(57)【要約】【課題】  画像全体の濃度上昇を引き起こすことなく、濃度ムラの少ない高品質の画像が得られるインクジェット記録装置を得る。【解決手段】  ヘッドチップ１０では、流路基板１４に複数のノズル３４Ａ〜３４Ｎからなるノズル群３６が設けられ、発熱素子基板１２上にはノズル群３６に対応し幅方向に沿って配列された複数の発熱素子からなる発熱素子群が設けられ、この発熱素子群を発熱素子基板１２の側端部まで形成する。ヘッドチップ１０の印字動作では、例えば発熱素子基板の側端部が発熱素子群に対して側方へ延出されている場合に比べ、発熱素子基板１２の側端部の熱容量は小さくされるため、発熱素子群の発熱によるヘッドチップ１０の中央部と側端部の温度差が小さくされて温度分布は均一化される。これにより、ヘッドチップ１０の中央部及び側端部の各ノズル３４からそれぞれ吐出されるインクドロップ量の差異が小さくされて、濃度ムラの少ない画像が得られる。【選択図】    図１
2005066930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギーによりインクを飛翔させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドに備えられたヘッドチップであって、
基板と、前記基板上に設けられ基板の幅方向に沿って配列された複数の発熱素子からなる発熱素子群と、前記複数の発熱素子に対応する複数のインク吐出部からなるインク吐出部群と、を備え、前記発熱素子群が基板の幅方向側端部まで形成されていることを特徴とするヘッドチップ。
【請求項２】
前記基板の側端から前記発熱素子群の側端までの距離が６５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のヘッドチップ。
【請求項３】
前記基板の側端から前記発熱素子群の側端までの距離が、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける前記幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となる距離に設定されていることを特徴とする請求項１記載のヘッドチップ。
【請求項４】
熱エネルギーによりインクを飛翔させて記録媒体に対する記録を行なうインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドに備えられたヘッドチップであって、
基板と、前記基板上に設けられ基板の幅方向に沿って配列された複数の発熱素子からなる発熱素子群と、前記複数の発熱素子に対応する複数のインク吐出部からなるインク吐出部群と、前記基板の幅方向側端部と前記発熱素子群との間に設けられた断熱構造と、を備えることを特徴とするヘッドチップ。
【請求項５】
前記断熱構造が、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける前記幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となる形状及び物性の断熱材であることを特徴とする請求項４記載のヘッドチップ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１項記載のヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜請求項５の何れか１項記載のヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッドからインクを飛翔させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギーによりインクを飛翔させて記録媒体に画像を記録するサーマルインクジェット方式のヘッドチップ、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に係り、詳しくは、複数のノズルを持つヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッドにより1枚の記録媒体に対し複数回の走査により描画する方式のインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱素子の熱により発生するバブルの圧力でノズルからインク滴を飛翔させ記録媒体に画像を記録するサーマルインクジェット方式のインクジェット記録装置は、他方式に比較して小型化、低価格化、カラー化が容易であり、記録時の騒音、消費電力が少なくランニングコストが低いなどの特徴を有していることから、家庭やオフィスで広く利用されている。その一方で、インクジェット記録方式は、オフィスで広く普及しているゼログラフィー方式に比較して印字速度が遅いという欠点がある。そのため、近年では、インクジェット記録ヘッドを構成するヘッドチップを長尺化してノズル数を増やし、１回のヘッド走査における印字領域を拡大することにより、印字速度の向上を図るようにしている。但し、ヘッドチップを長尺化すると、ヘッドチップ内部の熱伝達速度に比べヘッドチップ全体の熱容量が相対的に大きくなるため、発熱素子が発熱する印字動作時にヘッドチップの中央部と側端部での温度差が大きくなる。このヘッドチップの温度分布の偏りにより、インクの表面張力、粘度、及び密度等の物性が温度に応じて変化し、ヘッドチップの中央部及び側端部の各ノズルからそれぞれ吐出されるインクドロップ量に差異が生じて、記録媒体に記録する画像に濃度ムラが発生しやすくなる。
【０００３】
図１５に示される従来のヘッドチップ１００は、図１６に示される幅方向（図中の矢印Ｗ方向）に沿って所定の間隔で配列された複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎからなる発熱素子群１０８が設けられた発熱素子基板（ヒーターチップ）１０２と、発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎの熱により発生するバブルの圧力でインク滴が吐出される複数のノズル１１０Ａ〜１１０Ｎからなるノズル群１１２が設けられた流路基板（チャネルチップ）１０４とが接合されて形成されており、ノズル数が８００個、ノズルピッチが８００ｄｐｉで、印字幅が約１インチとされた長尺ヘッドである。このヘッドチップ１００では、図１６に示されるように、発熱素子基板１０２の側端部１１４が発熱素子群１０８の側方へ大きく延出されており、その延出部位（図１６の寸法Ａで示す範囲）に、発熱素子基板１０２と流路基板１０４との接合領域、及び、複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎへ通電するためのボンディングワイヤ１１８を接続するボンディングパッド１１６を設けるワイヤボンディング領域を確保している。
【０００４】
図１７に、ヘッドチップ１００の製造方法の概略を示す。ヘッドチップ１００は、図１７（ａ）に示す、１つの発熱素子基板１０２が備える発熱素子群１０８等が複数形成されたヒーターウエハー１２０と、図１７（ｂ）に示す、１つの流路基板１０４が備えるノズル群１１２等が複数形成されたチャネルウエハー１２２とを、図１７（ｃ）に示すように張り合わせ、その接合したヒーターウエハー１２０及びチャネルウエハー１２２を１７（ｄ）に示すようにダイシングブレード１２４で切断し複数個のヘッドチップ１００（１７（ｅ））を切り出すことにより作製している。
【０００５】
図１８に、上記のヘッドチップ１００を用いたインクジェット記録装置により、２５％カバレッジの均一パターンをスキャン長さ１７ｃｍで２スキャン印字した場合の濃度分布を例示する。印字動作では、ヘッド走査に伴う描画が進むにつれて発熱素子群１０８の発熱によるヘッドチップ１００全体の蓄熱量が増加する。そのため、パターン画像（印字パターン１２６）の濃度は、１スキャン目及び２スキャン目共に、図中の矢印Ｗで示す幅方向全域において、図中の矢印Ｓで示す走査方向の印字開始から印字終了へ向け緩やかに上昇している。そして、このヘッドチップ１００の場合、発熱素子群１０８の側方へ大きく延出された発熱素子基板１０２の側端部１１４に熱容量を持つことで、ヘッドチップ１００の側端部では温度が上昇しにくくなっており、印字パターン１２６は、図示のように１スキャン目及び２スキャン目共に、中央領域の濃度よりも幅方向端部領域の濃度が相対的に低くなり、濃度ムラが目立っている。また、ヘッドチップ１００の中央部と側端部の温度差は、印字開始時点が最小で、描画が進むにつれて徐々に大きくなり、印字終了時点で最大となるため、印字パターン１２６の各スキャンにおける中央領域と端部領域の濃度差は、印字開始側よりも印字終了側の方が顕著である。
【０００６】
これに対し、画像の濃度ムラを抑えるため印字動作時におけるヘッドチップの温度分布を均一にする方策として、例えば、ヘッドチップ上（基板上）における発熱素子群の配列方向外側に温度センサ及び加熱ヒータ（保温ヒータ）を設け、温度センサにより検出したヘッドチップの温度ムラに応じて加熱ヒータによる加熱を行い温度ムラを補正する方法（例えば、特許文献１参照）、あるいは、低温部に位置するノズルの発熱素子（吐出ヒータ）に発泡ないし吐出が生じない程度のエネルギーを加え、予備加熱することにより温度分布の均一化を図る方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。また、加熱ヒータ等の加熱手段や予備加熱を用いてヘッドチップの温度を制御する他にも、例えば、低温部の発熱素子にはマルチパルス駆動によってより多くのエネルギーを印加し、ノズルから吐出するインクドロップ量を制御することで、画像の濃度ムラを抑える方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−８１０２０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２５４６３号公報
【特許文献３】特開平８−１８３１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３はいずれも、ヘッドチップの低温部やその低温部に位置する発熱素子にエネルギーを印加する方法であるため、画像の濃度ムラは低減できても、ヘッドチップ全体の温度上昇を招いて画像全体の濃度上昇を引き起こす問題がある。また、エネルギー消費量が増加してインクジェット記録装置の消費電力を増加させる。
【０００８】
ところで、画像の濃度ムラは、人間の視覚特性に少なからず影響されている。視覚的には、例えば濃度が均一化された画像内に存在する急激な濃度変化などが強く認識される。画像の端部における緩やかな濃度変化などに対しては、人間の視覚感度は低い。したがって、1枚の記録媒体に対し複数回のヘッド走査により描画する方式で、画像の濃度ムラを目立たなくするには、ヘッドチップの中央部で印字する画像領域と、ヘッドチップの側端部で印字する画像領域との濃度差を小さくして、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化を抑えることが効果的である。
【０００９】
本発明は上記事実を考慮して、画像全体の濃度上昇を引き起こすことなく、濃度ムラの少ない高品質の画像が得られるヘッドチップ、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を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、熱エネルギーによりインクを飛翔させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドに備えられたヘッドチップであって、基板と、前記基板上に設けられ基板の幅方向に沿って配列された複数の発熱素子からなる発熱素子群と、前記複数の発熱素子に対応する複数のインク吐出部からなるインク吐出部群と、を備え、前記発熱素子群が基板の幅方向側端部まで形成されていることしている。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、ヘッドチップを構成する基板上に、基板の幅方向に沿って配列された複数の発熱素子からなる発熱素子群が設けられ、複数の発熱素子は、例えば印字動作時には画像信号に応じたタイミングで個別に電力が供給され発熱する。この熱エネルギーにより発生するバブルの圧力で、複数の発熱素子に対応する複数のインク吐出部からなるインク吐出部群からインクが飛翔し記録媒体に画像が記録される。
【００１２】
そしてこのヘッドチップでは、発熱素子群が基板の幅方向側端部まで形成されているため、例えば基板の側端部が発熱素子群に対して側方へ延出されている場合に比べ、基板の側端部の熱容量は小さくされる。これにより、印字動作時におけるヘッドチップの中央部と側端部の温度差が小さくされて温度分布は均一化され、ヘッドチップの中央部及び側端部の各インク吐出部からそれぞれ吐出されるインクドロップ量の差異が小さくされて、濃度ムラの少ない画像が得られる。また、1枚の記録媒体に対し複数回のヘッド走査により描画する方式では、ヘッドチップの中央部で印字する画像領域とヘッドチップの側端部で印字する画像領域との濃度差が小さくなることで、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられる。これによって、画像内に濃度が急激に変化する領域が存在しなくなり、視覚的にも濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。さらに、このヘッドチップの場合、例えば、ヘッドチップの低温部やその低温部に位置する発熱素子にエネルギーが印加されることはないため、ヘッドチップ全体が過度に温度上昇すくことはなく、よって、画像全体の濃度上昇も抑えられる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のヘッドチップにおいて、前記基板の側端から前記発熱素子群の側端までの距離が６５０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、基板の側端から発熱素子群の側端までの距離を小さくすると、基板の接合領域が減少するため、例えば、発熱素子群が設けられた基板とインク吐出群が設けられた基板の接合強度が十分に得られないことによる量産時の不良率増加等を招き、ヘッドチップの生産性は低下する。そのため、ヘッドチップの製造性は上記の距離が大きい方が良好である。このヘッドチップの製造性とヘッドチップにより印字する画像の濃度ムラの両立を考慮し、基板の側端から発熱素子群の側端までの距離を６５０μｍ以下にすることにより、濃度ムラの目立たない高品質な画像を形成できると共に製造性に優れたヘッドチップが得られる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のヘッドチップにおいて、前記基板の側端から前記発熱素子群の側端までの距離が、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける前記幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となる距離に設定されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、基板の側端から発熱素子群の側端までの距離を、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となる距離に設定することにより、濃度ムラの目立たない高品質な画像を形成できると共に製造性に優れたヘッドチップが得られる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、熱エネルギーによりインクを飛翔させて記録媒体に対する記録を行なうインクジェット記録装置のインクジェット記録ヘッドに備えられたヘッドチップであって、基板と、前記基板上に設けられ基板の幅方向に沿って配列された複数の発熱素子からなる発熱素子群と、前記複数の発熱素子に対応する複数のインク吐出部からなるインク吐出部群と、前記基板の幅方向側端部と前記発熱素子群との間に設けられた断熱構造と、を備えることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、ヘッドチップを構成する基板上に、基板の幅方向に沿って配列された複数の発熱素子からなる発熱素子群が設けられ、基板の幅方向側端部と発熱素子群との間には断熱構造を設ける。このヘッドチップの印字動作では、発熱素子群が発熱すると、発熱素子群が設けられた基板の幅方向における中央領域から側端部への熱伝導が断熱構造によって遮断される。これにより、基板を備えるヘッドチップの幅方向における中央領域の温度分布は均一化され、複数の発熱素子における配列方向の中央側と端側に対応する各インク吐出部からそれぞれ吐出されるインクドロップ量の差異が小さくされて、濃度ムラの少ない画像が得られる。
【００１９】
また、このヘッドチップの場合も、1枚の記録媒体に対し複数回のヘッド走査により描画する方式では、複数の発熱素子における配列方向の中央側と端側に対応する各インク吐出部でそれぞれ印字する画像領域の濃度差が小さくなることで、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられる。これによって、画像内に濃度が急激に変化する領域が存在しなくなり、視覚的にも濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。さらに、このヘッドチップの場合も、例えば、ヘッドチップの低温部やその低温部に位置する発熱素子にエネルギーが印加されることはないため、ヘッドチップ全体が過度に温度上昇すくことはなく、よって、画像全体の濃度上昇も抑えられる。
【００２０】
また、発熱素子群が設けられた基板と、例えばインク吐出部群が設けられた基板等との接合では、基板の側端部における接合面積に制限を受けないため、接合強度の確保が容易である。これにより、ヘッドチップの製造製を良好にできる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載のヘッドチップにおいて、前記断熱構造が、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける前記幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となる形状及び物性の断熱材であることを特徴としている。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、基板に設ける断熱構造を断熱材としてその厚さや幅等で規定される断熱材の形状、及び、断熱材の熱容量、熱伝導率、密度等の物性を、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となるようにすることで、このヘッドチップによる印字では、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられた、視覚的に濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項記載のヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッドである。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５の何れか１項記載のヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッドであれば、画像全体の濃度上昇が抑えられると共に濃度ムラの少ない高品質の画像が得られる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項記載のヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッドからインクを飛翔させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置である。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項５の何れか１項記載のヘッドチップを備えたインクジェット記録ヘッドからインクを飛翔させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置であれば、画像全体の濃度上昇が抑えられると共に濃度ムラの少ない高品質の画像が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のヘッドチップ、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は上記構成としたので、画像全体の濃度上昇を引き起こすことなく、濃度ムラの少ない高品質の画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るヘッドチップ、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について説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１及び図２には、第１の実施形態に係るサーマルインクジェット方式のインクジェット記録装置が備えるインクジェット記録ヘッドを構成するヘッドチップが示されており、図３には、そのヘッドチップを構成する発熱素子基板が示されている。
【００３０】
図１及び図２に示されるように、ヘッドチップ１０は、発熱素子基板（ヒーターチップ）１２と流路基板（チャネルチップ）１４とが積層され互いに接合されて形成されている。発熱素子基板１２の接合面側となる上面には、発熱素子基板１２上に配線された図示しない駆動回路等をインクから保護するための薄膜状の保護層１６が形成されている。
【００３１】
図３に示されるように、発熱素子基板１２上の前部１８には、図中の矢印Ｗで示す発熱素子基板１２の幅方向に沿って所定の間隔で配列された複数の発熱素子（ヒーター）２０Ａ〜２０Ｎからなる発熱素子群２２が設けられている。なお、図３では、複数の発熱素子の各々を便宜的に発熱素子２０Ａ〜２０Ｎとして区別しているが、以下の説明では、各々の発熱素子を特に区別する必要がない場合には単に発熱素子２０と称する。また、本実施の形態では、発熱素子群２２は発熱素子基板１２の側端部２４まで形成されている。すなわち、複数の発熱素子２０における配列方向の一端部（図３では左側）の発熱素子２０Ａ及び他端部（図３では右側）の発熱素子２０Ｎが、それぞれ発熱素子基板１２の側端２５に近接して配置されている。
【００３２】
発熱素子基板１２上の後部２６には、駆動回路から複数の発熱素子２０へ通電するための複数のボンディングパッド２８が設けられている。各ボンディングパッド２８には、図１及び図２に示されるように、ボンディングワイヤ３０がそれぞれ接続されており、このように、本実施形態のヘッドチップ１０では、発熱素子基板１２上の後部２６にワイヤボンディング領域を確保している。なお、保護層１６は、各発熱素子２０及び各ボンディングパッド２８に対応する部位はそれぞれ開口している。
【００３３】
発熱素子基板１２に積層された流路基板１４は、接合面側となる下面における複数の発熱素子２０と対応する部位に、図示しない複数の個別流路が形成されている。流路基板１４内における複数の個別流路の後側には、複数の個別流路へ連通されると共に、後述するインクカートリッジに充填されたインクが供給される図示しない共通液室が設けられている。各個別流路にはこの共通液室からインクが供給される。また、発熱素子基板１２の前端面３２には、複数の個別流路の前端部を外部へ向けて開口させた複数のノズル３４からなるノズル群３６が形成されている。
【００３４】
なお、本実施形態のヘッドチップ１０も従来のヘッドチップ１００と同じく、８００個のノズル３４を８００ｄｐｉの高密度に配置し印字幅を約１インチとした長尺ヘッドであり、これによって、高精細な画像が高速印字可能となっている。また、図１及び図３では、発熱素子基板１２の側端２５から発熱素子群２２の側端２３までの距離を寸法Ａとし、発熱素子基板１２の発熱領域（８００ノズル・８００ｄｐｉ）は寸法Ｌで示した範囲である。
【００３５】
本実施形態のヘッドチップ１０は以上の構成からなり、このヘッドチップ１０は、図１７に示した従来のヘッドチップ１００の製造方法と同様の製造方法により作製される。すなわち、１つの発熱素子基板１２が備える発熱素子群２２及び駆動回路等が複数組形成されたヒーターウエハー（Ｓｉ基板）と、１つの流路基板１４が備える共通液室、個別流路、及びノズル群３６等が複数組形成されたチャネルウエハー（Ｓｉ基板）とを張り合わせ、その接合したヒーターウエハー及びチャネルウエハーをダイシングブレードで切断し複数個のヘッドチップ１０を切り出すことにより作製される。
【００３６】
図４には、上記のヘッドチップ１０を備えた本実施形態に係るインクジェット記録装置が示されている。図４に示されるように、インクジェット記録装置４０は、ガイドシャフト４２に沿って走査されるキャリッジ４４に、インクを充填したインクカートリッジ４６が装着されている。インクカートリッジ４６の先端には、ヘッドチップ１０を備えたインクジェット記録ヘッド４８が一体的に設けられており、このインクカートリッジ４６をキャリッジ４４に装着すると、互いに設けられた図示しない電極部同士が接触して、インクジェット記録ヘッド４８のヘッドチップ１０は、フレキシブルケーブル５０を介しインクジェット記録装置４０の制御部と電気的に接続される。
【００３７】
インクジェット記録装置４０による記録紙Ｐに対する印字では、インクジェット記録ヘッド４８のヘッドチップ１０に設けられた複数の発熱素子２０が画像信号に応じたタイミングで個々に電力供給され発熱し、その熱エネルギーにより個別流路のインク中に発生するバブルの圧力で、複数の発熱素子２０に対応する複数のノズル３４からインク滴が吐出し記録紙Ｐに画像が記録される。
【００３８】
次に、以上説明した本実施形態の作用について説明する。
【００３９】
本実施形態のヘッドチップ１０では、発熱素子群２２が発熱素子基板１２の側端部２４まで形成されているため、従来のような発熱素子基板１０２の側端部１１４が発熱素子群１０８に対して側方へ延出されている場合に比べ、発熱素子基板１２の側端部２４の熱容量は小さくされる。これにより、印字動作時におけるヘッドチップ１０の中央部と側端部の温度差が小さくされて温度分布は均一化され、ヘッドチップ１０の中央部及び側端部の各ノズル３４からそれぞれ吐出されるインクドロップ量の差異が小さくされて、濃度ムラの少ない画像が得られる。また、1枚の記録紙Ｐに対し複数回のヘッド走査により描画する際に、ヘッドチップ１０の中央部で印字する画像領域とヘッドチップ１０の側端部で印字する画像領域との濃度差が小さくなることで、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられる。これによって、画像内に濃度が急激に変化する領域が存在しなくなり、視覚的にも濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。さらに、このヘッドチップ１０の場合、例えば、ヘッドチップの低温部やその低温部に位置する発熱素子にエネルギーが印加されることはないため、ヘッドチップ全体が過度に温度上昇することはなく、よって、画像全体の濃度上昇も抑えられる。
【００４０】
図５に、ヘッドチップ１０を用いたインクジェット記録装置４０により、図１８に示した従来の印字パターンと同じ、２５％カバレッジの均一パターンをスキャン長さ１７ｃｍで２スキャン印字した場合の濃度分布を例示する。印字動作では、従来と同様に、ヘッド走査に伴う描画が進むにつれて発熱素子群２２の発熱によるヘッドチップ１０全体の蓄熱量が増加するため、パターン画像（印字パターン５０）の濃度は、１スキャン目及び２スキャン目共に、図中の矢印Ｗで示す幅方向全域において、図中の矢印Ｓで示す走査方向の印字開始から印字終了へ向け緩やかに上昇している。但し、本実施形態のヘッドチップ１０の場合、上述したように、ヘッドチップ１０の側端部の熱容量が小さくいため、印字動作時におけるヘッドチップ１０の中央部と側端部の温度差が小さくなって温度分布は均一化され、ヘッドチップ１０の中央部及び側端部の各ノズル３４からそれぞれ吐出されるインクドロップ量の差異が小さくなる。これにより、印字パターン５０は、図示のように１スキャン目及び２スキャン目共に、中央領域の濃度（最高濃度）と幅方向端部領域の濃度（最低濃度）との濃度差が小さくなり、濃度ムラが少なくなっている。
【００４１】
そして、ヘッドチップ１０の中央部で印字する画像領域とヘッドチップ１０の側端部で印字する画像領域との濃度差が小さくなることで、１スキャン目と２スキャン目で印字した各画像の繋ぎ目５２の濃度変化が抑えられ、これによって、画像内に濃度が急激に変化する領域が存在しない、視覚的にも濃度ムラの目立たない高品質の画像となっている。さらに、ヘッド走査に伴うヘッドチップ１０全体の温度上昇は従来のヘッドチップ１００と同等であるため、パターン画像全体の濃度上昇も従来のパターン画像と同等に抑えられている。
【００４２】
図６に、本実施形態のヘッドチップ１０において発熱素子基板１２の側端２５から発熱素子群２２の側端２３までの距離（寸法Ａ）を変化させた場合と従来のヘッドチップ１００との製造難易度、及び、２５％カバレッジの均一パターンをスキャン長さ１７ｃｍで印字した場合の印字パターンの視覚濃度ムラの比較結果を示す。
【００４３】
これまでの検討では、視覚的に濃度ムラを認識しやすい光学濃度０．５〜０．７の印字パターンにおいては、その印字パターンにおける幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０１以下であれば視覚的に濃度ムラが認識されず、また濃度差が０．０１を超えて０．０２以下の範囲であっても視覚的に濃度ムラが目立たず実用上問題ないレベルであることを確認している。そのため、ここでは、濃度ムラの判定基準を濃度差０．０２とする。なお、以下の説明では、印字パターンにおける幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差を、単に「濃度差」という。また、１回のスキャンで印字パターンの濃度差が最大となるのは印字終了位置である。
【００４４】
図６に示されるように、従来のヘッドチップ１００は、図１６の寸法Ａで示した発熱素子基板１０２の側端１０３から発熱素子群１０８の側端１０９までの距離が１９４０μｍである。このヘッドチップ１００の場合、最高濃度が０．６３３で最低濃度が０．５９８となり、濃度差は０．０３５であった。この値は判定基準を上回っており、視覚的に印字パターンの濃度ムラが目立っている。
【００４５】
本実施形態のヘッドチップ１０については、寸法Ａを３２μｍ（条件１）、２５０μｍ（条件２）、５００μｍ（条件３）、６５０μｍ（条件４）、及び１０００μｍ（条件５）とした５種類の条件でそれぞれ印字パターンの濃度差を確認した。結果は、条件１が濃度差０、条件２が濃度差０．００９、条件３が濃度差０．０１６、条件４が濃度差０．０２０、条件５が濃度差０．０２６であった。したがって、条件１〜条件４のヘッドチップ１０で印字した印字パターンの濃度差が判定基準以下となり、視覚的に濃度ムラが目立たない高品質な画像となった。
【００４６】
一方、寸法Ａを小さくすると、発熱素子基板１２と流路基板１４の各側端部における接合領域が減少するため、例えば、発熱素子基板１２と流路基板１４の接合強度が十分に得られないことによる量産時の不良率増加等を招き、ヘッドチップ１０の生産性は低下する。そのため、ヘッドチップ１０の製造性（製造難易度）は寸法Ａが大きい方が良好であり、したがって、条件１〜５のヘッドチップ１０の場合、寸法Ａの大きい条件４及び条件５の方が寸法Ａの小さい条件１〜条件３よりも製造性に優れる。
【００４７】
以上の結果より、ヘッドチップ１０では、画像の濃度ムラ及び製造性の両立を考慮すると、発熱素子基板１２の側端２５から発熱素子群２２の側端２３までの距離（寸法Ａ）は６５０μｍ以下であり、好ましくは５００μｍ以下であり、より好ましくは２５０μｍ以下である。上記の距離が６５０μｍ以下であれば、濃度ムラの目立たない高品質な画像を形成できると共に製造性に優れたヘッドチップが得られる。上記の距離が５００μｍ以下であれば、より濃度ムラの目立たないより高品質な画像を形成できると共に比較的容易に製造できるヘッドチップが得られる。上記の距離が距離が２５０μｍ以下であれば、さらに濃度ムラの抑えられたさらに高品質な画像を形成できると共に比較的容易に製造できるヘッドチップが得られる。
【００４８】
また、ヘッドチップ１０では、画像の濃度ムラ及び製造性の両立を考慮すると、発熱素子基板１２の側端２５から発熱素子群２２の側端２３までの距離（寸法Ａ）は、好ましくは、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となる距離に設定し、より好ましくは濃度差が０．０１以下となる距離に設定する。上記の距離を上記の濃度差が０．０２以下となる距離に設定すれば、濃度ムラの目立たない高品質な画像を形成できると共に製造性に優れたヘッドチップが得られる。上記の距離を上記の濃度差が０．０１以下となる距離に設定すれば、より濃度ムラの目立たないより高品質な画像を形成できると共に比較的容易に製造できるヘッドチップが得られる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図７には本発明の第２の実施形態に係るヘッドチップが示されている。なお、本実施形態に係るヘッドチップ６０では、第１の実施形態に係るヘッドチップ１０及び従来のヘッドチップ１００と共通の部分に同一符合を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態に係るヘッドチップ６０が第１の実施形態に係るヘッドチップ１０と異なる点は、図７に示されるように、従来の発熱素子基板１０２とほぼ同形状の発熱素子基板６２の側端部６４に断熱構造（断熱材６８）が設けられている点である。
【００５１】
図７に示されるように、ヘッドチップ６０は、図８に示される複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎからなる発熱素子群１０８が設けられた発熱素子基板６２と、複数のノズル１１０Ａ〜１１０Ｎからなるノズル群１１２が設けられた流路基板１０４とが接合されて形成されている。発熱素子基板６２については、従来のヘッドチップ１００の発熱素子基板１０２と外形寸法が同一である。
【００５２】
この発熱素子基板６２の下面には、発熱素子基板６２の側端部６４と発熱素子群１０８との間に位置して凹部６６がそれぞれ形成されている。これら２つの凹部６６は、縦断面が矩形状とされ発熱素子基板６２の前後方向全域に形成されており、凹部６６の内側端と発熱素子群１０８の側端１０９との間には所定の間隔（距離Ｂ）が設けられている。また、凹部６６には、樹脂製の断熱材６８が埋設されている。
【００５３】
図９には、本実施形態に係るヘッドチップ６０の製造方法の概略が示されている。ヘッドチップ６０は、図９（ａ）に示す、１つの発熱素子基板１０２が備える発熱素子群１０８及び駆動回路等が複数組形成されたヒーターウエハー１２０と、図９（ｂ）に示す、１つの流路基板１０４が備える共通液室、個別流路、及びノズル群１１２等が複数組形成されたチャネルウエハー１２２とを、図９（ｃ）に示すように張り合わせ、図９（ｄ）に示すように、その接合したヒーターウエハー１２０及びチャネルウエハー１２２の裏面（ヒーターウエハー１２０側）に、ダイシングブレード７０によって上記の凹部６６を設けるための切り込み７２を形成する。続いて、切り込み７２に液状樹脂を充填し硬化させて切り込み７２内に断熱材６８を構成する樹脂層を形成する。最後に、ウエハーを図９（ｅ）に示すようにダイシングブレード１２４で切断し複数個のヘッドチップ６０（図９（ｆ））を切り出すことにより作製する。
【００５４】
次に、以上説明した本実施形態に係るヘッドチップ６０の作用について説明する。
【００５５】
本実施形態のヘッドチップ６０では、発熱素子基板６２の側端部６４と発熱素子群１０８との間に断熱構造としての断熱材６８が設けられているため、このヘッドチップ６０の印字動作では、発熱素子群１０８が発熱すると、発熱素子群１０８が設けられた発熱素子基板６２の幅方向における中央領域（図７及び図８の寸法Ｌで示された発熱領域）から側端部６４への熱伝導が断熱材６８によって遮断される。これにより、発熱素子基板６２を備えるヘッドチップ６０の幅方向における中央領域（発熱領域）の温度分布は均一化され、複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎにおける配列方向の中央側と端側に対応する各ノズル１１０Ａ〜１１０Ｎからそれぞれ吐出されるインクドロップ量の差異が小さくされて、濃度ムラの少ない画像が得られる。
【００５６】
また、このヘッドチップ６０の場合も、1枚の記録紙Ｐに対し複数回のヘッド走査により描画する際に、複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎにおける配列方向の中央側と端側に対応する各ノズル１１０Ａ〜１１０Ｎでそれぞれ印字する画像領域の濃度差が小さくなることで、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられる。これによって、画像内に濃度が急激に変化する領域が存在しなくなり、視覚的にも濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。さらに、このヘッドチップ６０の場合も、例えば、ヘッドチップの低温部やその低温部に位置する発熱素子にエネルギーが印加されることはないため、ヘッドチップ全体が過度に温度上昇すくことはなく、よって、画像全体の濃度上昇も抑えられる。
【００５７】
また、本実施形態では、発熱素子基板６２の側端部６４における流路基板１０４との接合強度を、従来のヘッドチップ１００と同等に保つことができるため、ヘッドチップ６０の製造製を良好にできる。
【００５８】
図１０に、本実施形態のヘッドチップ６０において断熱材６８の厚さｔ（凹部６６の深さ）を変化させ、２５％カバレッジの均一パターンをスキャン長さ１７ｃｍで印字した場合の印字パターンの視覚濃度ムラの判定結果を示す。ここでは、断熱材６８の材質をポリイミドとし、その物性は、熱容量が１０００Ｊ／ｋｇ・Ｋ、熱伝導率が０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ、密度が１５７０ｋｇ／ｍ3である。また、断熱材６８と発熱素子群１０８の側端１０９との距離Ｂは３２μｍとし、断熱材６８の幅Ｃは５００μｍとした。断熱材６８の厚さｔについては、５６３μｍ（条件６）、３７５μｍ（条件７）、及び３１３μｍ（条件８）の３種類とし、各条件でそれぞれ印字パターンの濃度差を確認した。なお、濃度ムラの判定基準は第１の実施形態と同じ濃度差０．０２である。
【００５９】
結果は、図１０に示されるように、条件６が濃度差０．００９、条件７が濃度差０．０１９、条件８が濃度差０．０２１であった。したがって、条件６及び条件７のヘッドチップ６０で印字した印字パターンの濃度差が判定基準以下となり、視覚的に濃度ムラが目立たない高品質な画像となった。
【００６０】
以上の結果より、発熱素子基板６２に設ける断熱構造を断熱材６８としてその厚さや幅等で規定される断熱材６８の形状、及び、断熱材６８の熱容量、熱伝導率、密度等の物性を、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となるようにすることで、このヘッドチップ６０による印字では、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられた、視覚的に濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。
【００６１】
なお、本実施形態では、発熱素子基板６２の必要強度が確保できる場合には、凹部６６に断熱材等を設けず空洞のままとしてもよい。またその場合の断熱構造は、凹部６６によって構成される。
【００６２】
（第３の実施形態）
図１１には本発明の第３の実施形態に係るヘッドチップが示されている。なお、本実施形態に係るヘッドチップ８０では、第１の実施形態に係るヘッドチップ１０及び従来のヘッドチップ１００と共通の部分に同一符合を付して説明を省略する。
【００６３】
本実施形態に係るヘッドチップ８０が第２の実施形態に係るヘッドチップ６０と異なる点は、図１１に示されるように、従来の発熱素子基板１０２とほぼ同形状の発熱素子基板８２の側端部８４における上面側に断熱構造（断熱材８８）が設けられている点である。
【００６４】
図１１に示されるように、ヘッドチップ８０は、図１２に示される複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎからなる発熱素子群１０８が設けられた発熱素子基板８２と、複数のノズル１１０Ａ〜１１０Ｎからなるノズル群１１２が設けられた流路基板１０４とが接合されて形成されている。発熱素子基板８２については、従来のヘッドチップ１００の発熱素子基板１０２と外形寸法が同一である。
【００６５】
この発熱素子基板８２の上面には、発熱素子基板８２の側端部８４と発熱素子群１０８との間に位置して凹部８６がそれぞれ形成されている。これら２つの凹部８６は、縦断面が矩形状とされ発熱素子基板８２の前後方向全域に形成されており、凹部８６の内側端と発熱素子群１０８の側端１０９との間には所定の間隔（距離Ｂ）が設けられている。また、凹部８６には、樹脂製の断熱材８８が埋設されている。
【００６６】
図１３には、本実施形態に係るヘッドチップ８０の製造方法の概略が示されている。ヘッドチップ８０は、図１３（ａ）に示す、１つの発熱素子基板１０２が備える発熱素子群１０８及び駆動回路等が複数組形成されたヒーターウエハー１２０の表面に、図１３（ｂ）に示すようにエッチング又はダイシングによって上記の凹部８６を設けるための切り込み８０を形成する。続いて、ヘッドチップ８０に液状樹脂を充填し硬化させてヘッドチップ８０内に断熱材８８を構成する樹脂層を形成する。続いて、このヒーターウエハー１２０の表面に、図１３（ｃ）に示す、１つの流路基板１０４が備える共通液室、個別流路、及びノズル群１１２等が複数組形成されたチャネルウエハー１２２を、図１３（ｄ）に示すように張り合わせ、その接合したヒーターウエハー１２０及びチャネルウエハー１２２を図１３（ｅ）に示すようにダイシングブレード１２４で切断し複数個のヘッドチップ８０（図１３（ｆ））を切り出すことにより作製する。
【００６７】
次に、以上説明した本実施形態に係るヘッドチップ８０の作用について説明する。
【００６８】
本実施形態のヘッドチップ８０では、第２実施形態のヘッドチップ６０と同様に、発熱素子基板８２の側端部８４と発熱素子群１０８との間に断熱構造としての断熱材８８が設けられているため、このヘッドチップ８０の印字動作では、発熱素子群１０８が発熱すると、発熱素子群１０８が設けられた発熱素子基板８２の幅方向における中央領域（図１１及び図１２の寸法Ｌで示された発熱領域）から側端部８４への熱伝導が断熱材８８によって遮断される。これにより、発熱素子基板８２を備えるヘッドチップ８０の幅方向における中央領域（発熱領域）の温度分布は均一化され、複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎにおける配列方向の中央側と端側に対応する各ノズル１１０Ａ〜１１０Ｎからそれぞれ吐出されるインクドロップ量の差異が小さくされて、濃度ムラの少ない画像が得られる。
【００６９】
また、このヘッドチップ８０の場合も、1枚の記録紙Ｐに対し複数回のヘッド走査により描画する際に、複数の発熱素子１０６Ａ〜１０６Ｎにおける配列方向の中央側と端側に対応する各ノズル１１０Ａ〜１１０Ｎでそれぞれ印字する画像領域の濃度差が小さくなることで、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられる。これによって、画像内に濃度が急激に変化する領域が存在しなくなり、視覚的にも濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。さらに、このヘッドチップ８０の場合も、例えば、ヘッドチップの低温部やその低温部に位置する発熱素子にエネルギーが印加されることはないため、ヘッドチップ全体が過度に温度上昇すくことはなく、よって、画像全体の濃度上昇も抑えられる。
【００７０】
また、本実施形態の場合も、発熱素子基板８２の側端部８４における流路基板１０４との接合強度を、従来のヘッドチップ１００と同等に保つことができるため、ヘッドチップ８０の製造製を良好にできる。
【００７１】
図１４に、本実施形態のヘッドチップ８０において断熱材８８の厚さｔ（凹部８６の深さ）を変化させ、２５％カバレッジの均一パターンをスキャン長さ１７ｃｍで印字した場合の印字パターンの視覚濃度ムラの判定結果を示す。この断熱材８８の材質は、第２実施形態の断熱材６８と同じポリイミドであり、その熱容量、熱伝導率、及び密度は第２実施形態と同じ値である。また、断熱材８８と発熱素子群１０８の側端１０９との距離Ｂ及び断熱材８８の幅Ｃについても、第２実施形態と同じく、距離Ｂは３２μｍとし、幅Ｃは５００μｍとした。断熱材８８の厚さｔについては、５００μｍ（条件９）、２１９μｍ（条件１０）、及び１８８μｍ（条件１１）の３種類とし、各条件でそれぞれ印字パターンの濃度差を確認した。なお、濃度ムラの判定基準は第１及び第２の実施形態と同じ濃度差０．０２である。
【００７２】
結果は、図１４に示されるように、条件９が濃度差０．０１０、条件１０が濃度差０．０２０、条件１１が濃度差０．０２１であった。したがって、条件９及び条件１０のヘッドチップ８０で印字した印字パターンの濃度差が判定基準以下となり、視覚的に濃度ムラが目立たない高品質な画像となった。
【００７３】
以上の結果より、第２の実施形態と同じく、発熱素子基板８２に設ける断熱構造を断熱材８８としてその厚さや幅等で規定される断熱材８８の形状、及び、断熱材８８の熱容量、熱伝導率、密度等の物性を、光学濃度０．５〜０．７の印字パターンを印字した場合のその印字パターンにおける幅方向に沿った最高濃度と最低濃度との濃度差が０．０２以下となるようにすることで、このヘッドチップ８０による印字では、ヘッド走査毎に印字する画像の繋ぎ目の濃度変化が抑えられた、視覚的に濃度ムラの目立たない高品質の画像が得られる。
【００７４】
なお、本実施形態の場合も、発熱素子基板８２の必要強度が確保できる場合には、凹部８６に断熱材等を設けず空洞のままとすることが可能であるが、インク漏れの防止や接合強度の確保のためには断熱材を設けた方が好ましい。
【００７５】
以上、本発明を上述した第１〜第３の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
【００７６】
例えば、第２及び第３の実施形態で説明した断熱材の材質については、ポリイミド系樹脂に限らず、エポキシ系樹脂等の他の材質が適用できる。また特に、断熱材の材質には、熱膨張が少なく、膨張率差で発熱素子基板にストレスを加えない材質のものが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヘッドチップを示した斜視図である。
【図２】図１のヘッドチップの背面側を示した斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る発熱素子基板を示した平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録装置を示した斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るヘッドチップにより印字した印字パターンを立体的に示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るヘッドチップにおいて発熱素子基板の側端から発熱素子群の側端までの距離を変化させた場合と従来のヘッドチップとの製造難易度、及び、印字パターンの視覚濃度ムラの比較結果を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るヘッドチップを示した斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る発熱素子基板を示した平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るヘッドチップの製造方法の概略を示した工程図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るヘッドチップにおいて断熱材の厚さを変化させた場合の印字パターンの視覚濃度ムラの判定結果を示した図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るヘッドチップを示した斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る発熱素子基板を示した平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るヘッドチップの製造方法の概略を示した工程図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るヘッドチップにおいて断熱材の厚さを変化させた場合の印字パターンの視覚濃度ムラの判定結果を示した図である。
【図１５】従来のヘッドチップを示した斜視図である。
【図１６】従来の発熱素子基板を示した平面図である。
【図１７】従来のヘッドチップの製造方法の概略を示した工程図である。
【図１８】従来のヘッドチップにより印字した印字パターンを立体的に示した図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０        ヘッドチップ
１２        発熱素子基板（基板）
２０Ａ〜２０Ｎ    発熱素子
２２        発熱素子群
２３        発熱素子群の側端
２４        側端部
２５        基板の側端
３４Ａ〜３４Ｎ    ノズル（インク吐出部）
３６        ノズル群
４０        インクジェット記録装置
４８        インクジェット記録ヘッド
５０        印字パターン
６０        ヘッドチップ
６２        発熱素子基板（基板）
６４        側端部
６６        凹部（断熱構造）
６８        断熱材（断熱構造）
８０        ヘッドチップ
８２        発熱素子基板（基板）
８４        側端部
８６        凹部（断熱構造）
８８        断熱材（断熱構造）
【図１】
2005066930.tif 000003
【図２】
2005066930.tif 000004
【図３】
2005066930.tif 000005
【図４】
2005066930.tif 000006
【図５】
2005066930.tif 000007
【図６】
2005066930.tif 000008
【図７】
2005066930.tif 000009
【図８】
2005066930.tif 000010
【図９】
2005066930.tif 000011
【図１０】
2005066930.tif 000012
【図１１】
2005066930.tif 000013
【図１２】
2005066930.tif 000014
【図１３】
2005066930.tif 000015
【図１４】
2005066930.tif 000016
【図１５】
2005066930.tif 000017
【図１６】
2005066930.tif 000018
【図１７】
2005066930.tif 000019
【図１８】
2005066930.tif 000020