JP2007261168A - インクジェット記録ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録素子基板両端に位置検知スリットを設け、記録装置本体に設けられたマスクとの光透過を検出しその光量のピークの位置よりヘッドの位置を検出できるようにしたことで各ヘッドの傾き、ノズル方向及びヘッド間（紙送り方向）の位置ずれを知る。
【解決手段】 記録ヘッド１０１のノズル１０２並び方向の両端に光が透過する部分１２０ａ，１２０ｂを設ける。本体に設けられたマスクとこの間で透過する光を検出する。本体マスクと記録ヘッドの光が透過する部分を相対的にずらしながらピークを検出し、ピーク位置をヘッドの位置とする。複数の記録本体に搭載されたヘッドに対して同様の操作を行い位置を検出する。ヘッドの相対的な位置をソフト的に画像で補正をかける。
【選択図】 図４

Description

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。

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。

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。

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。

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１０を用いて説明する。

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加熱ヒーターが記録素子基板２０１上に形成されている。

加熱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に接続される。さらにフレキシブルフィルムは、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が搭載されている。

駆動素子２０５およびフレキシブルフィルムの電気的接続部は、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により被覆され、封止されている。

記録素子基板２０１の裏面側には、記録素子基板保持部材および支持部材によって形成される、インクを保持するための共通液室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が設けられている。

共通液室は、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。

記録装置とは穴２１３と長穴２１４で位置決めされ、この穴と吐出口が設けられている記録素子基板とはある程度の精度はでているものの別部品による組み立てである為、それだけの精度でヘッド位置を精度良く合わせる事は出来ない。

従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開平１０−２３０６０２号公報 特開平１１−１６５４１８号公報

各色のヘッドは印字時には相対位置を合わせる必要がある。

従来位置を合わせるために各色印字をし、印刷物を見ながら電気的に補正をかけ、調整していた。紙送り方向、ノズル並び方向及び傾きをｎ色分ヘッドの相対位置を合わせる必要があり、非常に手間がかかっていた。また、インクの構成によっては透明なインクを使用することもあり、特殊な記録媒体が必要であった。

記録ヘッドの両端部に記録素子を作り込んだ基盤上の両端部に光透過部を設け、記録装置に設定されたマスクとの透過ピークを検出する。

これにより記録装置取り付け状態で各ヘッドの相対位置関係を検出可能とする。

本発明は、以上説明してきたように、記録素子基板両端に位置検知スリットを設け、記録装置本体に設けられたマスクとの光透過を検出しその光量のピークの位置よりヘッドの位置を検出できるようにしたことで各ヘッドの傾き、ノズル方向及びヘッド間（紙送り方向）の位置ずれを知ることができる。

そのデータを記録装置本体で処理することでソフト的に画像を変更し、各色のレジずれを修正することが可能となる。

これにより印字結果を見ながら調整を繰り返していたものが自動的に記録装置本体で調整され、ヘッドの取り付け、調整が格段に早く正確にできるようになった。

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。

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に対応して加熱ヒーター103が形成されており、この加熱ヒーター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。

加熱ヒーター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。

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112により被覆され、封止されている。

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が設けられている。

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。

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。

図4には記録素子基板101両端（図１Ａ部）に設けられた位置検出スリット120示す。

位置検出スリット120は記録素子基板上に作りこまれているノズルに供給するスリット104を形成する工程で同時に形成される。

記録装置本体にはマスク123及び受光素子124が設けられており、前記ヘッドのスリットのほぼ中心にくるように位置づけられている。（図６）
マスクとヘッドのどちらかを移動させヘッド側からの光源125により光をこの位置検出スリット120及び記録装置本体設けられたマスク123を通過させ（図７）その透過を検知しピークを検出する。移動量と光量より両端のピークの位置をわりだし、ヘッドの位置を知ることができる。（図８）
各ヘッドにおいて同様に検出することで、相対的な位置関係を知ることができる。このデータを記録装置で補正し画像へフィードバックすることにより、ソフト的に傾き補正をかける。

図５は他の実施例で、両端の位置検出スリットがノズル方向とそれに直角な方向の２つづつもうけられている。位置検出スリット122では実施例１に示した様に傾き及びヘッド間距離を検出し、位置検出スリット121では同様の方法でノズル並び方向の位置を検出することができる。これにより３方向の位置合わせが可能となる。実施例１と同様、ずれ量のデータは記録装置内でフィードバックされソフト的に補正をかける。

記録素子基板の材料としては一般的にはSiであるがガラス、CVD-SｉＣなど光を透過する基板も使われる。こうした基板を用いる場合は前記施例で示したように基板に穴をあけることなく工程上で使用する光を透過しない膜により透過部周囲をマスクするパターンを形成する。

図9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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

本発明実施例の記録ヘッドの全体模式図 本発明実施例の記録ヘッドの模式的断面図 図２の部分断面図模式図 本発明実施例の記録ヘッド両端部の模式図 本発明他の実施例の記録ヘッド両端部模式図 本発明の記録装置本体と記録ヘッド端部の模式的断面図 本発明の記録装置本体マスクの模式図 本発明の透過光量と位置の関係の１例を示した模式図 本発明記録ヘッドを使った記録装置の模式図 従来例の記録ヘッドの全体模式図

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
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 加熱ヒーター
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、１２２ 位置決めスリット
１２３ マスク
１２５ 光源
１２４ 受光部

Claims (5)

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、基板の背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備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記記録素子基板両端に光を透過できる部分を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記光を透過できる部分は記録素子基板作成工程により作りこまれる請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記光を透過できる部分はノズル列方向とそれに直角な方向の２種類設けられている請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記記録素子基板が光透過材料でできている請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 請求項１のヘッドが搭載され、両端の光の透過ピークを検出し、搭載されたヘッドの相対位置関係を検出してずれ量をソフトで画像データを補正する機構を有する記録装置。

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