液体吐出ヘッドの駆動方法、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置
【課題】 エネルギー発生素子の耐キャビテーション層として金属材料からなる金属層を備えた液体吐出ヘッドにおいて、キャビテーション等の影響により絶縁層にピンホールが生じると、金属層がインクに対して陽電位となり溶出してしまう可能性があった。
【解決手段】 キャビテーション等の影響により絶縁層にピンホールが生じたとしても、金属層にかかる電位がインクの電位より陰電位となるようにエネルギー発生素子を駆動する。
【解決手段】 キャビテーション等の影響により絶縁層にピンホールが生じたとしても、金属層にかかる電位がインクの電位より陰電位となるようにエネルギー発生素子を駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの駆動方法、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーマル式のインクジェット記録装置に代表される液体吐出装置に搭載される代表的な液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子を有している。
【０００３】
特許文献１に開示されるように、エネルギー発生素子は、通電することで発熱する発熱抵抗材料からなる層と、該層に通電するための一対の電極とをシリコンからなる基体の上側に設けることで構成されており、さらに絶縁性材料からなる絶縁層で被覆されている。絶縁層の表面には、液他を吐出する際に生じるキャビテーション衝撃から絶縁層を保護するために、金属材料からなる金属層を設けることで耐久性を向上させている。また、絶縁層に穴（ピンホール）があると、金属層と液体との間で電気化学反応を起こし金属層が変質することによる耐久性の低下や、金属層の溶出が懸念されるため、製造段階においてエネルギー発生素子と金属層との間の絶縁性の検査を行っている。そのため複数のエネルギー発生素子を共通して保護するように金属層が帯状に設け、この金属層に接続される検査用端子と、複数のエネルギー発生素子に共通に接続されている検査用端子と、を使用して絶縁性の検査を行っている。この方法によれば、複数のエネルギー発生素子について、一括して絶縁層による絶縁性を検査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５０６４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら製造工程において絶縁層の検査を行ったとしても、気泡が消泡する際のキャビテーション等の影響により記録動作の際に絶縁層にピンホール等が生じ、エネルギー発生素子と金属層とが短絡してしまう可能性がある。なお、このような液体吐出ヘッドは、一般的に一対の電極に実質的に０Ｖの接地電位（ＧＮＤ電位）と、接地電位より高い電源電位（ＶＨ電位）とからなる電圧を印加することで駆動されている。このとき液体を供給するために用いられる供給口は、ＧＮＤ電位に接続された基体を貫通して設けられているため、液体もＧＮＤ電位となっている。
【０００６】
インクなどの液体は一般的に電解質を多く含み導電性を有しているためＧＮＤ電位の液体より高電位であるＶＨ電位をエネルギー発生素子に印加していると、金属層が液体に対して陽電位となる。例えば金属層としてイリジウムやルテニウムが使用され、図６にこれらの電位とｐＨの関係図を示す。
【０００７】
ここから金属層の材料によっては、陽電位、かつ、ｐＨ７〜１０の液体が接すると、溶出する可能性があるといえる。つまり複数のエネルギー発生素子を帯状の金属層で共通に被覆している特許文献１に開示される構成では、１つのエネルギー発生素子で短絡が生じた場合に、複数のエネルギー発生素子を被覆している金属層が溶出する可能性がある。さらに、膜厚が減少して金属層としての耐久性が低下する可能性がある。さらに溶解時に発生する気泡がエネルギー発生素子の上側を覆い、正常に記録動作を行うことができなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものである。本発明はエネルギー発生素子と金属層とが記録動作時に短絡したとしても他のエネルギー発生素子を被覆する金属層が陽電位とならず、信頼性の高い記録動作を行うことができるエネルギー発生素子の駆動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
液体を吐出するための吐出口と、該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続され、該エネルギー発生素子を駆動するための一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記一対の電極のうちの一方の電極の第一の電位を液体と実質的に等しい電位とし、前記一対の電極のうちの他方の電極の第二の電位を前記第一の電位より低い電位として、前記エネルギー発生素子を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように駆動することにより、絶縁層にピンホール等が生じエネルギー発生素子と金属層とが短絡した場合であっても、他のエネルギー発生素子を被覆する金属層が液体に対して陽電位とならず、信頼性の高い記録動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体吐出装置及びヘッドユニットの模式的斜視図である。
【図２】本発明に係る液体吐出ヘッドの模式的斜視図及び模式的上面図である。
【図３】第一の実施形態に係る液体吐出ヘッドの切断面図及び回路図である。
【図４】第二の実施形態に係る液体吐出ヘッドの切断面図及び回路図である。
【図５】金属層の溶出と電位との関係を説明する図である。
【図６】イリジウム及びルテニウムのｐＨ−電位図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。
【００１３】
本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
【００１４】
さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いはインクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは被記録媒体の処理とは、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上するための処理のことを言う。さらに、本発明の液体吐出装置に用いられるような「液体」は、一般的に電解質を多く含み導電性を有している。
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお以下の説明では，同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与する。
【００１６】
（液体吐出装置）
図１（ａ）は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出装置を示す概略図である。図１（ａ）に示すように、リードスクリュー５００４は、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転する。キャリッジＨＣはヘッドユニットを載置可能であり、リードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に係合するピン（不図示）を有しており、リードスクリュー５００４が回転することによって矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、ヘッドユニット４０が搭載されている。
【００１７】
（ヘッドユニット）
図１（ｂ）は、図１（ａ）のような液体吐出装置に搭載可能なヘッドユニット４０の斜視図である。液体吐出ヘッド４１（以下、ヘッドとも称する）はフレキシブルフィルム配線基板４３により、液体吐出装置と接続するコンタクトパッド４４に導通している。また、ヘッド４１は、インクタンク４２と接合されることで一体化されヘッドユニット４０を構成している。ここで例として示しているヘッドユニット４０は、インクタンク４２とヘッド４１とが一体化したものであるが、インクタンクを分離できる分離型とすることも出来る。
【００１８】
図２（ａ）に本実施形態に係る液体吐出ヘッド４１の斜視図を示す。液体吐出ヘッド４１は、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子２３を備えた液体吐出ヘッド用基板５０と、液体吐出ヘッド用基板５０の上に設けられた流路壁部材１５と、を有している。流路壁部材１５は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化物で設けることができ、液体を吐出するための吐出口３と、吐出口３に連通する流路１７の壁１７ａとを有している。この壁１７ａを内側にして、流路壁部材１５が液体吐出ヘッド用基板５０に接することで流路１７が設けられている。流路壁部材１５に設けられた吐出口３は、液体吐出ヘッド用基板５０を貫通して設けられた供給口４に沿って所定のピッチで列をなすように設けられている。供給口４から供給された液体は流路１７に運ばれ、さらにエネルギー発生素子２３の発生する熱エネルギーによって液体が膜沸騰することで気泡が生じる。このときに生じる圧力により液体が、吐出口３から吐出されることで、記録動作が行われる。さらに、液体吐出ヘッド４１は、電気的接続を行う端子２２を複数備えており、この端子２２に液体吐出装置からエネルギー発生素子２３を駆動するためのＶＨ電位・接地電位（ＧＮＤ電位）や駆動素子２０を制御するためのロジック信号等が送られる。なお、エネルギー発生素子２３を駆動するためには、エネルギー発生素子２３の両端の電位が電位差１０Ｖ以上４０Ｖ以下になるように電圧を印加する必要がある。図２（ｂ）に金属層１１が複数のエネルギー発生素子２３を共通に被覆する液体吐出ヘッド４１の模式的な上面図を示す。金属層１１には、製造時の検査を行うための検査用端子４０が接続されている。検査用端子４０を用いて、複数のエネルギー発生素子２３と金属層との間の導通確認を行うことで絶縁層に絶縁不良がないことを一度に確認することができる。
【００１９】
また図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’に沿って基板５０に垂直に液体吐出ヘッド４１を切断した場合の切断面の状態を模式的に示す断面図の一例である。トランジスタ等の駆動素子２０が設けられたシリコンからなる基体１の上には、基体１の一部を熱酸化して設けた熱酸化層１４と、ＣＶＤ法などを用いてシリコン化合物からなる第一蓄熱層１３と第二蓄熱層１２とが設けられている。具体的に第一蓄熱層１３及び第二蓄熱層１２としては、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮ等の絶縁性材料を用いることができる。第一蓄熱層１３と第二蓄熱層１２とは、電極を絶縁する絶縁層としても機能する。第二蓄熱層１２の上に、通電することで発熱する材料からなる発熱抵抗層１０が設けられ、発熱抵抗層１０に接するように、発熱抵抗層１０より抵抗の低いアルミニウムなどを主成分とする材料からなる一対の電極９が設けられている。具体的に発熱抵抗層の材料としては、ＴａＳｉＮやＷＳｉＮなどを用いることができる。一対の電極９に第一の電圧と第二の電圧とを印加し、発熱抵抗層１０の一対の電極９の間に位置する部分を通電により発熱させることで、発熱抵抗層１０の部分をエネルギー発生素子２３として用いる。これらの発熱抵抗層１０と一対の電極９は、吐出に用いられる液体との絶縁を図るために、ＳｉＮ等のシリコン化合物などの絶縁性材料からなる絶縁層８で被覆されている。さらに吐出のための液体の発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃などからエネルギー発生素子２３を保護するために、エネルギー発生素子２３の部分の上側に対応する絶縁層８の上に耐キャビテーション層として用いられる金属層１１が設けられている。すなわちエネルギー発生素子２３に対向する位置に金属層１１が設けられている。
【００２０】
具体的には、金属層１１としてイリジウムまたはルテニウム等の金属材料を用いることができる。さらに絶縁層８の上に流路壁部材１５が設けられている。なお、絶縁層８と流路壁部材１５との密着性を向上させるために、絶縁層８と流路壁部材１５との間にポリエーテルアミド樹脂などからなる密着層を設けることもできる。
【００２１】
検査用端子４０を用いて検査することで、出荷検査では不良がないことが確認されたとしても、記録動作時のキャビテーションの影響等で１つのエネルギー発生素子に対応する絶縁層に穴が生じ金属層とエネルギー発生素子とが短絡してしまう可能性がある。この時、エネルギー発生素子が流路内の液体に対して、高い電位で駆動している場合、短絡時にイリジウムまたはルテニウム等の金属材料は、エネルギー発生素子と同電位になる。そのため図６の電位とｐＨの関係図からわかるように流路内の液体に対して陽極として作用すると溶出してしまう可能性が高い。つまり複数のエネルギー発生素子を帯状の金属層で共通に被覆している構成では、１つのエネルギー発生素子で短絡が生じた場合に、他のエネルギー発生素子を被覆している金属層全体で溶出が生じてしまう。
【００２２】
一方、エネルギー発生素子が流内の液体に対して、低い電位になるように駆動している場合、イリジウムまたはルテニウム等の金属材料がエネルギー発生素子と同電位になっていても図６から液体のｐＨ値に拘らず溶出する可能性が低いことが分かる。そのため液体の電位（第一の電位）を基準としたときに、絶縁層に８にピンホールが生じた際に金属層１１が低い電位（第二の電位）となることで金属層１１の溶出を防止できる。このように液体吐出ヘッドを駆動することにより金属層１１の耐久性を低下させることなく正常な記録動作を行うことができる。以下、具体的に金属層１１が溶出することのない液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドの駆動方法について説明する。
【００２３】
（第一の実施形態）
本実施形態における液体吐出ヘッドにおいて、駆動素子２０としては、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳＴとも称する）を使用し、基体１としてはＮ型のシリコン基体を用いている。図２（ａ）のＡ−Ａ’に沿って基板５０に垂直に液体吐出ヘッド４１を切断した本実施形態の切断面図を図３（ａ）に示し、図３（ｂ）に模式的な回路図を示す。
【００２４】
駆動素子２０は、一般的に用いられているＩＣ製造工程を用いて形成されており、熱酸化層１４を介してＮ型のシリコン基体１の上に設けられたゲート電極５と、基体１表面に設けられたＰ型ウェル領域のドレイン電極６及びソース電極７と、から形成されている。ゲート電極５は、基体１表面にポリシリコンを設けることで形成され、ドレイン電極６及びソース電極７は、シリコン基体１の表面にボロン等をイオン注入することで設けられている。ドレイン電極６及びソース電極７は、第一蓄熱層１３を貫通して設けられたアルミニウム等からなる電極１８を介して一対の電極９に接続されている。
【００２５】
エネルギー発生素子２３に電圧を印加するために一対の電極９のうち一方は、ＧＮＤ電位に接続され、電極１８を介して基体１にリン等をイオン注入して設けられたＮ型ウェル領域の接続部１９にも接続されている。これにより基体１はＧＮＤ電位となり、さらに流路１７の液体も基体１の供給口４接しているためＧＮＤ電位となる。また一対の電極９のもう一方はＧＮＤ電位より低い−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下を電源電位（ＶＨ電位）に接続することでＧＮＤ電位とＶＨ電位との電位差を１０〜４０Ｖでなおかつ、ＧＮＤ電位よりも低い電位を用いてエネルギー発生素子２３を駆動することができる。これによりエネルギー発生素子２３と金属層１１との間に短絡が生じたとしても他のエネルギー発生素子を被覆する金属層１１の溶出を防止し、金属層１１の溶出に伴う気泡の発生を防止することができ、信頼性の高い記録動作を継続して行うことができる。
【００２６】
図３（ｂ）に示すようにドレイン電極６は、端子２２を介して液体吐出装置からＶＨ電位として−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下になるように電源と接続され、ソース電極７はエネルギー発生素子２３を介してＧＮＤ電位に接続されている。またエネルギー発生素子２３を駆動するかを決定する駆動信号は、端子２２から入力されたロジック信号に基づいてロジック回路（不図示）で生成される。この駆動信号に伴う電圧がＰＭＯＳＴのゲート電極に印加されることによりＰＭＯＳＴ２０はＯＮ状態となり、エネルギー発生素子２３に電流が流れて記録動作が行われる。
【００２７】
図５（ａ）は図３（ｂ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＶＨ電位とＧＮＤ電位間で電圧を‐２５Ｖを印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、点Ｂの電位は実質的に０ＶのＧＮＤ電位となり、駆動素子がＯＮ状態のとき、点Ｂの電位はＶＨ電位の‐２５Ｖとなる。イリジウムやルテニウムは、流路１７の液体に対して陰電位であれば溶出しないため、このように駆動することにより絶縁層８にピンホール等が生じ短絡しても、駆動素子２０のＯＮ／ＯＦＦ状態に拘らず、金属層１１に用いられる金属の溶出を防止することができる。
【００２８】
（第二の実施形態）
第一の実施形態には、ＶＨ電位とＧＮＤ電位との間に駆動素子２０とエネルギー発生素子２３との順に直列に設けられていたのに対し、本実施形態はＶＨ電位とＧＮＤ電位との間にエネルギー発生素子２３と駆動素子２０との順に直列に設けられている点が異なる。
【００２９】
駆動素子２０としては、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳＴとも称する）を使用し、基体１としてはＮ型のシリコン基体を用いている。図２（ａ）のＡ−Ａ’に沿って基板５０に垂直に液体吐出ヘッド４１を切断した本実施形態の切断面図を図４（ａ）に示し、図４（ｂ）に模式的な回路図を示す。駆動素子２０の構成は、第一の実施形態とほぼ同様である。
【００３０】
駆動素子２０のドレイン電極６及びソース電極７は、第一蓄熱層１３を貫通して設けられたアルミニウム等からなる電極１８を介してＶＨ電位やＧＮＤ電位を供給するための一対の電極９に接続されている。
【００３１】
エネルギー発生素子２３にＶＨ電位とＧＮＤ電位とを印加するための一対の電極９のうち、ＧＮＤ電位に接続されている一方は、電極１８と駆動素子２０とを介して基体１にリン等をイオン注入して設けられたＮ型ウェル領域の接続部１９にも接続されている。これにより基体１はＧＮＤ電位となり、さらに流路１７の液体も基体１の供給口４接しているためＧＮＤ電位となるため、ＧＮＤ電位よりも低い電位を用いてエネルギー発生素子２３を駆動することで、金属層１１の溶出を防止することができる。つまりＧＮＤ電位を基準電位としたときに、ＧＮＤ電位より低い−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下を電源電位（ＶＨ電位）として印加し、ＧＮＤ電位とＶＨ電位との電位差を１０〜４０Ｖとする。これによりエネルギー発生素子２３と金属層１１との間に短絡が生じたとしても他のエネルギー発生素子を被覆する金属層１１の溶出を防止し、金属層１１の溶出に伴う気泡の発生も防止することができ、信頼性の高い記録動作を継続して行うことができる。
【００３２】
図４（ｂ）に示すようにエネルギー発生素子に接続される一対の電極９の一方は、端子２２を介して液体吐出装置からＶＨ電位として−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下になるように電源と接続され、一対の電極９の他方は駆動素子２０のドレイン電極６に接続されている。また駆動素子２０のソース電極７は、ＧＮＤ電位に接続されている。エネルギー発生素子２３を駆動するかを決定する駆動信号は、端子２２から入力されたロジック信号に基づいてロジック回路（不図示）で生成される。この駆動信号に伴う電圧がＰＭＯＳＴのゲート電極に印加されることによりＰＭＯＳＴ２０はＯＮ状態となり、エネルギー発生素子２３に電源電圧が印加されて電流が流れて記録動作が行われる。
【００３３】
図５（ａ）は図４（ｂ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＧＮＤ電位とＶＨ電位の間に電圧‐２５Ｖを印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、電流が流れていないため点Ｂの電位は‐２５Ｖである。また、駆動素子がＯＮ状態のときにはエネルギー発生素子２３に電流が流れることにより電圧降下が生じ点Ｂにおける電位は実質的に０ＶのＧＮＤ電位となる。イリジウムやルテニウムは、流路１７の液体に対して陰電位であれば溶出しないため、このように駆動することにより絶縁層８にピンホール等が生じ短絡しても、駆動素子２０のＯＮ／ＯＦＦ状態に拘らず、金属層１１に用いられる金属の溶出を防止することができる。
【００３４】
（比較例１）
比較例１として、Ｐ型シリコン基体にＮ型のＭＯＳトランジスタ（以下、ＮＭＯＳＴとも称する）を設けＶＨ電位として＋１０〜＋４０Ｖになるように電圧を印加した例を示す。図５（ｂ）の回路図に示すように、エネルギー発生素子２３に接続される電極の一方からは＋１０〜＋４０ＶをＶＨ電位となり、電極の他方はＮＭＯＳＴのドレイン電極と接続されて設けられている。さらにＮＭＯＳＴのソース電極がＧＮＤ電位と接続されている。比較例１においても流路１７内の液体は供給口と接して設けられており、ＧＮＤ電位となっている。ＮＭＯＳＴにおいてもゲート電極に電圧が印加されたときにＯＮ状態となりエネルギー発生素子２３に電流が流れる。
【００３５】
図５（ａ）に図５（ｂ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＶＨ電位として２５Ｖになるように電圧を印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、電流は流れていないため、点Ｂにおける電位は２５Ｖとなる。駆動素子２０がＯＮ状態のとき、エネルギー発生素子２３を電流が流れることにより電圧降下が生じ点Ｂにおける電位は実質的に０ＶのＧＮＤ電位となる。従ってエネルギー発生素子を被覆する絶縁層８に１カ所でもピンホールが生じるとイリジウムやルテニウムからなる金属層１１は、駆動素子２０がＯＦＦ状態のときにｐＨ７〜１０程度の液体に接すると金属層１１全体が陽極として働く。これにより他のエネルギー発生素子を被覆する金属層の部分も液体中に溶出してしまう。さらに金属層が溶解することで発生する気泡が、他のエネルギー発生素子２３の表面を覆ってしまい液体を膜沸騰させることができず、正常な記録動作を行うことができない。
【００３６】
（比較例２）
比較例２として、比較例１と同様にＮＭＯＳＴを設けた例を示す。図５（ｃ）の回路図に示すように、エネルギー発生素子に接続される一対の電極の一方は、ＮＭＯＳＴを介してＶＨ電位として＋１０〜＋４０Ｖを印加するための端子２２に接続され、他方は、ＧＮＤ電位に接続されて設けられている。比較例２においても流路１７内の液体は、供給口と接して設けられており、ＧＮＤ電位となっている。
【００３７】
図５（ａ）に図５（ｃ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＶＨ電位として＋２５Ｖを印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、点Ｂにおける電位は０Ｖとなる。駆動素子２０がＯＮ状態のとき、ＶＨ電位の＋２５Ｖとなる。
【００３８】
従って、エネルギー発生素子を被覆する絶縁層８に１カ所でもピンホールが生じるとイリジウムやルテニウムからなる金属層１１全体は、駆動素子２０がＯＮ状態のときにＰＨ７〜１０程度の液体に接すると陽極として働く。これにより他のエネルギー発生素子を被覆する金属層の部分も液体中に溶出してしまう。さらに金属層が溶解することで発生する気泡が、他のエネルギー発生素子２３の表面を覆ってしまい液体を膜沸騰させることができず、正常な記録動作を行うことができない。
【符号の説明】
【００３９】
１ 基体
３ 吐出口
４ 供給口
８ 絶縁層
１１ 金属層
１５ 流路壁部材
１７ 流路
２０ 駆動素子
２３ エネルギー発生素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの駆動方法、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーマル式のインクジェット記録装置に代表される液体吐出装置に搭載される代表的な液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子を有している。
【０００３】
特許文献１に開示されるように、エネルギー発生素子は、通電することで発熱する発熱抵抗材料からなる層と、該層に通電するための一対の電極とをシリコンからなる基体の上側に設けることで構成されており、さらに絶縁性材料からなる絶縁層で被覆されている。絶縁層の表面には、液他を吐出する際に生じるキャビテーション衝撃から絶縁層を保護するために、金属材料からなる金属層を設けることで耐久性を向上させている。また、絶縁層に穴（ピンホール）があると、金属層と液体との間で電気化学反応を起こし金属層が変質することによる耐久性の低下や、金属層の溶出が懸念されるため、製造段階においてエネルギー発生素子と金属層との間の絶縁性の検査を行っている。そのため複数のエネルギー発生素子を共通して保護するように金属層が帯状に設け、この金属層に接続される検査用端子と、複数のエネルギー発生素子に共通に接続されている検査用端子と、を使用して絶縁性の検査を行っている。この方法によれば、複数のエネルギー発生素子について、一括して絶縁層による絶縁性を検査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５０６４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら製造工程において絶縁層の検査を行ったとしても、気泡が消泡する際のキャビテーション等の影響により記録動作の際に絶縁層にピンホール等が生じ、エネルギー発生素子と金属層とが短絡してしまう可能性がある。なお、このような液体吐出ヘッドは、一般的に一対の電極に実質的に０Ｖの接地電位（ＧＮＤ電位）と、接地電位より高い電源電位（ＶＨ電位）とからなる電圧を印加することで駆動されている。このとき液体を供給するために用いられる供給口は、ＧＮＤ電位に接続された基体を貫通して設けられているため、液体もＧＮＤ電位となっている。
【０００６】
インクなどの液体は一般的に電解質を多く含み導電性を有しているためＧＮＤ電位の液体より高電位であるＶＨ電位をエネルギー発生素子に印加していると、金属層が液体に対して陽電位となる。例えば金属層としてイリジウムやルテニウムが使用され、図６にこれらの電位とｐＨの関係図を示す。
【０００７】
ここから金属層の材料によっては、陽電位、かつ、ｐＨ７〜１０の液体が接すると、溶出する可能性があるといえる。つまり複数のエネルギー発生素子を帯状の金属層で共通に被覆している特許文献１に開示される構成では、１つのエネルギー発生素子で短絡が生じた場合に、複数のエネルギー発生素子を被覆している金属層が溶出する可能性がある。さらに、膜厚が減少して金属層としての耐久性が低下する可能性がある。さらに溶解時に発生する気泡がエネルギー発生素子の上側を覆い、正常に記録動作を行うことができなくなる可能性がある。
【０００８】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものである。本発明はエネルギー発生素子と金属層とが記録動作時に短絡したとしても他のエネルギー発生素子を被覆する金属層が陽電位とならず、信頼性の高い記録動作を行うことができるエネルギー発生素子の駆動方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
液体を吐出するための吐出口と、該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続され、該エネルギー発生素子を駆動するための一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記一対の電極のうちの一方の電極の第一の電位を液体と実質的に等しい電位とし、前記一対の電極のうちの他方の電極の第二の電位を前記第一の電位より低い電位として、前記エネルギー発生素子を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように駆動することにより、絶縁層にピンホール等が生じエネルギー発生素子と金属層とが短絡した場合であっても、他のエネルギー発生素子を被覆する金属層が液体に対して陽電位とならず、信頼性の高い記録動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液体吐出装置及びヘッドユニットの模式的斜視図である。
【図２】本発明に係る液体吐出ヘッドの模式的斜視図及び模式的上面図である。
【図３】第一の実施形態に係る液体吐出ヘッドの切断面図及び回路図である。
【図４】第二の実施形態に係る液体吐出ヘッドの切断面図及び回路図である。
【図５】金属層の溶出と電位との関係を説明する図である。
【図６】イリジウム及びルテニウムのｐＨ−電位図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。
【００１３】
本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
【００１４】
さらに「液体」とは広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、被記録媒体の加工、或いはインクまたは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは被記録媒体の処理とは、例えば、被記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上するための処理のことを言う。さらに、本発明の液体吐出装置に用いられるような「液体」は、一般的に電解質を多く含み導電性を有している。
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお以下の説明では，同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与する。
【００１６】
（液体吐出装置）
図１（ａ）は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載可能な液体吐出装置を示す概略図である。図１（ａ）に示すように、リードスクリュー５００４は、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア５０１１，５００９を介して回転する。キャリッジＨＣはヘッドユニットを載置可能であり、リードスクリュー５００４の螺旋溝５００５に係合するピン（不図示）を有しており、リードスクリュー５００４が回転することによって矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。このキャリッジＨＣには、ヘッドユニット４０が搭載されている。
【００１７】
（ヘッドユニット）
図１（ｂ）は、図１（ａ）のような液体吐出装置に搭載可能なヘッドユニット４０の斜視図である。液体吐出ヘッド４１（以下、ヘッドとも称する）はフレキシブルフィルム配線基板４３により、液体吐出装置と接続するコンタクトパッド４４に導通している。また、ヘッド４１は、インクタンク４２と接合されることで一体化されヘッドユニット４０を構成している。ここで例として示しているヘッドユニット４０は、インクタンク４２とヘッド４１とが一体化したものであるが、インクタンクを分離できる分離型とすることも出来る。
【００１８】
図２（ａ）に本実施形態に係る液体吐出ヘッド４１の斜視図を示す。液体吐出ヘッド４１は、液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生するエネルギー発生素子２３を備えた液体吐出ヘッド用基板５０と、液体吐出ヘッド用基板５０の上に設けられた流路壁部材１５と、を有している。流路壁部材１５は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化物で設けることができ、液体を吐出するための吐出口３と、吐出口３に連通する流路１７の壁１７ａとを有している。この壁１７ａを内側にして、流路壁部材１５が液体吐出ヘッド用基板５０に接することで流路１７が設けられている。流路壁部材１５に設けられた吐出口３は、液体吐出ヘッド用基板５０を貫通して設けられた供給口４に沿って所定のピッチで列をなすように設けられている。供給口４から供給された液体は流路１７に運ばれ、さらにエネルギー発生素子２３の発生する熱エネルギーによって液体が膜沸騰することで気泡が生じる。このときに生じる圧力により液体が、吐出口３から吐出されることで、記録動作が行われる。さらに、液体吐出ヘッド４１は、電気的接続を行う端子２２を複数備えており、この端子２２に液体吐出装置からエネルギー発生素子２３を駆動するためのＶＨ電位・接地電位（ＧＮＤ電位）や駆動素子２０を制御するためのロジック信号等が送られる。なお、エネルギー発生素子２３を駆動するためには、エネルギー発生素子２３の両端の電位が電位差１０Ｖ以上４０Ｖ以下になるように電圧を印加する必要がある。図２（ｂ）に金属層１１が複数のエネルギー発生素子２３を共通に被覆する液体吐出ヘッド４１の模式的な上面図を示す。金属層１１には、製造時の検査を行うための検査用端子４０が接続されている。検査用端子４０を用いて、複数のエネルギー発生素子２３と金属層との間の導通確認を行うことで絶縁層に絶縁不良がないことを一度に確認することができる。
【００１９】
また図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’に沿って基板５０に垂直に液体吐出ヘッド４１を切断した場合の切断面の状態を模式的に示す断面図の一例である。トランジスタ等の駆動素子２０が設けられたシリコンからなる基体１の上には、基体１の一部を熱酸化して設けた熱酸化層１４と、ＣＶＤ法などを用いてシリコン化合物からなる第一蓄熱層１３と第二蓄熱層１２とが設けられている。具体的に第一蓄熱層１３及び第二蓄熱層１２としては、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣＮ等の絶縁性材料を用いることができる。第一蓄熱層１３と第二蓄熱層１２とは、電極を絶縁する絶縁層としても機能する。第二蓄熱層１２の上に、通電することで発熱する材料からなる発熱抵抗層１０が設けられ、発熱抵抗層１０に接するように、発熱抵抗層１０より抵抗の低いアルミニウムなどを主成分とする材料からなる一対の電極９が設けられている。具体的に発熱抵抗層の材料としては、ＴａＳｉＮやＷＳｉＮなどを用いることができる。一対の電極９に第一の電圧と第二の電圧とを印加し、発熱抵抗層１０の一対の電極９の間に位置する部分を通電により発熱させることで、発熱抵抗層１０の部分をエネルギー発生素子２３として用いる。これらの発熱抵抗層１０と一対の電極９は、吐出に用いられる液体との絶縁を図るために、ＳｉＮ等のシリコン化合物などの絶縁性材料からなる絶縁層８で被覆されている。さらに吐出のための液体の発泡、収縮に伴うキャビテーション衝撃などからエネルギー発生素子２３を保護するために、エネルギー発生素子２３の部分の上側に対応する絶縁層８の上に耐キャビテーション層として用いられる金属層１１が設けられている。すなわちエネルギー発生素子２３に対向する位置に金属層１１が設けられている。
【００２０】
具体的には、金属層１１としてイリジウムまたはルテニウム等の金属材料を用いることができる。さらに絶縁層８の上に流路壁部材１５が設けられている。なお、絶縁層８と流路壁部材１５との密着性を向上させるために、絶縁層８と流路壁部材１５との間にポリエーテルアミド樹脂などからなる密着層を設けることもできる。
【００２１】
検査用端子４０を用いて検査することで、出荷検査では不良がないことが確認されたとしても、記録動作時のキャビテーションの影響等で１つのエネルギー発生素子に対応する絶縁層に穴が生じ金属層とエネルギー発生素子とが短絡してしまう可能性がある。この時、エネルギー発生素子が流路内の液体に対して、高い電位で駆動している場合、短絡時にイリジウムまたはルテニウム等の金属材料は、エネルギー発生素子と同電位になる。そのため図６の電位とｐＨの関係図からわかるように流路内の液体に対して陽極として作用すると溶出してしまう可能性が高い。つまり複数のエネルギー発生素子を帯状の金属層で共通に被覆している構成では、１つのエネルギー発生素子で短絡が生じた場合に、他のエネルギー発生素子を被覆している金属層全体で溶出が生じてしまう。
【００２２】
一方、エネルギー発生素子が流内の液体に対して、低い電位になるように駆動している場合、イリジウムまたはルテニウム等の金属材料がエネルギー発生素子と同電位になっていても図６から液体のｐＨ値に拘らず溶出する可能性が低いことが分かる。そのため液体の電位（第一の電位）を基準としたときに、絶縁層に８にピンホールが生じた際に金属層１１が低い電位（第二の電位）となることで金属層１１の溶出を防止できる。このように液体吐出ヘッドを駆動することにより金属層１１の耐久性を低下させることなく正常な記録動作を行うことができる。以下、具体的に金属層１１が溶出することのない液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドの駆動方法について説明する。
【００２３】
（第一の実施形態）
本実施形態における液体吐出ヘッドにおいて、駆動素子２０としては、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳＴとも称する）を使用し、基体１としてはＮ型のシリコン基体を用いている。図２（ａ）のＡ−Ａ’に沿って基板５０に垂直に液体吐出ヘッド４１を切断した本実施形態の切断面図を図３（ａ）に示し、図３（ｂ）に模式的な回路図を示す。
【００２４】
駆動素子２０は、一般的に用いられているＩＣ製造工程を用いて形成されており、熱酸化層１４を介してＮ型のシリコン基体１の上に設けられたゲート電極５と、基体１表面に設けられたＰ型ウェル領域のドレイン電極６及びソース電極７と、から形成されている。ゲート電極５は、基体１表面にポリシリコンを設けることで形成され、ドレイン電極６及びソース電極７は、シリコン基体１の表面にボロン等をイオン注入することで設けられている。ドレイン電極６及びソース電極７は、第一蓄熱層１３を貫通して設けられたアルミニウム等からなる電極１８を介して一対の電極９に接続されている。
【００２５】
エネルギー発生素子２３に電圧を印加するために一対の電極９のうち一方は、ＧＮＤ電位に接続され、電極１８を介して基体１にリン等をイオン注入して設けられたＮ型ウェル領域の接続部１９にも接続されている。これにより基体１はＧＮＤ電位となり、さらに流路１７の液体も基体１の供給口４接しているためＧＮＤ電位となる。また一対の電極９のもう一方はＧＮＤ電位より低い−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下を電源電位（ＶＨ電位）に接続することでＧＮＤ電位とＶＨ電位との電位差を１０〜４０Ｖでなおかつ、ＧＮＤ電位よりも低い電位を用いてエネルギー発生素子２３を駆動することができる。これによりエネルギー発生素子２３と金属層１１との間に短絡が生じたとしても他のエネルギー発生素子を被覆する金属層１１の溶出を防止し、金属層１１の溶出に伴う気泡の発生を防止することができ、信頼性の高い記録動作を継続して行うことができる。
【００２６】
図３（ｂ）に示すようにドレイン電極６は、端子２２を介して液体吐出装置からＶＨ電位として−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下になるように電源と接続され、ソース電極７はエネルギー発生素子２３を介してＧＮＤ電位に接続されている。またエネルギー発生素子２３を駆動するかを決定する駆動信号は、端子２２から入力されたロジック信号に基づいてロジック回路（不図示）で生成される。この駆動信号に伴う電圧がＰＭＯＳＴのゲート電極に印加されることによりＰＭＯＳＴ２０はＯＮ状態となり、エネルギー発生素子２３に電流が流れて記録動作が行われる。
【００２７】
図５（ａ）は図３（ｂ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＶＨ電位とＧＮＤ電位間で電圧を‐２５Ｖを印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、点Ｂの電位は実質的に０ＶのＧＮＤ電位となり、駆動素子がＯＮ状態のとき、点Ｂの電位はＶＨ電位の‐２５Ｖとなる。イリジウムやルテニウムは、流路１７の液体に対して陰電位であれば溶出しないため、このように駆動することにより絶縁層８にピンホール等が生じ短絡しても、駆動素子２０のＯＮ／ＯＦＦ状態に拘らず、金属層１１に用いられる金属の溶出を防止することができる。
【００２８】
（第二の実施形態）
第一の実施形態には、ＶＨ電位とＧＮＤ電位との間に駆動素子２０とエネルギー発生素子２３との順に直列に設けられていたのに対し、本実施形態はＶＨ電位とＧＮＤ電位との間にエネルギー発生素子２３と駆動素子２０との順に直列に設けられている点が異なる。
【００２９】
駆動素子２０としては、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ（以下、ＰＭＯＳＴとも称する）を使用し、基体１としてはＮ型のシリコン基体を用いている。図２（ａ）のＡ−Ａ’に沿って基板５０に垂直に液体吐出ヘッド４１を切断した本実施形態の切断面図を図４（ａ）に示し、図４（ｂ）に模式的な回路図を示す。駆動素子２０の構成は、第一の実施形態とほぼ同様である。
【００３０】
駆動素子２０のドレイン電極６及びソース電極７は、第一蓄熱層１３を貫通して設けられたアルミニウム等からなる電極１８を介してＶＨ電位やＧＮＤ電位を供給するための一対の電極９に接続されている。
【００３１】
エネルギー発生素子２３にＶＨ電位とＧＮＤ電位とを印加するための一対の電極９のうち、ＧＮＤ電位に接続されている一方は、電極１８と駆動素子２０とを介して基体１にリン等をイオン注入して設けられたＮ型ウェル領域の接続部１９にも接続されている。これにより基体１はＧＮＤ電位となり、さらに流路１７の液体も基体１の供給口４接しているためＧＮＤ電位となるため、ＧＮＤ電位よりも低い電位を用いてエネルギー発生素子２３を駆動することで、金属層１１の溶出を防止することができる。つまりＧＮＤ電位を基準電位としたときに、ＧＮＤ電位より低い−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下を電源電位（ＶＨ電位）として印加し、ＧＮＤ電位とＶＨ電位との電位差を１０〜４０Ｖとする。これによりエネルギー発生素子２３と金属層１１との間に短絡が生じたとしても他のエネルギー発生素子を被覆する金属層１１の溶出を防止し、金属層１１の溶出に伴う気泡の発生も防止することができ、信頼性の高い記録動作を継続して行うことができる。
【００３２】
図４（ｂ）に示すようにエネルギー発生素子に接続される一対の電極９の一方は、端子２２を介して液体吐出装置からＶＨ電位として−４０Ｖ以上‐１０Ｖ以下になるように電源と接続され、一対の電極９の他方は駆動素子２０のドレイン電極６に接続されている。また駆動素子２０のソース電極７は、ＧＮＤ電位に接続されている。エネルギー発生素子２３を駆動するかを決定する駆動信号は、端子２２から入力されたロジック信号に基づいてロジック回路（不図示）で生成される。この駆動信号に伴う電圧がＰＭＯＳＴのゲート電極に印加されることによりＰＭＯＳＴ２０はＯＮ状態となり、エネルギー発生素子２３に電源電圧が印加されて電流が流れて記録動作が行われる。
【００３３】
図５（ａ）は図４（ｂ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＧＮＤ電位とＶＨ電位の間に電圧‐２５Ｖを印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、電流が流れていないため点Ｂの電位は‐２５Ｖである。また、駆動素子がＯＮ状態のときにはエネルギー発生素子２３に電流が流れることにより電圧降下が生じ点Ｂにおける電位は実質的に０ＶのＧＮＤ電位となる。イリジウムやルテニウムは、流路１７の液体に対して陰電位であれば溶出しないため、このように駆動することにより絶縁層８にピンホール等が生じ短絡しても、駆動素子２０のＯＮ／ＯＦＦ状態に拘らず、金属層１１に用いられる金属の溶出を防止することができる。
【００３４】
（比較例１）
比較例１として、Ｐ型シリコン基体にＮ型のＭＯＳトランジスタ（以下、ＮＭＯＳＴとも称する）を設けＶＨ電位として＋１０〜＋４０Ｖになるように電圧を印加した例を示す。図５（ｂ）の回路図に示すように、エネルギー発生素子２３に接続される電極の一方からは＋１０〜＋４０ＶをＶＨ電位となり、電極の他方はＮＭＯＳＴのドレイン電極と接続されて設けられている。さらにＮＭＯＳＴのソース電極がＧＮＤ電位と接続されている。比較例１においても流路１７内の液体は供給口と接して設けられており、ＧＮＤ電位となっている。ＮＭＯＳＴにおいてもゲート電極に電圧が印加されたときにＯＮ状態となりエネルギー発生素子２３に電流が流れる。
【００３５】
図５（ａ）に図５（ｂ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＶＨ電位として２５Ｖになるように電圧を印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、電流は流れていないため、点Ｂにおける電位は２５Ｖとなる。駆動素子２０がＯＮ状態のとき、エネルギー発生素子２３を電流が流れることにより電圧降下が生じ点Ｂにおける電位は実質的に０ＶのＧＮＤ電位となる。従ってエネルギー発生素子を被覆する絶縁層８に１カ所でもピンホールが生じるとイリジウムやルテニウムからなる金属層１１は、駆動素子２０がＯＦＦ状態のときにｐＨ７〜１０程度の液体に接すると金属層１１全体が陽極として働く。これにより他のエネルギー発生素子を被覆する金属層の部分も液体中に溶出してしまう。さらに金属層が溶解することで発生する気泡が、他のエネルギー発生素子２３の表面を覆ってしまい液体を膜沸騰させることができず、正常な記録動作を行うことができない。
【００３６】
（比較例２）
比較例２として、比較例１と同様にＮＭＯＳＴを設けた例を示す。図５（ｃ）の回路図に示すように、エネルギー発生素子に接続される一対の電極の一方は、ＮＭＯＳＴを介してＶＨ電位として＋１０〜＋４０Ｖを印加するための端子２２に接続され、他方は、ＧＮＤ電位に接続されて設けられている。比較例２においても流路１７内の液体は、供給口と接して設けられており、ＧＮＤ電位となっている。
【００３７】
図５（ａ）に図５（ｃ）の回路図の点Ｂにおける電位を示す図である。ここではＶＨ電位として＋２５Ｖを印加した場合の例を用いて示す。駆動素子２０がＯＦＦ状態のとき、点Ｂにおける電位は０Ｖとなる。駆動素子２０がＯＮ状態のとき、ＶＨ電位の＋２５Ｖとなる。
【００３８】
従って、エネルギー発生素子を被覆する絶縁層８に１カ所でもピンホールが生じるとイリジウムやルテニウムからなる金属層１１全体は、駆動素子２０がＯＮ状態のときにＰＨ７〜１０程度の液体に接すると陽極として働く。これにより他のエネルギー発生素子を被覆する金属層の部分も液体中に溶出してしまう。さらに金属層が溶解することで発生する気泡が、他のエネルギー発生素子２３の表面を覆ってしまい液体を膜沸騰させることができず、正常な記録動作を行うことができない。
【符号の説明】
【００３９】
１ 基体
３ 吐出口
４ 供給口
８ 絶縁層
１１ 金属層
１５ 流路壁部材
１７ 流路
２０ 駆動素子
２３ エネルギー発生素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口と、
該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続され、該エネルギー発生素子を駆動するための一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、
を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記一対の電極のうちの一方の電極の第一の電位を液体と実質的に等しい電位とし、前記一対の電極のうちの他方の電極の第二の電位を前記第一の電位より低い電位として、前記エネルギー発生素子を駆動することを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
前記金属材料は、イリジウムまたはルテニウムを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の駆動方法。
【請求項３】
前記液体吐出ヘッドには、前記吐出口に液体を供給するために用いられ、前記基体を貫通して設けられた供給口が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動方法。
【請求項４】
前記第一の電位は、接地電位であり、前記第二の電位は、前記接地電位を基準としたときに、−４０Ｖ以上、−１０Ｖ以下の電位であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の駆動方法。
【請求項５】
前記液体吐出ヘッドは、前記エネルギー発生素子に通電するかのＯＮ／ＯＦＦを制御するために用いられる駆動素子を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の駆動方法。
【請求項６】
前記基体は、Ｎ型のシリコン基体であり、
前記駆動素子は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項５のいずれかに記載の駆動方法。
【請求項７】
液体を吐出するための吐出口と、
該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続され、該エネルギー発生素子を駆動するための一対の電極であって、液体と実質的に同じ電位である第一の電位と該第一の電位より低い第二の電位とをそれぞれ前記一対の電極の一方と他方とに付与するために用いられる前記一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記金属層の金属材料は、イリジウムまたはルテニウムを主成分とすることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記吐出口に液体を供給するために用いられ、前記基体を貫通して設けられた供給口がさらに設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第一の電位は、接地電位であり、前記第二の電位は、前記接地電位を基準としたときに、−４０Ｖ以上、−１０Ｖ以下の電位であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記エネルギー発生素子に通電するかのＯＮ／ＯＦＦを制御するために用いられる駆動素子をさらに有していることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記基体は、Ｎ型のシリコン基体であり、
前記駆動素子は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
液体を吐出するための吐出口と、該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続された一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、を有する液体吐出ヘッドと、
前記エネルギー発生素子を駆動するための駆動手段と、
を具備する液体吐出装置であって、
前記駆動手段は、前記一対の電極のうちの一方の電極の第一の電位を液体と実質的に等しい電位とし、前記一対の電極のうちの他方の電極の第二の電位を前記第一の電位より低い電位として、前記エネルギー発生素子を駆動することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口と、
該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続され、該エネルギー発生素子を駆動するための一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、
を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記一対の電極のうちの一方の電極の第一の電位を液体と実質的に等しい電位とし、前記一対の電極のうちの他方の電極の第二の電位を前記第一の電位より低い電位として、前記エネルギー発生素子を駆動することを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
前記金属材料は、イリジウムまたはルテニウムを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の駆動方法。
【請求項３】
前記液体吐出ヘッドには、前記吐出口に液体を供給するために用いられ、前記基体を貫通して設けられた供給口が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動方法。
【請求項４】
前記第一の電位は、接地電位であり、前記第二の電位は、前記接地電位を基準としたときに、−４０Ｖ以上、−１０Ｖ以下の電位であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の駆動方法。
【請求項５】
前記液体吐出ヘッドは、前記エネルギー発生素子に通電するかのＯＮ／ＯＦＦを制御するために用いられる駆動素子を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の駆動方法。
【請求項６】
前記基体は、Ｎ型のシリコン基体であり、
前記駆動素子は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項５のいずれかに記載の駆動方法。
【請求項７】
液体を吐出するための吐出口と、
該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続され、該エネルギー発生素子を駆動するための一対の電極であって、液体と実質的に同じ電位である第一の電位と該第一の電位より低い第二の電位とをそれぞれ前記一対の電極の一方と他方とに付与するために用いられる前記一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記金属層の金属材料は、イリジウムまたはルテニウムを主成分とすることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記吐出口に液体を供給するために用いられ、前記基体を貫通して設けられた供給口がさらに設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第一の電位は、接地電位であり、前記第二の電位は、前記接地電位を基準としたときに、−４０Ｖ以上、−１０Ｖ以下の電位であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記エネルギー発生素子に通電するかのＯＮ／ＯＦＦを制御するために用いられる駆動素子をさらに有していることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記基体は、Ｎ型のシリコン基体であり、
前記駆動素子は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１３】
液体を吐出するための吐出口と、該吐出口から液体を吐出するための熱エネルギーを発生するために用いられるエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に接続された一対の電極と、前記エネルギー発生素子を被覆するように設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、該絶縁層を被覆するように前記エネルギー発生素子に対応して設けられ、金属材料からなる金属層と、が設けられた基体と、を有する液体吐出ヘッドと、
前記エネルギー発生素子を駆動するための駆動手段と、
を具備する液体吐出装置であって、
前記駆動手段は、前記一対の電極のうちの一方の電極の第一の電位を液体と実質的に等しい電位とし、前記一対の電極のうちの他方の電極の第二の電位を前記第一の電位より低い電位として、前記エネルギー発生素子を駆動することを特徴とする液体吐出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２１２７２（Ｐ２０１２−１２１２７２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７５１３８（Ｐ２０１０−２７５１３８）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【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２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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