JP2007313713A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェット記録ヘッドによる印字記録において、気流による液滴の着弾ずれを低減する。
【解決手段】 １２インク液滴を吐出する複数の吐出口を有し、６吐出口面に沿って移動しながら、１２インク滴を吐出させることにより１１被記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッドと、６吐出口面を摺擦するクリーニング手段を備えるインクジェット記録装置において、１３移動方向における前記吐出口近傍の６吐出口面に可動する突起物を設置する。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェット記録ヘッドに関するものである。

今日広く一般的に用いられているインクジェット記録方式のインク吐出方法にはインク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子（ヒーター）を利用する方法と圧電素子（ピエゾ）を利用する方法があり、いずれも電気的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可能である。例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるものである。

一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変位しこの変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。

ここで、前者の方法は吐出エネルギー発生素子のスペースをそれほど設けなくとも済み、インクジェット記録ヘッドの構造が単純で、ノズルの集積化が容易であること等の利点がある。

記録ヘッドが被記録媒体上を移動しながら印字を行うシリアルタイプのインクジェット記録分野においては、出力高速化の要求が高まり、それに伴い記録ヘッド移動速度も高速化してきている。また、高画質な画像を記録するために、インクドットの高精細化、すなわちインク滴の小液滴化が図られている。

一般に、記録ヘッドからインク滴が吐出される場合、インクの主滴と共に小滴（サテライト）が発生し、また、サテライトよりも更に微小なインク滴（ミスト）が発生する。記録ヘッドが高速で移動する際には、ヘッドと被記録媒体間に、移動速度に応じた空気流が発生し、サテライトやミストの挙動を乱すという問題がある。

サテライトは、吐出される液滴の後端部が分離して形成されるものであり、主滴と比較して体積が小さく吐出速度も遅い。主滴とサテライトは同一方向に飛翔するものの、記録ヘッドは主走査方向に移動しながら記録を行うため、主滴とサテライトの吐出速度の違いから、被記録媒体上の異なる位置に着弾する。サテライトの主滴から相対着弾位置が規則的であれば容易に対策可能であるが、サテライトは主滴と比較して体積が小さいため、ヘッドと被記録媒体間の空気流の乱れの影響を受けて不規則な位置に着弾してしまう。主滴ドットに対しサテライトドットが十分に小さければ、記録に寄与するのは主滴のみとみなしサテライトの影響は無視することが可能である。しかしながら、前述したようにインク滴の小液滴化によって、従来の大きなドットでは目立たなかった着弾位置の乱れが、ドットが小さくなったために目立つようになっている。

一方のミストは、前述した主滴に付随して発生するミストの他にも、主滴やサテライト滴が被記録媒体に着弾した際に跳ね返って発生する跳ね返りミストがある。ミストは、主滴やサテライトと比較して、非常に微小なもので被記録媒体上に着弾しても目視できないレベルだが、記録ヘッドの左右方向の走査によって発生する空気流によって巻き上げられ、インクジェット記録装置の機内に付着し、また吐出口面に再付着する。インクジェット記録装置を使いつづけると徐々に機内を汚したり、記録ヘッドの吐出口面の状態を悪化させたりして、結果的に記録ヘッドの寿命に深刻な影響を与える事になる。

これらの問題を解決する方法として、特開９−３９２５６号公開公報に記載されたインクジェット記録装置がある。すなわち、着弾ずれのない良好な印字品質を実現するために、キャリッジ進行方向の吐出口近傍に凸部を設ける事によって、キャリッジの移動の際にヘッドと被記録媒体の間に流入する空気流の影響を抑制することに効果を上げている。

また、特開平１１−１００１号公開公報に記載されたインクジェット記録ヘッドでは、インク滴の着弾位置精度を向上するために、記録ヘッドの進行方向側面に、進行方向に突出した突起物を設ける事によって、空気流がヘッドと被記録体の間に入り込む気流速度を小さくする事に効果を上げている。
特開平９−３９２５６号公報 特開平１１−１００１号公報

前記特開９−３９２５６号公開公報の従来技術では、ヘッドと被記録媒体の間に流入する空気流を抑制する方法として、キャリッジ進行方向の吐出口近傍に凸部を設けているが、長い凸部を設けないと空気流抑制の効果は小さい。しかしながら、長い凸部を設けると、被記録媒体の厚さの違い、被記録媒体の凹凸等の原因で、凸部先端が被記録媒体に接触し、印字画像を乱す可能性がある。

一方、前記特開１１−１００１号公開公報の従来技術では、ヘッドと被記録媒体の間の気流速度を抑制する方法として、記録ヘッドの進行方向側面に、進行方向に突出した突起物を設けている。こちらは、突起物が被記録媒体に接触する可能性はないが、吐出口近傍に凸部を設ける場合に比べて、ヘッドと被記録媒体間の気流速度を抑制する効果は小さい。

従って、被記録媒体に接触する事なく、より効果的にヘッドと被記録媒体の間の空気流を抑制する方法が求められる。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、サテライトおよびミストを高速な空気流から保護し、サテライトの着弾位置精度を向上する事、およびミストの広範囲な飛散を防ぐ事ができるインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することにある。

このため、本発明におけるインクジェット記録ヘッドは、インク液滴を吐出する複数の吐出口を有し、前記吐出口面に沿って移動しながら、インク滴を吐出させることにより被記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッドと、前記吐出口面を摺擦するクリーニング手段を備えるインクジェット記録装置において、前記移動方向における前記吐出口近傍の吐出口面に可動する突起物を有する。

上述の記録ヘッドは、被記録媒体の厚さに応じて、前記吐出口面と被記録媒体の間の距離を検知する手段を有し、前記検知された距離に応じて前記突起物先端の前記吐出口面からの距離を制御する機構を有する。

前記突起物は、前記クリーニングが実行される時に、吐出口面内に入り込むんでもよい。

上述の記録ヘッドは、前記吐出口面を支点として被記録媒体面に向かって主走査方向のヘッド中央部とは逆方向に伸びる薄壁を有する。

前記薄壁は前記支点を回転軸として前記吐出口面と被記録媒体の間を回転可能であり、前記薄壁が被記録媒体に到達しないよう制御する機構を有してもよい。

前記薄壁表面の撥水性は、前記支点側よりも前記支点と逆方向の先端部の方が高くてもよい。

以上説明したように、吐出口に対して進行方向に位置する突起物が、吐出口面と被記録媒体間への風の流入を遮断するの事により、ヘッドと被記録媒体間の気流速度が低下し、気流の乱れが抑制され、サテライトの不規則な位置への着弾がなくなり、ミストの広範囲な飛散を防ぐことができ、印字品位の向上および記録装置内の汚れ抑制に効果がある。

以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

図２は本発明を適用した第１の実施例のインクジェット記録ヘッドを吐出方向１から見た図であり、７支持プレート上のヘッド中央部に４つの８ヒータボードを有する。図１は図２のＡＡ’断面を表示さたものである。図３は８ヒータボードの拡大図である。２はインク滴を生成する吐出口であり、２吐出口の直下にヒータ（不図示）がある。ヒータは３基板に形成されている。インクはインクタンク（不図示）から供給され、４液室を通過し、５流路を通って、ヒータ近傍まで到達し、ヒーター発熱による発泡により、２吐出口から１１被記録媒体に向かって１２インク滴が噴出される。

本実施の形態においては、２吐出口の表面である６吐出口面の主走査方向両端に、６吐出口面に９支点を有する１０薄壁ＡＢを設けている。１０薄壁Ａの動作を図４、図５にて説明する。

図４に示すように、ヘッドが１３主走査方向Ａに進行する時は、進行方向から、１５風向きＡの風が６吐出口面と１１被記録媒体の間に入り込む。１０薄壁Ａは１３主走査方向Ａ側が凸になっており、１０薄壁Ａの先端は６吐出口面から離れているので、１５風向きＡの風を受けると１０薄壁Ａ先端部は９支点Ａを回転軸として１１被記録媒体方向に回転する。これによって、１５風向きＡの気流は１０薄壁Ａに当たり、６吐出口面と８被記録媒体の間に入り込む気流の量が激減する。これにより、６吐出口面と８被記録媒体の間の空気流の乱れがなくなり、サテライトの不規則な位置への着弾を防ぐ事ができ、更には、被記録媒体に到達しないインクミストの散乱を抑制する事ができる。

１７回転制御板Ａは６吐出口面に固定されており、１０薄壁の回転をストップする役目を果たしている。１０薄壁先端部が１１被記録媒体に接触しないような角度に設置されている。１１被記録媒体に凹凸がある事等の原因で、１０薄壁Ａ先端部が１１被記録媒体に接触した場合においても、１０薄壁Ａ先端部は撥水性が高いために、インクが付着しにくくなっている。

一方、図５に示すように、ヘッドが１４主走査方向Ｂに進行する時は、進行方向から１６風向きＢの風が６吐出口面と１１被記録媒体の間に入り込む。６吐出口面から離れた１０薄壁Ａ先端部は、１６風向きＢの風を受けて、９支点Ａを中心に６吐出口面方向に回転し、１１被記録媒体から離れる。これにより、仮に１０薄壁Ａ先端部にインクが付着した場合においても、ヘッドが１４主走査方向Ｂに進行する間に乾燥するので、薄壁Ａ先端部が次の機会に１１被記録媒体に接触した場合においても、１１被記録媒体上の印字に悪影響を与える事はない。

図６は本発明を適用した第２の実施例のインクジェット記録ヘッドを吐出方向１から見た図であり、７支持プレート上のヘッド中央部に４つの８ヒータボードを有する。図７は図１のＡＡ’断面を表示したものである。８ヒータボードの構成は実施例１の図３と同様である。

本実施の形態においては、２吐出口の近傍の主走査方向両端に２０突起物を有する。ヘッドが１３主走査方向Ａに進行する時は、進行方向から、１５風向きＡの風が６吐出口面と１１被記録媒体の間に入り込む。６吐出口面と８被記録媒体の間に入り込んだ空気流は２０突起物の側面に当たり、２０突起物より後方であるヒーターボード上の気流速度は激減する。これにより、６吐出口面と８被記録媒体の間の空気流の乱れがなくなり、サテライトの不規則な位置への着弾を防ぐ事ができ、更には、被記録媒体に到達しないインクミストの散乱を抑制する事ができる。

２０突起物の直下の７支持プレート内には２４突起物を収納するスペースがある。２０突起物は２１収納スペースに完全に収まる事が可能である。また、６吐出口面から２０突起物先端までの距離である２４突起長を制御する機構（不図示）を有する。

１１被記録媒体は２１被記録媒体搬送方向から搬送され、８ヒータボード上に到達する前に、２２距離検知装置によって、６吐出口面と１１被記録媒体の間の距離が検知される。検知された２３被記録媒体間距離に応じて２４突起長が制御されるようになっている。ここで用いた２２距離検知装置は、レーザー光を発し、被記録媒体に反射して戻ってくるまでの時間を検出して距離を求める装置である。

また、記録装置が吐出口面をクリーニングする時は、２４突起物の先端が６吐出口面と一致するように、２４突起物は２１収納スペースに完全に収納される。従って、突起物がクリーニングの障害となる事はない。

なお、実施例１、２においては、バブルジェット（登録商標）ヘッドについて記載しているが、ピエゾ素子を用いて記録液を吐出するタイプのインクジェット記録ヘッドにも適用できることはいうまでもない。

図２のＡ−Ａ’断面図。 実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの正面図。 ヒータボード拡大図。 薄壁の動作１。 薄壁の動作２。 実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの正面図。 図６のＡ−Ａ’断面図。

符号の説明

１ 吐出方向
２ 吐出口
３ 基板
４ 液室
５ 流路
６ 吐出口面
７ 支持プレート
８ ヒータボード
９ 支点
１０ 薄板
１１ 被記録媒体
１２ インク滴
１３ 主走査方向Ａ
１４ 主走査方向Ｂ
１５ 風向きＡ
１６ 風向きＢ
１７ 回転制御板
２０ 突起物
２１ 収納スペース
２２ 距離検知装置
２３ 被記録媒体間距離
２４ 突起長

Claims (6)

1. インク液滴を吐出する複数の吐出口を有し、前記吐出口面に沿って移動しながら、インク滴を吐出させることにより被記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッドと、前記吐出口面を摺擦するクリーニング手段を備えるインクジェット記録装置において、前記移動方向における前記吐出口近傍の吐出口面に可動する突起物を有する事を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記記録ヘッドは、被記録媒体の厚さに応じて、前記吐出口面と被記録媒体の間の距離を検知する手段を有し、前記検知された距離に応じて前記突起物先端の前記吐出口面からの距離を制御する機構を有する事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。
3. 前記突起物は、前記クリーニングが実行される時に、吐出口面内に入り込む事を特徴とする請求項１ないし２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記吐出口面を支点として被記録媒体面に向かって主走査方向のヘッド中央部とは逆方向に伸びる薄壁を有する事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。
5. 前記薄壁は前記支点を回転軸として前記吐出口面と被記録媒体の間を回転可能であり、前記薄壁が被記録媒体に到達しないよう制御する機構を有する請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記薄壁表面の撥水性は、前記支点側よりも前記支点と逆方向の先端部の方が高い事を特徴とする請求項４ないし５に記載のインクジェット記録ヘッド。

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