説明

インクジェット記録ヘッド及び記録装置

【課題】 複数の記録素子基板を配列したインクジェット記録ヘッドにおいてチップ間の境界温度差を緩和し、濃度むらによる印字品位低下を抑制し印字品位を向上させることを目的とする。
【解決手段】 記録素子基板を配列する記録素子保持基板に各記録素子基板に対応した、あるいは各記録素子基板の境界に対応した加熱ヒーターを設け、各記録素子基板の境界温度差を制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、記録に用いられる液体を記録媒体の記録面に対して吐出動作を行う記録ヘッド及び記録装置に関する。
【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る。高速な記録と様々な記録メディアに対して記録することが可能であり、記録時における騒音がほとんど生じないといった特徴を持つ。このようなことから、プリンタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機などの記録機構を担う装置として広く採用されている。
【0003】
最近では記録されるデータ量も増大しており、特にグラフィック等もプリントアウトされるようになるとそのデータ量の多さから一層の高速記録が要求されるようになってきている。被記録材の幅にわたって吐出口及び電気熱変換体を長尺に配列されるいわゆるフルラインタイプのインクジェットヘッドおよび該インクジェットヘッドを備えるインクジェット装置は上述の記録速度を向上させるものとして大いに期待されている。
【0004】
インクジェット記録は、微小な吐出口から微小な液滴を吐出させ、記録紙に対し記録を行うこともので、代表的な方法としては電気熱変換素子を用いた方法がある。電気熱変換素子を用いたインクジェット記録ヘッドでは、電気熱変換素子をノズル内に設け、これに記録信号となる電気パルスを与えることにより記録液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(沸騰)時の気泡圧力を記録液滴の吐出に利用する。
【0005】
図7,図3を用いて従来例を説明する。記録素子基板(チップ)201の中央付近の表面側にはインクを吐出するための吐出口202が複数開口しており、各々の吐出口に対応してインクを発泡させるための不図示のヒーターが記録素子基板201上に形成されている。記録素子基板201には、トランジスタ回路の他にトランジスタを駆動するためのロジック回路及び温度センサー等が搭載されている。それらを駆動する信号等の配線は、ワイヤーボンディング等によりフレキシブルフィルム203に接続され個々の記録素子基板への信号は外部と電気的に接続される。
【0006】
記録素子基板201の周囲およびフレキシブルフィルム203の電気的接続部は、エポキシ系、フッ素、シリコン系樹脂等の封止性、イオン遮断性に優れた封止剤205により被覆され、封止されている。
【0007】
記録素子基板201の裏面側には、記録素子基板保持部材204および支持部材206によって形成されるインク流路207がノズル列方向に長く設けられ、記録素子基板201には、この裏面側のインクを表面側に供給するためのスリット208が設けられている。
【0008】
インク流路207は、不図示のヘッドの外部からのインクの供給を受ける構成になっている。
【0009】
又、従来例としては、例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4をあげることが出来る。
【特許文献1】特開2005-066930号公報
【特許文献2】特開2005-178306号公報
【特許文献3】特開2005-193497号公報
【特許文献4】特開2005-279952号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
チップを複数配列した構成では一体基板に比べ各チップの温度が連続にならずその境界において温度差が生じる場合がある。このような温度差が生じた場合、インク吐出量は温度依存性があるため吐出量に差が生じチップ境界で濃度差が生じる(図6)。この濃度差によりチップ境界でスジが発生し、画像品位を低下させる。
【課題を解決するための手段】
【0011】
複数チップを貼り合わせる基板上に各チップに対応、あるいは各チップ境界に対応したヒーターを設け、チップ境界の温度制御を可能な構成にした。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、以上説明してきたように、複数のチップを配列しノズル列を構成するヘッドにおいて、チップを配列する基板に各チップ、あるいは各チップ境界に対応した加熱用ヒーターを設け温度制御することにより、チップ境界における温度差を抑制しチップ境界での濃度段差を軽減することができ、良好な画像品位を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
(実施例1)
図1は本発明実施例のインクジェット記録ヘッドを示す。図3は本発明実施例の記録ヘッドの部分断面図模式図を示し、図1のA−A断面図である。
【0014】
図1において、本発明のインクジェット記録ヘッドは、記録素子基板101の中央付近の表面側にインクを吐出するための吐出口102が複数開口しており、この吐出口102から吐出されるインク滴によって記録を行うものである。
【0015】
記録素子基板101上には、各々の吐出口102に対応してヒーターが形成されており、このヒーターに通電加熱してインクを発泡させ、その運動エネルギで記録液であるインクを吐出口102から吐出させる。
【0016】
記録素子基板101上には、トランジスタ回路の他にトランジスタを駆動するためのロジック回路および温度センサーが搭載されており、それらを駆動する信号等の配線は、ワイヤーボンディング等により電気配線基板103に接続され外部の信号と接続される。
【0017】
記録素子基板101の裏面側には、記録素子基板保持部材104および支持部材106によって形成されるインク流路207が前記各ノズル列に対応してノズル列方向に長く設けられており、記録素子基板101には、この裏面側のインクを表面側に供給するためのスリット208が異方性エッチング等により形成されている。
【0018】
インク流路207は、不図示のヘッドの外部からのインクの供給をそれぞれ受ける構成になっている。
【0019】
記録素子基板保持部材104は、例えば、厚さ0.5〜10mmのアルミナ(Al23)材料で形成されている。なお、第1のプレートの素材は、アルミナに限られることなく、記録素子基板101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101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。記録素子基板保持部材104には、記録素子基板101にインクを供給するためのインク供給口が形成されており、記録素子基板101のインク供給口208が記録素子基板保持部材104のインク供給口に対応し、かつ、記録素子基板101は記録素子基板保持部材104に対して位置精度良く接着固定される。その接着剤は、例えば、粘度が低く、接触面に形成される接着層が薄く、かつ、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。例えば、エポキシ樹脂を主成分とした熱硬化接着剤、もしくは紫外線硬化併用型の熱硬化接着剤であり、接着層の厚みは50μm以下が望ましい。また、記録素子基板保持部材104は、位置決め基準となるX方向基準H1204、Y方向基準H1205、Z方向基準H1206を有している。
【0020】
記録素子基板101は、図1に示すように記録素子基板保持部材104に千鳥状に配置され、同一色による幅広の記録を可能としている。例えば、ノズル群の長さが1インチ+αの4つの記録素子基板を千鳥状に配置し、4インチ幅の記録を可能にしている。
【0021】
また、各記録素子基板の吐出口群の端部は、千鳥状に隣接する記録素子基板のノズル群の端部と、記録方向に対して、重複する領域を設け、各記録素子基板による印刷に隙間が生じることを防止している。
【0022】
電気配線基板103は、記録素子基板101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り、記録素子基板101を組み込むための開口部を有しており、接着剤により記録素子基板保持部材104の主面に接着固定される。電気配線基板103の素材としては、例えば、配線が二層構造のフレキシブル配線基板が使用され、表層はレジストフィルムで覆われている。
【0023】
図2は本発明記録ヘッドに用いられる記録素子基板保持部材を示す。
【0024】
図2において、125〜128は抵抗体、104は記録素子基板保持部材、120〜124は外部との結線用の接続端子、129〜133は導体配線である。電気的に絶縁性を有し、熱伝導性の良い例えばセラミック等の記録素子基板保持部材104の表面に、抵抗体125〜128を記録素子基板周囲に配し、各抵抗体125〜128の両端は夫々導体配線129〜133に接続される。各抵抗体125〜128の一端側の導体配線133は共通の接続端子124に接続され、他端側の導体配線129〜132は各々接続端子120〜123に接続される。接続端子120〜123は記録装置に設けられた接点に接続され、制御回路により記録素子基板101上に設けられた温度センサーをモニターし、温度制御される。
【0025】
図4にはチップ間の濃度分布を示したものである。本発明により各チップの温度制御をすることによりチップ間の濃度差(Δ)が小さくなり、チップ−チップ間における濃度分布を滑らかにすることが可能である。
【0026】
図5には他の実施例を示す。
【0027】
134、135は抵抗体、136〜138は導体配線である。各抵抗体はチップの端部のみに配し、一端は共通の配線138に接続され、他端は個々に独立して配線されている。チップ端部だけの抵抗体配置でもチップ境界における温度差を緩和することは可能である。
【0028】
図8は本発明の記録ヘッドを用いたフルマルチインクジェットプリンターの概略図である。
【0029】
10はカセット給紙、8は手差し給紙であり給紙方式として、給送ローラーと分離パッドにより記録紙を一枚ずつ分離する方式(デュプロ方式)や、ツメ分離方式、リタード方式などが考えられる。カセット給紙10や手差し給紙9により給紙された記録紙Pは、止まっているレジストローラー対4のニップへ記録紙の先端を突き当て、さらに少し給送ローラーを回転させレジストローラー4と給送ローラー8の間で記録紙Pにたるみをつくらせることにより、記録紙Pの斜送を補正することができ、さらに記録紙Pがレジストローラーのニップへ突き当たったことをフォトセンサーで検地してからレジストローラーを回転させ、レジストローラー4の回転開始をトリガーとして記録ヘッド1の記録タイミングをあわせることにより記録紙P上の所定位置に画像を形成することができる。
【0030】
レジストローラーにより搬送された記録紙Pは、搬送ベルト5dとピンチローラ対12とで挟持され、さらにピンチローラー12の下ローラー12bには高圧がかけられておりまた上ローラー12aは接地されていることにより、ピンチローラー12を通った記録紙Pは搬送ベルト5dに静電吸着されながら搬送する。そして搬送ベルト上に静電吸着された記録紙Pは不図示のパルスモータである駆動源によって駆動される駆動ローラ5bによって搬送されるベルト5dによって記録ヘッド1K〜1Cの直下の印字開始位置まで搬送される。
【0031】
搬送ベルト5dは駆動ローラ5bと従動ローラ5a及び圧力ローラ5cとによって張架され、その圧力ローラ5cは一端が図示しない搬送ベルト筐体5eに揺動可能に付けられたアーム(不図示)の他端に回動可能に付けられ、アームがバネによって押圧されることで搬送ベルト5dに張力を加している。
【0032】
1K、1Y、1M、1Cは記録シートPの記録領域の全幅にわたって複数の記録素子が配列するフルラインタイプの記録ヘッドで、記録紙P搬送方向上流側から1K(黒)、1Y(シアン)、1M(マゼンタ)、1C(イエロー)の順に所定間隔で配置され、記録ヘッド1はヘッドホルダ2に取り付けられている。
【0033】
以上のような構成において、記録紙Pは静電吸着力よって搬送ベルト5dの上面に吸着され、記録ヘッド1で印字されながら搬送ベルト5dで搬送される。
【0034】
7は排紙ローラで、不図示の伝達手段によって従動ローラ7bの回転力によって駆動される。
【0035】
7aは排紙ローラ7と圧接する拍車で、印字後の記録紙Pは、排紙ローラ7bと拍車7aとによって挟持され、排紙トレイ13へ排紙、収容されるようになっており、拍車7bは記録後の印字面を転走するため、印字された画像のインクがなるべく転移しないように先端をとがらせた形状となっている。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明実施例の記録ヘッドの全体模式図
【図2】本発明実施例の記録素子保持基板の模式図
【図3】本発明実施例の記録ヘッドの部分断面図模式図
【図4】本発明実施例の濃度分布説明図
【図5】本発明他の実施例の記録素子保持基板の部分的模式図
【図6】従来例におけるチップ境界の濃度分布説明図
【図7】従来例の記録ヘッドの全体模式図
【図8】本発明の記録ヘッドを用いたフルマルチインクジェットプリンターの概略図である。
【符号の説明】
【0037】
1 記録ヘッド
2 ヘッドホルダ
4 レジストローラー
5d 搬送ベルト
5a 従動ローラ
5c 加圧ローラ
5e 搬送ベルト筐体
5b 駆動ローラ
7 排紙ローラ
8 給送ローラー
9 手差し給紙
10 カセット給紙
12 ピンチローラー
13 排紙トレー
101 記録素子基板
102 吐出口
103 フレキシブルフィルム
104 記録素子基板保持部材
105 封止材
106 支持部材
107 インク流路
108 インク供給口
120〜123 接続端子
125〜128、134〜136 抵抗体
129〜133、137〜139 導体配線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録液を吐出させるための吐出口と液体に運動エネルギーを印加するための吐出エネルギー発生素子がそれぞれ複数配列された記録素子基板を複数配列しラインヘッドを構成するインクジェット記録ヘッドにおいて、複数チップを配列する基板に加熱ヒーターが設けられていることを特徴とするインク記録ヘッド。
【請求項2】
各チップの周囲にヒーターを設けた請求項1のインクジェット記録ヘッド。
【請求項3】
各チップ間にヒーターを設けた請求項1のインクジェット記録ヘッド。
【請求項4】
各ヒーターを独立に制御できる請求項1のインクジェット記録ヘッド。
【請求項5】
請求項1〜3いずれか1項に記載のインクジェットヘッドが搭載されたインクジェット記録装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2008−194940(P2008−194940A)
【公開日】平成20年8月28日(2008.8.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−32195(P2007−32195)
【出願日】平成19年2月13日(2007.2.13)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】