JP2001191522A

JP2001191522A - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2001191522A
Application number: JP2000001572A
Authority: JP
Inventors: Takuma Nakamura; 琢磨中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】画像品質が低下することなくヘッドと用紙の
接触を防止できない。【解決手段】ヘッド６の複数のノズル４１は中央のノ
ズルから左右にノズルピッチｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、
……ｎｍ（ｎ１＞ｎ２＞ｎ３＞ｎ４……＞ｎｍ）で配置
し、両端部に行くに従って漸次狭くなる配置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッド及
びインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジ
ェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、この
ノズルが連通するインク流路（加圧液室、圧力室、吐出
室、液室等とも称される。）と、インク流路内のインク
を加圧する圧電素子などの電気機械変換素子、或いはヒ
ータなどの電気熱変換素子、若しくはインク流路の壁面
を形成する振動板とこれに対向する電極からなるエネル
ギー発生手段とを備えたインクジェットヘッドを用い
て、インクジェットヘッドからインク（液滴）を吐出さ
せることで記録媒体（以下「用紙」と称する。）に画像
を記録する。

【０００３】ところが、インクジェット記録装置におい
ては、インク滴を用紙に着弾させて記録を行うため、用
紙にインクが浸透することによって膨潤し、反ったり膨
らんだりするいわゆるコックリングが生じて、ヘッドと
用紙との間のギャップ（ヘッドギャップ）が変化し、イ
ンク滴着弾位置にずれが生じて画質が低下したり、用紙
とヘッドが接触して、画像が汚れたり、ノズルの目詰ま
りを起こしてしまう。特に、高密度高速記録のためのノ
ズル数が増加しており、一度に吐出着弾されるインク量
も増加しているために、コックリングが大きくなる傾向
にある。

【０００４】そこで、一般に、従来のインクジェット記
録装置においては、ヘッドとこれに対向してヘッドに対
して平行に用紙を案内するリブを有するガイド部材とを
備え、ガイド部材に搬送ローラで用紙を送り出すことに
よって、ヘッドギャップが一定になるように規定し、イ
ンク着弾によるコックリングをガイド部材のリブ間に逃
がすことによって、コックリングに伴なうヘッドと用紙
の接触を防止するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながた、上述し
た従来のインクジェット記録装置のように、リブを有す
るガイド部材でヘッド下方で用紙を案内し、膨潤した用
紙をリブ間に逃がすようにした場合、リブ間に逃げた部
分でヘッドと用紙との間のギャップに狂いが生じて、画
質が低下することになるという課題は解決されていな
い。

【０００６】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、画像品質を低下することなくヘッドと用紙との
接触を防止できるインクジェットヘッド及びインクジェ
ット記録装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るインクジェットヘッドは、複数のノズ
ルの間隔が二種類以上ある構成としたものである。

【０００８】ここで、ノズルの間隔は特定のノズルを中
心として両端側に漸次狭くなることが好ましい。また、
ノズルの間隔は液滴が着弾したときのドットピッチが等
間隔になる間隔であることが好ましい。

【０００９】本発明に係るインクジェット記録装置は、
ノズルの間隔が二種類以上あるインクジェットヘッドを
備えたものである。

【００１０】ここで、ノズルの間隔は特定のノズルを中
心として両端側に漸次狭くなることが好ましい。また、
液滴が着弾する記録媒体を円筒状部材に巻き付けて搬送
し、インクジェットヘッドのノズルの間隔が液滴が記録
媒体に着弾したときのドットピッチが等間隔になる間隔
であることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るインクジ
ェットヘッドを備えたインクジェット記録装置の機構部
の概略構成図、図２は図１の要部側面説明図である。

【００１２】両側の側板１，２間に主支持ガイドロッド
３及び従支持ガイドロッド４を略水平な位置関係で横架
し、これらの主支持ガイドロッド３及び従支持ガイドロ
ッド４でキャリッジ５を主走査方向に摺動自在に支持し
ている。

【００１３】キャリッジ５には、それぞれイエロー
（Ｙ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、シアン（Ｃ）イ
ンク、ブラック（Ｂｋ）インクをそれぞれ吐出する４個
のヘッド６ｙ，６ｍ，６ｃ，６ｋを、その吐出面（ノズ
ル面）６ａを下方に向けて搭載し、またキャリッジ５に
はヘッド６（符号「６」は、「６ｙ，６ｍ，６ｃ，６
ｋ」のいずれか又は総称である。）の上側に４個のヘッ
ド６に各々インクを供給するための各色のインク供給体
である４個のインクカートリッジ７（符号「７」は、
「７ｙ，７ｍ，７ｃ，７ｋ」のいずれか又は総称）を交
換可能に搭載している。

【００１４】そして、キャリッジ５は主走査モータ８で
回転される駆動プーリ（駆動タイミングプーリ）９と従
動プーリ（アイドラプーリ）１０との間に張装したタイ
ミングベルト１１に連結して、主走査モータ８を駆動制
御することによってキャリッジ５、即ち４個のヘッド６
を主走査方向に移動するようにしている。

【００１５】一方、側板１，２をつなぐ底板１２上に立
設したサブフレーム１２，１３間には、図２にも示すよ
うに、ヘッド６に対向する位置に、用紙１４を巻き付け
て主走査方向と直交する副走査方向に送るための円筒状
部材であるプラテンローラ１５を回転自在に保持してい
る。このプラテンローラ１５にはヘッド６を挟んで用紙
搬送方向上流側及び下流側にそれぞれ用紙１４をプラテ
ンローラ１５に押し付ける押し付けローラ１６，１７を
配置している。

【００１６】そして、サブフレーム１３側方に副走査モ
ータ１８を配設し、この副走査モータ１８の回転をプラ
テンローラ１５に伝達するために、副走査モータ１８の
回転軸に固定したギヤ１９とプラテンローラ１５の軸に
固定したギヤ２０とを備えている。

【００１７】さらに、側板１とサブフレーム１２との間
には、ヘッド６の信頼性維持回復機構（以下、「サブシ
ステム」という。）２１を配置している。サブシステム
２１は、各ヘッド６の吐出面をキャッピングする４個の
キャップ手段２２をホルダ２３で保持し、このホルダ２
３をリンク部材２４で揺動可能に保持して、キャリッジ
５の主走査方向の移動でホルダ２３に設けた係合部２５
にキャリッジ５が当接することで、キャリッジ５の移動
に従ってホルダ２３がリフトアップしてキャップ手段２
２でヘッド６の吐出面６ａをキャッピングし、キャリッ
ジ５が印写領域側へ移動することで、キャリッジ５の移
動に従ってホルダ２３がリフトダウンしてキャップ手段
２２がヘッド６の吐出面６ａから離れるようにしてい
る。

【００１８】なお、キャップ手段２２は、それぞれ吸引
チューブ２６を介して吸引ポンプ２７に接続すると共
に、大気開放口を形成して、大気開放チューブ及び大気
開放バルブを介して大気に連通している。また、吸引ポ
ンプ２７は吸引した廃液（廃インク）をドレインチュー
ブ２８等を介して廃液貯留槽に排出する。

【００１９】さらに、ホルダ２３の側方には、ヘッド６
の吐出面６ａをワイピングする繊維部材、発泡部材或い
はゴム等の弾性部材からなるワイピング手段であるワイ
パブレード３０をブレードアーム３１に取付け、このブ
レードアーム３１は揺動可能に軸支し、図示しない駆動
手段で回動されるカムの回転によって揺動させるように
している。

【００２０】このように構成したこの記録装置では、ヘ
ッド６（キャリッジ５）を主走査方向に移動走査させな
がら、用紙１４をプラテンローラ１５で副走査方向に搬
送して、各ヘッドのノズルから所要の色のインク滴を吐
出させることによって、用紙１６上に所要のカラー画像
（モノクロ画像を含む。）を記録する。

【００２１】この場合、用紙１４をプラテンローラ１５
に巻き付けた状態（用紙１４がプラテンローラ１５の周
面に倣った状態）でヘッド６からのインク滴を着弾させ
て印字（記録）するので、用紙１４にはテンションがか
かり、コシが付いているので、インク滴に着弾によるコ
ックリングが起き難くなり、仮に、コックリングが起き
たとしてもローラ１５に巻き付いているので、用紙１４
が膨らみヘッド６に擦れてしまうことが防止される。

【００２２】ここで、用紙１４をプラテンローラ１５の
周面に倣わせた状態でインク滴を着弾させるとき、ヘッ
ド６のノズルの間隔（ノズルピッチ）が従来のインクジ
ェットヘッドのように等間隔であると、用紙上でのンク
滴着弾位置が不等間隔になる。

【００２３】そこで、このインクジェット記録装置にお
けるヘッド６においては、図３に示すように、インク滴
を吐出する複数のノズル４１を２種類以上のノズルピッ
チ（ノズル４１の間隔）ｎで配置している。すなわち、
複数のノズル４１は中央のノズルから左右にノズルピッ
チｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４、……ｎｍ（ｎ１＞ｎ２＞ｎ
３＞ｎ４……＞ｎｍ）で配置し、両端部に行くに従って
漸次狭くなる配置としている。

【００２４】このとき、ノズルピッチｎ１〜ｎｍは、図
４に示すように、プラテンローラ１５に巻き付け搬送さ
れる用紙上でのインク滴着弾位置の間隔（ドットピッ
チ）が等間隔になる、つまり、各インク滴着弾位置とプ
ラテンローラ１５の中心Ｏとを結ぶ線間の角度θが一定
になるピッチとしている。

【００２５】すなわち、ノズルピッチｎは、ｎ１＝ｓｉ
ｎθ、ｎ２＝（ｓｉｎ２θ−ｓｉｎθ）、ｎ３＝（ｓｉ
ｎ３θ−ｓｉｎ２θ）、ｎ４＝（ｓｉｎ４θ−ｓｉｎ３
θ）、……、ｎｍ＝（ｓｉｎｍθ−ｓｉｎ（ｍ−１）
θ）で求められる値とし、中心から両側に向かってピッ
チが狭くなる。

【００２６】したがって、ヘッド６のノズル４１から吐
出するインク滴は用紙１４上で等間隔で着弾することに
なり、画像品質が低下することがなくなる。

【００２７】このように、液滴を吐出する複数のノズル
の間隔が二種類以上ある構成とすることにより、用紙を
円筒状部材の周面に倣わせた状態でインク滴着弾位置を
等間隔にすることができ、画像品質を低下させることな
く用紙のコックリングやこれに伴うヘッドと用紙の接触
を防止することができるようになる。したがって、ノズ
ルの間隔は特定のノズルを中心として両端側に漸次狭く
なることが好ましく、特にノズルの間隔は液滴が着弾し
たときのドットピッチが等間隔になる間隔であることが
好ましい。

【００２８】したがって、また、インクジェット記録装
置としては、液滴が着弾する記録媒体を円筒状部材に巻
き付けて搬送し、液滴が記録媒体に着弾したときのドッ
トピッチが等間隔になるノズルピッチを有するインクジ
ェットヘッドを用いることで、画像品質を低下させるこ
となく用紙のコックリングやこれに伴うヘッドと用紙の
接触を防止することができる。

【００２９】ここで、インクジェットヘッドの具体的な
一例について図５乃至図８を参照して説明する。なお、
図５は本発明を適用した静電型インクジェットヘッドの
分解斜視説明図、図６は同ヘッドの透過状態で示す上面
説明図、図７は同ヘッドの液室長辺方向に沿う模式的断
面説明図、図８は同ヘッドの液室短辺方向に沿う模式的
断面説明図である。

【００３０】このインクジェットヘッドは、インク流路
形成部材である振動板／液室基板５１と、振動板／液室
基板５１の下側に設けた電極基板５３と、振動板／液室
基板５１の上側に設けたノズル板５４とを備え、複数の
ノズル５５、各ノズル５５が連通するインク流路である
液室（吐出室）５６、液室５６に流体抵抗部となるイン
ク供給路５７を介して連通する共通インク室５８などを
形成している。

【００３１】振動板／液室基板５１には、液室５６及び
この液室５６の底部となる振動板６０、各液室５６を隔
てる隔壁６１を形成する凹部、共通インク室５８を形成
する凹部などを形成している。このような振動板／液室
基板５１は、例えばシリコン基板に振動板となる厚み
（深さ）にボロンなどの不純物を拡散し、この不純物拡
散層をエッチングストップ層として異方性エッチングを
行って液室５６となる凹部等を形成することで得られ
る。

【００３２】電極基板５３には、凹部６４を形成して、
この凹部６４の底面に振動板６０に所定のギャップ６６
を置いて対向する電極６５を形成し、この電極６５と振
動板６０によって、振動板６０を変位させて液室５６の
内容積を変化させるアクチュエータ部を構成している。
この電極基板５３の電極６５上には振動板６０との接触
によって電極６５が破損するのを防止するためのＳiＯ₂
などの絶縁層６７を成膜している。なお、電極６５を電
極基板６３の端部付近まで延設して外部駆動回路と接続
手段を介して接続するための電極パッド部６５ａを形成
している。

【００３３】この電極基板５３は、ガラス基板、また表
面に熱酸化膜５３ａを形成したＳｉ基板上に、ＨＦ水溶
液などでエッチングにより凹部６４を形成し、この凹部
６４に窒化チタンなどの高耐熱性を有する電極材料をス
パッタ、ＣＶＤ、蒸着などの成膜技術で所望の厚さに成
膜し、その後、フォトレジストを形成してエッチングす
ることにより、凹部６４にのみ電極６５を形成したもの
である。この電極基板５３と振動板／液室基板５１とは
陽極接合、直接接合などのプロセスで接合している。

【００３４】ノズル板５４にはノズル５５及び液室５６
と共通インク室５８との間のインク供給路５７となる溝
部及び図示しないヘッド外部のインクタンクと接続する
ためのインクタンク接続口６９も形成している。

【００３５】ここで、このノズル板５４の各ノズル５５
のノズルピッチは、前述したように不等間隔とし、中心
のノズルから両端のノズルに向かってノズルピッチが漸
次狭くなるように、好ましくは、用紙を搬送するプラテ
ンローラの周面におけるドットピッチが等間隔になるピ
ッチで形成する。したがって、各ノズル５５のノズルピ
ッチが変化することに対応して、振動板／液室基板５１
の液室５６も不等間隔で形成することになる。

【００３６】このインクジェットヘッドにおいては、振
動板６０と電極６５との間（いずれかを共通電極、他方
を個別電極とする。）に駆動電圧を印加することによっ
て充電して、静電力によって振動板６０を電極６５側に
変形させ、続いて振動板６０と電極６５間の電荷を放電
させることによって振動板６０が復帰変形して、液室５
６の内容積（体積）／圧力が変化することによって、ノ
ズル５５からインク滴が吐出され、インク供給路５７を
通じて共通インク室５８からインクが補充される。な
お、この場合、振動板６０を電極６５に当接させない非
当接駆動方式、あるいは振動板６０を電極６５に当接さ
せる当接駆動方式のいずれの方式でも駆動することがで
きる。

【００３７】本発明に係るインクジェットヘッドはノズ
ルピッチが等間隔でなく、アクチュエータ部も不等間隔
で配置しなければならないため、特に上記のような静電
型インクジェットヘッドに適用し、振動板／液室基板を
Ｓi基板で形成することにより、容易にノズルピッチが
不等間隔のヘッドを製作することができる。

【００３８】なお、用紙を円筒状部材の周面に倣わせて
搬送しながら印字を行う場合、ヘッドの各ノズルと用紙
までの距離が一定でなくなるので、各ノズルからのイン
ク滴吐出速度が一定であれば、インク滴の飛翔時間（着
弾するまでの時間）にも差が生じることになるが、飛翔
時間を一定にするのであれば、各ノズルからのインク滴
吐出速度を飛翔距離に応じて変化させればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るイン
クジェットヘッドは、複数のノズルの間隔が二種類以上
ある構成としたので、画像品質を低下させることなく用
紙とヘッドとの接触を回避することができるようにな
る。

【００４０】ここで、ノズルの間隔は特定のノズルを中
心として両端側に漸次狭くなることで、用紙を円筒状部
材の巻き付けて搬送する場合にドットピッチを等間隔に
することができるようになる。特に、ノズルの間隔は液
滴が着弾したときのドットピッチが等間隔になる間隔で
あることが好ましく、これにより用紙を円筒状部材の巻
き付けて搬送する場合にドットピッチが等間隔になる。

【００４１】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、ノズルの間隔が二種類以上あるインクジェットヘ
ッドを備えたので、用紙を円筒状部材に巻きつけて搬送
することが可能になり、画像品質を低下させることなく
用紙とヘッドとの接触を回避することができるようにな
る。

【００４２】ここで、ノズルの間隔は特定のノズルを中
心として両端側に漸次狭くなるようにすることで、用紙
を円筒状部材に巻きつけて搬送するときにドットピッチ
を等間隔にすることができる。特に、液滴が着弾する記
録媒体を円筒状部材に巻き付けて搬送し、インクジェッ
トヘッドのノズルの間隔が液滴が記録媒体に着弾したと
きのドットピッチが等間隔になる間隔とすることによ
り、画像品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットヘッドを備えたイ
ンクジェット記録装置の機構部の概略構成図

【図２】図１の要部側面説明図

【図３】同インクジェットヘッドの平面説明図

【図４】同じくインクジェットヘッドのノズルピッチの
説明に供する説明図

【図５】本発明を適用した静電型インクジェットヘッド
の分解斜視説明図

【図６】同ヘッドの透過状態で示す上面説明図

【図７】同ヘッドの液室長辺方向に沿う模式的断面説明
図

【図８】同ヘッドの液室短辺方向に沿う模式的断面説明
図

【符号の説明】

５…キャリッジ、６…ヘッド、１４…用紙、１５…プラ
テンローラ、４１…ノズル、５１…振動板／液室基板、
５３…電極基板、５４…ノズル板、５５…ノズル、５６
…液室、６０…振動板、６５…電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出する複数のノズルを有するイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ノズルの間隔が二種
類以上あることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記ノズルの間隔は特定のノズルを中心とし
て両端側に漸次狭くなることを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
【請求項３】請求項１又は２に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記ノズルの間隔は前記液滴が着弾し
たときのドットピッチが等間隔になる間隔であることを
特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】液滴を吐出する複数のノズルを有するイ
ンクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置
において、前記インクジェットヘッドは前記ノズルの間
隔が二種類以上あることを特徴とするインクジェット記
録装置。
【請求項５】請求項４に記載のインクジェット記録装
置において、前記ノズルの間隔は特定のノズルを中心と
して両端側に漸次狭くなることを特徴とするインクジェ
ット記録装置。
【請求項６】請求項４又は５に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記液滴が着弾する記録媒体を円筒状
部材に巻き付けて搬送し、前記インクジェットヘッドの
ノズルの間隔は前記液滴が記録媒体に着弾したときのド
ットピッチが等間隔になる間隔であることを特徴とする
インクジェット記録装置。