JP2004009660A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙の詰まりやインクジェットヘッドの故障の少ないインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】本発明のインクジェット記録装置は、複数のインクジェットヘッド２を用紙搬送方向に並べて設けている。それぞれのインクジェットヘッド２は、流路ユニット２０と、前記流路ユニット２０に接着されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、を有する。流路ユニット２０は複数のプレートが積層されてなるものであって、一端を吐出ノズルに、他端をインク供給源にそれぞれ接続した複数の圧力室が形成されている。この構成で、用紙搬送方向の最も上流側以外に位置する前記インクジェットヘッド２の、前記吐出ノズルを有するノズルプレート２９は、その用紙搬送方向の上流側の端部に折り曲げ部５０を有する。
【選択図】　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを印字面に噴射することで所望の画像を形成するインクジェット記録装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置のインクジェットヘッドには、インクタンク等のインク供給源から複数の圧力室に一端側から分配し、各圧力室に選択的に圧力を付与することで、圧力室の他端側に接続されるノズル孔からインクを吐出するものが知られている。そして、圧力室に選択的に圧力を付与するための手段としては、例えば、シート状の圧電セラミック層が積層されたアクチュエータユニットがある。
かかるインクジェットヘッドの一例として、例えば、特開平４−３４１８５２号公報に開示されるものがある。
【０００３】
そして、上述のようなインクジェットヘッドを、用紙搬送方向に複数並べて設けた構成のインクジェット記録装置が知られている。この構成は例えば、それぞれのインクジェットヘッドに異なる色のインクを供給してカラー印字を行わせる際に有効である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述のようなインクジェット記録装置では、記録媒体である用紙が、その先頭側から順次当該ヘッドに対向する位置に搬送されつつ印刷が行われることが一般的である。
しかしながら、ノズルプレートの近くを搬送される用紙の先頭が何らかの原因で反りを生じ、用紙搬送経路から外れてヘッドとヘッドとの隙間に入り込んでしまう場合がある。かかる場合には、用紙の搬送時に紙詰まりを起こしたり、ヘッドが故障したりするという不具合があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、一端を吐出ノズルに、他端をインク供給源にそれぞれ接続した複数の圧力室を形成する、複数のプレートが積層されてなる流路ユニットと、前記流路ユニットに接着されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、を有するインクジェットヘッドを、用紙搬送方向に複数並べて設けたインクジェット記録装置であって、用紙搬送方向の最も上流側以外に位置する前記インクジェットヘッドの、前記吐出ノズルを有するノズルプレートは、その用紙搬送方向の上流側端部に折り曲げ部を有するものである。
【０００７】
請求項２においては、前記折り曲げ部は、その部分が設けられているインクジェットヘッドに用紙搬送方向上流側で隣接するインクジェットヘッドのノズルプレートと、位置的に重なる部分を有するものである。
【０００８】
請求項３においては、前記折り曲げ部は、その折り目の位置にハーフエッチング処理がされているものである。
【０００９】
請求項４においては、前記ノズルプレートは、前記流路ユニットを構成するプレートのうちノズルプレートに用紙搬送経路と反対側で隣接するプレートの端縁から真っ直ぐに突出する第一の部分と、該第一の部分に屈曲部を介して連続して前記折り曲げ部を構成する第二の部分と、を有するように構成されているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）の全体的な構成を示した側面図である。
図２はインクジェットヘッドが並べて設けられた状態を示す底面図、図３はインクジェットヘッドの側面拡大図である。図４は、流路ユニット内のインク流路を示す、インクジェットヘッド本体の断面図である。
図５は図３におけるノズルプレート折り曲げ部の拡大図であり、図６は用紙の反った先頭部が折り曲げ部によって案内される様子を示した図である。
図７はノズルプレートが位置的な重なりを有するように構成した変形例を示す図である。
【００１１】
図１には、本実施形態のインクジェットヘッド２を四つ備えるカラーインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）１の概略構成が示される。このプリンタ１は、図中左方に給紙部１１が、図中右方に排紙部１２が、それぞれ構成され、給紙部１１から排紙部１２に向かって流れる用紙搬送経路が装置内部に形成されている。
【００１２】
上記用紙搬送経路の具体的な構成を説明する。
前記給紙部１１のすぐ下流側には用紙送りローラ５・５が備えられて、画像記録媒体たる用紙を図中左方から右方へ送るように構成されている。用紙搬送経路の中間部においては、二つのベルトローラ６・７と、両ローラ６・７間に掛け渡されるように巻回されたループ状の搬送ベルト８を備える。搬送ベルト８の外周面（搬送面）にはシリコーン処理が施されており、前記送りローラ５・５によって搬送されてくる用紙を、搬送ベルト８上側の搬送面にその粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ６の駆動によって下流側（右方）に向けて搬送できるようになっている。
なお、符号９は押さえ部材であって、搬送ベルト８上の用紙が搬送面から浮かないように、搬送ベルト８の搬送面に用紙を押し付けて搬送面上に確実に粘着させるためのものである。
【００１３】
搬送ベルト８の図中右方には剥離機構１０が設けられており、搬送ベルト８の搬送面に粘着されている用紙を当該搬送面から剥離して、右方の排紙部１２へ向けて送るように構成されている。
【００１４】
プリンタ１のインクジェットヘッド２は、四色のインク（マゼンタ，イエロー，ブルー，ブラック）に対応して、用紙搬送方向に沿って四つ並べて設けられている。インクジェットヘッド２はその下面側から見た図である図２に示すように、用紙搬送方向に垂直な長手方向を有する細長い長方形状とされるとともに、その下面に取り付けられるヘッド本体１８には、インクを下方に向けて噴射するための微小径の吐出ノズル（以下「ノズル」と称する）１３を多数並べて形成している。
インクジェットヘッド２は、その下面が前記搬送ベルト８の搬送面との間に少量の隙間を形成しながら配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト８上を搬送される用紙は四つのインクジェットヘッド２のヘッド本体１８のすぐ下方側を順に通過し、この用紙の上面（印字面）に向けて前記ノズル１３から各色のインクを噴射することで、所望のカラー画像を形成できるようになっている。
【００１５】
インクジェットヘッド２部分の側面拡大図が図３に示され、このインクジェットヘッド２は、プリンタ１側に設けられている適宜の部材１４に対し、ホルダ１５を介して取り付けられる。このホルダ１５は、側面視で垂直部１５ａと水平部１５ｂとを有する逆「Ｔ」字状に形成されており、垂直部１５ａがネジ１６によりプリンタ本体側に取り付けられる一方で、水平部１５ｂの下面には、スペーサ部材４０を介して、ベースブロック１７及びヘッド本体１８を固定する構成となっている。
ベースブロック１７は図３に示すように平板積層構造とされ、その内部には、図示せぬインク供給源からヘッド本体１８のインク供給口１８ａへインクを導くためのインク流路１７ａが形成されている。
【００１６】
次に、インクジェットヘッド２の主要部をなすヘッド本体１８の構成を説明する。
ヘッド本体１８は、多数の圧力室や前記ノズル１３が形成された流路ユニット２０と、その上面に並べて接着される複数の台形平板状のアクチュエータユニット１９と、によりなる。
流路ユニット２０は図４に示すように、上から順に九枚の薄い金属平板２１〜２９を積層した構造とされている。上から数えて第５〜第７層の平板２５〜２７に跨るようにしてマニホールド流路３０が形成され、この流路３０が前述のインク供給口１８ａに連通している。直ぐ上に位置する第４層の平板２４には連絡孔３１が形成され、この連絡孔３１が、第３層の平板２３に形成された絞り部３２に接続している。
【００１７】
絞り部３２は、第２層の平板２２に形成された連通孔３３を介して、第１層の平板２１に形成される圧力室３４の一端に連通する。この圧力室３４は、上記のアクチュエータユニット１９の駆動を受けてインクに圧力を与えるためのものであり、多数のノズル１３のそれぞれに対応して一つずつ設けられている。圧力室３４の他端は、第２〜第８層の平板に貫通して形成したノズル連絡孔３５を介して、第９層の平板（ノズルプレート）２９に形成されたノズル１３に接続されている。
【００１８】
以上の構成でインクは、前記インク供給源からベースブロック１７内のインク流路１７ａを経由し、前述のインク供給口１８ａから導入され、流路ユニット２０内のマニホールド流路３０に至る。そして、連絡孔３１から絞り部３２・連通孔３３を経由して圧力室３４に供給されたインクは、後述のアクチュエータユニット１９の駆動によって圧力を付与され、ノズル連絡孔３５を経由してノズル１３に至り噴射される。
【００１９】
なお、前述のマニホールド流路３０や圧力室３４や絞り部３２や孔３１・３３・３５等は、各平板２１〜２８にエッチング又はレーザーで形成されており、またノズルプレート２９のノズル１３はプレス加工又はレーザー加工により形成されている。
【００２０】
アクチュエータユニット１９についてその概略を説明する。このアクチュエータユニット１９は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなる薄い圧電シートを複数枚重ねるとともに、薄いＡｇ−Ｐｄ系の金属材料からなる電極膜を圧電シート間に介在させることで、前記圧力室３４のそれぞれに対応して活性部が一つずつ形成される構成となっている。
この構成において、対となる電極間に電位差が与えられることで、当該活性部が前記圧力室３４側に凸となるように変形する。この結果、圧力室３４の容積が縮小されて、圧力室３４内部のインク噴射のための圧力が与えられる。
【００２１】
図４に示すように、アクチュエータユニット１９の上面にはフレキシブルフラットケーブル４１の一端が接着されており、このケーブル４１は図３に示すようにヘッド本体１８から引き出されて、屈曲されながら上側に延出されている。このフレキシブルフラットケーブル４１内の導線を介して、前記アクチュエータユニット１９の前述の電極が、印字制御のための図示しないドライバＩＣと電気的に接続される。
なお、符号４２はヘッド本体１８の側部を覆うように盛られたシリコーン系の接着剤であり、フレキシブルフラットケーブル４１が引き出される部分で強く屈曲されないよう保護するとともに、アクチュエータユニット１９の部分にインク等が侵入するのを防止する役割を果たす。
【００２２】
そして本発明においては、四つのインクジェットヘッド２を用紙搬送経路上流側から順に第１，第２，・・・としたときに、第２〜第４のインクジェットヘッド（即ち、用紙搬送方向の最も上流側以外のインクジェットヘッド）２については、前述のノズル１３を有するノズルプレート（第９層の平板）２９が、その用紙搬送方向の上流側の端縁全体にわたって、用紙搬送経路から離れる方向に曲げ加工が施されて、折り曲げ部５０を形成している。なお、用紙搬送方向の最も上流側のインクジェットヘッド２については、前記曲げ加工が施されていても施されていなくてもよい。
より具体的には、第２〜第４のインクジェットヘッド２における前記ノズルプレート２９は、用紙搬送経路と反対側で当該ノズルプレート２９に隣接するプレート（即ち、第８層の平板）２８の端縁から該第８層の平板２８と平行な方向に突出する第一の部分６１と、該第一の部分６１に屈曲部６０を介して連続する第二の部分６２と、を有するように構成し、当該第二の部分６２が前記折り曲げ部５０となるように構成しているのである。
【００２３】
この構成において図６に示すように、ノズルプレート２９のすぐ下側を搬送される用紙７０の先頭側７０ａに吸湿や巻き癖などの何らかの原因による反りが発生し、当該先頭側７０ａが搬送ベルト８の搬送面から剥がれて浮く形となって、互いに隣接するインクジェットヘッド２とインクジェットヘッド２との隙間（ノズルプレート２９とノズルプレート２９との隙間）に入り込もうとした場合を考える。
この場合であっても、用紙７０が搬送ベルト８で引き続いて搬送されるに伴い、ノズルプレート２９とノズルプレート２９との間に入り込もうとした当該用紙７０の先頭側７０ａは、前記折り曲げ部５０の下面に当接しながら滑る形となって、ノズルプレート２９の下面側に戻るように（用紙搬送経路に戻るように）自然に案内される。従って、用紙７０の搬送途中で紙詰まりを起こしたり、インクジェットヘッド２が故障したりするのを未然に防止することができる。
【００２４】
なお、図７の変形例のように、ノズルプレート２９の前記折り曲げ部５０が、当該インクジェットヘッド２に用紙搬送方向上流側で隣接するインクジェットヘッド２のノズルプレート２９と、位置的に重なる部分（符号Ｌの部分）を有するように構成することが望ましい。この構成とすれば、用紙７０の反りの度合いが強くその先頭側７０ａが垂直に上を向くような場合でも、ノズルプレート２９とノズルプレート２９との間に当該先頭側７０ａが入り込むことが確実に防止されるからである。
【００２５】
そして、前述の折り曲げ部５０の折り目（前記屈曲部６０）に当たる位置には、ノズルプレート２９の上面にハーフエッチングにより直線状の溝加工が施されている。これによって、上記溝に沿って折り曲げ加工をすれば容易にかつ正確に折り曲げることができ、折り目部分の仕上がりも美麗である。
本実施形態ではノズルプレート２９にノズル１３をプレス加工により形成しているが、他の平板と貼り合わせて接着するための接着剤の逃げとなる逃げ溝はノズルプレート２９にエッチングで形成しており、前記折り目部分の溝は、この逃げ溝と同時にノズルプレート２９に併せて形成することで、製造工数を低減している。勿論、ノズル１３をエッチングによりノズルプレート２９に形成する場合には、ノズル１３と同時に前記溝を併せて形成すれば、同様に製造工数を低減することができる。
【００２６】
更には、前述のノズルプレート２９は、前記流路ユニット２０を構成するプレート２１〜２９のうちノズルプレート２９に用紙搬送経路と反対側で隣接するプレート（即ち、第８層の平板）２８の端縁から真っ直ぐに突出する第一の部分６１と、該第一の部分６１に屈曲部６０を介して連続して前記折り曲げ部５０を構成する第二の部分６２と、を有するように構成されている。即ち、屈曲部６０の位置を第８層の平板２８の端縁に一致させず、第一の部分６１の幅だけ真っ直ぐに突出させてから折り曲げ部５０を形成させるようにしているのである。
こうすることで、第８層の平板２８のノズルプレート２９に対する貼り位置を合わせるために、その位置をズラして調整するための遊び部分（マージン）が、前記第一の部分６１として確保される。従って、第８層の平板２８の端部が第二の部分６２（折り曲げ部５０）と干渉してノズルプレート２９との位置合わせができない事態を回避できる。
【００２７】
以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
例えば本実施形態ではインクジェットヘッド２は四つ並べて設けたものとしているが、これに限定するものではなく、複数並べて設けるものであればインクジェットヘッド２は２つあるいは３つでもよいし、あるいは５つ以上配置しても構わない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下のような効果を奏する。
【００２９】
請求項１に示す如く、一端を吐出ノズルに、他端をインク供給源にそれぞれ接続した複数の圧力室を形成する、複数のプレートが積層されてなる流路ユニットと、前記流路ユニットに接着されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、を有するインクジェットヘッドを、用紙搬送方向に複数並べて設けたインクジェット記録装置であって、用紙搬送方向の最も上流側以外に位置する前記インクジェットヘッドの、前記吐出ノズルを有するノズルプレートは、その用紙搬送方向の上流側端部に折り曲げ部を有するので、
ノズルプレートの用紙搬送方向の上流側に折り曲げ部が設けられているため、ノズルプレートの近くを搬送される用紙の先頭が用紙搬送経路から外れてヘッドとヘッドとの隙間（ノズルプレートとノズルプレートとの隙間）に入り込もうとしても、その先頭は前記折り曲げ部によって、ノズルプレートの下面側に戻るように（用紙搬送経路に戻るように）案内される。従って、用紙の搬送時に紙詰まりを起こしたり、ヘッドが故障したりするのを未然に防止することができる。
【００３０】
請求項２に示す如く、前記折り曲げ部は、その部分が設けられているインクジェットヘッドに用紙搬送方向上流側で隣接するインクジェットヘッドのノズルプレートと、位置的に重なる部分を有するので、
用紙がノズルプレートとノズルプレートとの間に入り込むことが一層確実に防止される。
【００３１】
請求項３に示す如く、前記折り曲げ部は、その折り目の位置にハーフエッチング処理がされているので、
折り目部分にハーフエッチング処理がされているため、ノズルプレートを意図した折り目位置で正確に折り曲げることができ、折り目部分もきれいである。また、ノズルプレートにノズルを形成するためにエッチングを用いる場合は、ノズルと同時に折り目部分も同時に形成できるため、工数も少なくて済む。
【００３２】
請求項４に示す如く、前記ノズルプレートは、前記流路ユニットを構成するプレートのうちノズルプレートに用紙搬送経路と反対側で隣接するプレートの端縁から真っ直ぐに突出する第一の部分と、該第一の部分に屈曲部を介して連続して前記折り曲げ部を構成する第二の部分と、を有するように構成されているので、前記第一の部分を設けることで、ノズルプレートに他のプレートを積層させる際の位置合わせを容易に行うことができる。
即ち、この構成によれば、ノズルプレートに前記内側で隣接するプレートのノズルプレートに対する貼り位置を合わせるために、隣接する側のプレートをノズルプレートに対して位置をズラして調整するための遊び部分（マージン）が、前記第一の部分として確保される。従って、隣接する側のプレートの端部が第二の部分（折り曲げ部）と干渉してノズルプレートとの位置合わせができない事態を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）の全体的な構成を示した側面図。
【図２】インクジェットヘッドが並べて設けられた状態を示す底面図。
【図３】インクジェットヘッドの側面拡大図。
【図４】流路ユニット内のインク流路を示す、インクジェットヘッド本体の断面図。
【図５】図３におけるノズルプレート折り曲げ部の拡大図。
【図６】用紙の反った先頭部が折り曲げ部によって案内される様子を示した図。
【図７】ノズルプレートが位置的な重なりを有するように構成した変形例を示す図。
【符号の説明】
１　インクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）
１３　ノズル（吐出ノズル）
１９　アクチュエータユニット
２０　流路ユニット
２９　ノズルプレート
３４　圧力室
５０　折り曲げ部
６１　第一の部分
６２　第二の部分

Claims (4)

1. 一端を吐出ノズルに、他端をインク供給源にそれぞれ接続した複数の圧力室を形成する、複数のプレートが積層されてなる流路ユニットと、
   前記流路ユニットに接着されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、
   を有するインクジェットヘッドを、用紙搬送方向に複数並べて設けたインクジェット記録装置であって、
   用紙搬送方向の最も上流側以外に位置する前記インクジェットヘッドの、前記吐出ノズルを有するノズルプレートは、その用紙搬送方向の上流側の端部に折り曲げ部を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記折り曲げ部は、その部分が設けられているインクジェットヘッドに用紙搬送方向上流側で隣接するインクジェットヘッドのノズルプレートと、位置的に重なる部分を有す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装置。
3. 前記折り曲げ部は、その折り目の位置にハーフエッチング処理が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装置。
4. 前記ノズルプレートは、前記流路ユニットを構成するプレートのうちノズルプレートに用紙搬送経路と反対側で隣接するプレートの端縁から真っ直ぐに突出する第一の部分と、該第一の部分に屈曲部を介して連続して前記折り曲げ部を構成する第二の部分と、を有するように構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。

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