JP2008119931A - インクジェット記録ヘッド及び該ヘッドが搭載された記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 梁部近傍ではインクの流抵抗が大きくリフィル周波数が低下するなど記録素子基板に設けられたインク供給口開口部と梁部近傍で吐出特性が異なる。各ノズル列で同じ現象が重なることによる梁部近傍の印字品位劣化を解消する。
【解決手段】 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、背面側からインクを供給するためにインク供給口が形成された記録素子基板を備え、該インク供給口は各ノズル列に対して複数有し、第一のノズル列の設けられたインク供給口の梁部と他のノズル列に設けられた梁部がノズル列方向に対して一致させない。
【選択図】 図３

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インクジェット記録ヘッド及び該ヘッドが搭載された記録装置に関する。

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る。そして、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。

図8は従来のインクジェット記録ヘッドを示す。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。

図9においては、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。

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流路２１０がノズル列方向に長く設けられている。そして、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。

このスリットは各ノズル列に対応し同様のピッチで設けられており、梁の位置も各ノズル列において同じ位置に形成されている。（図１０）
インク流路２１０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。

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2002-361878号公報 特開2006-123454号公報

梁部近傍ではインクの流抵抗が大きくリフィル周波数が低下するなど記録素子基板に設けられたインク供給口開口部と梁部近傍で吐出特性が異なる。各ノズル列で同じ現象が重なることによる梁部近傍の印字品位劣化を解消する。

本発明は、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、背面側からインクを供給するためにインク供給口が形成された記録素子基板を備え、該インク供給口は各ノズル列に対して複数有し、第一のノズル列の設けられたインク供給口の梁部と他のノズル列に設けられた梁部がノズル列方向に対して一致しないことを特徴とすることにより、上記の課題を解決する。

本発明は、以上説明してきたように、複数のノズル列を有する構成のインクジェットヘッドである。本発明によれば、梁の両端部より梁幅の２倍の領域が他のノズル列のそれとクロスすることのないように配置することにより、梁部の吐出特性低下による印字品位への影響を低減することができる。

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105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111および支持部材112によって形成されるインク流路110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いる。そして、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119が設けられている。

各スリットは約2ｍｍピッチでノズル列に沿って設けられ、梁部113は100μｍ前後の幅で設けられている。

２列のスリットに沿って２列のノズル列が形成され、各ノズルは本実施例では第１列、第２列ともに600ｄｐｉのピッチで形成され、第２列目は半ピッチずらして配置されている。ヘッドとしては1200ｄｐｉの解像度を有する。

インク供給口は２つのノズル列の各梁部が最も遠い配置、インク供給口のピッチを半ピッチずらした配置とした。（図4、図５）
図3には梁近傍におけるリフィル周波数の概略を示した。梁部近傍ではインク供給口開口部に比べ梁によりインクがノズルに供給される際の流抵抗が大きくなるため特性が低下する。また、この低下する領域は梁の幅ｗに対して２ｗの領域に及ぶ。

この特性変化が印字品位に影響し２列のノズルが重なるとさらに顕著になる。

よって、少なくとも各ノズル列における梁の位置がこの領域で重ならないように配置することが望ましい。

このように梁の位置をノズル列で一致しないようにすることにより特性劣化が重ならず印字品位低下を軽減できる。

図6にはさらにノズル列の多い場合を示した。この場合もお互いの梁位置が重ならないように配置する。ａ，ｂの領域において前記領域が重ならないように配置した。

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。これにより、記録紙Ｐの斜送を補正することができる。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る。そして、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。これにより、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る。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ある。これらの記録ヘッドは、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と圧接する拍車である。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である。 本発明実施例の記録ヘッドの模式的断面図である。 本発明実施例の梁近傍の吐出特性概略図である。 本発明実施例の梁、スリット配置の模式図である。 本発明他の実施例の梁、スリット配置の模式図である。 本発明他の実施例の記録ヘッドの模式図である。 本発明記録ヘッドを使った記録装置の模式図である。 従来例の記録ヘッドの全体模式図である。 従来例の記録ヘッドの模式的断面図である。 従来例の記録ヘッドの梁、スリット配置の模式図である。

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
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
１１０ インク流路
１１１ 記録素子基板保持部材
１１２ インク流路
１１９ スリット

Claims (4)

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、背面側からインクを供給するためにインク供給口が形成された記録素子基板を備え、該インク供給口は各ノズル列に対して複数有し、第一のノズル列の設けられたインク供給口の梁部と他のノズル列に設けられた梁部がノズル列方向に対して一致しないことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 梁幅ｗに対してノズル方向の梁より両側２ｗの領域において各ノズル列のこの領域が重ならないことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
3. フルラインヘッドである請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドが搭載されたインクジェット記録装置。

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