JPH03190745A - サーマルインクジェットプリントヘッド及びその温度測定及び維持方法 - Google Patents
サーマルインクジェットプリントヘッド及びその温度測定及び維持方法Info
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- JPH03190745A JPH03190745A JP2341205A JP34120590A JPH03190745A JP H03190745 A JPH03190745 A JP H03190745A JP 2341205 A JP2341205 A JP 2341205A JP 34120590 A JP34120590 A JP 34120590A JP H03190745 A JPH03190745 A JP H03190745A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔背景および情報の開示説明〕
本発明は、バブルインクジェット印刷装置、特に印刷作
業中に発生する熱を効果的に制御する温度センサとして
機能する温度感知材を内蔵したプリントヘッドに関する
ものである。
業中に発生する熱を効果的に制御する温度センサとして
機能する温度感知材を内蔵したプリントヘッドに関する
ものである。
従来型プリントヘッドの作動に伴う問題点は、作動モー
ド中にプリントヘッドで生じる温度の上昇である。連続
的に作動させると、プリントヘッドの温度が上昇し始め
て、インク液滴の直径が太きくなり始める結果、不必要
に液滴が記録媒体上で重なるため、画像品質か低下する
。プリントヘッドの温度かさらに上昇すると、ノズルで
空気か吸い込まれることによって液滴の形成が完全に止
まってしまう温度に達することもある。
ド中にプリントヘッドで生じる温度の上昇である。連続
的に作動させると、プリントヘッドの温度が上昇し始め
て、インク液滴の直径が太きくなり始める結果、不必要
に液滴が記録媒体上で重なるため、画像品質か低下する
。プリントヘッドの温度かさらに上昇すると、ノズルで
空気か吸い込まれることによって液滴の形成が完全に止
まってしまう温度に達することもある。
従来技術による温度調節は一般的に、プリントヘッド電
源内に組み込まれたフィードバックループ内に温度セン
サとヒータとを組み合わせて用いることによって行われ
ている。例えば、カトナー（Ｋａｔｔｎｅｒ）らの米国
特許第４．２５０．５１２号は、記録ヘッドのインクダ
クトのすぐ近ぐにヒータおよび温度センサの両方を配置
しているモザイクレコーダ用の加熱装置を開示している
。ヒータおよびセンサには、作動中の記録ヘッドの温度
を監視して調節する機能かある。第３欄、第７〜２４行
には、温度センサ、サーミスタ、加熱素子および抵抗体
を一体状に作動させることによって記録ヘッドを最適作
動温度に維持して、最大限の印刷効果を得ることかでき
るようにする方法が記載されている。
源内に組み込まれたフィードバックループ内に温度セン
サとヒータとを組み合わせて用いることによって行われ
ている。例えば、カトナー（Ｋａｔｔｎｅｒ）らの米国
特許第４．２５０．５１２号は、記録ヘッドのインクダ
クトのすぐ近ぐにヒータおよび温度センサの両方を配置
しているモザイクレコーダ用の加熱装置を開示している
。ヒータおよびセンサには、作動中の記録ヘッドの温度
を監視して調節する機能かある。第３欄、第７〜２４行
には、温度センサ、サーミスタ、加熱素子および抵抗体
を一体状に作動させることによって記録ヘッドを最適作
動温度に維持して、最大限の印刷効果を得ることかでき
るようにする方法が記載されている。
従来技術は、使用されている特定の装置のための感度を
備えたさまざまな形式の個別の温度センサを開示してい
る。しかし、プリントヘッドの配列、印刷速度および周
囲作動温度範囲のために、印刷装置によってはさらに正
確な温度感知およびヒータ制御が必要になる。ヒータお
よびセンサの最適物理的−は、プリントヘッドに近接し
た位置である。製造および製造および経済的観点から見
た最適素材の温度センサは、プリントヘッド内の抵抗加
熱素子と同じ素材で形成したものである。
備えたさまざまな形式の個別の温度センサを開示してい
る。しかし、プリントヘッドの配列、印刷速度および周
囲作動温度範囲のために、印刷装置によってはさらに正
確な温度感知およびヒータ制御が必要になる。ヒータお
よびセンサの最適物理的−は、プリントヘッドに近接し
た位置である。製造および製造および経済的観点から見
た最適素材の温度センサは、プリントヘッド内の抵抗加
熱素子と同じ素材で形成したものである。
しかし、抵抗体に対する製作公差は、複数のプリントヘ
ッド上に十分に正確な温度計を形成する目的に対しては
十分ではないので、この目的を達成できていない。言い
換えれば、特定の印刷装置に必要とされる複数のプリン
トヘッドを、個々のプリントヘッドに対する各々の温度
センサが特定の同一の温度公差範囲に入るようにして製
作することがこれまでは不可能であった。ポリシリコン
の抵抗の一般的な温度係数はｌＸｌ０−’／”Ｃてあり
、一般的な抵抗公差は±５％である。このため、抵抗体
アレイ付近に形成されたサーミスタは±５０″Ｃもの誤
差を生じる。温度制御及びプリントヘッドの性能、特定
の装置のための温度に対する感度に応じて、温度計は±
１〜５°Ｃの正確度を得ることが必要であろう。
ッド上に十分に正確な温度計を形成する目的に対しては
十分ではないので、この目的を達成できていない。言い
換えれば、特定の印刷装置に必要とされる複数のプリン
トヘッドを、個々のプリントヘッドに対する各々の温度
センサが特定の同一の温度公差範囲に入るようにして製
作することがこれまでは不可能であった。ポリシリコン
の抵抗の一般的な温度係数はｌＸｌ０−’／”Ｃてあり
、一般的な抵抗公差は±５％である。このため、抵抗体
アレイ付近に形成されたサーミスタは±５０″Ｃもの誤
差を生じる。温度制御及びプリントヘッドの性能、特定
の装置のための温度に対する感度に応じて、温度計は±
１〜５°Ｃの正確度を得ることが必要であろう。
このため、これまてはヒータまたはプリントヘッドと同
し素材からなるサーミスタをプリントヘッドに近接させ
て形成することかできなかった。
し素材からなるサーミスタをプリントヘッドに近接させ
て形成することかできなかった。
しかし、本発明によれば、プリントヘッドの加熱素子と
同じ素材からなるサーミスタは、サーミスタをトリミン
グするか、またはプリントヘッドを所望の温度制御設定
値に維持しなから、サーミスタと直列接続した外部抵抗
体をトリミングすることによって、正確度を所望の温度
範囲（１〜５°Ｃ）以内になるように向上させることか
できることがわかった。さらに、本発明は、基板支持部
と、前記基板内に配置されており、個々の抵抗素子を隣
接のインク充填溝と連通させて設けているインク加熱抵
抗層と、前記基板内において前記インク加熱抵抗層に近
接させて配置されており、温度制御回路に電気的に接続
した第２温度感知抵抗層とを存する熱インクジェットプ
リントヘッドの提供を目的としている。
同じ素材からなるサーミスタは、サーミスタをトリミン
グするか、またはプリントヘッドを所望の温度制御設定
値に維持しなから、サーミスタと直列接続した外部抵抗
体をトリミングすることによって、正確度を所望の温度
範囲（１〜５°Ｃ）以内になるように向上させることか
できることがわかった。さらに、本発明は、基板支持部
と、前記基板内に配置されており、個々の抵抗素子を隣
接のインク充填溝と連通させて設けているインク加熱抵
抗層と、前記基板内において前記インク加熱抵抗層に近
接させて配置されており、温度制御回路に電気的に接続
した第２温度感知抵抗層とを存する熱インクジェットプ
リントヘッドの提供を目的としている。
第１図は本発明を含むバブルジェットインク印刷装置の
概略斜視図である。
概略斜視図である。
第２図は第１図のプリントヘッドの拡大概略斜視図であ
る。
る。
第３図は第２図に示されているプリントヘッドの断面図
である。
である。
第４図は第３図に示されているプリントヘラ１〜の上面
図である。
図である。
第５図は第４図に示されているプリントヘッドの変更実
施例である。
施例である。
次に、添付の図面を参照しながら本発明を説明する。典
型的なカートリッジ形式のバブルジェットインク印刷装
置１０が第１図に示されている。直線状に配列された液
滴形成用バブルジェット溝か、往復動キャリッジアセン
ブリ２９のプリントヘッドｌｌ内に収容されている。プ
リントヘッドが矢印１５の方向に記録媒体１３を横切る
一方向に移動する毎に、矢印１４の方向に所定距離だけ
ステップモータ１８によって進められる記録媒体！３へ
液滴１２が送られる。紙などの記録媒体は、供給ローラ
１８上に保管されており、公知のようにしてステップモ
ータ１６によってローラ１８上へ送られる。
型的なカートリッジ形式のバブルジェットインク印刷装
置１０が第１図に示されている。直線状に配列された液
滴形成用バブルジェット溝か、往復動キャリッジアセン
ブリ２９のプリントヘッドｌｌ内に収容されている。プ
リントヘッドが矢印１５の方向に記録媒体１３を横切る
一方向に移動する毎に、矢印１４の方向に所定距離だけ
ステップモータ１８によって進められる記録媒体！３へ
液滴１２が送られる。紙などの記録媒体は、供給ローラ
１８上に保管されており、公知のようにしてステップモ
ータ１６によってローラ１８上へ送られる。
プリントヘッド１１は、公知の手段で、例えば２本の平
行な案内レール２０によって往復移動できるようにした
支持ベース部Ｉ８上に固定されている。
行な案内レール２０によって往復移動できるようにした
支持ベース部Ｉ８上に固定されている。
プリントヘッドおよびベース部によって構成された往復
キャリッジアセンブリ２８は、記録媒体に対して平行か
つ記録媒体の進行方向に直交する方向に記録媒体を横切
って前後移動する。プリントヘッドは、ケーブルと、一
方か可逆モータ２３で駆動されるようにした一対の回転
プーリ２２とによって往復移動される。
キャリッジアセンブリ２８は、記録媒体に対して平行か
つ記録媒体の進行方向に直交する方向に記録媒体を横切
って前後移動する。プリントヘッドは、ケーブルと、一
方か可逆モータ２３で駆動されるようにした一対の回転
プーリ２２とによって往復移動される。
プリントヘッドｌ量内に収容されたアレイを形成してい
る各インク溝内の個々のバブル発生抵抗体に、制御装置
２５から導管２４によって電流パルスか加えられる。イ
ンク液滴を発生させる電流パルスは、制御装置が電極２
６を介して受は取ったディジタルデータ信号に応答して
発生される。インク溝は、作動中はインク供給源２８か
らホース２７を介して充填状態に充填されている。
る各インク溝内の個々のバブル発生抵抗体に、制御装置
２５から導管２４によって電流パルスか加えられる。イ
ンク液滴を発生させる電流パルスは、制御装置が電極２
６を介して受は取ったディジタルデータ信号に応答して
発生される。インク溝は、作動中はインク供給源２８か
らホース２７を介して充填状態に充填されている。
第２図は、第１図に示されているギヤリッジアセンブリ
２９の一部を断面で示した概略斜視図である。プリント
へラド１１には、電気リード部４７とバブル発生抵抗体
４４とを備えた基板４１が設けられている。プリン、ト
ヘッド１１にはさらに、インク溝４９ａとマニホールド
４９ｂとを備えた溝板４９も設けられている。溝板４９
は２つの分離した板片３Ｉおよび３２からなるように図
示されているが、溝板は一体構造にすることもできる。
２９の一部を断面で示した概略斜視図である。プリント
へラド１１には、電気リード部４７とバブル発生抵抗体
４４とを備えた基板４１が設けられている。プリン、ト
ヘッド１１にはさらに、インク溝４９ａとマニホールド
４９ｂとを備えた溝板４９も設けられている。溝板４９
は２つの分離した板片３Ｉおよび３２からなるように図
示されているが、溝板は一体構造にすることもできる。
インク溝４９ａとインクマニホールド４９ｂとは溝板片
３１に形成されており、各インク溝はマニホールド４９
ｂ側の端部の反対側端部にノズル３３を備えている。イ
ンク供給ホース２７は、溝板片３１内の点線で図示され
ている通路３４を介してマニホールド４９ｂに接続して
いる。溝板片３２は平坦な部材であって、溝板片３１の
蓋をして、両者が適正に整合して基板４１上に固定され
た時、それらによってインク溝４９ａおよびインクマニ
ホールド４９ｂが形成される。
３１に形成されており、各インク溝はマニホールド４９
ｂ側の端部の反対側端部にノズル３３を備えている。イ
ンク供給ホース２７は、溝板片３１内の点線で図示され
ている通路３４を介してマニホールド４９ｂに接続して
いる。溝板片３２は平坦な部材であって、溝板片３１の
蓋をして、両者が適正に整合して基板４１上に固定され
た時、それらによってインク溝４９ａおよびインクマニ
ホールド４９ｂが形成される。
次に第３図および第４図を参照しなから説明すると、第
３図は第２図の基板４１の断面図（尺度は異なる）であ
る。基板４１はシリコン等の結晶質の素材からなる。抵
抗サーミスタ層５０が、薄膜または集積回路を形成する
標準的方法でシリコン基板上に形成されており、電極リ
ード線５４によって外部温度制御回路５２に接続されて
いる。抵抗加熱素子４４は共通電極５１に接続されて、
電極４７を介して送られた信号によって脈動して、ノズ
ル３３からインクを放出できるようにする。
３図は第２図の基板４１の断面図（尺度は異なる）であ
る。基板４１はシリコン等の結晶質の素材からなる。抵
抗サーミスタ層５０が、薄膜または集積回路を形成する
標準的方法でシリコン基板上に形成されており、電極リ
ード線５４によって外部温度制御回路５２に接続されて
いる。抵抗加熱素子４４は共通電極５１に接続されて、
電極４７を介して送られた信号によって脈動して、ノズ
ル３３からインクを放出できるようにする。
本発明の第１の特徴によれば、プリントヘッドか作動設
定温度に維持されている時に実行されるレーザトリミン
グ動作によって抵抗サーミスタ層５０が所定の抵抗値に
トリミングされる。レーザトリミングは厳密な公差を必
要とするので、第５図に示されている実施例を用いて、
簡略化したトリミングを実施することができる。ここで
は、厚膜または薄膜抵抗素子５８が基板４１または隣接
の基板（図示せず）の表面上に形成されて、サーミスタ
層５０と直列接続されている。そして、トリミングが抵
抗素子５８に対して、所望の抵抗値が得られるまで実施
される。この実施例の場合、トリミングされた抵抗体の
不安定性および温度変化による温度読み取り値の全体誤
差は１°Ｃまたはそれ以下で、熱インクジェット印刷に
用いるサーミスタとしては十分な正確度である。トリミ
ングされる外部抵抗体は、やはりプリントへラドダイに
電気的接続したハイブリッド回路の一部として形成する
ことができる。あるいは、トリミングされる抵抗体５８
は、隣接基板上に配置きれた別個の抵抗チップとして付
は加えることもてきる。この実施例では、プリントヘッ
ドはチップ・オン・ボードとしてパッケージ化すること
ができる。
定温度に維持されている時に実行されるレーザトリミン
グ動作によって抵抗サーミスタ層５０が所定の抵抗値に
トリミングされる。レーザトリミングは厳密な公差を必
要とするので、第５図に示されている実施例を用いて、
簡略化したトリミングを実施することができる。ここで
は、厚膜または薄膜抵抗素子５８が基板４１または隣接
の基板（図示せず）の表面上に形成されて、サーミスタ
層５０と直列接続されている。そして、トリミングが抵
抗素子５８に対して、所望の抵抗値が得られるまで実施
される。この実施例の場合、トリミングされた抵抗体の
不安定性および温度変化による温度読み取り値の全体誤
差は１°Ｃまたはそれ以下で、熱インクジェット印刷に
用いるサーミスタとしては十分な正確度である。トリミ
ングされる外部抵抗体は、やはりプリントへラドダイに
電気的接続したハイブリッド回路の一部として形成する
ことができる。あるいは、トリミングされる抵抗体５８
は、隣接基板上に配置きれた別個の抵抗チップとして付
は加えることもてきる。この実施例では、プリントヘッ
ドはチップ・オン・ボードとしてパッケージ化すること
ができる。
上記技術により、すべてのサーミスタか作動設定温度で
一致して作動するので、同一装置内で使用されている複
数のプリントヘッド間での抵抗値の差異をなくすことが
できることが理解できるであろう。
一致して作動するので、同一装置内で使用されている複
数のプリントヘッド間での抵抗値の差異をなくすことが
できることが理解できるであろう。
第４図の実施例は、ポリシリコンサーミスタ５０の公称
抵抗値が約２０にΩであり、それの抵抗の温度係数は約
Ｉ Ｘ １０−’／”Ｃである（すなわちｌ″Ｃの変化
が２０Ωサーミスタの抵抗変化に相当する）。
抵抗値が約２０にΩであり、それの抵抗の温度係数は約
Ｉ Ｘ １０−’／”Ｃである（すなわちｌ″Ｃの変化
が２０Ωサーミスタの抵抗変化に相当する）。
ポリシリコン抵抗体４４の公差は部材間およびバッチ間
で約±５％以内に維持する必要があるので、サーミスタ
もほぼこの正確度になるであろう（これは横縦比のため
にわずかに正確度が下がるかも知れない）。すべての抵
抗をこの設定点で均一化するためには、トリミングされ
た抵抗値か約２にΩの幅で、たとえば５にΩ（ポリシリ
コンか最大抵抗値である装置の場合）から５にΩ（ポリ
シリコンか最小抵抗値である装置の場合）まで変化でき
ることか必要となる。抵抗ペースト明細によれば、レー
サトリミングされた抵抗体の（負荷および熱を加えた状
態での）寿命中の安定率は一般的に０．５％である。５
にΩのトリミング抵抗体は、寿命中の変動幅がｌＯΩと
なるように均一化する必要があり、これは０．５°Ｃの
見掛は温度変化に相当する。厚膜抵抗体の抵抗の温度係
数は０±１０−’／°Ｃであると言える。外部抵抗体５
８が設置されている基板の温度範囲は、プリンタの作動
中に±２０°Ｃを超えることがほとんどない。これは、
±１０Ωを超えない抵抗変化に相当し、０．５°Ｃの見
掛は温度変化に相当する。このため、外部トリミング抵
抗体における変化による総温度誤差は１℃またはそれ以
下の程度になる。
で約±５％以内に維持する必要があるので、サーミスタ
もほぼこの正確度になるであろう（これは横縦比のため
にわずかに正確度が下がるかも知れない）。すべての抵
抗をこの設定点で均一化するためには、トリミングされ
た抵抗値か約２にΩの幅で、たとえば５にΩ（ポリシリ
コンか最大抵抗値である装置の場合）から５にΩ（ポリ
シリコンか最小抵抗値である装置の場合）まで変化でき
ることか必要となる。抵抗ペースト明細によれば、レー
サトリミングされた抵抗体の（負荷および熱を加えた状
態での）寿命中の安定率は一般的に０．５％である。５
にΩのトリミング抵抗体は、寿命中の変動幅がｌＯΩと
なるように均一化する必要があり、これは０．５°Ｃの
見掛は温度変化に相当する。厚膜抵抗体の抵抗の温度係
数は０±１０−’／°Ｃであると言える。外部抵抗体５
８が設置されている基板の温度範囲は、プリンタの作動
中に±２０°Ｃを超えることがほとんどない。これは、
±１０Ωを超えない抵抗変化に相当し、０．５°Ｃの見
掛は温度変化に相当する。このため、外部トリミング抵
抗体における変化による総温度誤差は１℃またはそれ以
下の程度になる。
第１図は本発明を含むバブルジェットインク印刷装置の
概略斜視図である。 第２図は第１図のプリントヘッドの拡大概略斜視図であ
る。 第３図は第２図に示されているプリントヘッドの断面図
である。 第４図は第３図に示されているプリントヘッドの上面図
である。 第５図は第４図に示されているプリントヘッドの変更実
施例である。 ｌｌニブリントヘッド ４１：基板 ４４：抵抗加熱素子 ５０：抵抗サーミスタ層 ５２：ｆＡ度制御回路 特許出願人 ゼロックスコーポレーション化 理
人 ゛ 小 堀 益ＦＩＧ、１
概略斜視図である。 第２図は第１図のプリントヘッドの拡大概略斜視図であ
る。 第３図は第２図に示されているプリントヘッドの断面図
である。 第４図は第３図に示されているプリントヘッドの上面図
である。 第５図は第４図に示されているプリントヘッドの変更実
施例である。 ｌｌニブリントヘッド ４１：基板 ４４：抵抗加熱素子 ５０：抵抗サーミスタ層 ５２：ｆＡ度制御回路 特許出願人 ゼロックスコーポレーション化 理
人 ゛ 小 堀 益ＦＩＧ、１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、シリコン基板と、 前記基板内に配置されており、個々の抵抗素子を隣接の
インク充填溝と連通させて設けているポリシリコン加熱
抵抗層と、 前記基板内において前記インク加熱抵抗層に近接させて
配置されており、プリントヘッドが作動温度にある時に
実行されるトリミング動作によって定められる抵抗値を
備えた第２温度感知ポリシリコン抵抗層と、 前記温度感知抵抗層に電気的に接続した温度制御回路と
を有していることを特徴とする熱インクジェットプリン
トヘッド。 ２、熱インクジェットプリントヘッドの正確な温度測定
を維持する、次のステップを有する方法： 個々の抵抗素子を隣接のインク充填溝と連通させて設け
たインク加熱抵抗層をシリコン基板で形成する、 前記シリコン基板内において前記インク加熱抵抗層に近
接させて温度感知抵抗サーミスタ層を形成する、 前記温度感知抵抗層を所望の抵抗値にトリミングしなが
ら、前記プリントヘッドを所望の作動温度に維持する、 前記温度感知抵抗サーミスタ層と温度制御回路とを電気
的に接続する。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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