【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体吐出ヘッドおよび該ヘッドを備えた記録装置の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体吐出記録装置、特にインクジェット式記録装置は、現代のビジネスオフィスやその他の事務処理部門において広汎に使用されている。

【０００３】このような記録装置に備わるヘッド（インクジェット記録ヘッドと言う）は、インク等の記録液を吐出する複数の微細な穴（オリフィス）、各オリフィスにそれぞれ連通する複数の液流路および各液流路内に位置付けられた吐出エネルギー発生素子を備えている。 この吐出エネルギー発生素子に記録情報に対応した駆動信号を印加し、吐出エネルギー発生素子の位置する液流路内の記録液に吐出エネルギーを付与することによって、
記録液をオリフィスから飛翔液滴として吐出させて記録を行なうように構成されている。

【０００４】この種のインクジェット記録ヘッドは例えば図１０に示すように、高精度にオリフィスが形成されたオリフィスプレート１００と、そのオリフィスにそれぞれ連通する複数の液流路溝を持つ天板１０１と、表面に複数の吐出エネルギー発生素子１０２が形成されたＳ
ｉ基板からなる素子基板１０３とから構成される。 オリフィスプレート１００のオリフィス１０４、天板１０１
の液流路溝、素子基板１０３上の吐出エネルギー発生素子１０２がそれぞれ対応するように位置決めし、ばね等の付勢手段あるいは接着剤により接合され、素子基板１
０３の電気配線の端部に位置し、本体装置から駆動信号などの電気信号を受けるパッドを有する配線基板（不図示）と共に、ベースプレート１０５上に固定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェット記録装置は、使い勝手が良い、保守点検が比較的容易、或いはメンテナンスフリーである等のユーザ要求に答えられるように開発、研究が図られている。

【０００６】本発明者らは鋭意研究の結果、上述の要求に答えられる記録装置を提供するために外部からの音声信号を検出して記録ヘッドを駆動するヘッド構成を新規に見い出した。 また、ヘッドによる記録液吐出時の音響を検知することで記録ヘッドの不具合を判断することができる新規な構成をも見い出した。

【０００７】そこで本発明の第１の目的は、装置の利便性を向上することができる記録ヘッドおよび記録装置を提供することにある。

【０００８】また本発明の第２の目的、ヘッドの不具合を容易に検知することができる液体吐出ヘッドおよび液体吐出記録装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、液体を吐出する複数の吐出口の各々と連通する複数の液流路を構成するために互いに接合された第１の基板および第２の基板内に、前記吐出口から液体を吐出する吐出エネルギーを発生させるために前記各液流路内に配された複数のエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子の駆動条件を制御するための、機能が異なる複数の素子あるいは電気回路とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記第１の基板又は前記第２の基板に選択的に、液体吐出ヘッド外部から音声を圧力振動として検出する音声入力センサと、該音声入力センサで検出した圧力振動を音声信号に変換する回路部とが備えられたことを特徴とする。

【００１０】このような液体吐出ヘッドを用いた液体吐出記録装置は、前記電気制御部の音声信号に基づいて画像を形成し記録することを特徴とする。

【００１１】また本発明は、液体を吐出する複数の吐出口の各々と連通する複数の液流路を構成するために互いに接合された第１の基板および第２の基板内に、前記吐出口から液体を吐出する吐出エネルギーを発生させるために前記各液流路内に配された複数のエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子の駆動条件を制御するための、機能が異なる複数の素子あるいは電気回路とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記第１の基板又は前記第２の基板に選択的に、液体吐出ヘッドによる液体吐出時の音響を検出するための音響センサと、該音響センサで検出した音響波を予め記憶してある音響波と比較する回路部とが備えられたことを特徴とする。

【００１２】この液体吐出ヘッドを用いた液体吐出記録装置は、前記電気制御部の比較結果に基づいて前記液体吐出ヘッドのエネルギー発生素子の駆動条件を変更したり、前記液体吐出ヘッドの吐出回復処理を行ったり、前記液体吐出ヘッドの交換を使用者に報知することを特徴とする。

【００１３】上記のような発明では、液体吐出ヘッドに音声センサを設けたことにより、音声入力に基づいた画像形成もしくは、音声入力をトリガ信号とした画像形成の開始を行うことが可能である。 また、液体吐出ヘッドに液体吐出時の音響波を検出するセンサを設けたことにより、正常なヘッドにおける音響波と比較してヘッドの不具合およびノズル不良を判断することが可能になる。

【００１４】なお、本発明の説明で用いる「上流」「下流」とは、液体の供給源から気泡発生領域（または可動部材）を経て、吐出口へ向かう液体の流れ方向に関して、またはこの構成上の方向に関しての表現として用いられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態である液体吐出ヘッドの液流路方向に沿った断面図である。

【００１７】図１に示すように、この液体吐出ヘッドは、液体に気泡を発生させるための熱エネルギーを与える複数個（図１では１つのみ示す）の発熱体２が並列に設けられた素子基板１と、この素子基板１上に接合された天板３と、素子基板１および天板３の前端面に接合されたオリフィスプレート４と、素子基板１と天板３とで構成される液流路７内に設置された可動部材６と、外部からの音声を検知する音声センサ（不図示）および液体吐出時の音響を検知する音響センサ（不図示）の両方又はいずれか一方とを有する。

【００１８】素子基板１は、シリコン等の基板上に絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化膜または窒化シリコン膜を成膜し、その上に、発熱体２を構成する電気抵抗層および配線をパターニングしたものである。 この配線から電気抵抗層に電圧を印加し、電気抵抗層に電流を流すことで発熱体２が発熱する。

【００１９】天板３は、各発熱体２に対応した複数の液流路７および各液流路７に液体を供給するための共通液室８を構成するためのもので、天井部分から各発熱体２
の間に延びる流路側壁９が一体的に設けられている。 天板３はシリコン系の材料で構成され、液流路７および共通液室９のパターンをエッチングで形成したり、シリコン基板上にＣＶＤ等の公知の成膜方法により窒化シリコン、酸化シリコンなど、流路側壁９となる材料を堆積した後、液流路７の部分をエッチングして形成することができる。

【００２０】オリフィスプレート４には、各液流路７に対応しそれぞれ液流路７を介して共通液室８に連通する複数の吐出口５が形成されている。 オリフィスプレート４もシリコン系の材料からなるものであり、例えば、吐出口５を形成したシリコン基板を１０〜１５０μｍ程度の厚さに削ることにより形成される。 なお、オリフィスプレート４は本発明には必ずしも必要な構成ではなく、
オリフィスプレート４を設ける代わりに、天板３に液流路７を形成する際に天板３の先端面にオリフィスプレート４の厚さ相当の壁を残し、この部分に吐出口５を形成することで、吐出口付きの天板とすることもできる。

【００２１】可動部材６は、液流路７を吐出口５に連通した第１の液流路７ａと、発熱体２を有する第２の液流路７ｂとに分けるように、発熱体２に対面して配置された片持梁状の薄膜であり、窒化シリコンや酸化シリコンなどのシリコン系の材料で形成される。

【００２２】この可動部材６は、液体の吐出動作によって共通液室８から可動部材６を経て吐出口５側へ流れる大きな流れの上流側に支点６ａを持ち、この支点６ａに対して下流側に自由端６ｂを持つように、発熱体２に面した位置に発熱体２を覆うような状態で発熱体２から所定の距離を隔てて配されている。 この発熱体２と可動部材６との間が気泡発生領域１０となる。

【００２３】上記構成に基づき、発熱体２を発熱させると、可動部材６と発熱体２との間の気泡発生領域１０の液体に熱が作用し、これにより発熱体２上に膜沸騰現象に基づく気泡が発生し、成長する。 この気泡の成長に伴う圧力は可動部材６に優先的に作用し、可動部材６は図１に破線で示されるように、支点６ａを中心に吐出口５
側に大きく開くように変位する。 可動部材６の変位もしくは変位した状態によって、気泡の発生に基づく圧力の伝搬や気泡自身の成長が吐出口５側に導かれ、吐出口５
から液体が吐出する。

【００２４】つまり、気泡発生領域１０上に、液流路７
内の液体の流れの上流側（共通液室８側）に支点６ａを持ち下流側（吐出口５側）に自由端６ｂを持つ可動部材６を設けることによって、気泡の圧力伝搬方向が下流側へ導かれ、気泡の圧力が直接的に効率よく吐出に寄与することになる。 そして、気泡の成長方向自体も圧力伝搬方向と同様に下流方向に導かれ、上流より下流で大きく成長する。 このように、気泡の成長方向自体を可動部材によって制御し、気泡の圧力伝搬方向を制御することで、吐出効率や吐出力または吐出速度等の根本的な吐出特性を向上させることができる。

【００２５】一方、気泡が消泡工程に入ると、可動部材６の弾性力との相乗効果で気泡は急速に消泡し、可動部材６も最終的には図１に実線で示した初期位置に復帰する。 このとき、気泡発生領域１０での気泡の収縮体積を補うため、また、吐出された液体の体積分を補うために、上流側すなわち共通液室８側から液体が流れ込み、
液流路７への液体の充填（リフィル）が行われるが、この液体のリフィルは、可動部材６の復帰作用に伴って効率よく合理的かつ安定して行われる。

【００２６】また、本実施形態の液体吐出ヘッドは、発熱体２を駆動したりその駆動を制御するための回路や素子を有する。 これら回路や素子は、その機能に応じて素子基板１または天板３に分担して配置されている。 また、これら回路や素子は、素子基板１および天板３がシリコン材料で構成されていることから、半導体ウェハプロセス技術を用いて容易かつ微細に形成することができる。

【００２７】以下に、半導体ウェハプロセス技術を用いて形成された素子基板１の構造について説明する。

【００２８】図２は、図１に示す液体吐出ヘッドに用いられる素子基板の断面図である。 図２に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドに用いられる素子基板１では、シリコン基板３０１の表面に、蓄熱層としての熱酸化膜３０２および、蓄熱層を兼ねる層間膜３０３がこの順番で積層されている。 層間膜３０３としては、ＳｉＯ
₂膜またはＳｉ ₃ Ｎ ₄膜が用いられている。 層間膜３０３
の表面に部分的に抵抗層３０４が形成され、抵抗層３０
４の表面に部分的に配線３０５が形成されている。 配線３０５としては、Ａｌまたは、Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ
などのＡｌ合金配線が用いられている。 この配線３０
５、抵抗層３０４および層間膜３０３の表面に、ＳｉＯ
₂膜またはＳｉ ₃ Ｎ ₄膜から成る保護膜３０６が形成されている。 保護膜３０６の表面の、抵抗層３０４に対応する部分およびその周囲には、抵抗層３０４の発熱に伴う化学的および物理的な衝撃から保護膜３０６を守るための耐キャビテーション膜３０７が形成されている。 抵抗層３０４表面の、配線３０５が形成されていない領域は、抵抗層３０４の熱が作用する部分となる熱作用部３
０８である。

【００２９】この素子基板１上の膜は半導体の製造技術によりシリコン基板３０１の表面に順に形成され、シリコン基板３０１に熱作用部３０８が備えられている。

【００３０】図３は、図２に示す素子基板１の主要素子を縦断するように素子基板１を切断した模式的断面図である。

【００３１】図３に示すように、Ｐ導電体であるシリコン基板３０１の表層にはＮ型ウェル領域４２２およびＰ
型ウェル領域４２３が部分的に備えられている。 そして、一般的なＭｏｓプロセスを用いてイオンプラテーションなどの不純物導入および拡散によって、Ｎ型ウェル領域４２２にＰ−Ｍｏｓ４２０が、Ｐ型ウェル領域４２
３にＮ−Ｍｏｓ４２１が備えられている。 Ｐ−Ｍｏｓ４
２０は、Ｎ型ウェル領域４２２の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域４２５およびドレイン領域４２６や、Ｎ型ウェル領域４２２の、
ソース領域４２５およびドレイン領域４２６を除く部分の表面に厚さ数百Åのゲート絶縁膜４２８を介して堆積されたゲート配線４３５などから構成されている。 また、Ｎ−Ｍｏｓ４２１は、Ｐ型ウェル領域４２３の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域４２５およびドレイン領域４２６や、Ｐ型ウェル領域４２３の、ソース領域４２５およびドレイン領域４２６を除く部分の表面に厚さ数百Åのゲート絶縁膜４
２８を介して堆積されたゲート配線４３５などから構成されている。 ゲート配線４３５は、ＣＶＤ法により堆積した厚さ４０００Å〜５０００Åのポリシリコンから成るものである。 これらのＰ−Ｍｏｓ４２０およびＮ−Ｍ
ｏｓ４２１からＣ−Ｍｏｓロジックが構成されている。

【００３２】Ｐ型ウェル領域４２３の、Ｎ−Ｍｏｓ４２
１と異なる部分には、電気熱変換素子駆動用のＮ−Ｍｏ
ｓトランジスタ４３０が備えられている。 Ｎ−Ｍｏｓトランジスタ４３０も、不純物導入および拡散などの工程によりＰ型ウェル領域４２３の表層に部分的に備えられたソース領域４３２およびドレイン領域４３１や、Ｐ型ウェル領域４２３の、ソース領域４３２およびドレイン領域４３１を除く部分の表面にゲート絶縁膜４２８を介して堆積されたゲート配線４３３などから構成されている。

【００３３】本実施形態では、電気熱変換素子駆動用のトランジスタとしてＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３０を用いたが、複数の電気熱変換素子を個別に駆動できる能力を持ち、かつ、上述したような微細な構造を得ることができるトランジスタであれば、このトランジスタに限られない。

【００３４】Ｐ−Ｍｏｓ４２０とＮ−Ｍｏｓ４２１との間や、Ｎ−Ｍｏｓ４２１とＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３
０との間などの各素子間には、５０００Å〜１００００
Åの厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域４２４
が形成されており、その酸化膜分離領域４２４によって各素子が分離されている。 酸化膜分離領域４２４の、熱作用部３０８に対応する部分は、シリコン基板３０１の表面側から見て一層目の蓄熱層４３４としての役割を果たす。

【００３５】Ｐ−Ｍｏｓ４２０、Ｎ−Ｍｏｓ４２１およびＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３０の各素子の表面には、
厚さ約７０００ÅのＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜などから成る層間絶縁膜４３６がＣＶＤ法により形成されている。 熱処理により層間絶縁膜４３６を平坦化した後に、
層間絶縁膜４３６およびゲート絶縁膜４２８を貫通するコンタクトホールを介して第１の配線層となるＡｌ電極４３７により配線が行われている。 層間絶縁膜４３６およびＡｌ電極４３７の表面には、厚さ１００００Å〜１
５０００ÅのＳｉＯ ₂膜から成る層間絶縁膜４３８がプラズマＣＶＤ法により形成されている。 層間絶縁膜４３
８の表面の、熱作用部３０８およびＮ−Ｍｏｓトランジスタ４３０に対応する部分には、厚さ約１０００ÅのＴ
ａＮ _{0.8,he x}膜から成る抵抗層３０４がＤＣスパッタ法により形成されている。 抵抗層３０４は、層間絶縁膜４
３８に形成されたスルーホールを介してドレイン領域４
３１の近傍のＡｌ電極４３７と電気的に接続されている。 抵抗層３０４の表面には、各電気熱変換素子への配線となる第２の配線層としての、Ａｌの配線３０５が形成されている。

【００３６】配線３０５、抵抗層３０４および層間絶縁膜４３８の表面の保護膜３０６は、プラズマＣＶＤ法により形成された厚さ１００００ÅのＳｉ ₃ Ｎ ₄膜から成るものである。 保護膜３０６の表面に形成された耐キャビテーション膜３０７は、厚さ約２５００ÅのＴａなどの膜から成るものである。

【００３７】次に、図１のように素子基板１に可動部材６及び流路側壁９を設けた場合の、可動部材及び流路側壁の形成工程の一例について、図４及び図５を参照して説明する。 なお、図４及び図５は、図３に示した、可動部材及び流路側壁が形成される素子基板の液流路方向と直交する方向に沿った断面を示している。

【００３８】まず、図４（ａ）では、素子基板１の発熱体２側の面全体に、発熱体２との電気的な接続を行うための接続用パッド部分を保護するための第１の保護層として、不図示のＴｉＷ膜をスパッタリング法によって厚さ約５０００Å形成する。 この素子基板１の発熱体２側の面に、間隙形成部材７１を形成するためのＡｌ膜をスパッタリング法によって厚さ約４μｍ形成する。 形成されたＡｌ膜を、周知のフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングし、図１に示した発熱体２と可動部材６との間の気泡発生領域１０に対応する位置に、素子基板１と可動部材６との間の間隙を形成するための、Ａｌ
膜からなる間隙形成部材７１を複数形成する。 それぞれの間隙形成部材７１は、後述する図５（ｂ）の工程において、可動部材６を形成するための材料膜であるＳｉＮ
膜７２がエッチングされる領域まで延在されている。

【００３９】間隙形成部材７１は、後述するようにドライエッチングにより液流路７および可動部材６を形成する際のエッチングストップ層として機能する。 これは、
素子基板１におけるパッド保護層としてのＴｉＷ層や、
耐キャビテーション膜としてのＴａ膜、および抵抗体上の保護層としてのＳｉＮ膜が、液流路７を形成するために使用するエッチングガスによりエッチングされてしまうからであり、これらの層や膜のエッチングが間隙形成部材７１により防止される。 そのため、ドライエッチングにより液流路７を形成する際に素子基板１の発熱体２
側の面や、素子基板１上のＴｉＷ層が露出しないように、それぞれの間隙形成部材７１における液流路７の流路方向と直行する方向の幅は、後述する図５（ｂ）の工程で形成される液流路７の幅よりも広くなっている。

【００４０】さらに、ドライエッチング時には、ＣＦ ₄
ガスの分解によりイオン種およびラジカルが発生し、素子基板１の発熱体２や機能素子にダメージを与えることがあるが、Ａｌからなる間隙形成部材７１は、これらイオン種やラジカルを受け止めて素子基板１の発熱体２や機能素子を保護するものとなっている。

【００４１】次に、図４（ｂ）では、間隙形成部材７１
の表面、および素子基板１の間隙形成部材７１側の面上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、可動部材６を形成するための材料膜である厚さ約４．５μｍのＳｉＮ膜７２
を、間隙形成部材７１を被覆するように形成する。

【００４２】次に、図４（ｃ）では、ＳｉＮ膜７２の表面に、スパッタリング法によりＡｌ膜を厚さ約６１００
Å形成した後、形成されたＡｌ膜を、周知のフォトリソグラフィプロセスを用いてパターニングし、ＳｉＮ膜７
２表面の、可動部材６に対応する部分、すなわちＳｉＮ
膜７２表面の可動部材形成領域に第２の保護層としてのＡｌ膜７３を残す。 Ａｌ膜７３は、ドライエッチングにより液流路７を形成する際の保護層（エッチングストップ層）となる。

【００４３】次に、図５（ａ）では、ＳｉＮ膜７２およびＡｌ膜７３の表面に、流路側壁９を形成するためのＳ
ｉＮ膜７４を、マイクロ波ＣＶＤ法を用いて厚さ約５０
μｍ形成する。 ここで、マイクロ波ＣＶＤ法によるＳｉ
Ｎ膜７４の成膜に使用するガスとしては、モノシラン（ＳｉＨ ₄ ）、窒素（Ｎ ₂ ）およびアルゴン（Ａｒ）を用いた。 そのガスの組み合わせとしては、上記以外にも、
ジシラン（Ｓｉ ₂ Ｈ ₆ ）やアンモニア（ＮＨ ₃ ）などとの組み合わせや、混合ガスを用いてもよい。 また、周波数が２．４５［GHz］のマイクロ波のパワーを１．５［ｋ
Ｗ］とし、ガス流量としてはモノシランを１００［scc
m］、窒素を１００［sccm］、アルゴンを４０［sccm］
でそれぞれのガスを供給して、圧力が５［mTorr］の高真空下でＳｉＮ膜７４を形成した。 また、ガスのそれ以外の成分比でのマイクロ波プラズマＣＶＤ法や、ＲＦ電源を使用したＣＶＤ法などでＳｉＮ膜７４を形成してもよい。 そして、ＳｉＮ膜７４の表面全体にＡｌ膜を形成した後に、形成されたＡｌ膜を、フォトリソグラフィなどの周知の方法を用いてパターニングして、ＳｉＮ膜７
４の表面の、液流路７に対応する部分を除く部分にＡｌ
膜７５を形成する。 前述したように、それぞれの間隙形成部材７１における液流路７の流路方向と直行する方向の幅は、次の図５（ｂ）の工程で形成される液流路７の幅よりも広くなっているので、Ａｌ膜７５の側部が間隙形成部材７１の側部の上方に配置されている。

【００４４】次に、図５（ｂ）では、誘電結合プラズマを使ったエッチング装置を用いてＳｉＮ膜７４およびＳ
ｉＮ膜７２をパターニングして流路側壁９および可動部材６を同時に形成する。 そのエッチング装置では、ＣＦ
₄とＯ ₂の混合ガスを用いて、Ａｌ膜７３，２５および間隙形成部材７１をエッチングストップ層すなわちマスクとして、ＳｉＮ膜７４がトレンチ構造となるようにＳｉ
Ｎ膜７４およびＳｉＮ膜７２のエッチングを行う。 このＳｉＮ膜７２をパターニングする工程では、図１に示したように可動部材６の支持固定部が素子基板１に直接固定されるようにＳｉＮ膜７２の不要な部分を除去する。
可動部材６の支持固定部と素子基板１との密着部の構成材料には、パッド保護層の構成材料であるＴｉＷ、および素子基板１の耐キャビテーション膜の構成材料であるＴａが含まれる。

【００４５】その後、他方の素子基板３である天板側には、電気的な接続用パッドが形成された表面上に、金バンプ等を形成し、凸電極部を形成する。

【００４６】そして、図示しないが、天板側の凸電極と、素子基板１側の凹電極間で、金属の共晶を利用した接合を行った。 この際、両側の金属種は、同種金属を採用した方が接合時の温度・圧力を低減でき、かつ、接合強度を高めることができる。

【００４７】次に、エキシマレーザを用いて、フェイス全面に設置したコンタクトマスクを介して、オリフィス５を形成した。

【００４８】最後に、図５（ｃ）では、酢酸、りん酸および硝酸の混酸を用いてＡｌ膜７３および７５を加温エッチングすることで、Ａｌ膜７３および７５や、Ａｌ膜からなる間隙形成部材７１を溶出して除去し、素子基板１上に可動部材６および流路側壁９を作り込む。 その後、過酸化水素を用いて、素子基板１に形成したパッド保護層としてのＴｉＷ膜の、気泡発生領域１０およびパッドに対応する部分を除去する。 素子基板１と流路側壁９との密着部にも、パッド保護層の構成材料であるＴｉ
Ｗ、および素子基板１の耐キャビテーション膜の構成材料であるＴａが含まれている。 以上のようにして、図１
に示した液体吐出ヘッドを作製した。

【００４９】図６は、音声入力センサで検出した音声信号を演算して、発熱体への印加エネルギーを制御する素子基板１および素子基板３の回路構成の一例を示している。

【００５０】図６（ａ）では、素子基板１には、一列に配列された発熱体２と、ドライバとして機能するパワートランジスタ４１と、パワートランジスタ４１の駆動を制御するためのＡＮＤ回路３９と、パワートランジスタ４１の駆動タイミングを制御するための駆動タイミング制御ロジック回路３８と、シフトレジスタおよびラッチ回路で構成される画像データ転送回路４２とが形成されている。

【００５１】駆動タイミング制御ロジック回路３８は、
装置の電源容量を少なくする目的で、全ての発熱体２を同時に通電するのではなく発熱体２を分割駆動して時間をずらして通電するためのものであり、この駆動タイミング制御ロジック回路３８を駆動するイネーブル信号は、外部コンタクトパッドであるイネーブル信号入力端子４５ｋ〜４５ｎから入力される。

【００５２】また、素子基板３１に設けられる外部コンタクトパッドとしては、イネーブル信号入力端子４５ｋ
〜４５ｎの他に、発熱体２の駆動電源の入力端子４５
ａ、パワートランジスタ４１の接地端子４５ｂ、発熱体２を駆動するエネルギーを制御するために必要な信号用の入力端子４５ｃ〜４５ｅ、ロジック回路の駆動電源端子４５ｆ、接地端子４５ｇ、画像データ転送回路４２のシフトレジスタに入力されるシリアルデータの入力端子４５ｉおよびこれに同期するシリアルクロック信号の入力端子４５ｈ、ラッチ回路に入力されるラッチクロック信号の入力端子４５ｊがある。

【００５３】一方、図６（ｂ）に示すように、天板である素子基板３には、音声入力センサ４３を駆動するためのセンサ駆動回路４７と、音声入力センサ４３からの出力をモニタしその結果に応じて発熱体２への印加エネルギーを制御するための駆動信号制御回路４６と、センサ４３で検出された出力値データあるいは出力値からランク分けされたコード値、および予め測定されている各発熱体２による液体吐出量特性（一定温度で、所定のパルス印加における液体吐出量）をヘッド情報として記憶し駆動信号制御回路４６に出力するメモリ４９とが形成されている。

【００５４】また、接続用コンタクトパッドとして、素子基板３１および天板３２には、センサ４３とセンサ駆動回路４７とを接続する端子４４ｇ，４４ｈ，４８ｇ，
４８ｈ、外部から上記発熱体２を駆動するエネルギーを制御するために必要な信号用の入力端子４５ｃ〜４５ｅ
と駆動信号制御回路４６とを接続する端子４４ｂ〜４４
ｄ，４８ｂ〜４８ｄ、駆動信号制御回路４６の出力をＡ
ＮＤ回路３９の一方の入力端子に入力させるための端子４８ａ等が設けられている。

【００５５】なお、図６に示した例では、音声入力センサ４３を素子基板１に設けているが、これに代えて図６
（ｂ）のセンサ２００のように素子基板３に設けてあってもよい。 いずれにしても音声入力センサの位置は入力される音声を圧力振動に変換するのに有効であって、各素子を接続する配線が効率よく形成できる場所であれば特に限定されない。

【００５６】以上の構成において、まず、前記音声入力センサの断面を概略的に示したのが、図７である。 このセンサは、シリコンベースのダイヤフラム２０２を用い、その一部に拡散法によってピエゾ抵抗（シリコンひずみゲージ）２００を作り込み、そのセンサ周辺に演算増幅部（例えばＰＮＰトランジスタ２０１）を構成する電気回路を集積化したものである。 回路機能としては、
出力の増幅度調整、温度特性（零点、感度）の補償、零点の調整などの機能が備えられており、それらの調整をとるために不図示の薄膜抵抗を個々にレーザトリミングする機能を付加してもよい。

【００５７】図８は、素子基板３内にシリコンひずみゲージ２００を使った音声入力センサの概略構成図である。 ここで、採用したシリコンひずみゲージは、人間が発声する際に、喉骨が振動する骨振動を検出する目的に用いられる。 通常の音声認識は、マイクロホンで検知した音声の入力、周波数領域への変換、長さや調子を標準化してから認識を行う。 しかし、この音声入力センサでは、シリコンの高いピエゾ抵抗効果を利用し、高感度（通常、シリコンのゲージファクタは、約２００程度）
に圧力波振動を検知することができる。 この音声入力センサから検出された圧力振動波による歪みを電気信号に変換し、形成した音声入力信号を画像データに演算し、
素子基板１内に設置した画像データ転送回路４２（図６
（ａ）参照）に入力することも可能である。 また、前記音声入力信号をトリガー信号に見立てて、後述の液体吐出記録装置の記録開始信号としてもよい。

【００５８】以上では素子基板１又は３に設けたセンサによってヘッド外部からの入力音を検知することで、この入力音に基づいて画像を形成したり、あるいは画像の記録を開始したりする構成を示した。

【００５９】本発明は、このような構成に限らず、記録液吐出時の音響波をセンサで捕らえて、ヘッドまたはノズル毎の善し悪しを判断してもよい。 つまり、ヘッドに音響センサを配置し、ヘッドのメカ的な不具合、ノズルの不揃いによる画像ムラ、ヒータの状態、経時変化、印字中の不吐出などの様々な状態を音響検知することで、
正常な状態にフィードバック制御する。

【００６０】この場合の制御方法の一例を図６の回路図を用いて説明する。 本例の場合もセンサは素子基板１又は３の何れにあっても良く、センサ構成は図７と同じである。 このような構成において、良品ヘッドをノズル毎に順次に液体吐出駆動し、この連続した良好状態の音響波形をメモリ４９に記憶しておく。 その後の出荷検査時や印字の際の予備吐出時にノズル毎に順次に駆動して音響波を検出し、この検出波と記憶しておいた音響波とを比較する。 これにより、ノズル毎の吐出状況を判断し、
吐出滴量の補正やノズルの吸引回復処理などの制御を行える情報を駆動信号制御回路４６や後述するインク吸引手段の制御部に送出する。

【００６１】例えば、前記の検出波が、良好状態の音響波形に対して全ノズルで出力低下している場合は、共通液室に泡だまりが発生していると判断してヘッドの吸引回復操作を行う。 また、前記の検出波の出力において全体または一部がゼロである場合は全ノズルまたは一部ノズルが不吐出状態であるので、この場合もヘッドの吸引回復操作を行う。 また、前記の検出波において出力低下が１ノズルの場合は、そのノズルについて吐出量特性を補正する。 また、前記の検出波が高周波成分の異常を含む場合は素子基板１及び３の接合が不具合であるので、
出荷検査時にはヘッドを排除したり、ユーザ側での記録時にはヘッド交換をユーザに報知する。 （その他の実施の形態）図９は、上述したインクジェット記録ヘッドを装着して適用することのできる液体吐出記録装置の一例であるインクジェット記録装置を示す斜視図である。 図９に示されるインクジェット記録装置６
００に搭載されたヘッドカートリッジ６０１は、上述したセンサを有する液体吐出ヘッドと、その液体吐出ヘッドに供給される液体を保持する液体容器とを有するものである。 ヘッドカートリッジ６０１は、図９に示すように、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギヤ６０３および６０４を介して回転するリードスクリュー６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリッジ６０７上に搭載されている。 駆動モータ６０２の動力によってヘッドカートリッジ６０１がキャリッジ６０７ともとにガイド６０８に沿って矢印ａおよびｂの方向に往復移動される。 インクジェット記録装置６００には、ヘッドカートリッジ６０１から吐出されたインクなどの液体を受ける被記録媒体としてのプリント用紙Ｐを搬送する被記録媒体搬送手段（不図示）が備えられている。 その被記録媒体搬送手段によってプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐの紙押さえ板６１０は、キャリッジ６０７の移動方向にわたってプリント用紙Ｐをプラテン６０９に対して押圧する。

【００６２】リードスクリュー６０５の一端の近傍には、フォトカプラ６１１および６１２が配設されている。 フォトカプラ６１１および６１２は、キャリッジ６
０７のレバー６０７ａの、フォトカプラ６１１および６
１２の領域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転方向の切り換えなどを行うためのホームポジション検知手段である。 プラテン６０９の一端の近傍には、ヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面を覆うキャップ部材６１４を支持する支持部材６１３が備えられている。 また、ヘッドカートリッジ６０１から空吐出などされてキャップ部材６１４の内部に溜まったインクを吸引するインク吸引手段６１５が備えられている。 このインク吸引手段６１５によりキャップ部材６１４の開口部を介してヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われる。

【００６３】インクジェット記録装置６００には本体支持体６１９が備えられている。 この本体支持体６１９には移動部材６１８が、前後方向、すなわちキャリッジ６
０７の移動方向に対して直角な方向に移動可能に支持されている。 移動部材６１８には、クリーニングブレード６１７が取り付けられている。 クリーニングブレード６
１７はこの形態に限らず、他の形態の公知のクリーニングブレードであってもよい。 さらに、インク吸引手段６
１５による吸引回復操作にあたって吸引を開始するためのレバー６２０が備えられており、レバー６２０は、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換えなどの公知の伝達手段で移動制御される。 ヘッドカートリッジ６０１に設けられた発熱体に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジェット記録制御部は記録装置本体側に設けられており、
図９では示されていない。

【００６４】上述した構成を有するインクジェット記録装置６００では、前記の被記録媒体搬送手段によりプラテン６０９上を搬送されるプリント用紙Ｐに対して、ヘッドカートリッジ６０１がプリント用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、液体吐出ヘッドに音声センサを設けたことにより、音声入力に基づいた画像形成もしくは、音声入力をトリガ信号とした画像形成の開始を行うことが可能である。 また、液体吐出ヘッドに液体吐出時の音響波を検出するセンサを設けたことにより、正常なヘッドにおける音響波と比較してヘッドの不具合およびノズル不良を判断することができる。

【００６６】また、上記のセンサおよび制御回路が一つの基板に集中していないので、基板の歩留りが向上し、
結果的にヘッドの製造コストを下げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である液体吐出ヘッド構造を説明するための、液流路方向に沿った断面図である。

【図２】図１に示した液体吐出ヘッドに用いられる素子基板の断面図である。

【図３】図２に示した素子基板の主要素子を縦断するように素子基板を切断した模式的断面図である。

【図４】図３に示した素子基板上に可動部材及び流路側壁を形成する方法を説明するための図である。

【図５】図３に示した素子基板上に可動部材及び流路側壁を形成する方法を説明するための図である。

【図６】図１に示した液体吐出ヘッドの回路構成を説明するための図であり、同図（ａ）は素子基板の平面図、
同図（ｂ）は天板の平面図である。

【図７】本発明の液体吐出ヘッドに備わるセンサの構成例を示す断面図である。

【図８】図７に示したシリコン歪みゲージを使った音声入力センサを素子基板内に形成したときの概略構成図である。

【図９】本発明の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出記録装置の一例を示す概略斜視図である。

【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドを一部切り欠いて見た斜視図である。

【符号の説明】

１ 素子基板 ２ 発熱体 ３ 天板 ４ オリフィスプレート ５ 吐出口 ６ 可動部材 ６ａ 支点 ６ｂ 自由端 ７ 液流路 ８ 共通液室 ９ 流路側壁 １０ 気泡発生領域 ７１ 間隙形成部材 ７２、７４ ＳｉＮ膜 ７３、７５ Ａｌ膜 ２００ ピエゾ抵抗（ひずみゲージ抵抗） ２０１ 電気回路部（ＰＮＰトランジスタ） ２０２ ダイヤフラム ３０１ シリコン基板 ３０２ 熱酸化膜 ３０３ 層間膜 ３０４ 抵抗層 ３０５ 配線 ３０６ 保護層 ３０７ 耐キャビテーション膜 ３０８ 熱作用部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今仲 良行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 石永 博之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF93 AG12 AG76 AL02 AL40 AP02 AP14 AP82 BA03 BA13