JP2009018545A - ラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体、ラインヘッド型液体吐出装置の吐出ヘッド取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出面が平面でない媒体に対しても印刷を行なうことができるラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体、及びラインヘッド型液体吐出装置の吐出ヘッド取り付け方法を目的とする。
【解決手段】液体吐出対象となる媒体に一行分のデータに対応した液体をまとめて吐出するラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体において、液体を吐出する吐出孔を直線状に配列したヘッドモジュール１０と、固定面２１を備えるとともに、ヘッドモジュール１０を繋ぎ合わせて固定するヘッド支持体２０とを有し、複数のヘッドモジュール１０を、吐出孔の配列方向における両辺を突き合わせつつ、固定面２１に沿って繋ぎ合わせてヘッド支持体に固定した構成としてある。
【選択図】図３

Description

本発明は、ラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体に関し、特に、複数のヘッドモジュールを繋ぎ合わせて印字ヘッドを構成するラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体、及びラインヘッド型液体吐出装置の吐出ヘッド取り付け方法に関するものである。

ラインヘッド型液体吐出装置とは、一行分のデータに基づく液体をまとめて吐出する方式の装置である。ラインヘッド型液体吐出装置では、所定長さの吐出ヘッドをその長手方向が搬送される印刷媒体の幅方向になるよう配置している。この吐出ヘッドは複数のヘッドモジュールを直線状に組み合わせて構成している。ヘッドモジュールは、インク滴等の液体を吐出する吐出孔を複数設けている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１１８１４９

しかしながら、従来のラインヘッド型液体吐出装置では吐出ヘッドは略水平に配置されており、印刷面が平面状でない印刷媒体に対しては印刷を適切に行なうことができなかった。

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、印刷面が平面でない液体吐出対象となる媒体に対しても液体の吐出を行なうことができるラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造、及びラインヘッド型液体吐出装置の吐出ヘッド取り付け方法を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、液体吐出対象となる媒体に一行分のデータに対応した液体をまとめて吐出するラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体において、液体を吐出する吐出孔を直線状に配列したヘッドモジュールと、連続した複数の面により構成され所定の曲率を伴った固定面を備えるヘッド支持体とを有し、複数の前記ヘッドモジュールを、前記吐出孔の配列方向における両辺を突き合わせつつ、前記固定面に沿って繋ぎ合わせて前記ヘッド支持体に固定した構成としてある。

上記のように構成した発明では、ヘッドモジュールは直線状に配列した吐出孔を備え、ヘッドモジュールを繋ぎ合わせて固定するヘッド支持体は、複数の面により構成されて所定の曲率を伴う固定面を備える形状である。このような構成において、ヘッドモジュールを吐出孔の配列方向における両辺を突き合わせつつ、前記固定面に沿って配置することで、吐出ヘッドを構成する。
なお、本明細書におけるヘッド構造体とは、複数のヘッドモジュールから成る吐出ヘッドをヘッド支持体に固定したもを意味するが、これに限定されず、吐出ヘッドのみからなるものであってもよい。

このため、ヘッドモジュールは吐出孔の配列方向両端の辺を突き合わせつつ、固定面に沿って配置されるため、固定面の形状に沿った液体吐出方向を備える吐出ヘッドを構成することができる。
ここで、両端の辺を突き合せるとは、ヘッドモジュール同士の辺を密着させて配置することに限定されず、辺と辺との間を所定間隔だけ空けて配置するものであってもよい。そのため、本発明では、ヘッドモジュール間のつなぎめにおいて、ヘッドモジュール間の吐出孔の配列方向における間隔が、ヘッドモジュール内の吐出孔間隔より大きくならないように複数のヘッドモジュールを配置することによって、吐出孔の配列方向と交差する方向に、ヘッド構造体と液体吐出対象となる媒体とを相対的に移動させて液体を吐出させた場合に、吐出孔の配列方向に液体吐出の間隔が大きく空いてしまうことが無い。
また、連続した複数の面により構成されたとは、２つ以上の面から構成される場合の他、１つの面により所定の曲率を伴って形成される場合も含む。

そして、隣接するヘッドモジュールの突き合わされる辺の形状は様々なものを想定することができる。その一例として本発明では、前記ヘッドモジュールは、前記吐出孔の配列方向における両端が階段状に傾斜した構成としてある。
上記のように構成された発明では、階段状に傾斜した辺を突き合わせることで、階段状の各辺の部位が噛み合い、隣接するヘッドモジュール間の位置関係を規制することができる。また、ヘッドモジュール間の隙間を調整する場合は、階段状に傾斜した辺をかみ合わせた状態で隙間を調整すればよく、容易にヘッドモジュール間の位置関係を調整することができる。

さらに、ヘッド支持体の固定面の形状としては、液体吐出対象となる媒体の形状に合わせて様々な形状とすることができる。その一例として、本発明では、前記ヘッド支持体は、略円筒形の内壁面で形成された固定面を備える構成としてある。
上記のように構成した発明では、ヘッド支持体の固定面を略円筒形の内壁面で形成することにより、略円筒形の外周面を持つ液体吐出対象となる媒体に対してインク吐出孔を略垂直に配置することができ、このような形状の液体吐出対象となる媒体に対しても液体の吐出を行なうことができる。

また、ヘッド支持体の他の形状として、前記ヘッド支持体は、半円筒形の内壁面で形成された固定面を備える構成としてもよい。
つまり、固定面を半円筒形の内壁面で形成することにより、半円筒形の外周面を持つ液体吐出対象となる媒体に対しても液体を吐出することができる。

そして、ヘッド支持体の固定面の形状としては、その形状が固定されたものに限定されず、異なる曲率を備える液体吐出対象となる媒体に対してその固定面の形状を変形できるようにしてもよい。そのため、本発明では、固定面の曲率を変形可能である構成としてある。
このような発明では、固定面の形状を複数の曲率に合わせて変形可能とすることにより、複数の液体吐出対象となる媒体に対しても液体を吐出することができる。

さらに、本発明は、実態のあるラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体に限定されることなく、吐出ヘッドを所定位置に固定する方法であるラインヘッド型液体吐出装置の吐出ヘッド取り付け方法にも適応することもできる。

以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）本実施形態の構造
（２）本実施形態の作用・効果
（３）各種変形例
（４）まとめ

（１）本実施形態の構造
本発明に係る実施の形態は、印刷媒体（液体吐出対象となる媒体）に一行分のデータに対応する液体をまとめ印刷（吐出）するラインヘッド型プリンタのヘッド構造体であって、所定長さのインクヘッドモジュール（ヘッドモジュール）をインクヘッド支持体（ヘッド支持体）に形成された固定面に沿って複数繋ぎ合わせて固定することで印刷ヘッド（吐出ヘッド）を構成するものである。このため、固定面の形状を様々に変えることで、この固定面に沿った様々な印刷ヘッドの形状を作り出すことができる。なお、インク吐出方法としてはサーマル方式を基に説明を行なう。しかしながら、インク吐出方法としてはサーマル方式に限定されず、ピエゾ方式であってもよい。

以下図１〜図４を用いて本発明に係る印刷ヘッドの取り付け構造を説明する。ここで、図１は、一例としてのラインヘッド型プリンタの主要部を示す側面図である。また、図２は、一例としてのインクヘッドモジュールを示す図である。そして、図３は、一例としてのインクヘッド支持体に固定されるインクヘッドモジュールを示す図である。なお、図３（ａ）は、印刷媒体の搬送方向から見た垂直断面図である。また、図３（ｂ）は、インクヘッドモジュール１０の配置方向から見た上面図である。さらに、図４は、所定角度で互いに隣接したインクヘッドモジュールを示す図である。なお、図４（ａ）は、吐出孔の配置側から見た図を示す。図４（ｂ）は、印刷媒体の搬送方向から見た図を示す。

ラインヘッド型プリンタは、パーソナルコンピュータやディジタルカメラ等の外部機器（図示しない）と接続し、外部機器から入力された印刷データを基に印刷媒体に印刷を行なう。図１に示すように、ラインヘッド型プリンタは、メインフレーム９０と、各種印刷ユニットを固定したヘッドフレーム８０とを備える構成である。メインフレーム９０は、ヘッドフレーム８０や、印刷媒体を搬送するための搬送部（図示しない）を所定位置に配置するためのものである。ヘッドフレーム８０は、印刷ヘッド３０をそのインク滴の吐出方向が搬送される印刷媒体の印刷面に対向するよう固定する。

本実施の形態におけるラインヘッド型プリンタでは、複数のインクヘッドモジュール１０を直線状に複数繋ぎ合わせて所定長の印刷ヘッドを構成している。また、ヘッドフレーム８０は各インクヘッドモジュール１０を固定するためのインクヘッド支持体２０を有しており、このインクヘッド支持体２０に複数のインクヘッドモジュール１０を繋ぎ合わせて固定することで、所定長さの印刷ヘッドを配置したヘッド構造体を構成する。

インクヘッドモジュール１０は、インクを吐出するための発熱素子を内部に備えるとともに、この発熱素子から吐出されたインクが通過する吐出孔を直線状に配置している。本発明に係るインクヘッドモジュール１０の一実施形態としては、図２に示すように、２ｃｍほどの幅に、吐出孔１１を複数列に配置している。吐出孔１１は、１列当たり８００個配置され、この列を１０列配置することで全体の配列を形成している。また、インクヘッドモジュール１０では、一色当たりに２列を使用することで、５色のインク滴を吐出することができる。さらに、インクヘッドモジュール１０では、吐出孔１１の配列方向における両辺１２，１３が長手方向の辺１４，１５に対して階段状に傾斜している。この階段状に傾斜した辺１２，１３は、図における左右でその傾斜角度を同じにしている。

図３に示すように、インクヘッド支持体２０は、インクヘッドモジュール１０を配置するための固定面２１を備えている。本発明の一実施形態における固定面２１は、連続して隣接した矩形形状の配置面２２により構成されている。各配置面２２は、所定角度を伴って隣接することで、印刷媒体の搬送方向に対して所定の曲率を備える固定面２１を形成している。インクヘッドモジュール１０は、例えば、この固定面２１に形成された固定用ボスによりねじ止めされる。

（２）本実施形態の作用・効果
本発明では、インクヘッドモジュール１０を、固定面２１の各配置面２２に沿うよう隣接した辺１２，１３を突き合わせてインクヘッド支持体２０に固定する。これにより繋ぎ合わされたインクヘッドモジュール１０は、所定長さの印刷ヘッド３０を配置したヘッド構造体を構成する。そのため、複数の配置面２２が連続して配置されることで構成された固定面２１であっても、インクヘッドモジュール１０を、その両辺１２，１３を突き合わせて配置面２２に配置することで、固定面２１の形状に沿って印刷ヘッドを配置することができる。ここで、各インクヘッドモジュール１０は固定面２１に沿って配置されるため、吐出孔１１のインク吐出方向は各配置面２２に対する法線に近似する。これにより、固定面２１の形状を印刷媒体の印刷面の形状に近似させることにより、平面でない印刷面を有する印刷媒体に対しても印刷を行なうことができる。ここで、インクヘッドモジュール１０間の吐出孔１１の配列方向の吐出孔間隔がインクヘッドモジュール１０内の吐出孔間隔より大きくならないように複数のインクヘッドモジュール１０を配置すれば、吐出孔の配列方向と交差する方向にヘッド構造体と印刷媒体とを相対的に移動させて印刷させても、吐出孔の配列方向に液体吐出の間隔が大きく空いてしまうことが無い。

なお、各インクヘッドモジュール１１は、所定の角度を伴って隣接するよう配置させた場合、各つなぎめにおけるインクヘッドモジュール１０間の吐出孔１１の間隔が、インクヘッドモジュール１０内の吐出孔１１の間隔より狭くなる場合が生じる。このような場合、狭い間隔で配置された吐出孔１１からインク滴が吐出しないよう調整することで、液体吐出間隔を均等にし、印刷状態を良好に保つことができる。特に、インクヘッドモジュール１０同士が比較的鋭角で隣接した場合などは、隣接する各インクヘッドモジュール１０のつなぎめ付近の吐出孔間隔は狭くなり易い。そのため、上述したように液体吐出間隔を均等に保つことで、印刷状態を良好に保ちつつインクヘッドモジュール１０間の角度をより自由に設定することができる。

図４に示すように、各辺の階段状に突出した両辺１２，１３は、隣接した辺と突出した部位により互いにかみ合わさっている。ここで、各部位の上辺１２ａ１〜１２ａ５，１３ａ１〜１３ａ５は、隣接する部位の上辺と当接している。そのため、各上辺の当接状態を保ったまま各インクヘッドモジュール１０を吐出孔１１の配列方向（図におけるＢ−Ｂ’方向）に平行に移動させた場合、互いに当接した上辺により吐出孔１１の配列方向は水平を保ったままとなる。このため、インクヘッドモジュール１０間の隙間を調整する際、吐出孔１１の配列がインクヘッドモジュール１０間でずれてしまうことを防止することができる。具体的には、隣接するインクヘッドモジュール１０の隙間を小さくして固定面２１に固定する場合は、各辺のかみ合わせに沿ってインクヘッドモジュール１０同士を近づければよい。逆に、インクヘッドモジュール間の隙間を離して固定面２１に固定する場合は、同様に各辺のかみ合わせに沿ってインクヘッドモジュール１０を離せばよい。そのため、インクヘッドモジュール１０間の隙間調整を容易にすることができる。

（３）各種変形例
本発明に係るヘッド構造体は様々な変形例が存在する。
インクヘッド支持体２０の構成として、印刷媒体の搬送方向に対して垂直断面が多角形状の一部とされた固定面２１を基に説明を行なったか、固定面２１の形状としては図３に示したものに限定されず、印刷媒体の搬送方向に対する垂直断面が半円筒形の内壁で形成されたものであってもよい。

また、図５に示すように、インクヘッド支持体２０の固定面２１を円筒形の内壁にて形成し、その固定面２１にインクヘッドモジュール１０を固定してもよい。本変形例では、半円形の固定面２１を備えるインクヘッド支持体２０を上下に２つ配置することで、円形断面の固定面２１備えたインクヘッド支持体２０を形成している。ここで、印刷媒体に印刷を行なう場合は、インクヘッド支持体２０の固定面２１により形成された空間に印刷媒体を通過させることにより印刷を行なえばよい。このため、本変形例では、搬送方向における断面が円形の印刷媒体に対しても印刷を行なうことができる。

さらに、図６に示すように、インクヘッド支持体２０を複数分割するとともに、分割された各インクヘッド支持体２０を可動させることで、インクヘッドモジュール１０の吐出孔１１のインク滴吐出方向を変化させてもよい。図６では、インクヘッド支持体２０は５つのブロック２０ａ〜２０ｅにより構成されるとともに、通常は各ブロック２０ａ〜２０ｅは直線状に配列されている。本変形例では、中心のブロック２０ｃ以外のブロック２０ａ，２０ｂ，２０ｄ，２０ｅは、ブロック２０ｃを中心として所定の曲率を伴って可動させることができる。これにより、インクヘッドモジュール１０は吐出孔１１の吐出方向を所定の曲率で変化させる。そのため、一定の曲率を伴う印刷媒体に対してもその印刷面に吐出孔１１を対向させて印刷を行なうことができる。なお、インクヘッド支持体２０を構成する各ブロック２０ａ〜２０ｅは、モータ等の駆動装置とこの駆動装置からの駆動力を伝達する機構により上述した可動を実現させればよい。無論各ブロック２０ａ〜２０ｅを手動により所定位置まで可動させるものであってもよい。

前記実施形態では、本発明に係るヘッド構造体が使用される流体吐出装置をインクジェット式記録装置に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（液体以外にも、機能材料の粒子が分散されている液状体、ジェルのような流状体を含む）や液体以外の流体（流体として流して吐出できる固体など）を噴射したり吐出したりする流体吐出装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ、面発光ディスプレイ、カラーフィルタの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を吐出する液状体吐出装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を吐出する液体吐出装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を吐出する液体吐出装置であってもよい。さらに、時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置、光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置、基板などをエッチングするために酸又はアルカリ等のエッチング液を吐出する液体吐出装置、ジェルを吐出する流状体吐出装置、トナーなどの粉体を例とする固体を吐出する粉体吐出式記録装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の吐出装置に本発明を適用することができる。

（４）まとめ
印刷媒体に一行分のデータをまとめて印刷するラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体において、所定色のインクを吐出する吐出孔を直線状に配列したインクヘッドモジュール１０と、固定面２１を備えるとともに、インクヘッドモジュール１０を繋ぎ合わせて固定するインクヘッド支持体２０とを有し、複数の前記インクヘッドモジュール１０を、吐出孔１１の配列方向における両辺１２，１３を突き合わせつつ、固定面２１に沿って繋ぎ合わせてインクヘッド支持体２０に固定した構成としてある。

なお、本発明は上記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

一例としてのラインヘッド型プリンタの主要部を示す側面図である。 一例としてのインクヘッドモジュールを示す図である。 一例としてのインクヘッド支持体に固定されるインクヘッドモジュールを示す図である。 所定角度で互いに隣接したインクヘッドモジュールを示す図である。 変形例としてのインクヘッド支持体の垂直断面図である。 変形例としてのインクヘッド支持体の垂直断面図である。

符号の説明

１０…インクヘッドモジュール、１１…吐出孔、１２、１３…辺、上辺…１２ａ１〜１２ａ５…上辺、１３ａ１〜１３ａ５、１４，１５…辺、２０…インクヘッド支持体、２０ａ〜２０ｅ…ブロック、２１…固定面、２２…配置面、３０…印刷ヘッド、８０…ヘッドフレーム、９０…メインフレーム

Claims (6)

1. 液体吐出対象となる媒体に一行分のデータに対応した液体をまとめて吐出するラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体において、
   液体を吐出する吐出孔を直線状に配列したヘッドモジュールと、
   連続した複数の面により構成され所定の曲率を伴った固定面を備えるヘッド支持体とを有し、
   複数の前記ヘッドモジュールを、前記吐出孔の配列方向における両辺を突き合わせつつ、前記固定面に沿って繋ぎ合わせて前記ヘッド支持体に固定したことを特徴とするラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体。
2. 前記ヘッドモジュールは、前記吐出孔の配列方向の両端が階段状に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体。
3. 前記ヘッド支持体は、略円筒形の内壁面で形成された固定面を備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体。
4. 前記ヘッド支持体は、半円筒形の内壁面で形成された固定面を備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体。
5. 前記ヘッド支持体は、前記固定面の曲率を変形可能であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のラインヘッド型液体吐出装置のヘッド構造体。
6. 液体吐出対象となる媒体に一行分のデータに対応した液体をまとめて吐出するラインヘッド型液体吐出装置の吐出ヘッド取り付け方法において、
   液体を吐出する吐出孔を直線状に配列するヘッドモジュールを、
   連続した複数の面により構成され所定の曲率を伴った固定面を備えるヘッド支持体に固定する際、
   複数の前記ヘッドモジュールを、その吐出孔の配列方向における両辺を突き合わせつつ、前記固定面に沿って繋ぎ合わせて前記ヘッド支持体に固定したことを特徴とするラインヘッド型液体吐出装置の吐出ヘッド取り付け方法。

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