JP2001010110A - 記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像データの処理が簡単な小型の記録ヘッドを
提供する。 【解決手段】基板上面に、主走査方向に多数の記録素子
4a,4b が一列状に配置されている２個の記録素子アレイ
3a,3b を、一方の記録素子アレイの記録素子間に他方の
記録素子アレイの記録素子が位置するようにして副走査
方向にずらして並設するとともに、これら記録素子アレ
イ3a,3b の各記録素子4a,4b にそれぞれ第１，第２電極
5a,5b を接続し、第１，第２電極5a,5b を各記録素子ア
レイ3a,3bと直交する方向に導出してなるヘッド基板
と、第１，第２電極5a,5b の導出部に接続され、両記録
素子アレイ3a,3b の記録素子4a,4b を選択的に駆動する
ドライバーＩＣ6 とを備えた記録ヘッドであって、第
１，第２電極5a,5b を、該電極5a,5b が接続されている
記録素子4a,4b の主走査方向の配列順序に従って配列さ
せるとともに記録素子アレイ3bとの交差部で該アレイ3b
の直下を通って記録素子アレイ3aの記録素子4aに接続さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記録媒体に画像を形
成するのに用いられるＬＥＤアレイヘッド、インクジェ
ットヘッド等の記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の記録ヘッドは、所定の回路パター
ンが被着されているヘッド基板の上面に、多数の記録素
子が一列状に配置されている記録素子アレイと、前記記
録素子を個々に選択的に駆動するためのドライバーＩＣ
とをそれぞれ搭載した構造を有しており、この記録ヘッ
ドを例えばＬＥＤアレイヘッドに適用する場合は上記記
録素子アレイとして多数の発光ダイオード素子が一列状
に配置されているＬＥＤアレイチップを複数個使用し、
前記発光ダイオード素子を外部からの画像データに基づ
いて個々に選択的に発光させるとともに、該発光した光
を外部の感光体に照射・結像させて感光体に所定の潜像
を形成し、これを現像器等によって可視像（トナー像）
化し、その後、トナー像を記録紙に転写・定着させるこ
とによって一連の画像形成が行なわれる。

【０００３】また上記記録ヘッドをインクジェットヘッ
ドに適用する場合は記録素子アレイとして多数の発熱素
子が一列状に配置されている発熱素子アレイ、或いは、
多数の隔壁状の圧電素子が一列状に配置されている圧電
素子アレイ等を使用し、記録紙をインクジェットヘッド
に対して相対的に移動させながら前記発熱素子や前記圧
電素子を外部からの画像データに基づいて個々に選択的
に駆動させるとともに、該駆動させた発熱素子付近のイ
ンクもしくは圧電素子間のインクに圧力を印加して対応
するインク吐出孔よりインク滴を吐出させ、記録紙に所
定パターンのインクを付着させることによって画像形成
が行なわれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の記録ヘッドにおいては、記録紙に形成される画像の
記録密度が記録素子アレイにおける記録素子の配列密度
により決定される。従って、画像の記録密度を上げるに
は記録素子アレイにおける記録素子の配列密度を上げる
必要がある。

【０００５】しかしながら、記録素子アレイにおける記
録素子の配列密度はＬＥＤアレイチップを製作する際に
採用される半導体製造技術や発熱素子、圧電素子を形成
する際の加工技術等の精度に大きく依存しており、かか
る製造技術の改良のみによって記録密度を上げるには一
定の限界がある。

【０００６】そこで、記録素子アレイの製造上の問題と
は関係なく画像の記録密度を２倍に上げるために、図５
に示す如く、記録素子アレイ22a,22b を副走査方向にず
らして２列に並べた上、これら記録素子アレイ22a,22b
を一方の列の記録素子間23a-23a に他方の列の記録素子
23b が位置するようにしてヘッド基板21上に搭載した記
録ヘッドが提案されており、かかる構造の記録ヘッドに
よれば、多数の記録素子23a,23b が主走査方向に２倍の
密度で配列されることから、各記録素子アレイ22a,22b
の記録素子23a,23b の駆動タイミングを２つの列の間に
設けられている間隔の分だけずらすことにより同一ライ
ン上に２倍のドット密度で画像を形成することができ
る。

【０００７】しかしながら、複数個の記録素子アレイ22
a,22b を上述の如く２列状に配列した記録ヘッドは、各
々の列の記録素子アレイ22a,22b を駆動するためのドラ
イバーＩＣ24a,24b が記録素子アレイ22a,22b の幅方向
の両側に配置されており、それ故、ヘッド基板21の面積
が幅方向に広がって記録ヘッドの全体構造が著しく大型
化する欠点を有している。

【０００８】また記録ヘッドに対し外部より供給される
画像データは、通常、装置本体のメモリ内に１ライン毎
にシリアルに配列した状態で記憶してあり、これらの画
像データを対応するドライバーＩＣ24a,24b に供給する
には、各ラインの画像データを２つのグループに１ビッ
トずつ交互に振り分けた上、それぞれの列のドライバー
ＩＣ24a,24b に入力する必要があり、この場合、画像デ
ータの並べ替え作業等が必要となって装置そのものの構
成や画像データの処理が複雑化する欠点も有している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明の記録ヘッドは、基板の上面
に、主走査方向に多数の記録素子が一列状に配置されて
いるＮ個（Ｎは２以上の自然数）の記録素子アレイを、
各記録素子アレイの記録素子間に他の記録素子アレイの
記録素子が位置するようにして副走査方向にずらして略
平行に並設するとともに、これらＮ個の記録素子アレイ
の各記録素子にそれぞれ第１〜第Ｎ電極を接続し、該第
１〜第Ｎ電極を各記録素子アレイと直交する一方向に導
出したヘッド基板と、前記第１〜第Ｎ電極の導出部に接
続され、前記Ｎ個の記録素子アレイの記録素子を選択的
に駆動するドライバーＩＣとを備えた記録ヘッドであっ
て、前記第１〜第Ｎ電極は、該電極が接続されている記
録素子の主走査方向の配列順序に従って配列されてお
り、かつ記録素子アレイとの交差部で該記録素子アレイ
の直下を通って対応する記録素子アレイの記録素子に接
続されていることを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。 （第１形態）図１は本発明の記録ヘッドをＬＥＤアレイ
ヘッドに適用した形態を示す平面図、図２は図１の要部
拡大図であり、1 はヘッド基板、2 は基板、3a,3b は記
録素子アレイとしてのＬＥＤアレイチップ、4a,4b は記
録素子としての発光ダイオード素子、5aは第１電極、5b
は第２電極、6 はドライバーＩＣである。尚、図１にお
いては第１電極5a及び第２電極5bを省略して示すことと
する。

【００１１】前記ヘッド基板1 は、長方形状をなし、ア
ルミナセラミックスやガラス等から成る基板2 の上面に
第１電極5a及び第２電極5bを所定パターンに被着させて
成り、その上面で複数個のＬＥＤアレイチップ3a,3b 及
びドライバーＩＣ6 を支持するための支持母材として機
能するものである。

【００１２】また前記ヘッド基板1 の第１電極5a及び第
２電極5bは、ヘッド基板1 の長手方向、即ち、主走査方
向に交互に配列されており、ＬＥＤアレイチップ3a,3b
が搭載される領域からこれらＬＥＤアレイチップ3a,3b
に対して直交する一方向に導出される。

【００１３】前記第１電極5a及び第２電極5bはＬＥＤア
レイチップ3a,3b の発光ダイオード素子に電源電力を供
給するためのものであり、第１電極5aはその一端側でＬ
ＥＤアレイチップ3aの対応する端子電極に、また第２電
極5bはその一端側でＬＥＤアレイチップ3bの対応する端
子電極に半田やボンディングワイヤ等の接続部材を介し
て電気的に接続される。

【００１４】尚、前記ヘッド基板2 は、アルミナセラミ
ックスから成る場合、まずアルミナ、シリカ、マグネシ
ア等のセラミック原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添
加・混合して泥漿状に成すとともに、これを従来周知の
ドクターブレード法やカレンダーロール法等を採用する
ことによってセラミックグリーンシートを形成し、これ
を所定の長方形状に打ち抜いた上、高温で焼成すること
によって基板2 を得、しかる後、前記基板2 の上面に所
定の導電ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によっ
て印刷・塗布し、これを高温で焼き付けて第１電極5a及
び第２電極5bと成すことにより製作される。

【００１５】そして、前記ヘッド基板1 の上面には、そ
の長手方向（主走査方向）に沿って複数個のＬＥＤアレ
イチップ3a,3b が２列状に並設されている。

【００１６】前記ＬＥＤアレイチップ3a,3b は、一方の
列を構成するＬＥＤアレイチップ3aの発光ダイオード素
子間に他方の列を構成するＬＥＤアレイチップ3bの発光
ダイオード素子が位置するようにして副走査方向に所定
の距離だけずらして略平行に並設されており、ＬＥＤア
レイチップ3aの発光ダイオード素子の端子電極には対応
する第１電極5aが、またＬＥＤアレイチップ3bの発光ダ
イオード素子の端子電極には対応する第１電極5bが接続
されている。

【００１７】また前記多数の第１電極5aはＬＥＤアレイ
チップ3bとの交差部において該チップ3bの直下を通り、
ＬＥＤアレイチップ3aの対応する発光ダイオード素子の
端子電極に電気的に接続されている。

【００１８】前記ＬＥＤアレイチップ3a,3b は、その一
主面に設けられている多数の発光ダイオード素子4a,4b
に第１電極5aや第２電極5b，接続端子等を介して所定の
電力が印加されると、感光体に潜像を形成するのに必要
な強度で発光する作用を為す。

【００１９】尚、前記ＬＥＤアレイチップ3a,3b として
は、ＧａＡｓＰ系、ＧａＰ系の発光ダイオード等が使用
され、従来周知の半導体製造技術を採用することによっ
て製作される。

【００２０】例えばＡ４サイズ、６００ｄｐｉのＬＥＤ
アレイヘッドを形成する場合は、６４個の発光ダイオー
ド素子を有したＬＥＤアレイチップを８０個使用し、こ
れらＬＥＤアレイチップを４０個ずつ２つのグループに
分けてヘッド基板1 上に２列状に載置させた上、一方の
列を構成するＬＥＤアレイチップ3aの端子電極に第１電
極5aを、他方の列を構成するＬＥＤアレイチップ3bの端
子電極に第２電極5bを半田やボンディングワイヤ等の接
続部材でもってボンディングすることによりＬＥＤアレ
イチップ3a,3b の実装が行われる。これにより、ヘッド
基板1 上には直線状に配置された２５６０個の発光ダイ
オード素子が２列に並んで並設されることとなる。

【００２１】また一方、前記ヘッド基板1 上に搭載され
る複数個のドライバーＩＣ6 は、その各々が発光ダイオ
ード素子を所定数ずつ担当してこれらを個々に選択的に
駆動させる作用を為し、その回路形成面には、外部から
の画像データをクロック信号に同期させてシリアルに転
送するためのシフトレジスタ、画像データを一定期間保
持するためのラッチ、該ラッチで保持されている画像デ
ータに基づいて発光ダイオード素子の通電時間を制御す
るための駆動素子等が所定個数、具体的には１個のドラ
イバーＩＣ6 で担当し得る発光ダイオード素子の数と同
じ数だけ形成されている。

【００２２】例えば、１個のドライバーＩＣ6 で１２８
個の発光ダイオード素子を駆動する場合は、各ドライバ
ーＩＣ6 の回路形成面に１２８ビットのシフトレジス
タ、１２８個のラッチ、１２８個の駆動素子がそれぞれ
設けられており、前記ドライバーＩＣ6 は、所定の長方
形状をなし、ＬＥＤアレイチップ3a,3b の配列と略平行
に配置される。

【００２３】前記ドライバーＩＣ6 は、その長辺に沿っ
て設けられている多数の出力端子に対応する電極5a，5b
が接続され、ラッチ内で保持されている画像データに基
づいて出力端子より所定の出力を発する作用を為す。そ
して、これら出力端子からの出力信号は第１電極5aもし
くは第２電極5bを介してＬＥＤアレイチップ3a,3b の対
応する発光ダイオード素子4a,4b に印加され、これによ
って発光ダイオード素子4a,4b が個々に選択的に発光・
駆動される。

【００２４】また更に前記ＬＥＤアレイチップ3a,3b の
上には棒状レンズを２列状に配列させたセルフォックレ
ンズ（日本板硝子の商品名）や単レンズ等の光学系が配
設されるようになっており、該光学系を介してＬＥＤア
レイチップ3a,3b の発光ダイオード素子4a,4b の発する
光が感光体の表面に照射・結像され、感光体の表面に所
定の潜像が形成される。

【００２５】かくして上述した本形態のＬＥＤアレイヘ
ッドは、ヘッド基板1 上に２列状に搭載したＬＥＤアレ
イチップ3a,3b の発光ダイオード素子4a,4b を外部から
の画像データに基づいて個々に選択的に発光させるとと
もに、該発光した光を光学系を介して感光体の表面に照
射・結像させ、感光体に画像データに対応した所定の潜
像を形成することによってＬＥＤアレイヘッドとして機
能する。

【００２６】このとき、一方の列を構成するＬＥＤアレ
イチップ3aと他方の列を構成するＬＥＤアレイチップ3b
の駆動タイミングは２つの列の間に設けられている間隔
の分だけずらされるようになっており、これによって同
一ライン上に２倍のドット密度で画像が形成されること
となる。

【００２７】尚、２列状に配置されているＬＥＤアレイ
チップ3a,3b の駆動タイミングは異なる波形をもった２
種類のストローブ信号を用いてそれぞれのチップ3a,3b
を駆動することにより一定期間だけずらされる。

【００２８】また、感光体の表面に形成された潜像は、
その後、現像器等によって可視像（トナー像）化され、
該トナー像を記録紙に転写・定着させることによって一
連の画像形成プロセスが完了する。

【００２９】以上のような本形態においては、２列状に
配列されているＬＥＤアレイチップ3a,3b の発光ダイオ
ード素子4a,4b を共通のドライバーＩＣ6 によって発光
・駆動させるとともに、該ＩＣ6 と発光ダイオード素子
4aを接続する第１電極5a、ＩＣ6 と発光ダイオード素子
4bを接続する第２電極5bをこれら電極5a,5b が接続され
ている発光ダイオード素子4a,4b の主走査方向の配列順
序に従って配列させるようになしたことから、ドライバ
ーＩＣ6 はＬＥＤアレイチップの幅方向の片側にのみ配
置させておけば良く、ヘッド基板1 の面積を幅方向に短
縮して記録ヘッドの全体構造を小型化することができ
る。

【００３０】また上述した本形態においては、２列状に
配列されているＬＥＤアレイチップ3a,3b の発光ダイオ
ード素子4a,4b を共通のドライバーＩＣ6 によって発光
・駆動させるようにしたことから、各ラインの画像デー
タをシリアルに配列された状態のまま装置本体より供給
することができる。この結果、画像データの並べ替え作
業等が不要となり、ＬＥＤアレイヘッドが組み込まれる
装置そのものの構成や画像データの処理等が簡略化され
る。

【００３１】（第２形態）次に本発明の第２形態につい
て図３、図４を用いて説明する。

【００３２】図３は本発明の記録ヘッドを圧電方式のイ
ンクジェットヘッドに適用した形態を示す要部拡大図、
図４（ａ）（ｂ）は図３のＸ−Ｘ線断面図であり、1 は
ヘッド基板、13a,13b は記録素子アレイとしての圧電素
子アレイ、14a,14b は記録素子を構成する圧電素子、5a
は第１電極、5bは第２電極、6 はドライバーＩＣであ
る。尚、ここでは先に述べた第１形態のＬＥＤアレイヘ
ッドと同一の構成要素について説明を省略し、第１形態
と相違する点についてのみ説明する。

【００３３】第２形態のインクジェットヘッドは、大略
的には、第１形態の記録ヘッドにおいて記録素子アレイ
として使用したＬＥＤアレイチップ3a,3b の代わりに圧
電素子アレイ13a,13b を使用するようにしたものであ
る。

【００３４】前記ヘッド基板1 上に２列状に取着されて
いる圧電素子アレイ13a,13b は、各々が隔壁状に形成さ
れている多数の圧電素子14a,14b をヘッド基板1 の長手
方向に一列状に配置して成り、隣り合う圧電素子間にイ
ンクの流路を形成している。

【００３５】前記圧電素子14a,14b は、その上部領域と
下部領域をそれぞれ図中の矢印方向に分極処理して成
り、後述する第１電極5aや第２電極5bを介して圧電素子
14a,14b に電源電力が印加されると、図４（ｂ）に示す
如く、剪断モードにて変形し、“く”の字型に屈曲した
形となる。

【００３６】また、隔壁状をなす圧電素子14a の両壁面
には第１電極5aが、また圧電素子14b の両壁面には第２
電極5bが被着されており、これら電極5a,5b は共通のド
ライバーＩＣ6 に接続されている。ここで前記第１電極
5aは、先に述べた第１形態と同様に、圧電素子アレイ13
b との交差部で該アレイ13b の直下を通って圧電素子ア
レイ13a の対応する圧電素子14a に電気的に接続させて
ある。

【００３７】前記第１電極5a及び第２電極5bは、ドライ
バーＩＣ6 の駆動に伴って圧電素子14a,14b を屈曲・変
形させるのに必要な電力を印加する作用を為し、これら
第１電極5a、第２電極5bを介して所定の圧電素子14a,14
b に電力を印加し、圧電素子14a,14b を前述の如く
“く”の字型に屈曲させることで圧電素子間に形成され
ているインク流路内のインクに圧力を印加する。

【００３８】そして、圧力を受けたインク流路内のイン
クは、圧電素子アレイ13a,13b 上に取着されるノズルプ
レート17のインク吐出孔18a,18b よりインク滴となって
外部に吐出され、該吐出したインク滴を記録紙に付着さ
せることによって記録紙に所定パターンの画像が形成さ
れる。

【００３９】尚、前記圧電素子4a,4b は例えばジルコン
酸チタン鉛（ＰＺＴ系）を主成分とする圧電セラミック
スから成り、ダイシングソーを用いた切削加工や従来周
知のブラスト加工等を採用することによって隔壁状をな
すように形成される。

【００４０】かかる構造のインクジェットヘッドにおい
ても、第１電極5a及び第２電極5bが該電極5a,5b を接続
させた圧電素子14a,14b の主走査方向の配列順序に従っ
て配列され、また２列状に配設した圧電素子アレイ13a,
13b の圧電素子14a,14b が共通のドライバーＩＣ6 によ
って駆動されるようになっている。

【００４１】従ってこの第２形態においても、ドライバ
ーＩＣ6 は圧電素子アレイ13a,13bの幅方向の片側にの
み配置させておけば良く、ヘッド基板1 の面積を幅方向
に短縮して記録ヘッドの全体構造を小型化することがで
きる。

【００４２】また、この第２形態においても、２列状に
配設した圧電素子アレイ13a,13b の圧電素子14a,14b を
共通のドライバーＩＣ6 によって駆動させるようにした
ことから、各ラインの画像データをシリアルに配列した
状態のまま装置本体からインクジェットヘッドに供給す
ることができ、これによって画像データの並べ替え作業
等が不要となり、インクジェットヘッドが組み込まれる
装置の構成や画像データの処理が簡略化される。

【００４３】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００４４】例えば上述の第１、第２形態においては記
録素子アレイを２列状に配列させるように構成したが、
これに代えて記録素子アレイを３列以上の多数列で配列
させるようにしても構わない。

【００４５】また上述の第１、第２形態においてはドラ
イバーＩＣ6 をヘッド基板1 上に搭載させるようにした
が、これに代えてドライバーＩＣをフレキシブル回路基
板等の他の基板上に実装させて該ドライバーＩＣの端子
と第１電極〜第Ｎ電極の導出部をボンディングワイヤ等
で接続させるようにしても構わない。

【００４６】更に上述の第２形態においては記録素子と
して圧電素子を利用したインクジェットヘッドを例に説
明したが、これに代えて記録素子として発熱素子を利用
するインクジェットヘッドに適用しても構わない。

【００４７】

【発明の効果】本発明の記録ヘッドによれば、Ｎ列状に
配列されている記録素子アレイの記録素子を共通のドラ
イバーＩＣによって駆動させるとともに、Ｎ列の記録素
子アレイとドライバーＩＣとを接続する第１電極〜第Ｎ
電極を該電極が接続されている記録素子の主走査方向の
配列順序に従って配列させるようになしたことから、ド
ライバーＩＣは記録素子アレイの幅方向の片側にのみ配
置させておけば良く、ヘッド基板等の面積を幅方向に短
縮して記録ヘッドの全体構造を小型化することが可能と
なる。

【００４８】また本発明の記録ヘッドによれば、Ｎ列状
に配列されている記録素子アレイの記録素子を共通のド
ライバーＩＣによって駆動させるようになしたことか
ら、各ラインの画像データをシリアルに配列した状態の
まま装置本体から記録ヘッドに供給することができ、そ
の結果、画像データの並べ替え作業等が不要となり、記
録ヘッドが組み込まれる装置の構成や画像データの処理
を簡略化することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録ヘッドをＬＥＤアレイヘッドに適
用した形態を示す平面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】本発明の記録ヘッドをインクジェットヘッドに
適用した形態を示す要部拡大図である。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は図３のＸ−Ｘ線断面図であ
る。

【図５】従来のＬＥＤアレイヘッドの平面図である。

【符号の説明】

1 ・・・ヘッド基板、2 ・・・基板、3a,3b ・・・記録
素子アレイ（ＬＥＤアレイチップ）、4a,4b ・・・記録
素子（発光ダイオード素子）、5a・・・第１電極、5b・
・・第２電極、6 ・・・ドライバーＩＣ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ａ Ｈ０４Ｎ 1/034 1/036 Ｆターム(参考） 2C057 AF99 AG15 AG42 AG45 AG85 AG93 AK07 AP14 AP22 BA03 BA13 BA14 2C162 AE01 AE21 AE28 AE40 AE47 AF07 AG05 AG06 AG16 AH40 AH46 AH54 AH82 AH84 FA04 FA17 FA44 FA45 5C051 AA02 CA04 CA08 DA03 DA09 DB02 DB04 DB06 DC02 DC03 FA01 5F041 AA47 BB33 BB34 CB22 DA07 DA13 DA20 DA82 DB07 FF13

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の上面に、主走査方向に多数の記録素
   子が一列状に配置されているＮ個（Ｎは２以上の自然
   数）の記録素子アレイを、各記録素子アレイの記録素子
   間に他の記録素子アレイの記録素子が位置するようにし
   て副走査方向にずらして略平行に並設するとともに、こ
   れらＮ個の記録素子アレイの各記録素子にそれぞれ第１
   〜第Ｎ電極を接続し、該第１〜第Ｎ電極を各記録素子ア
   レイと直交する一方向に導出したヘッド基板と、 前記第１〜第Ｎ電極の導出部に接続され、前記Ｎ個の記
   録素子アレイの記録素子を選択的に駆動するドライバー
   ＩＣとを備えた記録ヘッドであって、 前記第１〜第Ｎ電極は、該電極が接続されている記録素
   子の主走査方向の配列順序に従って配列されており、か
   つ記録素子アレイとの交差部で該記録素子アレイの直下
   を通って対応する記録素子アレイの記録素子に接続され
   ていることを特徴とする記録ヘッド。