JP2007168366A - 記録ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の記録素子基板が千鳥状に配列された高解像度記録ヘッドにおいて、記録素子基板の取付け位置に関わらず高精細な画像を形成することが可能な記録ヘッド等を提供する。
【解決手段】本発明に係る記録ヘッドは、複数のノズルからなるノズル列を備えた２以上の記録素子基板Ｈ１１００ａ、Ｈ１１００ｂを有している。これらの基板は、一方のノズル列と他方のノズル列とが互いに重複するように千鳥状に配置されている。記録素子基板Ｈ１１００ｂは補正用ノズル５ａ、５ｂを有しており、このノズル５ａ、５ｂ間のピッチは、他方の記録素子基板Ｈ１１００ａにおけるノズルのピッチの３／４ピッチとなっている。
【選択図】図６

Description

本発明は、被記録媒体に対して例えばインク滴を吐出させることで画像を形成する記録ヘッドおよび記録装置に関する。

従来、図１に示すように、例えば４つの記録素子基板Ｈ１１００ａ〜Ｈ１１００ｄが千鳥状に配列されたインクジェット方式記録ヘッドが知られている（特許文献１参照）。記録素子基板Ｈ１１００ａ〜Ｈ１１００ｄはいずれも同様に構成されたものであり、インク滴を吐出するための複数の吐出口からなる吐出口列が図示Ｘ方向に延在するようにして形成されている。各記録素子基板における吐出口の配置ピッチは、例えば、４２．３μｍすなわち解像度６００ｄｐｉである。

図１の記録ヘッドでは、４つの記録素子基板Ｈ１１００ａ〜Ｈ１１００ｄが図示Ｘ方向に並ぶように配置されていることにより、これらの４つの記録素子基板が、見かけ上、１つの長尺な吐出口列として機能するようになっている。また、これを実現するために、各記録素子基板は、互いの吐出口列同士が一部重なるようにして（図中符号Ｌ参照）配置されている。
特開２００３−３０５８５３号公報

吐出口列同士の重複部分の模式図は図１６に示されている。図１６（ｃ）に示すように、各記録素子基板が正確な位置に配置された場合、形成されるドットは間のピッチｐは等間隔になる。しかし、実際には、記録素子基板の相対的なずれ量が±１０μｍ、さらには±２０μｍ程度となることもあった。これは、１つには、一方の記録素子基板の位置を基準に他方の記録素子基板を配置するときに生じるマウンタの精度に起因する。また他にも、記録素子基板の固定に用いられる接着剤が凝固するときに生じる位置ずれにも起因する。

この±１０μｍ程度のずれ量は、解像度６００ｄｐｉの記録ヘッド（吐出口の配置ピッチ＝４２．３μｍ）ではピッチの約１／４に相当する。図１６（ｂ）、（ｄ）に示すように、２つの記録素子基板のずれ量が１／４ピッチの場合、吐出口５ａ、６ａにより形成されるドットｄ₄、ｄ₅間の距離は３／４ピッチ（あるいは５／４ピッチ）となる。次に、図１６（ａ）、（ｅ）に示すように、ずれ量がさらに増して±１／２ピッチとなると、ドットｄ₄、ｄ₅の位置が大幅にずれ、許容できないレベルとなる。

上記のような、ドットｄ₄、ｄ₅の位置ずれは画像品質の低下につながるため好ましくない。他方、最近のプリンタに搭載される記録ヘッドでは、ノズル配列方向の解像度が１２００ｄｐｉであるものが多く、上記問題がより顕著に生じる傾向にある。つまり、記録素子基板を配置するときに生じるずれ量が、上記同様±１０μｍであったとしても、１２００ｄｐｉではそのずれ量は吐出口ピッチの１／２に相当するため、６００ｄｐｉの時と比較してずれによる影響がより大きいためである。写真画像を印刷する場合の位置ずれの許容範囲は、従来よりさらに厳しく、吐出口ピッチの±１／３以下に抑えることが好ましく、例えば±１／２ピッチまでずれた場合には何らかの対策を講じることが望ましい。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものである。その目的は、複数の記録素子基板が千鳥状に配列された高解像度記録ヘッドにおいて、記録素子基板の取付け位置に関わらず高精細な画像を形成することが可能な記録ヘッドおよび記録装置を提供することにある。

上記目的を実現するため本発明の記録ヘッドは、それぞれ複数の吐出口からなる吐出口列を備えた２以上の記録素子基板が、一方の前記記録素子基板の前記吐出口列と該一方の記録素子基板に隣接する他方の前記記録素子基板の前記吐出口列とが互いに重複するように、前記吐出口列の延在方向に千鳥状に配置された記録ヘッドにおいて、前記一方の記録素子基板は、前記吐出口列同士が重複する重複領域内に補正用吐出口を有しており、前記補正用吐出口同士の配置ピッチが、前記他方の記録素子基板における前記吐出口の配置ピッチの３／４または５／４であることを特徴とする。

また、本発明の記録装置は、それぞれ複数の吐出口からなる吐出口列を備えた２以上の記録素子基板が、一方の前記記録素子基板の前記吐出口列と該一方の記録素子基板に隣接する他方の前記記録素子基板の前記吐出口列とが互いに重複するように前記吐出口列の延在方向に千鳥状に配置され、さらに、前記一方の記録素子基板は、前記吐出口列同士が重複する重複領域内に補正用吐出口を有し、前記補正用吐出口同士の配置ピッチが前記他方の記録素子基板における前記吐出口の配置ピッチの３／４または５／４である記録ヘッドを搭載し、該記録ヘッドを、被記録媒体上で前記吐出口列の延在方向と直交する方向に往復走査させながら画像を記録する記録装置であって、前記記録ヘッドに内蔵された記憶手段に予め記憶された、前記重複領域における前記一方の記録素子基板の前記吐出口列と前記他方の記録素子基板の前記吐出口列との、前記吐出口列の延在方向に関するずれ量の情報を読み込む読込み手段と、前記読込み手段により読み込まれた前記ずれ量の情報に基いて、前記重複領域で使用される吐出口を決定する使用吐出口決定手段と、前記使用される吐出口に応じて、出力画像の情報を編集する画像編集手段と、前記画像編集手段で編集された前記出力画像の情報に基いて前記記録ヘッドを駆動するヘッド駆動手段とを有する。

なお、上記記載において、「吐出口列同士が重複する」とは、２つの吐出口列が互いに接触した状態で重なるという意味ではなく、吐出口列の延在方向に直交する方向から投影して見たときに吐出口列同士が重複することを意味する。

本発明の記録ヘッドは、記録素子基板同士の重複領域において、一方の基板に、配置ピッチが３／４ピッチまたは５／４ピッチである補正用吐出口が形成されている。したがって、記録素子基板間のずれ量に応じて、この補正用吐出口を適宜利用する記録動作を実施可能であり、その結果、記録素子基板の取付け位置に関わらず高精細な画像を形成することが可能となる。

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。

まず、本発明に係る記録ヘッドの基本的な構成について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施形態の記録ヘッドおよびそれに接続されるインク供給手段を示す斜視図である。図２は、図１の記録ヘッドの構成を示す分解斜視図であり、図３は、図１の記録ヘッドの一部を構成する記録素子基板の構成を示す分解斜視図である。図４は、図１の記録ヘッドの一部を構成するインク供給ユニット等を示す斜視図である。

本実施形態の記録ヘッドＨ１０００は、図１のＹ方向に往復走査しながらインク滴を吐出することで記録を行うものである。ヘッドＨ１０００は、一例として、千鳥状に配置された４つの記録素子基板Ｈ１１００ａ〜Ｈ１１００ｄ（以下、単に記録素子基板Ｈ１１００とも言う）を有している。詳細は後述するが、これらの記録素子基板は、距離Ｌ分だけオーバーラップするようにして配置されており、これにより記録素子基板４つ分の全幅にわたって良好な記録が行われるようになっている。つまり、オーバーラップしないような配置形態とした場合、記録素子基板同士の間で未記録部が生じるおそれがあるが、上述のようにオーバーラップする配置形態とすればそうした不具合が生じることはない。

記録素子基板Ｈ１１００自体は、図５に示すように、複数のノズルＨ１１０５からなるノズル列を２列備えており、各ノズル列のピッチはいずれも６００ｄｐｉである。両ノズル列は、ノズル列の延在方向に（図示Ｘ方向）に互いに１／２ピッチ分だけずれて設けられており、これにより、記録素子基板Ｈ１１００全体としては１２００ｄｐｉの解像度が実現されている。

なお、実際に被記録媒体上にインク滴を吐出して画像形成を行う場合、本実施形態のような６００ｄｐｉ×２列ノズルの記録素子基板Ｈ１１００であっても、あるいは１２００ｄｐｉ×１列ノズルであっても、最終的に形成されるドット配列は同じになる。したがって、以下、本発明の特徴とするところの、記録素子基板間のノズルつなぎ部におけるノズル間ピッチずれの補正を説明する上では１２００ｄｐｉ×１列ノズルを例にして説明することにする。

（１）記録素子基板間のノズルつなぎ部におけるノズル間ピッチずれ補正
（１−１）第１の実施形態
図６は、２つの記録素子基板Ｈ１１００（例として基板Ｈ１１００ａとＨ１１００ｂ）の位置関係と、その際に使用されるノズルを示す模式図である。図６（ｃ）は、各記録素子基板が正確な位置に配置された状態を示しており、図６（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）には、±１／４ピッチ、±１／２ピッチだけずれた状態が示されている。なお、記録素子基板Ｈ１１００ａ、ｂにおける各ノズル列はそれぞれ、１２００ｄｐｉ−１２８０ノズルであるが、図では重複領域近傍のそれぞれ５つのノズルのみが図示されている。図６において、○は重複領域において使用されないノズルを、●は重複領域近傍の使用される６つのノズルを、ハッチングされた○は重複領域の６ノズル以外の使用されないノズルを示している。

ここで、各記録素子基板のノズル配列について再度説明すると、まず、図６（ａ）に示すように記録素子基板Ｈ１１００ａでは、各ノズル（端部の２つのノズル６ａ、６ｂも含む）が等ピッチで配置されている。一方、図６（ｃ）に示すように、記録素子基板Ｈ１１００ｂでは、端部の２つのノズル５ａ、５ｂ（以下、「補正用ノズル」とも言う）の間隔が３／４ピッチに狭まっている。詳細には、最端部のノズル５ｂがノズル５ａに対して１／４ピッチだけ近づくようにして設けられており、その他のノズルは等ピッチで配置されている。

図６において、図中のドット配列図は、左側のノズル配列図で示される記録ヘッドで罫線を印刷したときのドット配列を示す模式図である。なお、罫線を印刷した場合には隣接するドットがオーバーラップしていて、この模式図のように分離することはあり得ないが、説明のためドット径を小さくして表現してある。

本実施形態において、記録素子基板Ｈ１１００ｂの補正用ノズル５ａ、５ｂはあくまで予備的に用いられるノズルであり、基本的には、記録素子基板Ｈ１１００ａ側のノズル６ａ、６ｂが使用される。すなわち、２つの基板Ｈ１１００ａ、ｂが正確な位置に取り付けられている場合（図６（ｃ）の状態）、記録素子基板Ｈ１１００ａ側の２つのノズル６ａ、６ｂからインクが吐出され、ドットｄ₃、ｄ₄が形成される。ドットｄ₅、ｄ₆は記録素子基板Ｈ１１００ｂのノズルにより形成されたものである。図６（ｃ）の場合、２つの基板が正確な位置に取り付けられているため、全ドットｄ₁〜ｄ₆（特にドットｄ₄、ｄ₅の間隔）も等ピッチとなる。

これと同様の記録動作は、図６（ｂ）、（ｃ）に示すような２つの基板Ｈ１１００ａ、ｂの相対位置が±１／４ピッチずれていた場合にも行われる。−１／４ピッチずれの場合、図６（ｂ）に示す通り、ドットｄ₄、ｄ₅間が１／４ピッチ分だけ狭まることとなる。逆に、＋１／４ピッチずれの場合、図６（ｃ）に示す通り、ドットｄ₄、ｄ₅間が１／４ピッチ分だけ広がることとなる。

しかしながら、ずれ量がより大きい場合（例として±１／２ピッチ分ずれていた場合）、上記のような吐出を行うと、図１６（ａ）、（ｅ）に示したように、ドットｄ₄、ｄ₅間の距離が極端に狭まったり、逆に広がったりする。そこで、本発明に係る記録動作ではこれを防止するために、基板同士のずれ量が所定の設定値を越えた場合に、補正用ノズル６ａ、６ｂからインクが吐出されるようになっている。以下、これについて説明する（図６を再度参照）。なお、本実施形態においては、「所定の設定値」は、１／４ピッチを越える値（例として１／３ピッチ）となっている。

図６（ａ）に示すようにずれ量が＋１／２の場合、ノズル６ａ、６ｂに代えて、補正用ノズル５ａ、５ｂが使用される。これにより得られるドット列のうち、ドットｄ₂は記録素子基板Ｈ１１００ａのノズルにより打たれたドットであり、ドットｄ₃は補正用ノズル５ｂにより打たれたドットである。両ドット間の距離は３／４ピッチとなっている。上記のような記録動作により、基板同士のずれ量が１／２ピッチと比較的大きな場合であっても、最終的はドットのずれ量は１／４ピッチで済む。

次に、図６（ｅ）に示すように、ずれ量が＋１／２ピッチの場合には、ノズル６ａに代えて補正用ノズル５ａ、５ｂを使用すればよい。この場合、記録素子基板１１００ａのノズルによるドットｄ₃と、補正用ノズルによるドットｄ₄との間の距離は３／４ピッチである。つまり、図６（ｅ）の場合であっても、最終的なドットのずれ量は１／４ピッチで済んでいる。

なお、上記記録動作は、右側ノズル列（記録素子基板Ｈ１１００ｂ）の画像データを左側に１ドットずつシフトさせて行われている。これを実現するために、本実施形態の記録装置では、ノズル列同士のずれ量に基いて、記録素子基板Ｈ１１００ｂの駆動をシフトさせて行うか、させないで行うかを決定する決定手段が搭載されている（詳細は再度後述する）。また、以上の記録動作に従えば、予め、重複領域を最大ずれ量以上確保しておけば、仮に１ピッチ以上のずれが生じた場合でも、上記同様にドット間のずれ量は１／４ピッチ以下に抑えることが可能となる。

以上、本発明の一例について図面を参照して説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく種々変更可能である。例えば、記録素子基板Ｈ１１００の数に関して、図１の構成では４つであるが、これに限らず、例えば２つのみであってもよい。記録素子基板が２つのみであったとしても、基板同士のずれにより上記同様の課題が生じ得るためである。

（１−２）第２の実施形態
図７は第２の実施形態の説明図であり、図中の表記は図６と同様である。図７に示すように、補正用ノズル５ａ、５ｂ間の距離は３／４ピッチに限らず、５／４ピッチであってもよい。

このような構成を有する本実施形態の記録ヘッドによる記録動作は、上記実施形態と同様に実施可能である。すなわち、ピッチずれが±１／４ピッチ以内の場合（図７（ｂ）〜（ｄ）参照）、補正用ノズル５ａ、５ｂではなく、Ｈ１１００ａ側のノズル６ａ、６ｂが使用される。

一方、図７（ａ）に示すように、−１／２ピッチずれの場合（ずれ量が１／４ピッチを越えるような場合）、記録素子基板Ｈ１１００ａのうち３つのノズル６ａ〜６ｃに代えて、補正用ノズル５ａ、５ｂを使用する。この場合、記録素子基板１１００ａのノズルによるドットｄ₁と補正用ノズルによるドットｄ₂との間の距離は、５／４ピッチ（ずれ量＝１／４ピッチ）となる。なお、上記記録動作は、右側ノズル列（記録素子基板Ｈ１１００ｂ）の画像データを右側に１ドットずつシフトさせて行われている。

逆に、図７（ｅ）に示すように、＋１／２ピッチずれの場合、２つのノズル６ａ、６ｂに代えて補正用ノズル５ａ、５ｂを使用する。この場合、記録素子基板Ｈ１１００ａによるドットｄ₂と、補正用ノズル５ｂにより打たれたドットｄ₃との距離は、５／４ピッチ（ずれ量＝１／４ピッチ）となる。

以上説明したように、補正用ノズル５ａ、５ｂ間が例えば５／４ピッチであったとしても、本発明による作用効果は上記実施形態と同様にして得ることが可能である。なお、重複領域を最大ずれ量以上確保しておけば、仮に１ピッチ以上のずれが生じた場合でも、ドット間のずれ量を１／４ピッチ以下に抑えることが可能である点は、上記実施形態と同じである。

第１および第２の実施形態から明らかなように本発明の主たる特徴は、２つの記録素子基板のうちの一方において、その重複領域での補正用ノズルピッチを１／４ピッチ分だけ狭く（または広く）している点にある。このような構成を利用し、２つの記録素子基板のずれ量が大きい場合に通常のノズルに代えて補正用ノズルを使用することで、最終的なドッド間隔が等ピッチに近づくという作用効果が得られるものである。

（１−３）第３の実施形態
本発明は上記実施形態に説明したものに限らず、図８に示すように、補正用ノズル１５ａ、１５ｂのみが他のノズルよりも小さく形成され、これら２つのノズルからの吐出量が他のノズルと比較しやや少なくなっていてもよい。このような構成による利点を説明するため、図６（ａ）の記録ヘッドを再度参照すると、この形態で得られる最終的なドット列ではドットｄ₂、ｄ₃間およびドットｄ₃、ｄ₄間がいずれも３／４ピッチとなっていた。換言すれば、ドットｄ₂〜ｄ₄間でドットが密な状態となっている。したがって、仮に補正用ノズル５ａ、５ｂにより形成されるドットを、他の吐出口により形成されるドットと同じ大きさとすると、この領域の濃度が他の領域と比較して部分的に高くなる可能性もある。これに起因して、例えば、ハーフトーンパターンを印刷した場合に黒筋となって見える可能性も生じ得る。したがって、本実施形態ではこうした濃度ムラをなくすために、補正用ノズル１５ａ、１５ｂからのインク吐出量が少なくなるように構成されている。

（１−４）第４の実施形態
上記第３の実施形態の考え方に鑑みれば、５／４ピッチの補正用ノズルの場合には、今度は逆に、補正用ノズルが他のノズルよりも大きく形成され、これらの２つのノズルからの吐出量が他よりもやや多くなっていてもよい。これについて図９を参照して説明する。

図９（ａ）に示すように、補正用ノズル２５ａ、２５ｂを用いて吐出を行った場合、ドットｄ₁、ｄ₂間、およびドットｄ₂、ｄ₃間がいずれも５／４ピッチとなり、ドットが疎な状態となっている。したがって、ドットｄ₂、ｄ₃が他のドットと同じ大きさであると、この領域の濃度が他の領域と比較して薄くなる可能性がある。そこで、こうした濃度ムラをなくすために、補正用ノズル２５ａ、２５ｂのピッチが５／４ピッチの場合には、これらの補正用ノズル２５a、２５ｂからのインク吐出量が多くなるように構成されていてもよい。

以上、幾つかの実施形態を参照して説明したように、本発明によれば、記録素子基板の相対位置が例えば１／２ピッチ程度ずれたとしても、記録ヘッド全体が形成するドット間ピッチのずれ量を１／４ピッチ以下に抑えることが可能となる。これを実現するためには、記録素子基板Ｈ１１００に確保される重複領域（例えば図１のＨ１１０９ａ、Ｈ１１０９ｂで示される領域）を、予め予想される記録素子基板間のずれ量以上確保しておけばよい。

以上、１２００ｄｐｉの記録素子基板を例に挙げて説明したが、当然ながら本発明はこれに限定されるものではなく、１２００ｄｐｉを越えるより高解像度な記録ヘッドにも適用可能である。また、２つの記録素子基板間に生じる位置ずれが大きく、例えば、重複領域におけるノズル列のずれ量が１ピッチ以上になった場合であっても本発明の適用は可能である。

さらに、上記実施形態では、端部における２つのノズルのみが、その他のノズル間ピッチと異なるピッチに設定されていたが、これに限定されるものではない。重複する領域において、他と異なるピッチの２つノズルがあれば上記同様のピッチずれ補正が可能であることは言うまでもない。また、本実施形態ではインクジェット方式の記録ヘッドを例にして説明しているが、本発明は記録方式に関わりなく適用できる。
（２）記録装置における補正処理
次に、以上の補正処理を実際に記録装置上で行うための手順について説明する。記録装置としては従来一般的な構成のものを利用可能である。

まず、記録素子基板間のずれ量は、記録ヘッド製造時の検査工程において検出される。一例として、記録ヘッドＨ１０００をノズルＨ１１０５側から顕微鏡観察し、その画像をＣＣＤカメラに取り込んで画像処理することで、ノズルＨ１１０５の中心座標を検出する。その座標値により、重複領域Ｈ１１０９における２つの記録素子基板間のノズルのずれ量を算出する。そして、その情報（ずれ量）を、記録ヘッドの電気配線基板Ｈ１３００に記憶手段として予め設けられたＥＥＰＲＯＭ（不図示）に記憶させておく。

これにより記録ヘッドは、記録素子基板間のずれ量の情報を有することとなる。あとは、記録装置側にこの情報を読取るための読取り手段を設け、これを用いて記録ヘッドのずれ量を検出し、そのずれ量情報に基いて、上記したような本発明に係る記録動作が行われるようにすればよい。つまり、記録装置は、記録ヘッドのＥＥＰＲＯＭからずれ量情報を読み込む読取手段と、そのずれ量情報に基き、使用される吐出口を決定する（補正用ノズルを使用するか否かを決定する）使用吐出口決定手段とを有している。記録装置は、また、使用される吐出口に応じて出力画像の情報を編集する（必要に応じて画像データをシフトさせる）画像編集手段を有する。記録装置には、従来同様、記録ヘッドの駆動を制御するヘッド駆動手段が設けられており、該駆動手段は、上記画像編集手段等の出力結果に基いて各ノズルからのインク滴吐出を制御する。

動作の一例を図１０を参照して説明する。図１０はプリンタ本体における印字処理のフローを表す図である。

まず、記録ヘッドがプリンタ本体に装着されると、ステップＳ１においてヘッドの有無が検出され、次いで、ステップＳ２において記録ヘッドのＥＥＰＲＯＭ内のずれ量情報が読込み手段に読み込まれる。具体的には、ずれ量が±１／４ドットを越えるか否かをチェックし（ステップＳ５）、±１／４ドット以内（ずれナシまたは±１／４）の場合には、補正用ノズルを使わない通常の記録動作を行うようにする。ずれ量が±１／４ピッチそれを越える場合には、補正用ノズルを使う補正用の記録動作を行うようにする。

そして、ノズル切換位置（どのノズルが使用されるか）にしたがって、印刷画像から出力画像への変換が行われ（ステップ７）、変換された出力画像にしたがって記録ヘッドが駆動され実際に印刷が行われる。以上のようにして、第１〜４の実施形態に説明したような、補正がなされた画像が印刷され(ステップ８)、ノズル列同士の重複領域での筋やむらの少ない印刷画像が得られる。

（３）本願発明を適用可能な記録ヘッドおよびインクジェット記録装置の構成
（３−１）記録ヘッドの説明
記録ヘッドＨ１０００は、図５に示すようにサイドシュータ型の構成であり、具体的には、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じさせるための熱エネルギーを生成する複数の電気熱変換体Ｈ１１０２を有している。記録ヘッドＨ１０００は、図２の分解斜視図にも示すように、記録素子ユニットＨ１００１とインク供給ユニットＨ１００２のインク供給部材Ｈ１５００とから構成される。記録素子ユニットＨ１００１は、図３の分解斜視図にも示すように、第１のプレートＨ１２００、第２のプレートＨ１４００、電気配線基板Ｈ１３００、およびフィルター部材Ｈ１６００を有している。４つの記録素子基板Ｈ１１００は、第１のプレート１２００上に配置される。図４の分解斜視図に示すように、インク供給ユニットＨ１００２は、インク供給部材Ｈ１５００、ジョイントゴムＨ１７００、チューブＨ１８０２、およびインクタンクＨ１８００を有している。
（３−１−１）記録素子ユニット
記録素子基板Ｈ１１００は、図５に示すように、Ｓｉ基板Ｈ１１０８（例えば厚み０．５〜１ｍｍ）とその基板上に配置され複数の吐出口H１１０５が形成されたノズルプレートH１１１０とを有している。

インク供給口Ｈ１１０１は、インク流路として基板Ｈ１１０８に設けられた長溝状の貫通口である。インク供給口Ｈ１１０１の上部開口部の両側には、複数の電気熱変換素子Ｈ１１０２がそれぞれ１列ずつ形成されており、一方の列と他方の列とが半ピッチ分だけずらされている（いわゆる千鳥状配置）。基板Ｈ１１０８上には、電気熱変換素子Ｈ１１０２に電力を供給するための電気配線および電極H１１０３が、成膜技術により形成されている。

インク供給口Ｈ１１０１は、前記Ｓｉ基板Ｈ１１０８の結晶方位を利用した異方性エッチングにより形成されたものである。例えば、ウエハー面に＜１００＞、厚み方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒトラジン等）の異方性エッチングにより約５４．７度の角度でエッチングが進行する。

Ｓｉ基板Ｈ１１０８上とノズルプレートＨ１１１０との間には、電気熱変換素子Ｈ１１０２に対応したインク流路Ｈ１１０４、ノズルＨ１１０５、および発泡室Ｈ１１０７が形成されている。ノズルＨ１１０５は、電気熱変換素子Ｈ１１０２に対向するように設けられており、インク供給口Ｈ１１０１から供給されたインクを電気熱変換素子Ｈ１１０２により気泡を発生させることで、インク滴が吐出される。

第１のプレートＨ１２００（図３参照）は、例えば厚さ０．５〜１０ｍｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）材料で形成されている。もっとも、第１のプレートの材質はアルミナに限られることなく、記録素子基板Ｈ１１００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Ｈ１１００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。したがって、第１のプレートＨ１２００の素材は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ジルコニア、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化珪素（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）のうちいずれであってもよい。第１のプレートＨ１２００には、記録素子基板Ｈ１１００にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されている。このインク供給口Ｈ１２０１は、記録素子基板Ｈ１１００側のインク供給口Ｈ１１０１に対応している。

各記録素子基板Ｈ１１００は、第１の接着剤H１２０２により、第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定される。接着剤Ｈ１２０２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を利用可能であり、また、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。なお、第１のプレートＨ１２００には、位置決め基準となるＸ方向基準Ｈ１２０４、Ｙ方向基準Ｈ１２０５、およびＺ方向基準Ｈ１２０６が形成されている。

各記録素子基板Ｈ１１００は、プレートＨ１２００上に千鳥状に配置されており、これにより、同一色による幅広の記録を可能としている。例えば、各記録素子基板Ｈ１１００ａ〜Ｈ１１００ｄにおけるノズル列の長さがそれぞれ１インチ＋αの場合、最終的なノズル列の長さは４インチ程度となる。

図１に示すように、各記録素子基板は、基板の端部同士のオーバーラップ部分（重複領域Ｈ１１０９ａ、Ｈ１１０９ｂ）が形成されるような形態で配置されている。これにより、一の記録素子基板によって形成される画像と、それに隣接する他の記録素子基板によって形成される画像との間に隙間が生じないようになっている。図１中、符号Ｌは、隣接する基板同士のオーバーラップ量である。また、重複領域Ｈ１１０９ａは基板Ｈ１１００ａにおける領域であり、重複領域Ｈ１１０９ｂは基板Ｈ１１００ｂにおける領域である。

電気配線基板Ｈ１３００（図３参照）は、記録素子基板Ｈ１１００に対して電気信号を印加するものであり、記録素子基板Ｈ１１００を組み込むための開口部を有している。電気配線基板Ｈ１３００は、第２の接着剤Ｈ１２０３により第１のプレートＨ１２００の主面（図示上面）に接着固定される。

電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００の電極Ｈ１１０３（図５参照）に対応する電極端子Ｈ１３０２と、この配線端部に位置し記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１を有している。電気配線基板Ｈ１３００と記録素子基板Ｈ１１００とは、ワイヤーボンディング技術により電気的に接続されている。具体的には、記録素子基板Ｈ１１００側の電極Ｈ１１０３（図５参照）と電極端子Ｈ１３０２（図３参照）とが、金ワイヤーＨ１３０３（不図示）を用いたワイヤーボンディング技術により相互接続される。電気配線基板Ｈ１３００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。

第２のプレートＨ１４００は、第３の接着剤Ｈ１４０１により電気配線基板Ｈ１３００上に接着固定され、第１のプレートＨ１２００に接着固定された各記録素子基板Ｈ１１００および該記録素子基板を取り込むような４つの開口部を有している。第２のプレートＨ１４００の主面（図示上面）は、記録素子基板Ｈ１１００の主面と略同一高さになっている。第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚み０．５〜１ｍｍのＳＵＳ板で形成されているが、耐インク性を有し、良好な平面性を有する材料であればこれに限られるものではない。

第２のプレートの開口部Ｈ１４０２（図１参照）と記録素子基板Ｈ１１００の側面とによって形成される溝部には、第１の封止剤Ｈ１３０４が充填され、これにより電気配線基板Ｈ１３００の電気実装部が封止されている。また記録素子基板の電極Ｈ１１０３（図５参照）は、第２の封止剤Ｈ１３０５で封止されており、その結果、インクによる電気接続部分の腐食や、外的衝撃による接続部破損が防止されるようになっている。なお、図３に示すように、プレートＨ１２００のインク供給口の裏面側には、インク中に混入された異物を取り除くためのフィルター部材Ｈ１６００が接着固定される。

（３−１−２）インク供給ユニット
インク供給部材Ｈ１５００（図２、図４参照）は例えば樹脂成形品であり、共通液室Ｈ１５０１とＺ方向基準面Ｈ１５０２とを具備している。Ｚ基準面Ｈ１５０２には、記録素子ユニットが位置決め固定される面であり、また、最終的な記録ヘッドＨ１０００のＺ基準にもなっている。

また、インクタンクＨ１８００からインクが供給されるインク供給口Ｈ１５０４（図４）には、ジョイントゴムＨ１７００が具備され、ジョイント部からのインクの蒸発を防止している。

インクタンクＨ１８００から延びるインク供給チューブＨ１８０２とインク供給ユニットＨ１５００との接続は、チューブ先端に設けられたニードルＨ１８０１が、ジョイントゴムＨ１７００を貫通することにより行われる。インクは、インクタンクＨ１８００よりインク供給チューブＨ１８０２を通って、インク供給ユニットＨ１５００の共通液室Ｈ１５０１に供給される。そこから、さらにフィルター部材Ｈ１６００を通過して記録素子ユニットＨ１００１に供給される。

（３−１−３）記録素子ユニットとインク供給ユニットの結合
図２に示す通り、記録ヘッドは、記録素子ユニットＨ１００１をインク供給部材Ｈ１５００に取り付けることにより完成する。具体的には、インク供給部材Ｈ１５００の開口部（共通液室）周辺に第３の封止剤Ｈ１５０３を塗布する。これにより、共通液室からのインクの漏れが防止される。第３の封止剤Ｈ１５０３は、耐インク性があり、常温で硬化し、かつ、異種材料間の線膨張差に耐えられる柔軟性のある封止剤が望ましい。

両部材の固定は、一例としてビスＨ１９００により行われる。この固定の際、インク供給部材のＺ基準Ｈ１５０２と記録素子ユニットＨ１００１のＺ基準Ｈ１２０６とが係合し、これにより両部材間の相対的な位置出しが行われるようになっている。なお、記録素子ユニットＨ１００１の外部信号入力端子Ｈ１３０１部分は、例えば、インク供給部材Ｈ１５０１の裏面に、位置決め固定される。

（３−２）駆動回路の説明
本実施形態の記録ヘッドＨ１０００は、上述したように、４つの記録素子基板Ｈ１１００がチッププレートＨ１２００の上に精度良く配列され、さらに各記録素子基板Ｈ１１００は電気配線基板Ｈ１３００に電気的接続されている。図１１は、この４つの記録素子基板間の信号配線を示す回路図である。図中の符号Ｈ１１００−１〜Ｈ１１００−４がそれぞれ４つの記録素子基板に相当する。各記録素子基板は図１３および図１４に示す奇数、偶数２つのノズル列の駆動回路から成り立っている。

ＨＥＡＴＯ、ＥおよびＩＤＡＴＡＯ、Ｅは素子毎に奇偶別々に取り出されており、記録素子基板毎にＨＥＡＴ１〜８およびＩＤＡＴＡ１〜８の信号名で示されている。それ以外の信号は記録素子基板間で共通に配線されている。ＬＴＣＬＫ、ＤＣＬＫ、ＨＥＡＴ１〜８、ＩＤＡＴＡ１〜８は外部信号入力端子Ｈ１３０１に接続され、電源系であるＶＨ、ＧＮＤＨ、ＶＤＤ、ＧＮＤは電源端子Ｈ１３０２に接続されている。これら２つの駆動回路は記録素子基板上に半導体プロセスにより形成され、ＨＥＡＴＯ、ＥおよびＩＤＡＴＡＯ、Ｅの信号はそれぞれの駆動回路で独立に配線されている。それ以外の信号（ＤＣＬＫ、ＬＴＣＬＫ）と電源（ＶＤＤ、ＧＮＤ、ＶＨ、ＨＧＮＤ）は記録素子基板内においても共通配線となっている。

奇数および偶数のノズル列には、共に６４０ノズルが６００ｄｐｉピッチで配列されており、前述のようにハーフピッチ分ずれているため、記録素子基板としては１２００ｄｐｉ−１２８０ノズルを構成することになる。各ノズル列の駆動回路は全く同じであるため、図１３により駆動回路の概要を説明する。

６４０個の各ノズルにはそれぞれ吐出ヒータＨ１１０２−１〜１２７９が設けられ、各吐出ヒータを駆動することによりノズル内のインク滴が吐出されるようになっている。吐出ヒータは２０個ずつ、３２の駆動ブロックに分割されており、時分割で駆動される。駆動ブロックはＢＥ０〜３１の信号により選択され、駆動ブロック内に属する２０個の吐出ヒータはトランジスタＥ１００６−１〜２０のＯＮ／ＯＦＦにより、吐出するか否かが決定させる。

図１２の駆動タイミングチャートと図１３により、記録ヘッドＨ１０００の駆動について説明する。ＰＲＩＮＴ信号は１カラムの吐出を開始するタイミングを与えるパルス信号で、パルスの立ち上がりタイミングで駆動回路の動作が開始する。駆動回路が動作を開始すると、最初にＬＴＣＬＫが生成され、それから数１００ｐｓ後に転送クロックＤＣＬＫが転送データ分、すなわち２５クロック出力される。

ＩＤＡＴＡ１〜８の各信号にはＤＣＬＫに同期して転送データが出力され、２５ビットシフトレジスタＥ１００１にシリアル転送される。そして、シフトレジスタＥ１００１に格納されたデータは次の駆動ブロックの最初に出力されるＬＴＣＬＫのタイミングで２５ビットラッチＥ１００２に記憶される。そのため、最初の転送データにしたがって実際の駆動がなされるのはその次のブロックの転送が行われるタイミングである。

ここで転送されるデータ内容は駆動されるブロックの番号ＢＥＮＢ０〜４が５ビット、続いてそのブロックで駆動される電気熱変換素子Ｈ１１０２の駆動データが２０ビットの合計２５ビットである。駆動ブロックＢＥＮＢ０〜４は５→３デコーダＥ１００３でＢＥ０〜３１にデコードされ、トランジスタＥ１００５−１〜３２のベース電極に接続される。よって、常に３２個のトランジスタＥ１００５−１〜３２の内、１個だけが駆動されることになり、指定ブロックに属する電気熱変換素子の一端にのみ駆動電源（ＶＨ）が供給されることになる。

一方、電気熱変換素子Ｈ１１０２−１〜１２７９のもう一端はセグメント毎に３２個づつ並列接続されて、それぞれ２０個のトランジスタＥ１００６−１〜２０のコレクタ電極に接続されている。これらのトランジスタの駆動はベース電極に接続されているＡＮＤゲートＥ１００４−１〜２０出力により制御される。

ＡＮＤゲートの一方の入力には２０ビットの駆動データ信号が接続され、もう一方には電気熱変換素子を実際に駆動するタイミングを与えるパルス信号ＨＥＡＴ１〜８が接続されている。よって、トランジスタＥ１００６−１〜２０は上記２信号のＡＮＤで制御されることになり、その結果２０ビットの駆動データによって指定されたセグメントに対してＨＥＡＴ１〜８のパルスタイミングで駆動されることになる。以上のようにして、ＰＲＩＮＴ信号が発効すると駆動回路が動作を開始し、最初に０ブロック目が駆動され順次１、２、…となって、最後に３１ブロック目は駆動が完了して、全記録素子基板の全ノズルの吐出が制御される。

（３−３）インクジェット記録装置の説明
インクジェット記録装置Ｍ４０００は、図１５に示すように、例えば、写真画質の記録に対応して６色分の記録ヘッドが具備されている。記録ヘッドＨ１０００Ｂｋは、ブラックインク用の記録ヘッドであり、記録ヘッドＨ１０００Ｃはシアンインク用、記録ヘッドＨ１０００Ｍマゼンタインク用である。記録ヘッドＨ１０００Ｙはイエローインク用、記録ヘッドＨ１０００ＬＣはライトシアンインク用、記録ヘッドＨ１０００ＬＭはライトマゼンタインク用である。これらの記録ヘッドＨ１０００を、記録装置本体Ｍ４０００に載置されているキャリッジＭ４００１の位置決め手段および電気的接点Ｍ４００２によって固定支持する。記録ヘッドは、副走査方向（キャリッジ移動方向）に往復移動しながら、上記駆動回路からの信号に基いたインク滴吐出を行い、これにより、被記録媒体Ｋ１０００に対して記録が行われる。

本発明に係る記録ヘッドおよびそれに接続されるインク供給手段を示す斜視図である。 図１の記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。 図１の記録ヘッドの一部を構成する記録素子基板の構成を示す分解斜視図である。 図１の記録ヘッドの一部を構成するインク供給ユニット等を示す斜視図である。 記録素子基板単体の構成を示す図であり、図５（ａ）は外観斜視図を、図５（ｂ）はＡ−Ａ切断線における断面図を示している。 記録素子基板のずれ量と使用されるノズルとの関係を示す模式図（第１の実施形態）である。 記録素子基板のずれ量と使用されるノズルとの関係を示す模式図（第２の実施形態）である。 記録素子基板のずれ量と使用されるノズルとの関係を示す模式図（第３の実施形態）である。 記録素子基板のずれ量と使用されるノズルとの関係を示す模式図（第４の実施形態）である。 プリンタ本体における印字処理のフローを示す図である。 記録素子基板間の信号配線を示す回路図である。 印字処理の際の駆動タイミングチャートを示す図である。 記録ヘッドにおける、電気熱変換素子およびその周辺の信号配線を示す回路図である。 記録ヘッドにおける、電気熱変換素子およびその周辺の信号配線を示す回路図である。 記録装置の全体構成を模式的に示す斜視図である。 記録素子基板のずれ量と使用されるノズルとの関係を示す模式図（従来例）である。

符号の説明

５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ 補正用ノズル
Ｈ１０００ 記録ヘッド
Ｈ１１０５、６ａ〜６ｃ 吐出口
Ｈ１１００ａ〜ｄ 記録素子基板
Ｈ１１０９ａ、ｂ 重複領域
Ｍ４０００ 記録装置

Claims (7)

1. それぞれ複数の吐出口からなる吐出口列を備えた２以上の記録素子基板が、一方の前記記録素子基板の前記吐出口列と該一方の記録素子基板に隣接する他方の前記記録素子基板の前記吐出口列とが互いに重複するように、前記吐出口列の延在方向に千鳥状に配置された記録ヘッドにおいて、
   前記一方の記録素子基板は、前記吐出口列同士が重複する重複領域内に補正用吐出口を有しており、前記補正用吐出口同士の配置ピッチが、前記他方の記録素子基板における前記吐出口の配置ピッチの３／４または５／４であることを特徴とする記録ヘッド。
2. 前記補正用吐出口が前記吐出口列の端部にある、請求項１に記載の記録ヘッド。
3. 前記補正用吐出口の配置ピッチが前記他方の記録素子基板における前記吐出口の配置ピッチの３／４であり、前記補正用吐出口からの吐出量が、他の前記吐出口からの吐出量よりも少ない、請求項２に記載の記録ヘッド。
4. 前記補正用吐出口の配置ピッチが前記他方の記録素子基板における前記吐出口の配置ピッチの５／４であり、前記補正用吐出口からの吐出量が、他の前記吐出口からの吐出量よりも多い、請求項２に記載の記録ヘッド。
5. 前記重複領域における、前記一方の記録素子基板の前記吐出口列と前記他方の記録素子基板の前記吐出口列との、前記吐出口列の延在方向に関するずれ量の情報を記憶するための記憶手段をさらに有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の記録ヘッド。
6. それぞれ複数の吐出口からなる吐出口列を備えた２以上の記録素子基板が、一方の前記記録素子基板の前記吐出口列と該一方の記録素子基板に隣接する他方の前記記録素子基板の前記吐出口列とが互いに重複するように前記吐出口列の延在方向に千鳥状に配置され、さらに、前記一方の記録素子基板は、前記吐出口列同士が重複する重複領域内に補正用吐出口を有し、前記補正用吐出口同士の配置ピッチが前記他方の記録素子基板における前記吐出口の配置ピッチの３／４または５／４である記録ヘッドを搭載し、該記録ヘッドを、被記録媒体上で前記吐出口列の延在方向と直交する方向に往復走査させながら画像を記録する記録装置であって、
   前記記録ヘッドに内蔵された記憶手段に予め記憶された、前記重複領域における前記一方の記録素子基板の前記吐出口列と前記他方の記録素子基板の前記吐出口列との間の、前記吐出口列の延在方向に関するずれ量の情報を読み込む読込み手段と、
   前記読込み手段により読み込まれた前記ずれ量の情報に基いて、前記重複領域で使用される吐出口を決定する使用吐出口決定手段と、
   前記使用される吐出口に応じて、出力画像の情報を編集する画像編集手段と、
   前記画像編集手段で編集された前記出力画像の情報に基いて前記記録ヘッドを駆動するヘッド駆動手段とを有する記録装置。
7. 前記使用吐出口決定手段は、前記ずれ量が所定の設定値を越えているときに、前記他方の記録素子基板の前記吐出口に代えて前記一方の記録素子基板の前記補正用吐出口を使用することを決定する、請求項６に記載の記録装置。
   
   
   

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