JP2010179626A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】風紋を低減するための気流を安定して発生させることが可能なインクジェット記録ヘッドを提供する。
【解決手段】記録媒体109の上方を移動するようにされたキャリッジ110と、キャリッジ110の底面に配列され、キャリッジ110が移動しているときに液体が吐出される複数の吐出口118と、キャリッジ110の移動方向の前方に設けられ、キャリッジ110が移動しているときに、記録媒体109に沿ってキャリッジ110の移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材1と、を有する。
【選択図】図4
【解決手段】記録媒体109の上方を移動するようにされたキャリッジ110と、キャリッジ110の底面に配列され、キャリッジ110が移動しているときに液体が吐出される複数の吐出口118と、キャリッジ110の移動方向の前方に設けられ、キャリッジ110が移動しているときに、記録媒体109に沿ってキャリッジ110の移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材1と、を有する。
【選択図】図4
Description
本発明は、吐出口から液体を吐出して記録媒体上に文字や画像を形成するインクジェット記録ヘッド(以下、「記録ヘッド」と呼称する)および該記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置に関する。
インクジェット記録装置は、液体の吐出を行わせるための手段、例えば電気熱変換体を備え、この電気熱変換体に対し、プリント情報に応じて、少なくとも一つの駆動信号を印加する。この駆動信号は電気熱変換体に急激な温度上昇を与え、電気熱変換体近傍のインクを瞬時に沸騰させる。この時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、文字や画像を記録媒体に形成する記録装置である。
近年のインターネットやデジタルカメラ等の普及に伴い、高精細で高諧調のカラー印刷に対する需要が高まっている。このような需要に対し、高精細かつ高階調の画像を得る手段として、インクを吐出する吐出口の配列間隔を狭くして解像度を高める方法や、各吐出口から吐出される個々のインク滴を極小化する方法などが知られている。
通常、インクジェット記録装置において、キャリッジの移動に伴って、記録ヘッドの周囲及び記録ヘッドと記録媒体の間に乱れた気流が発生する。この気流の影響によって、インク滴が所望の位置からずれた位置に着弾し、画像品位が低下する問題がある。そこで、このような問題を解決するためのインクジェット記録装置が提案されており、特許文献1に開示されている。このインクジェット記録装置は、記録ヘッドの移動方向に開口部を持つ空気流入口を記録ヘッドに形成し、該空気流入口から導き入れた空気をインク吐出方向と離間する方向で、且つ、吐出口より記録ヘッドの移動方向の前方に設けられた空気排出口より排出する。
高精細かつ高階調の画像を得るために、ひとつの吐出口から極めて少量のインク滴を吐出させて画像形成を行うことが望ましい。この場合、画像形成速度の高速化のためには、吐出口から高周波数でインク滴を吐出させ、且つ、記録ヘッドを搭載するキャリッジを記録ヘッドの駆動周波数に同期させて高速で走査移動させなければならない。このように、キャリッジを高速で移動させる場合、当該移動に伴って記録ヘッド周囲で気流の乱れが生じるとともに、記録ヘッドと記録媒体の間に気流が発生する。このような気流の乱れが、吐出されたインク滴の着弾精度に影響し、画像品位の低下を招く。
ここで、上記気流の影響を受けた場合の画像例を模式的に図10に示す。
図10(a)は、記録ヘッドがX方向(図中の右側)に走査して、一様な濃度で記録媒体109に形成した画像200aの模式図である。しかし、上記気流の影響により、実際は、例えば図10(b)および図10(c)に示すように、画像中で周囲より濃度が相対的に濃くなる帯状の濃度ムラ200bおよび200cが生じる。以下、このような濃度ムラが生じる画像欠陥を「風紋」と称する。
図10(b)および図10(c)に示す風紋のパターン以外にも、インク滴が吐出している吐出口列の相互位置関係や、吐出口列の長さなどによって風紋の様相はさまざまに変化する。
現在、さらなる高品位な画像の要求に応じて、インク滴の小液滴化が進んでいるが、液滴重量が小さくなるにしたがって、液滴重量−表面積の関係において、重量に対する表面積の割合が増加する。その結果、小液滴化に伴い、吐出された微小なインク滴に対する気流の影響が大きくなるために風紋が顕著に生じ、画像品位が低下する問題が顕在化した。
上述したように、気流の影響による画像品位が低下する問題に対し、特許文献1に開示された構成を図11に示す。
図11に示すように、記録媒体900の上方に配置されている記録ヘッドが矢印Vの方向(図中の左側)へ移動すると、空気流入口400より空気が流入する。流入した空気は、空気排出口500から吐出口600より吐出されるインク滴の飛翔方向と離間する方向に排出される。この場合、空気排出口500から排出される空気流動は、記録ヘッドの移動速度に依存する。したがって、風紋を低減するための気流を安定して発生できないおそれがある。
本発明は、風紋を低減するための気流を安定して発生させることが可能な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を目的とする。
上記目的を達成するために本発明によるインクジェット記録ヘッドの一態様は、記録媒体の上方を移動するようにされたキャリッジと、前記キャリッジの底面に配列され、前記キャリッジが移動しているときに液体が吐出される複数の吐出口と、前記キャリッジの移動方向の前方に設けられ、前記キャリッジが移動しているときに、前記記録媒体に沿って前記キャリッジの移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材と、を有する。
また、上記目的を達成するための本発明によるインクジェット記録装置は、上記のインクジェット記録ヘッドを着脱自由に搭載する。
本発明によれば、記録媒体に沿ってキャリッジの移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材を設けることによって、キャリッジの移動速度に依存しないで吐出口と記録媒体の間へ流入する気流を阻止できる。これにより、風紋を低減するための気流を安定して発生させることが可能となる。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1のインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の構成を示す図であり、内部構造を露呈させた状態で示している。また、図2は、本発明の実施形態1のインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
図1は、本発明の実施形態1のインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置の構成を示す図であり、内部構造を露呈させた状態で示している。また、図2は、本発明の実施形態1のインクジェット記録ヘッドの斜視図である。
図1において、記録装置本体は外殻を成す外装部材101および構成部品の骨格を成すシャーシ102から成る。記録装置本体にはガイドシャフト105が支持されており、キャリッジ110がガイドシャフト105に沿って、その軸線方向(以下、主走査方向と称する)に移動可能に保持されている。このキャリッジ110には、記録ヘッド111が着脱可能に保持されている。さらに、この記録ヘッド111にはインク(液体)を供給するためのインクタンク114a,114b,114cが着脱自在に搭載される。これらのインクタンク114a,114b,114cは例えば、シアン、マゼンタ、イエローのインクを記録ヘッド111に供給する。また、記録ヘッド111の吐出部の断面図を図3に示す。図3に示すように、記録ヘッド111の吐出部は、駆動基板116と、駆動基板116上に固定されてインク吐出口118が形成されたオリフィスプレート117とを含んで構成される。
駆動基板116は、記録ヘッド111に設けられた支持部材115上に固定されている。オリフィスプレート117には、主走査方向に直交する方向(以下、副走査方向と称する)に沿って、複数のインク吐出口118が所定の間隔をおいて平行に配列されている。
また、図1に示すように、記録装置本体のシャーシ102には、キャリッジ110を主走査方向に往復移動させるためのキャリッジモータ103が取り付けられている。キャリッジ110はキャリッジベルと104と係合されており、キャリッジベルト104は、キャリッジモータ103によって駆動される。そして、キャリッジベルト104の順方向または逆方向への旋回移動によって、キャリッジ110がガイドシャフト105に沿って往復移動を行う。
また、主走査方向の記録媒体109の外側領域のうち、キャリッジ110の移動領域の片方の側に、記録ヘッド111の回復系を含むホームポジションユニット108が配置されている。このホームポジションユニット108は、記録ヘッド111のインク吐出口118の乾燥を防止するためのキャッピングユニットを含む。さらに、該ユニットは、インク吐出口118の汚れや記録ヘッド111内部の汚れを取り除く吸引回復を行うポンプユニット、インク吐出口118の表面汚れを取り除くワイピングユニット等も備えている。
また、記録装置本体は、給紙ローラ106a、106b、および排紙ローラ107a、107bを備えている。駆動部113によって給紙ローラ106a、106bが回転駆動して、記録媒体109が副走査方向へ移動し、画像形成領域へ給紙される。そして、画像形成を終えた記録媒体109は、排紙ローラ107a、107bに挟まれながら移動し、記録装置の外部へ排出される。
本実施形態では、図2に示すように、風紋を低減するための気流を発生させる可動部材1が設けられており、この可動部材1は、回転体112a、回転体112b、支持部材131a、回転体131b、軸132a、および軸132bを有する。ここで、図2および図4を参照しながら可動部材1について説明する。なお、図4は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの正面図である。
図4に示すように、キャリッジ110の移動方向に垂直なキャリッジ110の側面の一方には、軸132aを支持する支持部材131aが固定されている。軸132aには回転体112aが、軸132aを中心として回転可能に取り付けられている。一方、キャリッジ110の側面の他方には、軸132bを支持する支持部材131bが固定されている。軸132bには回転体112bが、軸132bを中心として回転可能に取り付けられている。
回転体112aおよび回転体112bの底面(記録媒体109と対向する面)は、キャリッジ110の底面(オリフィスプレート117における吐出口118が形成された面)と同一平面上に位置する。また、図2に示すように、回転体112aおよび回転体112bの副走査方向の長さは、キャリッジ110の副走査方向の長さと同程度である。すなわち、各回転体の副走査方向の長さは、吐出口118の副走査方向の配列長さ以上である。また、各回転体とキャリッジ110側面との距離は、短いほうが望ましい。
なお、本実施形態では、図2および図4に示すように、キャリッジ110の側面の下端部から回転体112a、112bの下方に向かってそれぞれ延在する遮断部材123a、および遮断部材123bが設けられている。これらの遮断部材を設けることによって、各回転体の回転運動によって発生する記録媒体109へ向かう気流を阻止できる。
図4において、キャリッジ110がX軸の正の方向(図中の右側)へ記録ヘッド111が移動する場合、移動走査方向の前方に設けられている回転体112aがキャリッジ110の移動速度よりも速い周速度で反時計回りに回転運動を行う。このとき、キャリッジ110の移動方向の後方に設けられている回転体112bは静止している。この場合における効果を説明するため、記録ヘッド111とその周囲の気流の様子を図5に示す。
図5に示すように、従来の記録ヘッドの場合(図5(a)の場合)、記録ヘッド111がX軸の正の方向(図中の右側)へ移動すると、キャリッジ110の移動方向前方の側面に空気が衝突し、記録媒体109側に向かうZ方向に乱れた気流411が生じる。この気流141の一部が吐出口118と記録媒体109の間に向かう気流142となる。この気流142が、吐出されたインク滴に悪影響を及ぼし、画像品位の低下を招く。
しかし、本実施形態の記録ヘッドの場合(図5(b)の場合)、回転体112aが反時計回りに回転すると、回転体112aとその下方の空気との摩擦により、キャリッジ110の移動走査方向の前方に向かう気流143が発生する。このとき、キャリッジ110の側面には遮断部材123aが設けられているため、回転体112aの回転運動によって、記録媒体109に向かう気流は遮断され、回転体112aと記録媒体109の間には、気流143のみが発生する。この気流143により、気流142が阻止される。その結果、吐出口118と記録媒体109の間へ向かう気流(気流142)を抑制できるため、風紋を低減できる。
さらに、回転体112aの回転運動により、気流141がキャリッジ110の移動方向前方からキャリッジ110の上方へと誘導される。よって、吐出されたインク滴に対し、キャリッジ110の側面に衝突して発生する乱れた気流の影響を回避できるため、効果的に風紋を低減できる。
なお、キャリッジ110がX軸の負の方向(図5(b)中の左側)へ移動して画像形成する場合には、回転体112bが時計回りに回転運動を行うことでX軸の正の方向へ移動するときと同様の効果が得られる。なお、この場合、回転体112aは静止している。
(実施形態2)
図6は、本発明の実施形態2の記録ヘッドの斜視図である。本実施形態の記録ヘッドは、可動部材1と異なる構成の可動部材2を有する。なお、実施形態1の記録ヘッドと同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図6は、本発明の実施形態2の記録ヘッドの斜視図である。本実施形態の記録ヘッドは、可動部材1と異なる構成の可動部材2を有する。なお、実施形態1の記録ヘッドと同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態の可動部材2は、支持部材124a、支持部材124b、軸125a、軸125b、可動ローラ122a、および可動ローラ122b、ベルト部材121a、およびベルト部材121bを有する。ここで、図6および図7を参照しながら可動部材2について説明する。なお、図7は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの正面図である。
図7に示すように、キャリッジ110の移動方向に垂直なキャリッジ110の側面の一方には、軸125aを支持する支持部材124aが固定されている。軸125aには可動ローラ122aが、軸125aを中心として回転可能に取り付けられている。可動ローラ122aにはベルト部材121aが巻きつけられ、このベルト部材121aは、可動ローラ122aの回転に伴い循環運動を行う。一方、キャリッジ110の側面の他方には、軸125bを支持する支持部材124bが固定されている。軸125bには可動ローラ122bが、軸125bを中心として回転可能に取り付けられている。可動ローラ122bにはベルト部材121bが巻きつけられ、このベルト部材121bは、可動ローラ122bの回転に伴い循環運動を行う。
本実施形態では、図6に示すようにベルト部材121a、121bの底面(記録媒体109と対向する面)が、キャリッジ110の底面と同一平面上に位置する。そして、ベルト部材121a、121bは、キャリッジ110の移動方向に平行な一辺を持つ四角形状になるように可動ローラ122a、122bにそれぞれ巻きつけられる。
また、本実施形態では、ベルト部材121a、121bの副走査方向の長さは、キャリッジ110の副走査方向の長さと同程度である。すなわち、各ベルト部材の副走査方向の長さは、吐出口118の副走査方向の配列長さ以上である。また、各ベルト部材にとキャリッジ110の側面との距離は、短いほうが望ましい。
図7において、キャリッジ110がX軸の正の方向(図中の右側)へ移動する場合、移動方向の前方に設けられている可動ローラ122aの回転に伴いベルト部材121aは記録ヘッド111の移動速度よりも速い周速度で反時計周りに循環運動を行う。このとき、キャリッジ110の移動方向の後方に設けられている可動ローラ122bは静止しているのでベルト部材121bも静止している。この場合における効果について図5(c)を参照しながら説明する。
ベルト部材121aが反時計回りに循環運動を行うと、ベルト部材121aと記録媒体109の間にキャリッジ110の移動方向の前方に向かう気流144が発生する。本実施形態では、可動部材2にとしてベルト部材が用いられているため、実施形態1の可動部材1で用いられている回転体に比べて、より広い面積で空気と摩擦が生じる。その結果、ベルト部材121aと記録媒体109の間に、気流142を阻止する気流(気流144)をより効果的に発生させることができる。したがって、本実施形態の記録ヘッドは、実施形態1の記録ヘッドよりも風紋をより一層低減できる。
さらに、本実施形態においても、ベルト部材112aの循環運動によって、気流141がキャリッジ110の移動方向前方からキャリッジ110の上方へ誘導される。よって、キャリッジ110周囲で発生する乱れた気流の影響を回避できるので、効果的に風紋を低減できる。
また、本実施形態においても、キャリッジ110がX軸の負の方向(図5(c)中の左側)へ移動して画像形成する場合には、ベルト部材121bが時計回りに循環運動を行うことでX軸の正の方向へ移動するときと同様の効果が得られる。なお、この場合、可動ローラ122aは静止しているので、ベルト部材121aも静止している。
なお、ベルト部材121a、121bの材料には、ポリイミド、PET(Polyethylene Terephthalate)、PP(Polypropylene)に代表されるように、柔軟に曲げ可能で、機械的強度が比較的強く、インクによる腐食を受けないものが適用できる。
(実施形態3)
図8は、本発明の実施形態3の記録ヘッドの斜視図である。また、図9は、本発明の実施形態3の記録ヘッドの正面図である。本実施形態の記録ヘッドは、図8、図9に示すように、実施形態2の可動部材2で用いられたベルト部材121a、122bが三角形状に可動ローラ122a、122bへそれぞれ巻きつけられたものである。以下、本実施形態の可動部材3について説明するが、可動部材2と同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図8は、本発明の実施形態3の記録ヘッドの斜視図である。また、図9は、本発明の実施形態3の記録ヘッドの正面図である。本実施形態の記録ヘッドは、図8、図9に示すように、実施形態2の可動部材2で用いられたベルト部材121a、122bが三角形状に可動ローラ122a、122bへそれぞれ巻きつけられたものである。以下、本実施形態の可動部材3について説明するが、可動部材2と同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態の可動部材3では、キャリッジ110の移動方向に垂直なキャリッジ110の側面の一方には、軸132aを支持する支持部材131aが固定されている。軸132aには可動ローラ122aが、軸132aを中心として回転可能に取り付けられている。一方、キャリッジ110の側面の他方には、軸132bを支持する支持部材131bが固定されている。軸132bには可動ローラ122bが、軸132bを中心として回転可能に取り付けられている。
また、本実施形態では、ベルト部材121a、121bの底面がキャリッジ110の底面と同一平面状に位置する。そして、ベルト部材121a、121bは、キャリッジ110の移動方向に平行な底辺を持ち、キャリッジ110の移動方向前方に向かって下がる斜辺(傾斜面)を持つ三角形状になるように可動ローラ122a、122bにそれぞれ巻きつけられる。
また、本実施形態では、実施形態2と同様にベルト部材121a、121bの副走査方向の長さは、キャリッジ110の副走査方向の長さと同程度である。すなわち、各ベルト部材の副走査方向の長さは、吐出口118の副走査方向の配列長さ以上である。また、各ベルト部材とキャリッジ側面との距離は、可能な限り短いほうが望ましい。
図9において、キャリッジ110がX軸の正の方向(図中の右側)へ移動する場合、移動走査方向の前方に設けられている可動ローラ122aの回転に伴いベルト部材121aはキャリッジ110の移動走査速度よりも速い周速度で反時計周りに循環運動を行う。このとき、キャリッジ110の移動方向の後方に設けられている可動ローラ122bは静止しているのでベルト部材121bも静止している。この場合における効果について、図5(d)を参照しながら説明する。
ベルト部材121aが反時計回りに循環運動を行うと、ベルト部材121aと記録媒体109の間にキャリッジ110の移動方向の前方に向かう気流145が発生する。本実施形態では実施形態2と同様に、ベルト部材が用いられているため、実施形態1の可動部材1で用いられている回転体に比べてより広い面積で空気と摩擦が生じる。そのため、ベルト部材121aと記録媒体109の間に気流142を阻止する気流(気流145)をより効果的に発生させることができる。したがって、本実施形態の記録ヘッドは、実施形態1の記録ヘッドよりも風紋をより一層低減できる。
さらに、本実施形態では、ベルト部材112aがキャリッジ110の移動方向の前方に向かって傾斜面を有する。そのため、実施形態2の記録ヘッドに比べ、ベルト部材112aの循環運動によって気流141をより効果的にキャリッジ110の上方へ誘導できる。よって、吐出されたインク滴に対し、キャリッジ110の周囲で発生する乱れた気流の影響をより確実に回避でき、風紋をより一層低減できる。
また、本実施形態例においても、キャリッジ110がX軸の負の方向(図5(d)中の左側)へ移動して画像形成する場合には、ベルト部材121bが時計回りに循環運動を行うことでX軸の正の方向へ移動するときと同様の効果が得られる。なお、この場合、可動ローラ122aは静止しているので、ベルト部材121aも静止している。
1、2、3 可動部材
109 記録媒体
110 キャリッジ
111 記録ヘッド
112a、112b 回転体
118 吐出口
121a、121b ベルト部材
122a、122b 可動ローラ
123a、123b 遮断部材
124a、124b、131a、131b 支持部材
125a、125b、132a、132b 軸
141〜145 気流
109 記録媒体
110 キャリッジ
111 記録ヘッド
112a、112b 回転体
118 吐出口
121a、121b ベルト部材
122a、122b 可動ローラ
123a、123b 遮断部材
124a、124b、131a、131b 支持部材
125a、125b、132a、132b 軸
141〜145 気流
Claims (12)
- 記録媒体の上方を移動するようにされたキャリッジと、
前記キャリッジの底面に配列され、前記キャリッジが移動しているときに液体が吐出される複数の吐出口と、
前記キャリッジの移動方向の前方に設けられ、前記キャリッジが移動しているときに、前記記録媒体に沿って前記キャリッジの移動方向の前方に向かう気流を発生させる可動部材と、
を有するインクジェット記録ヘッド。 - 前記可動部材は、回転運動または循環運動を行うことによって前記気流を発生させる、請求項1に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記可動部材は、前記キャリッジの移動速度よりも速い周速度で前記回転運動または前記循環運動を行なう、請求項2に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記可動部材は、
前記キャリッジの側面に固定されている支持部材と、
前記支持部材に支持されている軸と、
前記軸を中心として前記回転運動を行う回転体と、
を有する、請求項2または請求項3に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 前記キャリッジの側面の下端部から前記回転体の下方に向かって延在し、前記回転体の前記回転運動により発生する前記記録媒体へ向かう気流を遮断する遮断部材をさらに有する、請求項4に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記可動部材は、
前記キャリッジの側面に固定される支持部材と、
前記支持部材に支持される複数の軸と、
前記複数の軸をそれぞれ回転の中心とする複数の可動ローラと、
前記複数の可動ローラに巻きつけられ、前記複数の可動ローラの回転に伴い前記
循環運動を行うベルト部材と、
を有する、請求項2または請求項3に記載のインクジェット記録ヘッド。 - 前記ベルト部材が、前記キャリッジの側面の前方で前記キャリッジの移動方向に平行な一辺を持つ四角形状になるように前記複数の可動ローラに巻きつけられている、請求項6に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記ベルト部材が、前記キャリッジの側面の前方で前記キャリッジの移動方向に平行な底辺を持つ三角形状になるように前記複数の可動ローラに巻きつけられている、請求項6に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記可動部材が、前記回転運動または前記循環運動として、前記キャリッジの移動方向の前方から前記キャリッジの上方へ向かって動く、請求項2から請求項8までのいずれか一項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記可動部材は、前記キャリッジの移動方向に垂直な副走査方向の長さが、前記複数の吐出口の前記副走査方向の配列長さ以上である、請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 前記可動部材の底面が、前記キャリッジの底面と同一平面上に位置する、請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載のインクジェット記録ヘッド。
- 請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載のインクジェット記録ヘッドが着脱自在に搭載されているインクジェット記録装置。
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