(57)【要約】【課題】製造が容易で、長尺の接続部等においても高い信頼性でインク漏れを検知することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供すること。【解決手段】インク漏れが発生すると考えられる部分の電気基板に、インク漏れ検出用の配線パターンを設けて、インクジェット記録装置の電源投入時、および動作中に常時インク漏れの検知を行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電気基板を備え、インクを吐出可能な吐出口を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記電気基板上に、露出した状態の一対の配線パターンが形成され、
前記一対の配線パターンにインクが付着することに起因して変化する前記一対のパターン間の抵抗値を検出することでインク漏れ検知が可能であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記配線パターンは、前記電気基板上に設けられた電極の近傍に配されてい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。
【請求項３】
前記配線パターンは、一対の配線が櫛歯状の配線であり、一方の櫛歯状の配線の間に他方の櫛歯状の配線が入り込んで配されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかのインクジェット記録ヘッドによって記録を行う記録手段と、
前記インクジェット記録ヘッドの前記一対の配線パターンに電圧を印加する手段と、
前記一対の配線パターンに電圧を印加した時に、前記一対の配線パターン間にインクが付着して変化する抵抗値に基づいて、前記一対の配線パターン間に流れる電流値を読み取ってインク漏れを検知する検知手段と、
を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
インクを吐出可能な吐出口を備えたインクジェット記録ヘッドに用いられるインクジェット記録ヘッド用基板において、
前記インクジェット記録ヘッド用基板上に、露出した状態の一対の配線パターンが形成され、前記一対の配線パターンにインクが付着することに起因して変化する、前記一対のパターン間の抵抗値を検出することで、インク漏れ検知が可能であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインクを吐出することで記録を行うインクジェット記録ヘッドにおいて、インク漏れ検知を行うインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置および記録ヘッド用基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機能を有する記録装置、あるいはコンピュータやワードプロセッサ等を含む、複合型電子機器等の出力機器として用いられる記録装置としてインクジェット記録装置が多く用いられている。このインクジェット記録装置は、記録情報に基づいて、紙、布、プラスチックシート等の記録媒体に向けてインクを吐出することで記録を実行するものである。
【０００３】
このようなインクジェット記録装置は、低騒音、低ランニングコストで、装置の小型化が容易であり、記録のカラー化も容易であるなどの観点から広く用いられている。中でも、インクを吐出するために利用されるエネルギとして、熱を利用する記録ヘッドは、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現でき、高解像度、高画質が可能である。特に、記録領域の幅寸法と同等の長さを持つフルラインタイプの記録ヘッドを用いる記録装置は、記録ヘッドを往復させて記録を行うシリアルタイプの記録装置に比べて高速な記録が可能であり、産業用記録装置としての利用が拡大している。
【０００４】
インクジェット記録装置の記録ヘッドにおいて、熱を発生するヒータが造り込まれたヒータボードと、ヒータに電力を供給するための電気基板とはワイヤーボンディング等でつながれている。そのヒータボードと電気基板との接続部は、インクに触れると腐食や短絡の危険があるため、通常シリコン等の封止剤によって封止されている。しかし、記録装置の使用環境によっては封止剤が劣化して、その劣化部分からインクが入り込むおそれがある。特に、電源接続部の封止剤の劣化部にインクが入り込むと、インクは電気分解されて導電性が高くなり、電極間にリーク電流が流れて短絡状態になるおそれがある。
【０００５】
このような現象の発生を防止するために、従来インクの漏れを検知して電源を遮断する等の制御を行っていた。特許文献１には、漏れたインクを記録媒体に付着させる方法、光学センサで検出する方法、電極の抵抗値変化を用いて検出する方法、およびインク吸収体の歪みを用いる方法が開示されている。また、特許文献２には、基板上に電極を設けてインク漏れが発生すると電極間の抵抗値が下がることを利用してインク漏れを検出する方法が開示されている。また、特許文献３には、液体に反応するエネルギ変換体を用いてインク漏れを検出する方法が開示されている。さらに、特許文献４には、記録ヘッドの製造過程で、アクチュエータ上で、圧電素子の周辺に、導電ペースト等で形成された専用の電極を設置することで、インク漏れを検出する方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４００８９号公報
【特許文献２】特開平１０−８６３５７号公報
【特許文献３】特開２００１−０６３０１３号公報
【特許文献４】特開２００４−０５８６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インクジェット記録装置において、特に長尺の記録ヘッドを用いた記録ヘッドの構成では、ヒータボードも長尺になる。またそれに伴い、ヒータに電力を供給するための電気基板も長いものになり、ワイヤーボンディング等で接続されたヒータボードと電気基板との接続部も長尺のものになる。
【０００８】
特許文献１、２および特許文献３に開示されている方法は、特定部位についてのインク漏れを検出する方法であり、記録ヘッド内部の接続部、特にラインヘッドのように長尺の接続部分すべてにおいてインクの漏れをカバーする場合には対応できない。また、特許文献４の方法は、圧電素子の周辺に電極を設けているが、この電極はインク漏れ検出用に新たに設けたものであり、導電ペースト等を焼成させてできているものである。このような方法で形成された電極の場合、電極を形成する工程を個別に設けなければならないことから、工期が長くなる上にコストもかかる。また、導電ペーストを焼成する工程があるため、他の部分の設計において、熱の影響も考慮しなければならない。
【０００９】
ラインヘッドは構成上、長尺になるためシリコン等で封止される部分も長くなり、構成上無理な力が記録ヘッド本体にかかると、封止剤とヘッド電極との間の隙間からインクが入り込み易くなる。また、ラインヘッドのインク漏れ検知が必要な範囲も長尺になるため、広範囲のインク漏れ検知をできる方法が必要である。以上の点から従来の方法のインク漏れ検知方法ではコスト面、および構成面において長尺ラインヘッドに対応することは難しかった。
【００１０】
よって本発明は、製造が容易で、長尺の接続部等においても高い信頼性でインク漏れを検知することが可能なインクジェット記録ヘッド、インクジェット記録装置および記録ヘッド用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのため本発明のインクジェット記録ヘッドは、内部に電気基板を備え、インクを吐出可能な吐出口を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記電気基板上に、露出した状態の一対の配線パターンが形成され、前記一対の配線パターンにインクが付着することに起因して変化する前記一対のパターン間の抵抗値を検出することでインク漏れ検知が可能であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のインクジェット記録装置は、前記のインクジェット記録ヘッドによって記録を行う記録手段と、前記インクジェット記録ヘッドの前記一対の配線パターンに電圧を印加する手段と、前記一対の配線パターンに電圧を印加した時に、前記一対の配線パターン間にインクが付着して変化する抵抗値に基づいて、前記一対の配線パターン間に流れる電流値を読み取ってインク漏れを検知する検知手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、インクを吐出可能な吐出口を備えたインクジェット記録ヘッドに用いられるインクジェット記録ヘッド用基板において、前記インクジェット記録ヘッド用基板上に、露出した状態の一対の配線パターンが形成され、前記一対の配線パターンにインクが付着することに起因して変化する、前記一対のパターン間の抵抗値を検出することで、インク漏れ検知が可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気基板の配線を形成する工程で形成され、その抵抗値を検出することでインク漏れ検知が可能な、露出した状態で設けられた一対の配線パターンを電気基板上に設けた。これによって、製造が容易で、長尺の接続部等においても高い信頼性でインク漏れを検知することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を説明する。  
図１は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置を示した外観斜視図である。記録媒体供給部１１４から搬送部１０８によって記録媒体が搬送される。その際、ライン型記録ヘッドであるブラック(Ｋ)ヘッド１０１、シアン(Ｃ)ヘッド１０２、マゼンタ(Ｍ)ヘッド１０３、イエロー(Ｙ)ヘッド１０４（以下、総称して記録ヘッド１００ともいう）と対向する位置に記録媒体が搬送されてくる。記録ヘッド１００はインクを吐出可能な吐出口を備えており、記録媒体が記録ヘッドと対向する位置に搬送されてきた際に、吐出口からインクが吐出されて記録媒体に記録が行われる。オペレータは操作パネル１０７によってインクジェット記録装置の処理内容や警告内容を知ることができる。
【００１６】
図２は、本発明を適用可能な記録ヘッド１００を用いたインクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）の模式図である。記録ヘッド１００は、記録媒体搬送方向に対して記録幅全域に亘って設けられた各記録ヘッドが、複数個平行に並べた状態に備えられ、その記録ヘッド１００を駆動することで、記録ヘッド１００に備えられたノズルからインクを吐出して記録を行う。記録ヘッド１００は、各色の記録ヘッドを、ブラック(Ｋ)ヘッド１０１、シアン(Ｃ)ヘッド１０２、マゼンタ(Ｍ)ヘッド１０３、イエロー(Ｙ)ヘッド１０４の順番で記録媒体１０６の搬送縦方向に並べた形になっており、カラー記録が可能になっている。記録動作中、記録ヘッド１００は静止状態を維持し、搬送ローラ１０５によって記録媒体１０６が搬送され、それに伴って各記録ヘッドからインクを吐出することで記録を行う。
【００１７】
図３は、インクジェット記録装置を用いて行う記録の記録方法を説明するための図である。モニタ２００上でＲ(レッド)、Ｇ(グリーン)、Ｂ(ブルー)の色で表現された画像２０１は、ソフトウェア(ドライバ)によって色処理され、Ｋ(ブラック)、Ｃ(シアン)、Ｍ(マゼンダ)、Ｙ(イエロー)の４色それぞれの画像データとなる。このようにして形成された画像データが記録装置に送られる。モニタ２００上で緑色の部分はＣ(シアン)用記録ヘッドとＹ(イエロー)用記録ヘッドから、モニタ２００の色を再現するデューティ値でインクが吐出されて緑色に認識できるように記録が行われる。
【００１８】
図４は、記録データの転送経路を示した図である。記録データはコンピュータ３１３等のドライバ３１１によって圧縮され、ＵＳＢ等のインターフェース３１２を介して、記録装置３００へと送られる。記録装置３００内では記録データは、制御基板３０１上のＵＳＢコントローラ３０３、ＣＰＵ３０４を経由して受信メモリ３０５に保管された後、ＡＳＩＣ等で構成された制御回路３０２内部で変換されて記録メモリ３０６に書き込まれる。その後記録データは、記録メモリ３０６から再び制御回路３０２を介して記録ヘッド１００へと送られる。記録ヘッド１００は記録データを一時的に保管するためのレジスタを備えており、１ライン分の記録データを受信すると記録準備が整い、記録媒体の搬送に伴い適切なタイミングで記録が行われる。  
このように、ラインヘッドを用いた記録では、記録ヘッドへの記録データ転送は１ライン分の記録データ単位で行われる。
【００１９】
図５は、インクジェット記録装置に搭載されている記録ヘッド１００の分解図である。また、図６は、記録ヘッド１００の構成が分かりやすいように更に詳細に示した図である。インク供給ボックス４０１と電気基板４０２とセラミック板４０３が、ねじ４０８によって組み合わされた構成になっている。セラミック板４０３の上に電気基板４０２と、論理回路、ヒータおよび温度センサなどが搭載されたヒータボード４０４とが配置され、電気基板４０２の電極端子５０４ａとヒータボード４０４の端子５０４ｂとがワイヤーボンディングで電気的に接続されている。そのヒータボード４０４の上にノズル壁が形成されて、そのノズル壁の上に天板４０５が接着されている。ワイヤーボンディングによって接続された接続部４０６および電極端子５０４ａ、５０４ｂの露出した部分は、シリコンなどの封止剤でショート防止やインクによる腐食防止のため封止される。そしてインク流路と液室４０７が形成されたインク供給ボックス４０１とネジ止めされて記録ヘッド１００が形成される。
【００２０】
図７は、記録ヘッド１００の内部に搭載されるインクジェット記録ヘッド用基板である、電気基板４０２の外観図である。電気基板には、記録ヘッド１００のシリアルナンバやドットカウント等の記録ヘッド固有情報を記憶するＲＯＭ５０１や、ＶＨ電源とＧＮＤ間に電圧効果防止用のコンデンサ５０２が配置されている。記録ヘッド１００と記録装置本体とを接続するためのコネクタ端子５０３や、ワイヤーボンディング接続をするための電極端子５０４ａが配置され、コネクタ端子から電極端子５０４ａまで多層基板の各層に渡って信号パターンや電源パターンが配線されている。このパターンは電気基板製造過程においてエッチングされ、銅箔パターンを形成した後にレジスト材により表面保護される。
【００２１】
端子部は金メッキされたパターンが基板表面に配置される。特に電極端子５０４ａはインクの流路から近く、インクとの接触を避けるため封止剤で覆われている。しかし、封止部が本実施形態のように長尺である場合、使用環境等の外的要因により封止部に隙間ができて、封止剤と電気基板４０２との間にインクが流れ込みインクリークするおそれがある。
【００２２】
このような、インク漏れによる電極間の短絡や、インクによる電極の腐食を防止する目的で、本実施形態では、電気基板４０２上にインク漏れ検知用配線パターンを配している。図８（ａ）から（ｃ）は、本実施形態の配線パターン５１１、５１２、５１３を示した図であり、電極端子５０４ａへのインクの漏れを検知するように配線されている。これらの配線パターンは１対（２極）の配線からなっており、基板表面のインクの漏れが発生した場合に問題となる場所の近傍に配線してある。このインク漏れ検知用配線パターンは、配線が露出した状態（レジスト処理無し）であるため、インクが漏れて２極のパターン間にまたがってリークした場合、インク漏れ検知機能が作動するようになっている。例えば、インク供給ボックス４０１の継ぎ手部分がある部分Ｊからインクが図８（ａ）から（ｃ）の矢印方向へ流れていく場合を考える。本実施形態では図のように電極端子５０４ａの上部全てを覆う形でインク漏れ検出用配線パターンを設けている。このようにインク漏れ検出用配線パターンを設けることで、インク漏れが発生した場合に、インクが電極端子５０４ａに達する前に、インク漏れ検出用配線パターン到達し２本の配線パターンを短絡することで、インク漏れを検出することが可能になる。その配線パターンの形状は、図８（ａ）のように直線状の配線を交互に配してもよいし、図８（ｂ）、（ｃ）のように櫛歯状の一対の配線パターンを互いに向かい合わせて配してもよい。この場合、一方の櫛歯の間に他方の櫛歯が入り込むように配線パターンを向かい合わせて配置することが望ましい。
【００２３】
本発明は、インク漏れの検出用として基板上の配線とは別に導電ペースト等で電極端子を形成することなく、配線パターンを利用してインク漏れの検知を行うところに特徴がある（以下、配線パターンを利用せずに形成される端子を導電ペースト端子という）。新たにインク漏れ検出用の導電ペースト端子を電気基板４０２に設ける場合、電気基板４０２の製造工程において導電ペースト端子形成用に新たな工程を追加することが必要である。しかし、配線パターンによってインク漏れの検知を行うことで、使用されている電気基板４０２の層数を増やして、配線パターンの部分だけレジスト処理を施さないことで、インク漏れ検出用の配線パターンができるので新たな工程を追加する必要がない。また、電気基板４０２上に２本の配線を配するだけなので、狭い部分にも設けることができる等、導電ペースト端子を形成して検出するよりも設ける場所の自由度が高い。もちろん、基板のスペースに余裕があれば、基板の層数を増やすことなく配線パターンを形成してもよい。もちろんこの場合も、配線パターンの部分だけはレジスト処理を施さずに、配線パターンが露出した状態にする。
【００２４】
導電ペースト端子を用いてインク漏れを検出する場合、電気基板４０２の全面に導電ペースト端子を設けることは困難である。しかし、本実施形態のように配線パターンによってインク漏れを検出する方法であれば、電気基板４０２全面に配線パターンを配することも容易である。また、検出に配線パターンを用いているため、インク漏れ検出部を連続的に設けることが容易であるため、配線パターンの形状によって、インクの漏れを確実に検出することが可能である。よって、本実施形態のような、長尺の接続部のような部分に、長く連続的に検出部を設けたい場合などには最適な検出方法である。
【００２５】
配線パターンの形状は、図８（ａ）から（ｃ）に挙げた配線パターンに限らず、その配線パターンは電気基板の形状や基板上の各部品の配置に合わせて、適宜変更することが可能である。また、図８（ａ）から（ｃ）では、インク漏れ検出用配線パターン（以下、単に配線パターンともいう）は１系列の回路で構成しているが、これに限るものではなく、複数系列の配線パターンによって構成してもよい。
【００２６】
図９は、本実施形態のインク漏れ検知制御のフローチャートを示したものである。以下、フローチャートの各工程について順に説明する。
【００２７】
先ずステップＳ１１でインクジェット記録装置の電源が投入されると、ステップＳ１２で初期のインク漏れ検知を開始する。その検知結果によって、ステップＳ１３でインク漏れが有るか無いかを判断して、インク漏れが有ればステップＳ１５へ、インク漏れが無ければステップＳ１４へと移行する。インク漏れが確認されステップＳ１５に移行した場合は、記録ヘッドの電源であるＶＨ電源は投入せずに、ブザーやオペレーションパネル等で記録ヘッドを交換するように警告する。ステップＳ１３でインク漏れが確認されずにステップＳ１４に移行した場合は、記録ヘッド電源のＶＨ電源が投入される。ステップＳ１４でＶＨ電源が投入された後は、ステップＳ１６に移行して、常時インク漏れ検知によってインク漏れ有り無しの判断を行う。ステップＳ１６でインク漏れが有る場合はステップＳ１８に移行して、インク漏れがない場合にはステップＳ１７に移行する。インク漏れが確認されステップＳ１８に移行した場合は、記録ヘッドの交換警告を出して、記録ヘッド電源のＶＨ電源を遮断する。ステップＳ１６でインク漏れが確認されずにステップＳ１７に移行した場合は、通常動作によって記録が行われる。その後、ステップＳ１９に移行して、記録が終了したかどうかの判断を行う。ステップＳ１９で記録がまだ終了していない場合には、再びステップＳ１６へ戻り同様の工程を繰り返す。このようにして、記録中には常時インク漏れの検知を行っており、記録中でもインク漏れが発生した場合には、直ちにステップＳ１８にて記録ヘッド交換警告が出される。ステップＳ１９で記録が終了していれば終了になる。
【００２８】
図１０は、インク漏れ検知制御の一例を示したブロック図である。インクの抵抗値は高く、直流よりも交流の方が検知しやすいので、２極のインク検知用配線パターンに交流電流を用いている。記録ヘッドは各色、例えばＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色の場合、４つ存在するのでセレクタ回路８０１を用いて、各の記録ヘッドのインク検知用配線パターンに交流電流を短時間交代で負荷する。
【００２９】
インク漏れ検知用の交流電圧によって一対の配線パターン間に流れる電流は、インク漏れがないときは０Ａである。インク漏れが有るときは、インクと配線パターンとの接触面積やインクの質により電流値は変化するが、増幅回路８０２にて適正な電流値に増幅されて、比較回路８０３にてインクの有り無しが認識可能になる。比較回路の結果はＣＰＵへ伝えられて、インク漏れ時の処理を実行する。
【００３０】
なお、インク漏れの検知は、一対の配線パターン間の抵抗値を読み取ることでも、一対の配線パターン間の電流値を読み取ることでも、どちらでもよい。
【００３１】
このように、記録ヘッドのエネルギ素子に電力を供給するための電気基板上において、インク漏れが発生した際に問題が生じると思われる箇所に、インク漏れ用の配線パターンを設ける。そして、電源投入時および記録中にインク漏れ検知を行うことで、電気基板製造時に新たな工程を追加せずに、電源基板の積層を増やすだけで、長尺の接続部等でも高い信頼性でインク漏れを検知することが可能なインクジェット記録ヘッドを実現できた。
【００３２】
なお、本実施形態ではフルラインタイプの記録装置を用いたが、これに限定するものではなく、シリアルタイプの記録装置に適用しても同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また本実施形態では、インク吐出におけるエネルギ発生阻止としてヒータを用いて、そのヒータが形成されたヒータボードと電気基板を接続する構成を示したが、これに限定するものではなく他のものを使用してもよい。例えば、エネルギ発生阻止としてピエゾ素子等を用いて、それが形成されたボードと電気基板を接続する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用可能なインクジェット記録装置を示した外観斜視図である。
【図２】本発明を適用可能なライン型記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の模式図である。
【図３】インクジェット記録装置を用いて行う記録の記録方法を説明するための図である。
【図４】記録データの転送経路を示した図である。
【図５】インクジェット記録装置に搭載されている記録ヘッドの分解図である。
【図６】記録ヘッドの構成が分かりやすいように更に詳細に示した図である。
【図７】記録ヘッドの内部に搭載される電気基板の外観図である。
【図８】（ａ）から（ｃ）は、本実施形態の配線パターンの一例を示した図である。
【図９】本実施形態のインク漏れ検知制御のフローチャートを示したものである。
【図１０】インク漏れ検知制御の一例を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  記録ヘッド
２００  モニタ
３００  記録装置
３０２  制御回路
３０４  ＣＰＵ
３０５  受信メモリ
３０６  記録メモリ
４０１  インク供給ボックス
４０２  電気基板
４０４  ヒータボード
４０５  天板
５０４  端子
８０１  セレクタ回路
８０２  増幅回路
８０３  比較回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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