JP2004351755A - インクジェット記録ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印字時に生じる記録素子基板の熱により支持部材の近傍が熱せられ記録素子基板側と反対面とで温度差が生じる。支持部材の記録素子基盤側が膨張し反対側は伸びが少ないために生じる反りを抑制し、信頼性の高いヘッド及び記録装置を提供する。
【解決手段】基板上に記録液を吐出させるための複数の記録素子が配列され裏面からインクを供給するためにインク供給口を設けた記録素子基板とその記録素子基板にインクを供給するための供給路と前記記録素子基板を保持固定するための支持部材とを有し、前記支持部材のノズル列方向沿って少なくとも記録素子基板と垂直な両側面に該支持部材よりも熱伝導の良い部材を設けた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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】
上記のような電気熱変換方式を用いたインクジェット記録ヘッドの場合、電気熱変換素子が配列された基板に対して平行に記録液を吐出させる方式（エッジシューター）と電気熱変換素子が配列された基板に対して垂直に記録液を吐出させる方式（サイドシューター）がある。以下、サイドシューターを例に挙げ、インクジェット記録ヘッドの具体的な構成について図８，９で説明する。
【０００６】
記録素子基板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。ヒーターからの配線は、各々、記録素子基板２０１上の駆動素子２０５実装部にのびており、ここに実装された駆動素子に電気的に接続されている。駆動素子２０５は異方性導電フィルムや、半田バンプ等によるＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）接続方法により、記録素子基板２０１に接続されている。また、駆動素子２０５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が搭載されており、そのロジック回路を駆動する信号は、記録素子基板２０１を介してフレキシブルフィルム２０６に接続される。さらにフレキシブルフィルム２０６は、ガラスエポキシ等の複合材料からなる回路基板２０７に接続され、回路基板２０７には、外部から電気的信号を入力するための電気コネクタ２０８が搭載されている。
【０００７】
駆動素子２０５およびフレキシブルフィルム２０６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２１２により被覆され、封止されている。
【０００８】
記録素子基板２０１の裏面側には、記録素子基板保持部材２１１および支持部材２１２によって形成されるインクを保持するための共通液室２１０がそれら吐出口列の長さとほぼ等しい長さで開口しており、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２１９が設けられている。
【０００９】
共通液室２１０は、さらにインク供給口２０３に連通しており、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。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１−４４７５５
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
印字により記録ヘッドの支持体記録素子基板側の温度が上昇し支持体のそれと相対する面方向において温度分布が生じる。これにより温度の高い記録素子基板近傍と温度の低い反対側に伸びの差が生じそれによりヘッドが反るという現象が起こる。（図１０）
これにより印字媒体とヘッドの間隔が近くなり、印字媒体との擦れや紙ジャムが生じやすく信頼性が低下する。また、ノズル列方向での間隔に分布ができるため着弾の差が生じ、画像品位を低下させるという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
記録ヘッドの支持部材側面にノズル列方向に支持部材よりも熱伝導の良い補助部材を設け、支持部材の記録媒体への記録方向での温度分布差を軽減する。また、上記補助部材をインク流路の一部として構成することにより、記録素子基板からインクに伝わった熱を支持部材に伝え、記録媒体への記録方向での温度差を軽減する。さらには、上記補助部材を記録素子基板を保持する記録素子保持基板に接する構成にした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施例）
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。
【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】
図２および図３に示すように、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１０３が形成されており、このヒーター１０３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】
ヒーター１０３からの配線は、各々、記録素子基板１０１上の駆動素子２０５実装部にのびており、ここに実装された駆動素子に電気的に接続されている。駆動素子１０５は異方性導電フィルムを介してＣＯＢ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）接続方法により、記録素子基板１０１に接続されている。また、駆動素子１０５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が搭載されており、そのロジック回路を駆動する信号は、記録素子基板１０１を介してフレキシブルフィルム１０６に接続される。さらにフレキシブルフィルム１０６は、ガラスエポキシ等の複合材料からなる回路基板１０７に接続され、回路基板１０７には、外部から電気的信号を入力するための電気コネクタ１１６，１１７が搭載されている。
【００１７】
駆動素子１０５およびフレキシブルフィルム１０６の電気的接続部は封止性、イオン遮断性に優れたエポキシ系、シリコン系、フッ素系などの樹脂封止剤１２１により被覆され、封止されている。
【００１８】
記録素子基板１０１の裏面側には、記録素子基板保持部材１０８および支持部材１１１によって形成されるインクを保持するための共通液室１１２がそれら吐出口列の長さとほぼ等しい長さで開口しており、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１０４が異方性エッチング等により形成されている。
【００１９】
支持部材１１１はインクへの接液性を考慮した材質が用いられ、変性ＰＰＯやポリサルフォンなどの材料でモールド成形等により作られる。
【００２０】
補助部材１２０は支持部材１１１の側面にノズル列方向に接着または機械的に固定されている。補助部材はカーボングラファイト、グラファイトシート、アルミ、銅のように支持体よりも熱伝導の良い材質が用いられる。
【００２１】
共通液室１１２はインク供給ジョイント１１５に連通しており、インクジェット記録ヘッド外部の不図示のインクタンクからインクの供給を受ける構成になっている。
【００２２】
穴１１３および長穴１１４は記録装置に取り付ける際の取り付け用の穴であり、ここに記録装置本体の取り付けピンが挿入され記録装置本体に固定される。
【００２３】
図４は支持部材の温度分布概略を示したものである。
【００２４】
印字により記録素子基板側の温度が上昇し、記録素子基板側の熱は支持部材に伝わるが熱伝導の悪いプラスチック材料の場合支持部材の記録素子基板側とその反対側とで温度差ΔＴ２が生じる。前述したように本実施例では支持部材の側面に補助部材を設けることにより記録素子基板側の熱は支持部材のみの場合に比べ支持部材背面に伝わりやすくなり、図に示したように支持部材のＺ方向の温度差ΔＴ１は小さくなり、記録ヘッドのＸθ方向の反りが緩和される。
【００２５】
図５は他の実施例を示す。支持部材の一部にインク流路が形成されていることを前記したが、本実施例ではそのインク流路の一部に前記補助部材を用いて構成したものである。
【００２６】
さらに補助部材と記録素子基板を保持する記録素子基板保持部材とが接する構成とした。
【００２７】
支持部材においては流路の天井を形成し、流路側面を補助部材で構成した。記録素子基板によりインク流路内のインクは熱せられ支持部材へと伝わる。補助部材の一部をインクに接するようにインク流路とすることによりインクの熱を支持部材の側面より支持体背面へ伝え、支持部材のＺ方向の温度差をより緩和することができる。
【００２８】
また、より温度の高い記録素子基板保持部材と接することによりより効果的に温度差を軽減できる。
【００２９】
図６は他の実施例で支持部材の記録素子基板取り付け面を除く３面に貼り付ける構成とした。補助部材としてはグラファイトシートを用いた。グラファイトシートはたとえば）Ｐａｎａｓｏｎｉｃ“ＰＧＳ”グラファイトシート（熱伝導率：６００〜８００Ｗ／（ｍ・Ｋ））などがある。記録素子基板取り付け面を除く３面に貼り付けることにより、より効果的に温度差を緩和することができる。
【００３０】
図７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。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。
【００３１】
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とピンチローラー対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ー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。搬送ベルト５ｄは駆動ローラー５ｂと従動ローラー５ａ及び圧力ローラー５ｃとによって張架され、その圧力ローラー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は排紙ローラーで、不図示の伝達手段によって従動ローラー７ｂの回転力によって駆動される。
【００３５】
７ａは排紙ローラー７と圧接する拍車で、印字後の記録紙Ｐは、排紙ローラー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。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明してきたように、支持部材の側面に支持部材よりも熱伝導の良い補助部材を設けることにより支持部材のＺ方向の温度差を軽減することができる。これにより支持部材のＸθの反りを軽減でき、記録媒体とヘッドの距離が反りによって変化する量が小さくなり、擦れ・ジャムなどの発生を抑制でき、記録ヘッドおよび装置の信頼性を向上することができる。
【００３７】
また、ノズル列方向において記録媒体とヘッドの距離に分布が生じにくく、インクの着弾精度ムラが緩和され良好な印字品位を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【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ヘッドの模式的断面図
【図３】発明実施例の記録ヘッドの部分的模式図
【図４】本発明実施例の記録ヘッド温度分布模式図
【図５】本発明他の実施例の記録ヘッド模式的断面図
【図６】本発明他の実施例の記録ヘッド模式的断面図
【図７】本発明記録ヘッドを使った記録装置の模式図
【図８】従来例の記録ヘッドの全体模式図
【図９】従来例の記録ヘッドの模式的断面図
【図１０】従来例の記録ヘッドの反り状態模式図
【符号の説明】
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 従動ローラー
５ｃ 加圧ローラー
５ｅ 搬送ベルト筐体
５ｂ 駆動ローラー
７ 排紙ローラー
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
１０１ 記録素子基板
１０２ 吐出口
１０３ ヒーター
１０４ スリット
１０５ 駆動素子
１０６ フレキシブルフィルム
１０７ 回路基板
１０８ 支持部材
１０９ キャップ受け
１１１ 記録素子基板保持部材
１１２ 共通液室
１１３ 位置決め穴
１１４ 位置決め穴
１１５ インク供給ジョイント
１１６ 電気コネクタ
１１７ 電気コネクタ
１２０ 補助部材

Claims (1)

1. 基板上に記録液を吐出させるための複数の記録素子が配列され裏面からインクを供給するためにインク供給口を設けた記録素子基板とその記録素子基板にインクを供給するための供給路と前記記録素子基板を保持固定するための支持部材とを有するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記支持部材のノズル列方向沿って少なくとも記録素子基板と垂直な両側面に該支持部材よりも熱伝導の良い部材を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。

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