JP2008194940A - Ink-jet recording head and recorder - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a recording head and a recording apparatus that perform a discharge operation of a liquid used for recording onto a recording surface of a recording medium.
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。 The ink jet recording apparatus is a so-called non-impact recording type recording apparatus. High-speed recording and recording on various recording media are possible, and there is a feature that noise during recording hardly occurs. For this reason, it is widely adopted as a device that bears a recording mechanism such as a printer, a word processor, a facsimile machine, and a copying machine.
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。 Recently, the amount of data to be recorded has increased, and especially when graphics and the like are printed out, higher speed recording has been required due to the large amount of data. A so-called full-line type ink jet head in which discharge ports and electrothermal transducers are arranged in a long length over the width of a recording material and an ink jet apparatus including the ink jet head are highly expected to improve the recording speed described above. .
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。 Inkjet recording is a method in which minute droplets are ejected from minute ejection ports and recording is performed on a recording paper. A typical method is a method using an electrothermal conversion element. In an ink jet recording head using an electrothermal conversion element, an electrothermal conversion element is provided in the nozzle, and an electric pulse serving as a recording signal is applied to this to give thermal energy to the recording liquid, and the phase change of the recording liquid at that time The bubble pressure at the time of foaming (boiling) of the recording liquid caused by the above is used for ejecting recording droplets.
図7,図3を用いて従来例を説明する。記録素子基板(チップ)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。記録素子基板201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及び温度センサー等が搭載されている。それらを駆動する信号等の配線は、ワイヤーボンディング等によりフレキシブルフィルム203に接続され個々の記録素子基板への信号は外部と電気的に接続される。
A conventional example will be described with reference to FIGS. A plurality of
記録素子基板201の周囲およびフレキシブルフィルム203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205により被覆され、封止されている。
The periphery of the
記録素子基板201の裏面側には、記録素子基板保持部材204および支持部材206によって形成されるインク流路207がノズル列方向に長く設けられ、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208が設けられている。
An
インク流路207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。
The
又、従来例としては、例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4をあげることが出来る。
チップを複数配列した構成では一体基板に比べ各チップの温度が連続にならずその境界において温度差が生じる場合がある。このような温度差が生じた場合、インク吐出量は温度依存性があるため吐出量に差が生じチップ境界で濃度差が生じる(図6)。この濃度差によりチップ境界でスジが発生し、画像品位を低下させる。 In a configuration in which a plurality of chips are arranged, the temperature of each chip may not be continuous as compared with the integrated substrate, and a temperature difference may occur at the boundary. When such a temperature difference occurs, the ink discharge amount is temperature-dependent, and thus a difference occurs in the discharge amount, resulting in a density difference at the chip boundary (FIG. 6). Due to this density difference, streaks are generated at the chip boundary and the image quality is lowered.
複数チップを貼り合わせる基板上に各チップに対応、あるいは各チップ境界に対応したヒーターを設け、チップ境界の温度制御を可能な構成にした。 A heater corresponding to each chip or corresponding to each chip boundary is provided on a substrate on which a plurality of chips are bonded, so that the temperature at the chip boundary can be controlled.
本発明は、以上説明してきたように、複数のチップを配列しノズル列を構成するヘッドにおいて、チップを配列する基板に各チップ、あるいは各チップ境界に対応した加熱用ヒーターを設け温度制御することにより、チップ境界における温度差を抑制しチップ境界での濃度段差を軽減することができ、良好な画像品位を得ることができる。 As described above, according to the present invention, in a head in which a plurality of chips are arranged to form a nozzle array, a heating heater corresponding to each chip or each chip boundary is provided on the substrate on which the chips are arranged to control the temperature. As a result, the temperature difference at the chip boundary can be suppressed and the density difference at the chip boundary can be reduced, and a good image quality can be obtained.
(実施例1)
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3は本発明実施例の記録ヘッドの部分断面図模式図を示し、図1のA−A断面図である。
(Example 1)
FIG. 1 shows an ink jet recording head of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a partial cross-sectional schematic view of the recording head of the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
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。
In FIG. 1, the inkjet recording head of the present invention has a plurality of
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が形成されており、このヒーター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。
On the
記録素子基板101上には、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および温度センサーが搭載されており、それらを駆動する信号等の配線は、ワイヤーボンディング等により電気配線基板103に接続され外部の信号と接続される。
In addition to the transistor circuit, a logic circuit and a temperature sensor for driving the transistor are mounted on the
記録素子基板101の裏面側には、記録素子基板保持部材104および支持部材106によって形成されるインク流路207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208が異方性エッチング等により形成されている。
An
インク流路207は、不図示のヘッドの外部からのインクの供給をそれぞれ受ける構成になっている。
The
記録素子基板保持部材104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101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101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。記録素子基板保持部材104には、記録素子基板101にインクを供給するためのインク供給口が形成されており、記録素子基板101のインク供給口208が記録素子基板保持部材104のインク供給口に対応し、かつ、記録素子基板101は記録素子基板保持部材104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。また、記録素子基板保持部材104は、位置決め基準となるX方向基準H1204、Y方向基準H1205、Z方向基準H1206を有している。
The recording element
記録素子基板101は、図1に示すように記録素子基板保持部材104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インチ+αの4つの記録素子基板を千鳥状に配置し、4インチ幅の記録を可能にしている。
As shown in FIG. 1, the
また、各記録素子基板の吐出口群の端部は、千鳥状に隣接する記録素子基板のノズル群の端部と、記録方向に対して、重複する領域を設け、各記録素子基板による印刷に隙間が生じることを防止している。 In addition, the end of the ejection port group of each recording element substrate has an overlapping area with the end of the nozzle group of the recording element substrate adjacent to the staggered pattern in the recording direction, so that printing by each recording element substrate is possible. The gap is prevented from being generated.
電気配線基板103は、記録素子基板101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101を組み込むための開口部を有しており、接着剤により記録素子基板保持部材104の主面に接着固定される。電気配線基板103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。
The
図2は本発明記録ヘッドに用いられる記録素子基板保持部材を示す。 FIG. 2 shows a recording element substrate holding member used in the recording head of the present invention.
図2において、125〜128は抵抗体、104は記録素子基板保持部材、120〜124は外部との結線用の接続端子、129〜133は導体配線である。電気的に絶縁性を有し、熱伝導性の良い例えばセラミック等の記録素子基板保持部材104の表面に、抵抗体125〜128を記録素子基板周囲に配し、各抵抗体125〜128の両端は夫々導体配線129〜133に接続される。各抵抗体125〜128の一端側の導体配線133は共通の接続端子124に接続され、他端側の導体配線129〜132は各々接続端子120〜123に接続される。接続端子120〜123は記録装置に設けられた接点に接続され、制御回路により記録素子基板101上に設けられた温度センサーをモニターし、温度制御される。
In FIG. 2,
図4にはチップ間の濃度分布を示したものである。本発明により各チップの温度制御をすることによりチップ間の濃度差(Δ)が小さくなり、チップ−チップ間における濃度分布を滑らかにすることが可能である。 FIG. 4 shows the concentration distribution between the chips. By controlling the temperature of each chip according to the present invention, the density difference (Δ) between the chips is reduced, and the density distribution between the chips can be made smooth.
図5には他の実施例を示す。 FIG. 5 shows another embodiment.
134、135は抵抗体、136〜138は導体配線である。各抵抗体はチップの端部のみに配し、一端は共通の配線138に接続され、他端は個々に独立して配線されている。チップ端部だけの抵抗体配置でもチップ境界における温度差を緩和することは可能である。
図8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。 FIG. 8 is a schematic view of a full multi-ink jet printer using the recording head of the present invention.
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。 10 is a cassette paper feed, 8 is a manual paper feed. As a paper feed method, a method of separating recording sheets one by one with a feed roller and a separation pad (Dupro method), a nail separation method, a retard method, and the like can be considered. . The recording paper P fed by the cassette paper feeding 10 or the manual paper feeding 9 abuts the leading edge of the recording paper to the nip of the resist roller pair 4 that has stopped, and further rotates the feeding roller to slightly feed the registration paper 4 with the registration roller 4. By making the recording paper P slack between the feeding rollers 8, it is possible to correct the oblique feeding of the recording paper P. Further, the photo sensor detects that the recording paper P has hit the nip of the registration roller. Then, the registration roller is rotated, and the recording timing of the recording head 1 is adjusted by using the rotation start of the registration roller 4 as a trigger, whereby an image can be formed at a predetermined position on the recording paper P.
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。
The recording paper P transported by the registration rollers is sandwiched between the transport belt 5d and the pinch roller pair 12, and a high pressure is applied to the
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。
The conveyor belt 5d is stretched by a driving roller 5b, a driven
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。
1K, 1Y, 1M, and 1C are full-line type recording heads in which a plurality of recording elements are arranged over the entire width of the recording area of the recording sheet P, and 1K (black), 1Y (cyan), 1M (magenta) and 1C (yellow) are arranged at predetermined intervals in this order, and the recording head 1 is attached to a
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。 In the configuration as described above, the recording paper P is attracted to the upper surface of the transport belt 5d by electrostatic attraction, and is transported by the transport belt 5d while being printed by the recording head 1.
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。 A paper discharge roller 7 is driven by the rotational force of the driven roller 7b by a transmission means (not shown).
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。
A spur 7a is in pressure contact with the paper discharge roller 7. The printed recording paper P is sandwiched between the paper discharge roller 7b and the spur 7a, and is discharged and stored in the
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 フレキシブルフィルム
104 記録素子基板保持部材
105 封止材
106 支持部材
107 インク流路
108 インク供給口
120〜123 接続端子
125〜128、134〜136 抵抗体
129〜133、137〜139 導体配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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Priority Applications (1)
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JP2018187921A (en) * | 2017-05-01 | 2018-11-29 | キヤノン株式会社 | Ink-jet recording method and ink-jet recording device |
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- 2007-02-13 JP JP2007032195A patent/JP2008194940A/en active Pending
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