JP2009101578A - インクジェット記録ヘッド及び、インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録方式を用いたプリンタにおいて、良好な画像を得る。
【解決手段】 つなぎチップ形式のインクジェット記録ヘッドにおいて、チップはＤＵＡＬ対応のノズル配置であり、ＤＵＡＬの各ノズル列ごとに個別フィルターを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関するものであり、詳細にはインクジェット記録ヘッドに関する。

従来のインクジェット方式による画像形成装置においては、給紙部から給紙した被記録媒体であるシート材に対し、画像形成部においてシート材の搬送方向と交叉する方向にインクを吐出する記録ヘッドを移動走査させてシート材上にインクを吐出させることで画像を形成し、排出部へ画像形成されたシート材を排出していた。このような方式においては、例えばＡ４サイズ一枚のシート材に画像を形成するにあたり記録ヘッドを数回往復移動させて画像形成を形成するので、その印字速度は一般に毎分２〜数枚程度であった。しかしながら、近年、印字速度の高速化が求められており、その要求を満たすために、シート材の搬送方向に交差する方向のシート材の全幅にわたってインクを吐出するためのノズルを配列したいわゆるフルラインタイプのインクジェット記録ヘッドを１本から複数本備え、シート材との相対移動、例えば固定した記録ヘッドに対してシート材を移動させることによりシート材全幅にわたる印字を一括で行うことで記録速度を毎分数十枚程度まで向上させた画像形成装置が発明されている。

上記構成のフルラインタイプの記録ヘッド、例えば４インチ〜１３インチ等の長尺のインクジェット記録ヘッドを実現する手段として、一定のノズル数を持つ記録素子基板を支持板上に複数配列して記録媒体全幅にわたるインク吐出を行う形態の記録ヘッドが提案されている。

ところで、記録ヘッドからシート材へのインク吐出は、シート材の搬送中に確実に行わなければならず、例えばある画素位置のノズルからのインク吐出がなされない場合、シート材の搬送方向にわたって印字されない、いわゆる“白スジ”状態が生じてしまう。そこで、印字の品位向上・画像欠陥の減少のために、記録素子基板上に複数のノズル列を設け、さらにそれらの全部、もしくは一部により、同じ画素位置に印字可能なノズル列の組とすることで、記録ヘッドとシート材の一度の相対移動でも、同じ画素位置に複数のノズルが対応して印字ができる形態の記録ヘッドを用いる場合がある。

しかし、このような記録素子基板を用いた記録ヘッドを用いた画像形成装置においても、ある記録素子基板全体からのインクの吐出による画像形成が出来なくなってしまった場合、その記録素子基板が印字するべき領域の画像が印字されず、いわゆる“白抜け”状態が発生する。記録素子基板からインクの吐出が不能となる一因としては、記録素子基板までのインク経路中に生じた気泡により経路が遮断され、記録素子基板へのインク供給が出来なくなることが挙げられる。そこで、ヘッド内における記録素子基板へのインク供給経路を工夫して、記録素子基板全体からのインクの吐出による画像形成が出来なくなってしまうことを回避する必要がある。

上記の例として、下記特許文献１をあげることが出来る。
特開平07-32592号公報

そこで本発明は、ヘッド内における記録素子基板へのインク供給経路を、各記録素子基板の同じ画素位置に印字可能なノズル列ごとに独立して形成し、記録素子基板全体にわたる印字不良発生頻度を下げることを目的とする。

上記目的を満足するため、本発明に係わるインクジェット記録ヘッドは、液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を列状に複数配列した記録素子基板が支持板上に複数配置され、前記記録素子基板には記録素子面と反対の面からインクを供給するインク供給口が設けられ、前記支持板には前記記録素子基板へインクを供給するためのインク供給流路が前記複数の記録素子基板に対応して設けられ、前記支持板の前記記録素子基板搭載面と反対側の面には前記インク供給流路に異物が侵入することを防止するためのフィルター部材が前記複数の記録素子基板の各々と対を成して配置され、前記支持体上には前記フィルター部材を覆い前記支持体との間でインク室を形成するインク供給部材が配置されているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記記録素子基板はｎ列（ｎ≧2）の液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子の列（ノズル群）を有し、前記記録素子基板は同じ画素位置に印字可能なノズル列をｍ組（ｎ≧ｍ≧2）有し、前記支持板に設けられたインク供給流路は、一つの前記記録素子基板に対し、前記記録素子基板のｍ組のノズル列の個々に対応するようにｑ個（ｑ≧2）設けられ、前記記録素子基板の各々と対を成して配置されるフィルター部材は、前記記録素子基板のｍ組のノズル列およびそれに対応したｑ個の前記インク供給流路に対応してｒ（ｒ≧2）個以上に分割された構成で配置されることを特徴とする。また、前記インクジェット記録ヘッドは、液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を複数配列した記録素子基板が支持板上にノズル配列方向に複数個配置され、複数のノズルからインクを吐出して被記録媒体の幅方向の画像形成を略同時に行うことのできるフルラインタイプの長尺記録ヘッドであることを特徴とする。さらに本発明に係わるインクジェット記録装置は、上記のような記録ヘッドを用いて画像形成を行うことができることを特徴とする。

本発明によれば、ノズル列とフィルターとの関係を考慮することにより簡単な構成で印字動作の中断回数を減らし、スループットの向上を図ることが出来る。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下、本発明に係わる画像形成装置の実施形態の一例を示す構成および動作を、図面にもとづいて説明する。

図１は本発明の実施形態であるプリンタの正面から見た全体概略構成図である。図２、図３は記録ヘッドユニットとキャップ部、および記録ヘッドのクリーニング機構を斜めから見た概略構成図である。

図１において、プリンタＳ内にある給紙カセット１に収容された被記録媒体のシート材である記録紙Ｐは、最上紙からピックアップローラ２により繰り出され分離パッド３の働きによって１枚ずつ分離給送される。給紙カセット１から給紙された記録紙Ｐは搬送ローラ対４によって回転停止しているレジストローラ対５へ搬送される。また、プリンタＳの側方には手差しトレイ６が備えられており、ピックアップローラ２Ｂにより繰り出され分離パッド３Ｂによって１枚ずつ分離給送され、レジストローラ対５へ搬送される。

レジストローラ対５へ搬送された記録紙Ｐは、ベルト搬送部７へ向かって所定のタイミングで送り出され、搬送ベルト８に吸着ローラ９の直前で静電吸着される。搬送ベルト８は下流側搬送ローラである駆動ローラ10、上流側搬送ローラである搬送ローラ11、及び圧力ローラ12によって巻架されている。駆動ローラ10には図示しない駆動源より駆動力が伝達され、これにより搬送ベルト８が回転される。このとき、搬送ベルト８の表面は帯電器13によって電位を与えられている。搬送ベルト８に載置された記録紙Ｐが、接地された吸着ローラ９に達すると、記録紙Ｐと搬送ベルト８とがより密着した状態に静電吸着力によって維持されるため、記録紙Ｐは搬送ベルト８に密着して搬送ベルト８とともに移動する。

搬送ローラ11の記録紙搬送方向における下流側には、画像情報に基づいて画像を形成するための記録ヘッドユニット14が設けられている。記録ヘッドユニット14内にはインクの吐出により画像形成を行う記録ヘッド15が、記録紙Ｐの搬送方向上流側から15Ｋ（黒），15Ｃ（シアン），15Ｍ（マゼンタ），15Ｙ（イエロー）の順に所定の間隔で配置され、ヘッドホルダ16に取り付けられている。この記録ヘッド15はヒータ等の電気熱エネルギー変換体を有してインクに熱を与えることが可能となっており、この熱によってインクを膜沸騰させ、この膜沸騰による気泡の成長または収縮によって生じる圧力変化によって記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００上に配列されたノズルＨ１１０５からインクを吐出し、記録紙Ｐ上に画像を形成する。記録紙Ｐは、ベルト搬送部7を通過する際、記録ヘッドユニット14内に配置された各色の記録ヘッド15Ｋ（黒），15Ｃ（シアン），15Ｍ（マゼンタ），15Ｙ（イエロー）により画像が記録される。各記録ヘッド15は記録紙Ｐの搬送方向と直交する方向に複数の記録素子基板Ｈ１１００を配置することで全幅に複数のノズルＨ１１０５が配列されたフルラインタイプのインクジェット記録ヘッド15が用いられている。また、インクの吐出の方式としては、ピエゾ素子を用いてインク液室の容積変化によりインクの吐出を行う方式、等もあり、それら他の方式の記録ヘッドを用いても良い。

各記録ヘッド15はヘッドホルダ16に固定されており、ヘッドホルダ16はモータ17とヘッド上下ガイド18により上下に移動される。また、記録ヘッドユニット14内のヘッド上下ガイド18近傍に設けられたセンサ19によりヘッドホルダ16の上下動の移動距離が規定される。

また、各記録ヘッド15は画像形成のためのインクの吐出を行っていないときは、インクの乾燥によるノズルＨ１１０５でのインクの凝固や記録素子基板Ｈ１１００へのゴミやホコリ等の付着を防止するためにキャップ20により保護されている。すなわち、画像形成を行っていないときは、キャップ20Ｋ（黒），20Ｃ（シアン），20Ｍ（マゼンタ），20Ｙ（イエロー）は図２の状態のように各色の記録ヘッド15Ｋ（黒），15Ｃ（シアン），15Ｍ（マゼンタ），15Ｙ（イエロー）の記録素子基板Ｈ１１００をそれぞれ保護するキャッピング位置に保持されている。画像形成を行う場合にはヘッドホルダ16をモータ17、ヘッド上下ガイド18、センサ19により所定量移動させるとともに、図示しない駆動源によりキャップ20Ｋ（黒），20Ｃ（シアン），20Ｍ（マゼンタ），20Ｙ（イエロー）を図３の状態のように各記録ヘッド15から記録紙Ｐへのインクの吐出を妨げない退避位置に移動させ、再びヘッドホルダ16をモータ17、ヘッド上下ガイド18、センサ19により各記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００と搬送ベルト8上の記録紙Ｐとの距離（紙間）が規定の値になるまで移動させてから各色のインクを吐出させて記録紙Ｐに画像形成を行う。

搬送ベルト8に密着して搬送ベルト8とともに記録紙Ｐが記録ヘッドユニット14の下を移動するのと同期して記録ヘッド15によるインクの吐出が記録ヘッド15に設けられたノズルＨ１１０５から行われ、記録紙Ｐ上に画像が形成される。記録ヘッドユニット14の後部には記録ヘッド15の印字領域と同じもしくはそれより広い領域に対応するスキャナユニット49が配置され、記録紙Ｐ上に形成された画像の品位、例えばインクの不吐出の有無、着弾位置位置ズレの状態、などを観察・検知できるようになっている。

記録ヘッドユニット14において画像が形成された後の記録紙Ｐは、分離ガイド21により搬送ベルトから分離され、排紙反転ローラ22と拍車23のニップ部に導かれる。一方、インクの吐出が終わった記録ヘッド15およびヘッドホルダ16、キャップ20は記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００をキャップ20により保護する初期の位置へと戻される。

記録ヘッド15は、クリーニング機構35により記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００搭載面に残るインク滴等を清掃・除去される。クリーニング機構35は記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００搭載面に残るインク滴等を吸収するための多孔質吸収体からなる吸収体36と、記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００搭載面に残るインク滴等を除去するための記録ヘッド15の全幅をワイプできる幅を持った弾性体からなる全面ワイパー37および記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００配列領域部をワイプできる幅を持ったノズルワイパー38と、吸収体36と全面ワイパー37およびノズルワイパー38とを一体的に支持する支持部材39とから構成される。支持部材39が図示せぬ駆動源からの駆動によりレール40の上を記録ヘッド15に当接しながら移動することでクリーニング機構35による記録ヘッド15のクリーニングが行われる。

画像形成後の記録紙Ｐは、排紙反転ローラ22と拍車23に挟持搬送されるが、記録紙の片面にのみ画像を形成する片面印字モードか、記録紙の表裏両面に画像を形成する両面印字モードかにより、前者の場合はそのまま排紙部24に排出され、後者の場合は再給紙部25に送られて再び機内に戻されて裏面に画像が形成された後、排紙部24に送られ機外に排出される。

片面印字モードの場合、画像形成後の記録紙Ｐは、排紙反転ローラ22と拍車23から排紙パス26を通り、排紙ローラ27とそれと対向した拍車28により挟持搬送され、排紙トレイ29に排出される。

一方、両面印字モードの場合、排紙ローラ27と拍車28の搬送方向下流側に設けたセンサ30とによりタイミングを制御して記録紙Ｐ後端が排紙ローラ27と拍車28のニップを抜ける直前に排紙ローラ27と拍車28を反転させることで記録紙Ｐは排紙パス26を通り、排紙反転ローラ22と拍車31によりスイッチバックパス32に導かれる。スイッチバックパス32上を進んだ記録紙Ｐは再給紙パス33へと送られる。記録紙Ｐは再給紙ローラ34a，34bにより再びレジストローラ対5に送られ、表面と同様にして裏面に画像形成を行う。裏面の画像形成がなされた記録紙Ｐは片面印字モード時と同様に排紙パス26に導かれ、排紙ローラ27とそれと対向した拍車28により挟持搬送され、排紙トレイ29に排出される。

次に図４、図５、図６、図７、図８および図９を用いて記録ヘッドの構成について説明する。図４は記録ヘッドの（ａ）外観斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）部分詳細図、図５は記録ヘッドの分解斜視図、図６は記録ヘッドの記録素子ユニットの分解斜視図、図７は記録ヘッドの記録素子基板の（ａ）斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）ノズル配列を示す模式図、図８は記録素子基板と電気配線基板の配線接続部の（ａ）斜視図、および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、図９はフィルターユニットの配置を示す（ａ）外観斜視図、（ｂ）透視概略図である。

図４で示すように記録ヘッド15は、電気信号に応じて膜沸騰をインクに対して生じせしめるための熱エネルギーを生じせしめるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体を用いてノズルからインクを飛翔させて媒体に記録を行うバブルジェット（登録商標）方式のサイドシュータ型とされる記録ヘッドである。なお、既述のとおり、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いたもの、レーザーなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用でインク滴を吐出させるもの、あるいは、発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させるもの等があり、いかなる方法を用いても良い。

記録ヘッド15は、図５の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００１とインク供給ユニットＨ１００２から構成される。さらに、図６の分解斜視図に示すように、記録素子ユニットＨ１００１は、記録素子基板Ｈ１１００、第１のプレートＨ１２００、電気配線基板Ｈ１３００、第２のプレートＨ１４００、フィルターユニットＨ１６００で構成されている。インク供給ユニットＨ１００２のインク供給部材Ｈ１５００には共通液室Ｈ１５０１が形成される。また、インク入口部材Ｈ１５０２、インク出口部材Ｈ１５０３を持つ。

図７は、記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明する図である。記録素子基板Ｈ１１００は、例えば、厚さ０．５〜１ｍｍのＳｉ基板Ｈ１１０８で薄膜が形成されている。また、インク流路として長溝状の貫通口からなるインク供給口Ｈ１１０１が形成され、インク供給口Ｈ１１０１の両側に電気熱変換素子Ｈ１１０２がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されており、前記電気熱変換素子Ｈ１１０２、及び、Aｌ等の電気配線が成膜技術により形成されている。また、該電気配線に電気信号の入出力や電力供給するために電極Ｈ１１０３が設けられている。前記インク供給口Ｈ１１０１は、前記Ｓｉ基板Ｈ１１０８の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行う。ウエハー面に＜１００＞、厚さ方向に＜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。この方法を用いて、所望の深さにエッチングする。また、前記Ｓｉ基板Ｈ１１０８上には、ノズルプレートＨ１１１０が具備され、電気熱変換素子Ｈ１１０２に対応したインク流路Ｈ１１０４、ノズルＨ１１０５、発泡室Ｈ１１０７がフォトリソ技術により形成されている。また、前記ノズルＨ１１０５は前記電気熱変換素子Ｈ１１０２に対向するように千鳥状配列状に設けられてノズル群Ｈ１１０６を成し、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てインクを吐出させるものである。千鳥配置されたノズルＨ１１０５は互いに３００ｄｐｉづつずれて配置され、さらに隣り合うノズル群Ｈ１１０６ａとＨ１１０６ｂが１２００ｄｐｉづつずれて配置されているので、1200ｄｐｉの解像度での印字が可能となる。さらに、ノズル群Ｈ１１０６ａとＨ１１０６ｃ、ノズル群Ｈ１１０６ｂとＨ１１０６ｄは、同じ画素位置に画像形成ができるように配置されているので、ノズル群Ｈ１１０６の長手方向に対して交叉する方向に印字を行う場合には、一つの画素位置に対して二つのノズルＨ１１０５を用いて印字することが可能である。平常時においては電気熱変換素子Ｈ１１０２の寿命やインク供給のバランスなどを考慮して、同一画素位置に対して配置された双方のノズルＨ１１０５を用いて印字行う。しかしながらこのような構成をとることで、何らかの理由、例えばチリなどのゴミが付着してノズルＨ１１０５が塞がる等、により、あるノズルＨ１１０５からのインク吐出が不能となって印字が出来なくなっても、それと同じ画素位置に印字可能なもう一方のノズルＨ１１０５からのインク吐出により印字を行うことで、画素抜けのない印字が可能となる。なお、ノズルＨ１１０５およびノズル列Ｈ１１０６のずらし量等の配列の仕方は任意であり、仕様・目的に応じて決定される。

第１のプレートＨ１２００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。なお、第１のプレートの素材は、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。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流路Ｈ１２０１が形成されており、記録素子基板Ｈ１１００のインク供給口Ｈ１１０１が第１のプレートＨ１２００のインク供給流路Ｈ１２０１に対応し、かつ、記録素子基板Ｈ１１００は第１のプレートＨ１２００に対して位置精度良く接着固定される。その接着剤は、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であり、接着層の厚みは５０μｍ以下が望ましい。

記録素子基板Ｈ１１００は、図４に示すように第１のプレートＨ１２００上に千鳥状に配置され、同一色による幅広の記録を可能としている。例えば、ノズル群の長さが1.5インチ程度の６つの記録素子基板Ｈ１１００ａ、Ｈ１１００ｂ、Ｈ１１００ｃ、Ｈ１１００ｄ、Ｈ１１００ｅ、Ｈ１１００ｆを千鳥状に配置し、Ａ４幅の記録を可能にしている。

また、各記録素子基板Ｈ１１００の吐出口群の端部は、千鳥状に隣接する記録素子基板Ｈ１１００のノズル群の端部と、記録方向に対して重複する、ノズルオーバーラップ部Ｎを設け、各記録素子基板Ｈ１１００による印刷に隙間が生じることを防止している。例えば、ノズル群Ｈ１１０６ａとノズル群Ｈ１１０６ｂに重複領域Ｈ１１０９ａ、Ｈ１１０９ｂを設けている。本実施例のように６個の記録素子基板Ｈ１１００を用いた場合には、５個のノズルオーバーラップ部Ｎが存在することになる。

電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００に対してインクを吐出するための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おり、裏面には第２のプレートＨ１４００が接着固定される。また、電気配線基板Ｈ１３００は、記録素子基板Ｈ１１００の電極Ｈ１１０３に対応する電極端子Ｈ１３０２と、配線基板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は、電気的に接続されており、接続方法は、例えば、記録素子基板Ｈ１１００の電極Ｈ１１０３と電気配線基板Ｈ１３００の電極端子Ｈ１３０２を金ワイヤーＨ１３０３を用いたワイヤーボンディング技術によりにより電気的に接続される。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、表層はポリイミドフィルムで覆われている。

第２のプレートＨ１４００は、例えば、厚さ０．１〜１ｍｍ程度のＳＵＳ板で形成されている。なお、第２のプレートの素材は、ＳＵＳに限られることなく、耐インク性を有し、良好な平面性を有する材料で作られてもよい。そして、第２のプレートＨ１４００は、第１のプレートＨ１２００に接着固定された記録素子基板Ｈ１１００を取り込む開口部を有し、第１のプレートＨ１２００に接着固定される。

さらに図８で示すように、記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００の電気実装部は第一の封止剤Ｈ１３０４により封止される。第一の封止剤Ｈ１３０４による封止部は記録素子基板Ｈ１１００および電気配線基板Ｈ１３００よりも0.05〜0.3ｍｍ程度突出する。また、記録素子基板Ｈ１１００と電気配線基板Ｈ１３００の間に生じる溝部も第二の封止剤Ｈ１３０５で封止しされ、電気接続部分をインクによる腐食や外的衝撃から保護している。

第１のプレートＨ１２００の裏面側の各インク供給流路Ｈ１２０１に対応する位置には、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ユニットＨ１６００が接着固定される。フィルターユニットＨ１６００はフィルターＨ１６０１とフィルター支持枠Ｈ１６０２によって構成されている。第１のプレートＨ１２００に設けられたインク供給流路Ｈ１２０１は記録素子基板Ｈ１１００の４つあるインク供給口Ｈ１１０１に対して、図４および図９に示すように、２つに分けて設けられている。すなわち、インク供給口Ｈ１１０１ａおよびＨ１１０１ｂに対応するインク供給流路Ｈ１２０１Ａと、インク供給口Ｈ１１０１ｃおよびＨ１１０１ｄに対応するインク供給流路Ｈ１２０１Ｂとに分けられている。フィルターユニットＨ１６００は供給流路Ｈ１２０１Ａ、および供給流路Ｈ１２０１Ｂに対応するように、フィルター支持枠Ｈ１６０２が仕切壁Ｈ１６０３により２分割されており、それに対して２つのフィルターＨ１６０１がはめ込まれた構成になっている。これにより同じ画素位置に印字可能なノズルＨ１１０５に対しては、別々のインク液室Ｒを経由してインクが供給されることになる。

次に図１０、図１１、図１２、図１３、および図１４を用いて、記録素子基板近傍のインク供給経路にいて説明する。図１０はインク供給の経路を示す概念図、図１１は記録ヘッド内部のインクの流れのイメージを示す（ａ）斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）部分拡大図、図１２は本発明とは異なる構成の場合の記録素子基板の（ａ）斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および図１３は本発明とは異なる構成の場合の記録ヘッドの（ａ）分解斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）部分拡大図、図１４は本発明の記録ヘッドを用いた他のインクジェット記録装置の形態に関する概略図、である。

図１０は本実施案のインク供給経路を示す概念図である。印字中においてはメインタンク41内のインクがメインポンプ44によりサブタンク42に送られ、さらにサブタンクポンプ45により記録ヘッド15へ送られる。記録ヘッド15から戻ったインクはメインタンク41へと戻される。また、記録ヘッド15を良好なインク吐出を行うことの出来る状態へ復帰させるための回復動作の実行指令がプリンタＳ内にある不図示のコントローラから送られると、出口弁48が閉じられ、サブポンプ45によりインクが強制的に記録ヘッド15に送られ、記録素子基板Ｈ１１００のノズルＨ１１０５から強制的に押し流される。記録ヘッド15から押し出されたインクは、キャップ20に溜まり、廃インクポンプ46により廃インクタンク43へ回収される。ノズルＨ１１０５からのインクの強制的排出が終わると、記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００搭載面のクリーニングのためのワイピング動作が行われる。これにより記録ヘッド15は良好なインク吐出を行うことの出来る状態になる。なお、回復動作としてはここに述べたように記録ヘッド15内圧を上げてノズルＨ１１０５からインクを強制的に排出する回復方法の他にも、記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００搭載面をキャップ20で覆い、ポンプ等によりノズルＨ１１０５からインクを強制的に吸引する回復方法等があるが、いずれの方法を用いても良い。

記録ヘッド15内部のインクの流れは、およそ図１１で示すようになる。インク入口部材Ｈ１５０２から入ったインクは、共通液室Ｈ１５０１に流れ、各フィルターユニットＨ１６００、第１のプレートＨ１２００の各インク供給流路Ｈ１２０１を通り、各記録素子基板Ｈ１１００へと供給される。

フィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒ内は、フィルターＨ１６０１と記録素子基板Ｈ１１００のノズルＨ１１０５によって囲まれた空間である。ノズルＨ１１０５の直径はおよそ２０〜３０μｍ程度であり、フィルターＨ１６０１は数μm〜数十μm程度の目の細かさである。したがって、インク吐出時に生じる気泡や、インクに含まれる気体の溶出などにより生じる気泡が、フィルターＨ１６０１やノズルＨ１１０５を平常状態では通過することが困難で、このインク液室Ｒ内に溜まりやすい構造になっている。このインク液室Ｒ内いっぱいに気泡が溜まると、インク供給流路Ｈ１２０１を通るインクの流れが遮断され、ノズルＨ１１０５からのインクの吐出が出来なくなる。したがって、吐出の仕方や時間経過などに基づいて回復動作を行うことで、フィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒ内にある気泡をノズルＨ１１０５から強制的に押し流して除去している。

ところで、印字動作中に、上記のようなフィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒ内でのインクの流れの遮断が起きてしまうと、遮断が起きたインク液室Ｒに対応する記録素子基板Ｈ１１００の全ノズルＨ１１０５からのインク吐出が不能となる。そのため、図１２で示すように、ある画素位置に印字するノズルＨ１１０５が一つだけの構成のような記録素子基板Ｈ１１００である場合には、図１１に示すように、その記録素子基板Ｈ１１００に対応する位置の印字がなされず、白い帯状に所謂“白抜け”状態が発生してしまう。“白抜け”状態の発生をスキャナユニット49で検知した場合、印字動作を止めて回復動作を行うことになる。また、図１３で示すように、１つの記録素子基板Ｈ１１００に対して、その記録素子基板Ｈ１１００に設けられた同じ画素位置に印字可能なノズルＨ１１０５組数以下であるフィルターユニットＨ１６００を接着固定した場合（図１３においては１つのフィルターユニットＨ１６００）には、同じ画素位置に印字可能な双方のノズルＨ１１０５のいずれへも、同じインク液室Ｒを経由してインクが供給されている状態になる。したがって、この場合においてもインク液室Ｒ内でのインクの流れの遮断が起きてしまうと、遮断が起きたインク液室Ｒに対応する記録素子基板Ｈ１１００のノズルＨ１１０５からのインク吐出が不能となり、その記録素子基板Ｈ１１００に対応する位置の印字がなされず、白い帯状に所謂“白抜け”状態が発生してしまう。“白抜け”状態の発生をスキャナユニット49で検知した場合、印字動作を止めて回復動作を行うことになる。しかしながら本実施例におけるプリンタＳにおいては、記録ヘッド15の記録素子基板Ｈ１１００には、ノズル群Ｈ１１０６の長手方向に対して交叉する方向に印字を行う場合には、一つの画素位置に対して二つのノズルＨ１１０５を用いて印字することが可能なようにノズルＨ１１０５（ノズル群Ｈ１１０６）が配列され、双方のノズルＨ１１０５に至るインク供給経路は、フィルター部材以下で分けられている。したがって、フィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒ内に気泡が溜まり、インクの流れが遮断されてノズルＨ１１０５からのインクの吐出が出来なくり、スキャナユニット49によりインクの吐出不良が検知された場合においては、すぐに印字動作を止めて回復動作を行うのではなく、インクの吐出が出来なくなったノズルＨ１１０５（ノズル群Ｈ１１０６）からのインク吐出は行わずに、インクの吐出が出来なくなったノズルＨ１１０５（ノズル群Ｈ１１０６）と同じ画素位置に印字可能なもう一方のノズルＨ１１０５（ノズル群Ｈ１１０６）からのみインク吐出を行い印字動作を続行させることが出来、印字中断による印字処理時間の低下を抑制することが可能になる。

なお、本実施例においては、記録素子基板Ｈ１１００上にノズル群Ｈ１１０６が４列配置され、同じ画素位置に印字可能なノズル群Ｈ１１０６の組数は２組あり、それに対応して２列ずつ分割されたインク供給流路Ｈ１２０１およびフィルターユニットＨ１６００が配置される構造になっているが、記録素子基板Ｈ１１００上に配列されるノズル群Ｈ１１０６の数やそれに対応するインク供給流路Ｈ１２０１およびフィルターユニットＨ１６００の分割数はこれに限られるものではなく、例えば記録素子基板Ｈ１１００上にノズル群Ｈ１１０６が８列配置され、同じ画素位置に印字可能なノズル群Ｈ１１０６の組数は４組あり、それに対応して４列ずつ分割されたインク供給流路Ｈ１２０１が配置され、４組のノズル群Ｈ１１０６と４列に分割されたインク供給流路Ｈ１２０１に対応して２個のフィルターユニットＨ１６００が配置される構造と言うように、記録素子基板Ｈ１１００上にノズル群Ｈ１１０６がｎ列（ｎ≧2）配置され、同じ画素位置に印字可能なノズル群Ｈ１１０６がｍ組（ｎ≧ｍ≧2）あり、それに対応して分割されたｑ個（ｑ≧2）のインク供給流路Ｈ１２０１が配置され、ｍ組のノズル群Ｈ１１０６とｑ列に分割されたインク供給流路Ｈ１２０１に対応してｒ個（ｒ≧2）に分割されたフィルターユニットＨ１６００が配置される構造により、記録素子基板Ｈ１１００のあるノズル群Ｈ１１０６からのインク吐出が出来なくなっても、それと同じ画素位置に印字可能な他のノズル群Ｈ１１０６からのインクの吐出の継続により、インクの吐出ができなくなったノズル群Ｈ１１０６の回復動作を行わずに所望の画像形成を行うことが出来ることが出来る構成であれば良い。

また、本実施形態においては、記録素子基板Ｈ１１００が千鳥状に第一のプレートＨ１２００の上に並んだ形態の記録ヘッド15に関して説明したが、配列する記録素子基板Ｈ１１００の数および配列の方法はこれに限定されるものではなく、記録素子基板Ｈ１１００の大きさと、印字領域の関係から様々なパターンが考えられ、いかなる数および配列の方法であっても良い。

さらに、本実施例においては、記録ヘッド15が記録媒体幅分のノズルを有するいわゆるフルラインタイプのインクジェット記録装置であり、これに限られるものではなく、記録ヘッド15は固定され、記録媒体が記録ヘッド15下を通過することで画像形成を行っていたが、例えば図１４に示すように、記録ヘッドが記録媒体上を複数回往復運動して画像を形成するいわゆるシリアルスキャンタイプのインクジェット記録装置であっても良い。

次に、本発明に係わる画像形成装置の第２実施形態の構成を図１５、および図１６を用いて説明する。図１５は本実施形態に係わる記録ヘッドの（ａ）分解斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）部分詳細図、図１６は本実施形態に係わる記録ヘッドのフィルターユニットの配置を示す（ａ）外観斜視図、（ｂ）透視概略図である。

上記第一の実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

第一の実施形態に係わる画像形成装置における記録ヘッド15では、記録素子基板Ｈ１１００には同じ画素位置に印字可能なノズルＨ１１０５（ノズル群Ｈ１１０６）が２組設けられており、インク供給経路Ｈ１２０１が２つに分割され、フィルターユニットＨ１６００は中央に仕切壁Ｈ１６０３を設けた１つのフィルター支持枠Ｈ１６０２に対して２枚のフィルターＨ１６０１を用いる構成により、フィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒを２つに分割していたが、本実施例における記録ヘッド15においては、図１５、および図１６に示すようにフィルター支持枠Ｈ１６０2の仕切壁Ｈ１６０３をフィルターＨ１６０１に接する高さまでとして、１つのフィルター支持枠Ｈ１６０２と１つのフィルターＨ１６０１でフィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒを２つに分割した構成になっている。すなわち、フィルター支持枠Ｈ１６０2の仕切壁Ｈ１６０３をフィルターＨ１６０１に接する高さまでとして仕切壁Ｈ１６０３とフィルターＨ１６０１とが接する構成にしたので、インク供給口Ｈ１１０１ａおよびＨ１１０１ｂに対応するインク供給流路Ｈ１２０１Ａと、インク供給口Ｈ１１０１ｃおよびＨ１１０１ｄに対応するインク供給流路Ｈ１２０１Ｂとに対応して、フィルターユニットＨ１６００のフィルターＨ１６０１から下が分割され、双方のフィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒ内の気泡の行き来が出来なくなるので、第一の実施形態に示した構成と同様の効果が得られる。すなわち、記録素子基板Ｈ１１００のあるノズル群Ｈ１１０６からのインク吐出が出来なくなっても、それと同じ画素位置に印字可能な他のノズル群Ｈ１１０６からのインクの吐出の継続により、インクの吐出ができなくなったノズル群Ｈ１１０６の回復動作を行わずに所望の画像形成を行うことが出来る。

なお、本実施例においては、記録素子基板Ｈ１１００上にノズル群Ｈ１１０６が４列配置され、同じ画素位置に印字可能なノズル群Ｈ１１０６の組数は２組あり、それに対応して２列ずつ分割されたインク供給流路Ｈ１２０１が配置され、１つのフィルターH１６０１と仕切壁H１６０３により１つのフィルター支持枠H１６０２によって２分割されたフィルターユニットＨ１６００が配置される構造になっているが、記録素子基板Ｈ１１００上にノズル群Ｈ１１０６がｎ列（ｎ≧2）配置され、同じ画素位置に印字可能なノズル群Ｈ１１０６がｍ組（ｎ≧ｍ≧2）あり、それに対応して分割されたｑ個（ｑ≧2）のインク供給流路Ｈ１２０１が配置され、ｍ組のノズル群Ｈ１１０６とｑ列に分割されたインク供給流路Ｈ１２０１に対応してｒ個（ｒ≧2）に分割されたフィルターユニットＨ１６００が配置される構造により、記録素子基板Ｈ１１００のあるノズル群Ｈ１１０６からのインク吐出が出来なくなっても、それと同じ画素位置に印字可能な他のノズル群Ｈ１１０６からのインクの吐出の継続により、インクの吐出ができなくなったノズル群Ｈ１１０６の回復動作を行わずに所望の画像形成を行うことが出来ることが出来る構成であれば良い。

次に、本発明に係わる画像形成装置の第３実施形態の構成を図１７、および図１８を用いて説明する。図１７は本実施形態に係わる記録ヘッドの（ａ）分解斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）部分詳細図、図１８は本実施形態に係わる記録ヘッドのフィルターユニットの配置を示す（ａ）外観斜視図（ｂ）透視概略図である上記第一の実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

第一の実施形態に係わる画像形成装置における記録ヘッド15では、記録素子基板Ｈ１１００には同じ画素位置に印字可能なノズルＨ１１０５（ノズル群Ｈ１１０６）が２組設けられており、インク供給経路Ｈ１２０１が２つに分割され、フィルターユニットＨ１６００は中央に仕切壁Ｈ１６０３を設けた１つのフィルター支持枠Ｈ１６０２に対して２枚のフィルターＨ１６０１を用いる構成により、フィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒを２つに分割していたが、本実施例における記録ヘッド15においては、図１７、および図１８に示すように１つのフィルター支持枠Ｈ１６０２と１つのフィルターＨ１６０１でフィルターユニットＨ１６００を構成し、フィルターユニットＨ１６００を２つ用いて記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒを２つに分割した構成になっている。したがって、インク供給口Ｈ１１０１ａおよびＨ１１０１ｂに対応するインク供給流路Ｈ１２０１Ａと、インク供給口Ｈ１１０１ｃおよびＨ１１０１ｄに対応するインク供給流路Ｈ１２０１Ｂとに対応して、フィルターユニットＨ１６００ａとフィルターユニットＨ１６００ｂが対応する構成となっている。これにより、双方のフィルターユニットＨ１６００と記録素子基板Ｈ１１００との間で形成されるインク液室Ｒ内の気泡の行き来が出来なくなるので、第一の実施形態に示した構成と同様の効果が得られる。すなわち、記録素子基板Ｈ１１００のあるノズル群Ｈ１１０６からのインク吐出が出来なくなっても、それと同じ画素位置に印字可能な他のノズル群Ｈ１１０６からのインクの吐出の継続により、インクの吐出ができなくなったノズル群Ｈ１１０６の回復動作を行わずに所望の画像形成を行うことが出来る。

なお、本実施例においては、記録素子基板Ｈ１１００上にノズル群Ｈ１１０６が４列配置され、同じ画素位置に印字可能なノズル群Ｈ１１０６の組数は２組あり、それに対応して２列ずつ分割されたインク供給流路Ｈ１２０１と、各々に対応した２つのフィルターユニットＨ１６００が配置される構造になっているが、記録素子基板Ｈ１１００上にノズル群Ｈ１１０６がｎ列（ｎ≧2）配置され、同じ画素位置に印字可能なノズル群Ｈ１１０６がｍ組（ｎ≧ｍ≧2）あり、それに対応して分割されたｑ個（ｑ≧2）のインク供給流路Ｈ１２０１が配置され、ｍ組のノズル群Ｈ１１０６とｑ列に分割されたインク供給流路Ｈ１２０１に対応してｒ個（ｒ≧2）に分割されたフィルターユニットＨ１６００が配置される構造により、記録素子基板Ｈ１１００のあるノズル群Ｈ１１０６からのインク吐出が出来なくなっても、それと同じ画素位置に印字可能な他のノズル群Ｈ１１０６からのインクの吐出の継続により、インクの吐出ができなくなったノズル群Ｈ１１０６の回復動作を行わずに所望の画像形成を行うことが出来ることが出来る構成であれば良い。

本発明の第１の実施形態であるインクジェット記録装置の全体概略構成を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態であるインクジェット記録装置の記録ヘッドユニットとキャップ部、および記録ヘッドのクリーニング機構を斜めから見た概略構成図である。 本発明の第１の実施形態であるインクジェット記録装置の記録ヘッドユニットとキャップ部、および記録ヘッドのクリーニング機構を斜めから見た概略構成図である。 本発明の第１の実施形態である記録ヘッドの（ａ）外観斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）部分詳細図である。 本発明の第１の実施形態である記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態である記録ヘッドの記録素子ユニットの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態である記録ヘッドの記録素子基板の（ａ）斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）ノズル配列を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態である記録ヘッドの記録素子基板と電気配線基板の配線接続部の（ａ）斜視図、および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施形態である記録ヘッドのフィルターユニットの配置を示す（ａ）外観斜視図（ｂ）透視概略図である。 本発明の第１の実施形態であるインクジェット記録装置におけるインク供給の経路を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態である記録ヘッド内部のインクの流れのイメージを示す（ａ）斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）部分拡大図である。 本発明とは異なる構成の場合の記録素子基板の（ａ）斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 本発明とは異なる構成の場合の記録ヘッドの（ａ）分解斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）部分拡大図である。 本発明の記録ヘッドを用いた他のインクジェット記録装置の形態に関する概略図である。 本発明の第２の実施形態である記録ヘッドの（ａ）分解斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）部分詳細図である。 本発明の第２の実施形態である記録ヘッドのフィルターユニットの配置を示す（ａ）外観斜視図、（ｂ）透視概略図である。 本発明の第３の実施形態である記録ヘッドの（ａ）分解斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図、および（ｃ）部分詳細図である。 本発明の第３の実施形態である記録ヘッドのフィルターユニットの配置を示す（ａ）外観斜視図、（ｂ）透視概略図である。

符号の説明

Ｓ プリンタ
Ｐ 記録紙
1 給紙カセット
2，2B ピックアップローラ
3，3B 分離パッド
4 搬送ローラ対
5 レジストローラ対
6 手差しトレイ
7 ベルト搬送部
8 搬送ベルト
9 吸着ローラ
10 駆動ローラ
11 搬送ローラ
12 圧力ローラ
13 帯電器
14 記録ヘッドユニット
15 記録ヘッド
16 ヘッドホルダ
17 モータ
18 ヘッド上下ガイド
19 センサ
20 キャップ
21 分離ガイド
22 排紙反転ローラ
23 拍車
24 排紙部
25 再給紙部
26 排紙パス
27 排紙ローラ
28 拍車
29 排紙トレイ
30 センサ
31 拍車
32 スイッチバックパス
33 再給紙パス
34a,34b 再給紙ローラ
35 クリーニング機構
36 吸収体
37 全面ワイパー
38 ノズルワイパー
39 支持部材
40 レール
41 メインタンク
42 サブタンク
43 廃インクタンク
44 メインポンプ
45 サブポンプ
46 廃インクポンプ
47 入口弁
48 出口弁
49 スキャナユニット
Ｈ１００１ 記録素子ユニット
Ｈ１００２ インク供給ユニット
Ｈ１１００ 記録素子基板
Ｈ１１０１ インク供給口
Ｈ１１０２ 電気熱変換素子
Ｈ１１０３ 電極
Ｈ１１０４ インク流路
Ｈ１１０５ ノズル
Ｈ１１０６ ノズル群
Ｈ１１０７ 発泡室
Ｈ１１０８ Ｓｉ基板
Ｈ１１０９ 重複領域
Ｈ１１１０ ノズルプレート
Ｈ１２００ 第１のプレート
Ｈ１２０１ インク供給流路
Ｈ１３００ 電気配線基板
Ｈ１３０１ 外部信号入力端子
Ｈ１３０２ 電極端子
Ｈ１３０３ 金ワイヤー
Ｈ１３０４ 第一の封止剤
Ｈ１３０５ 第二の封止剤
Ｈ１４００ 第２のプレート
Ｈ１４０２ 開口部
Ｈ１５００ インク供給部材
Ｈ１５０１ 共通液室
Ｈ１５０２ インク入口部材
Ｈ１５０３ インク出口部材
Ｈ１５０４ インク入口
Ｈ１５０５ インク出口
Ｈ１５０６ 隔壁
Ｈ１６００ フィルターユニット
Ｈ１６０１ フィルター
Ｈ１６０２ フィルター支持枠
Ｈ１６０３ 仕切壁
Ｒ インク液室

Claims (3)

1. 液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を列状に複数配列した記録素子基板が支持板上に複数配置され、前記記録素子基板には記録素子面と反対の面からインクを供給するインク供給口が設けられ、前記支持板には前記記録素子基板へインクを供給するためのインク供給流路が前記複数の記録素子基板に対応して設けられ、前記支持板の前記記録素子基板搭載面と反対側の面には前記インク供給流路に異物が侵入することを防止するためのフィルター部材が前記複数の記録素子基板の各々と対を成して配置され、前記支持体上には前記フィルター部材を覆い前記支持体との間でインク室を形成するインク供給部材が配置されているインクジェット記録ヘッドにおいて、
   前記記録素子基板はｎ列（ｎ≧2）の液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子の列（ノズル群）を有し、
   前記記録素子基板は同じ画素位置に印字可能なノズル列をｍ組（ｎ≧ｍ≧2）有し、
   前記支持板に設けられたインク供給流路は、一つの前記記録素子基板に対し、前記記録素子基板のｍ組のノズル列の個々に対応するようにｑ個（ｑ≧2）設けられ、
   前記記録素子基板の各々と対を成して配置されるフィルター部材は、前記記録素子基板のｍ組のノズル列およびそれに対応したｑ個の前記インク供給流路に対応してｒ（ｒ≧2）個以上に分割された構成で配置されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記インクジェット記録ヘッドは、液体を吐出するための複数のノズルと吐出エネルギーを発生する記録素子を複数配列した記録素子基板が支持板上にノズル配列方向に複数個配置され、複数のノズルからインクを吐出して被記録媒体の幅方向の画像形成を同時に行うことのできるフルラインタイプの長尺記録ヘッドであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記請求項１又は、請求項２に記載の記録ヘッドを用いて画像形成を行うことができることを特徴とするインクジェット記録装置。

Images