず、吐出時のミストが多くなってしまう。
【００１５】
また、前者、後者とも、ヘッド部単体の設計が可能であるものの、プリンタに用いて駆動する場合の単位時間当たりのヒータ駆動数が増加するにつれて、用いることのできるヒータ数に限界が発生し、高密度のヘッドを効率よく利用できなくなってしまった。しかも、吐出速度の所定レベル以上の確保と、吐出量の安定性の観点から見ても、ブラックとカラーの両者が、それぞれの目標を満足するレベルにプリンタとしてまとめることにも困難が発生した。無論、電源を大型化したり、複数電源を用いたりしてプリンタを設計することは可能であるが、極めて高価なものとなったり、プリンタ全体が大型化してしまうため、現実的ではない。
【００１６】
本発明者達は、このような検討から、吐出ヘッド単体ではなく、総合的見地から、ブラック系インクの吐出とカラー系インクの吐出を吐出量、吐出速度、安定性において追求したところ、吐出方式自体を異ならせることで、前述の相反する問題を解決できるという知見に至った。
【００１７】
また、プリンタに対するヘッド部のコンパクト性の観点および装着性の精度からのヘッド部の構成をより一層満足するための製造方法についても追求し、両者の基準面の共通化の知見を得て、これを得るに至った。
【００１８】
そこで本発明の目的は、ブラックインクを用いた高速記録と、カラーインクを用いた高密度かつ高品位記録とを達成でき、低コスト化や構成の小型化および簡略化が図れるインクジェット記録ヘッドおよび記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の特徴は、記録液に吐出エネルギーを付与する複数の記録素子と、吐出エネルギーを受容する記録液を貯留する複数の流路と、複数の流路に記録液を供給する供給口と、前記記録素子に対向して設けられた記録液を吐出する複数の吐出口とを有する記録素子基板を複数備えてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、少なくとも１つの記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離と、他の記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離とが異なるとともに、両者の記録素子による液体吐出方式が異なるところにある。
【００２０】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離が相対的に長く、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離が相対的に短いことが好ましい。
【００２１】
また、記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出量が相対的に多く、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出量が相対的に少ないことが好ましい。
【００２２】
さらに、ブラックの液滴量より半分以下のカラーの液滴量を吐出するための第２の基板の第２の記録素子の配列密度を、ブラックの液滴量を吐出するための第１の基板の第１の記録素子の２倍の配列密度にすることにより、ブラック用の第１の記録素子とカラー用の第２の記録素子を同一周期で加熱駆動することができ、簡単な構成で、耐久性を落とすこと無く、高速印字が達成できる。
【００２３】
このような構成によると、ブラックの記録液は大液滴として吐出させることにより、ベタ印字などが高速で行える一方、カラーの記録液は小液滴として吐出させることにより、高精細の高品位記録が可能になる。
【００２４】
さらに、記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の記録素子による液体吐出方式が、記録素子の作動により記録液に発泡をもたらすとともに、該発泡により形成された気泡が消泡して消滅する吐出方式であり、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の記録素子による液体吐出方式が、記録素子の作動により記録液に発泡がもたらされる際に該発泡により形成された気泡が吐出口から外部に連通する吐出方式であることが好ましい。
【００２５】
この構成によると、カラーの記録液を吐出させた後、発泡圧は外部に逃げ、消泡時のメニスカスの振動が小さいため、リフィルが速やかに行われ、高速記録に寄与する。
【００２６】
複数の記録素子基板が、同一平面上に配置された実質的に同じ厚さの基板と、該基板上に積層されている吐出口形成部材とを有し、少なくとも１つの記録素子基板は、吐出口形成部材の高さが他の記録素子基板と異なっていることにより、記録素子と吐出口との間の距離が異なっていることが好ましい。
【００２７】
さらに本発明の他の特徴は、複数の記録素子基板のそれぞれが複数の記録素子を配した基板と該基板に積層されている吐出口形成部材とを有し、記録液を吐出する複数の吐出口が吐出口形成部材の光パターニングによって形成されているところにある。
【００２８】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板における記録素子と吐出口との間の距離が１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出速度をＶBk、吐出量をＶｄBkとし、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の吐出口から吐出される記録液の吐出速度をＶCl、吐出量をＶｄClとしたとき、
ＶCl＞ＶBk≧８ｍ／ｓｅｃ
かつ
ＶｄBk＞ＶｄCl
であることが好ましい。
【００３０】
記録液として黒系の液体が供給される記録素子基板の記録素子と吐出口との間の距離をＯＨBk、記録素子と吐出口形成部材との間の距離をｈBkとし、記録液としてカラー系の液体が供給される記録素子基板の記録素子と吐出口との間の距離をＯＨCl、記録素子と吐出口形成部材との間の距離をｈClとしたとき、
ｈBk＞ｈCl
かつ
ＯＨBk＞ｈBk×２
であることが好ましい。
【００３１】
本発明の記録装置は、前記したいずれかの構成のインクジェット記録ヘッドと、複数の記録素子基板にそれぞれ記録液を供給する複数のインクタンクとを有している。
【００３２】
複数の記録素子基板の複数の記録素子に供給される電気的エネルギーが同一の電源から供給されることが好ましい。
【００３３】
複数の記録素子基板が同一の基材に実装されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によると、１つのインクジェット記録ヘッドに、記録素子と吐出口との間の距離が異なる複数の記録素子基板が設けられているため、インクジェット記録ヘッドを複数個用意することなく、異なる吐出方式で異なる量の記録液を吐出させることができる。従って、ブラックインクは大きな液滴を形成し、カラーインクは小さな液滴を形成して、ブラックインクによる記録を高速かつ高効率化するとともに、カラーインクによる記録を高品質化することができる。しかも、構成が簡単で、大型化を招くおそれがなく、製造コストを低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１における記録ヘッドカートリッジの斜視図である。
【図２】図１に示す記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施例１における記録素子基板の構成を示す一部切り欠き説明斜視図である。
【図４】本発明の実施例１における他の記録素子基板の構成を示す一部切りかき説明斜視図である。
【図５】本発明の実施例１における記録素子ユニットの要部分解模式断面図である。
【図６】本発明の実施例１における記録素子ユニットの要部拡大断面図である。
【図７】本発明の実施例１における記録素子ユニットの要部拡大分解斜視図である。
【図８】２通りのインク吐出方式を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施例１における記録素子基板および第１のプレートの拡大断面図である。
【図１０】インク流路、オリフィス部形成前の基板の模式的斜視図である。
【図１１】溶解可能なインク流路パターンを形成した基板の模式図である。
【図１２】被覆樹脂層を形成した基板の模式図である。
【図１３】被覆樹脂層にインク吐出口のパターン露光を行っている基板の模式図である。
【図１４】パターニングされた被覆樹脂層を現像した基板の模式図である。
【図１５】溶解可能な樹脂パターンを溶出した基板の模式図である。
【図１６】インク供給部材を配置した基板の模式図である。
【図１７】本発明の実施例２の第２の記録素子基板の説明図である。
【図１８】本発明の実施例２の第２の記録素子基板を用いた記録ヘッドカートリッジの斜視図である。
【図１９】本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３７】
図１〜図４は、本発明が実施もしくは適用される好適なヘッドカートリッジ、記録ヘッド、インクタンクのそれぞれの構成およびそれぞれの関係を説明する図である。以下、これらの図面を参照して各構成要素の説明を行う。
【００３８】
本実施形態の記録ヘッド（インクジェット記録ヘッド）は、図１，２よりわかるように、記録ヘッドカートリッジを構成する一構成要素であり、記録ヘッドカートリッジは、記録ヘッドと、記録ヘッドに着脱自在に設けられたインクタンクとから構成されている。記録ヘッドは、インクタンクから供給されるインク（記録液）を、記録情報に応じて吐出口から吐出する。
【００３９】
この記録ヘッドカートリッジは、インクジェット記録装置本体に載置されているキャリッジ（不図示）の位置決め手段および電気的接点によって固定支持されるとともに、キャリッジに対して着脱可能となっている。インクタンクはブラックのインク用、シアンのインク用、マゼンタのインク用、イエローのインク用の４つが設けられている。このようにインクタンクのそれぞれが記録ヘッドに対してシールゴムＨ１８００側に着脱自在であり、それぞれのインクタンクが交換可能となっていることにより、インクジェット記録装置における印刷のランニングコストが低減される。
【００４０】
次に、記録ヘッドを構成しているそれぞれの構成要素毎に順を追ってさらに詳しく説明する。
【００４１】
（１）記録ヘッド
記録ヘッドＨ１００１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（記録素子）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型の記録ヘッドである。
【００４２】
記録ヘッドＨ１００１は、図２の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００２とインク供給ユニット（記録液供給手段）Ｈ１００３とタンクホルダーＨ２０００から構成されている。
【００４３】
さらに、記録素子ユニットＨ１００２は、第１の記録素子基板Ｈ１１００、第２の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレート（第１の支持部材）Ｈ１２００、電気配線テープ（可撓性の配線基板）Ｈ１３００、電気コンタクト基板Ｈ２２００、第２のプレート（第２の支持部材）Ｈ１４００で構成されており、また、インク供給ユニットＨ１００３は、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、ジョイントシール部材Ｈ２３００、フィルターＨ１７００、シールゴムＨ１８００から構成されている。
【００４４】
（１−１）記録素子ユニット
図３は、第１の記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第１の記録素子基板Ｈ１１００は、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１１０の片面に、インクを吐出するための複数の記録素子（電気熱変換素子）Ｈ１１０３と、各電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線が、成膜技術により形成されている。そして、この電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応する複数のインク流路と複数の吐出口Ｈ１１０７とがフォトリソグラフィ技術により形成されるとともに、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１１０２が反対側の面（裏面）に開口するように形成されている。また、記録素子基板Ｈ１１００は第１のプレートＨ１２００に接着され固定されており、ここにインク供給口Ｈ１１０２が形成されている。さらに、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着され固定されており、この第２のプレートＨ１４００を介して、電気配線テープＨ１３００が記録素子基板Ｈ１１００に対して電気的に接続されるように保持されている。この電気配線テープＨ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００にインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板Ｈ１１００に対応する電気配線と、この電気配線部に位置しプリンタ本体からの電気信号を受け取る外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有し、この外部信号入力端子Ｈ１３０１は、インク供給部材Ｈ１５００の背面側に位置決めされ固定されている。
【００４５】
インク供給口Ｈ１１０２は、Ｓｉの結晶方位を利用した異方性エッチングやサンドブラストなどの方法で形成されている。すなわち、Ｓｉ基板Ｈ１１１０が、ウエハー面方向に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ヒドラジン等）による異方性エッチングで、約５４．７度の角度でエッチングを進行させ得る。これにより所望の深さにエッチングを行い、長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０２を形成する。インク供給口Ｈ１１０２を挟んで両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３と、電気熱変換素子Ｈ１１０３に電力を供給するＡｌ等の電気配線は、成膜技術により形成されている。さらに、前記電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４が電気熱変換素子Ｈ１１０３の両外側に配列されており、電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が熱超音波圧着法で形成されている。そして、Ｓｉ基板Ｈ１１１０上には、電気熱変換素子Ｈ１１０３に対応したインク流路を形成するためのインク流路壁Ｈ１１０６と吐出口Ｈ１１０７が樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりに形成され、吐出口群Ｈ１１０８が形成されている。電気熱変換素子Ｈ１１０３に対向して吐出口Ｈ１１０７が設けられているため、インク供給口Ｈ１１０２から供給されたインクは電気熱変換素子Ｈ１１０３の発熱作用により発生した気泡により吐出口Ｈ１１０７から吐出される。
【００４６】
また図４は第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明するために一部分解した斜視図である。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は３色のインクを吐出させるための記録素子基板であり、３個のインク供給口Ｈ１１０２が並列して形成されており、それぞれのインク供給口Ｈ１１０２を挟んだ両側に電気熱変換素子Ｈ１１０３とインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。第１の記録素子基板Ｈ１１００と同じようにＳｉ基板Ｈ１１１０にインク供給口Ｈ１１０２や電気熱変換素子Ｈ１１０３、電気配線、電極Ｈ１１０４などが形成されておりその上に樹脂材料でフォトリソグラフィ技術によりインク流路やインク吐出口Ｈ１１０７が形成されている。そして、第１の記録素子基板Ｈ１１００と同様に電気配線に電力を供給するための電極Ｈ１１０４にはＡｕ等のバンプＨ１１０５が形成されている次に第１のプレートＨ１２００は、例えば、厚さ０．５〜１０ｍｍ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の材料は、アルミナに限られることなく、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の材料は、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。第１のプレートＨ１２００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００にブラックのインクを供給するためのインク連通口Ｈ１２０１と、第２の記録素子基板Ｈ１１０１にシアン、マゼンタ、イエローのインクを供給するためのインク連通口Ｈ１２０１が形成されており、記録素子基板のインク供給口Ｈ１１０２が第１のプレートＨ１２００のインク連通口Ｈ１２０１にそれぞれ対応し、かつ、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１はそれぞれ第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定されている。接着に用いられる第１の接着剤は、低粘度で硬化温度が低く、短時間で硬化し、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の接着剤は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤であり、この第１の接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。
【００４７】
電気配線テープＨ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１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。この電気配線テープＨ１３００は、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を組み込むための複数のデバイスホール（開口部）Ｈ１，Ｈ２と、それぞれの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の電極Ｈ１１０４に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この電気配線テープＨ１３００の端部に位置しプリンタ本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００と電気的接続をおこなうための電極端子部を有しており、この電極端子部と電極リードＨ１３０２とは連続した銅箔の配線パターンでつながっている。この電気配線テープＨ１３００は、例えば、配線が２層構造をなし表層がレジストフィルムによって覆われているフレキシブル配線基板からなる。この場合、外部信号入力端子Ｈ１３０１の裏面側（外面側）には、補強板が接着され、平面性向上が図られている。補強板としては、例えば０．５〜２ｍｍのガラスエポキシ、アルミニウム等の耐熱性を有する材料が使用される。
【００４８】
電気配線テープＨ１３００と第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、それぞれ電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板の電極Ｈ１１０４上のバンプＨ１１０５と、電気配線テープＨ１３００の電極リードＨ１３０２とが、熱超音波圧着法により電気接合される。
【００４９】
第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍの一枚の板状部材であり、例えばアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックや、Ａｌ、ＳＵＳなどの金属材料で形成されている。ただし、第２のプレートＨ１４００の材料は、これらに限定されるものではなく、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１および第１のプレートＨ１２００と同等の線膨張率を有し、かつ、それらの熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する材料であってもよい。
【００５０】
そして、第２のプレートＨ１４００は、第１のプレートＨ１２００に接着固定された第１の記録素子基板Ｈ１１００と第２の記録素子基板Ｈ１１０１の外形寸法よりも大きな開口部をそれぞれ有する形状である。また、第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００を平面的に電気接続できるように、第１のプレートＨ１２００に第２の接着層Ｈ１２０３により接着されており、電気配線テープＨ１３００の裏面が第３の接着層Ｈ１３０６により接着固定される。
【００５１】
第１の記録素子基板Ｈ１１００および第２の記録素子基板Ｈ１１０１と電気配線テープＨ１３００の電気接続部分は、第１の封止剤（不図示）および第２の封止剤により封止され、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。第１の封止剤は、主に電気配線テープの電極端子Ｈ１３０２と記録素子基板のバンプＨ１１０５との接続部の裏面側と記録素子基板の外周部分を封止し、第２の封止剤は、前記接続部の表側を封止している。
【００５２】
さらに電気配線テープＨ１３００の端部にプリンタ本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有する電気コンタクト基板Ｈ２２００が、異方性導電フィルム等を用いて熱圧着され電気的に接続されている。
【００５３】
そして電気配線テープＨ１３００は、第２のプレートＨ１４００に接着されると同時に、第１のプレートＨ１２００および第２のプレートＨ１４００の一側面に沿って折り曲げられ、第１のプレートＨ１２００の側面に第３の接着層Ｈ１３０６により接着される。第２の接着剤は、粘度が低く、接触面に薄い第２の接着層Ｈ１２０３を形成し得るとともに、耐インク性を有するものが好ましい。また、第３の接着層Ｈ１３０６は、例えば、エポキシ樹脂を主成分とした厚さ１００μｍ以下の熱硬化接着剤層である。
【００５４】
（１−２）インク供給ユニット（記録液供給手段）
インク供給部材Ｈ１５００は、例えば、樹脂成形により形成されている。該樹脂材料には、形状的剛性を向上させるためにガラスフィラーを５〜４０％混入した樹脂材料を使用することが望ましい。
【００５５】
図１、図２に示すように、インクタンクを着脱自在に保持するインク供給部材Ｈ１５００は、インクタンクから記録素子ユニットＨ１００２にインクを導くためのインク供給ユニットＨ１００３の一構成部品であり、流路形成部材Ｈ１６００が超音波溶着されて、インクタンクから第１のプレートＨ１２００に至るインク流路Ｈ１５０１が形成されている。また、インクタンクと係合するジョイント部には、外部からのゴミの進入を防ぐためのフィルターＨ１７００が溶着により接合されており、さらに、ジョイント部からのインクの蒸発を防止するために、シールゴムＨ１８００が装着されている。
【００５６】
また、記録ヘッドカートリッジをインクジェット記録装置本体のキャリッジに装着位置に案内するための装着ガイドＨ１６０１、記録ヘッドカートリッジをヘッドセットレバーによりキャリッジに装着固定するための係合部、キャリッジの所定の装着位置に位置決めするためのＸ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部Ｈ１５０９、Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部Ｈ１５１０、Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部Ｈ１５１１を備えている。また、記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００を位置決め固定する端子固定部Ｈ１５１２を有し、端子固定部Ｈ１５１２およびその周囲には複数のリブが設けられ、端子固定部Ｈ１５１２を有する面の剛性を高めている。
【００５７】
（１−３）記録ヘッドユニットとインク供給ユニットの結合
先述の図２に示した通り、記録ヘッドは、記録素子ユニットＨ１００２をインク供給ユニットＨ１００３に結合しさらにタンクホルダーＨ２０００と結合することにより完成する。結合は以下のように行われる。
【００５８】
記録素子ユニットＨ１００２のインク連通口（第１のプレートＨ１２００のインク連通口Ｈ１２０１）とインク供給ユニットＨ１００３のインク連通口（流路形成部材Ｈ１６００のインク連通口Ｈ１６０２）とを、インクがリークしないように連通させるため、ジョイントシール部材Ｈ２３００を介してそれぞれの部材を圧着するようビスＨ２４００で固定する。この際同時に、記録素子ユニットＨ１００２はインク供給ユニットのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の基準位置に対して正確に位置決めされ固定される。
【００５９】
そして記録素子ユニットＨ１００２の電気コンタクト基板Ｈ２２００はインク供給部材Ｈ１５００の一側面に、端子位置決めピン（２ヶ所）と端子位置決め穴（２ヶ所）により位置決めされ、固定される。固定方法としては、例えば、インク供給部材Ｈ１５００に設けられた端子位置決めピンをかしめることにより固定されるが、その他の固定手段を用いて固定しても良い。
【００６０】
さらにインク供給部材Ｈ１５００のタンクホルダーとの結合穴および結合部をタンクホルダーＨ２０００に嵌合させ結合することにより、記録ヘッドＨ１００１が完成する。すなわち、インク供給部材Ｈ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００、シールゴムＨ１８００から構成されるタンクホルダー部と、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、配線基板Ｈ１３００、第２のプレートＨ１４００から構成される記録素子部とを接着等で結合することにより、記録ヘッドが構成されている。その完成図を図８に示している。
【００６１】
（２）記録ヘッドカートリッジ
先述のように、各インクタンクの内部には、対応する色のインクが収納されている。また、それぞれのインクタンクには、インクタンク内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク連通口が形成されている。例えばインクタンクが記録ヘッドに装着されると、インクタンクのインク連通口が記録ヘッドのジョイント部に設けられたフィルターＨ１７００と圧接され、インクタンク内のインクがインク連通口から記録ヘッドのインク流路Ｈ１５０１を介して第１のプレートＨ１２００を通り第１の記録素子基板Ｈ１１００に供給される。
【００６２】
そして、電気熱変換素子Ｈ１１０３と吐出口Ｈ１１０７のある発泡室にインクが供給され、電気熱変換素子Ｈ１１０３に与えられる熱エネルギーによって被記録媒体である記録用紙に向けて吐出される。
【００６３】
［実施例１］
本発明の実施例１について図５〜１２を参照して説明する。
【００６４】
図５は記録素子ユニットＨ１００２の要部分解模式断面図、図６は要部模式断面図である。
【００６５】
図５に示すように、電気配線テープＨ１３００は、ボンディング部周辺が３層構造になっており、表側にポリイミドのベースフィルムＨ１３００ａ、中間に銅箔Ｈ１３００ｂ、裏側にソルダーレジストＨ１３００ｃという構成である。この電気配線テープＨ１３００には、第１の記録素子基板Ｈ１１００が挿入されるデバイスホール（開口部）Ｈ１と、第２の記録素子基板Ｈ１１０１が挿入されるデバイスホールＨ２が設けられ、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１のバンプＨ１００５と接続されるインナーリード（電極リード）Ｈ１３０２が金メッキされて露出している。
【００６６】
以下、本実施例の記録素子ユニットの製造方法を図９および図１０を参照して工程順に説明する。
【００６７】
まず、第１および第２の記録素子基板の製造方法を示す。
【００６８】
図１０から図１６は、第１，２の記録素子基板（インクジェット記録ヘッド）の基本的な態様を示すための摸式図であり、本発明に係わるインクジェット記録ヘッドの構成とその製作手順の一例が示されている。
【００６９】
まず、本態様においては、例えば図１０に示されるような、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等からなる基板１が用いられる。
【００７０】
このような基板１は、液流路構成部材の一部として機能し、また、後述のインク流路およびインク吐出口を形成する材料層の支持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等に特に限定されることなく使用できる。上記基板１上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等のインク吐出エネルギー発生素子２が所望の個数配置される。このような、インク吐出エネルギー発生素子２によって記録液小滴を吐出させるための吐出エネルギーがインク液に与えられ、記録が行われる。ちなみに、例えば、上記インク吐出エネルギー発生素子２として電気熱変換素子が用いられる時には、この素子が近傍の記録液を加熱することにより、記録液に状態変化を生起させ吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられる時は、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生される。
【００７１】
なお、これらの素子２には、これら素子を動作させるための制御信号入力用電極８が接続されている。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生素子の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層が設けられるが、もちろん本発明においてもこのような機能層を設けることは一向に差し支えない。
【００７２】
図１０において、インク供給のための開口部３を基板１上に予め設けておき、基板後方よりインクを供給する形態を例示した。該開口部３の形成においては、基板１に穴を形成できる手段であれば、いずれの方法も使用できる。例えば、ドリル等機械的手段にて形成しても構わないし、レーザー等の光エネルギーを使用しても構わない。また、基板１にレジストパターン等を形成して化学的にエッチングしても構わない。
【００７３】
もちろん、インク供給口を基板１に形成せず、樹脂パターンに形成し、基板１に対してインク吐出口と同じ面に設けてもよい。
【００７４】
次いで、図１１に示すように、上記インク吐出エネルギー発生素子２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂にてインク流路パターン４を形成する。最も一般的な手段としては感光性材料にて形成する手段が挙げられるが、スクリーン印刷法等の手段にても形成は可能である。感光性材料を使用する場合においては、インク流路パターンが溶解可能であるため、ポジ型レジストか、あるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能である。
【００７５】
レジスト層の形成の方法としては、基板上にインク供給口を設けた基板を使用する場合には、該感光性材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴなどのフィルム上に塗布、乾燥してドライフィルムを作成し、ラミネートによって形成することが好ましい。上述のドライフィルムとしては、ポリメチルイソプロピルケトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系光崩壊性高分子化合物を好適に用いることができる。というのは、これら化合物は、光照射前は高分子化合物としての特性（被膜性）を維持しており、インク供給口３上にも容易にラミネート可能であるためである。
【００７６】
また、インク供給口３に後工程で除去可能な充填物を配置し通常のスピンコート法、ロールコート法等で被膜を形成しても構わない。
【００７７】
このように、インク流路をパターニングした溶解可能な樹脂材料層４上に、図１２に示すように、さらに被覆樹脂層５を通常のスピンコート法、ロールコート法等で形成する。ここで、該樹脂層５を形成する工程において、溶解可能な樹脂パターンを変形せしめない等の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂層５を溶剤に溶解し、これをスピンコート、ロールコート等で溶解可能な樹脂パターン４上に形成する場合、溶解可能な樹脂パターン４を溶解しないように溶剤を選択する必要がある。
【００７８】
次に、本実施例に用いる被覆樹脂層５について説明する。被覆樹脂層５としては、インク吐出口３をフォトリソグラフィで容易にかつ精度よく形成できることから、感光性のものが好ましい。このような感光性被覆樹脂層５は、構造材料としての高い機械的強度、基板１との密着性、耐インク性と、同時にインク吐出口の微細なパターンをパターニングするための解像性が要求される。このため、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物が構造材料として優れた強度、密着性、対インク性を有し、かつ前記エポキシ樹脂が常温にて固体状であれば、優れたパターニング特性を有する。
【００７９】
まず、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較して高い架橋密度（高Ｔｇ）を有するため、構造材として優れた特性を示す。また、常温にて固体状のエポキシ樹脂を用いることで、光照射によりカチオン重合開始剤より発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑えられ、優れたパターニング精度、形状を得ることができる。
【００８０】
溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程は、常温で固体状の被覆樹脂を溶剤に溶解し、スピンコート法で形成することが望ましい。
【００８１】
薄膜コーティング技術であるスピンコート法を用いることで、被覆樹脂層５は均一にかつ精度良く形成することができ、従来方法では困難であったインク吐出圧力発生素子２とオリフィス間の距離を短くすることができ、小液滴吐出を容易に達成することができる。
【００８２】
ここで、被覆樹脂層５を溶解可能な樹脂層４上にフラットに形成するために、スピンコート時に被覆樹脂を溶剤に対して３０〜７０ｗｔ％の濃度で、さらに好ましくは４０〜６０ｗｔ％の濃度で溶解させることにより被覆樹脂層５表面をフラットにすることが可能となる。
【００８３】
本実施例に用いる固体状のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの、含ブロモスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはｏ−クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、特開昭６０−１６１９７３号公報、特開昭６３−２２１１２１号公報、特開昭６４−９２１６号公報、特開平２−１４０２１９号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ樹脂等があげられる。
【００８４】
上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩［J.POLYMER SCI:Symposium No. 56 383-395(1976)参照］や旭電化工業株式会社のＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０等が挙げられる。
【００８５】
次いで、上記化合物からなる感光性被覆樹脂層５に対して、図１３に示すように、マスク６を介してパターン露光を行う。本態様の感光性被覆樹脂層５は、ネガ型であり、インク吐出口を形成する部分をマスクで遮蔽する（むろん、電気的な接続を行う部分も遮蔽する。図示せず。）。
【００８６】
パターン露光は、使用する光カチオン重合開始剤の感光領域に合わせて紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光、電子線、Ｘ線などから適宜選択することができる。
【００８７】
本実施例のノズル材は、配線や、記録素子がパターニングされたＳｉウエハー上に樹脂をスピンコートで塗布し、その後パターニングして形成する。
【００８８】
本実施例において使用されるノズル材の樹脂分はＢｋ、カラー用で同じであり、それぞれ溶媒、粘度を変え、異なるＯＨを実現している。
【００８９】
詳しく記すと、カラー用ノズル材は、エポキシ樹脂分約６０％にＭＩＢＫ、ジグライム等の溶媒を混ぜ、粘度を約６０（ｍＰａ・ｓ）程度にし、１回スピンコートすることで、約２５μｍのＯＨを実現している。また、Ｂｋに関しては、エポキシ樹脂分約６０％にキシレン等を溶媒とし、粘度を約１２０（ｍＰａ・ｓ）とし、３回重ねてスピンコートすることで、約７５μｍのＯＨを実現している。スピンコート後は、Ｂｋ、カラーとも同様の装置でパターニングし、ヘッドにしていく。
【００９０】
このように、Ｂｋ，カラーのウエハー（ウエハー厚は同じ）、ノズル材は異なるものの、同じスピンナーでのノズル材塗布、同様の露光機でのパターニングが可能であり、工程としては、専用のものを用いる必要は無く、異なるＯＨを同一の工程で作製することが可能となる。
【００９１】
ここで、これまでの工程は、すべて従来のフォトリソグラフィ技術を用いて位置合わせが可能であり、オリフィスプレートを別途作成し基板と張り合せる方法に比べて、格段に精度をあげることができる。こうしてパターン露光された感光性被覆樹脂層５は、必要に応じて反応を促進するために、加熱処理を行ってもよい。ここで、前述のごとく、感光性被覆樹脂層は常温で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン露光で生じるカチオン重合開始種の拡散は制約を受け、優れたパターニング精度、形状を実現できる。
【００９２】
次いで、パターン露光された感光性被覆樹脂層５は、適当な溶剤を用いて現像され、図１４に示すように、インク吐出口を形成する。ここで、未露光の光性被覆樹脂層の現像時に同時にインク流路を形成する溶解可能な樹脂パターン４を現像することも可能である。ただし、一般的に、基板１上には複数の同一または異なる形態のヘッドが配置され、切断工程を経てインクジェット記録ヘッドとして使用されるため、切断時のごみ対策として、図１４に示すように感光性被覆樹脂層５のみを選択的に現像することにより、インク流路を形成する樹脂パターン４を残し（液室内に樹脂パターン４が残存するため切断時に発生するゴミが入り込まない）、切断工程後に樹脂パターン４を現像することも可能である（図１５）。また、この際、感光性被覆樹脂層５を現像する時に発生するスカム（現像残渣）は、溶解可能な樹脂層４と共に溶出されるためノズル内には残渣が残らない。
【００９３】
前述したように架橋密度を上げる必要がある場合には、この後、インク流路およびインク吐出口が形成された感光性被覆樹脂層５を還元剤を含有する溶液に浸漬および加熱することにより後硬化を行う。これにより、感光性被覆樹脂層５の架橋密度はさらに高まり、基板に対する密着性および耐インク性は非常に良好となる。もちろん、この銅イオン含有溶液に浸漬加熱する工程は、感光性被覆樹脂層５をパターン露光し、現像してインク吐出口を形成した直後に行っても一向にさしつかえなく、その後で溶解可能な樹脂パターン４を溶出しても構わない。また浸漬、加熱工程は、浸漬しつつ加熱しても構わないし、浸漬後に加熱処理を行っても構わない。
【００９４】
このような還元剤としては、還元作用を有する物質であれば有用であるが、特に銅トリフラート、酢酸銅、安息香酸銅など銅イオンを含有する化合物が有効である。前記化合物の中でも、特に銅トリフラートは非常に高い効果を示す。さらに前記以外にアスコルビン酸も有用である。
【００９５】
このようにして形成したインク流路およびインク吐出口を形成した基板に対して、インク供給のための部材７およびインク吐出圧力発生素子を駆動するための電気的接合（図示せず）を行ってインクジェット記録ヘッドが形成される（図１６）。
【００９６】
本実施態様では、インク吐出口の形成をフォトリソグラフィによって行ったが、本発明はこれに限ることなく、マスクを変えることによって、酸素プラズマによるドライエッチングやエキシマレーザーによってもインク吐出口を形成することができる。エキシマレーザーやドライエッチングによってインク吐出口を形成する場合には、基板が樹脂パターンで保護されてレーザーやプラズマによって傷つくことがないため、精度と信頼性の高いヘッドを提供することも可能となる。さらに、ドライエッチングやエキシマレーザー等でインク吐出口を形成する場合は、被覆樹脂層５は感光性のもの以外にも熱硬化性のものも適用可能である。本実施例に使用される記録素子基板は、Ｈ１１００、Ｈ１１０１（カラー、Ｂｋ）ともほぼ同じ厚みのＳｉウエハー（厚み約６２５μｍ）を用いており、記録素子、配線がパターニングされ、ノズル材がパターニングされたウエハー状態で、各記録素子基板上に設けられた、電気接点用パッドの上に、バンプを形成する。その後、ウエハーを切断し、各々の記録素子基板に分割する。
【００９７】
本実施例において、第２のプレートＨ１４００は、事前に第１のプレートＨ１２００上に接着剤により貼りつけられている。この第２のプレートＨ１４００には、第１、第２の記録素子基板が入るような穴が設けられている。
【００９８】
次に、貼りつけ装置に位置決めされ、固定された、前記第１のプレートＨ１２００の、第１の録素子基板Ｈ１１００が貼りつけられるべきところに、エポキシ系ＵＶ／熱硬化型接着剤を塗布し、前記貼りつけ装置に具されたカメラにより、第１の記録素子基板Ｈ１１００に設けられたアライメントマークを画像処理し、位置を決め、貼り付ける。そのとき、前記接着剤は前記第１の記録素子基板Ｈ１１００より少しはみ出すように塗布しておき、貼りつけ後、貼りつけ装置で第１の記録素子基板Ｈ１１００を押えながら、ＵＶ光を照射し、前記接着剤を仮硬化させ、貼りつけた前期第１の記録素子基板Ｈ１１００が動かなくなるようにしておく。次に、第２の記録素子基板を同様の方法で前記第１のプレート１２００に貼りつけ、仮硬化を行う。この時、本実施例の第１、第２の記録素子基板は基本的に基板の厚み（ノズル材を除く部分）が同じなので、アライメントのカメラの一部は、共通で使用することが可能である。その後、オーブンに入れ、熱で前記接着剤を硬化させる。
【００９９】
次に、前記第１、第２の記録素子基板Ｈ１１００、Ｈ１１０１、第２のプレートＨ１４００が貼りつけられた代のプレートＨ１２００の、第２のプレート上に、前記第１及び第２の記録素子基板の電気接点部と位置決めを（本実施例においては画像処理を行った）行い、電気配線テープＨ１３００を接着剤を用いて貼りつけ、前記記録素子基板に設けられたバンプと、前記電気配線テープＨ１３００に設けられた電極リードを熱超音波法により電気接合する。本実施例において、第２のプレートは厚みが同じ第１と第２の記録素子基板のバンプと電気配線テープの電極リードが適当な位置に来るような厚みとなっている。
【０１００】
さらに、記録素子基板Ｈ１１００の電極Ｈ１１０４上のバンプＨ１１０５と、電気配線テープＨ１３００の電極リードＨ１３０２との接合部を樹脂により封止して、インク等でショートしないようにしている。
【０１０１】
図７には、図２に示されている第１，２のプレートＨ１２００，Ｈ１４００、第１，２の記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１、電気配線テープＨ１３００を拡大した分解図および断面図を示している。図５〜７を参照して本実施例の構成をより詳細に説明する。
【０１０２】
本実施例において、第１のプレートＨ１２００および第２のプレートＨ１４００はアルミナ製であり、電気配線テープ（フレキシブルプリント基板）Ｈ１３００は、前記の通り、ベースフィルム、銅箔配線、ソルダーレジストの三層構造であり、デバイスホールＨ１，Ｈ２が設けられ、金メッキされた電極リードＨ１３０２が露出している。
【０１０３】
本実施例の第２のプレートＨ１４００は、単一の板状の部材であり、記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１が挿入されるための穴が２ヶ所設けられており、第１のプレートＨ１２００に接着されて固定されている。また、電気配線テープＨ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００およびＨ１１０１を露出するために形成されたデバイスホールＨ１，Ｈ２を除く領域の全面が、第３の接着層Ｈ１３０６により第２のプレートＨ１４００に接着されている。
【０１０４】
本実施例のインクジェット記録装置においては、ブラックヘッドと、カラーヘッドの両方を同一の支持基板上に組付けて一体化しているので、お互いのヘッドのインクの着弾位置の修正が不要である。
【０１０５】
本実施例では、前記した構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、第１の記録素子基板Ｈ１１００を用いてブラックインクを吐出させ、第２の記録素子基板Ｈ１１０１を用いて、シアン、マゼンタ、イエローの３色のカラーインクを吐出させる。
【０１０６】
また、第１の記録素子基板Ｈ１１００のノズル構成は、片側３００ｄｐｉでインク供給路の両側にノズルが千鳥状に配置され、６００ｄｐｉの記録素子が構成されている。第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、１つの基板にインク供給口Ｈ１１０２が３つ設けられ、シアン、マゼンタ、イエローの吐出口Ｈ１１０７が、片側６００ｄｐｉで千鳥状に配置され、１２００ｄｐｉの記録素子が構成されている。本実施例のインクジェット記録ヘッドでは、ブラック用とカラー用の２つの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を非常に高精度に配置するため、１枚の第１のプレートＨ１２００上に両記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を搭載している。また、記録装置本体からの電源やデータ等の供給を行うための電気コンタクト基板Ｈ２２００や電気配線テープＨ１３００を、２つの記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１で共用するようにして、部品点数削減および低コスト化を図っている。
【０１０７】
本実施例のインクジェット記録ヘッドは、記録装置本体のキャリッジに装着され、キャリッジに設けられた電気接点と、インクジェット記録ヘッドに設けられた電気コンタクト基板Ｈ２２００とが、電気的に接続される。本実施例の両記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１は、ブラック用とカラー用とで吐出量が異なるように構成されている。図８は、第１の記録素子基板および第２の記録素子基板の吐出方式を説明する説明図である。なお、図中において第１の記録素子基板および第２の記録素子基板は同一の電源に接続されており、かつ同一平面（点線）上に配置されている構成を示す。
【０１０８】
本実施例の第２の記録素子基板Ｈ１１０１は、吐出量を安定させ高画質カラー印字を行うために、いわゆるバブルスルージェット方式（ＢＴＪ方式）のインクジェット記録方式を採用している。
【０１０９】
通常のバブルジェット方式（ＢＪ方式）の場合、図８に示すように、吐出口−記録素子間距離（吐出口大気側端と記録素子の最短距離）ＯＨが比較的長く、記録素子（電気熱変換素子）Ｈ１１０３の加熱によるインク発泡時に、この気泡ＡはインクＩ中に発生しこのインクＩに封じ込められた状態で存在する。これに対し、ＢＴＪ方式の場合、図８に示すように、吐出口−記録素子間距離ＯＨが比較的短いため、記録素子Ｈ１１０３の加熱によるインク発泡時に、インクを吐出させるとともにこの気泡ＡはインクＩ中から吐出口Ｈ１１０７を介して外部に連通する。
【０１１０】
このＢＴＪ方式のノズルは、吐出口面積ＳＯ×吐出口−記録素子間距離（ＯＨ）が吐出量Ｖｄと実質的に等しい。例えば、吐出量Ｖｄ＝約５ｐｌとする場合、吐出口−記録素子間距離ＯＨ＝２５μｍ、吐出口面積ＳＯ＝２００μｍ2（直径φ＝約１６μｍ）とすればよい。
【０１１１】
一方、第１の記録素子基板Ｈ１１００は、ブラックインクの印字が美しく見え、かつ印字速度を高速にするために、インクの吐出量Ｖｄを約３０ｐｌにしている。ＢＴＪ方式によりこの吐出量を達成するためには、吐出口−記録素子間距離ＯＨ＝２５μｍのとき、吐出口面積ＳＯ＝１２００μｍ2（直径φ＝約３９μｍ）とする必要がある。このようなノズル構成にする場合、所望の吐出量を達成するためには、３５μｍ×３５μｍ程度の大型の記録素子（電気熱変換素子）Ｈ１１０３を用いなければならない。また、吐出口Ｈ１１０７が記録素子Ｈ１１０３よりも大きくなるので、吐出される液滴の直進性が失われる。吐出口−記録素子間距離ＯＨを大きくすれば吐出口面積ＳＯを小さくすることができるが、流路抵抗が大きくなるため、さらに大きな記録素子Ｈ１１０３が必要となり、省エネルギーの観点から好ましくない。そこで本実施例では、ブラック用の第１の記録素子基板Ｈ１１００は、ＢＴＪ方式ではなく通常のＢＪ方式を採用している。そして、吐出口−記録素子間距離ＯＨ＝７０〜８０μｍ程度、吐出口面積ＳＯ＝６００〜８００μｍ2程度の寸法にしている。
【０１１２】
また、本実施例において、先に述べたようにブラック用と、カラー用で、記録素子の配置密度がそれぞれ、片側３００ｄｐｉ（両側６００ｄｐｉ）と片側６００ｄｐｉ（両側１２００ｄｐｉ）と異なっている。これは、ブラック、カラーとも吐出量がそれぞれ約３０ｐｌ、約５ｐｌと異なるものの、どちらも同時に最速（１パス）で印字可能なようにする為である。
【０１１３】
また、インクの吐出量が大きく異なるが、ブラックインクは被記録媒体上であまり広がらないような組成にし、カラーは比較的被記録媒体上で広がる（にじみ率が大きい）組成にして用いている。
【０１１４】
例えば、本実施例に用いたブラック、カラーインクの物性値は、
ブラック： 粘度 約２（Ｐａ・ｓ）、 表面張力 約４０（Ｎ／ｍ）
カラー ： 粘度 約２（Ｐａ・ｓ）、 表面張力 約３０（Ｎ／ｍ）
と言うものを用いた。
【０１１５】
しかし、本発明のインクジェット記録ヘッドに用いられるインクは、上記物性値のインクに限るものではない。
【０１１６】
そして、このようなバブルジェット記録方式のプリントヘッドにおいては、電気熱変換体からの余剰の熱によりヘッドの温度が上昇し、インクの温度が上昇し、インク物性（おもに粘度）が変化することにより吐出状態が変化することがある。また、低温の環境においてはインクの粘度が高く吐出しづらくなることも知られている。これらの温度変化に対し、電気熱変換体に加わる熱量をコントロールしたり、プリントヘッドに加熱用素子を設けたりすることにより温度変化を抑える方法が知られている。しかし、ブラック用の第１の記録素子基板とカラー用の第２の記録素子基板では前述の通り電気熱変換体の大きさが異なり、また、基板サイズが異なることからそれぞれ別々の温度制御が必要であり構成が複雑である、という問題があった。
【０１１７】
しかし、ブラック用の第１の記録素子基板とカラー用の第２の記録素子基板とを熱伝導率の高い同一の支持基板上に接着することで、それぞれの基板温度を共通化することができ構成を単純化することができる。
【０１１８】
なお、吐出速度に関しては、着弾精度および初期吐出特性を満足することを考えると８ｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましい。
【０１１９】
また、前述の吐出量と吐出速度とを満足するためには吐出口−記録素子間距離ＯＨは１００μｍ以下であることが望ましい。
【０１２０】
図９に示すように、本実施例のインクジェット記録ヘッドでは、同一のプレート（第１のプレートＨ１２００）上に、カラーインク用のＢＴＪ方式の記録素子基板Ｈ１１０１と、ブラックインク用の通常のＢＪ方式の記録素子基板Ｈ１１００とを搭載している。この両記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１は、インク吐出方式も、インク吐出量も異なるため、駆動させるための投入エネルギーが異なる。しかし、この記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１に供給される電源電圧は同じである。これは、記録装置本体に装着される電源が単一である方が低コストで済むからである。
【０１２１】
同じ電源電圧で各記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の記録素子Ｈ１１０３に電流を流し、インクを膜沸騰を発生させ、異なる体積のインクを吐出させるために、本実施例のインクジェット記録ヘッドでは、記録素子Ｈ１１０３に電流を流す時間（パルス幅）を変えて駆動している。
【０１２２】
本実施例において、Ｂｋ、カラーともチップの駆動電圧は、１９（Ｖ）である。また、Ｂｋのヒータサイズは、３７μｍ□、吐出口は丸型で径は約φ２５μｍであり、カラーのヒータサイズは、２６μｍ□、吐出口は丸型で径は約φ１６μｍである。
【０１２３】
上記ヘッドの駆動パルス幅は、シングルパルス相当で、Ｂｋが約１．４〜３μｓ程度であり、カラーが約０．６〜１．１μｓ程度である。このパルス幅は、ヒータボードの成膜の状態や、ヒータの駆動本数によりそれぞれ適正な値が、プリンタ内に記憶されたパルステーブルから引き出され使用される。このテーブル値を引き出す為には、製造工程中で、それぞれのインクジェット記録ヘッドの抵抗値や、吐出させるぎりぎりのパルス幅等を測定し、インクジェット記録ヘッドに具されたＲＯＭに書き込み、インクジェット記録装置で読み出してもよいし、インクジェット記録装置上で、インクジェット記録ヘッドのヒータ抵抗値等を読み取り、適正なパルスを与えるなどしても良い。
【０１２４】
一般的に、パルス幅（Ｐｗ）と、吐出速度（ｖ）との相関関係は、パルス幅（Ｐｗ）が短くなるにつれ、吐出速度（ｖ）が下がってくる。
【０１２５】
従って本実施例においては、吐出の特性を合わせる為、ダブル（ｗ）パルスを採用している。以下に数点例をあげる。
【０１２６】
この時ダブルパルスは、プレパルス−休み時間−メインパルスの関係で表記する。単位は全て（μｓ）である。
【０１２７】
Ｂｋ カラー
シングル ダブル シングル ダブル
1.5 0.542-1.583-1.167 0.625 0.250-0.417-0.500
2.0 0.479-1.146-1.667 0.917 0.167-0.167-0.833
2.5 0.354-0.688-2.250 1.000 0.125-0.083-0.958
上記パルス幅は、本実施例の一例であり、本発明を限定するものではない。
【０１２８】
また、本実施例では、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１の複数の記録素子Ｈ１１０３を駆動させる際に、流れる電流が大きくなるので、記録装置本体からインクジェット記録ヘッドまでの配線中で電圧降下が発生する。それによって、記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１に印加される電圧が下がり吐出量が低下することを防ぐための制御として、同時に駆動される記録素子Ｈ１１０３の数に応じて駆動パルス幅を変更している。
【０１２９】
これらのパルス幅の信号は、記録装置本体から、共用の電気コンタクト基板Ｈ２２００および電気配線テープＨ１３００を介して、各記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１に供給される。このような構成を採用することにより、駆動方式の異なる記録素子基板Ｈ１１００，Ｈ１１０１を、非常にスペース効率よく、かつ低コストで提供することが可能になっている。
【０１３０】
また、このような構成により印字記録を行った際の第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度および第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度について説明する。第１の記録素子基板Ｈ１１００のみにより平均デューティー１０％（２．２Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は４℃、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度上昇は２℃であった。次に第２の記録素子基板Ｈ１１０１のみで平均デューティー５０％（３．５Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は４℃、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度上昇は６℃であった。さらに、第１の記録素子基板Ｈ１１００により平均デューティー１０％（２．２Ｗ）、第２の記録素子基板Ｈ１１０１により平均デューティー５０％（３．５Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は７℃、第２の記録素子基板Ｈ１１０１の温度上昇は８℃であった。このように、それぞれの基板に異なる熱量を加えてもそれぞれの基板の温度差は２℃程度であり、同一の吐出状態を保つことができた。
【０１３１】
［実施例２］
ここでは実施例１の構成と異なる部分のみを図１７〜図１８を参照して説明する。
【０１３２】
図１７は第２の記録素子基板の変形例を示すもので図１７（ａ）は正面図、図１７（ｂ）は断面図である。また図１８はこの記録素子基板をインクジェット記録ヘッドに組み込んだ図である。
【０１３３】
本実施例の、カラー記録に使用する第２の記録素子基板８００は、図１７（ｃ）に代表して示すように、エネルギー変換素子としての電気熱変換素子（記録素子）６５を含む基板６７と、吐出口６１を形成するオリフィスプレート６６とを備えている。基板６７は、面方位＜１００＞のシリコン単結晶で形成され、基板６７上には、複数の電気熱変換素子６５の列、各列の電気熱変換素子６５を駆動するための駆動回路６３、外部と接続するためのコンタクトパッド６９、駆動回路６３およびコンタクトパッド６９を接続する配線６８等が半導体プロセスを用いて形成されている。また、基板６７には上述の駆動回路６３、電気熱変換素子６５、配線６８等を除いた領域に、異方性エッチングにより形成された貫通口が５つ設けられ、それぞれ後述する吐出口列７１〜７３，８１〜８３に液体を提供するためのインク供給口６２，６２ａを形成している。なお、図１７（ａ）は基板６７に対して略透明なオリフィスプレート６６を形成した状態を模式的に表しており、上述の電気熱変換素子やインク供給口は省略して描かれている。
【０１３４】
基板６７上に設けられるオリフィスプレート６６は感光性エポキシ樹脂で形成され、フォトリソグラフィ技術を用いて前述の電気熱変換素子６５に対応して、吐出口６１および液流路６０が形成されている。
【０１３５】
また記録素子基板８００は、コンタクトパッド６９を電気配線テープの電極端子と接続することで、この配線板に繋がった外部信号入力端子が記録装置の電気接続部と接続した際に、駆動信号などを記録装置から受け取ることができる。さらに、インク供給口６２，６２ａ等はインク供給ユニットの流路形成部材Ｈ１６００のインク流路を介して各色のインクタンクと連通される。
【０１３６】
また本実施例では、吐出口６１は複数設けられ、それらが所定のピッチで配設されることで、互いに略平行な吐出口列（吐出部）７１〜７３，８１〜８３を形成している。ここで、図１７（ａ）において、吐出口列７１〜７３のそれぞれ図面上からｉ番目の吐出口は、図１７（ａ）に示す矢印方向に対して一致している。このように、記録ヘッドカートリッジが記録装置等に搭載されて走査されるときの走査方向に関して、吐出口列７１〜７３は、それぞれ対応する吐出口が一致するように配列されており、第１の吐出口列群７０が形成されている。吐出口列８１〜８３についても吐出口列７１〜７３と同様に配列されており、吐出口列８１〜８３によって第１の吐出口列群７０に隣接するように第２の吐出口列群８０が形成されている。
【０１３７】
この第２の記録素子基板８００は、１つの基板にインク供給口が５つ設けられ、順番に、片側にシアンインク用ノズル、片側にマゼンタインク用ノズル、両側にイエローインク用ノズル、片側にマゼンタインク用ノズル、片側にシアンインク用ノズルというノズル配置になっており、片側６００ｄｐｉで千鳥状に配置され、１２００ｄｐｉの記録素子が構成されている。
【０１３８】
すなわち、２つの吐出口列群による６つの吐出口列について、最も外側の吐出口列７３，８３ではシアン（Ｃ）を、吐出口列７２，８２ではマゼンタ（Ｍ）を、最も内側の互いに隣接する吐出口列７１，８１ではイエロー（Ｙ）を吐出する。そのため、インク供給口６２ａ（中央部に設けられたインク供給口）にはイエローインクが、インク供給口６２ａに隣接する２つのインク供給口６２にはマゼンタインクが、最も外側の２つのインク供給口６２にはシアンインクが、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ各色独立のインクタンクから供給されている。このように、中央のインク供給口６２ａは２つの吐出口列７１，８１に対して液体を供給するものであり、インク供給口６２ａおよび液流路６０ａはこれら２つの吐出口列７１，８１の共通の液室部として機能する。
【０１３９】
このように、２つの吐出口列群が隣接する部分に、それぞれ同じ種類の液体を吐出する吐出口列を並べ、この部分を中央にして他の同種の吐出口列およびそれらの駆動回路を略対称に配置することで、インク供給口６２，６２ａとしての貫通口、および駆動回路や電気熱変換素子などを基板に対して等間隔に無駄無く配置し、基板サイズを小さくすることができる。しかも、このように同種の液体を吐出する吐出口列を線対称に配置したことで、往復記録（双方向プリント）の際、記録媒体上に所望の色を形成するための１画素に対するインク打ち込み（吐出）順が往路走査と復路走査で同じになるので、走査方向に関わらず発色が均一になり往復印字による色むらの発生を防止することができる。
【０１４０】
さらに、図１７（ａ）および図１７（ｂ）より明らかなように、第１の吐出口列群７０と、第２の吐出口列群８０とは、それぞれの吐出口群を形成する吐出口列７１〜７３，８１〜８３の各吐出口が前述した走査方向に対して互いに補完し合うように、記録ヘッドの副走査方向（本例の場合、吐出口列の配列方向に一致する）に対して、ちょうど吐出口配列のピッチの１／２だけずれて配設されている。これにより、吐出口配列ピッチに対して実質２倍の高精細印字が可能となる。
【０１４１】
さらに、第２の記録素子基板８００では電気熱変換素子６５の配列密度を１２００ｄｐｉにし、カラーの液滴量を４〜８ｐｌに設定している。一方、実施例１で説明した第１の記録素子基板Ｈ１１００では電気熱変換素子の配列密度を６００ｄｐｉにし、ブラックの液滴量を２０〜４０ｐｌに設定している。そのため、第２の記録素子基板８００の各電気熱変換素子６５の大きさはブラック用の第１の記録素子基板Ｈ１１００の電気熱変換素子よりも小さく、また各吐出口６１の大きさも第１の記録素子基板７の吐出口よりも小さい。例えば、ブラックの液滴３０ｐｌを得るために、第１の記録素子基板７の吐出口−電気熱変換素子間距離ＯＨは７０〜８０μｍ、吐出口面積ＳＯは６００〜８００μｍ2である。一方、カラーの液滴５ｐｌを得るために、第２の記録素子基板８のＯＨは２５μｍ、ＳＯは２００μｍ2である。この条件は上述の実施例１と同じである。
【０１４２】
本実施例では、上記のとおりの構成の第２の記録素子基板８００と、実施例１で説明したとおりの第１の記録素子基板Ｈ１１００とを、第１のプレートＨ１３００上に接着固定して、実施例１で説明したのと同じ構成の記録ヘッドカートリッジ（図１８参照）を組み立てた。
【０１４３】
また、カラー用の第２の記録素子基板８００上の電気熱変換素子の密度をブラック用の第１の記録素子基板Ｈ１１００上の電気熱変換素子の２倍の密度で配列する（例えば、第１の記録素子基板Ｈ１１００上の電気熱変換体の密度が６００ｄｐｉ、第２の記録素子基板８００上の電気熱変換素子の密度が１２００ｄｐｉ）ことにより、２５ＫＨｚ、１６時分割駆動を行っても約２．５μｓの加熱パルス幅を確保することができた。通常のパルス幅１μｓに対し、電気熱変換体の抵抗値の製造バラツキや、吐出電流による電圧降下の補正を行ってもパルス幅は２μｓ程度に抑えられ、１０９パルスまで問題なく使用できた。これに対し、第２の記録素子基板８００上の電気熱変換体の密度を第１の記録素子基板Ｈ１１００上の電気熱変換体の密度と等しくした場合、同じ記録速度を得るためには５０ＫＨｚが必要であり、パルス幅は１．２５μｓ以下に抑える必要がある。この場合、前記のパルス幅による補正が十分行えないため、電圧を上げて使用する必要があり、同一面積を埋めるためには、ブラックの２倍のパルス数が必要であるのにもかかわらず、１０７パルスで電気熱変換体が破断してしまった。
【０１４４】
なお、往復連続印字を行う場合は、第１の実施の形態に比べてさらに記録素子基板の温度が変化しやすいが、本実施形態によれば、往復印字記録を行った際の第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度および第２の記録素子基板８００の温度は次のようになった。
【０１４５】
すなわち、第２の記録素子基板８００のみにより平均デューティー５０％（３．５Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は３℃、第２の記録素子基板８の温度上昇は５℃であった。また、第２の記録素子基板８００のみにより平均デューティー１００％（７Ｗ）で記録を行った場合、第１の記録素子基板Ｈ１１００の温度上昇は８℃、第２の記録素子基板８００の温度上昇は１０℃であった。このように、往復印字という温度上昇の厳しい条件においてもそれぞれの基板どうしの温度差を少なく保つことができて良好な吐出状態を得ることができた。
【０１４６】
本実施例でも、実施例１と同様に、第１の記録素子基板７の吐出口面と第２の記録素子基板８００の吐出口面がそれぞれ第１プレートＨ１２００の裏面を基準として高さが異なっている。すなわちモノクロ記録用に使用する第１の記録素子基板Ｈ１１００の吐出口面の方が、カラー記録用に用いる第２の記録素子基板８００の吐出口面よりも基準面からの高さが高くなっている。
【０１４７】
（インクジェット記録装置）
最後に、上述したようなカートリッジタイプの記録ヘッドを搭載可能な液体吐出記録装置について説明する。図１９は、本発明の液体吐出記録ヘッドを搭載可能な記録装置の一例を示す説明図である。
【０１４８】
図１９に示す記録装置において、図１に示した記録ヘッドカートリッジＨ１０００がキャリッジ１０２に位置決めして交換可能に搭載されており、キャリッジ１０２には、記録ヘッドカートリッジＨ１０００上の外部信号入力端子を介して各吐出部に駆動信号等を伝達するための電気接続部が設けられている。
【０１４９】
キャリッジ１０２は、主走査方向に延在して装置本体に設置されたガイドシャフト１０３に沿って往復移動可能に案内支持されている。そして、キャリッジ１０２は主走査モータ１０４によりモータプーリ１０５、従動プーリ１０６およびタイミングベルト１０７等の駆動機構を介して駆動されるとともにその位置および移動が制御される。また、ホームポジションセンサ１３０がキャリッジ１０２に設けられている。これにより遮蔽板１３６の位置をキャリッジ１０２上のホームポジションセンサ１３０が通過した際に位置を知ることが可能となる。
【０１５０】
印刷用紙やプラスチック薄板等の記録媒体１０８は給紙モータ１３５からギアを介してピックアップローラ１３１を回転させることによりオートシートフィーダ（ＡＳＦ）１３２から一枚ずつ分離給紙される。更に搬送ローラ１０９の回転により、記録ヘッドカートリッジＨ１０００の吐出口面と対向する位置（プリント部）を通って搬送（副走査）される。搬送ローラ１０９はＬＦモータ１３４の回転によりギアを介して行われる。その際、給紙されたかどうかの判定と給紙時の頭出し位置の確定は、ペーパエンドセンサ１３３を記録媒体１０８が通過した時点で行われる。さらに、記録媒体１０８の後端が実際にどこに有り、実際の後端から現在の記録位置を最終的に割り出すためにもペーパエンドセンサ１３３は使用されている。
【０１５１】
なお、記録媒体１０８は、プリント部において平坦なプリント面を形成するように、その裏面をプラテン（不図示）により支持されている。この場合、キャリッジ１０２に搭載された記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、それらの吐出口面がキャリッジ１０２から下方へ突出して前記２組の搬送ローラ対の間で記録媒体１０８と平行になるように保持されている。
【０１５２】
記録ヘッドカートリッジＨ１０００は、各吐出部における吐出口の並び方向が上述したキャリッジ１０２の走査方向に対して交差する方向になるようにキャリッジ１０２に搭載され、これらの吐出口列から液体を吐出して記録を行なう。
【符号の説明】
【０１５３】
１ 基板
２ インク吐出エネルギー発生素子
３ 開口部
４ インク流路パターン
５ 被覆樹脂層
６ マスク
８ 制御信号入力用電極
６０ 液流路
６１ 吐出口
６２，６２ａ インク供給口
６３ 駆動回路
６５ エネルギー変換素子としての電気熱変換素子（記録素子）
６６ オリフィスプレート
６７ 基板
６８ 配線
６９ コンタクトパッド
７０ 第１の吐出口列群
７１〜７３，８１〜８３ 吐出口列
８０ 第２の吐出口列群
１０２ キャリッジ
１０３ ガイドシャフト
１０４ 主走査モータ
１０５ モータプーリ
１０６ 従動プーリ
１０７ タイミングベルト
１０８ 記録媒体
１０９ 搬送ローラ
１３０ ホームポジションセンサ
１３１ ピックアップローラ
１３２ オートシートフィーダ（ＡＳＦ）
１３３ ペーパエンドセンサ
１３４ ＬＦモータ
１３５ 給紙モータ
８００ 第２の記録素子基板
Ｈ１，Ｈ２ デバイスホール（開口部）
Ｈ１０００ 記録ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド
Ｈ１００２ 記録素子ユニット
Ｈ１００３ インク供給ユニット（記録液供給手段）
Ｈ１１００ 第１の記録素子基板
Ｈ１１０１ 第２の記録素子基板
Ｈ１１０２ インク供給口
Ｈ１１０３ 記録素子（電気熱変換素子）
Ｈ１１０４ 電極
Ｈ１１０５ バンプ
Ｈ１１０６ インク流路壁
Ｈ１１０７ 吐出口
Ｈ１１０８ 吐出口群
Ｈ１１１０ Ｓｉ基板
Ｈ１２００ 第１のプレート（第１の支持部材）
Ｈ１２０１ インク連通口
Ｈ１２０３ 第２の接着層
Ｈ１３００ 電気配線テープ（可撓性の配線基板）
Ｈ１３００ａ ベースフィルム
Ｈ１３００ｂ 銅箔
Ｈ１３００ｃ ソルダーレジスト
Ｈ１３０１ 外部信号入力端子
Ｈ１３０２ 電極端子（電極リード）
Ｈ１３０６ 第３の接着層
Ｈ１４００ 第２のプレート（第２の支持部材）
Ｈ１５００ インク供給部材
Ｈ１５０１ インク流路
Ｈ１５０９ Ｘ方向（キャリッジスキャン方向）の突き当て部
Ｈ１５１０ Ｙ方向（記録メディア搬送方向）の突き当て部
Ｈ１５１１ Ｚ方向（インク吐出方向）の突き当て部
Ｈ１５１２ 端子固定部
Ｈ１６００ 流路形成部材
Ｈ１６０１ 装着ガイド
Ｈ１６０２ インク連通口
Ｈ１７００ フィルター
Ｈ１８００ シールゴム
Ｈ２０００ タンクホルダー
Ｈ２２００ 電気コンタクト基板
Ｈ２３００ ジョイントシール部材
Ｈ２４００ ビス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液に吐出エネルギーを付与する複数の記録素子と、前記吐出エネルギーを受容する記録液を貯留する複数の流路と、前記複数の流路に前記記録液を供給する供給口と、前記記録素子に対向して設けられ前記記録液を吐出する複数の吐出口と、を有する記録素子基板を複数備えてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
少なくとも１つの前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離と、他の前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離とが異なるとともに、両者の記録素子による液体吐出方式が異な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】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離が相対的に長く、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離が相対的に短い、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出量が相対的に多く、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出量が相対的に少ない、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子の配列密度は、前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子の配列密度の約２倍であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記複数の記録素子基板が同一の基材に実装されている、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記支持基板の熱膨張率および熱伝導率が、前記第１の基板と第２の基板の熱膨張率および熱伝導率にほぼ等しい請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記記録素子による液体吐出方式が、前記記録素子の作動により前記記録液に発泡をもたらすとともに、該発泡により形成された気泡が消泡して消滅する吐出方式であり、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記前記記録素子による液体吐出方式が、前記記録素子の作動により前記記録液に発泡がもたらされる際に該発泡により形成された気泡が前記吐出口から外部の大気と連通する吐出方式である、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記複数の記録素子基板が、同一平面上に配置された実質的に同じ厚さの基板と、該基板上に積層されている吐出口形成部材とを有し、少なくとも１つの前記記録素子基板は、前記吐出口形成部材の高さが他の前記記録素子基板と異なっていることにより、前記記録素子と前記吐出口との間の距離が異なっている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記複数の記録素子基板のそれぞれが前記複数の記録素子を配した基板と該基板に積層されている吐出口形成部材とを有し、前記記録液を吐出する複数の吐出口が前記吐出口形成部材の光パターニングによって形成されてい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１０】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離が１００μｍ以下である、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出速度をＶBk、吐出量をＶｄBkとし、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出速度をＶCl、吐出量をＶｄClとしたとき、
ＶCl＞ＶBk≧８ｍ／ｓｅｃ
かつ
ＶｄBk＞ＶｄCl
である、請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１２】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記記録素子と前記吐出口との間の距離をＯＨBk、前記記録素子と前記吐出口形成部材との間の距離をｈBkとし、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記記録素子と前記吐出口との間の距離をＯＨCl、前記記録素子と前記吐出口形成部材との間の距離をｈClとしたとき、
ｈBk＞ｈCl
かつ
ＯＨBk＞ｈBk×２
である、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドと、前記複数の記録素子基板にそれぞれ前記記録液を供給する複数のインクタンクと、を有する記録装置。
【請求項１４】
前記複数の記録素子基板の前記複数の記録素子に供給される電気的エネルギーが同一の電源から供給される、請求項１３の記録装置。
【請求項１】
記録液に吐出エネルギーを付与する複数の記録素子と、前記吐出エネルギーを受容する記録液を貯留する複数の流路と、前記複数の流路に前記記録液を供給する供給口と、前記記録素子に対向して設けられ前記記録液を吐出する複数の吐出口と、を有する記録素子基板を複数備えてなるインクジェット記録ヘッドにおいて、
少なくとも１つの前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離と、他の前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離とが異なるとともに、両者の記録素子による液体吐出方式が異な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】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離が相対的に長く、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離が相対的に短い、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出量が相対的に多く、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出量が相対的に少ない、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子の配列密度は、前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子の配列密度の約２倍であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記複数の記録素子基板が同一の基材に実装されている、請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記支持基板の熱膨張率および熱伝導率が、前記第１の基板と第２の基板の熱膨張率および熱伝導率にほぼ等しい請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記記録素子による液体吐出方式が、前記記録素子の作動により前記記録液に発泡をもたらすとともに、該発泡により形成された気泡が消泡して消滅する吐出方式であり、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記前記記録素子による液体吐出方式が、前記記録素子の作動により前記記録液に発泡がもたらされる際に該発泡により形成された気泡が前記吐出口から外部の大気と連通する吐出方式である、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記複数の記録素子基板が、同一平面上に配置された実質的に同じ厚さの基板と、該基板上に積層されている吐出口形成部材とを有し、少なくとも１つの前記記録素子基板は、前記吐出口形成部材の高さが他の前記記録素子基板と異なっていることにより、前記記録素子と前記吐出口との間の距離が異なっている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記複数の記録素子基板のそれぞれが前記複数の記録素子を配した基板と該基板に積層されている吐出口形成部材とを有し、前記記録液を吐出する複数の吐出口が前記吐出口形成部材の光パターニングによって形成されてい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１０】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板における前記記録素子と前記吐出口との間の距離が１００μｍ以下である、請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出速度をＶBk、吐出量をＶｄBkとし、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記吐出口から吐出される前記記録液の吐出速度をＶCl、吐出量をＶｄClとしたとき、
ＶCl＞ＶBk≧８ｍ／ｓｅｃ
かつ
ＶｄBk＞ＶｄCl
である、請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１２】
前記記録液として黒系の液体が供給される前記記録素子基板の前記記録素子と前記吐出口との間の距離をＯＨBk、前記記録素子と前記吐出口形成部材との間の距離をｈBkとし、前記記録液としてカラー系の液体が供給される前記記録素子基板の前記記録素子と前記吐出口との間の距離をＯＨCl、前記記録素子と前記吐出口形成部材との間の距離をｈClとしたとき、
ｈBk＞ｈCl
かつ
ＯＨBk＞ｈBk×２
である、請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドと、前記複数の記録素子基板にそれぞれ前記記録液を供給する複数のインクタンクと、を有する記録装置。
【請求項１４】
前記複数の記録素子基板の前記複数の記録素子に供給される電気的エネルギーが同一の電源から供給される、請求項１３の記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−６９８９０（Ｐ２０１０−６９８９０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０７（Ｐ２０１０−１０７）
【出願日】平成２２年１月４日（２０１０．１．４）
【分割の表示】特願２００１−２０９３９８（Ｐ２００１−２０９３９８）の分割
【原出願日】平成１３年７月１０日（２００１．７．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月４日（２０１０．１．４）
【分割の表示】特願２００１−２０９３９８（Ｐ２００１−２０９３９８）の分割
【原出願日】平成１３年７月１０日（２００１．７．１０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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